电荷粒子照射系统以及电荷粒子照射方法
电荷粒子照射系统以及电荷粒子照射方法
【专利摘要】本发明提供一种电荷粒子束照射系统以及电荷粒子照射方法，其在选通照射时照射对象产生不规则变动时也进行高效的照射，由此能够缩短照射时间，缩短治疗时间。根据基于规则的移动信号的规则出射许可结束信号的接收，停止射束的出射。另一方面，根据出射许可结束信号的接收，可出射状态维持功能(46b)工作。如果在待机中没有再接收到出射许可开始信号而经过了设定待机时间，则可出射状态维持功能(46b)结束工作。电荷粒子束产生装置(1)对射束进行减速。也有时根据照射中的不规则的出射许可结束信号的接收来停止射束的出射。另一方面，根据出射许可结束信号的接收，可出射状态维持功能(46b)工作，电荷粒子束产生装置(1)维持可出射状态。如果在待机中再接收到出射许可开始信号，则再开始射束的出射。
【专利说明】电荷粒子照射系统以及电荷粒子照射方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电荷粒子照射系统以及电荷粒子照射方法，特别涉及一种向肿瘤等患部照射电荷粒子束进行治疗的电荷粒子照射系统以及电荷粒子照射方法。
【背景技术】
[0002]已知一种向癌等的患者照射阳离子线等电荷粒子束(离子束)的方法。在该照射中使用的系统具备电荷粒子束产生装置、射束输送系统以及治疗室。
[0003]由电荷粒子束产生装置进行加速的电荷粒子束经过射束输送系统到达治疗室的照射装置，通过照射装置扩大其分布，在患者的体内形成适合于患部形状的照射视野。或者，在照射装置中设置扫描装置，配合患部形状来扫描电荷粒子束。
[0004]但是，如果患部等的目标由于呼吸等进行而移动，则难以进行正确的照射。因此，实施只在目标位于预先决定的位置(出射许可范围)的情况下进行照射的选通照射。
[0005]专利文献I所记载的现有技术使用重复进行射束的入射/加速/出射/减速的电荷粒子束产生装置即同步加速器来进行选通照射，有效地使用选通照射时的射束，因此控制射束的入射/加速/出射的重复周期。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:专利第2921433号
【发明内容】
[0009]发明要解决的问题
[0010]选通照射与呼吸等的周期同步地进行照射。呼吸的周期是某种程度规则的，但基于患者的生理活动，也有可能产生不规则变动的情况。
[0011]在现有技术中，如果目标从出射许可范围脱离，则电荷粒子束产生装置马上开始减速。因此，只在目标短时间从出射许可范围脱离后返回出射许可范围这种情况下(不规则变动)，电荷粒子束产生装置已经开始减速，即使目标处于出射许可范围内也无法射出射束。无法进行高效的照射，由此全体的照射时间变长，其结果是存在治疗时间变长的问题。
[0012]本发明的目的在于:提供一种电荷粒子束照射系统以及电荷粒子照射方法，其在选通照射时照射对象产生不规则变动时也进行高效的照射，由此能够缩短照射时间，缩短治疗时间。
[0013]解决问题的方案
[0014](1)为了达到上述目的，本发明是一种电荷粒子照射系统，具备:电荷粒子束产生装置，其重复进行电荷粒子的入射、加速、加速结束后的可出射状态、减速；照射装置，其向照射对象出射来自该电荷粒子束产生装置的电荷粒子束；控制装置，其控制上述电荷粒子束产生装置和上述照射装置，上述控制装置具有以下功能:照射对象状态变动信号接收功能，其接收来自监视照射对象的状态变动的照射对象监视装置的信号；出射许可状态设定功能，其与该照射对象状态变动同步地输出出射许可信号，设定出射许可状态；出射控制功能，其在上述电荷粒子束产生装置处于可出射状态，并且是出射许可状态的情况下，指示电荷粒子束出射，即使在上述电荷粒子束产生装置处于可出射状态，也不是出射许可状态的情况下，指示电荷粒子束出射停止，在该电荷粒子照射系统中，上述控制装置还具有以下功能:可出射状态维持功能，其在上述出射许可状态结束后工作，在上述出射许可状态结束后也维持上述电荷粒子束产生装置的可出射状态，其中，上述出射控制功能如果在上述可出射状态维持功能工作过程中再次成为出射许可状态，则再次指示电荷粒子束出射，在上述可出射状态维持功能工作结束后，指示上述电荷粒子束产生装置的减速。
[0015]在现有技术中，出射控制功能在出射许可状态结束后，指示出射停止，马上指示电荷粒子束产生装置的减速。即使在目标短时间后恢复为出射许可状态那样的情况下(不规则变动)，电荷粒子束产生装置已经开始减速，即使处于出射许可状态也无法出射射束。无法进行高效的照射，由此整体的照射时间变长，其结果是存在治疗时间变长的问题。
[0016]这样的可出射状态维持功能进行工作，由此出射控制功能在出射许可状态结束后指示出射停止的情况下，也不马上指示电荷粒子束产生装置的减速。如果在可出射状态维持功能工作过程中，再次成为出射许可状态，则出射控制功能再次指示电荷粒子束出射。
[0017]由此，进行高效的照射，能够缩短照射时间，缩短治疗时间。
[0018](2)在上述(I)中，理想的是上述可出射状态维持功能只工作设定的待机时间。
[0019]由此，电荷粒子束产生装置的可出射状态只维持设定待机时间。如果在经过设定待机时间之前再次成为出射许可状态，则出射控制功能再次指示电荷粒子束出射。
[0020](3)在上述(2)中，理想的是上述可出射状态维持功能根据指示上述出射许可状态结束的信号，开始工作。
[0021](4)在上述(2)中，理想的是上述可出射状态维持功能根据指示上述电荷粒子束出射停止的信号，开始工作。
[0022](3)、(4)的结构确定设定待机时间的起点。
[0023](5)在上述(I)中，理想的是上述可出射状态维持功能只在上述照射对象的状态变动处于设定范围的期间进行工作。
[0024]由此，电荷粒子束产生装置的出射许可状态只维持照射对象的状态变动处于设定范围的期间。如果在照射对象的状态变动处于设定范围的期间再次成为出射许可状态，则出射控制功能再次指示电荷粒子束出射。
[0025](6)在上述(I)中，理想的是上述出射控制功能在接收到指示上述出射许可状态结束的信号后，在照射了预定射线量后，指示电荷粒子束出射停止。
[0026]由此，在点照射的情况下，不会在点照射过程中照射中断。成为更简单的控制。
[0027](7)为了达到上述目的，本发明是一种电荷粒子照射系统的电荷粒子照射方法，该电荷粒子照射系统具备电荷粒子束产生装置、照射装置、控制这些装置和照射对象监视装置的控制装置，该电荷粒子照射方法包括:上述电荷粒子束产生装置重复进行电荷粒子的入射、加速、加速结束后的可出射状态、减速的出射待机步骤；上述照射对象监视装置监视照射对象的状态变动的照射对象状态变动监视步骤；与在上述照射对象状态变动监视步骤中监视的照射对象的状态变动同步地设定出射许可状态的出射许可状态设定步骤；在上述出射待机步骤中处于可出射状态，并且在上述出射许可状态设定步骤中是出射许可状态的情况下，从电荷粒子束产生装置出射电荷粒子束，进而从照射装置向照射对象出射该电荷粒子束的出射步骤；即使在上述出射待机步骤中处于可出射状态，在上述出射许可状态设定步骤中不是出射许可状态的情况下，停止出射的出射停止步骤，该电荷粒子照射方法还包括:在上述出射许可状态设定步骤中出射许可状态结束后，也维持上述电荷粒子束产生装置的可出射状态的可出射状态维持步骤，在上述出射步骤中，如果在上述可出射状态维持步骤中维持可出射状态的过程中，在上述出射许可状态设定步骤中再次成为出射许可状态，则再次出射电荷粒子束，在上述出射待机步骤中，在上述可出射状态维持步骤中可出射状态维持结束后，上述电荷粒子束产生装置对射束进行减速。
[0028]发明效果
[0029]根据本发明，在选通照射时照射对象产生了不规则变动时也进行高效的照射，由此能够缩短照射时间，缩短治疗时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是电荷粒子照射系统的整体结构图(第一实施方式)。
[0031]图2是照射装置的结构图。
[0032]图3A是说明目标的深度和离子束的能量之间的关系的图。
[0033]图3B是说明目标的深度和离子束的能量之间的关系的图。
[0034]图4是说明与射束轴垂直的方向(XY平面的方向)的照射目标的横方向的扩展和离子束之间的关系的图。
[0035]图5是登记在数据库中的照射参数的数据构造。
[0036]图6是表示照射对象监视控制装置和中央控制装置的处理内容的控制流程。
[0037]图7是表示照射控制装置的处理内容的控制流程图。
[0038]图8是说明电荷粒子照射系统的动作的概念图。
[0039]图9是表示中央控制装置的处理内容的控制流程(现有技术)。
[0040]图10是说明电荷粒子照射系统的动作的概念图(现有技术)。
[0041]图11是表示中央控制装置的处理内容的控制流程(第二实施方式)。
[0042]图12是说明电荷粒子照射系统的动作的概念图(第二实施方式)。
[0043]图13是表示照射控制装置的处理内容的控制流程(第三实施方式)。
【具体实施方式】
[0044]以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0045]<第一实施方式>
[0046]~结构~
[0047]图1是电荷粒子照射系统的整体结构图。电荷粒子照射系统具备电荷粒子束产生装置1、射束输送系统2、放射线治疗室17以及控制系统7、照射对象监视控制装置65以及照射对象监视装置66。另外，作为与电荷粒子照射系统相关联的设备，配置有X射线CT40和照射计划装置41。
[0048]电荷粒子束产生装置I具备离子源(未图示)、直线加速器3 (前级电荷粒子束加速装置)以及同步加速器4。同步加速器4具备高频施加装置5、加速装置6。高频施加装置5具备配置在同步加速器4的旋绕轨道上的高频施加电极8和高频施加电源9。高频施加电极8和高频施加电源9通过开关(未图示)连接。加速装置6具备配置在离子束的旋绕轨道上的高频加速空洞(未图示)和向高频加速空洞施加高频电力的高频电源(未图示)。出射用偏转器11将同步加速器4和射束输送系统2连接起来。
[0049]射束输送系统2具备射束路径12、四极电磁铁(未图不)、偏向电磁铁14、15、16。射束路径12与设置在治疗室17内的照射装置21连接。
[0050]在治疗室17内配置有大致筒状的架台(未图示)。在架台上设置有作为射束输送系统2的一部分的偏向电磁铁15、16以及照射装置21。在架台的内部设置有被称为沙发24的治疗用床和测量床上的照射对象25的运动的照射对象监视装置66。
