TW201318660A - 粒子線治療系統及其射束位置修正方法 - Google Patents

粒子線治療系統及其射束位置修正方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201318660A
TW201318660A TW101105210A TW101105210A TW201318660A TW 201318660 A TW201318660 A TW 201318660A TW 101105210 A TW101105210 A TW 101105210A TW 101105210 A TW101105210 A TW 101105210A TW 201318660 A TW201318660 A TW 201318660A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electromagnet
beam position
steering
steering electromagnet
current
Prior art date
Application number
TW101105210A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazushi Hanakawa
Hisashi Harada
Masahiro Ikeda
Toshihiro Otani
Taizo Honda
Katsuhisa Yoshida
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of TW201318660A publication Critical patent/TW201318660A/zh

Links

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
    • A61N5/1042—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy with spatial modulation of the radiation beam within the treatment head
    • 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
    • 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
    • A61N5/1064—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for adjusting radiation treatment in response to monitoring
    • A61N5/1065—Beam adjustment
    • A61N5/1067—Beam adjustment in real time, i.e. during treatment
    • 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
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/04—Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof
    • 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
    • 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
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/04—Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof
    • H05H2007/048—Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof for modifying beam trajectory, e.g. gantry 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
    • 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)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

本發明之粒子線治療系統係由用以將荷電粒子射束予以加速的加速器系統、及將從該加速器射出之高能量射束輸送至照射位置的射束輸送系統所構成；該粒子線治療系統係在前述射束輸送系統中具備有至少1個轉向電磁鐵及與該轉向電磁鐵對應之至少1個射束位置監視器，且前述射束位置監視器係將修正週期性變動之射束位置的激磁電流供給至前述轉向電磁鐵。

