JPH10155921A - Radiotherapeutic equipment device - Google Patents

Radiotherapeutic equipment device

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Publication number
JPH10155921A
JPH10155921A JP33309796A JP33309796A JPH10155921A JP H10155921 A JPH10155921 A JP H10155921A JP 33309796 A JP33309796 A JP 33309796A JP 33309796 A JP33309796 A JP 33309796A JP H10155921 A JPH10155921 A JP H10155921A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dose rate
cathode
dose
filament
cathode current
Prior art date
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Pending
Application number
JP33309796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidenori Kiyono
秀徳 清野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Medical Corp filed Critical Hitachi Medical Corp
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Publication of JPH10155921A publication Critical patent/JPH10155921A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a dose fluctuation per pulse, and irradiate a stable electron dose by applying the constitution that an input part is equipped with a preset dose rate input part for the preset dose rate of an accelerated electron beam, and a device control part controls an electron dose from a cathode part, so as to keep a detected dose rate at the preset dose rate. SOLUTION: A filament power source control part 17, upon the start of an irradiation process, reads a dose rate signal 34 from a dose rate measurement part 20, and grasps an actually irradiated dose rate. Then, the control part 17 computes an actual dose per pulse. Also, a filament power source 16 is controlled and cathode current 22 changing in accordance with the change of filament current 26 is thereby controlled. Furthermore, a DC converted cathode current signal 31 from a cathode current detection part 14 performs filament control in a stable acceleration zone, while always monitoring a cathode current value changing in accordance with a filament current change. Also, when the cathode current 22 is outside the stable acceleration zone, the filament current 26 is immediately controlled, and the cathode current 22 is reset to the stable acceleration zone.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロトロンを
有する放射線治療装置に係り、特に前記マイクロトロン
から照射する電子線の照射線量を一定に保つとともに、
マイクロ波の反射波を監視して反射波のエネルギーが前
記マイクロトロンを破損したりすることを未然に防いで
安定した動作ができるマイクロトロンを備えた放射線治
療装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiotherapy apparatus having a microtron, and more particularly, to keeping a radiation dose of an electron beam irradiated from the microtron constant.
The present invention relates to a radiation treatment apparatus including a microtron capable of performing a stable operation by monitoring a reflected wave of a microwave to prevent the energy of the reflected wave from damaging the microtron.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、従来の放射線治療装置のブロッ
ク図である。図7に示す様に、従来の線量率制御装置
は、照射線量率を装置に入力する設定線量率入力部19
と、照射前にあらかじめ設定される設定線量率36に応
じてパルスビームの繰返し周波数を決めるパルスビーム
の繰返し周波数制御部18と、前記パルスビームの繰返
し周波数制御部18が出力するパルスビームの繰返し周
波数で動作するトリガーパルス信号に同期して、カソー
ド6及びマイクロ波発生装置8に高圧パルス信号28を
供給する高圧パルス発生装置13と、高圧パルス発生装
置13からの高圧パルス信号28をさらに昇圧する高圧
パルストランス11と、電子をマイクロ波電場で加速す
る加速空洞7と、加速空洞7にマイクロ波24を供給す
るマイクロ波発生装置8と、加速空洞7に加速用電子を
供給するカソード6で構成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram of a conventional radiotherapy apparatus. As shown in FIG. 7, a conventional dose rate control device includes a set dose rate input unit 19 for inputting an irradiation dose rate to the device.
And a pulse beam repetition frequency control unit 18 that determines a pulse beam repetition frequency according to a preset dose rate 36 set before irradiation, and a pulse beam repetition frequency output by the pulse beam repetition frequency control unit 18 And a high-voltage pulse generator 13 for supplying a high-voltage pulse signal 28 to the cathode 6 and the microwave generator 8 in synchronization with a trigger pulse signal operated by the high-voltage pulse generator 28. It comprises a pulse transformer 11, an accelerating cavity 7 for accelerating electrons in a microwave electric field, a microwave generator 8 for supplying microwaves 24 to the accelerating cavity 7, and a cathode 6 for supplying accelerating electrons to the accelerating cavity 7. ing.

【0003】次に上記従来装置の動作について説明す
る。照射が開始されると、パルスビームの繰返し周波数
制御部18は、設定線量率入力部19からの設定線量率
36に応じた、ある一定の周期をもつトリガーパルス信
号37を高圧パルス発生装置13に送る。高圧パルス発
生装置13はトリガーパルス信号37に同期した高圧パ
ルス信号28を高圧パルストランス11で昇圧してマイ
クロ波発生装置8とカソード6に送る。マイクロ波発生
装置8とカソード6は、高圧パルス信号28が印加され
ている間だけ動作し、マイクロ波発生装置8はマイクロ
波24を、カソード6は加速用電子であるカソード電流
22を、それぞれマイクロトロン内の加速空洞7に供給
する。そして、カソード6から加速空洞7へ放出された
電子は、加速空洞7内でマイクロ波24がつくるマイク
ロ波電場45により加速される。
Next, the operation of the above-mentioned conventional device will be described. When the irradiation is started, the pulse beam repetition frequency controller 18 sends a trigger pulse signal 37 having a certain period according to the set dose rate 36 from the set dose rate input unit 19 to the high-voltage pulse generator 13. send. The high-voltage pulse generator 13 boosts the high-voltage pulse signal 28 synchronized with the trigger pulse signal 37 by the high-voltage pulse transformer 11 and sends it to the microwave generator 8 and the cathode 6. The microwave generator 8 and the cathode 6 operate only while the high-voltage pulse signal 28 is being applied. The microwave generator 8 uses the microwave 24, the cathode 6 uses the cathode current 22 which is the electron for acceleration, and the microwave 6. It is supplied to the acceleration cavity 7 in the TRON. Then, the electrons emitted from the cathode 6 to the acceleration cavity 7 are accelerated in the acceleration cavity 7 by the microwave electric field 45 generated by the microwave 24.

