粒子束远程多向照射装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种粒子束多向照射装置，其能够在操作员不进入照射室的情况下，通过远程操作进行多向照射。所述粒子束远程多向照射装置具有照射室(15)和控制室(21)。照射室(15)具有：照射装置(12)，其对照射对象(11)射出粒子束；照射控制装置(13)，其控制照射装置(12)的位置以及方向；支承台(14)，其支承照射对象(11)。另外，控制室(21)具有控制装置(22)和远程操作用控制器(14)。控制装置22通过控制照射控制装置(13)，来控制照射装置(12)的位置以及方向。
【专利说明】粒子束远程多向照射装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种粒子束远程多向照射装置。
【背景技术】
[0002]例如，日本发明专利公开公报特开2009-89853号(专利文献I)中公开了一种粒子束照射方法。在该公报中公开了在粒子束不穿透正常的内脏器官就无法照射到对象部位的情况下，进行多向照射(第0017段)。
[0003]在日本发明专利公开公报特开2008-22994(专利文献2)号中公开了一种粒子束治疗装置，该粒子束治疗装置的粒子束照射部(照射室)和诊断辅助部(控制室)被配置在同一楼层。但是，在使用该装置进行多向照射的情况下，操作员必须在每次照射时都进入照射室内对粒子束照射部进行调整。
[0004]在进行多向照射的情况下，在每次进行粒子束照射时，操作员都要移动粒子束射出装置的位置(渡边令、小野伸雄、永井胜美，日本医学放射线学会杂志第23卷第7号33?40页，昭和38年10月25日:非专利文献I)
[0005]【专利文献I】日本发明专利公开公报特开2009-89853号
[0006]【专利文献2】日本发明专利公开公报特开2008-22994号
[0007]【非专利文献I】渡边令、小野伸雄、永井胜美，日本医学放射线学会杂志第23卷第7号33?40页，昭和38年10月25日
[0008]在现有的多向照射技术中，存在如下问题，S卩，在每次进行粒子束照射时都必须进入照射室，调整粒子束的照射方向，因而使粒子束治疗的时间变长。
【发明内容】
[0009]鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供一种操作员无须进入照射室，而是通过远程操作便能够进行多向照射的粒子束多向照射装置。
[0010]本发明的目的还在于，提供一种能够迅速地进行粒子束的多向照射的粒子束多向照射装置。
[0011]基本上，本发明是基于通过在照射室之外的其他房间内对粒子束照射装置进行远程操作，能够进行粒子束远程多向照射的认知而得到的。
[0012]本发明的粒子束远程多向照射装置具有照射室15和控制室21。照射室15包括:照射装置12，其用于对照射对象11射出粒子束；照射控制装置13，其用于控制照射装置12的位置以及方向；支承台14，其用于支承照射对象11。与现有技术中的粒子束照射装置相同，照射室15也可以包括，设置于照射控制装置13附近并用于驱动照射控制装置13的操作控制器17。本发明的粒子束远程多向照射装置包括用于确认患者准直器(多叶准直器，以下简称MLC)的形状的MLC远程监控摄像头18。另外，控制室21包括控制装置22。优选控制室21还具有显示部42。优选控制装置22包括与照射室15内的照射控制装置13具有同等功能的远程操作用控制器41。控制装置22和远程操作用控制器41，通过控制照射控制装置13来控制照射装置12的位置以及方向。
[0013]粒子束远程多向照射装置的优选为，控制装置22存储与粒子束的照射野相关的信息，该粒子束的照射野是指，由照射控制装置13所控制的照射装置12在各个位置以及方向对照射对象11照射的粒子束的照射野。由此，该粒子束远程多向照射装置即使在照射装置由多个位置以及方向对照射对象照射粒子束的情况下，也能够对照射对象照射适量的粒子束。另外，在具有远程操作用控制器41的情况下，通过与在现有技术中存在于照射装置13附近的操作控制器17相同的操作，来控制照射控制装置13。
