JPH07303710A - 放射線照射方法及び放射線照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、生理的活動により位置が変化
するような患部に対しても、簡単な装置構成で放射線照
射が行える放射線照射方法及び放射線照射装置を提供す
ることにある。呼吸，心拍など患者の生理的な活動によ
り位置が変化するような患部に対しても、簡単な装置で
放射線照射が行える放射線照射方法およびその装置を提
供する。 【構成】まず、ステップ１に示すように、患部の位置変
化と患者の生理的活動の時間変化を測定し、両者の関係
（対応関数）を求める。次に、ステップ２に示すよう
に、患者の生理的活動の時間変化を測定しながら、放射
線治療を行う。ここで、放射線照射の制御はステップ１
で求めた対応関数によって行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放射線の照射方法及び照
射装置に係り、特に人体内の患部に放射線を照射するの
に好適な放射線の照射方法及び照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術としては、特開昭59−88160 号
公報に、患部の３次元的な位置を超音波断層装置によっ
て測定し、放射線照射の範囲を制御する放射線照射制御
装置が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、陽子線や重粒
子線による放射線治療は線量照射の位置分解能が良く、
患部へ的確に線量照射できるという利点を持つ。しか
し、患者の呼吸や心拍等の生理的活動により位置が変化
するような患部の場合、患部への照射線量が減り、治療
の効果が落ちる。以下、呼吸や心拍等の生理的な運動や
生理的な現象を、生理的活動と呼ぶ。上記従来例では、
常に患部の位置を測定しながら放射線の照射位置を実時
間で制御しているので、患部の位置測定及び放射線治療
装置の制御に複雑な装置を必要とするという問題があ
る。

【０００４】本発明の目的は、生理的活動により位置が
変化するような患部に対しても、簡単な装置構成で放射
線照射が行える放射線照射方法及び放射線照射装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第１の手段は、患者の生理的活動の時間変化と患部の
位置変化との関係に基づいて、放射線照射時に前記生理
的活動の時間変化を検出し、該検出結果に応じて患部が
所定位置にある状態で患部への放射線照射がなされるよ
うに制御することにある。

【０００６】上記目的を達成するための第２の手段は、
患者の生理的活動の時間変化を検出する検出器と、該検
出器の検出結果と患部の位置変化に関する予め定められ
た関係に基づいて、前記検出器で検出した検出信号に応
じて患部への放射線照射を制御する制御信号を出力する
制御手段と、該制御手段から出力される制御信号に従っ
て患部への放射線照射を行う照射手段とを備えたもので
ある。

【０００７】

【作用】放射線治療中の患部の位置変化は患者の生理的
活動に対応している。従って、患者の生理的活動の時間
変化を測定することは、間接的に患部の位置変化を測定
していることになる。よって、患部の位置変化に対応し
た患者の生理的活動を検出し、放射線照射のタイミング
をその生理的活動に同期させることで、結果的に患部の
位置変化に対応した放射線の制御が可能になる。

【０００８】第１の手段によれば、患部の位置変化の測
定を、簡単な装置で実現可能な生理的活動の時間変化の
測定に置き換えることができる。従って、複雑な装置及
び複雑な制御を必要とする患部の位置変化の直接測定を
放射線照射時に実時間で行う必要がなくなるので、生理
的活動により位置が変化するような患部に対しても、簡
単な装置構成で放射線照射を行うことができる。

【０００９】また、第２の手段によれば、制御手段は、
検出器の検出結果と患部の位置変化に関する予め定めら
れた関係と、検出器で検出した検出信号とを用いて、患
部の位置変化を求めることができる。従って、複雑な装
置及び複雑な制御を必要とする患部の位置変化の直接測
定を放射線照射時に実時間で行う必要がなくなるので、
生理的活動により位置が変化するような患部に対しても
放射線照射を行うことができる構成の簡単な装置を実現
できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００１１】本発明による放射線照射方法は、図１に示
すように、二つのステップを有する。まず、図１のステ
ップ１に示すように、患部の位置変化と患者の生理的活
動の時間変化を測定し、両者の関係（以下、対応関数と
呼ぶ）を求める。次に、図１のステップ２に示すよう
に、患者の生理的活動の時間変化を測定しながら、放射
線治療を行う。ここで、放射線照射の制御はステップ１
で求めた対応関数によって行う。以下、本発明による放
射線照射装置の実施例及びその制御方法を図２乃至図２
２を用いて説明する。