【0004】マイクロトロン1で加速される電子は連続
ビームではなく、図8の様にトリガーパルス信号37に
より、高圧パルス信号28が印加されている時だけ加速
されるパルスビームである。線量率は、パルスビームの
繰返し周波数と1パルスビーム当たりの線量に比例して
おり、線量率をDR、パルスビームの繰返し周波数をP
RF、1パルス当たりの線量をDPPとすれば、 DR=PRF×DPP×k (1) となる関係式が成り立つ。kは変換係数であり、照射す
るエネルギーに依存する。
The electrons accelerated by the microtron 1 are not continuous beams but are pulse beams accelerated only when a high-voltage pulse signal 28 is applied by a trigger pulse signal 37 as shown in FIG. The dose rate is proportional to the pulse beam repetition frequency and the dose per pulse beam. The dose rate is DR, and the pulse beam repetition frequency is P.
If the dose per RF and the dose per pulse is DPP, a relational expression of DR = PRF × DPP × k (1) holds. k is a conversion coefficient and depends on the irradiation energy.

【0005】従来の線量率制御(主にX線の場合)は、
設定線量率36に応じてこのパルスビームの繰返し周波
数を変更することで線量率を変更している。設定線量率
入力部19から設定線量率36が入力されると、パルス
ビームの繰返し周波数制御部18は、この設定線量率3
6に応じてパルスビームの繰返し周波数を決定する。設
定線量率をDRs、設定繰返し周波数をPRFsとする
と、設定繰返し周波数は式(1)より次の式 PRFs=DRs/(DPP×k) (2) で求められる。従来技術においては式(2)の1パルス
当たりの照射線量DPPは据付け調整時及び定期点検時
に調整されるだけで、通常使用時においては調整するこ
とがなかった。そして、線量率制御は、1パルス当たり
の照射線量DPPは一定と想定し、パルスビームの繰返
し周波数を、設定線量率に応じて、ある一つの値に設定
することで線量率を変更していた。
Conventional dose rate control (mainly in the case of X-rays)
The dose rate is changed by changing the repetition frequency of the pulse beam according to the set dose rate. When the set dose rate 36 is input from the set dose rate input unit 19, the pulse beam repetition frequency control unit 18
According to 6, the repetition frequency of the pulse beam is determined. Assuming that the set dose rate is DRs and the set repetition frequency is PRFs, the set repetition frequency is obtained by the following equation from equation (1): PRFs = DRs / (DPP × k) (2) In the prior art, the irradiation dose DPP per pulse of the formula (2) is adjusted only at the time of installation adjustment and periodic inspection, but is not adjusted during normal use. The dose rate control assumes that the irradiation dose DPP per pulse is constant, and changes the dose rate by setting the repetition frequency of the pulse beam to a certain value according to the set dose rate. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
放射線治療装置の1パルス当たりの線量は、様々な放射
線の照射モードのそれぞれについて調整しなければなら
ず煩雑であったので、放射線治療装置の据付け時又は定
期点検時にしか調整されず通常使用時においては調整す
ることがなかったから、マイクロトロンの使用により次
第にその胴内に打ち出されたマイクロ波の信号レベルが
増大する現象により実際の1パルス当たりの線量が変化
し、設定した線量率と異なってきてしまうという問題が
あった。
However, the dose per pulse of the conventional radiotherapy apparatus must be adjusted for each of various radiation irradiation modes, which is complicated. It was adjusted only at the time or during periodic inspections, and was not adjusted during normal use. Therefore, the signal level of the microwaves launched into the body gradually increased due to the use of the microtron, and the actual level per pulse was increased. There is a problem that the dose changes and differs from the set dose rate.

【0007】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、1パルス当たりの線量
を測定しこの測定量を帰還して該線量を一定に制御する
ことにより、1パルス当たりの線量が変動することを防
ぎ、安定した電子線を照射できる放射線治療装置を提供
することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to measure a dose per pulse and feed back the measured amount to control the dose to be constant. It is an object of the present invention to provide a radiotherapy apparatus capable of preventing a dose per pulse from fluctuating and irradiating a stable electron beam.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的は、加熱された
カソード部に高圧を印加して得る電子線をマイクロ波に
よって加速するマイクロトロンと、この加速された電子
線の照射線量を検出する線量率計測系と、前記マイクロ
トロンを制御する装置制御部と、この装置制御部に前記
マイクロトロンの制御データを入力する入力部を具備し
た放射線治療装置において、前記入力部は該加速電子線
の設定線量率を入力する設定線量率入力部を備え、前記
装置制御部は前記線量率計測系で検出した線量率が前記
設定線量率となるように、前記カソード部からの電子線
の量を制御することで達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a microtron for accelerating an electron beam obtained by applying a high voltage to a heated cathode portion by a microwave, and a dose for detecting an irradiation dose of the accelerated electron beam. In a radiotherapy apparatus comprising a rate measurement system, a device control unit for controlling the microtron, and an input unit for inputting control data of the microtron to the device control unit, the input unit sets the acceleration electron beam. A set dose rate input unit for inputting a dose rate; the apparatus control unit controls an amount of the electron beam from the cathode unit such that the dose rate detected by the dose rate measurement system becomes the set dose rate. Is achieved by

