TWI524912B - 粒子射線治療系統 - Google Patents

Description

粒子射線治療系統

本發明係關於用以將粒子射線照射至腫瘤等患部來進行治療之粒子射線治療系統(system)。

就以癌症治療為目的之放射線醫療裝置而言，正在發展使用質子與重離子(ion)之癌症治療裝置之開發與建設。如同眾所皆知者，與習知之使用X光、伽瑪(gamma)射線等之放射線治療相比，使用質子與重離子等粒子射線所進行之治療可對患部集中地進行照射，而可在不會對正常細胞帶來影響之狀態下進行治療。再者，在近年來業已開發出能夠抑制帶給正常細胞之影響之如掃描(scanning)照射法以及層疊適形照射法之高度三維照射法，且已達實用階段。高度三維照射法係藉由在照射中詳細切換射束(beam)條件，而實施更加正確的線量分布控制。

粒子射線治療裝置係由下述之照射系統與加速器系統所構成：該照射系統係包含有用以按照治療計畫而將預定之粒子射線照射於患者；而該加速器系統係因應於治療室之粒子射線的要求而產生粒子射線，並以預定的射束條件將其輸送至指定的治療室。再者，加速器系統係包括：入射器，產生粒子射線；主加速器，包含將粒子射線加速之同步加速器(synchrotron)；高能量 射束(high energy beam)輸送裝置的副系統(sub system)，該高能量射束輸送系統係包含旋轉支架(gantry)，並將經過加速之高能量粒子射線輸送以及分配至治療室；以及加速器控制系統。各個副系統係包括電磁鐵、射束監視器(beam monitor)、高頻加速空洞等機器，而加速器控制系統係包括機器資料伺服器(data server)、資料庫(data base)、用戶端(client)、以及直接控制各個機器之機器控制裝置。

在以往的粒子射線治療裝置中，機器資料伺服器係保持對應於所需之射束條件之機器的運轉參數(parameter)作為資料庫，並在治療開始前從資料庫中選擇符合所需之射束條件之機器的運轉參數，且預先將對應於各個機器之運轉參數下載((download)至所對應之機器控制裝置。在治療中，機器控制裝置係從下載完成之運轉參數中選擇被指示之射束條件所需之運轉參數並控制機器，藉此供給符合所要求之射束條件之粒子射線。在前述高度三維照射法中，由於必須供給複數個射束條件之粒子射線，故預先將複數個機器運轉參數下載至機器控制裝置。(例如參閱專利文獻1)

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2006-145213號公報

以往的粒子射線治療裝置係如上述，作成為機器資 料伺服器係由所需之粒子射線的射束條件來演算並求得各機器的運轉參數，並在治療開始前，將對應於所需之粒子射線的射束條件之各個機器的運轉參數下載於所對應之機器控制裝置之構成。一般而言，構成加速器系統之機器係有100台以上，且由於屬於依時間而變化之參數之樣式資料(pattern data)之對於時間解析度(clock，時脈)之要求通常為1kHz以上，故對應於一個射束條件之全機器的運轉參數其資料大小(data size)會變得非常大。例如，在參數會依存於時間並變化之機器有50台，而同步加速器之運轉週期為5秒，所需之時脈為10KHz之情形，則需要250萬個參數，因此，要將機器的運轉參數從機器資料伺服器下載至機器控制裝置係需要耗費較長時間。

再者，當由於某些理由而使於粒子射線治療裝置的運作中下載於機器控制裝置之機器的運轉參數遺失或有毀損之情形，則需要從機器資料伺服器將機器的運轉參數再度下載於機器控制裝置。在如此之情形時，由於到再度下載完成為止加速器系統無法供給適當的粒子射線，故必須停止治療。如前述，在以往的構成中，即便是機器的運轉參數的再度下載亦必須長時間待機，而有使粒子射線治療裝置的停止狀態之復原時間延長，成為使治療的通量(throughput)下降之風險(risk)之問題點。

再者，於機器的調整時，係有一面變更各機器的運轉參數的計算條件，一面按各機器決定能夠得到所期望之射束條件之運轉參數之步驟(step)。在該步驟中，每當變更時，即必須從機器資料伺服器將全機器的運轉參數下載於機器控制裝置，而在調整上需要較長之時間。

本發明係為了解決上述課題所研創者，其目的在於得到一種粒子射線治療系統，該系統能夠縮短而改善機器運轉參數之下載所需之時間，而使射束調整作業高效率化，並可縮短與機器運轉參數再度下載相關之停止時間。

