JPWO2017002231A1 - 線量分布演算装置、粒子線治療装置、及び線量分布演算方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態1による患者QA実行の際の粒子線照射装置の概略構成図である。図2は図1の線量分布演算装置の構成を示す図であり、図3は図2の機能ブロックを実現するハードウェア構成を示す図である。図4は図1の線量分布演算装置に入力されるデータ構造の例を示す図であり、図5は本発明の実施の形態1による患者QAにおける合計線量分布と線量評価点の例を説明する図である。図6は、本発明の実施の形態1による患者QAの流れを説明する図である。一般的に、粒子線スキャニング照射を実施する粒子線治療装置50は、治療に必要なエネルギーの粒子ビーム20を発生させる粒子ビーム発生装置1と、走査装置3を備えた粒子線照射装置へ粒子ビーム20を輸送するビーム輸送装置2と、粒子ビーム20をビーム進行方向であるz方向に対して垂直な2方向、すなわちx方向およびy方向に偏向させ、患者位置において粒子ビーム20の走査が可能な走査装置3を備えている。
この各線量評価点piにおける合計線量Diが目標とする線量分布になるべく近くなるように、最適なスポットに付与する粒子数wjを照射前に算出する工程が必要である。この工程を治療計画と呼ぶ。適宜、粒子数wjをスポット粒子数wjと呼ぶ。
ここで、式(6)におけるq、v、Bは、それぞれ粒子の電荷、粒子の速度、粒子に与える磁界の磁束密度である。なお、式(6)及びローレンツ力の説明のみ、Bを磁束密度として説明する。
投与線量精度=(Di−Dip)/Dip ・・・(7)
計画線量比較部16は、演算した投与線量精度が、前記基準を上回る線量評価点が一つでもあった場合には、警告表示部18に警告を表示する。
図7は本発明の実施の形態2による患者QA実行の際の粒子線照射装置の概略構成図であり、図8は図7の線量分布演算装置の構成を示す図である。実施の形態2の粒子線治療装置50は、線量分布演算装置10において、ファントム21に設置した線量測定装置9の測定照射線量Dtotと合計線量演算部15が演算した線量分布の同一座標における演算照射線量Dtotrの値とを比較する測定線量比較部17を備える点で、実施の形態1の粒子線治療装置50と異なる。測定線量比較部17は、図3に示したプロセッサ98がメモリ99に記憶されたプログラムを実行することにより、実現される。また、複数のプロセッサ98および複数のメモリ99が連携して上記機能を実行してもよい。
Claims (16)
- 粒子線治療装置が走査装置により粒子ビームを治療対象において走査して粒子線治療を行う際に、前記粒子線治療装置が前記治療対象に付与する照射線量分布を演算する線量分布演算装置であって、
前記治療対象の代替物であるファントムに前記粒子ビームを照射する確認照射において、前記粒子線治療装置が発生させた前記粒子ビームの粒子ビーム情報を測定装置によって測定し、この測定粒子ビーム情報を記憶するビーム情報記憶部と、
前記測定粒子ビーム情報に基づいて、前記照射線量分布を演算する合計線量演算部と、を備えたことを特徴とする線量分布演算装置。 - 前記粒子ビーム情報は前記粒子ビームのビーム量を含み、前記測定粒子ビーム情報は測定ビーム量を含むことを特徴とする請求項1に記載の線量分布演算装置。
- 前記粒子ビーム情報は前記粒子ビームのエネルギーを含み、前記測定粒子ビーム情報は測定エネルギーを含むことを特徴とする請求項1に記載の線量分布演算装置。
- 前記粒子ビーム情報は前記粒子ビームのビーム中心軸位置を含み、前記測定粒子ビーム情報は測定ビーム中心軸位置を含むことを特徴とする請求項1に記載の線量分布演算装置。
- 前記粒子ビーム情報は、前記粒子ビームにおけるビーム量、エネルギー、ビーム中心軸位置を含み、
