WO2013118589A1 - 粒子線照射装置 - Google Patents

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scanning
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正則 橘
井上　淳一
原　章文
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住友重機械工業株式会社
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    • G21K5/00—Irradiation devices
    • G21K5/04—Irradiation devices with beam-forming means

Definitions

  • the present invention relates to a particle beam irradiation apparatus that irradiates an irradiated body with a particle beam.
  • This particle beam irradiation apparatus includes a scanning unit (electromagnet) that scans a particle beam, a current supply unit (power source) that supplies current to the scanning unit, and a particle beam generated by the scanning unit by sending a current command value to the current supply unit.
  • Scanning control means command value transmission unit for controlling the scanning.
  • the scanning control means sends a current command value to the current supply means based on a treatment plan planned in advance, whereby the current supply to the scanning means by the current supply means is changed, and the treatment plan is changed. Scanning control of the particle beam along is performed.
  • an object of the present invention is to provide a particle beam irradiation apparatus capable of performing highly accurate particle beam scanning control.
  • the inventors of the present invention have found that after the scanning control means sends a current command value to the current supply means, the scanning means supplied with current from the current supply means actually scans the particle beam. It was found that there was a variation in the delay time. Such variations in delay time contribute to a decrease in the accuracy of scanning control.
  • the variation in delay time is caused by the difference between the operation clock of the scanning control means and the operation clock of the current supply means. That is, of the delay time from when the scanning control means transmits the current command value to when the scanning means actually scans the particle beam, it is caused by the difference between the operation clock of the scanning control means and the operation clock of the current supply means. It was found that the variation was the cause of the variation of the entire delay time.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the variation in the clock delay time.
  • FIG. 5 shows the transmission timing of the current command value in the transmission side operation clock as s0 to s2. Also, the reception timing of the current command value in the reception side operation clock is indicated as r0 to r2. As shown in FIG. 5, when the cycle of the transmission-side operation clock and the cycle of the reception-side operation clock are different, between the transmission timing of the current command value by the scanning control unit and the reception timing of the current command value by the current supply unit A delay time with a variation occurs.
  • one aspect of the present invention is a particle beam irradiation apparatus that irradiates an object to be irradiated with a particle beam, a scanning unit that scans the particle beam, a current supply unit that supplies a current to the scanning unit, and a current supply unit Scanning control means for controlling the scanning of the particle beam by the scanning means by sending a current command value to the scanning means, characterized in that the cycle of the operation clock of the scanning control means is equal to the period of the operation clock of the current supply means Yes.
  • the delay time of the operation clock of the scan control unit and the current supply unit is made constant. Therefore, it is possible to avoid the occurrence of variations in delay time from when the scanning control means transmits the current command value to when the scanning means actually scans the particle beam. For this reason, according to the particle beam irradiation apparatus, the particle beam is irradiated for a longer time than the treatment plan at a certain irradiation position, and the particle beam is shorter than the treatment plan at another irradiation position due to variations in delay time.
  • the particle beam irradiation apparatus it is possible to perform highly accurate particle beam scanning control for precisely controlling the irradiation time at each irradiation position based on the treatment plan.
  • the scanning control unit has a transmission unit that transmits an operation clock signal to the current supply unit, and the current supply unit has a reception unit that receives the operation clock signal transmitted by the transmission unit. May be.
  • the current supply unit is driven with the operation clock having the same period as the operation clock of the scanning control unit by transmitting the operation clock signal from the transmission unit of the scanning control unit to the receiving unit of the current supply unit. Can be made. Therefore, in the particle beam irradiation apparatus, it is not necessary to separately provide an operation clock signal transmission unit for matching the cycle of the operation clock of the scanning control unit and the operation clock of the current supply unit, so that the configuration of the apparatus can be simplified. it can.
  • the particle beam irradiation apparatus further includes position measuring means for measuring the position of the particle beam scanned by the scanning means, and the scanning control means is measured by the planned position and position measuring means of the particle beam corresponding to the current command value. Based on the comparison result with the measurement position of the particle beam, it may be determined whether there is an abnormality in the scanning of the particle beam. According to the particle beam irradiation apparatus, since the delay time can be made almost constant by suppressing variations in the delay time, the influence of the delay time on the position of the particle beam can be obtained by calculation. The planned position and the actual measurement position can be accurately compared. Therefore, according to the particle beam irradiation apparatus, it is possible to appropriately determine whether or not there is an abnormality in the particle beam scanning control based on the comparison result between the planned position and the measurement position of the particle beam.