【００１２】（実施例１）図２乃至図４を用いて本発明
による放射線照射装置の第１の実施例を説明する。本実
施例を用いて、患部の動きが患者の心拍に同期している
ときの、荷電粒子線による放射線治療の方法と装置の動
作について説明する。図２において９ａは超音波断層装
置であり、探触子９ｂによって受信した超音波信号から
患部１１ａ付近の断層画像を得る。画像処理装置１３が
この画像を処理することにより、患部１１ａの位置が測
定される。心電計１ａは電極１ｂからの信号により心電
図を作成する。

【００１３】図４は、心電図と患部の位置の測定値の例
である。同図でＡは心電図の信号を、Ｂは患部の位置の
信号をそれぞれ表す。同図から患部の位置変化は心電図
の信号Ａに同期しており、ｓで示された時間には患部が
殆ど位置を変えていない。心電図の信号Ａから時間ｓを
判断する判断条件を図２の演算処理装置１０によって決
定し、記憶装置３に記憶する。この判断条件が図１での
対応関数に当たり、ここまでが図１におけるステップ１
に対応する。尚、図４では患部の位置変化を簡単のため
に１次元で表したが、３次元的な位置を観測するときも
同様である。また、断層画像からの患部位置の測定、時
間ｓを判断する判断条件の決定、などの処理は測定と同
時に行う必要はなく、測定されたデータを後で解析して
もよい。次に、図１のステップ２に対応する部分につい
て説明する。図３における荷電粒子線発生装置１２の照
射範囲を、図４の時間ｓでの患部の位置に設定する。図
３の１ａと１ｂはステップ１で使用した心電計とその電
極である。心電計１ａの信号は演算処理装置２に出力さ
れる。演算処理装置２は記憶装置３に記憶された判断条
件に基づいて時間ｓを判断し、照射野制御部４ａに信号
を送る。照射野制御部４ａはキッカー電磁石５を制御し
て、時間ｓに荷電粒子線を患部１１ａに照射する。

【００１４】（実施例２）次に、図５乃至図７を用いて
本発明による放射線照射装置の第２の実施例を説明す
る。本実施例を用いて、患部の位置変化が患者の呼吸に
同期しているときに、荷電粒子線を発生する加速器の運
転を呼吸に同期させる装置とその動作について説明す
る。

【００１５】図５でも、超音波断層装置９ａ及び探触子
９ｂにより、第１の実施例と同様にして患部１１ａの位
置が測定される。１ｃは呼吸モニターで、センサ１ｄで
患者の呼吸をモニターする。図７のＡとＢは、呼吸モニ
ターと患部の位置の測定信号の例である。信号Ａは呼吸
モニター１ｃの出力信号で、信号Ｂは患部の位置を表す
信号である。患部の位置変化は呼吸モニター１ｃの出力
信号Ａに同期しており、図７中の時間ｓには患部が殆ど
位置を変えていない。呼吸モニター１ｃの出力信号から
時間ｓを判断する判断条件を演算処理装置１０によって
決定し、記憶装置３に記憶する。この判断条件が図１の
対応関数に当たり、ここまでが図１におけるステップ１
に対応する。

【００１６】次に図１のステップ２に対応する部分につ
いて説明する。図６において、荷電粒子線発生装置１２
の照射範囲を図７の時間ｓでの患部の位置に設定する。
１ｃと１ｄはステップ１で使用したのと同じ呼吸モニタ
ーとそのセンサである。呼吸モニター１ｃからの信号が
演算処理装置２に出力される。演算処理装置２は記憶装
置３に記憶された判断条件に基づいて時間ｓを求め、加
速器運転制御部４ｃに信号を出力することにより図７の
Ｃに示すように、加速器の荷電粒子の入射ｉと出射ｅの
タイミングを制御する。ここで、図７のＣは加速器の運
転モードを表わし、準備ｒ，入射ｉ，加速ａ，待機ｗ，
出射ｅの各モードに分けて示してある。尚、呼吸に対す
る患部の動きが一般に判っており、呼吸モニター１ｃの
信号に対して患部の位置変化が小さくなるタイミングが
判る場合は、患者毎に生理活動と患部の位置変化の対応
関係を調べる必要はない。

【００１７】（実施例３）次に、図８を用いて本発明に
よる放射線照射装置の第３の実施例を説明する。本実施
例では、第２の実施例のステップ２を変更して、荷電粒
子線の照射範囲を患部に追従させる。まず、ステップ１
では第２の実施例と同じように図５の装置を用いて呼吸
モニター１ｃの信号と患部の位置変化を測定する。患部
の位置変化は呼吸モニター１ｃの信号に同期しており、
一定のパターンをもっている。そこで、典型的なパター
ンを演算処理装置１０でデジタル処理し記憶装置３に記
憶する。