Description

粒子線治療系統及其射束位置修正方法
本發明係關於一種將陽子或碳等的荷電粒子射束照射於癌等的患部並進行治療的粒子線治療系統，尤有關於使用掃描式照射(scanning)法之粒子線治療系統中之射束位置的修正者。
在粒子線治療系統之照射區域形成方法中，大致上可區分為：對於照射對象之患者的患部整體，以散射體將射束擴大並同時照射的寬幅(broad)射束照射法；及藉由電磁鐵掃描細的射束而對患部直接照射的掃描式照射法(scanning法)。無論哪一情形從加速器射出之荷電粒子射束的位置及角度(傾斜度)都不穩定，在最接近患者所設置的照射裝置內或到達照射裝置之射束輸送路徑，需要由各種電磁鐵所構成的射束軸調整手段，由於在寬幅射束照射法中使用散射體的緣故，即使射束軸有若干的偏移，其影響亦相對較少，而不需要高精確度的射束軸修正手段，但在掃描式照射法方面，由於射束輸送系統中之射束軸的偏移會直接影響到對於患部的照射區域，因此乃要求更為精密的射束軸修正手段。
因此，以掃描式照射法中之射束軸修正方法而言，以往已提出一種方法，其係例如在照射裝置內具備掃描式照射法與射束位置檢測器，且根據來自射束位置檢測器的信號，算出在目標照射位置之射束位置，並控制掃描電磁鐵 而將掃描射束修正成可照射至目標照射位置(參照例如專利文獻1)。上述掃描電磁鐵係由對朝z方向行進之射束獨立地控制在x方向與y方向之2個掃描電磁鐵所構成，且使分別根據來自上述射束位置檢測器之信號的激磁電流流通至該等2個掃描電磁鐵，而使產生於各個電磁鐵的磁場依時間變化，且將射束朝x方向與y方向掃描者。
此外，另提出一種方法，係在將從加速器射出之荷電粒子射束輸送至照射裝置的射束輸送手段具備有2台射束位置檢測手段與2台轉向(steering)電磁鐵，且根據從前述射束位置檢測手段之各者輸出之檢測信號算出變位量，並根據此變位量來控制前述轉向電磁鐵之各者的激磁電流(參照例如專利文獻2)。
然而，該等任一方法均係藉由將根據射束位置檢測手段之檢測信號所算出的信號，以某種方法反饋(feedback)做為電磁鐵的激磁電流來實現預定的射束軌道者，在構造上會有因為反饋所導致控制系統之時間延遲而對修正的精確度造成影響之問題。此外，從加速器取出荷電粒子射束時，若加速器中之電磁鐵的磁場或高頻電力的週期變動存在時，即會在因該情形所導致之射出射束之位置變動或角度變動上產生複雜的影響，僅依靠以往之藉由反饋進行射束軌道調整的調整手段，無法以充分的精確度來抑制射出射束的位置變動或角度變動。
[先前技術文獻]
專利文獻1：日本特開2009-347號公報
專利文獻2：日本特開2003-282300號公報
本發明係有鑑於解決該等週期性變動要因的影響而研創者，其目的在於提供一種新穎的粒子線治療系統及其修正方法，其係藉由射束位置檢測裝置觀測上述週期性變動並使轉向電磁鐵產生修正用的激磁模式(pattern)，藉此即可以前饋(feed forward)方式來修正所射出之射束的位置變動或角度變動的影響。
本發明係一種粒子線治療系統，其係包含用以將荷電粒子射束予以加速的加速器系統、及將從該加速器射出之高能量射束予以輸送至照射位置的射束輸送系統；該粒子線治療系統係在前述射束輸送系統中具備有至少1個轉向電磁鐵及與該轉向電磁鐵對應之至少1個射束位置監視器，且前述射束位置監視器係將修正週期性變動之射束位置的激磁電流供給至前述轉向電磁鐵。
此外，本發明係一種粒子線治療系統之射束位置修正方法，該粒子線治療系統係在射束輸送系統中具備有至少1個轉向電磁鐵及與該轉向電磁鐵對應之至少1個射束位置監視器；該粒子線治療系統之射束位置修正方法係於試驗照射時在以裝卸自如之方式將前述射束位置監視器設置於照射位置之狀態下照射射束，藉此掌握射束位置的週期性變動，且以消除該變動之方式配合位置變動的週期來供 給前述轉向電磁鐵之激磁電流值，並取得/儲存該週期性激磁電流值，而於實際照射時則在將前述射束位置監視器卸下的狀態下將前述週期性激磁電流供給至前述轉向電磁鐵。
本發明之粒子線治療系統係藉由前饋來修正所射出之射束之週期性變化的位置變動或角度變動，藉此即可更有效率且確實地提升荷電粒子射束之照射位置的精確度。
(實施形態1)
茲根據第1圖來說明本發明實施形態1之粒子線治療系統100的概略構成。本實施形態之粒子線治療系統100係由下列構件所構成：入射器1，由離子源(未圖示)或入射器11等所構成；同步加速器等加速器系統2，藉由將從入射器11射出之荷電粒子射束旋轉而加速至所需之能量射束；及射束輸送系統3，將藉由該加速器系統2加速的能量射束輸送至患者附近的照射位置T。
在第1圖中，於入射系統1所產生之荷電粒子射束，係入射至同步加速器等粒子加速器2，在此被加速到所需要的射束能量再從射出用偏向電磁鐵30射出至射束輸送系統3，且經由各種電磁鐵經射束軌道之調整而到達照射位置T，而照射於照射對象。射束輸送系統3係依圖示的順序配置有用以調整射束尺寸之四極電磁鐵32、射束軌道修正用的轉向電磁鐵33a、33b、及用以使射束方向偏向的 偏向電磁鐵31，而上述轉向電磁鐵33a、33b係藉由各個轉向電磁鐵41、42來控制激磁電流，並由能量射束在射束輸送系統中通過預定的射束軌道而到達照射對象。