  • FIG. 1 It is a figure which shows one Embodiment of the particle beam irradiation apparatus which concerns on this invention. It is a figure for demonstrating the scanning irradiation by a particle beam. It is a figure for demonstrating the signal which a scanning controller transmits to a scanner power supply. It is a figure which shows the operation clock of a scanning controller, and the operation clock of a scanner power supply. It is a figure for demonstrating the dispersion
  • the charged particle beam therapy apparatus (particle beam irradiation apparatus) 1 is a charged particle with respect to a tumor (irradiated body) 51 of a patient 50 on a treatment table 100. Radiation therapy is performed by irradiating the line R.
  • the charged particle beam R include a proton beam and a heavy particle (heavy ion) beam.
  • the charged particle beam therapy system 1 performs continuous irradiation or intermittent irradiation of the charged particle beam R by a scanning method. Specifically, the charged particle beam treatment apparatus 1 virtually divides the tumor 51 into a plurality of layers in the depth direction and continuously irradiates while scanning the charged particle beam R along the scanning pattern L set in each layer ( Raster scanning or line scanning) or intermittent irradiation (spot scanning) is performed.
  • the charged particle beam therapy system 1 is transported by an accelerator 2 that accelerates charged particles and emits a charged particle beam R, a transport line 3 that transports the charged particle beam R emitted from the accelerator 2, and a transport line 3.
  • An irradiation unit 4 that irradiates the patient's tumor with the charged particle beam R, and a position measurement monitor (position measuring means) 5 for measuring the irradiation position of the charged particle beam R irradiated from the irradiation unit 4. ing.
  • the accelerator 2 emits a charged particle beam R by accelerating charged particles.
  • a cyclotron, a synchrotron, a synchrocyclotron, or a linear accelerator can be used as the accelerator 2, for example, a cyclotron, a synchrotron, a synchrocyclotron, or a linear accelerator.
  • the charged particle beam R emitted from the accelerator 2 is transported to the irradiation unit 4 by the transport line 3.
  • the traveling direction of the charged particle beam R transported from the transport line 3 into the irradiation unit 4 is indicated by an arrow A.
  • the irradiation unit 4 irradiates the charged particle beam R toward the tumor 51 in the body of the patient 50 on the treatment table 100.
  • the irradiation unit 4 includes a scanning electromagnet (scanning means) 6 for scanning the charged particle beam R.
  • the scanning electromagnet 6 scans the charged particle beam R by changing the magnetic field.
  • the scanning electromagnet 6 scans the charged particle beam R in the X direction perpendicular to the traveling direction A, and the scanning electromagnet 6A scans the charged particle beam R in the Y direction perpendicular to the traveling direction A and the X direction. Scanning electromagnet 6B.
  • the scanning electromagnet 6 is supplied with current from a scanner power source (current supply means) 7 disposed outside the irradiation unit 4.
  • the scanner power supply 7 changes the current supplied to the scanning electromagnet 6 in accordance with a current command value from a scanning controller 10 described later.
  • the scanner power supply 7 includes a first power supply (X power supply) 7A that supplies current to the first scanning electromagnet 6A and a second power supply (Y power supply) 7B that supplies current to the second scanning electromagnet 6B. Have.
  • the position measurement monitor 5 measures the irradiation position of the charged particle beam R scanned by the scanning electromagnet 6 (position in the XY plane perpendicular to the traveling direction A of the charged particle beam R).
  • the position measurement monitor 5 includes a grid-like wire grid composed of a number of wires extending in the X direction or the Y direction, and is charged by detecting the charge generated when the charged particle beam R contacts the wire grid. The irradiation position of the particle beam R is measured.
  • the charged particle beam treatment apparatus 1 includes a treatment planning unit 8, an irradiation control unit 9, a scanning controller (scanning control unit) 10, and a beam control unit 11.
  • the treatment plan unit 8 creates a treatment plan for treating the tumor 51 of the patient 50.
  • the treatment planning unit 8 creates a treatment plan based on the input various data.
  • the treatment plan includes a scanning pattern L of the charged particle beam R for each layer in which the tumor 51 is virtually divided into a plurality of layers in the depth direction.
  • the scanning pattern L includes scanning position information of the charged particle beam R every predetermined time.