【0009】また、前記装置制御部は、前記マイクロ波
の反射波を検出する反射マイクロ波検出部と、この反射
マイクロ波の大きさに応じて前記電子線の量を制御して
もよい。また、前記装置制御部は、前記反射マイクロ波
の許容信号レベルを記憶する許容信号レベル記憶部と、
前記反射マイクロ波検出部から検出した反射マイクロ波
の信号レベルが前記許容信号レベル以上となったとき、
前記加速電子線の照射を停止若しくは中断してもよい。
The apparatus control section may control a reflected microwave detecting section for detecting a reflected wave of the microwave, and control an amount of the electron beam in accordance with a size of the reflected microwave. Further, the device control unit, an allowable signal level storage unit that stores an allowable signal level of the reflected microwave,
When the signal level of the reflected microwave detected from the reflected microwave detection unit is equal to or higher than the allowable signal level,
The irradiation of the accelerated electron beam may be stopped or interrupted.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の放射線治療装置の実施の
一形態について図面を参照して説明する。図1は本発明
の放射線治療装置の線量率制御装置の一実施の形態を示
すブロック図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a radiotherapy apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the dose rate control device of the radiotherapy apparatus of the present invention.

【0011】ここで示す放射線治療装置は、放射線治療
装置に線量率を設定する設定線量率入力部19と、ガン
トリー3の照射ヘッド内にあって照射線量を検出するた
めの透過型線量計4と、設定線量率入力部4から送られ
てくる設定線量率信号36に応じてパルスビームの繰返
し周波数を決定し高圧パルス発生装置13にパルスビー
ムの繰返し周波数を持つトリガーパルス信号37を送る
パルスビームの繰返し周波数制御部18と、パルスビー
ムの繰返し周波数制御部18からのトリガーパルス信号
37に同期した高圧パルス信号28をマイクロトロン1
に供給する高圧パルス発生装置13と、高圧パルス発生
装置13からの高圧パルス信号28をさらに昇圧し、カ
ソード6とマイクロ波発生装置8に印加するための高圧
パルストランス11と、加速空洞7に加速用電子である
カソード電流22を供給するカソード6と、カソードを
熱電子23で加熱するフィラメント5と、電子加速用マ
イクロ波24を加速空洞7に供給するマイクロ波発生装
置8と、マイクロ波発生装置8からのマイクロ波24を
加速空洞まで導くための導波管9と、カソードから放出
された電子をマイクロ波発生装置8からのマイクロ波電
場で加速する加速空洞7と、加速空洞7においてマイク
ロ波電場による電子加速がうまくいかず、マイクロ波2
4のエネルギーが電子加速のために利用されないため導
波管9に戻ってくるマイクロ波(反射波)を検出するた
めの反射波検出用アンテナ12と、反射波検出用アンテ
ナ12からの反射波モニター信号30をサンプリング
し、直流信号に変換する反射波信号検出部15と、カソ
ード6から加速空洞7へ放出されるカソード電流22を
検出するためのカレントトランス10と、カレントトラ
ンス10からのカソード電流モニター信号29をサンプ
リングして直流信号に変換するカソード電流検出部14
と、フィラメント5にフィラメント電流26を供給する
フィラメント電源16と、透過型線量計4の透過型線量
計信号35から照射線量、照射線量率を検出する線量計
測部20と、線量計測部20からの線量率信号34によ
りフィラメント電源16を制御するフィラメント電源制
御部17で構成されている。
The radiotherapy apparatus shown here comprises a set dose rate input unit 19 for setting a dose rate in the radiotherapy apparatus, a transmission dosimeter 4 in the irradiation head of the gantry 3 for detecting the irradiation dose. The pulse beam repetition frequency is determined according to the set dose rate signal 36 sent from the set dose rate input unit 4, and the trigger pulse signal 37 having the pulse beam repetition frequency is sent to the high-voltage pulse generator 13. The repetition frequency controller 18 and the high voltage pulse signal 28 synchronized with the trigger pulse signal 37 from the pulse beam repetition frequency controller 18 are transmitted to the microtron 1.
High-voltage pulse generator 13 to be supplied to the power supply, a high-voltage pulse transformer 28 for further boosting the high-voltage pulse signal 28 from the high-voltage pulse generator 13 and applying the same to the cathode 6 and the microwave generator 8 and accelerating the acceleration cavity 7 A cathode 6 for supplying a cathode current 22 which is an electron for use, a filament 5 for heating the cathode with thermoelectrons 23, a microwave generator 8 for supplying a microwave 24 for electron acceleration to the acceleration cavity 7, and a microwave generator A waveguide 9 for guiding microwaves 24 from the cathode 8 to the accelerating cavity, an accelerating cavity 7 for accelerating electrons emitted from the cathode by a microwave electric field from the microwave generator 8, and a microwave in the accelerating cavity 7. Electron acceleration due to electric field is not good, microwave 2
4 is a reflected wave detecting antenna 12 for detecting a microwave (reflected wave) returning to the waveguide 9 because the energy of 4 is not used for electron acceleration, and a reflected wave monitor from the reflected wave detecting antenna 12 A reflected wave signal detector 15 that samples the signal 30 and converts it into a DC signal, a current transformer 10 for detecting a cathode current 22 emitted from the cathode 6 to the acceleration cavity 7, and a cathode current monitor from the current transformer 10. Cathode current detector 14 that samples signal 29 and converts it to a DC signal
A filament power supply 16 for supplying a filament current 26 to the filament 5; a dose measuring unit 20 for detecting an irradiation dose and an irradiation dose rate from a transmission dosimeter signal 35 of the transmission dosimeter 4; It comprises a filament power supply control section 17 for controlling the filament power supply 16 with a dose rate signal 34.