本發明之粒子射線治療系統包括：加速器，加速帶電粒子；粒子射線輸送部，輸送由該加速器所產生之屬於帶電粒子射束之粒子射線；粒子射線照射部，將由該粒子射線輸送部所輸送之粒子射線照射於照射目標；複數個機器控制裝置，分別控制加速器、粒子射線輸送部、以及粒子射線照射部所具備之複數個機器；以及機器資料伺服器，係對該等複數個機器控制裝置給予資料；其中，複數個機器控制裝置係分別包括：機器運轉參數演算部，依據由機器資料伺服器所給予之資料，來運算並求得用以運轉加速器並藉由粒子射線輸送部輸送粒子射線之機器運轉參數；以及機器運轉參數驗證資料作成部，製作用以對由該機器運轉參數演算部所演算而求得之機器運轉參數之健全性進行驗證之機器運轉參數驗證資料；該機器資料伺服器包括：機器運轉參數綜合演算部，依據給予至複數個機器控制裝置之資料，來演算並求得運轉複數個機器之各個機器運轉參數；機器運轉參數驗證資料綜合製作部，製作用以對由該機器運轉參數綜合演算部所演算並求得之各個機器運轉參數的健全性進行驗證之各個機器運轉參數驗證資料；以及驗證資料比較部，從複數個機器控制裝置接收各個機器運轉參數驗證資料，並對該所接收之各個機器運轉參數驗證資料與由運轉參數驗證資料綜合製作部所製作之各個機器運 轉參數驗證資料進行比較。

本發明之粒子射線治療系統係由於以不僅使機器資料伺服器，而亦使機器控制裝置具有與射束條件對應之機器的運轉參數的計算功能之方式來構成，故取代將機器運轉參數下載於機器控制裝置，藉由下載所需要之射束條件，而能夠以對應於所期望之射束條件之運轉參數來控制該機器。由於射束條件與機器運轉參數相比其資料大小較小，故可縮短下載所需之時間，而即便需要多數之射束條件亦能夠將下載之資料大小抑制為較小。

1‧‧‧加速器系統

2‧‧‧治療室

10‧‧‧入射器

11‧‧‧低能量粒子射線輸送部

12‧‧‧主加速器(加速器)

13‧‧‧射束出射裝置

14‧‧‧高能量粒子射線輸送部(粒子射線輸送部)

15‧‧‧旋轉支架

16‧‧‧旋轉軸

21、24、25‧‧‧電磁鐵

22‧‧‧射束監視器

23‧‧‧高頻加速空洞

31‧‧‧粒子射線照射部

32‧‧‧患者台

100‧‧‧加速器控制系統

110‧‧‧機器資料伺服器

111‧‧‧機器運轉參數綜合演算部

112‧‧‧機器運轉參數驗證資料綜合製作部

113‧‧‧驗證資料比較部

120‧‧‧資料庫

130‧‧‧機器控制裝置

130A‧‧‧A機器控制裝置

130B‧‧‧B機器控制裝置

131‧‧‧機器運轉參數演算部

131A‧‧‧A機器運轉參數演算部

131B‧‧‧B機器運轉參數演算部

132‧‧‧機器運轉參數驗證資料製作部

132A‧‧‧A機器運轉參數驗證資料製作部

132B‧‧‧B機器運轉參數驗證資料製作部

133‧‧‧機器資料保存部

133A‧‧‧A機器資料保存部

133B‧‧‧B機器資料保存部

140‧‧‧時序系統

160‧‧‧照射控制裝置

180‧‧‧治療計畫裝置

第1圖係顯示本發明實施形態之粒子射線治療系統的構成之方塊(clock)圖。

第2圖係顯示保存於本發明實施形態之粒子射線治療系統的資料庫之資料之一例之圖。

第3圖係顯示本發明實施形態之粒子射線治療系統之機器控制裝置及機器資料伺服器的構成之方塊圖。

第4圖係顯示本發明實施形態之粒子射線治療系統的動作之流程圖(flowchart)。

第5圖係顯示本發明實施形態之粒子射線治療系統之動作之接續於第4圖之流程圖。

實施形態1

第1圖係顯示本發明實施形態1之粒子射線治療系統的構成 之方塊圖。以下，依據第1圖說明本發明之實施形態1。加速器系統1係由入射器10、低能量粒子射線輸送部11、主加速器12、射束出射裝置13、高能量粒子射線輸送部14、以及具有旋轉軸16之旋轉支架15等的副系統所構成。副系統之各者係由彎曲射束的行進方向之偏向電磁鐵21、射束監視器22、高頻加速空洞23、軌道修正用電磁鐵24、收斂或發散用四極電磁鐵25等機器所構成。於治療室2係具備患者台32及粒子射線照射部31。