  • the irradiation control unit 9 controls the irradiation of the charged particle beam R based on the treatment plan created by the treatment planning unit 8.
  • the irradiation control unit 9 transmits information related to the treatment plan acquired from the treatment plan unit 8 to the scanning controller 10.
  • the irradiation control unit 9 transmits an emission preparation signal to the beam control unit 11 based on the request signal from the scanning controller 10.
  • the beam control unit 11 controls the accelerator 2 to start preparation for extraction of the charged particle beam R.
  • the beam control unit 11 transmits an extraction preparation completion signal to the irradiation control unit 9 and the scanning controller 10.
  • the scanning controller 10 performs scanning control of the charged particle beam R based on the treatment plan information transmitted from the irradiation control unit 9.
  • the scanning controller 10 transmits a current command value corresponding to the treatment plan to the scanner power supply 7.
  • the scanning controller 10 indirectly controls the scanning of the charged particle beam R by the scanning electromagnet 6 by changing the current supply from the scanner power supply 7 to the scanning electromagnet 6 according to the current command value.
  • the scanning controller 10 transmits a first current command value (X current command value) for scanning the charged particle beam R in the X direction to the first power supply 7A. Similarly, the scanning controller 10 transmits a second current command value (Y current command value) for scanning the charged particle beam R in the Y direction to the second power supply 7B.
  • the scanning controller 10 drives the internal basic clock as an operation clock.
  • the scanning controller 10 includes a transmission unit 12 that transmits its own operation clock signal to the scanner power supply 7.
  • the transmission unit 12 transmits an operation clock signal to the scanner power source 7 in order to make the cycle of the operation clock of the scanner power source 7 equal to the cycle of the operation clock of the scanning controller 10.
  • the X power source 7A and the Y power source 7B of the scanner power source 7 have receiving units 13A and 13B that receive operation clock signals, respectively.
  • the operation clock signal transmitted from the transmission unit 12 is received by the reception units 13A and 13B, and the current is supplied to the scanning electromagnet 6 with the operation clock having the same period as the operation clock of the scanning controller 10.
  • the operation clock of the operation clock signal received by the receivers 13A and 13B is used as the operation clock for the X power supply 7A and the Y power supply 7B.
  • the operation clocks of the X power supply 7A and the Y power supply 7B are synchronized with the operation clock of the operation clock signal received by the receivers 13A and 13B. Note that the same period is not limited to the exact same period, and an error of 10 ⁇ s or less is allowed.
  • the scanning controller 10 acquires information on the measurement position of the charged particle beam R from the position measurement monitor 5.
  • the scanning controller 10 compares the planned position of the charged particle beam R according to the treatment plan (the planned position of the charged particle beam R corresponding to the current command value) with the measurement position of the charged particle beam R acquired from the position measurement monitor 5. I do.
  • the scanning controller 10 determines whether there is an abnormality in the scanning control of the charged particle beam R based on the comparison result between the planned position and the measurement position of the charged particle beam R. Specifically, the scanning controller 10 determines whether or not the scanning control is abnormal by determining whether or not the difference between the measurement position of the charged particle beam R and the planned position of the charged particle beam R is within an allowable range. Determine whether or not.
  • the scanning controller 10 determines that the scanning control is abnormal, the scanning controller 10 transmits an irradiation stop signal to the beam control unit 11 to stop irradiation of the charged particle beam R.
  • the period of the operation clock of the scanning controller 10 and the period of the operation clock of the scanner power supply 7 are equal. Therefore, the delay time from when the scanning controller 10 transmits the current command value to when the scanning unit actually scans the particle beam can be made constant.
  • FIG. 4 is a diagram showing an operation clock of the scanning controller 10 and an operation clock of the scanner power supply 7.
  • the transmission timing of the current command value in the operation clock of the scanning controller 10 is shown as s0 to s2.
  • the reception timing of the current command value in the operation clock of the scanner power supply 7 is shown as r0 to r2.
  • a delay time between the transmission timing s0 and the reception timing r0 is shown as t0
  • a delay time between the transmission timing s1 and the reception timing r1 is shown as t1
  • a delay time between the transmission timing s2 and the reception timing r2 is shown as t2.
  • the operation clock cycle of the scanning controller 10 and the operation clock cycle of the scanner power supply 7 are equal.
  • the delay time t0 to t2 of the operation clock can be made constant, and the occurrence of variations in the delay time from when the scanning controller 10 transmits the current command value to when the scanning electromagnet 6 actually scans the particle beam is avoided. Can do.
