JPWO2013145117A1 - 粒子線治療装置および粒子線治療装置の運転方法 - Google Patents
粒子線治療装置および粒子線治療装置の運転方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2013145117A1 JPWO2013145117A1 JP2014507087A JP2014507087A JPWO2013145117A1 JP WO2013145117 A1 JPWO2013145117 A1 JP WO2013145117A1 JP 2014507087 A JP2014507087 A JP 2014507087A JP 2014507087 A JP2014507087 A JP 2014507087A JP WO2013145117 A1 JPWO2013145117 A1 JP WO2013145117A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particle beam
- irradiation
- accelerator
- operation pattern
- slice
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1077—Beam delivery systems
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H13/00—Magnetic resonance accelerators; Cyclotrons
- H05H13/04—Synchrotrons
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
- A61N2005/1074—Details of the control system, e.g. user interfaces
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
- A61N2005/1087—Ions; Protons
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1042—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy with spatial modulation of the radiation beam within the treatment head
- A61N5/1043—Scanning the radiation beam, e.g. spot scanning or raster scanning
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H2277/00—Applications of particle accelerators
- H05H2277/10—Medical devices
- H05H2277/11—Radiotherapy
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
Description
以下、本発明の実施の形態1にかかる粒子線治療装置の構成および動作について説明する。図1〜図6は本発明の実施の形態1にかかる粒子線治療装置について説明するためのもので、図1(a)と(b)は、粒子線治療装置の全体構成を示す図(a)と、粒子線治療装置の線源である加速器に対してあらかじめ用意した2つの運転パターンを説明するための図(b)である。図2は照射装置の構成を説明するための図、図3(a)と(b)は加速器の周期的な運転パターンおよびその周期における磁性体コアのヒステリシスを説明するためのもので、図3(a)は偏向電磁石の磁場の変化を示す図、図3(b)は(a)の運転パターンで運転した際の加速器を構成する偏向電磁石のヒステリシスループを示す図である。図4は、積層原体照射を行った際の、スライスごとの照射による体表面からの深度と線量の関係、およびこれらを積算した体表面からの深度と線量の関係を示す図である。図5は粒子線治療装置の運転方法を説明するためのフローチャートである。また、図6(a)と(b)は、スライスの深さに応じて運転パターンを選択したときの、運転周期中の照射状況について説明するための図であり、図6(a)は短周期の運転パターンを選択する場合、図6(b)は長周期の運転パターンを選択する場合を示す。
加速器10は、粒子線Bが周回する軌道経路となる真空ダクト11、前段加速器19から供給された粒子線Bを周回軌道内に入射するための入射装置18A、粒子線Bが真空ダクト11内の周回軌道に沿って周回するよう粒子線Bの軌道を偏向させるための偏向電磁石13a〜13d(まとめて13と称する)、周回軌道上に形成された粒子線Bが発散しないように収束させる収束用電磁石14a〜14d(まとめて14と称する)、周回する粒子線Bに同期した高周波電圧を与えて加速する高周波加速空洞15、加速器10内で加速させた粒子線Bを加速器10外に取りだし、輸送系30に出射するための出射装置18B、出射装置18Bから粒子線Bを出射させるために粒子線Bの周回軌道に共鳴を励起する六極電磁石17を備えている。そして、後述するように、これら電磁石類は磁性体のコアを用いているので、磁場強度の履歴に応じたヒステリシスが顕れる。
加速器10により加速された粒子線Bは、HEBT(高エネルギービーム輸送:High Energy Beam Transport)系と称される輸送系30へと出射される。輸送系30は、粒子線Bの輸送経路となる真空ダクト31と、粒子線Bのビーム軌道を切替える切替装置である切替電磁石32と、粒子線Bを所定角度に偏向する偏向電磁石33とを備えている。そして加速器10により所定のエネルギーが与えられ、出射装置18Bから出射されて真空ダクト31内を進む粒子線Bを、切替電磁石32で必要に応じて図示しない他の治療装置に向かう輸送経路に切替、指定された治療室50に設けられた照射装置40へと導く。
照射装置40は、輸送系30から供給された粒子線Bを照射対象である患者Kの患部の大きさや深さに応じた照射野に成形して患部へ照射する装置である。照射野を成形する方法は複数あるが、本実施の形態では、粒子線Bを走査させて照射野を形成するスキャニング照射法を用いた例で説明する。なお、スキャニング照射法は、物理的な制限器で照射野を形成するブロード照射とくらべ、とくに入射した際の軌道精度が形成する照射野の精度に大きく影響する。したがって、供給される粒子線Bの軌道の正確さは、照射野を正確に形成して治療計画通りに線量付与できるか否かに大きな影響を与えることになる。