[0051]架台具有能够通过电动机旋转的构造。偏向电磁铁15、16和照射装置21与架台的旋转一起进行旋转。通过该旋转，还能够从与架台的旋转轴垂直的平面内的任意一个方向对照射对象25进行照射。
[0052]图2是照射装置21的结构图。照射装置21具备扫描电磁铁31、扫描电磁铁32、射束位置检测器33以及射线量监视器34。在本实施方式的电荷粒子照射系统中，照射装置21具备2台扫描电磁铁31、32，使离子束分别向与射束前进方向垂直的面内的2个方向(X方向、Y方向)偏向，变更照射位置。射束位置检测器33测量离子束的位置和离子束的扩展。射线量监视器34测量所照射的离子束的量。在照射对象25内有照射目标37，通过照射离子束而在照射对象25内形成覆盖照射目标那样的射线量分布。在此，在癌症等的治疗的情况下，照射对象25是人，照射目标37是肿瘤(患部)。
[0053]图3A和图3B是说明目标的深度和离子束的能量之间的关系的图。图3A将单一能量的离子束在照射对象内形成的射线量分布表示为深度的函数。图3B将多个能量的离子束在照射对象内形成的射线量分布表示为深度的函数。将图3A中的峰值称为黑色峰值。黑色峰值的位置依存于能量，因此通过与照射目标的深度配合地调整离子束的能量，能够在黑色峰值的位置对照射目标进行照射。照射目标在深度方向上具有厚度，但黑色峰值是尖锐的峰值，因此如图3B所示那样以适当的强度的比例照射若干个能量的离子束，使黑色峰值重叠，由此在深度方向上形成具有与照射目标相同厚度的均匀的高射线量区域(SOBP)。
[0054]图4是说明与射束轴垂直的方向(XY平面的方向)的照射目标的横方向的扩展和离子束之间的关系的图。将与射束轴垂直的方向称为横方向。离子束在到达照射装置21后，通过相互垂直地设置的2台扫描电磁铁31、32到达横方向所希望的位置。能够用高斯分布形状来近似离子束的横方向的扩展。等间隔地配置高斯分布，将其间的距离设为高斯分布的标准偏差程度，由此相加的分布具有均匀的区域。将这样配置的高斯分布状的射线量分布称为点。通过扫描离子束而等间隔地配置多个点，能够在横方向形成均匀的射线量分布。
[0055]根据以上动作,通过基于扫描电磁铁向横方向的射束扫描、基于射束能量变更而向深度方向的黑色峰值的移动，能够形成均匀的照射视野。此外，将以相同的能量进行照射而通过扫描电磁铁的离子束扫描向横方向具有扩展的照射视野的单位称为切片。
[0056]返回到图1，说明照射计划装置41和附带的结构。
[0057] 照射计划装置41在向照射目标37照射离子束之前，决定照射所需要的各参数。如下这样决定参数。
[0058]预先通过X射线CT装置40对照射对象25进行摄影。另外，取得与安装在X射线CT装置40上的照射对象监视装置66相同的装置(未图示)所输出的患者的移动信号。X射线CT装置40根据所取得的摄像数据生成照射对象25的图像数据，向照射计划装置41发送图像数据。照射计划装置41将接收到的图像数据显示在显示装置(未图示)的画面上。如果操作者在图像上指定了希望照射的区域，则照射计划装置41生成照射所需要的数据，根据该数据求出进行照射时的射线量分布。照射计划装置41将求出的射线量分布显示在显示装置上。将希望照射的区域指定为覆盖照射目标37。照射计划装置41求出并决定能够在指定的区域中形成射线量分布那样的照射对象的设置位置、架台角度、照射参数。另外，照射计划装置41决定沙发24的初始位置。另外，根据所取得的移动信号决定出射许可范围。
[0059]照射参数包括离子束的能量、与射束轴垂直的平面内的位置信息(X坐标、Y坐标)、向各位置照射的离子束的目标照射量。即，照射计划装置41根据操作者输入的患者信息，将照射目标(患部)37分割为深度方向的多个切片，决定所需要的切片数N。另外，照射计划装置41求出适合于与各个切片(切片编号i)的深度对应的照射的离子束的能量Ei。照射计划装置41还决定与各切片的形状对应地照射离子束的照射点的个数N1、点编号j、各点的照射位置(i j，Yij)、各点的目标照射量Di j。
[0060]照射计划装置41向数据库42发送所决定的这些信息。数据库42记录从照射计划装置41输出的数据。
[0061]图5是登记在数据库42中的照射参数的数据构造。照射参数具有切片数N和各切片的数据。各切片的数据由切片编号1、能量E1、点数N1、各点的数据构成。点的数据还由点编号j、照射位置(Xij、Yij)、目标照射量Dij构成。
[0062]返回到图1，说明电荷粒子照射系统的控制系统的结构。
[0063]照射对象监视装置66是能够测量目标37的移动、或与移动联动的情况的设备。例如是测量患者的体表的运动的激光距离仪、测量患者的吐气量的呼吸量测定器、测量缠绕在患者腹部的皮带的压力的装置等。在使用这些方法的情况下，需要在治疗前预先求出测定器的输出和目标的位置之间的关系。另外，照射对象监视装置66也可以是通过X射线摄影求出刺入到目标37附近的标记的位置、或通过X射线摄影直接求出目标37自身的位置的装置。此外，照射对象监视装置66既可以构成为包含在电荷粒子照射系统中，也可以构成为另外附加在电荷粒子照射系统上。
[0064]照射对象监视装置66被照射对象监视控制装置65控制。照射对象监视控制装置65接收来自照射对象监视装置66的移动信号，对该信号和出射许可范围进行比较，输出出射许可信号。预先设定出射许可范围，从照射计划装置发送。或者也可以由操作者指定。在出射许可信号中具有出射许可开始信号和出射许可结束信号。将从输出出射许可开始信号到输出出射许可结束信号为止的期间设定为出射许可状态。照射对象监视控制装置65也可以是控制系统7的一个装置。
[0065]控制系统7具备数据库(存储装置)42、中央控制装置46、加速器控制装置47以及照射控制装置48。数据库42与所连接的照射计划装置41连接。将照射计划装置41所生成的照射所需要的数据记录在数据库42中。
[0066]中央控制装置46与加速器控制装置47以及照射控制装置48连接。另外，中央控制装置46与数据库42连接。中央控制装置46从数据库42接收数据，向加速器控制装置47和照射控制装置48发送必要的信息，控制这些装置。
[0067]加速器控制装置47与电荷粒子束产生装置1、射束输送系统2以及架台连接，控制它们。例如，控制为电荷粒子束产生装置I重复进行电荷粒子的入射、加速、加速结束后的可出射状态、减速，控制为在可出射状态下电荷粒子束产生装置I出射电荷粒子束。照射控制装置48对流过扫描电磁铁31、32的励磁电流量的控制和照射装置21内的各监视信号进行处理。
[0068]中央控制装置46具有各种计算处理功能，作为其一具有选通照射功能46a。在电荷粒子束产生装置I为可出射状态，并且是出射许可状态的情况下，选通照射功能46a指示电荷粒子束出射，在即使电荷粒子束产生装置I为可出射状态，也不是出射许可状态的情况下，选通照射功能46a指示电荷粒子束出射停止。
[0069]作为本实施方式的特征性功能，中央控制装置46具有可出射状态维持功能46b。可出射状态维持功能46b如果从照射对象监视控制装置65接收到出射许可结束信号，则待机设定待机时间。其结果是电荷粒子束产生装置I的可出射状态只维持设定待机时间。
[0070]选通照射功能46a如果在设定待机时间中从照射对象监视控制装置65再接收到出射许可开始信号，则再次指示电荷粒子束出射。如果没有再接收到出射许可开始信号，则在经过设定待机时间后，向加速器控制装置47指示电荷粒子束产生装置I的加速。
[0071]此外，与控制流程(图6和图7) —起详细说明选通照射功能46a和可出射状态维持功能46b的处理内容。
[0072]~控制~
[0073]为了进行照射控制，将照射对象25设置在沙发24上，使沙发24和照射对象25移动到由照射计划装置41指定的位置。
[0074]图6是表示照射对象监视控制装置65和中央控制装置46的处理内容的控制流程。为了说明的方便，简化地表示加速器控制装置47和照射控制装置48的处理内容。
[0075]说明照射对象监视控制装置65的处理内容。
[0076]照射对象监视控制装置65对从照射对象监视装置66取得的移动信号和出射许可范围进行比较(步骤S121)。此外，出射许可范围既可以由操作者在照射前指定，也可以使用预先由照射计划装置41生成的数据。
[0077]如果在步骤S121中移动信号进入到出射许可范围内，则向中央控制装置46发送出射许可开始信号(步骤S122)。在移动信号处于出射许可范围外时，进行待机直到步骤S121的判定成为肯定为止。
[0078]然后，对从照射对象监视装置66取得的移动信号和出射许可范围进行比较(步骤S123)，如果在步骤S123中移动信号脱离出射许可范围外，则向中央控制装置46发送出射许可结束信号(步骤S124)。
[0079]以后，直到照射完成为止重复进行该控制处理。将从输出了出射许可开始信号到输出出射许可结束信号为止的期间设定为出射许可状态。
[0080]说明中央控制装置46的处理内容。
[0081]中央控制装置46输入操作者的指示，向加速器控制装置47和照射控制装置48发送照射开始信号(步骤S101)。进而，为了入射射束而向加速器控制装置47发送入射信号(步骤S102)，为了加速射束而向加速器控制装置47发送加速信号(步骤S103)。
[0082]在此，针对与步骤SlOl~103对应的加速器控制装置47的处理内容插入简单的说明。
[0083]加速器控制装置47经由中央控制装置46从数据库42除了接收照射参数以外，接收架台角度信息。加速器控制装置47根据接收到的架台角度信息，使架台向希望的架台角度进行移动。另外，根据照射参数设定与各切片的能量Ei对应的对同步加速器4和射束输送系统2的电磁铁进行励磁的励磁电流量、由高频施加装置5施加的高频的值、向加速装置6施加的高频的值。
[0084]加速器控制装置47如果接收到入射信号，则启动离子源。通过离子源产生的离子(例如阳离子(或碳离子))入射到直线加速器3。直线加速器3对离子进行加速而出射。来自直线加速器3的离子束向同步加速器4入射。
[0085]加速器控制装置47如果接收到加速信号，则控制同步加速器4的电磁铁和加速装置6，将从直线加速器3入射的离子束加速到切片编号I的能量El。即，加速器控制装置47控制电荷粒子束产生装置I，将离子束加速到希望的能量。通过从高频电源向高频加速空洞施加高频(通过高频电力向围绕同步加速器4的离子束施加能量)来进行该加速。另外，加速器控制装置47控制射束输送系统2的电磁铁的励磁量，将加速后的离子束设为能够向照射装置21输送的状态。将该状态称为可出射状态。
[0086]返回到中央控制装置46的处理内容的说明。