此外，在射束軸上之預定位置具備有2個射束位置監視器34a、34b。此射束位置監視器34a、34b係例如使用螢光板監視器，且以可自由進出於射束路徑之方式構成。41、42係為上述轉向電磁鐵33a、33b用的電源，且包括有依據上述射束位置監視器中之射束位置的檢測值來算出上述轉向電磁鐵33a、33b之修正用激磁電流的值並將該值予以儲存的控制裝置。
轉向電磁鐵33a、33b雖只要至少1個即可，但視需要亦可設置2個以上的轉向電磁鐵。此外，在此說明之2個轉向電磁鐵33a、33b，雖係分別由各自作用在相對於射束之行進方向z為彼此直角之方向的x方向與y方向的x軸用及y軸用轉向電磁鐵所構成，但在圖中係分別以1個來表示。此外，來自同步加速器2之離子射束的照射，係以到達至少治療所需之能量位準(energy level)之預定的時間間隔而間歇地進行，且藉由設於同步加速器之軌道內的高頻加速空洞(未圖示)來進行ON/OFF控制。將此ON/OFF週期稱為射出週期，而將其中之ON期間稱為供治療用的射束溢流(beam spill)。
第2圖係為說明上述第1圖所示之實施形態1之射束輸送系統3中之射束軌道控制之狀態的示意圖，而各電磁鐵係與第1圖所示者對應顯示。第2圖(a)係顯示本發明之 射束軌道修正前之射束軌道，第2圖(b)係表示顯示有本發明之射束軌道修正結果的射束軌道。以下使用該圖說明修正週期性變化之射束位置變動、角度變動之影響的原理。另外，圖中，Z係顯示朝向照射位置T行進之理想的射束軸線，而ST1係顯示在時間t1的射束軌道，ST2則係顯示在時間t2的射束軌道。
第3圖係為說明射出至射束輸送系統3之荷電粒子射束之射束電流(量)之時間變化者，且第3圖係顯示在稱為射束溢流之t1-t2期間，從加速器系統2射出高能量射束至射束輸送系統3，之後，中止預定時間再重複下一次射出的狀態。此射束溢流之期間的長度係依患者的呼吸狀態及其他狀況、同步加速器之運轉狀況等而變動，通常係依各者的射出狀況而藉由偏向電磁鐵31、四極電磁鐵32等來調整射束軌道再導入至照射裝置，最後則在預定的射束軸線Z上被照射至照射對象。
然而，從上述之加速器系統2取出荷電粒子射束時，當同步加速器中之電磁鐵之磁場或高頻電力的週期性變動存在時，上述射束電流(量)即會在依據該射束電流(量)的通常狀態M重疊週期性變動量L，而該情形會因為上述射出射束的位置變動或角度變動而變得複雜，而在習知之利用反饋系統之修正方式中，會成為第2圖(a)所示之射束軌道ST1、ST2，完全無法修正因為上述週期性變動要因所導致之偏移的影響。
在本發明之實施形態1中，如第2圖(b)所示，係使用 上述第1轉向電磁鐵33a而使射束中心在第2轉向電磁鐵33b中彎曲成通過射束軸線Z，且繼續在第2轉向電磁鐵33b彎曲成使射束中心之傾斜與射束軸線Z平行，之後，使射束中心沿著射束軸線Z行進。
因此，為了調整上述第1轉向電磁鐵33a，在上述第2轉向電磁鐵33b之前方設置第1射束位置監視器34a，且進一步在上述第2轉向電磁鐵33b之後方設置第2射束位置監視器34b，藉此來調整第2轉向電磁鐵33b。
接著使用第4圖、第5圖來說明本實施形態中藉由轉向電磁鐵電源41、42之具體的射束修正方法的概要。第4圖係為顯示具體之射束修正順序之流程圖，第5圖係為說明各轉向電磁鐵中之突破角算出之方法的基本概念圖。第4圖中，首先，於步驟S1中，藉由位於上游側之第1射束位置監視器34a檢測出顯示各時間點(timing)t中之射束位置變動的檢測信號X1(t)，且輸入至轉向電磁鐵電源41。
時間點t係指射束溢流期間t1至t2間之複數個時間點，且意指在各個時間點之射束位置的檢測。第5圖(a)係為顯示以第1射束位置監視器34a來觀察將射束之行進方向z設為與紙面垂直之方向而相對於z軸為各自彼此直角之x軸、y軸上之上述時間點t(t1至t2)中之射束位置時之射束位置B1至B5之變動之一例者。射束位置係由於上述週期性變動要因而成為脫離射束軸x的動作。
第5圖(a)雖僅顯示上述射束位置中之x軸成分，但當然亦存在y軸成分。
在步驟S2中，係於轉向電磁鐵電源41中，輸入上述第1射束位置監視器34a的檢測信號X1，在此，係在各時間點算出X1=0之第1轉向電磁鐵33a的突破角。在進行此計算時，要先將對於檢測信號X1賦予突破角關係的經驗值，以時間表(table)的形態備妥在轉向電磁鐵電源41的控制裝置內，且依據各時間點的X1，導出為成為X1=0之轉向電磁鐵33a的突破角。
接下來在步驟S3中，作成並儲存與所算出之突破角對應之電流模式11(t)。此亦先將相對於各突破角的電流模式，以時間表的形態備妥在轉向電磁鐵電源41的控制裝置內，例如，藉由對於與所算出之突破角對應之電流模式實施線形內插而做為線性電流模式11(t)，且將此做為轉向電磁鐵33a的激磁電流並予以輸出，以矯正射束位置。
在步驟S4中，使用此電流模式11(t)做為轉向電磁鐵33a的激磁電流，且射束軌道之射束中心在第2轉向電磁鐵33b中，一面以彎曲成通過射束軸線Z之方式運轉，一面藉由位於下游側之第2射束位置監視器34b檢測用以顯示時間點t(t1至t2)中之射束位置變動的檢測信號X2(t)，且輸入至位於下游側的第2轉向電磁鐵電源42。