【００１８】次に、図１のステップ２に対応する部分に
ついて説明する。図８において、呼吸モニター１ｃの信
号は演算処理装置２に出力される。演算処理装置２は記
憶装置３に接続されており、ステップ１で記憶したパタ
ーンを呼吸モニター１ｃの信号に同期させて発生させ
る。こうして発生されたパターンは、患部１１ａの近似
的な位置を表すことになる。患部の位置の情報は照射野
制御部４ａに出力され、照射野制御部４ａは入力した情
報に対応する患部の位置に荷電粒子線を照射するように
偏向器６及びレンジシフタ７を制御する。患部１１ａが
位置と形状の両方とも変化するときには、照射野制御部
４ａは多葉コリメータ８を制御して荷電粒子線の形状を
変化させる。また、患部の領域が広く、荷電粒子線の走
査によって照射範囲を決める場合は、患部１１ａの形状
変化と位置変化のパターンを呼吸モニター１ｃの信号に
対応させて走査の範囲を変化させる。このような制御に
より、荷電粒子線の照射範囲を患部に追従させて照射す
ることが可能となる。

【００１９】同様の方法による放射線治療は、荷電粒子
線治療装置に限らず、Ｘ線治療装置，γ線治療装置，中
性子線治療装置，レーザ光治療装置等にも適用できる。

【００２０】第１及び第２の実施例の放射線照射のタイ
ミングを制御する方法では、患部が同じ位置にあるとき
に放射線を照射するため、生理的活動により位置が変化
するような患部に対しても照射位置は照射開始時の設定
のままでよく、複雑な実時間制御を必要としない。この
ため、生理的活動により位置が変化するような患部に対
しても、簡単な装置構成で放射線照射を行うことができ
る。また、患部の位置変化が小さい時に放射線照射のタ
イミングを設定することにより、放射線照射の効率を向
上できる。特に、患部の動きが一般に判っている場合
は、毎回患者の生理的活動と患部の位置変化の対応関係
を求める必要がなくなるので、一層の簡略化が図れる。

【００２１】また、第３の実施例のように生理的活動の
測定により患部の近似的な位置を求める方法では、放射
線の照射範囲を患部に追従させることができる。本方法
では予め患部の位置測定を行うため、複雑な患部の位置
変化の実時間測定を行う必要がなく、高速の画像処理装
置や演算処理装置を必要としないため、装置及びその制
御を簡略化できる。

【００２２】（実施例４）次に、本発明による放射線照
射装置の第４の実施例を説明する。本実施例では、患部
の位置変化が患者の呼吸に同期しているときに、シンク
ロトロンにより荷電粒子線を加速した後、速い取り出し
法と呼ばれる取り出し法で短いパルス状ビームをシンク
ロトロンから出射して患部に照射する放射線治療法にお
いて、その運転を呼吸に同期させる。

【００２３】図９は、患部の位置と呼吸の時間変化とを
同時に測定するシステムのブロック図である。図１０は
その動作手順を示したフローチャートであり、演算処理
装置１０と外部装置との入出力関係を表す。

【００２４】まず、超音波断層装置９ａ及び探触子９ｂ
を用いて患部１１ａの位置の時間変化を測定する。図９
において超音波断層装置９ａは探触子９ｂにより受信さ
れた超音波信号から患部付近の断層画像を求める。臓器
は呼吸に同期して周期的に動くが、その動きが小さくな
るタイミング（以下、静止期と呼ぶ）を見つける。

【００２５】次に、患者の呼吸に同期した信号を得て、
患部の位置の時間変化と比較する。１ｄは患者の呼気及
び吸気の流量を直接測定するセンサであり、その出力は
呼吸モニター１ｃに送られる。患者の呼吸に同期して時
間変化する信号を得るためには、患者の呼気及び吸気の
流量を直接測定するほかにも、呼気と吸気の温度差を温
度センサを使って測定する方法や、患者の胸部に取り付
けたバンドによって胸囲の変化を測定する方法がある。
また、筋肉の収縮を反映した電気信号を電極を使って測
定し筋電図を作成する方法や、胸または腹部に加速度セ
ンサを取り付けてその出力を測定する方法なども考えら
れる。

【００２６】患部の位置の時間変化を表す信号及び呼吸
モニター１ｃの出力信号が図１１のＡ及びＢのように得
られた場合について説明する。静止期は信号Ａが低くな
るタイミング、即ち呼吸モニター１ｃの信号Ｂが低くな
るタイミングである。そこで、放射線照射のタイミング
を呼吸モニター１ｃの信号Ｂが極小になるタイミングと
し、これを出射のためのトリガーｅのタイミングとして
記憶装置３に記憶する。次に、ビーム入射のタイミング
を呼吸モニターの信号Ｂが極大になるタイミングとし、
これを入射のためのトリガーｓのタイミングとして記憶
装置３に記憶する。