治療室50は、患者Kに対して実際に粒子線Bを照射して治療を行うための部屋であり、図示しないが、基本的には、例えば図1における切替装置32から分岐した先に設置された他の治療室50も同様に、治療室50ごとに上述した照射装置40を備えている。なお、図において、治療室50では、偏向電磁石33r部分から照射装置40全体が患者K(治療台51)を中心に回転し、患者Kへの粒子線Bの照射角度を自由に設定できる回転照射室(回転ガントリとも言われる)50の例を示している。通常、ひとつの加速器10に対して、例えば、角度や位置を自在に設定可能な治療台51に固定された患者Kに対して照射装置40から水平方向に粒子線Bを照射する水平照射室50や、その他タイプの異なる治療室50を複数備えている。
上記のような、複数の機器(加速器10、輸送系30、治療室50ごとの照射装置40等)を備えたシステムの制御系として、各機器(サブシステム)を専ら制御するサブ制御器と全体を指揮し制御するメイン制御器からなる階層型の制御系統を用いることが多い。本発明の実施の形態1にかかる粒子線B治療装置の制御部20においても、このメイン制御器とサブ制御器の構成を採用している。そして、サブシステム内で制御できる動作はサブ制御器で、複数のシステムを連携して制御する動作はメイン制御器が制御するというように、制御系統内での機能を分担している。しかし、本発明の実施の形態1にかかる粒子線治療装置の説明においては、運転パターンを選択する機能の説明に特化して、全体をひとつの制御部20で制御しているような形態で記載している。
制御部20によって選択された運転パターンによって運転制御される加速器10から照射装置40に供給された所定エネルギーの粒子線Bは、直径数mm以下のいわゆるペンシルビームの状態である。これが、走査電磁石41によって、ビーム軸に垂直な面内(例えば、ビーム軸をzとすると、xy面)方向に走査され、面の延在方向での照射野が形成される。また、散乱体42によって散乱されることによって、ビームの太さが調整される。面方向の照射野が形成された粒子線Bは、リッジフィルタ43を通過し、スライスの厚みに応じて、ブラッグピークが拡大され、所定幅に拡大されたブラッグピーク(SOBP:Spread-Out Bragg Peak)を有するようになる。
まず、照射条件読込部22は、照射条件保持部24に保持された、照射角度、スライス数、スライス毎の照射形状・線量等の照射条件を読み込む(ステップS10)。なお、照射条件は、必ずしも制御部20内に保持している必要はなく、例えば、通信等により入手するようにしてもよい。そして、主制御部21は、例えば、最深部から始めた上の例のように、読み込んだ照射条件から、最初に照射するスライスを設定する(ステップS20)。つぎに、運転パターン選択部23は、運転パターン保持部25が保持する運転パターンの中から、そのスライスの照射条件に適した運転パターンを選択する(ステップS30)。そして、主制御部21は、選択した運転パターンで運転するよう加速器10を制御するとともに、その運転パターンによる加速器10からの粒子線Bの出射に対応して、輸送系30、照射装置40を制御して、そのスライスでの照射を行う(ステップS40).そして、これらの動作を最終スライスまで繰り返す(ステップS50で「Y」となるまで)。
なお、上記の例は、長周期パターンは短周期パターンよりもエネルギーを大きくした例、つまり、周期が異なるとエネルギーが異なる運転パターンを持つ例について説明した。一方、本変形例では、同じエネルギーに対して周期の異なる運転パターンを用意するようにした。
10:加速器(13:偏向電磁石(磁性体のコアを有する電磁石))、
20:制御部(21:主制御部、22:照射条件読込部、
23:運転パターン選択部、24:照射条件保持部、
25:運転パターン保持部)、
40:照射装置、
OP:運転パターン(OP−L:長周期パターン、
OP−S:短周期パターン)、
To:1周期中の粒子線を出射(照射)できる時間。
Claims (5)
- 磁性体のコアを用いた偏向電磁石を有し、粒子線を所定エネルギーに調整して出射する加速器と、
前記加速器から供給された粒子線を照射対象の形状に応じて照射する照射装置と、
前記加速器と前記照射装置とを連携して制御する制御部と、を備え、
前記制御部には、
前記加速器が周期的に繰り返す運転パターンとして、前記粒子線を出射できる時間が異なり、かつ前記磁性体のヒステリシスの存在下でも、前記加速器の偏向電磁石が所望の磁場強度になるようにそれぞれ操作条件が調整された複数の運転パターンを保持する運転パターン保持部と、
前記照射対象を深さ方向に分割した複数のスライスに対して、スライス毎の照射条件を読み込む照射条件読込部と、
前記照射条件読込部が読み込んだ照射条件に基づいて、前記複数の運転パターンのうち、当該スライスに適した運転パターンを選択する運転パターン選択部と、
前記スライス毎に、前記選択した運転パターンに基づいて前記加速器を制御するとともに、前記照射条件に基づいて前記照射装置を制御する主制御部と、が設けられていることを特徴とする粒子線治療装置。 - 前記運転パターン選択部は、前記複数の運転パターンのうちの、当該スライスでの線量付与に必要な周期数が少ない運転パターンのなかで前記粒子線を出射できる時間が最も短い運転パターンを選択することを特徴とする請求項1に記載の粒子線治療装置。
- 前記複数の運転パターンのうち、少なくとも2つの運転パターンは、前記所定エネルギーが大きく設定された運転パターンの方が、前記粒子線を出射できる時間が長くなるように設定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の粒子線治療装置。
- 前記複数の運転パターンのうち、少なくとも2つの運転パターンは、前記所定エネルギーが同じで、前記前記粒子線を出射できる時間が異なるように設定されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の粒子線治療装置。
- 磁性体のコアを用いた偏向電磁石を有し、粒子線を所定エネルギーに調整して出射する加速器と、前記加速器が周期的に繰り返す運転パターンとして、前記粒子線を出射できる時間が異なり、かつ前記磁性体のヒステリシスの存在下でも、前記加速器の偏向電磁石が所望の磁場強度になるようにそれぞれ操作条件が調整された複数の運転パターンを保持する運転パターン保持部と、を備えた粒子線治療装置を運転する方法であって、