在步驟S5中係在第2轉向電磁鐵電源42中，算出成為檢測信號X2=0之轉向電磁鐵ST2的突破角。第5圖(b)係顯示以第2射束位置監視器34b觀察x軸、y軸上之上述時間點t(t1至t2)中之射束位置時之射束位置B1至B7之變動的一例。依據上述週期性變動要因，射束位置B仍 成為脫離射束軸z的動作。上述步驟S4、S5中之算出方法係與上述之步驟S1、步驟S2之情形相同。
再者，於步驟S6中，作成並儲存與所算出之突破角對應之電流模式12(t)。此亦先將相對於各突破角的電流模式，以時間表的形態備妥在轉向電磁鐵電源42的控制裝置內，例如，藉由對於與所算出之突破角對應之電流模式實施線形內插而做為線性電流模式12(t)，且在步驟S7中將此做為轉向電磁鐵33b的激磁電流並予以輸出，將射束位置矯正成最後來到射束軸上。
以上係為試驗照射時的準備操作，再者，於實際照射時，係將所儲存之各電流模式，與週期性運轉之同步加速器同步且流通於上游側轉向電磁鐵與下游側轉向電磁鐵，藉此在不變動射束位置與射束角度的狀態下對患者進行照射以進行治療。
接著，第6圖係顯示包括有上述週期性變動要因所導致之修正電流模式及伴隨著機器配置誤差等之修正電流模式之射束軌道修正控制之功能方塊圖。
第6圖係由下列構件所構成：加算器10，將伴隨著機器之週期誤差變動之修正電流模式信號L(t)，加算在伴隨著機器配置誤差等之修正電流模式信號M(t)；電源20，可輸出與該加算信號成比例之電流Is(t)；及轉向電磁鐵33，可對射束軌道賦予突破角。
第7圖係為說明上述修正控制之效果依據修正順序而變化之狀態的特性圖。
第7圖(A)係為顯示完全不藉由轉向電磁鐵進行修正時之射束動作的圖，且分別將加速器射出射束電流顯示在上段、將轉向電磁鐵電流Is(t)顯示於中段、將照射位置中之射束位置(x(t)、y(t))顯示於下段，在第7圖(B)、(C)中亦相同。
在第7圖(A)中，在配合同步加速器之週期運轉而射出之射束照射位置的射束位置(x(t)、y(t))(最下段)中，係包括有配合照射位置s與機器配置之誤差等之直流軌道的動作、及伴隨著機器之週期性誤差變動之週期性軌道之動作的軌道變動，且此係以射束位置監視器來觀測。雖由於上述射束位置監視器而有週期性變動，但仍從測量及計算來求出變動之平均值成為0之轉向電磁鐵電流M(t)，且暫時加以儲存。
第7圖(B)係為顯示藉由上述轉向電磁鐵電流M(t)實施修正時之射束動作的圖，藉由使在上述過程中所求出之轉向電磁鐵電流M(t)流通，射束位置變動(x(t)、y(t))之平均值即成為0。再者，以射束位置監視器來觀測在加速射束射出期間變動的射束位置，且從該結果算出並儲存用來使射束位置不會變動之轉向電磁鐵電流L(t)。
第7圖(C)雖係為顯示實施上述M(t)+L(t)之修正時之射束動作的圖，但藉由使在上述過程中所求出之轉向電磁鐵電流L(t)加上M(t)的M(t)+L(t)流通於轉向電磁鐵，射束位置(x(t)、y(t))的變動即成為0。
第8圖係為顯示呼吸同步照射中之射束軌道修正控制 功能的方塊圖。除了第6圖之加算器10以外再追加另一台加算器11，且進一步追加伴隨呼吸同步信號觸發(trigger)信號(較加速器射出時間延遲△ t)之修正電流模式信號N(t-△ t)，藉此使亦可修正因為呼吸同步照射所導致之位置變動的電流信號(M(t)+L(t)+N(t-△ t))流通，藉此即可修正射束位置變動。
第9圖係用以說明修正亦考慮到伴隨著上述呼吸同步照射之機器所導致之位置變動之射束位置變動的情形。第9圖(A)係為以M(t)+L(t)修正之情形，以M(t)+L(t)修正時，當使用藉由呼吸同步的照射功能時，會產生伴隨著呼吸同步射出之機器所導致之射束位置(x(t)、y(t))的變動(參照最下段)。當從射束射出延遲△ t時，假定呼吸閘門(gate)信號出現，且在此條件下同樣地藉由射束位置監視器來觀測射束位置變動，且從其結果來取得並儲存不變動的電流值模式N(t)。接著，在實際照射中，如第9圖(B)所示，藉由將以△ t=△ t1=△ t2錯開時間點的修正電流N(t-△ t)加算，使轉向電磁鐵電流(M(t)+L(t)+N(t-△ t)流通，且可將射束位置(x(t)、y(t))之變動設為0(參照最下段)。
另外，在第1圖中係顯示以接近下游側轉向電磁鐵之上游側之方式配置上游側射束位置監視器者。然而，上述上游側射束位置監視器雖係以監視在下游側轉向電磁鐵之位置的射束位置較為理想，但由於無法設置在下游側轉向電磁鐵之中，因此係以接近下游側轉向電磁鐵之上游側之 方式設置者。取而代之，亦可設置2個上游側射束位置監視器，將其中一方設置在下游側轉向電磁鐵的上游側，且將另一方設置成接近下游側轉向電磁鐵之下游側，藉此即可藉由計算方式從2個射束位置監視器的計測值來求出下游側轉向電磁鐵之中之射束位置，且可藉此來提升射束位置的修正精確度。
(實施形態2)
茲根據第10圖來說明本發明實施形態2之粒子線治療系統100的概略構成。本實施形態之粒子線治療系統雖係形成與實施形態1所說明者相同的系統構成，但在實施形態1中係顯示於射束輸送系統3中使用2個轉向電磁鐵及與該轉向電磁鐵對應之2個射束位置監視器的例，而在本實施形態中，其不同之處在於使用1個轉向電磁鐵33及與該轉向電磁鐵33對應之1個射束位置監視器34的點。另外，上述1個射束位置監視器34係顯示在試驗照射(準備階段)中，設置於照射位置T上的情形。