【００２７】次に、トリガーｅのタイミングに、断層撮
影装置１８を用いて核磁気共鳴法による断層撮影（以
下、ＭＲＩと呼ぶ）を行い、患部１１ａの精密な位置及
び形状を測定する。測定した患部の精密な位置及び形状
のデータをもとに、放射線照射の範囲や照射線量などを
決定するのは、従来の放射線治療の場合と同様である。
患部の位置の精密な測定は、ＭＲＩのほかにも、Ｘ線に
よる写真撮影装置を使う方法などが考えられる。また、
患部の位置の精密な測定を実時間で行う装置としてＸ線
ＣＴ装置を使用することもできる。ここまでが図１にお
けるステップ１に対応する。

【００２８】次に、図１のステップ２に対応する部分に
ついて説明する。図１９において、円形の装置１２ａは
荷電粒子を加速するためのシンクロトロンであり、その
運転シーケンスは、入射，加速，待機１，出射，準備，
待機２の各状態からなる。シンクロトロン１２ａの構成
機器の各運転状態での動作状況を図２３に示す。図２３
のように、電磁石は各運転状態に応じてパターン運転さ
れ、イオン源，前段加速器及び入射器は入射時に、加速
空胴は加速時に、出射器は出射時にそれぞれ動作するよ
うに制御される。尚、輸送系及び照射系の動作は定常的
である。１ｃと１ｄはステップ１で使用したのと同じ呼
吸モニターとセンサである。呼吸モニター１ｃの出力信
号は、制御室１００の演算処理装置２に送られる。この
演算処理装置２はステップ１で使った演算処理装置１０
と異なる動作をするが、１つの演算処理装置にこれら２
つの機能を持たせる構成としても良い。

【００２９】図１１のＢとＣに呼吸モニター１ｃの出力
信号と加速器の運転状態を示す信号の関係を示す。ま
た、図１９でシンクロトロン１２ａのトリガー信号を発
生する演算処理装置２とシンクロトロン運転制御部４ｂ
の動作を、図２０にフローチャートで示す。

【００３０】呼吸モニター１ｃの出力信号Ｂが極大にな
ると、演算処理装置２は記憶装置３に記憶されたタイミ
ングの取り方に基づいて、入射のためのトリガー信号ｓ
をシンクロトロン運転制御部４ｂへ出力する。トリガー
信号ｓを入力すると、シンクロトロン運転制御部４ｂは
イオン源及び前段加速器電源１２０ａ、並びに入射器電
源１２１ａに制御信号を出力して、イオン源及び前段加
速器１２０、並びに入射器１２１を動作させてシンクロ
トロン１２ａにビームを入射する。次に、シンクロトロ
ン運転制御部４ｂは、加速空胴電源１２２ａ及び電磁石
電源１２３ａに制御信号を出力して、加速空胴１２２の
電圧と周波数を制御しながら電磁石１２３の励磁量を増
加させてビームを加速する。ビームの加速後、シンクロ
トロン運転制御部４ｂは次のトリガー信号を待つ（待機
１）。

【００３１】次に、呼吸モニター１ｃの出力信号Ｂが極
小になると、演算処理装置２からシンクロトロン運転制
御部４ｂにビーム出射のためのトリガー信号ｅが出力さ
れる。トリガー信号ｅを入力すると、シンクロトロン運
転制御部４ｂは出射器電源１２４ａに制御信号を出力
し、出射器の１つであるキッカー電磁石５を操作してビ
ームの軌道を変え、ビームを出射用デフレクター１２４
から出射する。但し、トリガー信号ｅが出力された時に
まだ加速が終了しておらず待機１の状態になっていない
ときには、加速後ビームを出射せずに待機する。

【００３２】出射用デフレクター１２４から出射された
ビームは、輸送系を経て治療室に導かれ、ビームの偏向
器６，照射系を構成する照射野形成用の収束・発散電磁
石１７などを通って患部へ照射される。ここで、収束・
発散電磁石１７はビームサイズを患部の大きさ程度に調
整し、多葉コリメータ８はビームの形を患部の形状に合
わせて調整することにより、患部に確実にビームを照射
するようにしている。