前記測定粒子ビーム情報は、測定ビーム量、測定エネルギー、測定ビーム中心軸位置を含むことを特徴とする請求項1に記載の線量分布演算装置。 - 前記ビーム中心軸位置は、前記走査装置が前記粒子ビームの進路上に発生させた磁界強度に基づき演算されることを特徴とする請求項4または5に記載の線量分布演算装置。
- 前記粒子ビーム情報は前記確認照射における複数の時刻において測定され、前記合計線量演算部はそれぞれの時間区間ごとの線量分布を全て加算することにより合計線量分布を演算することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の線量分布演算装置。
- 前記粒子ビーム情報は、前記粒子ビームにおけるビーム量、エネルギー、ビーム中心軸位置を含み、
前記ビーム情報記憶部は、
前記粒子ビームのエネルギーを、前記確認照射における複数の時刻において測定した測定エネルギーを記憶する測定エネルギー記憶部と、
前記粒子ビームのビーム中心軸位置を、前記確認照射における複数の時刻において測定した測定ビーム中心軸位置を記憶する測定ビーム中心軸記憶部と、
前記粒子ビームのビーム量を、前記確認照射における複数の時刻において測定した測定ビーム量を記憶する測定ビーム量記憶部と、を含み、
前記合計線量演算部は、
前記粒子ビーム情報が測定された時間区間の同一区間における前記測定エネルギー及び前記測定ビーム量に基づいて求めた照射粒子数と、前記時間区間の同一区間における前記測定エネルギー及び前記測定ビーム中心軸位置に基づいて求めた、前記粒子ビームにおける1個の粒子によって付与される線量である単位粒子線量と、を積算した時間区間線量を、
全ての前記時間区間において加算することにより、前記治療対象の演算対象点における線量を演算することを特徴とする請求項1に記載の線量分布演算装置。 - 前記合計線量演算部により演算された前記照射線量分布と、治療計画装置の出力する線量分布である計画線量分布とを比較し、前記治療対象における同一の演算対象点における前記照射線量分布と前記計画線量分布との差が許容判定値よりも大きい場合に、警告を発する計画線量比較部を、備えたことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の線量分布演算装置。
- 前記合計線量演算部により演算された前記照射線量分布と、治療計画装置の出力する線量分布である計画線量分布とを比較し、同一の前記演算対象点における前記照射線量分布と前記計画線量分布との差が許容判定値よりも大きい場合に、警告を発する計画線量比較部を、備えたことを特徴とする請求項8に記載の線量分布演算装置。
- 前記ファントム中に設置された線量計によって測定された線量値と、前記合計線量演算部により演算された前記照射線量分布における、前記線量計の配置位置に対応する演算線量値とを比較し、2つの線量値の差が許容判定値よりも大きい場合に、警告を発する測定線量比較部を、備えたことを特徴とする請求項1から7、及び9のいずれか1項に記載の線量分布演算装置。
- 前記ファントム中に設置された線量計によって測定された線量値と、前記合計線量演算部により演算された前記照射線量分布における、前記線量計の配置位置に対応する演算線量値とを比較し、2つの線量値の差が許容判定値よりも大きい場合に、警告を発する測定線量比較部を、備えたことを特徴とする請求項8または10に記載の線量分布演算装置。
- 前記粒子ビームにおけるビーム量に対する粒子数の比である比例計数と、前記粒子ビームの進行方向の線量分布であるz方向線量分布と、前記粒子ビームの進行方向に垂直なx方向の線量分布であるx方向線量分布と、前記粒子ビームの進行方向及び前記x方向に垂直なy方向の線量分布であるy方向線量分布を記憶したデータベースを備え、
前記合計線量演算部は、
前記比例計数から、前記測定エネルギーに対応して選択した選択比例計数と、前記測定ビーム量とを積算することにより、前記照射粒子数を求め、