[0087]中央控制装置46如果识别出可出射状态，则判定有无从照射对象监视控制装置65接收到出射许可开始信号(步骤S104)。在步骤S104中，在没有接收到出射许可开始信号时，进行待机直到接收出射许可开始信号为止。如果接收到出射许可开始信号，则向照射控制装置48发送出射开始信号(步骤S105)。
[0088]然后，中央控制装置46进行待机直到有无接收到出射许可结束信号(步骤S106)、有无接收到射线量全满信号(步骤S107)、是否经过最大可出射时间(步骤S108)的任意一个判定成为肯定为止(指示继续出射)。
[0089]如果步骤S107或步骤S108的判定为肯定，则向照射控制装置48发送出射停止信号(步骤S109)，并且为了对射束进行减速而向加速器控制装置47发送减速信号(步骤S110)。此外，步骤107的射线量全满信号是从照射控制装置48接收的信号。步骤S108的最大可出射时间是能够将加速后的射束维持为可出射状态的最大的时间。最大可出射时间包含出射射束的时间。
[0090]说明本实施方式的特征性控制。
[0091]在持续出射过程中，判定有无从照射对象监视控制装置65接收到出射许可结束信号(步骤S106)。在步骤S106中接收到出射许可结束信号的情况下，向照射控制装置48发送出射停止信号(步骤S111)。
[0092] 然后，进行待机直到有无再接收到出射许可开始信号(步骤S112)、是否经过设定待机时间(步骤S113)、是否经过最大照射时间(步骤S114)的任意一个判定成为肯定为止(指示出射停止继续)。
[0093]在步骤S112中再接收到来自照射对象监视控制装置65的出射许可开始信号的情况下，返回到步骤S105，向照射控制装置48再发送出射开始信号。
[0094]如果在步骤S113中在接收到出射许可结束信号后，经过了设定待机时间，则前进到步骤S110，为了减速射束而向加速器控制装置47发送减速信号。设定待机时间是从接收到出射许可结束信号到开始减速为止的最大待机时间，既可以由操作者在照射之前设定，也可以使用预先由照射计划装置41生成的数据。既可以在每次照射时变更设定待机时间，也可以持续使用曾经决定了的值。
[0095]如果在步骤S114中经过了最大可出射时间，则前进到步骤S110。
[0096]在此，针对与步骤SllO对应的加速器控制装置47的处理内容插入简单的说明。
[0097]加速器控制装置47如果接收到减速信号，则为了减速和入射的准备，减小同步加速器4的电磁铁的励磁量，将来自直线加速器3的射束设为能够入射的状态。
[0098]返回到中央控制装置46的处理内容的说明。
[0099]中央控制装置46参照照射控制装置48，判定在照射参数所记载的点是否存在没有被照射的剩余点(步骤SI 15)。如果有剩余点，则返回到步骤S102，入射射束，在步骤S103中将射束加速到下一次照射的点的能量。如果没有剩余点，则向加速器控制装置47和照射控制装置48发送照射完成信号(步骤SI 16)。
[0100]图7是表示照射控制装置48的处理内容的控制流程。为了说明的方便，简单地表示中央控制装置46和加速器控制装置47的处理内容。
[0101]照射控制装置48如果从中央控制装置46接收到照射开始信号，则开始照射装置21的控制(步骤S201)。从切片编号i = 1、点编号j = I开始照射(步骤S202)。
[0102]照射控制装置48按照由与切片1、点I对应的中央控制装置46计算出的励磁电流值对扫描电磁铁31和扫描电磁铁32进行励磁。由此，完成照射准备(步骤S203)。
[0103]在照射准备完成后，判定有无从中央控制装置46接收到出射开始信号(步骤S204)。在步骤S204中没有接收到出射开始信号时，进行待机直到接收出射开始信号为止。如果接收到出射开始信号，则向加速器控制装置47发送出射信号(步骤S205)。
[0104]在此，针对与步骤S205对应的加速器控制装置47的处理内容插入简单的说明。
[0105]加速器控制装置47如果接收到出射信号，则控制高频施加装置5，开始来自同步加速器4的离子束的出射。即，接通开关，通过高频施加装置5向离子束施加高频。在稳定极限内在同步加速器4内旋绕的离子束转移到稳定极限外，通过出射用偏转器11从同步加速器4出射。出射的离子束通过射束输送系统2入射到照射装置21。
[0106]在照射装置21中，离子束在通过扫描电磁铁31、32进行扫描后，通过射束位置检测器33、射线量监视器34到达照射目标37，赋予预定的射线量后停止。
[0107]返回到照射控制装置48的处理内容的说明。
[0108]然后，照射控制装置48进行待机直到有无接收到出射停止信号(步骤S206)、是否达到目标照射量(步骤S207)的任意一个判定成为肯定为止(指示继续出射)。
[0109]在步骤S207中，照射控制装置48根据从射线量监视器34接收到的信号，通过射线量计数器对照射量进行计数。如果射线量计数器的值达到目标照射量，则判断向点j的照射完成，为了停止出射，向加速器控制装置47发送停止信号(步骤S208)。
[0110]然后，判定在同一切片内是否存在剩余点(步骤S209)。如果在步骤S209中存在剩余点，即如果j〈Ni，则将j的值增加1，前进到步骤S203,照射下一个点(步骤S212)。重复进行点照射，如果没有剩余点，即如果j = Ni，则判断向切片i的照射完成，向中央控制装置46发送射线量全满信号(步骤S210)。
[0111]然后，判定是否存在剩余切片(步骤S211)。如果在步骤S211中存在剩余切片，即如果i〈N，则将i的值增加1，前进到步骤S203，照射下一个切片(步骤S214)。重复进行该操作，如果没有剩余切片，即如果i = N，则判断为向全部切片的照射完成，照射结束(步骤S215)。
[0112]在本实施方式那样的选通照射中，如果步骤S206的判定为肯定，即如果接收到出射停止信号，则为了停止出射而向加速器控制装置47发送停止信号(步骤S213)。然后，返回到步骤S204，进行待机直到接收下一个出射开始信号为止。
[0113]在此，针对与步骤S208和步骤S213对应的加速器控制装置47的处理内容插入简单的说明。
[0114]加速器控制装置47如果接收到停止信号，则控制高频施加装置5停止出射。即，关断将高频施加电极8和高频施加电源9连接起来的开关，停止高频的施加，由此停止来自同步加速器4的离子束的出射。
[0115]~与权利要求的对应关系~
[0116]照射对象监视控制装置65和照射对象监视装置66进行的步骤S122和步骤S124的处理构成以下的出射许可状态设定功能，即与照射对象25的状态变动同步地输出出射许可开始信号和出射许可结束信号，设定出射许可状态。
[0117]中央控制装置46的选通照射功能46a和中央控制装置46进行的步骤S104、步骤S105、步骤S106、步骤Slll的处理构成以下的出射控制功能，即在电荷粒子束产生装置处于可出射状态，并且是出射许可状态的情况下，指示电荷粒子束出射，在即使电荷粒子束产生装置I处于可出射状态，也不是出射许可状态的情况下，指示电荷粒子束出射停止。
[0118]中央控制装置46的可出射状态维持功能46b和中央控制装置46进行的步骤SI 13的处理构成以下的可出射状态维持功能，即在接收到出射许可结束信号后，只工作设定待机时间，在出射许可状态结束后也维持电荷粒子束产生装置I的可出射状态。
[0119]中央控制装置46的选通照射功能46a和中央控制装置46进行的步骤S112、步骤S105、步骤SllO的处理构成以下的出射控制功能，即如果在可出射状态维持功能46b工作过程中，即在待机中再次成为出射许可状态，则再次指示电荷粒子束出射，在可出射状态维持功能46b工作结束后，即经过了设定待机时间后，指示电荷粒子束产生装置的减速。
[0120]~动作~
[0121]分为案例I~3来说明本实施方式的电荷粒子照射系统的动作。
[0122]图8是说明电荷粒子照射系统的动作的概念图。横轴表示时间。纵轴从上段开始表示移动信号、出射许可范围、出射许可状态、加速器励磁量、待机时间经过、射束出射。
[0123]在表示目标37的位置的移动信号处于出射许可范围的时间中，设定出射许可状态。出射许可状态被设定为从输出出射许可开始信号到输出出射许可结束信号为止的时间。
[0124]加速器励磁量表不同步加速器4的偏向电磁铁的励磁量。在励磁量小时,将射束入射到同步加速器，对射束进行加速，在励磁量大并为一定时，能够出射射束。将该状态称为可出射状态。在可出射状态下，根据出射许可开始信号开始射束的出射。在根据出射许可结束信号停止射束的出射后(在本实施方式中进一步经过设定时间后)，降低加速器励磁量而减速，开始下一个射束的入射准备。
[0125](案例1:通常出射)
[0126]电荷粒子束产生装置处于可出射状态，根据射许可开始信号的接收而开始射束的出射(S101 — S102 — S103 — S122 — S104 — S105)。
[0127]在点扫描照射法中，在一个点上照射目标射线量，如果点照射完成，则进行下一个点照射。在处于出射许可状态的期间，重复进行点照射(S105 — S204 — S205 — S206 — S207 —S208 — S209 —(重复 S203 ~S209))。
[0128](案例2:选通关一出射停止一减速)
[0129]根据规则的移动信号，规则地输出出射许可结束信号。根据出射许可结束信号的接收而停止射束的出射(S124 — S106 — Slll — S206 — S213 —(重复S204))。
[0130]另一方面，通过接收出射许可结束信号，可出射状态维持功能46b工作。即，到经过设定待机时间为止，电荷粒子束产生装置I维持可出射状态。如果在待机中没有再接收到出射许可开始信号而经过了设定待机时间，则可出射状态维持功能46b结束工作。电荷粒子束产生装置I对射速进行减速(重复Slll — (S112 —SI 13 —SI 14) — SI 12 —SI 13 —S110)。
[0131](案例3:选通关一出射停止一出射再开始)
[0132]在照射中，也有时不规则地输出出射许可结束信号。根据出射许可结束信号的接收而停止射束的出射(S124 — S106 — Slll — S206 —S213—(重复 S204))。
[0133]另一方面，根据出射许可结束信号的接收，可出射状态维持功能46b工作，电荷粒子束产生装置I维持可出射状态。如果在待机中再接收到出射许可开始信号，则再开始射束的出射(sill —(重复 S112 — S113 — S114) — S112 — S105 — S204 — S205)。
[0134]~效果~
