TWI403312B - Beam Assignment Method for Beam Scheduler and Beam Scheduler - Google Patents

Description

射束排程器及射束排程器之射束分配方法

本發明係關於在粒子束照射設施中管理對多數照射室的射束分配之射束排序器及射束排序器之射束分配方法。

作為這種領域中之技術文獻，有日本專利公表2007-501084號公報。於該公報中記載對多數照射室中之一個照射室自動分配粒子射束之系統，當在任何一個照射室都未被分配射束之狀態下，從照射室收到照射要求時，向提出照射要求之該照射室分配射束。

又，於該系統中，當其他照射室已被分配射束之狀態下，收到照射要求時，照射要求按照預先設定的優先順位等級排列於待機列表上，按照該待機列表之順位分配射束。此時，當收到比已被分配射束之照射要求之優先順位等級更高的優先順位等級之照射要求時，以射束使用前為條件強制地對更高優先順位等級的照射要求進行射束分配。

專利文獻1：日本專利公表2007-501084號公報

然而，於上述專利文獻1中記載之系統，每次提出優先順位等級高的照射要求時，優先順位等級低的照射要求之分配被延後，因此優先順位等級低的照射要求會有需要長時間等待的情況。如此，若患者長時間等待，則成為占用照射室但不進行治療，而且根據患者的病情變動等可能發生暫停治療的事態，故存在妨礙粒子束照射設施之有效利用之問題。

故，本發明是鑒於這種情況而開發完成的，其目的在於提供一種可以謀求粒子束照射設施之有效利用之射束排序器及射束排序器之射束分配方法。

本發明的射束排序器，係於對多數照射室中之一個照射室供給射束之粒子束照射設施中，管理對多數照射室的射束之分配，其特徵在於，具備：最大容許等待時間附加手段，當從多數照射室中之一個照射室收到射束的照射請求時，對照射請求附加到向1個照射室分配射束為止之最大容許等待時間；照射請求管理手段，將照射請求追加至待機列表之順位尾端；判定手段，判定向1個照射室分配射束為止之預測等待時間是否超出最大容許等待時間；以及，順位變更手段，當藉由判定手段判定為預測等待時間超出最大容許等待時間時，提前該照射請求在待機列表中之順位；且向與待機列表中最高順位的照射請求對應之照射室分配射束。

根據本發明之射束排序器，當於射束分配中之情況下從照射室收到照射請求時，按收到的順位照射請求排列於待機列表中，向與該待機列表中最高順位的照射請求對應之照射室分配射束。又，若判定為於待機列表上照射請求之等待時間超出最大容許等待時間時，藉由提前該照射請求的順位，可以避免醫師等治療者或患者超出最大容許等待時間而長時間等待之現象。藉此，可以避免於長時間的待機中因患者的病情變動等而發生暫停治療之事態，可以謀求粒子束照射設施之有效利用。而且，治療者能預測於最大容許等待時間內會被分配射束而可以適當地進行治療準備。這有助於粒子束照射設施之利用效率化。

在本發明中，較佳為進一步具備請求刪除手段，當從與排列於待機列表中的照射請求對應之照射室收到取消要求時，從待機列表中刪除該照射請求。

若採用該種結構，當治療者判定為不用對照射室分配射束時，藉由發送取消要求來刪除該照射室的照射請求，故可以避免不必要的射束分配。

又，本發明之順位變更手段較佳為，當藉由進行照射請求之順位提前而使其他照射請求之預測等待時間超出該其他照射請求之最大容許等待時間時，不進行提前而延長照射請求之最大容許等待時間。

此時，可以避免因提前導致其他照射請求之預測等待時間超出最大容許等待時間的事態。又，將最大容許等待時間延長成具有較高順位的照射請求的預測等待時間以上的長度，藉此治療者可以根據延長後的最大容許等待時間預測被分配射束的時間。

再者，本發明之順位變更手段較佳為，當從被分配射束的照射室收到延後照射請求的順位的延後要求時，將位於待機列表中最高順位的照射請求和下一順位的照射請求之順位予以對調。