接著，說明基本的加速器系統1及治療室2的動作。於第1圖中，由入射器10的離子源所產生之屬於離子(例如氫離子、炭離子)的集合之粒子射線係藉由入射器10的前段直線加速器接受預備加速，並加速至預定的運動能量為止。接受過預備加速之粒子射線係從入射器10通過低能量粒子射線輸送部11，並藉由各種電磁鐵21、24、25而一面進行偏向、收斂及發散、軌道修正，一面被引導至主加速器12(亦可簡稱為加速器12)。主加速器12係以粒子射線會在主加速器12內對旋繞軌道進行旋繞之方式，而設定有偏向電磁鐵21、軌道修正用電磁鐵24、收斂或發散用電磁鐵25等各種電磁鐵，並且反覆接受由高頻加速空洞23所形成之加速電場。粒子射線係藉由高頻加速空洞23的加速電場而反覆受到加速，其運動能量係隨著加速而逐漸變高。由於隨著運動能量變高，粒子射線的偏向等所需之磁場強度會變化，故構成主加速器12之各種電磁鐵21、24、25等機器會隨時間而其運轉參數會產生變化。於主加速器12中的粒子射線達到預定的運動能量，成為能夠進行粒子射線之取出之時機時，藉由射束出射裝置13將粒子射線送出至高能量粒子射線輸送部14(亦可簡稱為粒子 射線輸送部14)。

被引導至粒子射線輸送部14之粒子射線係藉由偏向電磁鐵21等之作用而引導至適當的治療室2。在粒子射線輸送部14具有旋轉支架15時，係將旋轉支架15設定成預定的角度，而輸送粒子射線。粒子射線輸送部14的偏向電磁鐵21等之各機器必須按照粒子射線的能量以粒子射線能夠運輸之方式來變更運轉參數之設定。構成加速器系統1之入射器10、低能量粒子射線輸送部11、主加速器12、粒子射線輸送部14、旋轉支架15等的各副系統係具備射束監視器22，並使用射束監視器22來適當觀測粒子射線的狀態。設置於治療室2之粒子射線照射部31係具備：搖擺(wobbler)電磁鐵或掃描電磁鐵；散射體；脊形濾波器(ridge filter)；多葉準直儀(multi leaf collimator)；以及填充物(bolus)等。輸送至治療室2之粒子射線係經過由粒子射線照射部31所進行之對於與粒子射線的行進軸垂直之方向之掃描、散射、運動量之分散、準直(collimaiton)、補償等程序(process)，而以與固定於患者台32之患者的患部形狀一致之方式進行照射，而達到對於患者之線量賦予。賦予給患者之粒子射線之量係由粒子射線照射部31所包含之線量監視器所觀測，並在賦予線量達到規定之線量值為止進行粒子射線照射。

粒子射線照射係按照治療計畫進行，治療計畫係包含有照射條件，該照射條件包含有至少一個粒子射線的射束條件、粒子射線照射部31的運轉參數設定及照射線量值。一個治療計畫係有包含有複數個照射條件，且該照射條件所包含之射束條件存在有二個以上之情形。於該情形，再賦予過對應於某一個射 束條件之照射條件中所設定之照射線量之後，將加速器系統1之各機器的運轉參數切換成對應於下一個射束條件，而藉由下一個照射條件來開始照射。在到賦予治療計畫所包含之全部的照射條件所設定之照射線量為止係反覆進行該動作。

以下同樣地一面參閱第1圖一面針對本實施形態之粒子射線治療系統所具備之控制裝置的構成進行說明。加速器系統1係由加速器控制系統100所控制。加速器控制系統100係由機器資料伺服器110、資料庫120、至少一個機器控制裝置130、以及時序系統140所構成，於機器資料伺服器110與機器控制裝置130之間，以及於機器資料伺服器110與資料庫120之間由用以進行各種資料通信之網路(network)所連接。機器控制裝置130與時序系統140之間係由控制信號線所連接。再者，機器控制裝置130為了對構成加速器系統1之副系統(10至15)或機器(21至25)的運轉參數進行設定、監視，而藉由信號線而與副系統及機器連接。機器控制裝置130係由進行演算處理之CPU、雖為揮發性惟CPU可高速地存取資料之屬於資料儲存區域之記憶體(memory)、為非揮發性之屬於資料儲存區域之磁碟(disk)等所構成，且各自以機器控制裝置內的通信匯流排(bus)來連接。

