WO2012086062A1 - 粒子線照射装置、粒子線治療装置及びデータ表示プログラム - Google Patents
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Definitions
- the broad beam irradiation method is a method in which an irradiation field is first enlarged by a scatterer or the like, and then the irradiation field is formed by a collimator, a bolus, or the like according to an affected area.
- the broad beam irradiation method has been most widely used in conventional particle beam therapy equipment because its safety has been confirmed by clinical trials.
- the shape of the affected area differs from patient to patient, or even in the same patient, the affected area shrinks with the progress of treatment, so a bolus must be created each time. It was. Therefore, in recent years, research and development have been actively conducted in which the scanning irradiation method is adopted for the particle beam therapy system.
- the scanning irradiation method refers to a method in which a pencil-like thin charged particle beam is irradiated by scanning three-dimensionally according to the shape of the affected part. What irradiates this pencil-like thin charged particle beam repeatedly in a spot-like manner by repeatedly irradiating and stopping is called a spot scanning method. Further, what is scanned and irradiated in a single stroke while being irradiated with a pencil-like thin charged particle beam is particularly called a raster scanning method. In any case, scanning with a pencil-shaped thin charged particle beam uses a scanning electromagnet or a scanning electromagnet (hereinafter referred to as “scanning magnet”) that changes the magnetic field at high speed.
- scanning electromagnet or a scanning electromagnet (hereinafter referred to as “scanning magnet”) that changes the magnetic field at high speed.
- the coordinates of the actual irradiation position P def calculated by Equation (2) are display coordinates when displayed on the irradiation area.
- the target irradiation position-related value, the actual irradiation position-related value, the irradiation position-related value error, and the deformed actual irradiation position-related value are represented by PR desired , PR measured , PR error , PR def , respectively, and the above equation (1) , (2), P desired , P measured , P error , and P def may be replaced with PR desired , PR measured , PR error , PR def , that is, a code with R, respectively.
- the symbol with R represents that it relates to the irradiation position related value.
- K is a deformation coefficient matrix
- k ⁇ x and k ⁇ y are an X direction deformation coefficient and a Y direction deformation coefficient.
- the calculation unit 44 performs processing for displaying on the display unit 43.
- the data processing device 28 has the first to fourth functions similar to those of the first embodiment, and the results realized by these functions are shown in FIG.
- FIG. 10 is a diagram showing a pin cushion display 20 (20d) displayed by the data processing device according to the third embodiment of the present invention.
- the charged particle beam 1 is generated, the charged particle beam 1 is accelerated by the accelerator 54, and the charge accelerated by the accelerator 54.
- a beam transport system 59 for transporting the particle beam 1 and a particle beam irradiation device 58 (61) for irradiating the irradiation target 18 with the charged particle beam 1 transported by the beam transport system 59 are provided.
- the charged particle beam 1 is generated and the charged particle beam 1 is accelerated by the accelerator 54, and the charged particle beam accelerated by the accelerator 54. 1 and a particle beam irradiation device 58 (61) for irradiating the irradiation target 18 with the charged particle beam 1 transported by the beam transport system 59.