[0014]粒子束远程多向照射装置的优选为，还具有图像化装置31，该图像化装置31检测出随着由照射装置12照射的粒子束而由照射对象发生的正电子，并将该正电子图像化。
[0015]粒子束远程多向照射装置的优选为，还具有X线拍摄装置32，该X线拍摄装置32对照射对象进行X线拍摄。
[0016]【发明效果】
[0017]在现有技术中，在进行多向照射时，在每次照射粒子束时操作员都需要进入照射室对照射装置进行控制。但是，采用本发明时，通过远程操作粒子束，能够缩短治疗时间，显著减轻患者的负担。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是用于说明本发明的粒子束远程多向照射装置的示意图。
[0019]图2是MLC远程监控摄像头和照射装置的结构例的示意图。
[0020]图3是具有图像化装置以及X线拍摄装置的粒子束照射装置的示意图。
[0021]图4是粒子束远程多向照射装置的设计图。
【具体实施方式】
[0022]本发明涉及一种粒子束远程多向照射装置。粒子束照射装置是一种用以碳离子束等重粒子束以及质子束为代表的带电粒子束，照射肿瘤以及癌症等患病部位从而进行治疗的医疗装置。粒子束多向照射装置，通过从多个方向用调整了强度等的粒子束照射患病部位，以适量的放射线对患病部位进行治疗，从而减轻对患病部位周围的组织的辐射。另外，从多个方向对患病部位等照射对象照射粒子束的方式，被称为粒子束的多向照射。粒子束远程多向照射装置的意思为，其是一种粒子束多向照射装置中能够在照射室的外面控制粒子束的照射方向等的装置。
[0023]图1是用于说明本发明的粒子线远程多向照射装置的示意图。如图1所示，本发明的粒子线远程多向照射装置具有照射室15和控制室21。照射室15也称为治疗室，是用于对患者等照射对象照射粒子束，从而治疗肿瘤等疾病的房间。另外，控制室21是与照射室15存在于不同空间的房间，是设置有用于控制照射室15的照射系统和驱动系统的控制装置的房间。
[0024]照射室15包括:照射装置12，其用于对照射对象11射出粒子束；照射控制装置13，其用于控制照射装置12的位置以及方向；支承台14，其用于支承照射对象11。
[0025]照射对象12是用于射出粒子束的装置。粒子束例如为，以碳离子束等重粒子束以及质子束为代表的带电粒子束。由于粒子束照射装置为已知技术(例如，参照专利文献1、2以及非专利文献I)，所以在本发明中可以使用公知的照射装置。照射装置12例如可以包括摇摆电磁铁、散射体、脊形过滤器、挡块(Block Collimator)、多叶准直器以及射程调整部件(Bolus)的任意一个或全部。摇摆电磁石用于使粒子束在旋转磁场内旋转，并使照射野平坦化。优选该电磁石的驱动能够由后述的控制装置所控制。散射体是用于使通过电磁石而扩散的粒子束进一步散射的部件。脊形过滤器是用于使布拉格峰(Bragg Peak)的宽度和深度与癌症等的治疗深度相对应地发生变化的部件。挡块是用于屏蔽所需范围之外的粒子束的部件。多叶准直器也称为患者准直器，其具有多个可动叶片，是用于使粒子束的形状与癌症等的患病部位的形状相对应的部件。射程调整部件是用于对应癌症等患病部位的形状来调整粒子束的射程的部件。多叶准直器以及射程调整部件也可以设置于被称为通气管(英语:snoUt)的照射筒的内部。用安装于通气管内部的多叶准直器(患者准直器)，形成如下形状，即，由粒子束方向看到的患病部位的宽度方向(剖面方向)的形状。而且，用安装在通气管内部的射程调整部件，即，局部厚度不同的能量吸收体，使粒子束停止于与患病部位的底部形状相对应的深度。照射装置12既可以为I个，也可以为多个(例如2个以上10个以下)。如存在多个照射装置12，则只须以较小的频度对照射对象进行粒子束照射就能够见效，因而能够缩短治疗时间。
[0026]照射控制装置13是用于控制照射装置12的位置以及方向的装置。照射装置13例如具有:把持部，其用于把持照射装置12 ;位置控制部，其用于控制把持部在空间上的位置；方向控制部，其用于控制把持部的方向。照射装置12以及照射控制装置13，例如组装在旋转容器中，或者作为旋转容器的一部分。即，本发明的照射装置的优选例为，具有能够任意设定照射方向的旋转容器的旋转容器照射装置。本发明的照射装置还可以为照射方向一定的固定照射装置。
[0027]支承台14是用于支承照射对象11的部件。支承台14例如为承载患者的床。优选支承台14上具有致动器，该致动器能够基于来自控制装置等的指令而上下左右前后移动。
[0028]照射室15还可以包括用于操作照射控制装置13的操作控制器17。该操作控制器17也可以为存在于现有技术中的粒子束照射装置中的部件。通过使用该操作控制器17，能够调整控制装置13，对作为照射对象的患者进行适当的粒子束照射。在远程操作粒子束照射的情况下，也可以不使用操作控制器17。另外，也可以仅在医疗工作人员为了照射粒子束而第一次调整粒子束照射装置的情况下使用操作控制器17。优选该操作控制器17构成为，能够通过按键输入信息或者通过触摸屏输入信息。
[0029]照射室15具有MLC(Mult1-leaf Collimator)远程监控摄像头18。在这种情况下，照射装置12为具有多叶准直器(MLC)的装置。该多叶准直器具有能够调整粒子束照射在患者身上的形状的功能。优选在照射装置12的位置或者方向(角度)发生变化的情况下，调整多叶准直器的形状，以能够尽量使粒子束不被照射到正常的内脏器官上，而仅照射到对象部位上。在本发明的优选实施方式中，由于MLC远程监控摄像头18拍摄照射装置12内的多叶准直器的形状，并在控制室内的显示部42上显示多叶准直器的形状，因而能够在控制室中一边确认多叶准直器的形状，一边控制照射装置。另外，控制装置22可以预先存储与多叶准直器的形状相关的信息，该多叶准直器的形状是与照射装置12的位置和角度相对应的形状。在这种情况下，控制装置22对照射控制装置13或者照射装置12发出指令即可，以使粒子束照射到照射对象上，并根据照射装置12的位置以及方向的变化，来调整多叶准直器的形状。由于具有MLC远程监控摄像头，因而能够拍摄照射装置12内的多叶准直器的形状，并将该形状显示在控制室21内的显示部42上，从而能够确认多叶准直器的形状。
[0030]图2是MLC远程监控摄像头和照射装置的结构例的示意图。如图2所示，照射装置所包含的多叶准直器24的形状经由反射镜25，被MLC远程监控摄像头18所拍摄。该MLC远程监控摄像头18所拍摄的影像，例如被控制室21内的控制装置22加工成能够在显示装置42上显示的信息。
[0031]图3是具有图像化装置以及X线拍摄装置的粒子束照射装置的示意图。如图3所示，在照射室15中还可以设有图像化装置31。图像化装置31，是用于检测出随着由照射装置12射出的粒子束而从照射对象产生的正电子，并将该正电子图像化的装置(参照专利文献2)。图像化装置31也称为PET诊断辅助部或者监控装置。PET诊断辅助部具有闪烁体阵列(Scintillator Array)和正电子湮没伽玛射线(Y射线)测定部，其中，闪烁体阵列通过由粒子束(质子束)照射部向患者所射出的质子束自身在患者的体内的放射，生成正电子发射体，并将与因该正电子对的湮灭而产生的Y射线发生反应的光子作为电(检测)信号提取出来；与质子束照射同步，正电子湮灭Y射线测定部通过读取由闪烁体阵列输出的电信号，来间接测定所述Y射线。图像化装置31与X线CT装置以及MRI图像诊断装置并用，能够实现粒子束照射治疗中的实时监控，提高诊断的精确程度，改善治疗方法，从而能够提高医疗的准确性和安全性。
[0032]如图3所示，粒子线远程多向照射装置，还可以具有对照射对象进行X线拍摄的X线拍摄装置32。X线拍摄装置32例如用来确定床的位置。确定床的位置通常是指如下流程，即，通过将由治疗计划装置输出的DRR(Digital Reconstructed Rad1graph)图像与X线图像(DR图像,Digital Rad1graph图像)相比较,算出计划治疗时所确定的照射标的的位置与当前支承台(以下称为床)上的照射标的的位置的误差，从而求出床的移动量，确定床(患者)的位置，其中，所述X线图像是指，在进行以治疗为目的的粒子束照射之前，在患者躺在床上的状态下，用X线拍摄装置所拍摄的图像。在像这样确定床的位置时，X线拍摄装置用于对当前床上的照射标的进行X线拍摄。X线拍摄装置具有X线发生装置(X线源)和X线图像接收装置，X线图像接收装置用于接收由X线发生装置放射的X线。X线图像接收装置配置于与X线发生装置相对的位置上，用以接收由X线发生装置放射的X线。床配置于X线发生装置和X线图像接收装置之间。
[0033]控制室21是与照射室15存在于不同空间的房间。控制室21和照射室15既可以存在于不同楼层，也可以存在于同一楼层。控制室21具有控制装置22 (以及远程操作用控制器41)。控制装置22例如为计算机。计算机具有输入输出部、运算部、控制部以及存储部，各部件通过总线等相连接，相互之间能够收发信息。控制装置22和远程操作用控制器41通过控制照射控制装置13，来控制照射装置12的位置以及方向。控制装置22和远程操作用控制器41还可以用于控制照射装置12的粒子束的照射量。控制装置22还可以用于控制上面说明过的图像化装置31以及X线拍摄装置32。远程操作用控制器41也可以作为控制装置22发挥功能。另外，显示部为触摸屏，该触摸屏也可以作为控制装置22发挥功倉泛。
[0034]粒子束远程多向照射装置的优选为，在控制装置22中存储与粒子束的照射野相关的信息，该粒子束的照射野是指，由照射控制装置13所控制的照射装置12在各个位置以及方向对照射对象11照射的粒子束的照射野。由此，该粒子束远程多向照射装置即使在照射装置由多个位置以及方向对照射对象照射粒子束的情况下，也能够对照射对象照射适量的粒子束。另外，在具有远程操作用控制器41的情况下，通过进行与现有技术中存在于照射控制装置13附近的操作控制器17同样的操作，来控制照射控制部13。控制室21还可以具有显示部42。显示部42，例如与控制装置22相连接。而且，由MLC远程监控摄像头18拍摄的多叶准直器的影像也可以由控制装置22适当地显示在显示部42上。
[0035]接下来，对使用本发明的粒子束远程多向照射装置的治疗方法的例子进行说明。在下面的例子中，说明使用一个照射装置12的治疗方法。但是，照射装置12也可以有两个以上。
[0036]首先，患者进入照射室15。接着，医疗工作人员将患者固定在支承台14上。之后，医疗工作人员移动支承台14，对患者进行大致定位。并且，确定该患者的大致位置。医疗工作人员设置X线拍摄装置。即，移动X线发生装置以及X线图像接收装置，以使二者位于相对的位置，并使支承台14上的患者的患病部位位于二者的连接线上。
[0037]医疗工作人员由X线控制台输入X线拍摄开始信号。接收到该X线拍摄开始信号的X线拍摄装置通过X线发生装置开始放射X线。通过由X线图像接收装置接收由X线发生装置放射并穿透患者患病部位的X线，来由患者的患病部位的正面或者侧面进行X线拍摄。在获取到制作X线图像所需的X线图像数据后，停止由X线发生装置照射X线。
[0038]在不具有X线发生装置的情况下，可以省略上述工序。
[0039]医疗工作人员确认照射室15内的患者的位置。X线图像接收装置输出接收到的X线图像数据，以进行定位辅助。定位辅助系统根据所接收到的X线图像数据，生成患者患病部位的当前图像，并在显示装置上显示该当前图像。另外，定位辅助系统读取预先从治疗计划装置接收到并存储于存储装置中的患者的治疗计划图像，并在显示装置上显示该治疗计划图像。定位辅助系统对显示装置上所显示的当前图像和治疗计划图像进行比较，判断支承台14上的当前的照射标的的位置与治疗计划时确定的照射标的的位置是否存在偏差(是否在允许的偏差范围内)。