此時，藉由於分配射束後提出延後要求，可以將射束之分配讓給向下一順位的照射室而進行對調，藉此可以調整治療所需時間。結果，可以避免因等待患者的病情穩定化等之理由而延長射束分配時間之事態，可以謀求粒子束照射設施之有效利用。

本發明的射束排序器之射束分配方法，係於對多數照射室中之一個照射室供給射束之粒子束照射設施中，管理對多數照射室的射束之分配的射束排序器之射束分配方法，其特徵在於，包括：最大容許等待時間附加步驟，當從多數照射室中之一個照射室收到射束之照射請求時，對照射請求附加到向1個照射室分配射束為止之最大容許等待時間；照射請求管理步驟，將照射請求追加至待機列表之順位尾端；判定步驟，判定向1個照射室分配射束為止之預測等待時間是否超出最大容許等待時間；順位變更步驟，當於判定步驟中判定為預測等待時間超出最大容許等待時間時，提前該照射請求的待機列表中之順位；以及，分配步驟，向與待機列表中最高順位的照射請求對應之照射室分配射束。

根據本發明之射束排序器之射束分配方法，當於射束分配中之情況下從照射室收到照射請求時，按收到的順位將照射請求排列於待機列表中，向與該待機列表中最高順位的照射請求對應之照射室分配射束。又，當判定為於待機列表上照射請求之預測等待時間超出最大容許等待時間時，藉由提前該照射請求的順位，可以避免醫師等治療者或患者超出最大容許等待時間而長時間等待。藉此，可以避免於長時間的待機中因患者的病情變動等而發生暫停治療之事態，可以謀求粒子束照射設施之有效利用。而且，治療者能預測於最大容許等待時間內被分配射束而可以適當地進行治療準備。這有助於粒子束照射設施之利用效率化。

根據本發明，可以謀求粒子束照射設施之有效利用。

以下，參照附圖對本發明之射束排序器及射束之分配方法的較佳實施形態進行詳細說明。

如第1圖及第2圖所示般，本實施形態之射束排序器1係適用於藉由對患者體內的腫瘤照射粒子射束而進行癌等之治療的粒子束照射設施10內。粒子束照射設施10具有：供給源11，產生質子射線、中子射線、碳離子束等射束；主控制室12，配置有控制供給源11之主控制部2；以及，四個照射室A～D，使用從供給源11供給之射束進行照射治療。再者，粒子束照射設施10之照射室數不限於四個，只要具有兩個以上照射室即可。

粒子束照射設施10之供給源11係迴旋加速器或同步加速器等之對帶電粒子進行加速之粒子加速器。供給源11僅向照射室A～D中之任意一個照射室供給射束。由供給源11產生的射束，藉由將射束之供給對象切換成照射室A～D中之任意一個的切換用電磁鐵(未圖示)誘導至供給對象之照射室。供給源11及切換用電磁鐵透過通信網絡連接於主控制部2，並藉由從主控制部2發送的信號控制。

射束排序器1係由一台或多台電腦構成的主控制部2之一部分，利用主控制部2內之CPU[Central Processing Unit]、記憶體等硬體或軟體構成。射束排序器1管理從供給源11產生的射束對照射室A～D之分配。於此，對照射室的射束之分配，係指成為供給對象的一個照射室占用由供給源11產生的射束之狀態，具體而言，控制電磁鐵等設備，以切斷對供給對象以外照射室的射束之供給，且僅將射束誘導至供給對象之照射室。

射束排序器1透過通信網絡與分別具備於照射室A～D之終端3～6連接。於各照射室A～D中，藉由向各自的終端3～6輸入要求射束分配之照射請求R_A ～R_D 而向射束排序器1發送照射請求R_A ～R_D 。射束排序器1，對與接收的照射請求R_A ～R_D 對應之照射室A～D進行射束之分配。被分配射束的照射室，利用從供給源11供給之射束進行患者之治療。又，於射束排序器1，當從被分配射束之照射室發送射束照射之結束信號時，刪除該照射室之照射請求，對與下一個照射請求對應之照射室分配射束。再者，射束排序器1具有申請專利範圍中記載之最大容許等待時間附加手段、照射請求管理手段、判定手段、順位變更手段、及請求刪除手段之功能。