照射対象を深さ方向に分割した複数のスライスに対して、スライス毎の照射条件を読み込む照射条件読込工程と、
前記照射条件読込工程で読み込んだ照射条件に基づいて、前記複数の運転パターンのうち、当該スライスに適した運転パターンを選択する運転パターン選択工程と、
前記スライス毎に、選択した運転パターンに基づいて前記加速器を制御する工程と、
を含む粒子線治療装置の運転方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2012/057894 WO2013145117A1 (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | 粒子線治療装置および粒子線治療装置の運転方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5705372B2 JP5705372B2 (ja) | 2015-04-22 |
JPWO2013145117A1 true JPWO2013145117A1 (ja) | 2015-08-03 |
Family
ID=49258486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014507087A Active JP5705372B2 (ja) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | 粒子線治療装置および粒子線治療装置の運転方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9067066B2 (ja) |
EP (1) | EP2832399A4 (ja) |
JP (1) | JP5705372B2 (ja) |
CN (1) | CN104010694B (ja) |
TW (1) | TWI481429B (ja) |
WO (1) | WO2013145117A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2939708A4 (en) * | 2012-12-26 | 2016-08-10 | Mitsubishi Electric Corp | DEVICE FOR MEASURING DOSING DISTRIBUTION |
JP5993778B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2016-09-14 | 株式会社日立製作所 | 粒子線照射システムとその運転方法 |
EP2990077B1 (en) * | 2013-04-23 | 2018-03-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Particle beam treatment device |
EP3232742B1 (en) * | 2014-12-08 | 2020-11-18 | Hitachi, Ltd. | Accelerator and particle beam radiation device |
CN107615890A (zh) * | 2015-05-11 | 2018-01-19 | 株式会社荏原制作所 | 电磁铁装置、电磁铁控制装置、电磁铁控制方法及电磁铁系统 |
EP3456382B1 (en) | 2016-07-04 | 2020-01-29 | Neuboron Medtech Ltd. | Neutron therapy device |
JP6594835B2 (ja) * | 2016-09-02 | 2019-10-23 | 住友重機械工業株式会社 | 荷電粒子線治療装置、及びリッジフィルタ |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0986070B1 (en) * | 1998-09-11 | 2010-06-30 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH | Ion beam therapy system and a method for operating the system |
JP3864581B2 (ja) * | 1998-10-16 | 2007-01-10 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子ビーム出射方法 |
DE10205949B4 (de) * | 2002-02-12 | 2013-04-25 | Gsi Helmholtzzentrum Für Schwerionenforschung Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer nach dem Rasterscanverfahren arbeitenden Bestrahlungseinrichtung für schwere Ionen oder Protonen mit Strahlextraktion |
US7102144B2 (en) * | 2003-05-13 | 2006-09-05 | Hitachi, Ltd. | Particle beam irradiation apparatus, treatment planning unit, and particle beam irradiation method |
JP2006280457A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Hitachi Ltd | 荷電粒子ビーム出射装置及び荷電粒子ビーム出射方法 |
JP4646069B2 (ja) | 2005-11-14 | 2011-03-09 | 株式会社日立製作所 | 粒子線照射システム |
JP5126770B2 (ja) | 2006-12-20 | 2013-01-23 | 独立行政法人放射線医学総合研究所 | 粒子線照射システム、並びに、これに用いるコンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
JP4873563B2 (ja) | 2007-03-15 | 2012-02-08 | 独立行政法人放射線医学総合研究所 | 粒子加速器およびその運転方法、ならびに粒子線照射装置 |