治療室2係由照射控制裝置160所控制，照射控制裝置160係由網路而與治療計畫裝置180、機器資料伺服器110連接以進行資料通信。再者，照射控制裝置160與機器控制裝置130以及粒子射線照射部31係由信號線連接以進行設定、監視。

接著，一面參閱第1圖一面針對依據本實施形態之粒子射線治療系統的治療計畫，從照射準備到照射完成為止之一 連串的動作進行說明。治療計畫裝置180係將某位患者之粒子射線治療系統中的包含照射條件之治療計畫傳送至照射控制裝置160。在進行該患者之治療之際，照射控制裝置160係讀出接收到之對應於該患者之治療計畫所包含之照射條件，其中與粒子射線照射部31相關之參數係設定於粒子射線照射部31，並將與加速器系統1相關之至少一個粒子射線的射束條件傳送至機器資料伺服器110作為射束條件設定，加速器系統1係以可藉由該射束條件來運轉之方式進行指示。

在接收到射束條件設定之機器資料伺服器110係將包含於射束條件設定之至少一個射束條件當作搜尋關鍵字(key)來搜尋資料庫120的機器運轉參數下載狀態表(table)，並確認符合於該射束條件之機器運轉參數是否已設定於機器控制裝置130。在該機器運轉參數並未正確地設定於機器控制裝置130時，機器資料伺服器110係以設定符合於該射束條件之機器運轉參數之方式對機器控制裝置130進行指示，並確認機器控制裝置130成為設定完成。在該確認之後，機器資料伺服器110係將射束條件設定完成之訊息傳送至照射控制裝置160，而對其通知加速器系統1完成了包含於該治療計畫裝置之照射條件之至少一個射束條件所對應之運轉的準備。

接收到該射束條件設定完成之通知，而完成對於粒子射線照射部31之照射參數設定之照射控制裝置160即開始依據治療計畫之照射。首先，照射控制裝置160係對機器控制裝置130輸出射束條件要求信號。該信號係包含有與治療計畫之第一照射條件對應之射束條件，機器控制裝置130係進行成為對應於該射 束條件之機器運轉參數之切換，並藉由輸出設定完成信號來對照射控制裝置160通知該機器運轉參數之切換完成。於該時序，加速器系統1係如前述之加速器系統1之動作說明中所述，雖成為能夠輸出對應於該射束條件要求信號之射束條件之粒子射線之狀態，惟主加速器12之射束出射裝置13不進行粒子射線取出動作。

照射控制裝置160係確認全部的機器控制裝置130輸出了與相對於第一照射條件所對應之射束條件之射束要求信號對應之設定完成信號，並在確認到其他與對於患者之與照射相關之準備條件全部準備完成之後，對機器控制裝置130輸出射束開啟(ON)信號。接收到射束開啟信號之各個機器控制裝置130則以主加速器12的射束出射裝置13進行取出作業，並將與設數條件要求信號所包含之射束條件對應之粒子射線輸送至預定的治療室2之方式，對各個機器進行各個機器運轉參數之設定。該粒子射線係由粒子射線照射部31而加工成對應於第一照射條件之形狀等，並予以照射於固定於患者台32之患者。在射束開啟信號輸出中，當例如由於患者的呼吸等而使照射目標變得與粒子射線不一致等，與對於患者之照射相關之準備條件不成立時，照射控制裝置160係暫時停止射束啟動信號，並使加速器系統1之射束出射裝置13的取出動作停止而暫時遮蔽粒子射線之照射。在與對於患者之照射相關之準備條件再度成立後，照射控制裝置160輸出射束啟動信號，而再度開始粒子射線之照射。

粒子射線照射部31所包含之線量監視器係監視來自該照射之賦予線量，且在檢測出達到第一照射條件之規定照射線量值時，照射控制裝置160即停止射束啟動信號，由此機器控 制裝置130則停止射束出射裝置13的粒子射線取出動作，以在第一照射條件下使粒子射線不會繼續照射患者。當治療計畫僅含有一個照射條件時，係於前述之手續完成該治療計畫所進行之治療照射。而在治療計畫包含兩個以上之照射條件時，照射控制裝置160係使用對應於第二個以後之照射條件之照射參數設定，及射束條件要求信號來反覆進行前述手續，而依據全部的照射條件來賦予規定之線量值進而完成該治療計畫之治療照射。