第11圖係為說明上述準備階段中之射束軌道控制之狀態的示意圖，各電磁鐵係與第10圖對應顯示。第11圖(a)係顯示射束軌道修正前的射束軌道，第11圖(b)係表示顯示有射束軌道修正結果的射束軌道。亦即，以射束位置監視器34一面監視一面依據時間來控制轉向電磁鐵電流，檢測並儲存結果射束在照射位置上不再變動之狀態下的轉向電磁鐵電流。接下來在實際照射(治療時)係卸下上述射束位置監視器34，先藉由使所檢測並儲存的轉向電磁 鐵電流流通，而配合時間來控制突破角。
第12圖係為顯示具體之射束修正順序的流程圖，在步驟S1中，在位於照射位置T上之射束位置監視器34，射束軌道之射束中心係一面運轉照射位置T，一面檢測時間點t(t1至t2)中之射束位置變動之檢測信號X(t)，且輸入至轉向電磁鐵電源41。
在步驟S2中，於轉向電磁鐵電源41中，算出成為檢測信號X=0之轉向電磁鐵33的突破角。
再者，在步驟S3中，作成並儲存與所算出之突破角對應之電流模式I(t)。此亦先將相對於各突破角的電流模式，以時間表的形態備妥在轉向電磁鐵電源41的控制裝置內，例如，藉由對於與所算出之突破角對應之電流模式實施線形內插而做為線性電流模式I(t)，且在步驟S4中將此線性電流模式I(t)做為轉向電磁鐵33的激磁電流並予以輸出，將射束位置矯正成最後來到射束軸上。
以上係為試驗照射時的準備操作，再者，於實際照射時，係將所儲存之電流模式，與週期性運轉之同步加速器同步且流通於轉向電磁鐵33，藉此在不變動射束位置與射束角度的狀態下對患者進行照射來進行治療。藉此即可較實施形態1之情形更簡單地進行射束軌道控制。
另外，第13圖係為在上述照射位置測量射束位置之監視器機器之概略構成圖，其係設為從噴嘴4的外側藉由例如螺栓(bolt)、螺帽(nut)所構成的固定具51將射束位置監視器34或內建有螢光板52的配件50安裝成可裝卸自如 的構成，且構成為可藉由射束位置監視器34(相機(camera))將射束軌道ST位於照射位置T上時之射束位置進行攝像。藉由在此種照射位置使用測量射束位置的監視器機器，在上述之試驗照射時(準備階段)將射束位置監視器34設置在照射位置T上，而在實際照射時(治療時)則係將上述射束位置監視器34卸下。
(實施形態3)
第14圖係為說明本發明實施形態3之粒子線治療系統之準備階段中之射束軌道控制之另一方法的示意圖，第14圖(a)係顯示無干擾時之射束軌道的一例，第14圖(b)係為有干擾時之射束軌道。第14圖(c)係顯示本實施形態之修正方法。與實施形態1、2相同構件雖係省略說明，但係設為藉由設置於最終段之偏向電磁鐵31之下游的射束位置監視器34來觀測同步加速器之週期性加速、射出之射束的動作。
從該觀測結果來計算該射束輸送系統3的射束軌道，且在無干擾時之位置s中之射束位置X0(s)、與有干擾時之位置s中之射束位置X1(s)相等之位置(點A)，亦即成為X0(s)=X1(s)之位置s，如第14圖(c)所示配置轉向電磁鐵33。接著，在試驗照射中使電流流通於上述轉向電磁鐵33，且藉由上述射束位置監視器34取得並儲存射束位置未變動之電流模式，且進一步在實際照射中係使依據上述電流模式之電流流通，藉此即可使射束位置及射束角度不致變動。
(實施形態4)
第15圖係為說明本發明實施形態4之粒子線治療系統之準備階段中之射束軌道控制之又另一方法之示意圖，第15圖(a)係顯示無干擾時之射束軌道的一例，而第15圖(b)係為顯示有干擾時之射束軌道。藉由設置在最終段之偏向電磁鐵31之下游且為最終段之四極電磁鐵32之後段的射束位置監視器34，來觀測同步加速器之週期性加速、射出之射束的動作。
從該觀測結果來計算該射束輸送系統3的射束軌道，且在無干擾時之位置s中之射束位置X0(s)、與有干擾時之位置s中之射束位置X1(s)彼此相等而且成為0之位置s(亦即成為X0(s)=X1(s)=0的點A)配置轉向電磁鐵33(第15圖(c))。接著在試驗照射中使電流流通於上述轉向電磁鐵33，且配合時間來控制突破角並藉由上述射束位置監視器34取得並儲存射束位置未變動之電流模式，且進一步在實際照射中係使依據上述電流模式之電流流通，藉此即可使射束位置及射束角度不致變動。
1‧‧‧入射系統
2‧‧‧加速器系統
3‧‧‧射束輸送系統
4‧‧‧噴嘴
10‧‧‧加算器
11‧‧‧入射器
20‧‧‧電源
30、31‧‧‧偏向電磁鐵
32‧‧‧四極電磁鐵
33、33a、33b‧‧‧轉向電磁鐵
34、34a、34b‧‧‧射束位置監視器
41、42‧‧‧轉向電磁鐵電源
50‧‧‧配件
51‧‧‧固定具
52‧‧‧螢光板
100‧‧‧粒子線治療系統
B1‧‧‧射束位置
L‧‧‧週期性變動量
M‧‧‧通常狀態
s‧‧‧位置
ST1、ST2‧‧‧射束軌道
T‧‧‧照射位置
t‧‧‧時間點
t1‧‧‧射束溢流期間
t2‧‧‧時間
X‧‧‧檢測信號
Z‧‧‧射束軸線
第1圖係為本發明實施形態1之粒子線治療系統的概略構成圖。
第2圖(a)及(b)係為說明本發明實施形態1之射束輸送系統中之射束軌道控制之狀態的示意圖。