[0135]一边与现有技术进行比较，一边说明本实施方式的效果。现有技术的电荷粒子照射系统不具有作为本实施方式的特征性结构的可出射状态维持功能46b。
[0136]图9是表示现有技术的中央控制装置46的处理内容的控制流程。对与图6相同的处理附加相同的符号。
[0137]中央控制装置46在持续出射中，判定有无从照射对象监视控制装置65接收到出射许可结束信号(步骤S106)。在步骤S106中接收到出射许可结束信号的情况下，向照射控制装置48发送出射停止信号(步骤SI 109)，并且为了对射束进行加速，向加速器控制装置47发送减速信号(步骤SI 10)。
[0138]图10是说明现有技术的电荷粒子照射系统的动作的概念图。说明与图8的案例3对应的案例。
[0139] 电荷粒子束产生装置I处于可出射状态，根据出射许可开始信号的接收，开始射束的出射(S101 — S102 — S103 — S122 — S104 — S105)。在处于可出射状态的期间重复进行点照射(S105 — S204 — S205 — S206 — S207 — S208 — S209 —(重复 S203 — S209))。
[0140]由此，进行图示区域a的点照射。
[0141]在照射中，也有时不规则地输出出射许可结束信号。根据出射许可结束信号的接收，停止射束的出射(S124 — S106 — S109 — S206 — S213 —(重复 S204))。
[0142]另一方面，根据出射许可结束信号的接收，电荷粒子束产生装置I马上对射束进行减速(S124 — S106 — S109 — S110)。
[0143]其结果是无法进行图示区域b的点照射。无法进行高效的照射，由此整体的照射时间变长，其结果是存在治疗时间变长的问题。
[0144]返回到图8，说明本实施方式的情况3的射束出射再开始后的动作。
[0145]根据出射许可开始信号的再接收，再开始射束的出射，重复进行点照射(S112 — S105 — S204 — S205 ~S209 —(重复 S203 ~S209))。
[0146]根据规则的移动信号，规则地输出出射许可结束信号。根据出射许可结束信号的接收，停止射束的出射(S124 — S106 — Slll — S206 — S213 —(重复 S204))。
[0147]其结果是进行图示区域b’的点照射。通过进行高效的照射，能够缩短照射时间，缩短治疗时间。
[0148]~变形例子~
[0149]本发明并不限于上述实施方式，能够进行各种变形。
[0150]1.关于可出射状态维持功能46b的工作开始时刻，能够进行各种变形。上述实施方式的可出射状态维持功能46b如果在步骤S124中从照射对象监视控制装置65接收到出射许可结束信号，则从接收时开始只待机设定待机时间，但如果在步骤Slll中向照射控制装置48发送了出射停止信号，则也可以从发送时开始只待机设定待机时间。
[0151]2.关于出射许可状态的设定，能够进行各种变形。上述实施方式的照射对象监视控制装置65将从输出出射许可开始信号到输出出射许可结束信号为止的期间设定为出射许可状态，但也可以设为持续输出出射许可信号，将从开始输出出射许可信号到结束输出出射许可信号为止的期间设定为出射许可状态。
[0152]3.本实施方式作为照射方法以点扫描照射法为前提进行了说明，但也能够应用于通过散射体扩大射束的分布的2重散射体法、通过散射体圆形地扫描扩展后的射束的梅花头法。
[0153]〈第二实施方式〉
[0154]图11是表示第二实施方式的中央控制装置46的处理内容的控制流程。对与图6相同的处理附加相同的符号。
[0155]第一实施方式的可出射状态维持功能46b在接收到出射许可结束信号后，只工作设定待机时间(图6的SI 13)，但第二实施方式的可出射状态维持功能46b也可以在接收到出射许可结束信号后，到接收到减速开始指令信号为止(即位于从移动信号成为出射许可范围外到超过减速开始指令值为止的范围的期间)进行工作(图11的S113A)。
[0156]照射对象监视控制装置65在步骤S124中向中央控制装置46发送了出射许可结束信号后，判定移动信号是否超过对出射许可范围外设定的减速开始指令值(步骤S125)，如果移动信号超过减速开始指令值，则向中央控制装置46发送减速开始指令信号(步骤S126)。
[0157]图12是说明第二实施方式的电荷粒子照射系统的动作的概念图。
[0158]在表示目标37的位置的移动信号处于出射许可范围的时间中设定出射许可状态。电荷粒子束产生装置I对射束进行加速，设为可出射状态。进而根据出射许可开始信号开始射束的出射(案例I)。
[0159]根据出射许可结束信号停止射束的出射，另一方面，可出射状态维持功能46b工作，电荷粒子束产生装置I维持可出射状态(待机)。
[0160]如果表示目标37的位置的移动信号超过减速开始指令值，则输出减速开始指令信号。
[0161]如果在待机中没有再接收到出射许可开始信号而接收到减速开始指令信号，则可出射状态维持功能46b结束工作。电荷粒子束产生装置I对射束进行减速(案例2)。
[0162]在照射中，根据不规则的出射许可结束信号的接收，停止射束的出射。另一方面，根据出射许可结束信号的接收，可出射状态维持功能46b工作，电荷粒子束产生装置I维持可出射状态。如果在待机中再接收到出射许可开始信号，则再开始射束的出射(案例3)。
[0163]第二实施方式的电荷粒子照射系统的动作与第一实施方式相同，能够得到相同的效果。
[0164]〈第三实施方式〉
[0165]图13是表示第三实施方式的照射控制装置48的处理内容的控制流程。对与图7相同的处理附加相同的符号。
[0166]在第一实施方式中，如果在点照射中接收到出射停止信号，则停止出射(S206 — S213)，但也可以在完成点照射后转移到待机状态。即，在本实施方式中，不需要进行步骤S206和步骤S213的处理。
[0167]在一个点的照射时间短，能够无视该时间内的目标的移动那样的情况下，在点照射的途中不停止照射，由此与第一实施方式相比，控制变得简单。
[0168]附图标记说明
[0169]1:电荷粒子束产生装置；2:射束输送系统；3:直线加速器；4:同步加速器；5:高频施加装置；6:加速装置；7:控制系统；8:高频施加电极；9:高频施加电源；11:出射用偏转器;12:射束路径;14、15、16:偏向电磁铁；17:治疗室；21:照射装置；24:沙发；25:照射对象；31、32:扫描电磁铁；33:射束位置检测器；34:射线量监视器；37:照射目标；40:X射线CT装置；41:照射计划装置；42:数据库；46:中央控制装置；46a:选通照射功能；46b:可出射状态维持功能；47:加速器控制装置；48:照射控制装置；65:照射对象监视控制装置；66:照射对象监视装置。
【权利要求】
1.一种电荷粒子照射系统，具备: 电荷粒子束产生装置，其重复进行电荷粒子的入射、加速、加速结束后的可出射状态、减速； 照射装置，其向照射对象照射来自该电荷粒子束产生装置的电荷粒子束； 控制装置，其控制上述电荷粒子束产生装置和上述照射装置， 上述控制装置具有以下功能: 照射对象状态变动信号接收功能，其接收来自监视照射对象的状态变动的照射对象监视装置的信号； 出射许可状态设定功能，其与该照射对象状态变动同步地输出出射许可信号，设定出射许可状态； 出射控制功能，其在上述电荷粒子束产生装置处于可出射状态，并且是出射许可状态的情况下，指示电荷粒子束出射，即使在上述电荷粒子束产生装置处于可出射状态，也不是出射许可状态的情况下，指示电荷粒子束出射停止， 该电荷粒子照射系统的特征在于， 上述控制装置还具有以下功能:可出射状态维持功能，其在上述出射许可状态结束后工作，在上述出射许可状态结束后，也维持上述电荷粒子束产生装置的可出射状态， 上述出射控制功能如果在上述可出射状态维持功能工作过程中，再次成为出射许可状态，则再次指示电荷粒子束出射，在上述可出射状态维持功能工作结束后，指示上述电荷粒子束产生装置的减速。
2.根据权利要求1所述的电荷粒子照射系统，其特征在于， 上述可出射状态维持功能只工作所设定的待机时间。
3.根据权利要求3所述的电荷粒子照射系统，其特征在于， 上述可出射状态维持功能根据指示上述出射许可状态结束的信号，开始工作。
4.根据权利要求3所述的电荷粒子照射系统，其特征在于， 上述可出射状态维持功能根据指示上述电荷粒子束出射停止的信号，开始工作。
5.根据权利要求1所述的电荷粒子照射系统，其特征在于， 上述可出射状态维持功能只在上述照射对象的状态变动处于设定范围的期间工作。
6.根据权利要求1所述的电荷粒子照射系统，其特征在于， 上述出射控制功能在接收到指示上述出射许可状态结束的信号后，在照射了预定射线量后，指示电荷粒子束出射停止。
7.一种电荷粒子照射方法，是电荷粒子照射系统的电荷粒子照射方法，该电荷粒子照射系统具备电荷粒子束产生装置、照射装置、控制这些装置和照射对象监视装置的控制装置，该电荷粒子照射方法包括: 上述电荷粒子束产生装置重复进行电荷粒子的入射、加速、加速结束后的可出射状态、减速的出射待机步骤； 上述照射对象监视装置监视照射对象的状态变动的照射对象状态变动监视步骤；与在上述照射对象状态变动监视步骤进行监视的照射对象的状态变动同步地设定出射许可状态的出射许可状态设定步骤； 在上述出射待机步骤处于可出射状态，并且在上述出射许可状态设定步骤是出射许可状态的情况下，从电荷粒子束产生装置出射电荷粒子束，进而从照射装置向照射对象出射该电荷粒子束的出射步骤； 在即使在上述出射待机步骤处于可出射状态，在上述出射许可状态设定步骤不是出射许可状态的情况下，停止出射的出射停止步骤， 该电荷粒子照射方法的特征在于， 还包括:在上述出射许可状态设定步骤出射许可状态结束后，也维持上述电荷粒子束产生装置的可出射状态的可出射状态维持步骤， 在上述出射步骤中，如果在上述可出射状态维持步骤维持可出射状态的过程中，在上述出射许可状态设定步骤再次成为出射许可状态，则再次出射电荷粒子束， 在上述出射待机步骤中，在上述可出射状态维持步骤可出射状态维持结束后，上述电荷粒子束产生装置对电 荷粒子束进行减速。
【文档编号】A61N5/10GK104053475SQ201280058710
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2012年11月14日 优先权日:2011年11月30日
【发明者】藤井佑介, 梅川彻, 梅泽真澄, 白土博树, 梅垣菊男, 宫本直树, 松浦妙子 申请人:株式会社日立制作所, 国立大学法人北海道大学