  • the particle beam is irradiated for a longer time than the treatment plan at a certain irradiation position, and the particle beam is irradiated from the treatment plan at other irradiation positions.
  • the charged particle beam therapy system 1 it is possible to perform highly accurate particle beam scanning control for precisely controlling the irradiation time at each irradiation position based on the treatment plan.
  • the scanner power supply 7 can be driven with an operation clock having a period equal to the operation clock of the scanning controller 10 by transmitting an operation clock signal from the scanning controller 10 to the scanner power supply 7. Therefore, according to the charged particle beam therapy apparatus 1, since it is not necessary to separately provide an operation clock signal transmission unit for matching the periods of the operation clock of the scanning controller 10 and the operation clock of the scanner power supply 7, the apparatus configuration can be simplified. Can be planned.
  • the delay time is made substantially constant by suppressing variations in the delay time from when the scanning controller 10 transmits the current command value to when the scanning electromagnet 6 scans the charged particle beam R. Therefore, the influence of the delay time on the irradiation position of the charged particle beam R can be obtained by calculation. Therefore, according to the charged particle beam therapy system 1, the planned position of the charged particle beam R and the actual measurement position can be accurately compared, so that the charged particle beam R exceeds the allowable range and deviates from the planned position. Whether or not there is an abnormality in the scanning control of the charged particle beam R can be appropriately determined.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.
  • the charged particle beam treatment apparatus 1 that irradiates proton beams, heavy particle (heavy ion) beams, and the like has been described.
  • the present invention is also applied to particle beam irradiation apparatuses that irradiate other particle beams. Can do.
  • a transmission unit that transmits an operation clock signal may be provided separately from the scanning controller and the scanner power supply, and both the scanning controller and the scanner power supply may have a reception unit.