接著，參照附圖對射束排序器1的射束之分配方法進行詳細說明。首先，以從照射室A之終端3發送照射請求R_A 之情況為例子，對接收照射請求時的射束排序器1之處理進行說明。

如第3圖所示般，射束排序器1首先接收從照射室A發送的照射請求(步驟S1)。此時，射束排序器1接收與照射請求R_A 一同輸入到照射室A之終端3之最大容許等待時間及預測所需時間相關的資訊。於此，最大容許等待時間是指醫師等治療者從提出照射請求到向照射室分配射束为止可容許之等待時間。又，預測所需時間係指從射束分配到照射室至射束使用結束而可以向下一個照射室分配射束之預測時間。預測所需時間設定成具有充分的充裕，即使於治療被延長之情況下亦不會於中途中斷治療。

最大容許等待時間及預測所需時間可以手動設定任意的值。例如根據患者的病情等需要提早治療時，可以將賦予照射請求之最大容許等待時間設定成較短。再者，不以手動進行設定時，最大容許等待時間及預測所需時間是按照包含於照射請求中之射束能量及強度之相關資訊藉由終端3自動設定。

射束排序器1對所接收的照射請求附加(相關聯)最大容許等待時間及預測所需時間(步驟S2)。該步驟S2相當於申請專利範圍中之最大容許等待時間附加步驟，藉由該步驟使照射請求和與該照射請求對應之最大容許等待時間及預測所需時間相關聯。

於步驟S3中，射束排序器1判定射束是否已分配到其他照射室B～D中(即，來自其他照射室B～D的射束請求是否存在於待機列表中)。以下對待機列表進行說明。待機列表係指按分配射束之順位排列對應於照射室的照射請求之列表。將射束排序器1按照射室D、照射室C、照射室B、照射室A之順位接收照射請求R_A ～R_D 時之待機列表示於第4圖。於第4圖所示之待機列表中，只要沒有其他的指令，會向位於列表中最高順位的照射請求R_D 之照射室D分配射束。之後，若照射室D中之射束照射結束，則照射請求R_D 被刪除而照射請求R_C 成為待機列表中之最高順位，進行對照射室C之射束分配。如此，依序進行向與位於待機列表中最高順位的照射請求對應之照射室之射束分配。

於步驟S3中，當射束排序器1判定為射束未分配到任一個照射室中(即，待機列表中不存在照射請求)時，將照射請求R_A 追加至待機列表中之最高順位(步驟S4)。之後，射束排序器1一旦結束有關照射請求R_A 之處理。

另一方面，於步驟S3中，當射束排序器1判定為射束被分配中(即，照射請求R_B ～R_D 中至少存在一個)時，將照射請求R_A 追加至待機列表之順位尾端(步驟S5)。該步驟S5相當於申請專利範圍中之照射請求管理步驟。

再者，關於前述的預測所需時間，亦可以是對待機列表進行追加之步驟S4或步驟S5中藉由射束排序器1附加到照射請求中的態樣。同樣地，關於最大容許等待時間，亦可以是於步驟S5中藉由射束排序器1附加到照射請求中之態樣。此時，關於最大容許等待時間，可計算待機列表中比照射請求R_A 具有更高順位之照射請求R_B ～R_D 之預測所需時間之總計，並自動設定該總計時間以上長度之最大容許等待時間。如此，藉由將最大容許等待時間自動設定成所預測的照射請求R_A 的等待時間以上之長度，可以避免治療者或患者超出最大容許等待時間而長時間等待之事態。

之後，射束排序器1判定是否從照射室A接收到取消要求(步驟S6)。取消要求用於因某些緣由想要取消照射請求R_A 之情況，例如患者病情驟變之情況或誤發送照射請求R_A 之情況。當射束排序器1判定為接收到取消要求時，從待機列表刪除照射請求R_A (步驟S7)。藉由從待機列表刪除不必要的照射請求R_A ，可以有效地進行射束之分配。步驟S7之後，射束排序器1結束有關照射請求R_A 之處理。