【专利摘要】本发明提供一种电荷粒子束照射系统以及电荷粒子照射方法，其在选通照射时照射对象产生不规则变动时也进行高效的照射，由此能够缩短照射时间，缩短治疗时间。根据基于规则的移动信号的规则出射许可结束信号的接收，停止射束的出射。另一方面，根据出射许可结束信号的接收，可出射状态维持功能(46b)工作。如果在待机中没有再接收到出射许可开始信号而经过了设定待机时间，则可出射状态维持功能(46b)结束工作。电荷粒子束产生装置(1)对射束进行减速。也有时根据照射中的不规则的出射许可结束信号的接收来停止射束的出射。另一方面，根据出射许可结束信号的接收，可出射状态维持功能(46b)工作，电荷粒子束产生装置(1)维持可出射状态。如果在待机中再接收到出射许可开始信号，则再开始射束的出射。
【专利说明】电荷粒子照射系统以及电荷粒子照射方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电荷粒子照射系统以及电荷粒子照射方法，特别涉及一种向肿瘤等患部照射电荷粒子束进行治疗的电荷粒子照射系统以及电荷粒子照射方法。
【背景技术】
[0002]已知一种向癌等的患者照射阳离子线等电荷粒子束(离子束)的方法。在该照射中使用的系统具备电荷粒子束产生装置、射束输送系统以及治疗室。
[0003]由电荷粒子束产生装置进行加速的电荷粒子束经过射束输送系统到达治疗室的照射装置，通过照射装置扩大其分布，在患者的体内形成适合于患部形状的照射视野。或者，在照射装置中设置扫描装置，配合患部形状来扫描电荷粒子束。
[0004]但是，如果患部等的目标由于呼吸等进行而移动，则难以进行正确的照射。因此，实施只在目标位于预先决定的位置(出射许可范围)的情况下进行照射的选通照射。
[0005]专利文献I所记载的现有技术使用重复进行射束的入射/加速/出射/减速的电荷粒子束产生装置即同步加速器来进行选通照射，有效地使用选通照射时的射束，因此控制射束的入射/加速/出射的重复周期。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:专利第2921433号
【发明内容】
[0009]发明要解决的问题
[0010]选通照射与呼吸等的周期同步地进行照射。呼吸的周期是某种程度规则的，但基于患者的生理活动，也有可能产生不规则变动的情况。
[0011]在现有技术中，如果目标从出射许可范围脱离，则电荷粒子束产生装置马上开始减速。因此，只在目标短时间从出射许可范围脱离后返回出射许可范围这种情况下(不规则变动)，电荷粒子束产生装置已经开始减速，即使目标处于出射许可范围内也无法射出射束。无法进行高效的照射，由此全体的照射时间变长，其结果是存在治疗时间变长的问题。
[0012]本发明的目的在于:提供一种电荷粒子束照射系统以及电荷粒子照射方法，其在选通照射时照射对象产生不规则变动时也进行高效的照射，由此能够缩短照射时间，缩短治疗时间。
[0013]解决问题的方案
[0014](1)为了达到上述目的，本发明是一种电荷粒子照射系统，具备:电荷粒子束产生装置，其重复进行电荷粒子的入射、加速、加速结束后的可出射状态、减速；照射装置，其向照射对象出射来自该电荷粒子束产生装置的电荷粒子束；控制装置，其控制上述电荷粒子束产生装置和上述照射装置，上述控制装置具有以下功能:照射对象状态变动信号接收功能，其接收来自监视照射对象的状态变动的照射对象监视装置的信号；出射许可状态设定功能，其与该照射对象状态变动同步地输出出射许可信号，设定出射许可状态；出射控制功能，其在上述电荷粒子束产生装置处于可出射状态，并且是出射许可状态的情况下，指示电荷粒子束出射，即使在上述电荷粒子束产生装置处于可出射状态，也不是出射许可状态的情况下，指示电荷粒子束出射停止，在该电荷粒子照射系统中，上述控制装置还具有以下功能:可出射状态维持功能，其在上述出射许可状态结束后工作，在上述出射许可状态结束后也维持上述电荷粒子束产生装置的可出射状态，其中，上述出射控制功能如果在上述可出射状态维持功能工作过程中再次成为出射许可状态，则再次指示电荷粒子束出射，在上述可出射状态维持功能工作结束后，指示上述电荷粒子束产生装置的减速。
[0015]在现有技术中，出射控制功能在出射许可状态结束后，指示出射停止，马上指示电荷粒子束产生装置的减速。即使在目标短时间后恢复为出射许可状态那样的情况下(不规则变动)，电荷粒子束产生装置已经开始减速，即使处于出射许可状态也无法出射射束。无法进行高效的照射，由此整体的照射时间变长，其结果是存在治疗时间变长的问题。
[0016]这样的可出射状态维持功能进行工作，由此出射控制功能在出射许可状态结束后指示出射停止的情况下，也不马上指示电荷粒子束产生装置的减速。如果在可出射状态维持功能工作过程中，再次成为出射许可状态，则出射控制功能再次指示电荷粒子束出射。
[0017]由此，进行高效的照射，能够缩短照射时间，缩短治疗时间。
[0018](2)在上述(I)中，理想的是上述可出射状态维持功能只工作设定的待机时间。
[0019]由此，电荷粒子束产生装置的可出射状态只维持设定待机时间。如果在经过设定待机时间之前再次成为出射许可状态，则出射控制功能再次指示电荷粒子束出射。
[0020](3)在上述(2)中，理想的是上述可出射状态维持功能根据指示上述出射许可状态结束的信号，开始工作。
[0021](4)在上述(2)中，理想的是上述可出射状态维持功能根据指示上述电荷粒子束出射停止的信号，开始工作。
[0022](3)、(4)的结构确定设定待机时间的起点。
[0023](5)在上述(I)中，理想的是上述可出射状态维持功能只在上述照射对象的状态变动处于设定范围的期间进行工作。
[0024]由此，电荷粒子束产生装置的出射许可状态只维持照射对象的状态变动处于设定范围的期间。如果在照射对象的状态变动处于设定范围的期间再次成为出射许可状态，则出射控制功能再次指示电荷粒子束出射。
[0025](6)在上述(I)中，理想的是上述出射控制功能在接收到指示上述出射许可状态结束的信号后，在照射了预定射线量后，指示电荷粒子束出射停止。
[0026]由此，在点照射的情况下，不会在点照射过程中照射中断。成为更简单的控制。
[0027](7)为了达到上述目的，本发明是一种电荷粒子照射系统的电荷粒子照射方法，该电荷粒子照射系统具备电荷粒子束产生装置、照射装置、控制这些装置和照射对象监视装置的控制装置，该电荷粒子照射方法包括:上述电荷粒子束产生装置重复进行电荷粒子的入射、加速、加速结束后的可出射状态、减速的出射待机步骤；上述照射对象监视装置监视照射对象的状态变动的照射对象状态变动监视步骤；与在上述照射对象状态变动监视步骤中监视的照射对象的状态变动同步地设定出射许可状态的出射许可状态设定步骤；在上述出射待机步骤中处于可出射状态，并且在上述出射许可状态设定步骤中是出射许可状态的情况下，从电荷粒子束产生装置出射电荷粒子束，进而从照射装置向照射对象出射该电荷粒子束的出射步骤；即使在上述出射待机步骤中处于可出射状态，在上述出射许可状态设定步骤中不是出射许可状态的情况下，停止出射的出射停止步骤，该电荷粒子照射方法还包括:在上述出射许可状态设定步骤中出射许可状态结束后，也维持上述电荷粒子束产生装置的可出射状态的可出射状态维持步骤，在上述出射步骤中，如果在上述可出射状态维持步骤中维持可出射状态的过程中，在上述出射许可状态设定步骤中再次成为出射许可状态，则再次出射电荷粒子束，在上述出射待机步骤中，在上述可出射状态维持步骤中可出射状态维持结束后，上述电荷粒子束产生装置对射束进行减速。
[0028]发明效果
[0029]根据本发明，在选通照射时照射对象产生了不规则变动时也进行高效的照射，由此能够缩短照射时间，缩短治疗时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是电荷粒子照射系统的整体结构图(第一实施方式)。
[0031]图2是照射装置的结构图。
[0032]图3A是说明目标的深度和离子束的能量之间的关系的图。
[0033]图3B是说明目标的深度和离子束的能量之间的关系的图。
[0034]图4是说明与射束轴垂直的方向(XY平面的方向)的照射目标的横方向的扩展和离子束之间的关系的图。
[0035]图5是登记在数据库中的照射参数的数据构造。
[0036]图6是表示照射对象监视控制装置和中央控制装置的处理内容的控制流程。
[0037]图7是表示照射控制装置的处理内容的控制流程图。
[0038]图8是说明电荷粒子照射系统的动作的概念图。
[0039]图9是表示中央控制装置的处理内容的控制流程(现有技术)。
[0040]图10是说明电荷粒子照射系统的动作的概念图(现有技术)。
[0041]图11是表示中央控制装置的处理内容的控制流程(第二实施方式)。
[0042]图12是说明电荷粒子照射系统的动作的概念图(第二实施方式)。
[0043]图13是表示照射控制装置的处理内容的控制流程(第三实施方式)。
【具体实施方式】
[0044]以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0045]<第一实施方式>
[0046]~结构~
[0047]图1是电荷粒子照射系统的整体结构图。电荷粒子照射系统具备电荷粒子束产生装置1、射束输送系统2、放射线治疗室17以及控制系统7、照射对象监视控制装置65以及照射对象监视装置66。另外，作为与电荷粒子照射系统相关联的设备，配置有X射线CT40和照射计划装置41。
[0048]电荷粒子束产生装置I具备离子源(未图示)、直线加速器3 (前级电荷粒子束加速装置)以及同步加速器4。同步加速器4具备高频施加装置5、加速装置6。高频施加装置5具备配置在同步加速器4的旋绕轨道上的高频施加电极8和高频施加电源9。高频施加电极8和高频施加电源9通过开关(未图示)连接。加速装置6具备配置在离子束的旋绕轨道上的高频加速空洞(未图示)和向高频加速空洞施加高频电力的高频电源(未图示)。出射用偏转器11将同步加速器4和射束输送系统2连接起来。
[0049]射束输送系统2具备射束路径12、四极电磁铁(未图不)、偏向电磁铁14、15、16。射束路径12与设置在治疗室17内的照射装置21连接。
[0050]在治疗室17内配置有大致筒状的架台(未图示)。在架台上设置有作为射束输送系统2的一部分的偏向电磁铁15、16以及照射装置21。在架台的内部设置有被称为沙发24的治疗用床和测量床上的照射对象25的运动的照射对象监视装置66。
[0051]架台具有能够通过电动机旋转的构造。偏向电磁铁15、16和照射装置21与架台的旋转一起进行旋转。通过该旋转，还能够从与架台的旋转轴垂直的平面内的任意一个方向对照射对象25进行照射。
