JPH11169469A - 荷電粒子ビーム照射方法および荷電粒子ビーム照射装置 - Google Patents

荷電粒子ビーム照射方法および荷電粒子ビーム照射装置

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JPH11169469A
JPH11169469A JP34103597A JP34103597A JPH11169469A JP H11169469 A JPH11169469 A JP H11169469A JP 34103597 A JP34103597 A JP 34103597A JP 34103597 A JP34103597 A JP 34103597A JP H11169469 A JPH11169469 A JP H11169469A
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JP
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charged particle
particle beam
irradiation
beam irradiation
dose distribution
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Koji Matsuda
浩二 松田
Kazuo Hiramoto
和夫 平本
Hiroshi Akiyama
秋山  浩
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Abstract

(57)【要約】 【課題】荷電粒子ビームを時間的に変化させながら照射
する場合における標的内3次元線量分布を得る。 【解決手段】荷電粒子ビーム照射中に、荷電粒子ビーム
照射位置および荷電粒子ビーム照射量に関する情報と、
荷電粒子ビーム発生装置および荷電粒子ビーム照射装置
の運転パラメータを記録することにある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、照射対象に荷電粒
子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射方法とそれを行
う照射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】照射野形成装置は、照射対象の立体形状
に合わせて、放射線の照射野を形成し、かつ照射野にお
ける線量分布を調整する装置である。
【0003】荷電粒子ビームは、患部に入射するとエネ
ルギーを失い患部に線量を付与するが、特に陽子、重粒
子ビームにおいては、停止直前、即ち最も深い到達点付
近で最も多くの線量を付与する。この性質を利用する
と、体表から深い部分に位置する患部に対しても患部に
線量を集中させることが出来る。患部領域の線量を高く
し、患部領域以外の部分の線量が低くなるように、患部
の立体形状に合わせて照射を行うコンフォーマル照射と
呼ぶ。荷電粒子ビームを使ったコンフォーマル照射の方
法には、細い荷電粒子ビームを患部の形状に合わせて走
査するスキャニング法やマルチリーフコリメータを用い
て患部を深さ方向に層状に分割して照射する方法などが
ある。
【0004】これらの照射法では、患部を一度に照射せ
ず、患部より狭い領域に線量が集中するように細く絞っ
た荷電粒子ビームを、ビーム照射位置やビームエネルギ
ーなどのビーム条件を変えながら照射していく。ビーム
条件の異なる複数のビームによる線量分布の和が、患部
領域内で一様で患部領域外では患部領域よりも低くなる
ように照射を制御する。
【0005】コンフォーマル照射を行わない放射線治療
や定位的がん治療装置の場合、照射野形成装置によって
放射線を一様に広げ、必要に応じて患者手前のコリメー
タを使って照射領域を患部形状に合わせる。照射装置に
取り付けられた線量モニタの計測値は、あらかじめ患部
位置での線量率と関連付けられている。線量モニタの計
測値は積算され、必要線量に対応する積算量に達した時
点で照射を終了する。特開平7−148276 号公報には、X
線によるラジオサージェリシステムにおいて、X線線量
モニタを照射装置と対向する位置に設置し、患者を透過
してくるX線を検出する装置が記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】荷電粒子ビームは患者
体内で停止するため透過放射線を計測できない。また、
コンフォーマル照射の場合は一般に患者に入射する荷電
粒子ビームの照射位置やエネルギーを変更するため、患
者体内の線量分布の状況が時間的に変化する。特開平7
−148276 号公報の手法は線量分布を測定するが、透過
放射線を計測する上、一定エネルギー分布のX線を想定
しているため、荷電粒子ビームの場合には適用できな
い。
【0007】本発明の目的は、荷電粒子ビーム治療にお
いて、患者の受けた線量の次元分布を得る荷電粒子ビー
ム照射法および荷電粒子ビーム照射装置を提供すること
にある。
【0008】
【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、荷電粒子ビーム照射中に、照射位置お
よび荷電粒子ビーム照射量に関する情報と、荷電粒子ビ
ーム発生装置および荷電粒子ビーム照射装置の運転パラ
メータを記録することを特徴とする荷電粒子ビーム照射
方法である。
【0009】この照射方法によれば、荷電粒子ビームを