【００３３】以上説明したシンクロトロンの入射開始か
ら待機２の状態までを１周期とし、必要な線量を患部に
照射し終わるまでこの周期を繰り返す。これによって、
呼吸モニターの信号に同期した線量照射を実現できる。
この場合、照射するタイミングにおける患部の位置及び
形状は毎回同じであるので、照射範囲を変更する必要は
ない。従って、照射系及び輸送系の設定を照射治療中に
変更する必要もない。尚、呼吸モニター１ｃからの信号
と、シンクロトロンの運転状態を示す信号または荷電粒
子ビーム電流モニター１４の出力信号とを、制御室１０
０の表示器１６に表示することにより、シンクロトロン
の運転員である制御者１５は、正しいタイミングでビー
ム出射が行われていることを目視で確認できる。従っ
て、誤操作による正常組織への照射を防止し、システム
の安全性と信頼度を高めることができる。また、患部へ
の総照射線量を荷電粒子ビーム電流モニター１４で測定
することにより、治療計画に基づいた正確な線量を照射
することができる。

【００３４】トリガーのタイミングの取り方としては、
上述した方法のほかにも、図１２のようにトリガー信号
ｓを出力せずに、出射が終了すると直ぐに入射に移り、
加速した後待機する方法や、図１３のように患者が息を
吸い終わってから吐き始めるまでの間、即ち呼吸モニタ
ー１ｃの出力レベルがピークに達し患部の位置が停止す
るときの短い時間にタイミングを合わせて出射すること
もできる。図１２のようにトリガー信号の数を減らすこ
とにより、加速器の運転を簡単にできる。

【００３５】また、図１４のように加速器の運転シーケ
ンスが短い場合には、呼吸モニター１ｃの出力信号の複
数のタイミングで運転シーケンスを開始して、１呼吸の
うちに複数回の出射をすることもできる。この場合は、
１回の呼吸中に出射する回数分だけ照射範囲を設定し、
照射系を制御して照射範囲を切り替えながら照射する。
このように、１呼吸のうちに複数回の出射をすることに
より、線量照射の効率を向上することができる。

【００３６】（実施例５）次に、本発明による放射線照
射装置の第５の実施例を説明する。本実施例では、患部
の位置変化が患者の呼吸に同期しているときに、シンク
ロトロンにより荷電粒子線を加速した後、遅い取り出し
法と呼ばれる取り出し法で比較的長いパルス状ビームを
出射して患部に照射する放射線治療法において、その運
転を呼吸に同期させる。遅い取り出し法を用いたビーム
の出射は、前述した速い取り出し法に比べてシンクロト
ロンの直線部分を短くすることができるので、本実施例
の方が第４の実施例に比べてシンクロトロンを小型にで
き、小型の荷電粒子線治療装置を実現することができ
る。

【００３７】本実施例においても、第４の実施例と同様
に、患部の位置と呼吸の時間変化とが同時に測定され
る。手順は第４の実施例と同様で、決定するタイミング
の数が１つ増す。即ち、図９の演算処理装置１０によっ
て、放射線照射装置の運転制御部へ出力するトリガーの
タイミングの取り方を決める。

【００３８】患部の位置の時間変化を表す信号及び呼吸
モニター１ｃの出力信号が図１５のＡ及びＢのように得
られた場合について説明する。第１のトリガー信号ｓの
タイミングを呼吸モニター１ｃの出力信号Ｂが極大にな
る時とし、第２のトリガー信号ｅのタイミングを呼吸モ
ニターの出力信号Ｂが低くなりその微分値が０に近くな
った時とし、第３のトリガー信号ｏのタイミングを呼吸
モニター１ｃの出力信号Ｂが低くなった後再び信号Ｂが
高くなり始める時とする。これら３つのタイミングの取
り方（対応関数）を図９の記憶装置３に記憶する。ここ
までが図１におけるステップ１に対応する。

【００３９】次に、図１のステップ２に対応する部分に
ついて説明する。図２１において円形の装置１２ａは荷
電粒子を加速するためのシンクロトロンであり、その運
転シーケンスは、入射，加速，待機１，出射，準備，待
機２の各状態からなる。本実施例では、第４の実施例と
違い、その出射は約０.５秒程度の間続く。

【００４０】図１５のＢとＣに、呼吸モニターの出力信
号と加速器の運転状態を示す信号の関係を示す。また、
図２１でシンクロトロン１２ａのトリガー信号を発生す
る演算処理装置２とシンクロトロン運転制御部４ｂの動
作を、図２２にフローチャートで示す。