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Abstract
Description
図1は本発明の実施の形態1における粒子線照射装置の概略構成図である。粒子線照射装置58は、照射機器部2と、照射機器部2を制御及び管理を行う制御管理部3を有する。照射機器部2は、荷電粒子ビーム1に垂直な方向であるX方向及びY方向に荷電粒子ビーム1を走査するX方向走査電磁石10及びY方向走査電磁石11と、上流側の位置モニタ12aと、線量モニタ13と、下流側の位置モニタ12bと、走査電磁石電源14とを備える。制御管理部3は、照射機器部2を制御する照射制御装置15と、データ処理装置19とを備える。なお、荷電粒子ビーム1の進行方向はZ方向である。
Perror=Pmeasured-Pdesired ・・・(1)
Pdef=Pdesired+k(Perror) ・・・(2)
ただし、kはデフォルメ係数である。また、目標照射位置Pdesired、実照射位置Pmeasured、位置誤差をデフォルメした実照射位置Pdef及び位置誤差Perrorは、すべてベクトル表示であり、照射領域上の座標を表わしている。数式(2)で演算された実照射位置Pdefの座標は、照射領域上に表示する際の表示座標である。なお、目標照射位置関連値、実照射位置関連値、照射位置関連値誤差、デフォルメした実照射位置関連値については、それぞれPRdesired、PRmeasured、PRerror、PRdefで表わし、上記(1)式、(2)式において、Pdesired、Pmeasured、Perror、PdefをそれぞれPRdesired、PRmeasured、PRerror、PRdef、すなわちR付きの符号に置き換えればよい。以降、R付きの符号は照射位置関連値に関係することを表わすことにする。
実施の形態1において、ピンクッション表示の基礎となる数式(2)を提案し、デフォルメ係数という概念を導入した。実施の形態2においては、このデフォルメ係数を、X方向成分用とY方向成分用とにわけて別々に保有する方法を示す。図7は本発明の実施の形態2における第1のピンクッション表示を示した図であり、図8は本発明の実施の形態2における第2のピンクッション表示を示した図である。図7は、X方向のデフォルメを30倍及びY方向のデフォルメを1倍にした場合のピンクッション表示20(20b)を示した例である。また、図8はX方向のデフォルメを1倍及びY方向のデフォルメを30倍にした場合のピンクッション表示20(20c)を示した例である。
実施の形態1では、照射位置関連値(AX、AY)、PR及び照射位置関連値誤差(EX、EY)、PRerrorの例として、位置モニタ12a、12bの出力値を利用する場合で説明した。実施の形態3では、照射位置関連値(AX、AY)、PR及び照射位置関連値誤差(EX、EY)、PRerrorの例として、磁場センサの出力値を利用する場合を説明する。荷電粒子ビーム1はX方向走査電磁石10及びY方向走査電磁石11の磁場により偏向され、照査対象18に対して走査される。すなわち、荷電粒子ビーム1の照射位置(X、Y)、Pは、X方向走査電磁石10及びY方向走査電磁石11が発生させる磁場によって制御されている。したがって、X方向走査電磁石10及びY方向走査電磁石11が発生させた磁場は、照射位置(X、Y)、Pに関連している。照射領域に関連付けされた照射領域関連領域は磁場領域である。
Berror=Bmeasured-Bdesired ・・・(7)
Bdef=Bdesired+k(Berror) ・・・(8)
ただし、kはデフォルメ係数である。また、目標磁場Bdesired、実磁場Bmeasured、磁場誤差をデフォルメした実磁場Bdef及び磁場誤差Berrorは、すべてベクトル表示であり、照射領域関連領域上の座標を表わしている。数式(8)で演算された実磁場Bdefの座標は、照射領域関連領域上に表示する際の表示座標である。
実施の形態3では、照射領域関連領域を磁場空間で表わしたピンクッション表示の例を示した。実施の形態4においては、デフォルメ係数を、X方向成分用とY方向成分用とにわけて別々に保有する方法を示す。図14は本発明の実施の形態4における第1のピンクッション表示を示した図であり、図15は本発明の実施の形態4における第2のピンクッション表示を示した図である。図14は、X方向のデフォルメを30倍及びY方向のデフォルメを1倍にした場合のピンクッション表示20(20e)を示した例である。また、図15はX方向のデフォルメを1倍及びY方向のデフォルメを30倍にした場合のピンクッション表示20(20f)を示した例である。