第3圖係為說明上述實施形態1中之射出至射束輸送系統之荷電粒子射束之射束電流(量)的時間變化之圖。
第4圖係為說明上述實施形態1中之藉由轉向電磁鐵電源修正射束之順序的流程圖。
第5圖(a)及(b)係為說明算出各轉向電磁鐵中之突破角(kick angle)之方法的基本概念圖。
第6圖係為顯示包括有隨著週期性變動要因所導致之修正電流模式及機器配置誤差等之修正電流模式之射束軌道修正控制之狀態的功能方塊圖。
第7圖(A)至(C)係為說明上述射束軌道修正控制之效果依據修正順序而變化之狀態的特性圖。
第8圖係為顯示呼吸同步照射中之射束軌道修正控制之狀態的功能方塊圖。
第9圖(A)及(B)係為說明修正亦考慮到伴隨著上述呼吸同步照射之機器所導致之位置變動之射束位置變動之情形的特性圖。
第10圖係為本發明實施形態2之粒子線治療系統的概略構成圖。
第11圖(a)及(b)係為說明上述實施形態2之射束軌道控制之狀態的示意圖。
第12圖係為說明上述實施形態2中藉由轉向電磁鐵電源修正射束之順序的流程圖。
第13圖係為在照射位置測量射束位置之監視器機器的概略構成圖。
第14圖(a)至(c)係為說明本發明實施形態4之粒子線治療系統之準備階段中之射束軌道控制之另一方法的示意 圖。
第15圖(a)至(c)係為說明本發明實施形態5之粒子線治療系統之準備階段中之射束軌道控制之又另一方法的示意圖。
1‧‧‧入射系統
2‧‧‧加速器系統
3‧‧‧射束輸送系統
4‧‧‧噴嘴
30、31‧‧‧偏向電磁鐵
32‧‧‧四極電磁鐵
33a‧‧‧轉向電磁鐵
34a、34b‧‧‧射束位置監視器
41‧‧‧轉向電磁鐵電源
100‧‧‧粒子線治療系統

Claims (8)

  1. 一種粒子線治療系統，係包含用以將荷電粒子射束予以加速的加速器系統、及將從該加速器射出之高能量射束予以輸送至照射位置的射束輸送系統；該粒子線治療系統係在前述射束輸送系統中具備有至少1個轉向電磁鐵及與該轉向電磁鐵對應之至少1個射束位置監視器，且前述射束位置監視器係將修正週期性變動之射束位置的激磁電流予以供給至前述轉向電磁鐵。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之粒子線治療系統，其中，在前述射束輸送系統中具備有2個轉向電磁鐵及與該轉向電磁鐵對應之2個射束位置監視器，且第1射束位置監視器係設置於第2轉向電磁鐵之前方，且將修正週期性變動之射束位置之激磁電流供給至第1轉向電磁鐵，而第2射束位置監視器係設置於第2轉向電磁鐵之後方，且將修正週期性變動之射束位置之激磁電流供給至前述第2轉向電磁鐵。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之粒子線治療系統，其中，以接近前述第2轉向電磁鐵之前方之方式設置前述第1射束位置監視器，且以接近前述第2轉向電磁鐵之後方之方式設置第3射束位置監視器，且從前述第1及第3射束位置監視器之計測值，藉由計算來求出前述第2轉向電磁鐵的位置。
  4. 一種粒子線治療系統之射束位置修正方法，該粒子線治療系統係在射束輸送系統中具備有至少1個轉向電磁 鐵及與該轉向電磁鐵對應之至少1個射束位置監視器；該粒子線治療系統之射束位置修正方法係於試驗照射時在以裝卸自如之方式將前述射束位置監視器設置於照射位置之狀態下照射射束，藉此掌握射束位置的週期性變動，且以消除該變動之方式配合位置變動的週期來供給前述轉向電磁鐵之激磁電流值，並取得/儲存該週期性激磁電流值，而於實際照射時則在將前述射束位置監視器卸下的狀態下將前述週期性激磁電流供給至前述轉向電磁鐵。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之粒子線治療系統之射束位置修正方法，其中，在射束輸送系統中具備有2個轉向電磁鐵及與該轉向電磁鐵對應之2個射束位置監視器，且於試驗照射時藉由配置在上游側轉向電磁鐵與下游側轉向電磁鐵之間且配置於下游側轉向電磁鐵附近的上游側射束位置監視器，取得/儲存射束位置不變動之上游側轉向電磁鐵之電流模式(pattern)資料，接著，以上述所儲存的電流模式使上游側轉向電磁鐵電流運轉，且藉由配置在下游側轉向電磁鐵之下游的射束位置監視器來觀測射束位置，且使下游側轉向電磁鐵電流變化，而取得/儲存射束位置未因時間而變動之下游轉向電磁鐵的電流模式資料，再者，於實際照射時，則係將所儲存之電流模式與週期性運轉之同步加速器(synchrotron)同步，而使其流通於上游側轉向電磁鐵與下游側轉向電磁鐵，藉此使射束的位置與射束的角度 不變動。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之粒子線治療系統之射束位置修正方法，其中，射束位置不會因時間而變動之下游轉向電磁鐵之電流模式資料係使修正模式流通做為上述轉向電磁鐵電流，該修正模式係包括機器之週期誤差變動及/或加速器以外之同步信號所伴隨之因為機器所導致之週期性誤差變動。