[0052]图2是照射装置21的结构图。照射装置21具备扫描电磁铁31、扫描电磁铁32、射束位置检测器33以及射线量监视器34。在本实施方式的电荷粒子照射系统中，照射装置21具备2台扫描电磁铁31、32，使离子束分别向与射束前进方向垂直的面内的2个方向(X方向、Y方向)偏向，变更照射位置。射束位置检测器33测量离子束的位置和离子束的扩展。射线量监视器34测量所照射的离子束的量。在照射对象25内有照射目标37，通过照射离子束而在照射对象25内形成覆盖照射目标那样的射线量分布。在此，在癌症等的治疗的情况下，照射对象25是人，照射目标37是肿瘤(患部)。
[0053]图3A和图3B是说明目标的深度和离子束的能量之间的关系的图。图3A将单一能量的离子束在照射对象内形成的射线量分布表示为深度的函数。图3B将多个能量的离子束在照射对象内形成的射线量分布表示为深度的函数。将图3A中的峰值称为黑色峰值。黑色峰值的位置依存于能量，因此通过与照射目标的深度配合地调整离子束的能量，能够在黑色峰值的位置对照射目标进行照射。照射目标在深度方向上具有厚度，但黑色峰值是尖锐的峰值，因此如图3B所示那样以适当的强度的比例照射若干个能量的离子束，使黑色峰值重叠，由此在深度方向上形成具有与照射目标相同厚度的均匀的高射线量区域(SOBP)。
[0054]图4是说明与射束轴垂直的方向(XY平面的方向)的照射目标的横方向的扩展和离子束之间的关系的图。将与射束轴垂直的方向称为横方向。离子束在到达照射装置21后，通过相互垂直地设置的2台扫描电磁铁31、32到达横方向所希望的位置。能够用高斯分布形状来近似离子束的横方向的扩展。等间隔地配置高斯分布，将其间的距离设为高斯分布的标准偏差程度，由此相加的分布具有均匀的区域。将这样配置的高斯分布状的射线量分布称为点。通过扫描离子束而等间隔地配置多个点，能够在横方向形成均匀的射线量分布。
[0055]根据以上动作,通过基于扫描电磁铁向横方向的射束扫描、基于射束能量变更而向深度方向的黑色峰值的移动，能够形成均匀的照射视野。此外，将以相同的能量进行照射而通过扫描电磁铁的离子束扫描向横方向具有扩展的照射视野的单位称为切片。
[0056]返回到图1，说明照射计划装置41和附带的结构。
[0057] 照射计划装置41在向照射目标37照射离子束之前，决定照射所需要的各参数。如下这样决定参数。
[0058]预先通过X射线CT装置40对照射对象25进行摄影。另外，取得与安装在X射线CT装置40上的照射对象监视装置66相同的装置(未图示)所输出的患者的移动信号。X射线CT装置40根据所取得的摄像数据生成照射对象25的图像数据，向照射计划装置41发送图像数据。照射计划装置41将接收到的图像数据显示在显示装置(未图示)的画面上。如果操作者在图像上指定了希望照射的区域，则照射计划装置41生成照射所需要的数据，根据该数据求出进行照射时的射线量分布。照射计划装置41将求出的射线量分布显示在显示装置上。将希望照射的区域指定为覆盖照射目标37。照射计划装置41求出并决定能够在指定的区域中形成射线量分布那样的照射对象的设置位置、架台角度、照射参数。另外，照射计划装置41决定沙发24的初始位置。另外，根据所取得的移动信号决定出射许可范围。
[0059]照射参数包括离子束的能量、与射束轴垂直的平面内的位置信息(X坐标、Y坐标)、向各位置照射的离子束的目标照射量。即，照射计划装置41根据操作者输入的患者信息，将照射目标(患部)37分割为深度方向的多个切片，决定所需要的切片数N。另外，照射计划装置41求出适合于与各个切片(切片编号i)的深度对应的照射的离子束的能量Ei。照射计划装置41还决定与各切片的形状对应地照射离子束的照射点的个数N1、点编号j、各点的照射位置(i j，Yij)、各点的目标照射量Di j。
[0060]照射计划装置41向数据库42发送所决定的这些信息。数据库42记录从照射计划装置41输出的数据。
[0061]图5是登记在数据库42中的照射参数的数据构造。照射参数具有切片数N和各切片的数据。各切片的数据由切片编号1、能量E1、点数N1、各点的数据构成。点的数据还由点编号j、照射位置(Xij、Yij)、目标照射量Dij构成。
[0062]返回到图1，说明电荷粒子照射系统的控制系统的结构。
[0063]照射对象监视装置66是能够测量目标37的移动、或与移动联动的情况的设备。例如是测量患者的体表的运动的激光距离仪、测量患者的吐气量的呼吸量测定器、测量缠绕在患者腹部的皮带的压力的装置等。在使用这些方法的情况下，需要在治疗前预先求出测定器的输出和目标的位置之间的关系。另外，照射对象监视装置66也可以是通过X射线摄影求出刺入到目标37附近的标记的位置、或通过X射线摄影直接求出目标37自身的位置的装置。此外，照射对象监视装置66既可以构成为包含在电荷粒子照射系统中，也可以构成为另外附加在电荷粒子照射系统上。
[0064]照射对象监视装置66被照射对象监视控制装置65控制。照射对象监视控制装置65接收来自照射对象监视装置66的移动信号，对该信号和出射许可范围进行比较，输出出射许可信号。预先设定出射许可范围，从照射计划装置发送。或者也可以由操作者指定。在出射许可信号中具有出射许可开始信号和出射许可结束信号。将从输出出射许可开始信号到输出出射许可结束信号为止的期间设定为出射许可状态。照射对象监视控制装置65也可以是控制系统7的一个装置。
[0065]控制系统7具备数据库(存储装置)42、中央控制装置46、加速器控制装置47以及照射控制装置48。数据库42与所连接的照射计划装置41连接。将照射计划装置41所生成的照射所需要的数据记录在数据库42中。
[0066]中央控制装置46与加速器控制装置47以及照射控制装置48连接。另外，中央控制装置46与数据库42连接。中央控制装置46从数据库42接收数据，向加速器控制装置47和照射控制装置48发送必要的信息，控制这些装置。
[0067]加速器控制装置47与电荷粒子束产生装置1、射束输送系统2以及架台连接，控制它们。例如，控制为电荷粒子束产生装置I重复进行电荷粒子的入射、加速、加速结束后的可出射状态、减速，控制为在可出射状态下电荷粒子束产生装置I出射电荷粒子束。照射控制装置48对流过扫描电磁铁31、32的励磁电流量的控制和照射装置21内的各监视信号进行处理。
[0068]中央控制装置46具有各种计算处理功能，作为其一具有选通照射功能46a。在电荷粒子束产生装置I为可出射状态，并且是出射许可状态的情况下，选通照射功能46a指示电荷粒子束出射，在即使电荷粒子束产生装置I为可出射状态，也不是出射许可状态的情况下，选通照射功能46a指示电荷粒子束出射停止。
[0069]作为本实施方式的特征性功能，中央控制装置46具有可出射状态维持功能46b。可出射状态维持功能46b如果从照射对象监视控制装置65接收到出射许可结束信号，则待机设定待机时间。其结果是电荷粒子束产生装置I的可出射状态只维持设定待机时间。
[0070]选通照射功能46a如果在设定待机时间中从照射对象监视控制装置65再接收到出射许可开始信号，则再次指示电荷粒子束出射。如果没有再接收到出射许可开始信号，则在经过设定待机时间后，向加速器控制装置47指示电荷粒子束产生装置I的加速。
[0071]此外，与控制流程(图6和图7) —起详细说明选通照射功能46a和可出射状态维持功能46b的处理内容。
[0072]~控制~
[0073]为了进行照射控制，将照射对象25设置在沙发24上，使沙发24和照射对象25移动到由照射计划装置41指定的位置。
[0074]图6是表示照射对象监视控制装置65和中央控制装置46的处理内容的控制流程。为了说明的方便，简化地表示加速器控制装置47和照射控制装置48的处理内容。
[0075]说明照射对象监视控制装置65的处理内容。
[0076]照射对象监视控制装置65对从照射对象监视装置66取得的移动信号和出射许可范围进行比较(步骤S121)。此外，出射许可范围既可以由操作者在照射前指定，也可以使用预先由照射计划装置41生成的数据。
[0077]如果在步骤S121中移动信号进入到出射许可范围内，则向中央控制装置46发送出射许可开始信号(步骤S122)。在移动信号处于出射许可范围外时，进行待机直到步骤S121的判定成为肯定为止。
[0078]然后，对从照射对象监视装置66取得的移动信号和出射许可范围进行比较(步骤S123)，如果在步骤S123中移动信号脱离出射许可范围外，则向中央控制装置46发送出射许可结束信号(步骤S124)。
[0079]以后，直到照射完成为止重复进行该控制处理。将从输出了出射许可开始信号到输出出射许可结束信号为止的期间设定为出射许可状态。
[0080]说明中央控制装置46的处理内容。
[0081]中央控制装置46输入操作者的指示，向加速器控制装置47和照射控制装置48发送照射开始信号(步骤S101)。进而，为了入射射束而向加速器控制装置47发送入射信号(步骤S102)，为了加速射束而向加速器控制装置47发送加速信号(步骤S103)。
[0082]在此，针对与步骤SlOl~103对应的加速器控制装置47的处理内容插入简单的说明。
[0083]加速器控制装置47经由中央控制装置46从数据库42除了接收照射参数以外，接收架台角度信息。加速器控制装置47根据接收到的架台角度信息，使架台向希望的架台角度进行移动。另外，根据照射参数设定与各切片的能量Ei对应的对同步加速器4和射束输送系统2的电磁铁进行励磁的励磁电流量、由高频施加装置5施加的高频的值、向加速装置6施加的高频的值。
[0084]加速器控制装置47如果接收到入射信号，则启动离子源。通过离子源产生的离子(例如阳离子(或碳离子))入射到直线加速器3。直线加速器3对离子进行加速而出射。来自直线加速器3的离子束向同步加速器4入射。
[0085]加速器控制装置47如果接收到加速信号，则控制同步加速器4的电磁铁和加速装置6，将从直线加速器3入射的离子束加速到切片编号I的能量El。即，加速器控制装置47控制电荷粒子束产生装置I，将离子束加速到希望的能量。通过从高频电源向高频加速空洞施加高频(通过高频电力向围绕同步加速器4的离子束施加能量)来进行该加速。另外，加速器控制装置47控制射束输送系统2的电磁铁的励磁量，将加速后的离子束设为能够向照射装置21输送的状态。将该状态称为可出射状态。
[0086]返回到中央控制装置46的处理内容的说明。