時間的に変化させながら照射する場合においても、標的
内3次元線量分布を算出するために必要な情報を記録す
ることができる。
【0010】また、上記目的を達成するための第2の手
段は、荷電粒子ビーム発生手段,荷電粒子ビーム照射野
形成手段,荷電粒子ビーム照射位置測定手段,荷電粒子
ビーム照射量測定手段を備え、それぞれの荷電粒子ビー
ム照射中の測定値および運転パラメータを記憶する記憶
手段を備えることにある。
【0011】この手段によれば、荷電粒子ビームを時間
的に変化させながら照射する場合における標的内3次元
線量分布を算出するために必要な情報を記録する装置を
実現することができる。
【0012】また、上記目的を達成するための第3の手
段は、荷電粒子ビーム発生手段,荷電粒子ビーム照射野
形成手段,荷電粒子ビーム照射位置測定手段,荷電粒子
ビーム照射量測定手段を備え、それぞれの荷電粒子ビー
ム照射中の測定値および運転パラメータを基に線量分布
を算出する演算手段を備えることにある。
【0013】この手段によれば、荷電粒子ビームを時間
的に変化させながら照射する場合における標的内3次元
線量分布を算出する装置を実現することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図1を用
いて説明する。図1は、荷電粒子ビーム発生装置1で加
速された荷電粒子ビームを輸送し、荷電粒子ビーム照射
装置3を用いて患者7に照射する装置の機器構成図であ
る。荷電粒子ビーム照射装置3は、荷電粒子ビームを磁
場によってビーム進行方向と垂直な方向に偏向する走査
電磁石4と、荷電粒子ビームの通過位置を測定するビー
ム位置モニタ5及び荷電粒子ビームの電流を測定するビ
ーム電流モニタ6を有する。線量計算部8は、ビーム位
置モニタ5,ビーム電流モニタ6からの測定値と、照射
制御部10,加速器制御部11からの情報を記録し、そ
れらの情報を基に3次元線量分布を計算する。
【0015】荷電粒子ビーム照射装置の動作を以下に説
明する。
【0016】患者7に照射する荷電粒子ビームは患部領
域の大きさよりも小さく、患者体内での線量分布は、図
2に示したように飛程終端部付近にピークをもつ。この
ピークをブラッグピークと呼ぶ。この線量分布の患者体
内でのピーク位置を、患部領域内で時間的に走査するこ
とにより、患部領域内で一様な線量分布を形成する。荷
電粒子ビームの進行方向に垂直な面内は、走査電磁石4
の励磁量を変更し、荷電粒子ビームを偏向することで走
査する。荷電粒子ビームの進行方向すなわち深さ方向
は、荷電粒子ビームのエネルギーを変更し、飛程を変更
することで走査する。荷電粒子ビームの照射手順は以下
のようになる。図3に荷電粒子ビームの照射手順のフロ
ーチャートを示す。
【0017】(1) 患者ごとに治療計画を行い、照射方
向,照射領域,照射線量等を決定する。 (2) 計画した線量分布を得るためのブラッグピーク位置
(以下照射位置)を決定し、各照射位置に対する照射線
量を計算する。
【0018】(3) 各照射位置に対して、荷電粒子ビーム
のエネルギーに対応した加速器の加速エネルギー,走査
電磁石の励磁量および線量に対応したビーム電流積算量
を計算する。計算結果は、各照射位置に対するパターン
データとなる。
【0019】(4) 加速器の加速エネルギー,走査電磁石
励磁量,ビーム電流積算量のパターンデータを照射制御
装置に記憶する。
【0020】(5) 加速器,走査電磁石を照射開始状態に
設定し、ビーム電流モニタの積算値をリセットする。
【0021】(6) 荷電粒子ビームを加速器から出射し患
者に照射する。
【0022】(7) ビーム電流積算量が、照射制御装置に
記憶された値に達したら、同じく照射制御装置に記憶さ
れたデータに基づき走査電磁石の励磁量及び加速器のエ
ネルギーを更新し、ビーム電流モニタの積算値をリセッ
トする。
【0023】(8) 全照射位置の照射が終了したら、治療
照射を終了する。
【0024】上記照射手順と並行して、線量計算部8に
おいて照射状況を記憶すると同時に線量分布を計算す
る。図3中に、線量計算部8の動作を示すフローチャー
トを示す。図4に線量計算部8と、それに接続する機器
の構成を示す。線量計算部8は、各モニタや制御装置か
らの情報を集め、必要によって加工する情報処理部20
と、集めた情報を記憶する記憶装置21,情報を基に線
量分布を計算する演算部22,患者体内の3次元線量分
布の積算値を記憶する記憶装置23から構成される。
【0025】まず照射開始前に、患者情報,照射開始時
刻,照射中に変更しない照射に関する機器のパラメータ
等の照射条件に関する情報を、記憶装置21に記憶す
る。また、記憶装置23をリセットする。続いて照射を
開始する。情報処理部は、前記照射手順の照射位置の更
新の度にデータセットを作り、記憶装置21に記憶す
る。本実施例でのデータセットは、照射の時刻,ビーム
位置モニタ5およびビーム電流モニタ6の積算値と、加
速器の加速エネルギーから成る。
【0026】直接測定値を記憶する代わりに、情報処理
装置で加工した情報、例えば、ビーム位置モニタの測定
値の代わりに対応する照射位置の情報や、加速エネルギ
ーの代わりに患者へ入射する荷電粒子ビームのエネルギ
ー,エミッタンス等の情報を記憶してもよい。
【0027】測定されたビーム通過位置,ビーム電流モ
ニタの積算値,加速エネルギーと、各機器の照射に関す
るパラメータから、各照射位置のビームによる3次元線
量分布を計算する。機器パラメータと加速エネルギーか