接著，針對本實施形態中發明之特徵所示之機器控制裝置130的動作及與機器資料伺服器110、資料庫120之連動進行詳細說明。

在藉由粒子射線治療系統實施粒子射線治療之前，必須於速器系統1整備包含於治療計畫之照射條件之射束條件所對應之機器運轉參數。該機器運轉參數之整備係由以下手續進行。首先，藉由預定之手段來生成對應於一個射束條件之機器運轉參數。將所生成之機器運轉參數當作加速器系統1的運轉參數來運用，並使用射束監視器22等來確認由加速器系統1所輸出之粒子射線。在到粒子射線與所期望之射束條件相符合為止反覆進行以上之一連串的作業，並將於結果所得到之機器運轉參數登錄於資料庫120。或者，例如在加速器系統1的環境條件有變化之情形等再度審視已經登錄過之機器運轉參數，並以會與所期望之射束條件相符合之方式進行再度登錄。以上方式之機器運轉參數之整備作業一般而言係稱為射束調整作業。在射束調整作業完成後，照射控制裝置160係將與用以實施患者的治療計畫所需之粒子射線對應之至少一個射束條件要求傳送至加速器系統1的機器 資料伺服器110，並進行指示使加速器系統1進行準備以能夠在對應於治療計畫之射束條件下進行運轉。

資料庫120係保存有如第2圖所示之表，該表係用以管理加速器控制系統100內之機器控制裝置130中所設定之機器運轉參數的狀態。該表的各數據(record)係以「射束條件」與「機器控制裝置識別符」為搜尋關鍵字，並以「計算演算法(algorithm)資料識別符」、「機器運轉參數驗證資料」、「驗證完成旗標(flag)」為值。

機器控制裝置130及機器資料伺服器110係成為如第3圖所示之構成。分別控制複數個機器之機器控制裝置130在第3圖中係以控制A機器之A機器控制裝置130A、控制B機器之B機器控制裝置130B、...之方式來圖示。A機器控制裝置130A係由A機器運轉參數演算部131A、A機器參數驗證資料作成部132A、A機器資料保存部133A等所構成。其他機器控制裝置亦為相同之構成。亦有將各機器控制裝置的機器運轉參數演算部一併顯示成機器運轉參數演算部131之情形。同樣地，亦有一併顯示成機器運轉參數驗證資料作成部132、機器資料保存部133之情形。

另一方面，機器資料伺服器110係由機器運轉參數綜合運算部111、機器運轉參數驗證資料綜合作成部112、以及驗證資料比較部113等所構成。

於以下一面參閱第4圖及第5圖之流程圖，一面說明本實施形態之射束調整作業之加速器控制系統100之動作。以下之步驟係於加速器系統1中需要作成對應於新的射束條件之機 器運轉參數之情形，或者需要將對應於已經存在之射束條件之機器運轉參數再度調整之情形的步驟。首先，機器資料伺服器110係將包含有射束條件資料及計算演算法資料之機器運轉參數設定要求傳送至需要設定之機器控制裝置130(步驟ST10)，該射束條件資料係包含需要作成或者再度調整之至少一個射束條件，該計算演算法資料係包含用以計算該機器的機器運轉參數所需之計算演算法之一部份或整體。

計算演算法係為了使構成加速器控制系統100之各機器控制裝置130所當作控制對象之機器能夠對應於特定的射束條件來運轉，而用以計算所需之該機器的機器運轉參數之演算法。計算演算法例如可設為多項式，並將項數與各項之係數作為資料。如此，可預先決定多項式等複數個式的形態並對各式附加計算演算法資料識別符，並將計算演算法資料識別符與式中所含之係數作為計算演算法的資料。藉由如此將式的形態與包含於式中之係數設為資料，與將計算演算法整體設為資料之情形相比可更加刪減資料量。射束條件資料所包含之射束條件係包含例如導入粒子射線之治療式2的名稱、粒子射線的能量、粒子射線的強度、運轉週期、粒子射線的射束徑、支架角度等。再者，於計算演算法資料中亦可包含有，例如機器控制裝置130可執行之計算程式本身，組進機器控制裝置130之計算程式所利用之機器控制裝置130作為控制對象之機器的固有特性，及時序系統140的動作時脈等不會依存於加速器系統1所輸出之粒子射線的射束條件之計算參數。