【0012】次に本発明の放射線治療装置の作用につい
て、図1乃至図5を用いて説明する。設定線量率入力部
19で照射線量率が設定されると、設定線量率入力部1
9は、設定線量率信号36をパルスビームの繰返し周波
数制御部18に送る。パルスビームの繰返し周波数制御
部18は、設定線量率信号36を受け取ると次の式
(3)によりビームの繰返し周波数を算出する。 PRFs=DRs/(DPPs×k) (3) PRFs;パルスビームの繰返し周波数 DRs ;設定線量率 DPPs;1パルス当たりの目標線量 k ;PRFs算出係数(エネルギーに依存する)
Next, the operation of the radiotherapy apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. When the irradiation dose rate is set in the set dose rate input unit 19, the set dose rate input unit 1
9 sends the set dose rate signal 36 to the pulse beam repetition frequency controller 18. Upon receiving the set dose rate signal 36, the pulse beam repetition frequency control unit 18 calculates the repetition frequency of the beam using the following equation (3). PRFs = DRs / (DPPs × k) (3) PRFs; pulse beam repetition frequency DRs; set dose rate DPPs; target dose per pulse k; PRFs calculation coefficient (dependent on energy)

【0013】ここで、DPPsは、1パルス当たりの線
量の目標値であり、調整時及びメンテナンス時の調整に
より決まる。この1パルス当たりの線量は、以下に詳細
に述べるが、カソード電流の変化に応じて変化する。調
整時には、カソード電流をカソード電流可変範囲の中心
値に調整し、1パルス当たりの線量値を調整する。
Here, DPPs is a target value of the dose per pulse, and is determined by adjustment at the time of adjustment and maintenance. The dose per pulse, which will be described in detail below, changes according to the change in the cathode current. At the time of adjustment, the cathode current is adjusted to the center value of the cathode current variable range, and the dose value per pulse is adjusted.

【0014】照射が開始されると、パルスビームの繰返
し周波数制御部18は、上記(式3)にて算出した繰返
し周波数のトリガーパルス信号37を高圧パルス発生装
置13へ送る。高圧パルス発生装置13は、前記トリガ
ーパルス信号37に同期した高圧パルス信号28を高圧
パルストランス11で昇圧して、マイクロ波発生装置8
とカソード6に送り、高圧パルスが加わっている期間だ
けマイクロ波発生装置8を駆動しマイクロ波信号24を
発生させるとともに、カソード6に加速用電子であるカ
ソード電流22を放出させる。マイクロ波発生装置8か
ら出力されたマイクロ波24は、導波管9を伝わり加速
空洞7へ送られ、カソードから放出された電子を、加速
空洞7内においてマイクロ波電場で加速する。加速され
た電子は、加速空洞7からマイクロトロン1内に出力さ
れる。加速空洞内からマイクロトロン1へ出力された電
子は、マイクロトロン1内の磁場の影響を受け、円軌道
を描き再度加速空洞7に戻る。
When the irradiation is started, the pulse beam repetition frequency controller 18 sends a trigger pulse signal 37 having the repetition frequency calculated by the above (Equation 3) to the high-voltage pulse generator 13. The high-voltage pulse generator 13 boosts the high-voltage pulse signal 28 synchronized with the trigger pulse signal 37 with the high-voltage pulse transformer 11 and
To the cathode 6 to drive the microwave generator 8 only during the period when the high-voltage pulse is applied, to generate a microwave signal 24, and to cause the cathode 6 to emit a cathode current 22, which is an electron for acceleration. The microwave 24 output from the microwave generator 8 is transmitted to the acceleration cavity 7 through the waveguide 9 and accelerates electrons emitted from the cathode in the acceleration cavity 7 by the microwave electric field. The accelerated electrons are output from the acceleration cavity 7 into the microtron 1. The electrons output from the acceleration cavity to the microtron 1 are affected by the magnetic field in the microtron 1, draw a circular orbit, and return to the acceleration cavity 7 again.

【0015】そして、再度マイクロ波電場で加速され、
より大きなエネルギーを持ち、加速空洞7から出て行
く。より大きなエネルギーを持った電子は、エネルギー
増加にともない、磁場内でさらに大きな半径をもつ円軌
道を描き加速空洞に戻ってくる。この様にして、電子は
マイクロトロン1内の磁場中を円軌道を描きながら、加
速空洞7に入力するたびに加速空洞7内でマイクロ電場
で加速され、しだいに大きなエネルギーになる。
Then, it is accelerated again by the microwave electric field,
It has greater energy and exits the acceleration cavity 7. Electrons with higher energy return to the accelerating cavity in a circular orbit with a larger radius in the magnetic field as the energy increases. In this way, the electrons are accelerated by the micro electric field in the accelerating cavity 7 each time they enter the accelerating cavity 7 while drawing a circular orbit in the magnetic field in the microtron 1, and gradually increase in energy.