當於步驟S6中判定為未接收到取消要求時，射束排序器1利用等待列表中具有較高順位的照射請求R_B ～R_D 之預測所需時間之總計來預測照射請求R_A 之預測等待時間，並判定所預測的照射請求R_A 之預測等待時間是否超出最大容許等待時間(步驟S8)。該步驟S8相當於申請專利範圍中之判定步驟。第5圖係用於說明所預測的照射請求之預測等待時間與最大容許等待時間之關係。第5圖中，T_A ～T_D 分別表示附加到照射請求R_A ～R_D 之最大容許等待時間，S_A ～S_D 分別表示附加到照射請求R_A ～R_D 之預測所需時間。又，S_tA ～S_tD 分別表示所預測的射束分配到各照射室A～D之時點，T_mA ～T_mD 分別表示最大容許等待時間T_A ～T_D 結束之時點。

如第4圖及第5圖所示般，於等待列表中按接收的順位排列照射請求R_A ～R_D 時，射束排序器1按照射室D、照射室C、照射室B、照射室A的順位進行射束之分配(參照第5圖之[提前之前])。此時，於照射請求R_A ，由於所預測的對照射室A分配射束之時點S_tA 超出最大容許等待時間T_A 結束之時點T_mA ，故射束排序器1判定為預測等待時間超出最大容許等待時間T_A 。另一方面，於照射請求R_C ，由於所預測的對照射室C分配射束之時點S_tC 未超出最大容許等待時間T_C 結束之時點T_mC ，故射束排序器1判定為預測等待時間未超出最大容許等待時間T_C 。

於第3圖之步驟S8，當判定為所預測的照射請求R_A 之預測等待時間未超出最大容許等待時間時，射束排序器1一旦結束有關照射請求R_A 的處理。

另一方面，當判定為所預測的照射請求R_A 之預測等待時間超出最大容許等待時間時，射束排序器1判定能否將判定為預測等待時間超出最大容許等待時間的照射請求R_A 之順位提前(步驟S9)。具體而言，如第5圖所示般，當判定為所預測的照射請求R_A 之預測等待時間超出最大容許等待時間的情況，射束排序器1於將照射請求R_A 之順位提前至照射請求R_B 之前時，若照射請求R_B 之預測等待時間不超出最大容許等待時間T_B ，則判定為可以提前，若照射請求R_B 之預測等待時間超出最大容許等待時間T_B ，則判定為無法提前。

於此，第5圖中所示之情況下，即使進行照射請求R_A 之提前，亦可以維持照射請求R_B 中時點S_tB 在時點T_mB 之前之狀態，照射請求R_B 之預測等待時間不會超出最大容許等待時間T_B ，故射束排序器1判定為可以提前照射請求R_A 之順位。該提前之結果，於照射請求R_A 中亦成為時點S_tA 不超出時點T_mA 之狀態，預測等待時間不超出最大容許等待時間T_A 。如此，於最大容許等待時間T_A 較短之照射請求R_A 與最大容許等待時間T_B 中有充裕的照射請求R_B 之間實現分配射束順位之適當調整。結果，於第5圖所示之情況下，所有照射請求R_A ～R_D 於最大容許等待時間內都可以進行射束分配，可以避免超出最大容許等待時間而讓治療者或患者長時間等待之事態。

於第3圖之步驟S9，當判定為可以提前照射請求R_A 之順位時，射束排序器1進行提前照射請求R_A 的順位之提前處理(步驟S10)。該步驟S10相當於申請專利範圍中之順位變更程序。之後，射束排序器1一旦結束有關照射請求R_A 之處理。

另一方面，當判定為預測等待時間超出最大容許等待時間而判定無法提前照射請求之順位時，射束排序器1延長照射請求R_A 之最大容許等待時間(步驟S11)。具體而言，當判定為無法提前時，延長最大容許等待時間，使其變得比等待列表中比照射請求R_A 具有更高順位的照射請求的預測所需時間之總計更長，亦即比所預測的照射請求R_A 之預測等待時間更長。當延長最大容許等待時間時，向提出照射請求R_A 之照射室A通知延長後的最大容許等待時間。之後，射束排序器1一旦結束有關照射請求R_A 之處理。