機器控制裝置130係在藉由機器資料伺服器110接 收到機器運轉參數設定要求時，將將該機器運轉參數設定要求儲存於機器資料保存部133，並開始機器運轉參數設定處理(步驟ST20)。機器控制裝置130的機器運轉參數演算部131係使用該射束條件資料與該計算演算法資料，來計算該機器控制裝置130作為控制對象之機器的包含於該射束條件資料之至少一個射束條件所對應之機器運轉參數(步驟ST21)。機器運轉參數係可包含有電磁鐵電源的電流值，電壓值、供給至高頻加速空洞之高頻頻率、電壓、相位，支架角度等對於機器之設定值，以及(或者)對應於該等設定值的運轉週期的一部份或全部之樣式資料，與加速、取出、減速等加速器系統1的動作事件(event)相關之時序資料、回饋(feedback)常數及修正係數等控制參數，用以驗證各個資料的健全性之同位資料(parity data)。

機器控制裝置130的機器運轉參數驗證資料作成部132係使用該機器運轉參數，來計算資料大小比該機器運轉參數更小，且可在之後再來驗證該機器運轉參數的健全性之機器運轉參數驗證資料(步驟ST22)。機器運轉參數驗證資料係可使用例如由機器運轉參數整體的邏輯異或演算之的結果所得之核對和(checksum)，計算演算法資料的版本、運轉參數的資料大小、或者該等之組合。

按照由機器控制裝置130所接收之射束條件資料中所包含之全部的射束條件的數量來反覆執行從步驟ST21至步驟ST22之處理(步驟ST23)。機器控制裝置130係將在步驟ST20中所接收到之射束條件資料中所包含之射束條件，與對應於該射束條件之在步驟ST21得到之機器運轉參數的組合之全部儲存於機 器資料保存部133，並將該射束條件、該計算演算法資料、該機器運轉參數、以及對應於該機器運轉參數之在步驟ST22得到之機器運轉參數驗證資料予以保存於機器資料保存部133(步驟ST24)。

在機器控制裝置130結束該射束條件資料中所包含之全部的射束條件所對應之步驟ST21至ST23之處理時，將包含有全部的機器運轉參數驗證資料之機器運轉參數設定完成通知傳送至機器資料伺服器110(步驟ST25)。

另一方面，在機器資料伺服器110的機器運轉參數綜合演算部111中，係於步驟ST10將機器運轉參數設定要求傳送至機器控制裝置130之後，使用該機器運轉參數設定要求中所包含之射束條件資料與計算演算法資料，來計算對應於全部的射束條件之該機器控制裝置130所作為控制對象之機器的機器運轉參數(ST11)。再者，在機器資料伺服器110之機器運轉參數驗證資料綜合作成部112中，係計算對應於由計算所得之該機器運轉參數之機器運轉參數驗證資料(步驟ST12)。由該等計算所得到之資料係保存於資料庫120。如第4圖所示，機器資料伺服器110所執行之步驟ST11至ST12之處理係獨立於機器控制裝置130所執行之步驟ST21至ST23之處理而予以實施。

機器資料伺服器110係在結束步驟ST12之計算處理之後，從機器控制裝置130機收到機器運轉參數設定完成之通知時，於驗證資料比較部113中，開始對保存於資料庫120之機器運轉參數驗證資料、與保存於機器控制裝置130之機器資料保存部133之機器運轉參數驗證資料進行比較之手續(步驟ST13)。經過比較之結果，於兩者為一致之情形，則機器資料伺服器110係 判斷為符合所意圖之機器運轉參數有正確地保存於該機器控制裝置130的機器資料保存部133(步驟ST14是(YES))，並將第2圖所示之資料庫120的表中，以對應於該機器控制裝置130之機器控制裝置識別符及該射束條件為關鍵字之數據的「驗證完成旗標」之值設定成「開啟」(步驟ST15)。而為不一致之情形，則判斷為符合所意圖之機器運轉參數並未正確地保存於該機器控制裝置130的記憶體，或於計算中所使用之射束條件或計算演算法資料中有發生某些不匹配性(步驟ST14否(NO))，並將該數據之「驗證完成旗標」之值設定成「關閉」(步驟ST16)。

機器資料伺服器110係從傳送了機器運轉參數設定要求之機器控制裝置130接收全部的機器運轉參數設定完成通知，反覆進行步驟ST14、ST15、ST16之處理直到將對應之數據的「驗證完成旗標」設定成「開啟」或者「關閉」為止(步驟ST17)。

機器資料伺服器110係以在步驟ST10所傳送之射束條件資料中所包含之射束條件為關鍵字來搜尋資料庫120的數據。在對應於該搜尋條件之全部的數據的「驗證完成旗標」的值只要有一個是「關閉」之情形，機器資料伺服器110就判斷加速器控制系統100在輸出對應於該射束條件之粒子射線之準備上失敗(步驟ST18是)。在判斷為失敗之情形，係再度返回步驟ST10之處理，或者實施輸出錯誤(error)並進行催促原因調查之訊息之顯示等錯誤處理(步驟ST19)，並結束處理。

機器資料伺服器110係以在步驟ST10所傳送之射束條件資料中所包含之射束條件為關鍵字來搜尋資料庫120的數據，並在對應於該搜尋條件之全部的數據的「驗證完成旗標」的 值皆為「開啟」時，機器資料伺服器110係判斷為加速器控制系統100在輸出對應於該射束條件之粒子射線之準備上成功(ST18否)，並結束處理。

依據以上之構成之本實施形態之粒子射線治療系統，可得到以下之效果。在以往，用以使加速器系統1相對於特定的射束條件進行動作之機器運轉參數，係從具有該機器運轉參數的計算能力乃至保存能力之上位計算機或控制裝置，來對於實際進行機器控制之下位控制裝置下載機器運轉參數本身(例如參閱專利文獻1第0028段)。再者，如前述，包含有樣式資料之機器運轉參數的資料大小一般而言係非常的大，且一個加速器系統1係由多數個機器所構成，而用以控制該等機器之機器控制裝置130通常係存在有複數台，因此機器資料伺服器110與全機器控制裝置130之間的資料通信量會變成龐大的量。

在本實施形態中，相當於上位計算機之機器資料伺服器110及資料庫120係並非傳送機器運轉參數本身，而是將用以取得機器運轉參數所使用之計算演算法資料及射束條件資料傳送至相當於下位控制裝置之機器控制裝置130，並由機器控制裝置130來展開成機器運轉參數。計算演算法資料與射束條件資料的資料大小在大多的情況下係比機器運轉參數更小，而與以往之下載機器運轉參數本身之情形相比，可抑制資料通信量並得到與以往的機器運轉參數下載相同之效果。藉由抑制資料的通信量，則能夠期望因通信時間之縮短而帶來之粒子射線治療系統的射束調整作業的效率改善，及藉由抑制通信機器所需要之功能而抑制粒子射線治療系統的成本(cost)抑制之效果。

再者，藉由適時依據保存於各機器控制裝置130的機器資料保存部133之機器運轉參數，而於各個機器運轉參數驗證資料作成部132中計算機器運轉參數驗證資料，係可驗證於機器運轉參數是否有產生變質或缺損之健全性。此時，係對機器資料伺服器110傳送機器運轉參數驗證資料，並對資料庫120之該射束條件與符合機器控制裝置識別符之數據的機器運轉參數驗證資料的值進行比較。因此，可不傳送資料大小比機器運轉參數驗證資料之機器運轉參數本身，而對資料庫120所辨識到之機器運轉參數與機器控制裝置130所保持之機器運轉參數之整合性進行驗證。

再者，藉由屬於非揮發性資料記憶區域之磁碟來構成機器資料保存部133，並將計算出之運轉參數、對應於運轉參數之運轉參數驗證資料、及計算所需要之計算演算法資料與射束條件資料保存於該機器資料保存部133。因此，機器控制裝置130即便在由於電源喪失而導致喪失掉記憶體上的資料之情形，亦能夠不從機器資料伺服器110下載機器運轉參數，而自動地準備與已決定好之射束條件對應之機器運轉參數。再者，藉由使用機器運轉參數驗證資料來再度驗證機器運轉參數，係可確認已正確的再度設定機器運轉參數。因此，能夠不下載資料得到同樣的結果，而藉由省略下載時間來縮短將系統從停止狀態中復原之時間，而可期望效能(performance)之改善之效果。