【0016】マイクロトロンは、トリガパルス信号37
に同期した高圧パルス信号28が発生されている間だけ
上記の様にして電子を加速する。そして、線量率は加速
された電子ビームの1パルス当たりの線量と、前記トリ
ガパルス信号でしているマイクロトロンのパルスビーム
の繰返し周波数の積に比例する。
The microtron has a trigger pulse signal 37
The electrons are accelerated as described above only while the high-voltage pulse signal 28 synchronized with the above is generated. The dose rate is proportional to the product of the dose per pulse of the accelerated electron beam and the repetition frequency of the pulse beam of the microtron, which is the trigger pulse signal.

【0017】また、カソード6はフィラメント5からの
熱電子23で加熱されている。フィラメント5とカソー
ド6間には、数キロボルトオーダの電圧が印加されてお
り、フィラメント5にフィラメント電流23を流すとフ
ィラメント5からカソード6に熱電子23が放出され
る。この熱電子23により、カソード6は、加熱され
る。そして、カソード6に数キロ〜数十キロボルトの高
圧電圧を印加すると、カソード6から加速空洞7内に電
子が放出される。カソード6から放出される電子量(カ
ソード電流22)は、カソード温度に依存しており、一
般に、カソード温度が高いほど多くの電子がカソード6
から放出される。
The cathode 6 is heated by thermoelectrons 23 from the filament 5. A voltage of the order of several kilovolts is applied between the filament 5 and the cathode 6. When a filament current 23 flows through the filament 5, thermions 23 are emitted from the filament 5 to the cathode 6. The cathode 6 is heated by the thermoelectrons 23. Then, when a high voltage of several to several tens of kilovolts is applied to the cathode 6, electrons are emitted from the cathode 6 into the acceleration cavity 7. The amount of electrons emitted from the cathode 6 (cathode current 22) depends on the cathode temperature. In general, the higher the cathode temperature, the more electrons are emitted from the cathode 6
Released from

【0018】よって、フィラメント5に流れるフィラメ
ント電流22を変化させると、フィラメント5からカソ
ード6に放出される熱電子23が変化し、カソード6の
温度が変化する。そして、カソード6から放出されるカ
ソード電流22が変化するので、フィラメント電流23
を制御することでカソード電流22を制御することがで
きる。
Therefore, when the filament current 22 flowing through the filament 5 is changed, the thermoelectrons 23 emitted from the filament 5 to the cathode 6 change, and the temperature of the cathode 6 changes. Then, since the cathode current 22 emitted from the cathode 6 changes, the filament current 23
, The cathode current 22 can be controlled.

【0019】また、カソード電流22と1パルス当たり
の線量は、一般に図3のような関係がある。図3は、カ
ソード電流と1パルス当たりの線量の関係を示すグラフ
である。1パルス当たりの線量は、カソード電流22を
増加させると減少し、カソード電流22を減少させると
増加する。しかし、図3に示すように、カソード電流2
2をあまり大きく変化させ、マイクロトロン1の安定加
速領域から外れてしまうと、電子がまったく加速されな
くなることが理解できる。
The cathode current 22 and the dose per pulse generally have a relationship as shown in FIG. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the cathode current and the dose per pulse. The dose per pulse decreases as the cathode current 22 increases, and increases as the cathode current 22 decreases. However, as shown in FIG.
It can be understood that if the value of 2 is changed too much and the microtron 1 is out of the stable acceleration region, the electrons will not be accelerated at all.

【0020】そこでこのような安定加速領域をあらかじ
めデータとして入力しておき、その領域内でカソード電
流22を制御してやれば、1パルス当たりの線量を制御
可能である。安定加速領域は、オペレータの手動で、フ
ィラメント電流23を変化させることでカソード電流2
2を変化させて、線量率の状態を監視して、安定加速領
域をあらかじめ調査する方法と、コンピュータ等で、自
動でカソード電流22の量をフィラメント電流23を変
化させることで変更し、実際に照射される線量率を自動
的に調査して、安定領域を求める方法とが考えられる。
Therefore, by inputting such a stable acceleration region as data in advance and controlling the cathode current 22 in that region, the dose per pulse can be controlled. In the stable acceleration region, the cathode current 2 is changed by changing the filament current 23 manually by the operator.
2, the method of monitoring the state of the dose rate by monitoring the dose rate and checking the stable acceleration region in advance, and automatically changing the amount of the cathode current 22 by changing the filament current 23 by a computer or the like, A method of automatically investigating the dose rate to be irradiated and obtaining a stable region is conceivable.

【0021】以上の様にして求めた安定加速領域内にお
いて、フィラメント電流23を制御することで、カソー
ド電流22を制御してやれば、1パルス当たりの線量が
一定になるように制御することが可能である。
If the cathode current 22 is controlled by controlling the filament current 23 in the stable acceleration region obtained as described above, it is possible to control the dose per pulse to be constant. is there.

【0022】次にフィラメント電源制御部17について
説明する。図2は図1のフィラメント電源制御部の構成
例を示すブロック図である。
Next, the filament power controller 17 will be described. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the filament power supply control unit in FIG.