実施の形態1乃至4では、データ処理装置19、28の機能として説明をしてきた。しかし、実施の形態1で述べたように、データ処理装置として専用のハードウェアを用いてもよいし、汎用のパソコンやワークステーションを用いてもよい。すなわち、本発明のコアは、ピンクッション表示20を実現する方法である。ピンクッション表示20を実現する方法は、ソフトウェアであるプログラムを実行することで達成することができる。そこで、実施の形態5では、プログラムを説明していく。
実施の形態1乃至4においては、実施の態様を粒子線照射装置として説明を行った。また、実施の形態5においては、実施の態様をデータ表示プログラムとして説明を行った。実施の形態6では、粒子線照射装置を粒子線治療装置に組み込んだ態様について説明する。
Claims (18)
- 加速器により加速された荷電粒子ビームを走査電磁石で走査し、照射対象に向けて照射する粒子線照射装置であって、
前記荷電粒子ビームの照射位置に関連付けされた実照射位置関連値を検出する検出器と、前記実照射位置関連値における前記荷電粒子ビームの目標照射位置に関連付けされた目標照射位置関連値からの誤差である照射位置関連値誤差と、前記実照射位置関連値とを対応付けて表示部に表示するデータ処理装置とを備え、
前記データ処理装置は、
前記実照射位置関連値及び前記目標照射位置関連値を入力する入力部と、
前記荷電粒子ビームの照射領域に関連付けされた照射領域関連領域上に、前記目標照射位置関連値を示す目標値表示図形及び前記実照射位置関連値を示す測定値表示図形を表示する際に、
前記目標値表示図形及び前記測定値表示図形を、それぞれ前記目標照射位置関連値の座標及び前記照射位置関連値誤差をデフォルメ係数で演算した座標に、前記目標照射位置関連値を加えた座標である表示座標に表示するとともに、前記測定値表示図形と前記目標値表示図形とを結ぶ線分を表示する演算部と、を有する粒子線照射装置。 - 前記演算部は、
前記表示座標を演算し、前記測定値表示図形を前記表示座標に表示する測定値演算部と、前記目標値表示図形を前記目標照射位置関連値の座標に表示する目標値演算部と、
前記測定値表示図形と前記目標値表示図形とを結ぶ線分を表示する線分表示演算部と、を有することを特徴とする請求項1記載の粒子線照射装置。 - 前記検出器は、前記荷電粒子ビームの通過位置を検出する位置モニタであり、
前記実照射位置関連値は前記荷電粒子ビームが前記位置モニタを通過した位置に応じて前記位置モニタが出力する値であり、前記目標照射位置関連値は前記荷電粒子ビームが目標照射位置に照射を実現するために前記位置モニタを通過すべき位置に対応して前記位置モニタが出力する形式の値であり、前記照射位置関連値誤差は前記照射位置と前記目標照射位置との差である位置誤差であり、前記照射領域関連領域は前記位置モニタ上で前記荷電粒子ビームが通過可能な領域であることを特徴とする請求項1または2に記載の粒子線照射装置。 - 前記検出器は、前記走査電磁石の磁場を検出する磁場センサであり、
前記実照射位置関連値は前記磁場センサにより検出した磁場である実磁場であり、前記目標照射位置関連値は前記走査電磁石の目標磁場であり、前記照射位置関連値誤差は前記実磁場と前記目標磁場との差である磁場誤差であり、前記照射領域関連領域は前記走査電磁石の磁場領域であることを特徴とする請求項1または2に記載の粒子線照射装置。 - 加速器により加速された荷電粒子ビームを走査電磁石で走査し、照射対象に向けて照射する粒子線照射装置であって、
前記荷電粒子ビームの照射位置に関連付けされた実照射位置関連値を検出する検出器と、前記実照射位置関連値に基づいて前記荷電粒子ビームの実照射位置を演算し、前記実照射位置における前記荷電粒子ビームの目標照射位置からの誤差である照射位置誤差と、前記実照射位置とを対応付けて表示部に表示するデータ処理装置とを備え、
前記データ処理装置は、
前記実照射位置関連値及び前記目標照射位置を入力する入力部と、
前記荷電粒子ビームの照射領域上に、前記目標照射位置を示す目標値表示図形及び前記実照射位置を示す測定値表示図形を表示する際に、
前記目標値表示図形及び前記測定値表示図形を、それぞれ前記目標照射位置の座標及び前記照射位置誤差をデフォルメ係数で演算した座標に、前記目標照射位置を加えた座標である表示座標に表示するとともに、前記測定値表示図形と前記目標値表示図形とを結ぶ線分を表示する演算部と、を有する粒子線照射装置。 - 前記演算部は、
前記表示座標を演算し、前記測定値表示図形を前記表示座標に表示する測定値演算部と、前記目標値表示図形を前記目標照射位置の座標に表示する目標値演算部と、
前記測定値表示図形と前記目標値表示図形とを結ぶ線分を表示する線分表示演算部と、を有することを特徴とする請求項5記載の粒子線照射装置。 - 前記検出器は、前記荷電粒子ビームの通過位置を検出する位置モニタであり、
前記実照射位置関連値は前記荷電粒子ビームが前記位置モニタを通過した位置に応じて前記位置モニタが出力する値であることを特徴とする請求項5または6に記載の粒子線照射装置。 - 前記検出器は、前記走査電磁石の磁場を検出する磁場センサであり、