接著，對照射請求R_A 處於待機列表順位中最高順位時之射束排序器之處理進行說明。

如第6圖所示般，射束排序器1首先認識照射請求R_A 位於待機列表中最高順位(步驟S20)。之後，射束排序器1進行對提出照射請求R_A 的照射室A之射束分配(步驟S21)。該步驟S21相當於申請專利範圍中之分配步驟。

射束分配之後，射束排序器1判定是否接收到延後照射請求R_A 的順位之延後要求(步驟S22)。這種延後要求是利用於想暫時中斷射束之使用時等，藉由治療者對終端3進行操作而發送到射束排序器1。

射束排序器1當判定為接收到延後要求時，對調位於待機列表中最高順位之照射請求R_A 和待機列表中位於照射請求R_A 的下一順位的照射請求之順位(步驟S23)。之後，射束排序器1直到再次認識照射請求R_A 位於待機列表中最高順位為止中斷有關照射請求R_A 之處理。如此，被分配射束的照射室A提出延後要求，可以將射束之分配讓給下一順位的照射室B而進行對調，藉此可以調整治療時間。結果，可以避免因等待患者的病情穩定化等之理由而延長射束的分配時間之事態，可以謀求粒子束照射設施10之有效利用。

另一方面，當於步驟S22中判定為未接收到延後要求時，開始向照射室A內患者進行射束照射，射束排序器1檢測射束之照射(步驟S24)。射束排序器1檢測出射束之照射之後，判定是否從被分配射束的照射室A接收到有關射束使用結束之結束信號(步驟S25)。若預先設定的能量之照射結束，則結束信號自動發送到射束排序器1。又，結束信號亦藉由治療者的操作來發送。射束排序器1當判定為未接收到結束信號時，返回到步驟S24再次重複處理。於此，結束信號未被輸入而直接接近預測所需時間之結束時點時，射束排序器1通過終端3向照射室A執行警告處理亦可。於治療時間好像要超出預測所需時間時，治療者例如可以藉由與主控制室12的操作員聯絡來進行與其他照射室之時間調整等。

當於步驟S25中判定為接收到結束信號時，射束排序器1判斷為該照射室中的射束之使用結束，從待機列表中刪除照射請求R_A (步驟S26)。之後，射束排序器1結束有關照射請求R_A 之處理。

根據以上說明的本實施形態之射束排序器1，當判定為照射請求之預測等待時間超出最大容許等待時間時，藉由提前該照射請求在待機列表中之順位，可以避免醫師等治療者或患者超出最大容許等待時間而長時間等待。藉此，可以避免於長時間的待機中因患者病情的變動等而發生暫停治療之事態，可以謀求粒子束照射設施10之有效利用。而且，治療者能預測於最大容許等待時間內會被分配射束而可以適當地進行治療準備。這有助於粒子束照射設施10之利用效率化。

又，根據該射束排序器1，於因提前導致其他照射請求之預測等待時間超出最大容許等待時間時，是判定為無法提前並延長最大容許等待時間，使其變得比所預測的照射請求之預測等待時間更長。藉此，可以避免因提前導致其他照射請求之預測等待時間超出最大容許等待時間之事態，治療者根據延長後的最大容許等待時間可以預測被分配射束的時間。

又，根據該射束排序器1，一旦被分配射束之後，只要從照射室側不進行延後要求等就不會被插隊，故治療者可以不用擔心插隊而專心進行治療。

本發明並不限於上述的實施形態。

例如可以是如下態樣。當於步驟S9中射束排序器1判定為無法提前時，射束排序器1並非自動延長最大容許等待時間，而是向因其他照射室的照射請求之提前而被延後導致超出最大容許等待時間之照射室及要進行提前的照射請求之照射室，關於緊急照射請求之存在進行聯絡，於該等照射室之間調整順位或最大容許等待時間。或者，射束排序器1延長自動設定最大容許等待時間之照射請求，亦即並非緊急的照射請求之最大容許等待時間，優先進行治療者藉由照射室的終端手動輸入的照射請求之提前。