  7. 一種粒子線治療系統之射束位置修正方法，係藉由設置在射束輸送系統之最終段之偏向電磁鐵之下游的射束位置監視器來觀測同步加速器之週期性加速/射出之射束位置變動，且從該觀測結果計算射束輸送系統之射束軌道，而在無干擾時之位置s中之射束位置×θ(s)與有干擾時之位置s中之射束位置×1(s)成為相等、亦即×θ(s)=×1(s)之位置s配置轉向電磁鐵，且於試驗照射時藉由上述射束監視器來對上述轉向由磁鐵之電流取得儲存射束位置不變動之電流模式，再者，於實際照射時則使依據上述模式的電流流通於上述轉向電磁鐵，藉此使射束位置及射束角度不變動。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之粒子線治療系統之射束位置修正方法，其中，在無干擾時之位置s中之射束位置×θ(s)與有干擾時之位置s中之射束位置×1(s)成為0、亦即×θ(s)=×1(s)=0之位置s配置轉向電磁鐵。
TW101105210A 2011-11-08 2012-02-17 粒子線治療系統及其射束位置修正方法 TW201318660A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/075683 WO2013069090A1 (ja) 2011-11-08 2011-11-08 粒子線治療システムおよびそのビーム位置補正方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201318660A true TW201318660A (zh) 2013-05-16

Family

ID=48288677

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101105210A TW201318660A (zh) 2011-11-08 2012-02-17 粒子線治療系統及其射束位置修正方法
TW101141099A TWI510267B (zh) 2011-11-08 2012-11-06 粒子射線治療系統及該粒子射線束位置補正方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101141099A TWI510267B (zh) 2011-11-08 2012-11-06 粒子射線治療系統及該粒子射線束位置補正方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9387346B2 (zh)
EP (1) EP2777766A4 (zh)
CN (1) CN103917274B (zh)
TW (2) TW201318660A (zh)
WO (2) WO2013069090A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI610699B (zh) * 2016-05-19 2018-01-11 三菱電機股份有限公司 粒子射線治療裝置用之射束監視器及粒子射線治療裝置
TWI622417B (zh) * 2017-01-11 2018-05-01 財團法人國家同步輻射研究中心 磁性設備
TWI622418B (zh) * 2016-04-28 2018-05-01 三菱電機股份有限公司 粒子射線治療裝置
TWI652090B (zh) 2017-05-09 2019-03-01 日商日立製作所股份有限公司 粒子線治療裝置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9630027B2 (en) * 2013-07-11 2017-04-25 Mitsubishi Electric Corporation Beam transport system and particle beam therapy system
JP6431289B2 (ja) * 2014-06-02 2018-11-28 株式会社日立製作所 粒子線治療システム及び装置
US10434337B2 (en) * 2014-12-04 2019-10-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Particle beam adjustment device, particle beam adjustment method, and particle beam therapeutic device
CN105277966B (zh) * 2015-11-11 2017-09-29 广东中能加速器科技有限公司 一种束流偏转跟踪检测和校正装置
US11383105B2 (en) * 2016-11-15 2022-07-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Particle beam transport apparatus, rotary gantry, and particle beam irradiation treatment system
JP6906361B2 (ja) * 2017-05-12 2021-07-21 株式会社日立製作所 粒子線治療システム