前記実照射位置関連値は前記磁場センサにより検出した磁場である実磁場であることを特徴とする請求項5または6に記載の粒子線照射装置。 - 前記デフォルメ係数は、前記照射領域のX方向に対応したX方向デフォルメ係数と、前記照射領域のY方向に対応したY方向デフォルメ係数を含み、
前記演算部は、前記X方向デフォルメ係数及び前記Y方向デフォルメ係数を用いて、前記表示座標を演算することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の粒子線照射装置。 - 前記デフォルメ係数は、1、若しくは、前回使用した値であるデフォルト値が設定されるか、または入力された値が設定されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の粒子線照射装置。
- 前記X方向デフォルメ係数及び前記Y方向デフォルメ係数は、それぞれ1、若しくは、前回使用した値であるデフォルト値が設定されるか、または入力された値が設定されることを特徴とする請求項9記載の粒子線照射装置。
- 前記データ処理装置は、前記照射位置関連値誤差を時系列に表示する時系列表示を前記表示部に表示することを特徴とする請求項1乃至4、及び9乃至11のいずれか1項に記載の粒子線照射装置。
- 前記データ処理装置は、
前記照射位置関連値誤差を、前記照射領域関連領域のX方向に対応したX方向誤差と前記照射領域関連領域のY方向に対応したY方向誤差をベクトル表示する誤差ベクトル表示を前記表示部に表示することを特徴とする請求項1乃至4、及び9乃至12のいずれか1項に記載の粒子線照射装置。 - 前記データ処理装置は、前記照射位置誤差を時系列に表示する時系列表示を前記表示部に表示することを特徴とする請求項5乃至8のいずれか1項に記載の粒子線照射装置。
- 前記データ処理装置は、
前記照射位置誤差を、前記照射領域のX方向に対応したX方向誤差と前記照射領域のY方向に対応したY方向誤差をベクトル表示する誤差ベクトル表示を前記表示部に表示することを特徴とする請求項5乃至8のいずれか1項に記載の粒子線照射装置。 - 荷電粒子ビームを発生させ、この荷電粒子ビームを加速器で加速させるビーム発生装置と、前記加速器により加速された荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送系と、前記ビーム輸送系で輸送された荷電粒子ビームを照射対象に照射する粒子線照射装置とを備え、
前記粒子線照射装置は、請求項1乃至15のいずれか1項に記載の粒子線照射装置であることを特徴とする粒子線治療装置。 - 加速器により加速された荷電粒子ビームを走査電磁石で走査し、照射対象に向けて照射する粒子線照射装置のデータを表示部に表示するデータ表示プログラムであって、
前記荷電粒子ビームの目標照射位置に関連付けされた目標照射位置関連値のデータである目標照射データと、前記荷電粒子ビームの照射位置に関連付けされた実照射位置関連値のデータである実照射データを入力する手順と、
デフォルメ係数を入力する手順と、
前記荷電粒子ビームの照射領域に関連付けされた照射領域関連領域上において、
前記実照射位置関連値における前記目標照射位置関連値からの誤差である照射位置関連値誤差を前記デフォルメ係数で演算した座標に、前記目標照射位置関連値を加えた座標である表示座標を演算する手順と、
前記照射領域関連領域上に、前記実照射位置関連値を示す測定値表示図形及び前記目標照射位置関連値を示す目標値表示図形を、それぞれ前記表示座標及び前記目標照射位置関連値の座標に表示するとともに、前記測定値表示図形と前記目標値表示図形とを結ぶ線分を表示する手順と、を実行させるためのデータ表示プログラム。 - 加速器により加速された荷電粒子ビームを走査電磁石で走査し、照射対象に向けて照射する粒子線照射装置のデータを表示部に表示するデータ表示プログラムであって、
前記荷電粒子ビームの目標照射位置のデータである目標照射データと、前記荷電粒子ビームの照射位置に関連付けされた実照射位置関連値のデータである実照射データを入力する手順と、
デフォルメ係数を入力する手順と、
前記荷電粒子ビームの照射領域上において、
前記実照射位置関連値に基づいて前記荷電粒子ビームの実照射位置を演算し、前記実照射位置における前記荷電粒子ビームの目標照射位置からの誤差である照射位置誤差を前記デフォルメ係数で演算した座標に、前記目標照射位置を加えた座標である表示座標を演算する手順と、
前記照射領域上に、前記実照射位置を示す測定値表示図形及び前記目標照射位置を示す目標値表示図形を、それぞれ前記表示座標及び前記目標照射位置の座標に表示するとともに、前記測定値表示図形と前記目標値表示図形とを結ぶ線分を表示する手順と、を実行させるためのデータ表示プログラム。
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