ら、荷電粒子ビームのエネルギー,エネルギー分散,エ
ミッタンス等を参照し、線量分布の計算に使用する。計
算結果を記憶装置23に記憶されている3次元線量分布
の積算値の計算結果に足し合わせ、記憶装置23の3次
元線量分布の積算値を更新する。記憶装置23に記憶さ
れた3次元線量分布の積算値は、線量分布表示装置10
に表示される。治療照射終了後、記憶装置21の記憶は
治療の記録として保管される。
【0028】線量分布表示装置10を治療計画装置と接
続し、治療計画で計算された患者体内線量分布を比較し
てもよい。
【0029】また、あらかじめ算出しておいた荷電粒子
ビームのエネルギーごとの3次元線量分布を記憶装置に
記憶しておき、3次元線量分布を算出する際に利用して
もよい。
【0030】また、患者体内での3次元線量分布を算出
する代わりに、患者を水に置き換えた場合の3次元線量
分布を算出してもよい。この場合は、治療計画で計算さ
れた患者を水に置き換えた場合の3次元線量分布や、あ
らかじめ測定された、水中での線量分布測定結果と比較
する。
【0031】また、本実施例では照射と同時に3次元線
量分布を計算しているが、照射終了後に記憶装置21に
記憶されたデータを使って3次元線量分布を計算しても
よい。
【0032】また、本実施例では、荷電粒子ビームのエ
ネルギーを加速器で変更しているが、照射装置内に設置
するディグレーダで変更してもよい。この場合、ディグ
レーダの設定条件も記憶し、3次元線量分布計算の際に
参照する。
【0033】また、荷電粒子ビーム通過領域に散乱物を
配置し、ビーム進行方向に垂直な方向の分布を広げても
よい。この場合は、散乱物の設定条件も記憶し、3次元
線量分布計算の際に参照する。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、荷電粒子ビームの位
置,電流の測定値と共に、機器パラメータを記憶するこ
とで、時間的に条件の変化する放射線治療においても線
量分布を算出するのに必要な情報を得ることができる。
【0035】また、患者を透過しない荷電粒子ビーム放
射線治療においても、間接的に標的内3次元線量分布を
算出することができる。
【0036】また、照射記録を作成し、治療に関する情
報を蓄積することができる。
【0037】また、算出した線量分布を表示すること
で、運転者が治療状況を視覚的に確認でき、治療の安全
性が向上する。
【0038】また、3次元線量分布を算出する際、あら
かじめ算出しておいた荷電粒子ビームのエネルギーごと
の3次元線量分布を使うことで、3次元線量分布の計算
速度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による荷電粒子ビーム治療装置
を示す図である。
【図2】細く絞ったビームによる線量分布を示す図であ
る。
【図3】荷電粒子ビームの照射手順のフローチャートを
示す図である。
【図4】線量計算部とそれに接続する機器の機器構成を
示す図である。
【符号の説明】
1…荷電粒子ビーム発生装置、3…荷電粒子ビーム照射
装置、4…走査電磁石、5…ビーム位置モニタ、6…ビ
ーム電流モニタ、7…患者、8…線量計算部、10…線
量分布表示装置、20…情報処理部、21…記憶装置、
22…演算部、23…記憶装置。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】荷電粒子ビーム照射中に、荷電粒子ビーム
    照射位置および荷電粒子ビーム照射量に関する情報と、
    荷電粒子ビーム発生装置および荷電粒子ビーム照射装置
    の運転パラメータを記録することを特徴とする荷電粒子
    ビーム照射方法。
  2. 【請求項2】荷電粒子ビーム発生手段,荷電粒子ビーム
    照射野形成手段,荷電粒子ビーム照射位置測定手段,荷
    電粒子ビーム照射量測定手段を備え、それぞれの荷電粒
    子ビーム照射中の測定値および運転パラメータを記憶す
    る記憶手段を備える荷電粒子ビーム照射装置。
  3. 【請求項3】荷電粒子ビーム発生手段,荷電粒子ビーム
    照射野形成手段,荷電粒子ビーム照射位置測定手段,荷
    電粒子ビーム照射量測定手段を備え、それぞれの荷電粒
    子ビーム照射中の測定値および運転パラメータを基に線
    量分布を算出する演算手段を備える荷電粒子ビーム照射
    装置。
  4. 【請求項4】請求項3の荷電粒子ビーム照射装置におい
    て、算出した線量分布を表示する表示装置を有すること
    を特徴とする荷電粒子ビーム照射装置。
  5. 【請求項5】請求項3の荷電粒子ビーム照射装置におい
    て、荷電粒子ビームの照射位置を変更する荷電粒子ビー
    ム偏向手段を有し、荷電粒子ビーム位置測定手段が前記
    荷電粒子ビーム偏向手段と標的の間に位置することを特
    徴とする荷電粒子ビーム照射装置。
  6. 【請求項6】請求項3の荷電粒子ビーム照射装置におい
    て、演算手段が、荷電粒子ビームのエネルギー分布の異
    なる複数の照射による線量分布の和を算出することを特
    徴とする荷電粒子ビーム照射装置。
JP34103597A 1997-12-11 1997-12-11 荷電粒子ビーム照射方法および荷電粒子ビーム照射装置 Pending JPH11169469A (ja)

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