【0023】フィラメント電源制御部17は、フィラメ
ント電源16の制御を行うため各種演算処理を行うCP
U38と、各種プログラム、データの記憶部であるメモ
リー39と、設定線量率入力部19からの設定線量率3
6を読込むための設定線量率入力インターフェース41
と、線量計測部20からの実際に照射されている線量率
信号34を読込むための線量率入力インターフェース4
0と、カソード電流検出部14で直流信号に変換したカ
ソード電流信号31を読込むためのA/Dコンバータ4
2(A/D1)と、反射波電流検出部15で直流信号に
変換した反射波信号32を読込むためのA/Dコンバー
タ43(A/D2)と、フィラメント電源16を制御す
るためのD/Aコンバータ44(D/A)と、その他周
辺機器(フィラメント電源とのインターフェースには、
シリアル通信、パラレル通信等、その他にも、一般的な
各種インターフェース)と接続するA/Dコンバータ群
(A/D3)で構成されている。
The filament power supply control unit 17 performs various arithmetic processing for controlling the filament power supply 16.
U38, a memory 39 as a storage unit for various programs and data, and a set dose rate 3 from the set dose rate input unit 19
Set dose rate input interface 41 for reading 6
And a dose rate input interface 4 for reading a dose rate signal 34 actually irradiated from the dose measuring unit 20
0 and an A / D converter 4 for reading the cathode current signal 31 converted into a DC signal by the cathode current detection unit 14.
2 (A / D1), an A / D converter 43 (A / D2) for reading the reflected wave signal 32 converted into a DC signal by the reflected wave current detector 15, and a D / A for controlling the filament power supply 16. The interface between the converter 44 (D / A) and other peripheral devices (filament power supply:
It is composed of an A / D converter group (A / D3) connected to serial communication, parallel communication, and other general interfaces.

【0024】上記で構成されているフィラメント制御部
17のCPU38は、設定線量率36を設定線量率入力
部19から読込み、次の式(4)から1パルス当たりの
目標線量を算出する。 DPPs=DRs/(PRFs×k) (4) DPPs;1パルス当たりの目標線量 DRs ;設定線量率 PRFs;パルスビームの繰返し周波数 k ;変換係数(放射線のエネルギーに依存する)
The CPU 38 of the filament control section 17 configured as described above reads the set dose rate 36 from the set dose rate input section 19, and calculates a target dose per pulse from the following equation (4). DPPs = DRs / (PRFs × k) (4) DPPs; target dose per pulse DRs; set dose rate PRFs; pulse beam repetition frequency k; conversion factor (dependent on radiation energy)

【0025】パルスビームの繰返し周波数は、パルスビ
ームの繰返し周波数制御部18において、設定線量率3
6に応じて決定される。
The pulse beam repetition frequency is set by the pulse beam repetition frequency controller 18 to a set dose rate of 3
6 is determined.

【0026】照射が開始されると、カソード6から、カ
ソード電流22が放出される。このカソード電流22
は、高圧パルストランス11の出力に設置されたカレン
トトランス10でモニターすることができる。このカソ
ード電流22のモニター信号は、一般に図4の様な波形
信号である。図4は、カソード周辺の装置を示す図であ
る。この波形信号はカソード電流検出部で図5の様に波
形の中央部分をサンプリングされる。図5はカソード電
流のサンプリングの態様を示す図である。このサンプリ
ングされた信号は直流信号に変換されてフィラメント電
源制御部17へ送られる。フィラメント電源制御部17
は、この直流変換されたカソード電流信号31をA/D
コンバータから読込み、カソード電流22を把握する。
When the irradiation is started, a cathode current 22 is emitted from the cathode 6. This cathode current 22
Can be monitored by the current transformer 10 installed at the output of the high-voltage pulse transformer 11. The monitor signal of the cathode current 22 is generally a waveform signal as shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing a device around the cathode. This waveform signal is sampled by the cathode current detector at the center of the waveform as shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing a manner of sampling the cathode current. The sampled signal is converted into a DC signal and sent to the filament power control unit 17. Filament power controller 17
Converts the DC-converted cathode current signal 31 into an A / D signal.
Reading from the converter, the cathode current 22 is grasped.

【0027】フィラメント電源制御部17のCPU38
は、照射が開始されると、線量率計測部20から送られ
てくる線量率信号34を線量率入力インターフェース4
0から読込み、実際に照射されている線量率を把握す
る。そして、次の式(5)から実際の1パルス当たりの
線量を算出する。 DPPa=DRa/(PRF×k) (5) DPPa;1パルス当たりの実線量 DRa ;実際の線量率 PRF ;パルスビームの繰返し周波数 k ;変換係数(放射線のエネルギーに依存する) CPU38は、この1パルス当たりの実線量と、式
(3)で求めた1パルス当たりの目標線量DPPsから
式(6)の様なエラー信号εを計算する。 ε=DPPs−DPPa (6)
CPU 38 of filament power supply controller 17
When the irradiation is started, the dose rate signal 34 transmitted from the dose rate
Reading from 0, the dose rate actually irradiated is grasped. Then, the actual dose per one pulse is calculated from the following equation (5). DPPa = DRa / (PRF × k) (5) DPPa; actual dose per pulse DRa; actual dose rate PRF; pulse beam repetition frequency k; conversion coefficient (dependent on radiation energy) From the actual dose per pulse and the target dose per pulse DPPs determined by equation (3), an error signal ε as in equation (6) is calculated. ε = DPPs-DPPa (6)

【0028】そして、このεが0になるようにフィラメ
ント電源16を制御し、フィラメント電流26を制御す
ることで、フィラメント電流26の変化に伴って変化す
るカソード電流22を制御する。
Then, the filament power supply 16 is controlled so that the ε becomes 0, and the filament current 26 is controlled, thereby controlling the cathode current 22 that changes with the filament current 26.