[0087]中央控制装置46如果识别出可出射状态，则判定有无从照射对象监视控制装置65接收到出射许可开始信号(步骤S104)。在步骤S104中，在没有接收到出射许可开始信号时，进行待机直到接收出射许可开始信号为止。如果接收到出射许可开始信号，则向照射控制装置48发送出射开始信号(步骤S105)。
[0088]然后，中央控制装置46进行待机直到有无接收到出射许可结束信号(步骤S106)、有无接收到射线量全满信号(步骤S107)、是否经过最大可出射时间(步骤S108)的任意一个判定成为肯定为止(指示继续出射)。
[0089]如果步骤S107或步骤S108的判定为肯定，则向照射控制装置48发送出射停止信号(步骤S109)，并且为了对射束进行减速而向加速器控制装置47发送减速信号(步骤S110)。此外，步骤107的射线量全满信号是从照射控制装置48接收的信号。步骤S108的最大可出射时间是能够将加速后的射束维持为可出射状态的最大的时间。最大可出射时间包含出射射束的时间。
[0090]说明本实施方式的特征性控制。
[0091]在持续出射过程中，判定有无从照射对象监视控制装置65接收到出射许可结束信号(步骤S106)。在步骤S106中接收到出射许可结束信号的情况下，向照射控制装置48发送出射停止信号(步骤S111)。
[0092] 然后，进行待机直到有无再接收到出射许可开始信号(步骤S112)、是否经过设定待机时间(步骤S113)、是否经过最大照射时间(步骤S114)的任意一个判定成为肯定为止(指示出射停止继续)。
[0093]在步骤S112中再接收到来自照射对象监视控制装置65的出射许可开始信号的情况下，返回到步骤S105，向照射控制装置48再发送出射开始信号。
[0094]如果在步骤S113中在接收到出射许可结束信号后，经过了设定待机时间，则前进到步骤S110，为了减速射束而向加速器控制装置47发送减速信号。设定待机时间是从接收到出射许可结束信号到开始减速为止的最大待机时间，既可以由操作者在照射之前设定，也可以使用预先由照射计划装置41生成的数据。既可以在每次照射时变更设定待机时间，也可以持续使用曾经决定了的值。
[0095]如果在步骤S114中经过了最大可出射时间，则前进到步骤S110。
[0096]在此，针对与步骤SllO对应的加速器控制装置47的处理内容插入简单的说明。
[0097]加速器控制装置47如果接收到减速信号，则为了减速和入射的准备，减小同步加速器4的电磁铁的励磁量，将来自直线加速器3的射束设为能够入射的状态。
[0098]返回到中央控制装置46的处理内容的说明。
[0099]中央控制装置46参照照射控制装置48，判定在照射参数所记载的点是否存在没有被照射的剩余点(步骤SI 15)。如果有剩余点，则返回到步骤S102，入射射束，在步骤S103中将射束加速到下一次照射的点的能量。如果没有剩余点，则向加速器控制装置47和照射控制装置48发送照射完成信号(步骤SI 16)。
[0100]图7是表示照射控制装置48的处理内容的控制流程。为了说明的方便，简单地表示中央控制装置46和加速器控制装置47的处理内容。
[0101]照射控制装置48如果从中央控制装置46接收到照射开始信号，则开始照射装置21的控制(步骤S201)。从切片编号i = 1、点编号j = I开始照射(步骤S202)。
[0102]照射控制装置48按照由与切片1、点I对应的中央控制装置46计算出的励磁电流值对扫描电磁铁31和扫描电磁铁32进行励磁。由此，完成照射准备(步骤S203)。
[0103]在照射准备完成后，判定有无从中央控制装置46接收到出射开始信号(步骤S204)。在步骤S204中没有接收到出射开始信号时，进行待机直到接收出射开始信号为止。如果接收到出射开始信号，则向加速器控制装置47发送出射信号(步骤S205)。
[0104]在此，针对与步骤S205对应的加速器控制装置47的处理内容插入简单的说明。
[0105]加速器控制装置47如果接收到出射信号，则控制高频施加装置5，开始来自同步加速器4的离子束的出射。即，接通开关，通过高频施加装置5向离子束施加高频。在稳定极限内在同步加速器4内旋绕的离子束转移到稳定极限外，通过出射用偏转器11从同步加速器4出射。出射的离子束通过射束输送系统2入射到照射装置21。
[0106]在照射装置21中，离子束在通过扫描电磁铁31、32进行扫描后，通过射束位置检测器33、射线量监视器34到达照射目标37，赋予预定的射线量后停止。
[0107]返回到照射控制装置48的处理内容的说明。
[0108]然后，照射控制装置48进行待机直到有无接收到出射停止信号(步骤S206)、是否达到目标照射量(步骤S207)的任意一个判定成为肯定为止(指示继续出射)。
[0109]在步骤S207中，照射控制装置48根据从射线量监视器34接收到的信号，通过射线量计数器对照射量进行计数。如果射线量计数器的值达到目标照射量，则判断向点j的照射完成，为了停止出射，向加速器控制装置47发送停止信号(步骤S208)。
[0110]然后，判定在同一切片内是否存在剩余点(步骤S209)。如果在步骤S209中存在剩余点，即如果j〈Ni，则将j的值增加1，前进到步骤S203,照射下一个点(步骤S212)。重复进行点照射，如果没有剩余点，即如果j = Ni，则判断向切片i的照射完成，向中央控制装置46发送射线量全满信号(步骤S210)。
[0111]然后，判定是否存在剩余切片(步骤S211)。如果在步骤S211中存在剩余切片，即如果i〈N，则将i的值增加1，前进到步骤S203，照射下一个切片(步骤S214)。重复进行该操作，如果没有剩余切片，即如果i = N，则判断为向全部切片的照射完成，照射结束(步骤S215)。
[0112]在本实施方式那样的选通照射中，如果步骤S206的判定为肯定，即如果接收到出射停止信号，则为了停止出射而向加速器控制装置47发送停止信号(步骤S213)。然后，返回到步骤S204，进行待机直到接收下一个出射开始信号为止。
[0113]在此，针对与步骤S208和步骤S213对应的加速器控制装置47的处理内容插入简单的说明。
[0114]加速器控制装置47如果接收到停止信号，则控制高频施加装置5停止出射。即，关断将高频施加电极8和高频施加电源9连接起来的开关，停止高频的施加，由此停止来自同步加速器4的离子束的出射。
[0115]~与权利要求的对应关系~
[0116]照射对象监视控制装置65和照射对象监视装置66进行的步骤S122和步骤S124的处理构成以下的出射许可状态设定功能，即与照射对象25的状态变动同步地输出出射许可开始信号和出射许可结束信号，设定出射许可状态。
[0117]中央控制装置46的选通照射功能46a和中央控制装置46进行的步骤S104、步骤S105、步骤S106、步骤Slll的处理构成以下的出射控制功能，即在电荷粒子束产生装置处于可出射状态，并且是出射许可状态的情况下，指示电荷粒子束出射，在即使电荷粒子束产生装置I处于可出射状态，也不是出射许可状态的情况下，指示电荷粒子束出射停止。
[0118]中央控制装置46的可出射状态维持功能46b和中央控制装置46进行的步骤SI 13的处理构成以下的可出射状态维持功能，即在接收到出射许可结束信号后，只工作设定待机时间，在出射许可状态结束后也维持电荷粒子束产生装置I的可出射状态。
[0119]中央控制装置46的选通照射功能46a和中央控制装置46进行的步骤S112、步骤S105、步骤SllO的处理构成以下的出射控制功能，即如果在可出射状态维持功能46b工作过程中，即在待机中再次成为出射许可状态，则再次指示电荷粒子束出射，在可出射状态维持功能46b工作结束后，即经过了设定待机时间后，指示电荷粒子束产生装置的减速。
[0120]~动作~
[0121]分为案例I~3来说明本实施方式的电荷粒子照射系统的动作。
[0122]图8是说明电荷粒子照射系统的动作的概念图。横轴表示时间。纵轴从上段开始表示移动信号、出射许可范围、出射许可状态、加速器励磁量、待机时间经过、射束出射。
[0123]在表示目标37的位置的移动信号处于出射许可范围的时间中，设定出射许可状态。出射许可状态被设定为从输出出射许可开始信号到输出出射许可结束信号为止的时间。
[0124]加速器励磁量表不同步加速器4的偏向电磁铁的励磁量。在励磁量小时,将射束入射到同步加速器，对射束进行加速，在励磁量大并为一定时，能够出射射束。将该状态称为可出射状态。在可出射状态下，根据出射许可开始信号开始射束的出射。在根据出射许可结束信号停止射束的出射后(在本实施方式中进一步经过设定时间后)，降低加速器励磁量而减速，开始下一个射束的入射准备。
[0125](案例1:通常出射)
[0126]电荷粒子束产生装置处于可出射状态，根据射许可开始信号的接收而开始射束的出射(S101 — S102 — S103 — S122 — S104 — S105)。
[0127]在点扫描照射法中，在一个点上照射目标射线量，如果点照射完成，则进行下一个点照射。在处于出射许可状态的期间，重复进行点照射(S105 — S204 — S205 — S206 — S207 —S208 — S209 —(重复 S203 ~S209))。
[0128](案例2:选通关一出射停止一减速)
[0129]根据规则的移动信号，规则地输出出射许可结束信号。根据出射许可结束信号的接收而停止射束的出射(S124 — S106 — Slll — S206 — S213 —(重复S204))。
[0130]另一方面，通过接收出射许可结束信号，可出射状态维持功能46b工作。即，到经过设定待机时间为止，电荷粒子束产生装置I维持可出射状态。如果在待机中没有再接收到出射许可开始信号而经过了设定待机时间，则可出射状态维持功能46b结束工作。电荷粒子束产生装置I对射速进行减速(重复Slll — (S112 —SI 13 —SI 14) — SI 12 —SI 13 —S110)。
[0131](案例3:选通关一出射停止一出射再开始)
[0132]在照射中，也有时不规则地输出出射许可结束信号。根据出射许可结束信号的接收而停止射束的出射(S124 — S106 — Slll — S206 —S213—(重复 S204))。
[0133]另一方面，根据出射许可结束信号的接收，可出射状态维持功能46b工作，电荷粒子束产生装置I维持可出射状态。如果在待机中再接收到出射许可开始信号，则再开始射束的出射(sill —(重复 S112 — S113 — S114) — S112 — S105 — S204 — S205)。
[0134]~效果~
[0135]一边与现有技术进行比较，一边说明本实施方式的效果。现有技术的电荷粒子照射系统不具有作为本实施方式的特征性结构的可出射状态维持功能46b。