前記単位粒子線量を求める際に、
前記z方向線量分布から、前記測定エネルギーに対応して選択した選択z方向線量と、
前記x方向線量分布から、前記測定ビーム中心軸位置における前記x方向の位置及び前記測定エネルギーに対応して選択した選択x方向線量と、
前記y方向線量分布から、前記測定ビーム中心軸位置における前記y方向の位置及び前記測定エネルギーに対応して選択した選択y方向線量と、を積算することにより、前記単位粒子線量を求めることを特徴とする請求項8、10、12のいずれか1項に記載の線量分布演算装置。 - 前記データベースは、前記走査装置による前記粒子ビームの前記x方向の偏向角であるx方向キック角と、前記走査装置による前記粒子ビームの前記y方向の偏向角であるy方向キック角を記憶しており、
前記合計線量演算部は、
前記選択x方向線量を選択する際に、
前記x方向キック角から、前記測定ビーム中心軸位置における前記x方向の位置及び前記測定エネルギーに対応して選択した選択x方向キック角に基づいてx座標を演算し、
前記x方向線量分布から、前記x座標に対応する線量を前記選択x方向線量として選択し、
前記選択y方向線量を選択する際に、
前記y方向キック角から、前記測定ビーム中心軸位置における前記y方向の位置及び前記測定エネルギーに対応して選択した選択y方向キック角に基づいてy座標を演算し、
前記y方向線量分布から、前記y座標に対応する線量を前記選択y方向線量として選択することを特徴とする請求項13に記載の線量分布演算装置。 - 粒子線治療に必要なエネルギーの粒子ビームを発生させる粒子ビーム発生装置と、前記粒子ビームをビーム進行方向に対して垂直な2方向に偏向させ、照射対象の配置位置において前記粒子ビームを走査する走査装置と、前記粒子ビームを前記走査装置に輸送するビーム輸送装置と、前記粒子ビーム発生装置が発生させた前記粒子ビームのエネルギーを測定するビームエネルギー測定装置と、前記走査装置が前記粒子ビームの進路上に発生させた磁界強度に基づき演算してビーム中心軸位置を測定するビーム中心軸測定装置と、前記粒子ビーム発生装置が発生させた前記粒子ビームのビーム量を測定するビーム量測定装置と、前記粒子ビームによって前記照射対象に付与する照射線量分布を演算する線量分布演算装置と、備え、
前記線量分布演算装置は、請求項1から14のいずれか1項に記載の線量分布演算装置であることを特徴とする粒子線治療装置。 - 粒子線治療装置が走査装置により粒子ビームを治療対象において走査して粒子線治療を行う際に、前記粒子線治療装置が前記治療対象に付与する照射線量分布を演算する線量分布演算方法であって、
前記治療対象の代替物であるファントムに前記粒子ビームを照射する確認照射工程と、
前記粒子線治療装置が発生させた前記粒子ビームの粒子ビーム情報であるエネルギー、ビーム量、ビーム中心軸位置を、前記確認照射工程における複数の時刻において測定して、測定エネルギー、測定ビーム量、測定ビーム中心軸位置を収集するデータ測定工程と、
前記粒子ビーム情報が測定された時間区間毎における、前記測定エネルギー、前記測定ビーム中心軸位置、及び前記測定ビーム量に基づいて、前記照射線量分布を演算する合計線量分布演算工程と、を含み、
前記合計線量分布演算工程において、
前記時間区間の同一区間における前記測定エネルギー及び前記測定ビーム量に基づいて求めた照射粒子数と、前記同一区間における前記測定エネルギー及び前記測定ビーム中心軸位置に基づいて求めた、前記粒子ビームの1個における粒子によって付与される線量である単位粒子線量と、を積算した時間区間線量を、
全ての前記時間区間において加算することにより、前記治療対象の演算対象点における線量を演算することを特徴とする線量分布演算方法。
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