  • the present invention can be used for a particle beam irradiation apparatus capable of performing highly accurate particle beam scanning control.
  • SYMBOLS 1 Charged particle beam treatment apparatus (particle beam irradiation apparatus) 2 ... Accelerator 3 ... Transport line 4 ... Irradiation part 5 ... Position measurement monitor (position measurement means) 6 ... Scanning magnet (scanning means) 7 ... Scanner power supply (current supply means) 8) Treatment planning unit 9 ... Irradiation control unit 10 ... Scanning controller (scanning control means) 11 ... Beam control unit 12 ... Transmission unit 13A, 13B ... Reception unit 50 ... Patient 51 ... Tumor (irradiated body) 100 ... Treatment table A ... Direction of travel L ... Scanning pattern R ... Charged particle beam

Abstract

　本発明は、高精度な粒子線の走査制御を行うことを目的とし、患者５０の腫瘍５１に荷電粒子線Ｒを照射する荷電粒子線治療装置１であって、荷電粒子線Ｒを走査する走査電磁石６と、走査電磁石６に電流を供給するスキャナー電源７と、スキャナー電源７に電流指令値を送ることにより、走査電磁石６による荷電粒子線Ｒの走査を制御するスキャニングコントローラ１０と、を備え、スキャニングコントローラ１０の動作クロックの周期とスキャナー電源７の動作クロックの周期が等しい。

Description

粒子線照射装置
　本発明は、被照射体に粒子線を照射する粒子線照射装置に関する。
　従来、腫瘍等に対する放射線治療に利用される粒子線照射装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この粒子線照射装置は、粒子線を走査する走査手段（電磁石）と、走査手段に電流を供給する電流供給手段（電源）と、電流供給手段に電流指令値を送ることで走査手段による粒子線の走査を制御する走査制御手段（指令値送信部）と、を備えている。この粒子線照射装置では、事前に計画された治療計画に基づいて走査制御手段が電流指令値を電流供給手段へ送ることで、電流供給手段による走査手段への電流供給が変更され、治療計画に沿った粒子線の走査制御が行われる。
特開２００６－２８８８７５号公報
　ところで、粒子線治療においては、事前の治療計画における粒子線の走査と実際の粒子線の走査との間にずれが生じると、腫瘍の部位によって照射線量の過不足が発生し、十分な治療効果を得られないなどの問題が生じる。このため、粒子線照射装置において粒子線の走査制御の精度向上が強く求められている。
　そこで、本発明は、高精度な粒子線の走査制御を行うことができる粒子線照射装置を提供することを目的とする。
　本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、走査制御手段が電流指令値を電流供給手段に送った後、電流供給手段から電流を供給された走査手段が実際に粒子線を走査するまでの遅れ時間にばらつきが存在することを見出した。このような遅れ時間のばらつきは走査制御の精度低下の一因となる。
　更なる研究を重ねた結果、本発明者らは、遅れ時間のばらつきが走査制御手段の動作クロックと電流供給手段の動作クロックとの違いに起因することを突き止めた。すなわち、走査制御手段が電流指令値を送信してから実際に走査手段が粒子線を走査するまでの遅れ時間のうち、走査制御手段の動作クロックと電流供給手段の動作クロックとの違いに起因するばらつきが、遅れ時間全体のばらつきの原因であることを突き止めた。
　図５は、クロック遅れ時間のばらつきを説明するための図である。図５に、送信側動作クロックにおける電流指令値の送信タイミングをｓ０～ｓ２として示す。また、受信側動作クロックにおける電流指令値の受信タイミングをｒ０～ｒ２として示す。図５に示されるように、送信側動作クロックの周期と受信側動作クロックの周期が異なる場合、走査制御手段による電流指令値の送信タイミングと電流供給手段による電流指令値の受信タイミングとの間にばらつきのある遅れ時間が発生する。
　そこで、本発明の一側面は、被照射体に粒子線を照射する粒子線照射装置であって、粒子線を走査する走査手段と、走査手段に電流を供給する電流供給手段と、電流供給手段に電流指令値を送ることにより、走査手段による粒子線の走査を制御する走査制御手段と、を備え、走査制御手段の動作クロックの周期と電流供給手段の動作クロックの周期が等しいことを特徴としている。
　本発明に係る粒子線照射装置によれば、走査制御手段の動作クロックの周期と電流供給手段の動作クロックの周期が等しいので、走査制御手段及び電流供給手段の動作クロックの遅れ時間を一定にすることができ、走査制御手段が電流指令値を送信してから実際に走査手段が粒子線を走査するまでの遅れ時間のばらつきの発生を避けることができる。このため、上記粒子線照射装置によれば、遅れ時間のばらつきに起因して、ある照射位置においては粒子線が治療計画より長い時間照射され、他の照射位置においては粒子線が治療計画より短い時間照射されるような事態を回避することができる。従って、上記粒子線照射装置によれば、治療計画に基づいて各照射位置における照射時間を精密にコントロールする高精度な粒子線の走査制御を行うことができる。
　上記粒子線照射装置において、走査制御手段は電流供給手段に動作クロック信号を送信する発信部を有し、電流供給手段は、発信部が送信した動作クロック信号を受信する受信部を有する態様であってもよい。
　上記粒子線照射装置によれば、走査制御手段の発信部から動作クロック信号を電流供給手段の受信部に送信することにより、電流供給手段を走査制御手段の動作クロックと等しい周期の動作クロックで駆動させることができる。従って、上記粒子線照射装置では、走査制御手段の動作クロック及び電流供給手段の動作クロックの周期を合わせるための動作クロック信号発信部を別に設ける必要がないので、装置構成の簡素化を図ることができる。
　上記粒子線照射装置において、走査手段が走査した粒子線の位置を測定する位置測定手段を更に備え、走査制御手段は、電流指令値に対応する粒子線の計画位置と位置測定手段により測定された粒子線の測定位置との比較結果に基づいて、粒子線の走査に異常があるか否かを判定してもよい。
　上記粒子線照射装置によれば、遅れ時間のばらつきを抑制して遅れ時間をほぼ一定にすることができるので、粒子線の位置に対する遅れ時間の影響を計算で求めることが可能となり、粒子線の計画位置と実際の測定位置とを正確に比較することができる。従って、上記粒子線照射装置によれば、粒子線の計画位置及び測定位置の比較結果に基づいて、粒子線の走査制御に異常があるか否かを適切に判定することができる。
　本発明によれば、高精度な粒子線の走査制御を行うことができる。
本発明に係る粒子線照射装置の一実施形態を示す図である。 粒子線によるスキャニング照射を説明するための図である。 スキャニングコントローラがスキャナー電源に送信する信号を説明するための図である。 スキャニングコントローラの動作クロック及びスキャナー電源の動作クロックを示す図である。 クロック遅れ時間のばらつきを説明するための図である。
　以下、本発明に係る粒子線照射装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１及び図２に示されるように、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置（粒子線照射装置）１は、治療台１００上の患者５０の腫瘍（被照射体）５１に対して荷電粒子線Ｒを照射することで放射線治療を行うものである。荷電粒子線Ｒとしては、陽子線や重粒子（重イオン）線等が挙げられる。
　荷電粒子線治療装置１は、スキャニング方式による荷電粒子線Ｒの連続照射又は断続照射を行う。具体的には、荷電粒子線治療装置１は、腫瘍５１を仮想的に深さ方向で複数層に分け、各層に設定されたスキャニングパターンＬに沿って荷電粒子線Ｒを走査しながら連続照射（ラスタースキャニング或いはラインスキャニング）又は断続照射（スポットスキャニング）を行う。
　荷電粒子線治療装置１は、荷電粒子を加速して荷電粒子線Ｒを出射する加速器２と、加速器２から出射された荷電粒子線Ｒを輸送する輸送ライン３と、輸送ライン３により輸送された荷電粒子線Ｒを患者の腫瘍に向けて照射する照射部４と、照射部４から照射される荷電粒子線Ｒの照射位置を測定するための位置測定モニタ（位置測定手段）５と、を備えている。
　加速器２は、電荷を持った粒子を加速することにより荷電粒子線Ｒを出射する。加速器２としては、例えばサイクロトロン、シンクロトロン、シンクロサイクロトロン、線形加速器を用いることができる。
　加速器２から出射された荷電粒子線Ｒは、輸送ライン３によって照射部４へと輸送される。輸送ライン３から照射部４内に輸送された荷電粒子線Ｒの進行方向を矢印Ａとして示す。
　照射部４は、治療台１００上の患者５０の体内の腫瘍５１に向けて荷電粒子線Ｒの照射を行う。照射部４は、荷電粒子線Ｒを走査するための走査電磁石（走査手段）６を備えている。走査電磁石６では、磁場の変更により荷電粒子線Ｒの走査が行われる。走査電磁石６は、荷電粒子線Ｒを進行方向Ａに垂直なＸ方向に走査する第１の走査電磁石６Ａと、荷電粒子線Ｒを進行方向Ａ及びＸ方向に垂直なＹ方向に走査する第２の走査電磁石６Ｂと、を有している。