【００４１】トリガー信号ｓを入力すると、シンクロト
ロン運転制御部４ｂはイオン源及び前段加速器電源１２
０ａ、並びに入射器電源１２１ａに制御信号を出力し
て、イオン源及び前段加速器１２０、並びに入射器１２
１を動作させてシンクロトロン１２ａにビームを入射す
る。次に、シンクロトロン運転制御部４ｂは、加速空胴
電源１２２ａ及び電磁石電源１２３ａに制御信号を出力
して、加速空胴１２２の電圧と周波数を制御しながら電
磁石１２３の励磁量を増加させてビームを加速する。ビ
ームの加速後、バンプ軌道を形成する。ここで、バンプ
軌道とは出射のために一部分だけずらされたビーム軌道
のことで、バンプ電磁石２０を励磁して形成する。バン
プ軌道の形成後、シンクロトロン運転制御部４ｂから軌
道制御電源１２４ｂに制御信号を出力して軌道調節用４
極電磁石２２及び共鳴励起用電磁石２１を操作すること
により、ビームを出射し易い不安定な状態にして、シン
クロトロン運転制御部４ｂは次のトリガー信号を待つ
（待機１）。

【００４２】次に、トリガー信号ｅを入力すると、シン
クロトロン運転制御部４ｂは軌道調節用４極電磁石２
２，バンプ電磁石２０，出射用デフレクター２３などを
同時に操作してシンクロトロン１２ａからビームを出射
し、患部へ照射する。但し、トリガー信号ｅが出力され
た時にまだ加速が終了していない場合は、加速が終了し
てから出射を開始する。

【００４３】次に、シンクロトロン運転制御部４ｂは、
トリガー信号ｏを入力した時にシンクロトロン１２ａが
出射状態の場合は、軌道調節用４極電磁石２２などの出
射器を操作してビーム出射を停止し、次の入射に備える
準備状態に移る。シンクロトロン運転制御部４ｂがトリ
ガー信号ｏを入力する前に出射が終了している場合は、
シンクロトロン１２ａはトリガー信号ｏを待たずに準備
状態に移る。その後、シンクロトロン運転制御部４ｂは
次の入射開始のトリガー信号ｓがくるまで待機する（待
機２）。

【００４４】以上説明したシンクロトロンの入射開始か
ら待機２の状態までを１周期とし、必要な線量を患部に
照射し終わるまでこの周期を繰り返す。これによって、
呼吸モニター１ｃの信号に同期した線量照射を実現でき
る。この場合、照射時の患部の位置及び形状は毎回同じ
であるので、照射範囲を変更する必要はない。従って、
照射系及び輸送系の設定を照射治療中に変更する必要も
ない。

【００４５】尚、呼吸モニター１ｃからの信号と、シン
クロトロンの運転状態を示す信号又は荷電粒子ビーム電
流モニター１４の出力信号とを、制御室１００の表示器
１６に表示することにより、シンクロトロンの運転員で
ある制御者１５は、正しいタイミングでビーム出射が行
われていることを目視で確認できる。また、患部への総
照射線量を荷電粒子ビーム電流モニター１４で測定する
ことにより、治療計画に基づいた正確な線量を照射する
ことができる。尚、荷電粒子ビームの電流が小さく荷電
粒子ビーム電流モニター１４による測定が困難な場合
は、シンクロトロン運転時の平均電流と出射に必要な時
間から単位時間当たりの平均出射電流を算出しておき、
出射時間を積分したものに掛け合わせることで荷電粒子
ビーム電流を算出することができる。

【００４６】トリガーのタイミングの取り方としては、
上述した方法のほかにも、図１６のようにトリガー信号
ｓを出力せずに、出射が終了すると直ぐに入射に移り、
加速した後待機する方法や、図１７のように患者が息を
吸い終わってから吐き始めるまでの間、即ち呼吸モニタ
ー１ｃの出力レベルがピークに達し患部の位置が停止す
るときの短い時間にタイミングを合わせて出射すること
もできる。また、図１８のように加速器の運転シーケン
スが短い場合には、呼吸モニター１ｃの出力信号の複数
のタイミングで運転シーケンスを開始して、１呼吸のう
ちに複数回の出射をすることもできる。この場合は、１
回の呼吸中に出射する回数分だけ照射範囲を設定し、照
射系を制御して照射範囲を切り替えながら照射する。

【００４７】尚、本実施例では図２１の収束・発散電磁
石１７でビームサイズを患部の大きさ程度に調節して患
部の照射治療を行っているが、この方法以外にも収束・
発散電磁石１７でビームサイズを患部の大きさよりも小
さく絞って、ビームを走査させることにより患部全体の
照射治療を行う方法を用いることも可能である。

【００４８】（実施例６）次に、本発明による放射線照
射装置の第６の実施例を説明する。本実施例では、患部
の位置変化が患者の呼吸に同期しているときに、シンク
ロトロンにより荷電粒子線を加速した後、高周波を使っ
た遅い取り出し法により比較的長いパルス状ビームを出
射して患部に照射する放射線治療法において、その運転
を呼吸に同期させる。図１のステップ１については第５
の実施例と全く同じであるので、ここでは説明を省略す
る。

【００４９】図１のステップ２に対応する部分も大部分
は第５の実施例と同様である。即ち、図２１においてシ
ンクロトロン１２ａの運転シーケンスは、入射，加速，
待機１，出射，準備，待機２からなり、第５の実施例と
同様にビーム出射は約０.５秒程度の間続く。第５の実
施例との違いは、荷電粒子ビームの出射方法である。シ
ンクロトロン運転制御部４ｂは、演算処理装置２からト
リガー信号ｓを入力すると、運転シーケンスに従ってシ
ンクロトロン１２ａのビーム入射及び加速を行う。ビー
ム加速後バンプ軌道を形成し、軌道調節用４極電磁石２
２及び共鳴励起用電磁石２１を操作してビームを出射し
易い不安定な状態にし、次のトリガー信号を待つ（待機
１）。

【００５０】次に、シンクロトロン運転制御部４ｂは、
演算処理装置２からトリガー信号ｅを入力すると、シン
クロトロン１２ａの一部に設置された、出射器の１つで
ある高周波発生用電極（図示せず）を作動させてビーム
出射用の高周波電界を発生し、ビームを出射する。但
し、トリガー信号ｅを入力した時にまだ加速が終了して
いない場合は、加速が終了してから出射を開始する。そ
の後、シンクロトロン運転制御部４ｂは、演算処理装置
２からトリガー信号ｏを入力したときにシンクロトロン
が出射状態の場合は、出射用の高周波電界の発生を停止
して出射を停止し、次の入射に備える準備状態に移る。
トリガー信号ｏを入力する前に出射が終了している場合
は、シンクロトロンはトリガー信号ｏを待たずに準備状
態に移り、次の入射開始信号がくるまで待機する（待機
２）。トリガーのタイミングの取り方及び患部への総照
射線量の測定については、第５の実施例と同様に行う。

【００５１】本実施例によれば、高周波を使った出射法
を採用することにより、従来必要であった軌道調節用４
極電磁石２２やバンプ電磁石２０の同時操作が必要なく
なる。従って、小型で簡略な機器構成でビームを素早く
オン，オフすることができるので、患者の状態が変化し
て呼吸の周期が不規則に変化したときにも、素早い対応
が可能となり、照射範囲を更に正確に照射することがで
きる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
患部の位置変化の測定を、簡単な装置で実現可能な生理
的活動の時間変化の測定に置き換えることができる。従
って、複雑な装置及び複雑な制御を必要とする患部の位
置変化の直接測定を放射線照射時に実時間で行う必要が
なくなるので、生理的活動により位置が変化するような
患部に対しても、簡単な装置構成で放射線照射を行うこ
とができる。

【００５３】また、患者の呼吸をモニターする呼吸モニ
ターの出力信号と、シンクロトロンの運転状態を示す信
号とを制御室に表示することにより、シンクロトロンの
制御を行う制御者が正しいタイミングで出射が行われて
いることを目視で確認できるので、誤操作による正常組
織への照射を防止し、システムの安全性と信頼度を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による放射線照射方法を示す図。