本發明對於稱為掃描照射法之將粒子射線的能量變更複數次來進行照射之照射法之情形尤其有效。該掃描照射法係使較細之稱為鉛筆形射束(pencil beam)之粒子射線朝與射束行進 方向垂直之二維方向移動，而形成與射束行進方向垂直之二維照射分布之方法。再者，由於粒子射線的吸收線量成為峰值(peak)(稱為布拉格峰(Bragg peak))之位置係依粒子射線的能量而決定，故藉由改變粒子射線的能量來使射束行進方向的照射位置變化。如以上，在掃描照射法中，係藉由依序變更從主加速器12出射之粒子射線的能量，以照射目標的深度方向來依序形成切片(slice)狀之線量分布，而藉由經過合成之線量分布來形成照射區域。

於掃描照射法中，為了改變粒子射線的能量，必須改變構成加速器系統之各機器的機器運轉參數。尤其，為了取得預定的能量之粒子射線，由於主加速器12的各機器的機器運轉參數係依存於時間而參數會產生變化，故須要大量的機器運轉參數。如上述，於射束調整作業中，為了取得預定的射束條件(例如粒子射線的能量與電流值)之粒子射線，須要多次變更計算演算法等以設定各機器的機器運轉參數。就掃描照射法而言，由於亦有許多預定的射束條件會有10個以上之情形，故藉由本發明可縮短資料的通信時間，結果可減少射束調整作業時間，效果尤其顯著。

1‧‧‧加速器系統

2‧‧‧治療室

10‧‧‧入射器

11‧‧‧低能量粒子射線輸送部

12‧‧‧主加速器(加速器)

13‧‧‧射束出射裝置

14‧‧‧高能量粒子射線輸送部(粒子射線輸送部)

15‧‧‧旋轉支架

16‧‧‧旋轉軸

21、24、25‧‧‧電磁鐵

22‧‧‧射束監視器

23‧‧‧高頻加速空洞

31‧‧‧粒子射線照射部

32‧‧‧患者台

100‧‧‧加速器控制系統

110‧‧‧機器資料伺服器

120‧‧‧資料庫

130‧‧‧機器控制裝置

140‧‧‧時序系統

160‧‧‧照射控制裝置

180‧‧‧治療計畫裝置

Claims (3)

1. 一種粒子射線治療系統，包括：加速器，加速帶電粒子；粒子射線輸送部，輸送由該加速器所產生之屬於帶電粒子射束之粒子射線；粒子射線照射部，將由該粒子射線輸送部所輸送之前述粒子射線照射於照射目標；複數個機器控制裝置，分別控制前述加速器、前述粒子射線輸送部、以及前述粒子射線照射部所具備之複數個機器；以及機器資料伺服器，對該等複數個機器控制裝置給予資料；其中，前述複數個機器控制裝置分別包括：機器運轉參數演算部，依據由機器資料伺服器所給予之資料，來運算並求得用以運轉前述加速器並藉由前述粒子射線輸送部輸送前述粒子射線之機器運轉參數；以及機器運轉參數驗證資料製作部，製作用以對由該機器運轉參數演算部所演算而求得之前述機器運轉參數之健全性進行驗證之機器運轉參數驗證資料；前述機器資料伺服器係包括：機器運轉參數綜合演算部，依據給予至前述複數個機器控制裝置之資料，來演算並求得運轉前述複數個機器之各個機器運轉參數；機器運轉參數驗證資料綜合製作部，製作用以對由該機器運轉參數綜合演算部所演算並求得之各個機器運轉參數的健全性進行驗證之各個機器運轉參數驗證資料；以及驗證資料比較部，從前述複數個機器控制裝置接收各個前述機器運轉參數驗證資料，並對該所接收之各個前述機器運轉參數驗證資料與由運轉參數驗證資料綜合製作部所製作之前述各個機器運轉參數驗證資料進行比較。
2. 如申請專利範圍第1項所述之粒子射線治療系統，其中，由前 述機器資料伺服器所給予至前述機器控制裝置之資料中，包含有用以在前述機器運轉參數演算部中進行演算之計算演算法。
3. 如申請專利範圍第1項所述之粒子射線治療系統，其中，由前述機器資料伺服器給予至前述機器控制裝置之資料中，包含有對應於粒子射線之複數個能量之複數個射束條件，該複數個射束條件係用以藉由依序變更從前述加速器出射之粒子射線的能量，並以前述照射目標的深度方向依序形成切片狀之線量分布，從而以經過合成之線量分布來形成照射區域。