又，向射束排序器1輸入照射請求等之終端3～6可以設置於照射室A～D之外部，亦可以設置於通過通信網絡而與粒子束照射設施10連接之其他設施上。同樣地，射束排序器1並不限於在配置於主控制室12之主控制部2內實現，亦可以是籍由與配置於其他場所之電腦合作而發揮其功能之態樣。又，射束排序器1不一定要具有藉由延後要求對調順位之功能。

1．．．射束排序器(照射請求管理手段、最大容許等待時間附加手段、預測所需時間附加段手、判定手段、順位變更手段)

2．．．主控制部

3～6．．．終端

10．．．粒子線照射設施

11．．．供給源

12．．．主控制室

A～D．．．照射室

第1圖係表示具備本發明之射束排序器之粒子束照射設施之概略結構圖。

第2圖係表示本發明之射束排序器之一實施形態之方塊圖。

第3圖係表示接收照射請求時的射束排序器之處理之流程圖。

第4圖係表示待機列表。

第5圖係用於說明所預測的照射請求之預測等待時間與最大容許等待時間之關係。

第6圖係表示照射請求處於待機列表中最高順位時之射束排序器之處理流程圖。

R_D ．．．照射請求

R_C ．．．照射請求

R_B ．．．照射請求

R_A ．．．照射請求

T_D 、T_C 、T_B 、T_A ．．．最大容許等待時間

S_D 、S_C 、S_B 、S_A ．．．預測所需時間

S_tD 、S_tC 、S_tB 、S_tA ．．．射束分配到各照射室A～D之時點

T_mD 、T_mC 、T_mB 、T_mA ．．．最大容許等待時間T_A ～T_D 結束之時點

Claims (5)

1. 一種射束排序器，係於對多數照射室中之一個照射室供給射束之粒子束照射設施中，管理對前述多數照射室的前述射束之分配，其特徵在於，具備：最大容許等待時間附加手段，當從前述多數照射室中之一個照射室收到前述射束的照射請求時，對前述照射請求附加到向前述1個照射室分配前述射束為止之最大容許等待時間；照射請求管理手段，將前述照射請求追加至待機列表之順位尾端；判定手段，判定向前述1個照射室分配前述射束為止之預測等待時間是否超出前述最大容許等待時間；以及順位變更手段，當藉由前述判定手段判定為前述預測等待時間超出前述最大容許等待時間時，提前該照射請求在前述待機列表中之順位；向與前述待機列表中最高順位的前述照射請求對應之前述照射室分配前述射束。
2. 如申請專利範圍第1項所述之射束排序器，其中，進一步具備請求刪除手段，當從與排列於前述待機列表中的前述照射請求對應之前述照射室收到取消要求時，從前述待機列表中刪除該照射請求。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之射束排序器，其中，前述順位變更手段，當藉由進行前述照射請求順位之提前而使其他照射請求之前述預測等待時間超出該其他照射請求之前述最大容許等待時間時，不進行前述提前而延長前述照射請求之前述最大容許等待時間。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之射束排序器，其中，前述順位變更手段，當從被分配前述射束的前述照射室收到延後前述照射請求順位之延後要求時，對調位於前述待機列表中最高順位之前述照射請求和下一順位的前述照射請求之順位。
5. 一種射束分配方法，係於對多數照射室中之一個照射室供給射束之粒子束照射設施中，管理對前述多數照射室的前述射束之分配的射束排序器之射束分配方法，其特徵在於，包括：最大容許等待時間附加步驟，當從前述多數照射室中之一個照射室收到前述射束的照射請求時，對前述照射請求附加到向前述1個照射室分配前述射束為止之最大容許等待時間；照射請求管理步驟，將前述照射請求追加至待機列表之順位尾端；判定步驟，判定向前述1個照射室分配前述射束為止之預測等待時間是否超出前述最大容許等待時間；順位變更步驟，當於前述判定步驟中判定為前述預測等待時間超出前述最大容許等待時間時，提前該照射請求在前述待機列表中之順位；以及分配步驟，向與前述待機列表中最高順位的前述照射請求對應之前述照射室分配前述射束。