在判断出当前的照射标的的位置与治疗计划时的照射标的的位置存在偏差(允许偏差范围之外)的情况下，为了使当前的照射标的的位置与治疗计划时的照射标的的位置一致，进行定位的操作者或者定位辅助系统基于该照射标的的位置的偏差量，求出支承台14的移动量。支承台控制装置(未图示)接收到自定位辅助系统的支承台移动量后，基于该支承台移动量，使支承台14移动，从而稍微调整患者的位置。在支承台14停止移动后，医疗工作人员根据需要，由X线操作台输入X线拍摄开始信号，再一次进行X线拍摄，并确认患者位置。定位辅助系统在判断出当前的照射标的的位置与治疗计划时的照射标的的位置一致的情况下(偏差在预先规定的偏差范围之内，判定当前的照射标的的位置与治疗计划时的照射标的的位置一致的情况下)，使X线拍摄结束，并使确定床位置的工序结束。
[0040]医疗工作人员开始粒子束照射的准备工作。具体为，将与躺在支承台14上的患者相对应的患者准直器(多叶准直器)，设置在照射装置12内的粒子束轨道上。之后，将旋转容器旋转至第I方向的规定的旋转角度，而且将通气管设置在规定位置上。之后，医疗工作人员返回控制室21，粒子束照射的准备工作完成，在确认照射室15内除躺在支承台14上的患者外没有其他人(医疗工作人员以及其他患者等)后，医疗工作人员由控制室内的控制装置22输入粒子束照射开始信号。当该粒子束照射开始信号被输出给粒子束照射装置时，由照射装置12开始进行粒子束照射，从而开始治疗。该旋转容器的第I方向的设置，是在照射室15外，由控制室21自动进行的。
[0041]控制装置22存储与粒子束的照射野相关联的信息，该粒子束的照射野是指，由照射控制装置13所控制的照射装置12在各个位置以及方向对照射对象11照射的粒子束的照射野。例如，控制装置22从存储部读取出照射装置12的第I位置、角度以及照射装置12的控制信息。除与由照射装置12输出的粒子束的强度相关的信息外，照射装置12的控制信息还可以包括例如射程调整部件的控制信息、准直器的控制信息等。控制装置22向照射控制装置13输出指令，该指令用于控制照射装置12的位置以及方向。于是，收到来自控制装置22的指令的照射控制装置13，将用于把持照射装置12的把持部的位置变化到第I位置，并且，将照射装置12的角度调整到第I角度。另外，控制装置22对照射装置12输出控制指令。于是，照射装置12基于来自控制装置22的控制指令，在对照射装置12内的各部件进行适当调整后，将粒子束朝着照射对象以规定时间进行照射。
[0042]图像化装置31检测出随着照射装置12所照射的粒子束由照射对象发生的正电子，并将其图像化。图像化装置31构成为能够将图像化结果输出给控制室内的显示屏(显示装置)。因此，控制室内的医疗工作人员能够实时地观测粒子束照射的状态。
[0043]在照射装置位于第2位置以及第2角度、第3位置以及第3角度、和这些角度以及位置之后的位置以及角度进行照射的情况下，同样基于来自控制装置22和远程操作控制器41的指令，照射控制装置13调整照射装置12的位置以及角度，照射装置12将粒子束朝着照射对象以规定时间进行照射。
[0044]在第I方向的照射结束后，用控制室21内的远程操作用控制器41，设定第2方向的旋转角度，转动旋转容器，设置通气管。之后，将患者准直器(多叶准直器)的形状设置为与进行第2方向照射相对应的形状，用MLC远程监控摄像头18确认多叶准直器的形状。之后，医疗工作人员由控制室内的控制装置输入粒子束照射开始信号。当该粒子束照射开始信号被输出给粒子束照射装置时，由照射装置12开始进行粒子束照射，从而开始进行第2方向的治疗。在多向照射，即，在3个方向以上的照射的情况下，同样像这样重复该操作。
[0045]由此，该粒子束远程多向照射装置即使在照射装置由多个位置以及方向对照射对象照射粒子束的情况下，也能够对照射对象照射适量的粒子束。
[0046]如上面所述，本发明的优选实施方式为，粒子束远程多向照射装置具有多个照射装置12，能够一次由多个方向照射粒子束。在这种情况下，基于来自控制装置22和远程操作用控制器41的控制指令，用于控制各个照射装置的照射控制装置13调整各个照射装置的位置以及角度，各个照射装置12将粒子束朝着照射对象以规定时间进行照射即可。