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3178381B2 (ja) * 1997-02-07 2001-06-18 株式会社日立製作所 荷電粒子照射装置
US6218675B1 (en) * 1997-08-28 2001-04-17 Hitachi, Ltd. Charged particle beam irradiation apparatus
DE19907121A1 (de) * 1999-02-19 2000-08-31 Schwerionenforsch Gmbh Verfahren zur Überprüfung der Strahlführung eines Ionenstrahl-Therapiesystems
JP3801938B2 (ja) 2002-03-26 2006-07-26 株式会社日立製作所 粒子線治療システム及び荷電粒子ビーム軌道の調整方法
JP4378396B2 (ja) * 2007-06-22 2009-12-02 株式会社日立製作所 粒子線照射システム
JP5484036B2 (ja) * 2009-12-23 2014-05-07 三菱電機株式会社 粒子線治療装置
JP5393564B2 (ja) * 2010-03-30 2014-01-22 株式会社日立製作所 荷電粒子ビーム輸送装置及び粒子線治療システム

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI622418B (zh) * 2016-04-28 2018-05-01 三菱電機股份有限公司 粒子射線治療裝置
TWI610699B (zh) * 2016-05-19 2018-01-11 三菱電機股份有限公司 粒子射線治療裝置用之射束監視器及粒子射線治療裝置
TWI622417B (zh) * 2017-01-11 2018-05-01 財團法人國家同步輻射研究中心 磁性設備
US10170228B2 (en) 2017-01-11 2019-01-01 National Synchrotron Radiation Research Center Magnetic apparatus
TWI652090B (zh) 2017-05-09 2019-03-01 日商日立製作所股份有限公司 粒子線治療裝置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103917274A (zh) 2014-07-09
US20140235922A1 (en) 2014-08-21
CN103917274B (zh) 2017-03-22
US9387346B2 (en) 2016-07-12
TW201332606A (zh) 2013-08-16
WO2013069090A1 (ja) 2013-05-16
TWI510267B (zh) 2015-12-01
WO2013069379A1 (ja) 2013-05-16
EP2777766A1 (en) 2014-09-17
EP2777766A4 (en) 2015-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201318660A (zh) 粒子線治療系統及其射束位置修正方法
TWI395575B (zh) 粒子射線治療裝置
EP2845623B1 (en) Particle beam therapy system
JP5597162B2 (ja) 円形加速器、および円形加速器の運転方法
JP6906361B2 (ja) 粒子線治療システム
JP6462718B2 (ja) 粒子線ビーム調整装置及び方法、粒子線治療装置
JP2010251106A (ja) 粒子線治療システム
JP5484036B2 (ja) 粒子線治療装置
JP5393564B2 (ja) 荷電粒子ビーム輸送装置及び粒子線治療システム
TWI610699B (zh) 粒子射線治療裝置用之射束監視器及粒子射線治療裝置
JP5762555B2 (ja) 粒子線治療システムおよびそのビーム位置補正方法
TWI565498B (zh) 中隔電磁石之控制方法
JP5700550B2 (ja) 荷電粒子線照射装置
TWI604869B (zh) 粒子射線治療裝置及粒子射線治療裝置之掃描次數決定方法
TWI652090B (zh) 粒子線治療裝置
JP6581522B2 (ja) 粒子線治療システム及び粒子線治療システムの制御方法
TW201822836A (zh) 粒子線治療裝置
JP5618860B2 (ja) イオンシンクロトロン
JP4742328B2 (ja) シンクロトロン加速器の制御方法、シンクロトロン加速器、並びに、シンクロトロン加速器を制御するための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
JP4085176B2 (ja) 電子ビームの軌道補正装置及び軌道補正方法
JP2003135608A (ja) 荷電粒子線のビーム軸調整装置及び照射装置