【0029】カソード電流検出部14からくる直流変換
されたカソード電流信号31は、カソード電流値がマイ
クロトロンの安定加速領域内にあることを確認するため
に用いられ、フィラメント電流変化によって変化するカ
ソード電流値を常時モニターしながら、安定加速領域内
においてフィラメント制御を行なう。そして、カソード
電流22が安定領域から外れた場合、即座にフィラメン
ト電流26を制御して、カソード電流22を安定領域に
戻す。以上の様にして、実際に照射されている線量率の
フィードバック信号を利用して、フィラメント電流制御
でカソード電流制御を行い、カソード電流に依存する1
パルス当たりの線量を制御することで1パルス当たりの
線量を一定に保ち、線量率の安定化を図る。
The DC current-converted cathode current signal 31 from the cathode current detector 14 is used to confirm that the cathode current value is within the stable acceleration region of the microtron, and the cathode current signal changes according to the filament current change. The filament control is performed in the stable acceleration region while constantly monitoring the value. Then, when the cathode current 22 goes out of the stable region, the filament current 26 is immediately controlled to return the cathode current 22 to the stable region. As described above, the cathode current control is performed by the filament current control using the feedback signal of the actually irradiated dose rate.
By controlling the dose per pulse, the dose per pulse is kept constant and the dose rate is stabilized.

【0030】また、制御に利用する前記エラー信号を、
設定線量率と実際に照射されている線量率の差分から次
の式(7)の様にして求め、このエラー信号が0になる
ように制御を行なっても同様に制御可能である。 εd=DRs−DRa (7) DRs;設定線量率 DRa;実際の線量率
The error signal used for control is
The same control can be performed by obtaining from the difference between the set dose rate and the actually applied dose rate as in the following equation (7) and performing control so that this error signal becomes 0. εd = DRs−DRa (7) DRs; set dose rate DRa; actual dose rate

【0031】また、電子がマイクロトロン内加速空洞7
において安定して加速されているかどうかは、加速空洞
7からの反射波の状態を調べてもわかる。マイクロ波発
生装置8から導波管9を伝わり加速空洞7に送られるマ
イクロ波24のエネルギーは、加速空洞7内で電子を加
速するために利用される。しかし、加速空洞7内におい
て電子加速がうまくいかず、マイクロ波エネルギーが電
子に吸収されないと、マイクロ波24は、導波管9に戻
ってくる。この加速空洞7から戻ってくるマイクロ波が
反射波である。反射波は、通常図6の(A)の様な中心
部分が凹形状をしている。
Also, electrons are generated in the acceleration cavity 7 in the microtron.
It can also be determined by examining the state of the reflected wave from the acceleration cavity 7 whether or not the acceleration is stable. The energy of the microwave 24 transmitted from the microwave generator 8 through the waveguide 9 to the acceleration cavity 7 is used to accelerate electrons in the acceleration cavity 7. However, if the electron acceleration is not successful in the acceleration cavity 7 and the microwave energy is not absorbed by the electrons, the microwave 24 returns to the waveguide 9. The microwave returning from the acceleration cavity 7 is a reflected wave. The reflected wave usually has a concave portion at the center as shown in FIG.

【0032】しかし、加速空洞7内で電子加速が十分さ
れず反射波が増加すると、図6の(B)の様に真ん中の
凹みが盛り上がった形状になる。この反射波の真ん中部
分をサンプリングし、直流信号に変換することで、反射
波の量を計測することができる。
However, when the number of reflected waves increases due to insufficient electron acceleration in the accelerating cavity 7, the shape of the central dent rises as shown in FIG. 6B. By sampling the middle part of this reflected wave and converting it into a DC signal, the amount of the reflected wave can be measured.

【0033】カソード電流が安定加速領域から大きく変
化した場合、電子が十分に加速されなかったり、サンプ
リングした反射波信号が増加する。この反射波信号の発
生を認識することで、カソード電流を制御すると、線量
率を利用して制御するよりも、より早く加速異常を認識
することが可能であり、線量率変動より早く対応するこ
とが可能になる。
When the cathode current greatly changes from the stable acceleration region, the electrons are not sufficiently accelerated, or the sampled reflected wave signal increases. By controlling the cathode current by recognizing the generation of this reflected wave signal, it is possible to recognize the abnormal acceleration faster than controlling using the dose rate, and to respond faster to the dose rate fluctuation. Becomes possible.