[0047]【实施例1】
[0048]实际设计了一种粒子束远程多向照射装置。图4是粒子束远程多向照射装置的设计图。该粒子束远程多向照射装置具有3个照射室，3个照射装置的动作分别由各控制室内的控制装置控制。各照射装置以及照射控制装置通过导线分别与各控制装置连接。医疗工作人员通过使用控制室内的控制装置以及远程操作用控制器，能够控制各照射装置以及照射控制装置。另外，在图4所示的例子中，存在与各粒子束照射装置相对应的控制室以及控制装置。但是，也可以在一个控制室内控制多个粒子束照射装置。
[0049]在现有技术中，在治疗台(床)的附近设有用于操作治疗室内的机器的操作手柄，使用该操作手柄对照射机器进行设定、操作。本发明中，在操作室内设置了远程多向照射用操作器，该远程多向照射用操作器能够进行与现有技术中放置于治疗室内的操作手柄相同的操作。在对照射装置进行设定时，对设置于操作器旁边的患者监控摄像头显示屏进行确认，并操作照射装置。另外，通过MLC远程监控摄像头能够在控制室确认多叶准直器的形状。像这样，在本实施例中能够实现粒子束远程多向照射。
[0050]【工业实用性】
[0051 ] 本发明能够在医疗器械领域中使用。
[0052]【附图标记说明】
[0053]11:照射对象；12:照射装置；13:照射控制装置；14:支承台；15:照射室；17:操作用控制器；18:MLC远程监控摄像头；21:控制室；22:控制装置；24:多叶准直器；25:反射镜；31:图像化装置；32:X线拍摄装置；41:远程操作用控制器；42:显示部。
【权利要求】
1.一种粒子束远程多向照射装置，其能够进行粒子束的远程多向照射，具有照射室(15)和控制装置(22)，其中， 所述照射室(15)具有: 照射装置(12)，其对照射对象(11)射出粒子束； 照射控制装置(13)，其控制所述照射装置(12)的位置以及方向； 支承台(14)，其用于支承所述照射对象(11)， 所述控制装置(22)，其设置于与所述照射室(15)不同的其他的控制室(21)中， 所述控制装置(22)通过控制所述照射控制装置(13)，来控制所述照射装置(12)的位置以及方向， 所述照射室(15)还具有MLC远程监控摄像头(18)， 所述MLC远程监控摄像头(18)能够拍摄所述照射装置(12)内的多叶准直器的形状，并通过在所述控制室(21)内的显示部(42)上显示该形状，从而确认所述多叶准直器的形状。
2.根据权利要求1所述的粒子束远程多向照射装置，其特征在于， 所述控制装置(22)存储与粒子束的照射野相关的信息，该粒子束的照射野是指，由照射控制装置(13)所控制的照射装置(12)在各个位置以及方向对照射对象11照射的粒子束的照射野， 所述粒子束远程多向照射装置即使在照射装置由多个位置以及方向对照射对象照射粒子束的情况下，也能够对照射对象照射适量的粒子束。
3.根据权利要求1所述的粒子束远程多向照射装置，其特征在于， 还具有图像化装置(31)， 所述图像化装置(31)检测出随着由所述照射装置(12)照射的粒子束而由照射对象发生的正电子，并将该正电子图像化。
4.根据权利要求1所述的粒子束远程多向照射装置，其特征在于， 还具有X线拍摄装置(32)， 所述X线拍摄装置(32)对所述照射对象进行X线拍摄。
5.根据权利要求1所述的粒子束远程多向照射装置，其特征在于， 所述控制装置(22)具有远程操作用控制器(41)， 所述远程操作用控制器(41)能够远程操作所述照射控制装置(13)。
【文档编号】A61N5/10GK104302357SQ201380017074
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年3月27日 优先权日:2012年3月31日
【发明者】菱川良夫 申请人:日本一般财团法人Medipolis医学研究财团Medipolis癌症质子线治疗研究中心