[0136]图9是表示现有技术的中央控制装置46的处理内容的控制流程。对与图6相同的处理附加相同的符号。
[0137]中央控制装置46在持续出射中，判定有无从照射对象监视控制装置65接收到出射许可结束信号(步骤S106)。在步骤S106中接收到出射许可结束信号的情况下，向照射控制装置48发送出射停止信号(步骤SI 109)，并且为了对射束进行加速，向加速器控制装置47发送减速信号(步骤SI 10)。
[0138]图10是说明现有技术的电荷粒子照射系统的动作的概念图。说明与图8的案例3对应的案例。
[0139] 电荷粒子束产生装置I处于可出射状态，根据出射许可开始信号的接收，开始射束的出射(S101 — S102 — S103 — S122 — S104 — S105)。在处于可出射状态的期间重复进行点照射(S105 — S204 — S205 — S206 — S207 — S208 — S209 —(重复 S203 — S209))。
[0140]由此，进行图示区域a的点照射。
[0141]在照射中，也有时不规则地输出出射许可结束信号。根据出射许可结束信号的接收，停止射束的出射(S124 — S106 — S109 — S206 — S213 —(重复 S204))。
[0142]另一方面，根据出射许可结束信号的接收，电荷粒子束产生装置I马上对射束进行减速(S124 — S106 — S109 — S110)。
[0143]其结果是无法进行图示区域b的点照射。无法进行高效的照射，由此整体的照射时间变长，其结果是存在治疗时间变长的问题。
[0144]返回到图8，说明本实施方式的情况3的射束出射再开始后的动作。
[0145]根据出射许可开始信号的再接收，再开始射束的出射，重复进行点照射(S112 — S105 — S204 — S205 ~S209 —(重复 S203 ~S209))。
[0146]根据规则的移动信号，规则地输出出射许可结束信号。根据出射许可结束信号的接收，停止射束的出射(S124 — S106 — Slll — S206 — S213 —(重复 S204))。
[0147]其结果是进行图示区域b’的点照射。通过进行高效的照射，能够缩短照射时间，缩短治疗时间。
[0148]~变形例子~
[0149]本发明并不限于上述实施方式，能够进行各种变形。
[0150]1.关于可出射状态维持功能46b的工作开始时刻，能够进行各种变形。上述实施方式的可出射状态维持功能46b如果在步骤S124中从照射对象监视控制装置65接收到出射许可结束信号，则从接收时开始只待机设定待机时间，但如果在步骤Slll中向照射控制装置48发送了出射停止信号，则也可以从发送时开始只待机设定待机时间。
[0151]2.关于出射许可状态的设定，能够进行各种变形。上述实施方式的照射对象监视控制装置65将从输出出射许可开始信号到输出出射许可结束信号为止的期间设定为出射许可状态，但也可以设为持续输出出射许可信号，将从开始输出出射许可信号到结束输出出射许可信号为止的期间设定为出射许可状态。
[0152]3.本实施方式作为照射方法以点扫描照射法为前提进行了说明，但也能够应用于通过散射体扩大射束的分布的2重散射体法、通过散射体圆形地扫描扩展后的射束的梅花头法。
[0153]〈第二实施方式〉
[0154]图11是表示第二实施方式的中央控制装置46的处理内容的控制流程。对与图6相同的处理附加相同的符号。
[0155]第一实施方式的可出射状态维持功能46b在接收到出射许可结束信号后，只工作设定待机时间(图6的SI 13)，但第二实施方式的可出射状态维持功能46b也可以在接收到出射许可结束信号后，到接收到减速开始指令信号为止(即位于从移动信号成为出射许可范围外到超过减速开始指令值为止的范围的期间)进行工作(图11的S113A)。
[0156]照射对象监视控制装置65在步骤S124中向中央控制装置46发送了出射许可结束信号后，判定移动信号是否超过对出射许可范围外设定的减速开始指令值(步骤S125)，如果移动信号超过减速开始指令值，则向中央控制装置46发送减速开始指令信号(步骤S126)。
[0157]图12是说明第二实施方式的电荷粒子照射系统的动作的概念图。
[0158]在表示目标37的位置的移动信号处于出射许可范围的时间中设定出射许可状态。电荷粒子束产生装置I对射束进行加速，设为可出射状态。进而根据出射许可开始信号开始射束的出射(案例I)。
[0159]根据出射许可结束信号停止射束的出射，另一方面，可出射状态维持功能46b工作，电荷粒子束产生装置I维持可出射状态(待机)。
[0160]如果表示目标37的位置的移动信号超过减速开始指令值，则输出减速开始指令信号。
[0161]如果在待机中没有再接收到出射许可开始信号而接收到减速开始指令信号，则可出射状态维持功能46b结束工作。电荷粒子束产生装置I对射束进行减速(案例2)。
[0162]在照射中，根据不规则的出射许可结束信号的接收，停止射束的出射。另一方面，根据出射许可结束信号的接收，可出射状态维持功能46b工作，电荷粒子束产生装置I维持可出射状态。如果在待机中再接收到出射许可开始信号，则再开始射束的出射(案例3)。
[0163]第二实施方式的电荷粒子照射系统的动作与第一实施方式相同，能够得到相同的效果。
[0164]〈第三实施方式〉
[0165]图13是表示第三实施方式的照射控制装置48的处理内容的控制流程。对与图7相同的处理附加相同的符号。
[0166]在第一实施方式中，如果在点照射中接收到出射停止信号，则停止出射(S206 — S213)，但也可以在完成点照射后转移到待机状态。即，在本实施方式中，不需要进行步骤S206和步骤S213的处理。
[0167]在一个点的照射时间短，能够无视该时间内的目标的移动那样的情况下，在点照射的途中不停止照射，由此与第一实施方式相比，控制变得简单。
[0168]附图标记说明
[0169]1:电荷粒子束产生装置；2:射束输送系统；3:直线加速器；4:同步加速器；5:高频施加装置；6:加速装置；7:控制系统；8:高频施加电极；9:高频施加电源；11:出射用偏转器;12:射束路径;14、15、16:偏向电磁铁；17:治疗室；21:照射装置；24:沙发；25:照射对象；31、32:扫描电磁铁；33:射束位置检测器；34:射线量监视器；37:照射目标；40:X射线CT装置；41:照射计划装置；42:数据库；46:中央控制装置；46a:选通照射功能；46b:可出射状态维持功能；47:加速器控制装置；48:照射控制装置；65:照射对象监视控制装置；66:照射对象监视装置。
【权利要求】
1.一种电荷粒子照射系统，具备: 电荷粒子束产生装置，其重复进行电荷粒子的入射、加速、加速结束后的可出射状态、减速； 照射装置，其向照射对象照射来自该电荷粒子束产生装置的电荷粒子束； 控制装置，其控制上述电荷粒子束产生装置和上述照射装置， 上述控制装置具有以下功能: 照射对象状态变动信号接收功能，其接收来自监视照射对象的状态变动的照射对象监视装置的信号； 出射许可状态设定功能，其与该照射对象状态变动同步地输出出射许可信号，设定出射许可状态； 出射控制功能，其在上述电荷粒子束产生装置处于可出射状态，并且是出射许可状态的情况下，指示电荷粒子束出射，即使在上述电荷粒子束产生装置处于可出射状态，也不是出射许可状态的情况下，指示电荷粒子束出射停止， 该电荷粒子照射系统的特征在于， 上述控制装置还具有以下功能:可出射状态维持功能，其在上述出射许可状态结束后工作，在上述出射许可状态结束后，也维持上述电荷粒子束产生装置的可出射状态， 上述出射控制功能如果在上述可出射状态维持功能工作过程中，再次成为出射许可状态，则再次指示电荷粒子束出射，在上述可出射状态维持功能工作结束后，指示上述电荷粒子束产生装置的减速。
2.根据权利要求1所述的电荷粒子照射系统，其特征在于， 上述可出射状态维持功能只工作所设定的待机时间。
3.根据权利要求3所述的电荷粒子照射系统，其特征在于， 上述可出射状态维持功能根据指示上述出射许可状态结束的信号，开始工作。
4.根据权利要求3所述的电荷粒子照射系统，其特征在于， 上述可出射状态维持功能根据指示上述电荷粒子束出射停止的信号，开始工作。
5.根据权利要求1所述的电荷粒子照射系统，其特征在于， 上述可出射状态维持功能只在上述照射对象的状态变动处于设定范围的期间工作。
6.根据权利要求1所述的电荷粒子照射系统，其特征在于， 上述出射控制功能在接收到指示上述出射许可状态结束的信号后，在照射了预定射线量后，指示电荷粒子束出射停止。
7.一种电荷粒子照射方法，是电荷粒子照射系统的电荷粒子照射方法，该电荷粒子照射系统具备电荷粒子束产生装置、照射装置、控制这些装置和照射对象监视装置的控制装置，该电荷粒子照射方法包括: 上述电荷粒子束产生装置重复进行电荷粒子的入射、加速、加速结束后的可出射状态、减速的出射待机步骤； 上述照射对象监视装置监视照射对象的状态变动的照射对象状态变动监视步骤；与在上述照射对象状态变动监视步骤进行监视的照射对象的状态变动同步地设定出射许可状态的出射许可状态设定步骤； 在上述出射待机步骤处于可出射状态，并且在上述出射许可状态设定步骤是出射许可状态的情况下，从电荷粒子束产生装置出射电荷粒子束，进而从照射装置向照射对象出射该电荷粒子束的出射步骤； 在即使在上述出射待机步骤处于可出射状态，在上述出射许可状态设定步骤不是出射许可状态的情况下，停止出射的出射停止步骤， 该电荷粒子照射方法的特征在于， 还包括:在上述出射许可状态设定步骤出射许可状态结束后，也维持上述电荷粒子束产生装置的可出射状态的可出射状态维持步骤， 在上述出射步骤中，如果在上述可出射状态维持步骤维持可出射状态的过程中，在上述出射许可状态设定步骤再次成为出射许可状态，则再次出射电荷粒子束， 在上述出射待机步骤中，在上述可出射状态维持步骤可出射状态维持结束后，上述电荷粒子束产生装置对电 荷粒子束进行减速。
【文档编号】A61N5/10GK104053475SQ201280058710
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2012年11月14日 优先权日:2011年11月30日
【发明者】藤井佑介, 梅川彻, 梅泽真澄, 白土博树, 梅垣菊男, 宫本直树, 松浦妙子 申请人:株式会社日立制作所, 国立大学法人北海道大学
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