【0034】また、このような反射波の発生は導波管9
およびマイクロ波発生装置8などのマイクロ波の発生系
を破損する固有周波数になるおそれがある。これを防止
するため、反射波信号が増大する場合は、パルスビーム
の繰返し周波数制御部18にトリガーパルス停止信号4
7を送り、パルスビームの繰返し周波数制御部18から
高圧パルス発生装置13に送られるトリガーパルス37
を一旦停止し、マイクロトロン1の電子加速を一旦中断
する。カソード電流22が安定加速領域の中心値周辺に
なるようにに流れているフィラメント電流値に一旦戻
し、再度トリガーパルス37を再開させ、照射を開始す
ることで、マイクロ波系の反射波による破損を未然に防
止し、かつ装置を一旦完全に停止させることなく復帰で
きるから、従来の放射線治療装置で反射波による不具合
が生じたときに装置全体を停止することなく連続して電
子線を照射することが可能になる。
The generation of such a reflected wave is caused by the waveguide 9
In addition, there is a possibility that a natural frequency that damages a microwave generation system such as the microwave generator 8 may be obtained. To prevent this, when the reflected wave signal increases, the repetition frequency control unit 18 of the pulse beam supplies the trigger pulse stop signal 4
7 and the trigger pulse 37 sent from the pulse beam repetition frequency controller 18 to the high-voltage pulse generator 13.
Is temporarily stopped, and the electron acceleration of the microtron 1 is temporarily stopped. The filament current value is returned to the filament current value flowing so that the cathode current 22 is around the center value of the stable acceleration region, the trigger pulse 37 is restarted again, and irradiation is started. It is possible to irradiate electron beams continuously without stopping the entire device when a problem occurs due to a reflected wave in a conventional radiotherapy device, because it can be prevented beforehand and the device can be returned without stopping the device completely. Becomes possible.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明は、上述した構成を有し、それぞ
れの構成が作用するので、1パルス当たりの線量を測定
しこの測定量を帰還して該線量を一定に制御することに
より、1パルス当たりの線量が変動することを防ぎ、安
定した電子線を照射できる放射線治療装置を提供すると
いう効果を奏する。
The present invention has the above-described configuration, and since each configuration operates, the dose per pulse is measured, and the measured amount is fed back to control the dose to be constant. It is effective in providing a radiation therapy apparatus which can prevent the dose per pulse from fluctuating and can irradiate a stable electron beam.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の制御部の一実施例を示すブロック図で
ある。
FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of a control unit of the present invention.

【図3】カソード電流と1パルス当たりの線量の関係を
示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a cathode current and a dose per pulse.

【図4】カソード周辺の装置を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a device around a cathode.

【図5】カソード電流のサンプリングの態様を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a manner of sampling a cathode current.

【図6】正常加速時の反射波信号と加速が十分でない時
の反射波信号を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a reflected wave signal at the time of normal acceleration and a reflected wave signal at the time of insufficient acceleration.

【図7】従来装置のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of a conventional device.

【図8】パルスビームの様子を示した図である。FIG. 8 is a diagram showing a state of a pulse beam.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

40 線量率入力インターフェース 41 設定線量率入力インターフェース 42 カソード電流信号読込み用A/Dコンバータ 43 反射波信号読込み用A/Dコンバータ 44 フィラメント電源制御用D/Aコンバータ 45 フィラメント電源監視用A/Dコンバータ Reference Signs List 40 Dose rate input interface 41 Set dose rate input interface 42 A / D converter for reading cathode current signal 43 A / D converter for reading reflected wave signal 44 D / A converter for filament power supply control 45 A / D converter for filament power supply monitoring

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加熱されたカソード部に高圧を印加して
得る電子線をマイクロ波によって加速するマイクロトロ
ンと、この加速された電子線の照射線量を検出する線量
率計測系と、前記マイクロトロンを制御する装置制御部
と、この装置制御部に前記マイクロトロンの制御データ
を入力する入力部を具備した放射線治療装置において、
前記入力部は該加速電子線の設定線量率を入力する設定
線量率入力部を備え、前記装置制御部は前記線量率計測
系で検出した線量率が前記設定線量率となるように、前
記カソード部からの電子線の量を制御することを特徴と
する放射線治療装置。
1. A microtron for accelerating an electron beam obtained by applying a high voltage to a heated cathode portion by a microwave, a dose rate measuring system for detecting an irradiation dose of the accelerated electron beam, and the microtron. A device control unit for controlling the radiotherapy apparatus having an input unit for inputting the control data of the microtron to the device control unit;
The input unit includes a set dose rate input unit for inputting a set dose rate of the accelerating electron beam, and the apparatus control unit controls the cathode so that a dose rate detected by the dose rate measurement system becomes the set dose rate. A radiation therapy apparatus characterized by controlling the amount of an electron beam from a part.
【請求項2】 前記装置制御部は、前記マイクロ波の反
射波を検出する反射マイクロ波検出部と、この反射マイ
クロ波の大きさに応じて前記電子線の量を制御すること
特徴とする請求項1に記載の放射線治療装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the apparatus control section controls a reflected microwave detecting section for detecting a reflected wave of the microwave, and controls an amount of the electron beam in accordance with a magnitude of the reflected microwave. Item 7. A radiotherapy apparatus according to Item 1.
【請求項3】 前記装置制御部は、前記反射マイクロ波
の許容信号レベルを記憶する許容信号レベル記憶部と、
前記反射マイクロ波検出部から検出した反射マイクロ波
の信号レベルが前記許容信号レベル以上となったとき、
前記加速電子線の照射を停止若しくは中断することを特
徴とする請求項2に記載の放射線治療装置。
3. An apparatus according to claim 2, wherein said apparatus control section stores an allowable signal level of said reflected microwave;
When the signal level of the reflected microwave detected from the reflected microwave detection unit is equal to or higher than the allowable signal level,
The radiation therapy apparatus according to claim 2, wherein the irradiation of the accelerated electron beam is stopped or interrupted.
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