【図２】本発明による放射線照射装置の第１の実施例を
示す図。

【図３】本発明による放射線照射装置の第１の実施例を
示す図。

【図４】心電図の信号と患部の位置の信号のタイミング
チャート。

【図５】本発明による放射線照射装置の第２の実施例を
示す図。

【図６】本発明による放射線照射装置の第２の実施例を
示す図。

【図７】第２の実施例における患部の位置と加速器の運
転モードの関係を表わすタイミングチャート。

【図８】本発明による放射線照射装置の第３の実施例を
示す図。

【図９】本発明による放射線照射装置の第４の実施例を
示す図。

【図１０】第４の実施例の動作手順を示す図。

【図１１】第４の実施例における患部の位置と加速器の
運転モードの関係を表わすタイミングチャート。

【図１２】第４の実施例における患部の位置と加速器の
運転モードの関係を表わすタイミングチャート。

【図１３】第４の実施例における患部の位置と加速器の
運転モードの関係を表わすタイミングチャート。

【図１４】第４の実施例における患部の位置と加速器の
運転モードの関係を表わすタイミングチャート。

【図１５】第５の実施例における患部の位置と加速器の
運転モードの関係を表わすタイミングチャート。

【図１６】第５の実施例における患部の位置と加速器の
運転モードの関係を表わすタイミングチャート。

【図１７】第５の実施例における患部の位置と加速器の
運転モードの関係を表わすタイミングチャート。

【図１８】第５の実施例における患部の位置と加速器の
運転モードの関係を表わすタイミングチャート。

【図１９】本発明による放射線照射装置の第４の実施例
を示す図。

【図２０】図１９の演算処理装置とシンクロトロン運転
制御部の動作手順を示す図。

【図２１】本発明による放射線照射装置の第５の実施例
を示す図。

【図２２】図２１の演算処理装置とシンクロトロン運転
制御部の動作手順を示す図。

【図２３】第４の実施例のシンクロトロン構成機器の運
転状態毎の動作状況を示す図。

【符号の説明】 １…生理的活動測定装置、１ａ…心電計、１ｂ…電極、
１ｃ…呼吸モニター、２…演算処理装置、３…記憶装
置、４…放射線制御部、４ａ…照射野制御部、４ｂ…シ
ンクロトロン運転制御部、４ｃ…加速器運転制御部、５
…キッカー電磁石、６…偏向器、７…レンジシフタ、８
…多葉コリメータ、９…患部位置測定装置、９ａ…超音
波断層装置、１０…演算処理装置、１１…患者、１１ａ
…患部、１２…荷電粒子線発生装置、１２ａ…シンクロ
トロン、１３…画像処理装置、１４…荷電粒子ビーム電
流モニター、１５…制御者、１６…表示器、１７…収束
・発散電磁石、１８…断層撮影装置、２０…バンプ電磁
石、２１…共鳴励起用電磁石、２２…軌道調節用４極電
磁石、１００…制御室、１２４…出射用デフレクター。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】患者の呼吸，心拍等の生理的活動の時間変
   化と患部の位置変化との関係に基づいて、放射線照射時
   に前記生理的活動の時間変化を検出し、該検出結果に応
   じて患部が所定位置にある状態で患部への放射線照射が
   なされるように制御することを特徴とする放射線照射方
   法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記患部の位置変化が
   小さくなる時に、前記放射線照射を行うことを特徴とす
   る放射線照射方法。
3. 【請求項３】患者の呼吸，心拍等の生理的活動の時間変
   化を検出する検出器と、 該検出器の検出結果と患部の位置変化に関する予め定め
   られた関係に基づいて、前記検出器で検出した検出信号
   に応じて患部への放射線照射を制御する制御信号を出力
   する制御手段と、 該制御手段から出力される制御信号に従って患部への放
   射線照射を行う照射手段とを備えたことを特徴とする放
   射線照射装置。
4. 【請求項４】荷電粒子を加速する粒子加速器と、該粒子
   加速器で加速された荷電粒子を患部に照射する照射装置
   とを備えた放射線照射装置において、 患者の呼吸，心拍等の生理的活動の時間変化と患部の位
   置変化との関係を予め記憶し、放射線照射時に検出した
   生理的活動の時間変化に同期するように、患部への放射
   線照射のタイミングを制御する制御手段と、 前記粒子加速器の運転状態、及び荷電粒子を照射される
   患者の生理的活動の時間変化を表示する表示装置とを備
   えたことを特徴とする放射線照射装置。
5. 【請求項５】粒子の入射，加速及び出射を順次行う運転
   モードを繰り返す粒子加速器と、該粒子加速器で加速さ
   れた粒子を患部に照射する照射装置とを備えた粒子線照
   射装置において、 患者の呼吸の時間変化と患部の位置変化との関係を予め
   記憶し、放射線照射時に検出した患者の呼吸の特定のタ
   イミングに前記粒子加速器の運転モードをスタートさせ
   ることを特徴とする粒子線照射装置。
6. 【請求項６】請求項５において、患者が呼吸を１回する
   間に粒子線を１回照射することを特徴とする粒子線照射
   装置。
7. 【請求項７】請求項５において、前記粒子加速器からの
   粒子線出射の開始時間、又は該粒子線出射の終了時間、
   或いは該粒子線出射の開始時間及び終了時間の両方を、
   患者の呼吸の特定のタイミングに同期させることを特徴
   とする粒子線照射装置。
8. 【請求項８】請求項６において、患者が息を吸い始めて
   から吐き終わるまでの間に前記粒子加速器の粒子の入射
   及び加速を行い、患者が息を吐き終わってから次の吸い
   始めまでの間に前記粒子加速器から粒子を出射すること
   を特徴とする粒子線照射装置。
9. 【請求項９】請求項６において、患者が息を吐き始めて
   から吸い終わるまでの間に前記粒子加速器の粒子の入射
   及び加速を行い、患者が息を吸い終わってから吐き始め
   までの間に前記粒子加速器から粒子を出射することを特
   徴とする粒子線照射装置。