　走査電磁石６は、照射部４外に配置されたスキャナー電源（電流供給手段）７から電流を供給されている。スキャナー電源７は、後述するスキャニングコントローラ１０からの電流指令値に応じて走査電磁石６に供給する電流を変更する。スキャナー電源７は、第１の走査電磁石６Ａに電流を供給する第１の電源（Ｘ電源）７Ａと、第２の走査電磁石６Ｂに電流を供給する第２の電源（Ｙ電源）７Ｂと、を有している。
　位置測定モニタ５は、走査電磁石６で走査された荷電粒子線Ｒの照射位置（荷電粒子線Ｒの進行方向Ａに垂直なＸＹ平面内の位置）を測定する。位置測定モニタ５は、Ｘ方向又はＹ方向に延在する多数のワイヤーからなる格子状のワイヤーグリッドを備えており、荷電粒子線Ｒがワイヤーグリッドと接触して生じた電荷を検出することにより荷電粒子線Ｒの照射位置を測定する。
　次に、荷電粒子線治療装置１における荷電粒子線Ｒの照射制御について説明する。荷電粒子線治療装置１は、治療計画部８、照射制御部９、スキャニングコントローラ（走査制御手段）１０、ビーム制御部１１を有している。
　治療計画部８では、患者５０の腫瘍５１を治療するための治療計画が作成される。治療計画部８は、入力された各種データに基づいて治療計画を作成する。治療計画には、腫瘍５１を仮想的に深さ方向で複数層に分けた各層に対する荷電粒子線ＲのスキャニングパターンＬが含まれる。スキャニングパターンＬには、所定時間毎の荷電粒子線Ｒの走査位置情報が含まれている。
　照射制御部９は、治療計画部８が作成した治療計画に基づいて、荷電粒子線Ｒの照射を制御する。照射制御部９は、治療計画部８から取得した治療計画に関する情報をスキャニングコントローラ１０に送信する。
　また、照射制御部９は、スキャニングコントローラ１０からの要求信号に基づいて、ビーム制御部１１に出射準備信号を送信する。ビーム制御部１１は、出射準備信号を受信した場合、加速器２を制御して荷電粒子線Ｒの出射準備を開始する。ビーム制御部１１は、荷電粒子線Ｒの出射準備が完了した場合、出射準備完了の信号を照射制御部９及びスキャニングコントローラ１０に送信する。
　図１及び図３に示されるように、スキャニングコントローラ１０は、照射制御部９から送信された治療計画の情報に基づいて、荷電粒子線Ｒの走査制御を行う。スキャニングコントローラ１０は、治療計画に応じた電流指令値をスキャナー電源７に送信する。スキャニングコントローラ１０は、電流指令値によりスキャナー電源７から走査電磁石６への電流供給を変更することで、走査電磁石６による荷電粒子線Ｒの走査を間接的に制御する。
　スキャニングコントローラ１０は、Ｘ方向に荷電粒子線Ｒを走査するための第１の電流指令値（Ｘ電流指令値）を第１の電源７Ａに対して送信する。同様に、スキャニングコントローラ１０は、Ｙ方向に荷電粒子線Ｒを走査するための第２の電流指令値（Ｙ電流指令値）を第２の電源７Ｂに対して送信する。
　また、スキャニングコントローラ１０は、その内部の基本クロックを動作クロックとして駆動している。スキャニングコントローラ１０は、自らの動作クロック信号をスキャナー電源７に送信する発信部１２を有している。発信部１２は、スキャナー電源７の動作クロックの周期をスキャニングコントローラ１０の動作クロックの周期と等しくするため、動作クロック信号をスキャナー電源７に送信する。
　一方、スキャナー電源７のＸ電源７Ａ及びＹ電源７Ｂは、それぞれ動作クロック信号を受信する受信部１３Ａ，１３Ｂを有している。Ｘ電源７Ａ及びＹ電源７Ｂでは、発信部１２から送信された動作クロック信号を受信部１３Ａ，１３Ｂにおいて受信し、スキャニングコントローラ１０の動作クロックと等しい周期の動作クロックで走査電磁石６に対する電流の供給を行う。具体的には、受信部１３Ａ，１３Ｂが受信した動作クロック信号の動作クロックをＸ電源７Ａ及びＹ電源７Ｂの動作クロックとして用いる。又は、受信部１３Ａ，１３Ｂが受信した動作クロック信号の動作クロックにＸ電源７Ａ及びＹ電源７Ｂの動作クロックを同期させる。なお、周期が等しいとは、周期が厳密に同一であることに限られず、１０μｓ以下の誤差は許容される。
　また、スキャニングコントローラ１０は、位置測定モニタ５から荷電粒子線Ｒの測定位置に関する情報を取得する。スキャニングコントローラ１０は、治療計画に応じた荷電粒子線Ｒの計画位置（電流指令値に対応する荷電粒子線Ｒの計画位置）と位置測定モニタ５から取得した荷電粒子線Ｒの測定位置との比較を行う。
　スキャニングコントローラ１０は、荷電粒子線Ｒの計画位置と測定位置との比較結果に基づいて、荷電粒子線Ｒの走査制御に異常があるか否かを判定する。具体的には、スキャニングコントローラ１０は、荷電粒子線Ｒの測定位置と荷電粒子線Ｒの計画位置との違いが許容範囲内であるか否かを判断することで、走査制御に異常があるか否かを判定する。
　スキャニングコントローラ１０は、走査制御に異常があると判定した場合、照射停止信号をビーム制御部１１に送信して荷電粒子線Ｒの照射を停止させる。
　以上説明した本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１によれば、スキャニングコントローラ１０の動作クロックの周期とスキャナー電源７の動作クロックの周期が等しいので、動作クロックの違いに起因する遅れ時間のばらつきが発生せず、スキャニングコントローラ１０が電流指令値を送信してから実際に走査手段が粒子線を走査するまでの遅れ時間を一定にすることができる。