JP4691574B2 (ja) | 2008-05-14 | 2011-06-01 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子ビーム出射装置及び荷電粒子ビーム出射方法 |
WO2009142546A2 (en) * | 2008-05-22 | 2009-11-26 | Vladimir Yegorovich Balakin | Multi-field charged particle cancer therapy method and apparatus |
JP2010201099A (ja) | 2009-03-06 | 2010-09-16 | Hitachi Ltd | 粒子線治療装置 |
JP5002612B2 (ja) | 2009-03-31 | 2012-08-15 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子ビーム照射装置 |
JP5023122B2 (ja) * | 2009-09-02 | 2012-09-12 | 株式会社東芝 | 粒子線ビーム照射装置 |
WO2011092815A1 (ja) * | 2010-01-28 | 2011-08-04 | 三菱電機株式会社 | 粒子線治療装置 |
WO2011121762A1 (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | 三菱電機株式会社 | 粒子線照射装置及び粒子線治療装置 |
JP5456562B2 (ja) * | 2010-04-30 | 2014-04-02 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子ビーム発生装置、荷電粒子ビーム照射装置及びそれらの運転方法 |
-
2012
- 2012-03-27 JP JP2014507087A patent/JP5705372B2/ja active Active
- 2012-03-27 EP EP12872609.8A patent/EP2832399A4/en not_active Withdrawn
- 2012-03-27 US US14/356,629 patent/US9067066B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-03-27 CN CN201280064257.2A patent/CN104010694B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2012-03-27 WO PCT/JP2012/057894 patent/WO2013145117A1/ja active Application Filing
- 2012-07-17 TW TW101125664A patent/TWI481429B/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI481429B (zh) | 2015-04-21 |
CN104010694B (zh) | 2016-07-06 |
JP5705372B2 (ja) | 2015-04-22 |
EP2832399A4 (en) | 2015-11-25 |
US9067066B2 (en) | 2015-06-30 |
EP2832399A1 (en) | 2015-02-04 |
US20140323793A1 (en) | 2014-10-30 |
WO2013145117A1 (ja) | 2013-10-03 |
TW201338823A (zh) | 2013-10-01 |
CN104010694A (zh) | 2014-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5705372B2 (ja) | 粒子線治療装置および粒子線治療装置の運転方法 | |
JP5496414B2 (ja) | 粒子線治療装置 | |
JP5002612B2 (ja) | 荷電粒子ビーム照射装置 | |
JP4873563B2 (ja) | 粒子加速器およびその運転方法、ならびに粒子線照射装置 | |
JPH11253563A (ja) | 荷電粒子ビーム照射方法及び装置 | |
US9566453B2 (en) | Charged particle beam irradiation apparatus | |
US9776019B2 (en) | Particle beam therapy system | |
JP4726869B2 (ja) | 荷電粒子ビーム照射システム及びその制御方法 | |
WO2013080800A1 (ja) | 荷電粒子照射システムおよび荷電粒子照射方法 | |
JP2017098000A (ja) | 粒子線加速システム、粒子線加速制御方法、及び粒子線治療装置 | |
JP4864787B2 (ja) | 粒子線照射システムおよびその制御方法 | |
JP2012064403A (ja) | 荷電粒子ビーム照射装置 | |
JP5542703B2 (ja) | 荷電粒子ビーム照射システムおよび円形加速器の運転方法 | |
WO2017081826A1 (ja) | 粒子線治療システム | |
JP2014028061A (ja) | 粒子線照射システムとその運転方法 | |
JP2010075584A (ja) | 粒子線照射システム及びこの制御方法 | |
JP2012029821A (ja) | 粒子線治療システム及び粒子線照射方法 | |
TWI537023B (zh) | 粒子線治療裝置 | |
JP2014022222A (ja) | 粒子線照射システムとその運転方法 | |
WO2015145705A1 (ja) | 荷電粒子ビーム照射システムおよび治療計画装置 | |
JP6358948B2 (ja) | 粒子線照射装置および粒子線照射装置の制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150127 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150224 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5705372 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |