TWI466134B - 粒子線能量變更裝置、具備該變更裝置之粒子線治療裝置，及粒子線能量變更方法 - Google Patents

Description

粒子線能量變更裝置、具備該變更裝置之粒子線治療裝置，及粒子線能量變更方法

本發明係關於一種將粒子線照射於腫瘤等患部以進行治療的粒子線治療裝置中為了配合患部之三維形狀照射粒子線等而使用的粒子線能量變更裝置。

在利用粒子線進行之治療法中，係採用可加速至約光速之70%的質子(proton)或碳粒子線等高能量之粒子線。當將此等高能量之粒子線照射於體內時，具有以下的特徵。第一、被照射出的大部分粒子線會停留在與粒子線能量之約1.7次方成正比的深度位置。第二、對被照射出的粒子線停留在體內以前通過的路徑所提供的能量密度(被稱為線量)係在粒子線之停留位置具有最大值。沿著粒子線通過的路徑而形成之特有的深部線量分佈曲線係被稱為布勒格曲線(Bragg Curve)，且線量值最大的位置係被稱為布勒格尖峰(Bragg Peak)。

三維的粒子線照射系統，係進行如下功夫：配合腫瘤之三維形狀掃描該布勒格尖峰之位置，且在一邊調整各掃描位置的尖峰線量，一邊在事先以影像診斷所決定之作為標的的腫瘤區，形成預定的三維線量分佈。粒子線之停留位置的掃描係有：與粒子線之照射方向大致垂直的橫向(X、Y方向)、和作為粒子線之照射方向的深度方向(Z方向)之掃描。橫向之掃描係有：使患者相對於粒子線移動的方法、和使用電磁鐵等使粒子線之位置移動的方法，一般而言係採用了使用電磁鐵的方法。深度方向之掃描係改變粒子線能量的方法，且此為唯一的方法。在改變能量的方法中有以下兩種方法：以加速器改變粒子線能量的方法、和使用設置於射束傳輸系統或是照射系統之被稱為射程移動器(range shifter)(包含能量變更和分析裝置之被稱為能量選擇系統(Energy Selection System)的裝置)的能量變更裝置之方法。常被採用者為使用射程移動器的方法(例如專利文獻1及專利文獻2)。

(專利文獻1)日本特開平11-408號公報

(專利文獻2)國際公開WO 00/49624號

在專利文獻1之第1圖(a)及(b)或專利文獻2之第5圖及第6圖所記載之作為粒子線能量變更裝置的射程移動器中，係在照射中所需要的能量變化量較大之情況下，使能量衰減而帶來能量變更用的射程移動器構件之厚度必然會變大。因此，可供驅動進出的射程移動器構件之質量也會增加，且難以進行高速的能量變更，同時也有動作時的震動和噪音變大的問題。本發明之目的係在於解決如此習知的粒子線能量變更裝置之問題，且提供一種能夠進行高速動作且低噪音的粒子線能量變更裝置。

本發明之粒子線能量變更裝置，係具備第一能量變更器和第二能量變更器，且以粒子線通過第一能量變更器與第二能量變更器的方式配置而成，該第一能量變更器係使針對粒子線之能量進行衰減的衰減體之厚度產生變化，藉此來變更所通過的粒子線之能量；該第二能量變更器之衰減量之最大值係大於該第一能量變更器的衰減量之最大值，其中，在變更粒子線之能量的控制時至少進行使第一能量變更器之衰減量產生變化以變更粒子線之能量的控制，而在通過該粒子線能量變更裝置後的粒子線之能量成為一定的控制時，進行如下的置換控制：使第一能量變更器之衰減量產生變化，並且使第二能量變更器之衰減量產生變化，並以第一能量變更器之衰減量與第二能量變更器之衰減量的合計衰減量不產生變化的方式，在第一能量變更器之衰減量與第二能量變更器之衰減量之間彼此置換衰減量。

本發明之粒子線能量變更裝置，係能夠既低噪音又高速地變更粒子線能量，且在應用於粒子線治療裝置的情況下，能夠縮短治療中的整體照射時間。

實施形態1

第1圖係顯示本發明實施形態1的粒子線能量變更裝置之構成的方塊圖。在第1圖中，元件符號1係表示具有自粒子線加速器(未圖示)所獲得的預定粒子能量之粒子線，2係表示第一能量變更器，3係表示第二能量變更器，21係表示控制第一能量變更器2的第一能量變更控制器，31係表示控制第二能量變更器3的第二能量變更控制器。又，元件符號10係發出指令至上述第一能量變更控制器21及第二能量變更控制器31的能量變更置換控制器。能量變更置換控制器10，係藉由來自能量變更指令部12之信號，發出指令至第一能量變更控制器21及第二能量變更控制器31。

第一能量變更器2，係由二片楔形的楔塊(wedge block)所構成，藉由變更二片楔塊之相對位置，粒子線1所通過的位置之合計厚度就會產生變化，如此可變更所通過的粒子線之能量衰減量。第二能量變更器3也是形成為與第一能量變更器2相同的構成。但是，由於第二能量變更器3之楔板厚係大於第一能量變更器2，且其長度也較大，所以相較於第一能量變更器2，較能夠使粒子線能量進行更大幅度的變化。

第一能量變更器2或第二能量變更器3之楔子係由被稱為氣缸或油壓缸、或是電磁致動器的裝置所驅動，且可移動至必要的位置，並對所通過的粒子線提供預定的能量衰減。但是，為了使驅動楔子，亦可使用其他的手段。又，第一能量變更器2之楔子的質量係小於第二能量變更器3之楔子的質量。因而，使第一能量變更器2之厚度產生變化的速度之最大值，係大於使第二能量變更器3之厚度產生變化的速度之最大值，且第一能量變更器2比第二能量變更器3還更可使衰減量高速地變化。

通過第一能量變更器2及第二能量變更器3之後的經變更過能量的粒子線11，係朝向被照射體。在第1圖中粒子線所通過的順序，雖然是顯示首先通過能量衰減量之最大值較小的第一能量變更器2，其次通過能量衰減量之最大值大於第一能量變更器2的第二能量變更器3之構成，但是使通過的順序亦可為相反。

其次，使用第1圖及第2圖來說明本發明實施形態1的粒子線能量變更裝置之動作。第2圖(A)係顯示第一能量變更器2對粒子線造成的能量之衰減量Δe1，第2圖(B)係顯示第二能量變更器3對粒子線造成的能量之衰減量Δe2，第2圖(C)係顯示第一能量變更器2和第二能量變更器3對粒子線造成的能量之衰減量之和Δe1+Δe2的各自時間變化之線圖。第2圖(C)也是以虛線來顯示第一能量變更器2之衰減量Δe1和第二能量變更器3之衰減量Δe2。

自未圖示之粒子線加速器等所獲得的能量E0之粒子線1，首先是通過第一能量變更器2，之後通過第二能量變更器3。粒子線1通過第二能量變更器3而接受的衰減量之合計Δe1+Δe2，係與通過後的第一能量變更器2和第二能量變更器3之合計厚度成正比。通過後的粒子線11之能量係成為(E0-Δe1-Δe2)。如第2圖所示，在時刻t0中，第一能量變更器2之衰減量假設為E1，第二能量變更器3之衰減量假設為E2。此時，通過第二能量變更器3後的粒子線11之能量係成為(E0-E1-E2)。之後，藉由能量變更置換控制器10之指令，進行如下的控制：第一能量變更控制器21使第一能量變更器2之衰減量減少，第二能量變更控制器31使第二能量變更器3之衰減量增加。在此期間直至時刻t1，會進行如下的控制：以成為Δe1+Δe2=E1+E2的方式、亦即第一能量變更器2之衰減量和第二能量變更器3之衰減量損失之和始終成為一定的方式，使第一能量變更器2和第二能量變更器3之厚度產生變化。此時，在時刻t1中，控制第一能量變更器2之衰減量成為0。換句話說，在時刻t0至t1之期間，進行將第一能量變更器2之衰減量置換成第二能量變更器3之衰減量的置換控制。

在此狀態下，當完成粒子線之照射時，能量變更置換控制器10係發出能量變更指令至第一能量變更器2，以使第一能量變更器2之楔子位置高速地移動，並在直至時刻t2之短時間內帶來預定的厚度變化。藉此，可將第一能量變更器2之能量衰減量形成為δE1。在時刻t2中，通過第一能量變更器2和第二能量變更器3後的粒子線11係將其能量減少至(E0-E1-E2-δE1)。然後，以該能量照射預定粒子數之粒子線11至被照射體(未圖示)。該照射期間在粒子線治療裝置之情況下有時約達1秒。在此，從時刻t1至時刻t2之期間，第二能量變更器3之衰減量既可為不變化，又可為有變化。無論是哪一種情況，只要在時刻t2中，第一能量變更器2之衰減量和第二能量變更器3之衰減量的合計，比在時刻t1中的衰減量之合計還大δE1即可。亦即，在變更粒子線之能量的控制時，係至少進行使可高速地改變衰減量的第一能量變更器2之衰減量產生變化以變更粒子線之能量的控制。

在能量(E0-E1-E2-δE1)之狀態下進行照射的期間，亦即從時刻t2至時刻t3之期間，能量變更置換控制器10，係進行如下的置換控制：控制第一能量變更控制器21和第二能量變更控制器31，以使第一能量變更器2之衰減量Δe1減少，同時使第二能量變更器3之衰減量Δe2增加。在此置換控制之期間，控制第一能量變更器2和第二能量變更器3之合計衰減量成為E1+E2+δE1。如第2圖(A)所示，在時刻t3中，第一能量變更器2之能量衰減量亦可不成為0，且只要在時刻t3中成為Δe1+Δe2=E1+E2+δE1即可。

完成能量(E0-E1-E2-δE1)下之照射，且從能量變更指令部12發出能量變更之指令，例如可更進一步將射束能量降低δE2，並進行下一個照射。此時，與前面同樣，第一能量變更器2會被高速驅動，而在時刻t4中第一能量變更器2之衰減量變大達δE2。在此，在時刻t3中由於第一能量變更器2之衰減量並未成為0(例如將當時的衰減量設為E3)，所以第一能量變更器2之衰減量會變成大於δE2的衰減量(δE2+E3)。雖然第一能量變更器2之衰減量的最大值有必要大於(δE2+E3)，但是如上面所述，在時刻t3中，第一能量變更器2之能量衰減量亦可不成為0。如此，在時刻t4中，粒子線之能量會被變更成(E0-E1-E2-δE1-δE2)，並立即開始進行該能量之照射。然後，與前面同樣，在該射束能量中，會於進行照射之期間，使第一能量變更器2之衰減量減少，使第二能量變更器3之衰減量增大，且在此期間，控制粒子線之能量成為一定的(E0-E1-E2-δE1-δE2)。

如第2圖所示，在時刻t5中結束置換控制，且第二能量變更器3之衰減量成為(E1+E2+δE1+δE2)之後，亦可僅以第二能量變更器3之衰減將粒子線之能量當作(E0-E1-E2-δE1-δE2)而持續進行照射。如此，在以一定能量進行照射的時間以下之時間進行將第一能量變更器2之衰減量的全部或一部分置換成第二能量變更器3之衰減量的控制。之後，當變更粒子線之能量時，首先會變更能量衰減量之最大值較小且可高速地驅動的第一能量變更器2之衰減量以變更粒子線之能量。但是，當變更粒子線之能量時，第二能量變更器3之衰減量既可不變化，又可有變化，可為其中一種。例如，在第2圖之時刻t2或時刻t4中，只要Δe1+Δe2成為能量變更後之預定的衰減量即可。

第3圖係顯示能量變更裝置之與第2圖不同的動作之示意圖。第3圖(A)係顯示第一能量變更器2對粒子線造成的衰減量Δe1，第3圖(B)係顯示第二能量變更器3對粒子線造成的衰減量Δe2，第3圖(C)係顯示第一能量變更器2和第二能量變更器3對粒子線造成的衰減量之和Δe1+Δe2的各自時間變化之線圖。在第2圖之動作中，無法使粒子線能量變更裝置之衰減量高速地減少，亦即無法使粒子線之能量高速地增加。如第3圖所示，針對1次之變更以第一能量變更器2之衰減量的最大值之一半以下的值來變更第一能量變更器2之衰減量Δe1，藉此就能夠使粒子線之能量高速地增大/減少。在從第一能量變更器2之衰減量Δe1為最大值E1max的時刻t0至時刻t1之期間，使第一能量變更器2之衰減量Δe1從E1max變化至0.5E1max。在該期間，使第二能量變更器3之衰減量Δe2，以成為Δe1+Δe2=E1max+E2之方式增加。在從時刻t1至時刻t2之短時間內將第一能量變更器之衰減量降低至0，藉此就可使第一能量變更器2之衰減量Δe1和第二能量變更器3之衰減量Δe2的合計值減少至0.5E1max+E2，且使粒子線之能量增加達0.5E1max。

其次，在從時刻t2至時刻t3之期間，使第一能量變更器2之衰減量，增加至0.5E1max。在該期間，使第二能量變更器3之衰減量Δe2，以成為Δe1+Δe2=0.5E1max+E2之方式減少。在從時刻t3至時刻t4之短時間內將第一能量變更器之損失提升至其最大值以下之例如0.9E1max，藉此就可使第一能量變更器2之衰減量Δe1和第二能量變更器3之衰減量Δe2的合計值增加至0.9E1max+E2，且使粒子線之能量減少達0.4E1max。其次，在直至時刻t5之期間保持Δe1+Δe2=0.9E1max+E2，且在時刻t5以第一能量變更器2之衰減量成為0.5E1max的方式，控制第一能量變更器2及第二能量變更器3之衰減量。

如此，以第一能量變更器2之衰減量的最大值之2分之1為中心而變更第一能量變更器2，藉此就能以第一能量變更器2之衰減量的最大值之2分之1為限度，使粒子線之能量高速地增大/減少。亦即，在開始使能量高速地變化時，第一能量變更器2較佳成為第一能量變更器2之衰減量的最大值之2分之1的衰減量。但是，藉由粒子線之能量變更的模式，針對第一能量變更器2之衰減量的變更，並非以其衰減量之最大值的2分之1為中心進行變更，而是亦可考慮如下的能量變更之差分，來決定第一能量變更器2之衰減量的變更量。

如以上所述，在實施形態1的粒子線能量變更裝置中，由於是將第一能量變更器2之衰減量的最大值，設定為小於第二能量變更器3之衰減量的最大值，所以即便質量相對大、且不適合高速移動的第二能量變更器3不進行高速動作，亦可使粒子線之能量高速地變更，並照射粒子線。藉此，由於沒有必要使質量大的第二能量變更器3高速地動作，所以可抑制機械的高速移動且可安靜地進行能量變更，而且可縮短粒子線照射的總時間。又，在通過粒子線能量變更裝置後的粒子線之能量成為一定的控制時，由於是進行在第一能量變更器2之衰減量和第二能量變更器3之衰減量之間彼此置換衰減量的置換控制，所以在進行能量變更時可更高速地變更能量。

實施形態2

第4圖係顯示本發明實施形態2的粒子線能量變更裝置之構成的方塊圖。在第4圖中，與第1圖相同的元件符號係顯示相同或相當的部分。在第4圖中，偏向器23係由可被偏向器用電源24所驅動的電磁鐵等所構成，且用以改變入射的粒子線1之行進方向。藉由偏向器23改變粒子線1之行進方向，藉此就可改變通過能量衰減元件22的粒子線之位置，該能量衰減元件22係具有與楔形之楔塊等不同的厚度部，且成為變更對粒子線1造成之能量衰減量的構成。

本實施形態2的粒子線射束能量變更裝置之有關其衰減量之變更的基本動作係與前述實施形態1的粒子線能量變更裝置相同。不同點在於：第一能量變更器2係由偏向器23、偏向器用電源24及能量衰減元件22所構成。接受能量變更指令部12之能量變更指令，偏向器用電源24會使偏向器23之激磁量產生變化，藉此使粒子線1之軌道移動，且變更能量衰減元件22中的粒子線之通過位置，而使能量衰減量高速地變化。之後，藉由能量變更後之粒子線能量而開始進行粒子線照射。在照射中，第二能量變更器3係由第二能量變更控制器31所控制，其厚度會增加，另一方面，利用第一能量變更控制器21之指令，使偏向器23之激磁量產生變化，藉此就可控制粒子線1通過能量衰減元件22之較薄的位置。此時，可藉由能量變更置換控制器10之指令，控制第一能量變更器2之衰減量和第二能量變更器3之衰減量的合計成為一定。如此作法在能量一定的照射中，取決於第一能量變更器2之衰減量就可置換成第二能量變更器3之衰減量。

作為本實施形態2的新功效，由於第一能量變更器2係藉由偏向器23和具有厚度梯度的能量衰減元件22而構成，所以沒有必要進行機械的移動，而僅藉由電磁操作，就可使第一能量變更器2之能量衰減量高速地變化。結果，能夠更高速地變更粒子線之能量，並照射粒子線。由於不需要第一能量變更器2之高速的機械控制，所以可更進一步減少噪音，並且提高可靠度。

實施形態3

第5圖係顯示本發明實施形態3的粒子線能量變更裝置之構成的方塊圖。在第5圖中，與第1圖及第4圖相同的元件符號係顯示相同或相當的部分。本實施形態3與實施形態2相較，不同點在於偏向器23係以使粒子線之軌道平行移動的方式構成。亦即，入射於第一偏向器231的粒子線1可使行進方向變更。之後，粒子線之軌道係藉由第二偏向器232而回到與入射於第一偏向器231的粒子線之行進方向平行的軌道。偏向器用電源241係根據來自第一能量變更控制器21之指令，而控制第一偏向器231及第二偏向器232俾使粒子線1通過能量衰減元件22之預定的厚度部分。相對於原來之軌道經平行移動過的粒子線係在通過能量衰減元件22之後，通過第二能量變更器3。之後，利用由軌道修正用第一偏向器233及軌道修正用第二偏向器234所構成的軌道修正用偏向器20，進行與偏向器23相反的軌道修正，且將從軌道修正用偏向器20射出的粒子線11之軌道，送回到入射於第一能量變更器2的粒子線1之軌道的延伸上之軌道。

作為本實施形態3的新功效，由於可一邊將粒子線始終保持於相同的角度，一邊高速地僅變更該能量，所以可進行精度高的能量變更。又，由於從粒子線能量變更裝置射出的粒子線11之軌道不會變化，所以可防止照射精度之降低。

另外，在第5圖所圖示的實施形態3中，較佳是將作為第一能量變更器2之構成構件的能量衰減元件22及偏向板23，配置在粒子線之傳輸路中的粒子線之軌道和粒子線之能量的相關係數(在粒子線加速器領域中被稱為η)較小之位置。藉由如此地配置，即便進入第一能量變更器2的粒子線1之能量有若干變動，粒子線1之入射軌道也不會大幅偏移，而僅藉由偏向器23之控制就可決定移動後粒子線之位置，且可在對應於指令的位置入射於能量衰減元件22。結果，即便粒子線1之能量有若干變動，第一能量變更器2也會如同預定般地變更粒子線1之能量。因而，能夠進行精度更高的能量變更。

實施形態4

第6圖係顯示本發明實施形態4的粒子線能量變更裝置之構成的方塊圖。在第6圖中，與第1圖、第4圖及第5圖相同的元件符號係顯示相同或相當的部分。本實施形態4係使用水等液體作為能量變更器之衰減體的實施形態。第一能量變更器2係藉由儲存水等液體的容器201、和位於該容器之兩側的粒子線之進出板202及203而構成。由容器201和進出板202及203所包圍的區域，係由水等使粒子線衰減的液體所充滿。在此，容器201係由可變形的材料而形成。藉由液體厚度調整器204使進出板202及203之間隔產生變化，如此可使粒子線通過的區域之厚度產生變化以變更對粒子線造成的衰減量。又，第二能量變更器3也是同樣地，藉由儲存水等液體的容器301、和位於該容器之兩側的粒子線之進出板302及303而構成，且液體厚度調整器304使進出板302及303之間隔產生變化。

本實施形態4的能量變更裝置之使衰減量變化的動作基本上係與實施形態1相同。不同之處在於：第一能量變更器2及第二能量變更器3中的衰減量之變更，並非藉由楔子的移動，而是藉由液體的厚度變化而獲得。對應於第一能量變更器2的容器201之最大高度係低於對應於第二能量變更器3的容器301之最大高度，亦即，第一能量變更器2的衰減量之最大值係小於第二能量變更器3的衰減量之最大值，且第一能量變更器2能夠更高速地進行其厚度變化。

本實施形態4的新功效，係可比楔板還更小型地構成能量變更器。上述中，藉由使進出板202和203之間隔、或進出板302和303之間隔產生變化，就可使液體之能量衰減體的厚度產生變化。此外，即便在如橡膠具有彈性的容器中儲存水等液體，並藉由使壓力產生變化來使被填充的液體之厚度產生變化，而使粒子線所通過的部分之厚度產生變化，亦可獲得與上述相同的功效。

實施形態5

第7圖係顯示本發明實施形態5的粒子線能量變更裝置之構成的方塊圖。本實施形態5係製作給予第一能量變更控制器21及第二能量變更控制器31之指令值的一實施形態。可從能量變更指令部12將例如對粒子線1造成的能量衰減量之時間變化的資料送交至能量變更置換控制器100。能量變更置換控制部100係由頻率分離部102和指令值變換部102而構成。

第8圖係顯示實施形態5的頻率分離部101之方塊圖。從能量變更指令部12送來的能量衰減量目標值，係依時間序列排列有對應時間之目標衰減量而得的資料。即衰減量目標值係例如顯示於第8圖之左側的時間序列信號。該衰減量目標值，係在連續照射一定時間的預定能量之後，反覆進行變更能量並連續照射一定時間之動作而照射之例。為了獲得第一能量變更器2和第二能量變更器3之衰減量指令值，而考慮第一能量變更器2和第二能量變更器3對該衰減量目標值進行以下事項。

將作為頻率分離部101之輸入的顯示於第8圖之左側的衰減量目標值之信號，使用濾波器分離成第一能量變更器用和第二能量變更器3用。第一能量變更器2由於是小型且高速，並具有更高頻的響應特性，所以負責衰減量目標值之高頻成分。第二能量變更器3由於是大型且能量變更幅度大，並具有更低頻之響應特性，所以負責低頻成分。第8圖係顯示使用濾波器來分離衰減量目標值之信號。在此，以第一能量變更器2和第二能量變更器3之合計所得的目標衰減量，必須成為當初計畫之值。因而，如第8圖所示，在此所用的濾波器，係使用互補式的(F(s)+G(s)=1)者。

第8圖中的F(s)係第二能量變更器3用的濾波器且為低通濾波器103，G(s)(=1-F(s))係第一能量變更器2用的濾波器且為高通濾波器104。由此等濾波器所分離出的衰減量目標值之信號係為顯示於第8圖之右側的二個信號。又亦可僅設置低通濾波器103，而不設置高通濾波器，且藉由運算器從作為輸入信號的衰減量目標值之信號中扣除由低通濾波器103分離出的低頻成分之信號而藉此獲得高頻成分。反之，亦可僅設置高通濾波器，而不設置低通濾波器，且從作為輸入信號的衰減量目標值之信號中扣除由高通濾波器分離出的高頻成分之信號而藉此獲得低頻成分。

在指令值變換部102中，係以各自的能量變更器之衰減量成為各自的衰減量目標值之指令值的方式，輸出作為與各自的能量變更器之驅動手段對應的指令值，且控制第一能量變更器2及第二能量變更器3。藉由構成如上，就可根據從能量變更指令部12送來的衰減量目標值之時間序列變化的資料，製作用以自動地控制第一能量變更器2及第二能量變更器3之信號，且構造會變成簡單。

實施形態6

第9圖係顯示使用本發明之粒子線能量變更裝置的粒子線治療裝置之構成的方塊圖。從加速器51射出的粒子線1，係可通過粒子線傳輸系統52並藉由粒子線能量變更裝置50來變更能量。能量經變更後的粒子線11，係藉由粒子線照射裝置53而照射於被照射體55。在此，被照射體55係為患有癌症等人體之患部，加速器51、粒子線能量變更裝置50、粒子線照射裝置53等係藉由來自治療計畫裝置54之指示而受到控制，並配合患部之形狀而在三維區域形成粒子線之線量分佈。

當改變照射於被照射體55的粒子線之能量時，由於布勒格尖峰之位置會產生變化，所以使粒子線之能量產生變化並照射於被照射體55，藉此就可在三維區域形成經計畫過的線量分佈。該能量變更係可利用粒子線能量變更裝置50之能量變更動作來實現。具體而言，使用實施形態1至實施形態5中之任一個粒子線能量變更裝置，使粒子線之能量產生變化，並照射於被照射體55。藉由使用本發明之粒子線能量變更裝置，由於可使粒子線之能量以低噪音又高速地產生變化，所以可獲得既安靜又照射時間短的粒子線治療裝置。

實施形態7

在粒子線治療裝置等中，有時在照射中標的會隨著呼吸運動等而週期性地移動。為了在該時將粒子線正確地照射於依計畫預定照射的標的之預定位置，有時要稍微錯開經計畫過的能量值，且照射經補正的能量之粒子線。又，呼吸運動會在一定期間內發生週期性的重現。因此，藉由與該週期性的呼吸運動同步來調變粒子線之能量，就能夠按照計畫地將粒子線照射於預定之患部位置。在本實施形態6中，係除了實施形態1至實施形態5中說明的置換控制以外，還進行如下的控制：對移動相對較快的第一能量變更器2，與上述週期性的運動同步而重疊補正能量用的衰減量之變化。藉此，可獲得即使在患部有週期性的位置變動之情況，亦可精度佳地將粒子線照射於如同計畫的位置之功效。

又，有粒子線之能量本身具有能夠預測的變動之情況。作為能夠預測的變動之例，例如有從加速器射出的粒子線能量之週期性的變動。除了在實施形態1至實施形態5中說明的置換控制以外，還進行如下的控制：對移動相對快的第一能量變更器2，以補正上述之能夠預測的能量變動來使能量變動減少的方式重疊衰減量之變化。藉此，不會影響到粒子線之能夠預測的能量變動，而能夠按照計畫地將粒子線照射於患部等。結果，有可進行精度更高的照射之功效。

如以上所述，在需要粒子線能量之補正的情況，藉由可更高速地進行衰減量之變更的第一能量變更器2來進行該補正，就能夠進行精度高的照射。

1‧‧‧粒子線

2‧‧‧第一能量變更器

3‧‧‧第二能量變更器

10、100‧‧‧能量變更置換控制器

11‧‧‧能量變更後之粒子線

12‧‧‧能量變更指令部

20‧‧‧軌道修正用偏向器

21‧‧‧第一能量變更控制器

22‧‧‧能量衰減元件

23‧‧‧偏向器

24、241‧‧‧偏向器用電源

31．．．第二能量變更控制器

50．．．粒子線能量變更裝置

51．．．加速器

52．．．粒子線傳輸系統

53．．．粒子線照射裝置

54．．．治療計畫裝置

55．．．被照射體

101．．．頻率分離部

102．．．指令值變換部

103．．．低通濾波器

104．．．高通濾波器

201、301．．．容器

202、203、302、303．．．進出板

231．．．第一偏向器

232．．．第二偏向器

233．．．軌道修正用第一偏向器

234．．．軌道修正用第二偏向器

304．．．液體厚度調整器

第1圖係顯示本發明實施形態1的粒子線能量變更裝置之構成的方塊圖。

第2圖(A)至(C)係說明本發明實施形態1的粒子線能量變更裝置之動作的線圖。

第3圖(A)至(C)係說明本發明實施形態1的粒子線能量變更裝置之另一動作的線圖。

第4圖係顯示本發明實施形態2的粒子線能量變更裝置之構成的方塊圖。

第5圖係顯示本發明實施形態3的粒子線能量變更裝置之構成的方塊圖。

第6圖係顯示本發明實施形態4的粒子線能量變更裝置之構成的方塊圖。

第7圖係顯示本發明實施形態5的粒子線能量變更裝置之構成的方塊圖。

第8圖係顯示本發明實施形態5的粒子線能量變更裝置之頻率分離部之構成與動作的示意圖。

第9圖係顯示使用本發明之粒子線能量變更裝置的實施形態7之粒子線治療裝置之構成的方塊圖。

1．．．粒子線

2．．．第一能量變更器

3．．．第二能量變更器

10．．．能量變更置換控制器

11．．．能量變更後之粒子線

12．．．能量變更指令部

21．．．第一能量變更控制器

31．．．第二能量變更控制器

Claims (6)

1. 一種粒子線能量變更裝置，係具備第一能量變更器和第二能量變更器，且以粒子線通過上述第一能量變更器與上述第二能量變更器的方式配置而成，該第一能量變更器係使針對粒子線之能量進行衰減的衰減體之厚度產生變化，藉此來變更所通過的粒子線之能量，該第二能量變更器之可衰減量之最大值係大於該第一能量變更器的可衰減量之最大值，在變更上述粒子線之能量的控制時至少進行使上述第一能量變更器之衰減量產生變化以變更上述粒子線之能量的控制，而在通過該粒子線能量變更裝置後的上述粒子線之能量成為一定的控制時，進行如下的置換控制：使上述第一能量變更器之衰減量產生變化，並且使上述第二能量變更器之衰減量產生變化，並以上述第一能量變更器之衰減量與上述第二能量變更器之衰減量的合計衰減量不產生變化的方式，在上述第一能量變更器之衰減量與上述第二能量變更器之衰減量之間彼此置換衰減量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之粒子線能量變更裝置，其中，使上述第一能量變更器之衰減量產生變化的速度之最大值，係大於使上述第二能量變更器之衰減量產生變化的速度之最大值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之粒子線能量變更裝置，其 中，賦予上述粒子線之衰減量目標值係以時間序列衰減量目標值資料來賦予，且以將上述時間序列衰減量目標值資料進行頻率分離後的二個資料作為基礎，產生上述第一能量變更器與上述第二能量變更器之指令值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之粒子線能量變更裝置，其中，藉由變更上述第一能量變更器之衰減量來進行上述粒子線能量之補正。
5. 一種粒子線治療裝置，其特徵為具備：申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之粒子線能量變更裝置。
6. 一種粒子線能量變更方法，係使用第一能量變更器與第二能量變更器來變更粒子線能量的方法，該第一能量變更器係使針對粒子線之能量進行衰減的衰減體之厚度產生變化，藉此來變更所通過的粒子線之能量，該第二能量變更器之可衰減量之最大值係大於該第一能量變更器的可衰減量之最大值，該方法係在變更上述粒子線之能量的控制時至少使上述第一能量變更器之衰減量產生變化以變更上述粒子線之能量，而在通過上述第一能量變更器與上述第二能量變更器後的上述粒子線之能量成為一定的控制時，使上述第一能量變更器之衰減量產生變化，並且使上述第二能量變更器之衰減量產生變化，並以上述第一能量變更器之衰減量與上述第二能量變更器之衰減量的合計衰減 量不產生變化的方式，在上述第一能量變更器之衰減量與上述第二能量變更器之衰減量之間彼此置換衰減量。