　ここで、図４は、スキャニングコントローラ１０の動作クロック及びスキャナー電源７の動作クロックを示す図である。図４において、スキャニングコントローラ１０の動作クロックにおける電流指令値の送信タイミングをｓ０～ｓ２として示す。また、スキャナー電源７の動作クロックにおける電流指令値の受信タイミングをｒ０～ｒ２として示す。更に、送信タイミングｓ０と受信タイミングｒ０の間の遅れ時間をｔ０、送信タイミングｓ１と受信タイミングｒ１の間の遅れ時間をｔ１、送信タイミングｓ２と受信タイミングｒ２の間の遅れ時間をｔ２として示す。
　図４に示されるように、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１では、スキャニングコントローラ１０の動作クロックの周期とスキャナー電源７の動作クロックの周期が等しいので、スキャニングコントローラ１０及びスキャナー電源７の動作クロックの遅れ時間ｔ０～ｔ２を一定にすることができ、スキャニングコントローラ１０が電流指令値を送信してから実際に走査電磁石６が粒子線を走査するまでの遅れ時間のばらつきの発生を避けることができる。このため、荷電粒子線治療装置１によれば、遅れ時間のばらつきに起因して、ある照射位置においては粒子線が治療計画より長い時間照射され、他の照射位置においては粒子線が治療計画より短い時間照射される事態を回避することができる。従って、荷電粒子線治療装置１によれば、治療計画に基づいて各照射位置における照射時間を精密にコントロールする高精度な粒子線の走査制御を行うことができる。
　また、荷電粒子線治療装置１では、スキャニングコントローラ１０から動作クロック信号をスキャナー電源７に送信することにより、スキャニングコントローラ１０の動作クロックと等しい周期の動作クロックでスキャナー電源７を駆動させることができる。従って、荷電粒子線治療装置１によれば、スキャニングコントローラ１０の動作クロック及びスキャナー電源７の動作クロックの周期を合わせるための動作クロック信号発信部を別に設ける必要がないので、装置構成の簡素化を図ることができる。
　更に、荷電粒子線治療装置１では、スキャニングコントローラ１０が電流指令値を送信してから走査電磁石６が荷電粒子線Ｒを走査するまでの遅れ時間のばらつきを抑制して遅れ時間をほぼ一定にすることができるので、荷電粒子線Ｒの照射位置に対する遅れ時間の影響を計算で求めることが可能になる。従って、荷電粒子線治療装置１によれば、荷電粒子線Ｒの計画位置と実際の測定位置とを正確に比較することができるので、荷電粒子線Ｒが許容範囲を超えて計画位置から外れているか否かを判断することができ、荷電粒子線Ｒの走査制御に異常があるか否かを適切に判定することができる。
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態では、陽子線や重粒子（重イオン）線等を照射する荷電粒子線治療装置１について説明したが、その他の粒子線を照射する粒子線照射装置についても本発明を適用することができる。
　また、動作クロック信号を送信する発信部をスキャニングコントローラ及びスキャナー電源とは別に設け、スキャニングコントローラ及びスキャナー電源の両方が受信部を有している構成であってもよい。
　本発明は高精度な粒子線の走査制御を行うことができる粒子線照射装置に利用可能である。
　１…荷電粒子線治療装置（粒子線照射装置）　２…加速器　３…輸送ライン　４…照射部　５…位置測定モニタ（位置測定手段）　６…走査電磁石（走査手段）　７…スキャナー電源（電流供給手段）　８…治療計画部　９…照射制御部　１０…スキャニングコントローラ（走査制御手段）　１１…ビーム制御部　１２…発信部　１３Ａ，１３Ｂ…受信部　５０…患者　５１…腫瘍（被照射体）　１００…治療台　Ａ…進行方向　Ｌ…スキャニングパターン　Ｒ…荷電粒子線

Claims (3)

  1. 　被照射体に粒子線を照射する粒子線照射装置であって、
    　前記粒子線を走査する走査手段と、
    　前記走査手段に電流を供給する電流供給手段と、
    　前記電流供給手段に電流指令値を送ることにより、前記走査手段による前記粒子線の走査を制御する走査制御手段と、
    　を備え、
    　前記走査制御手段の動作クロックの周期と前記電流供給手段の動作クロックの周期が等しい粒子線照射装置。
  2. 　前記走査制御手段は、前記電流供給手段に動作クロック信号を送信する発信部を有し、
    　前記電流供給手段は、前記発信部が送信した前記動作クロック信号を受信する受信部を有する請求項１に記載の粒子線照射装置。
  3. 　前記走査手段が走査した前記粒子線の位置を測定する位置測定手段を更に備え、
    　前記走査制御手段は、前記電流指令値に対応する前記粒子線の計画位置と前記位置測定手段により測定された前記粒子線の測定位置との比較結果に基づいて、前記粒子線の走査に異常があるか否かを判定する請求項１又は２に記載の粒子線照射装置。
     
     
     
     
     
     
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