專利名稱：粒子射線治療裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于醫(yī)療用途或研究用途的粒子射線治療裝置，尤其涉及所謂點掃描或光柵掃描的掃描型的粒子射線治療裝置。
背景技術：
一般而言，粒子射線治療裝置包括射束產生裝置，該射束產生裝置產生帶電粒子束；加速器，該加速器與射束產生裝置相連接，且對所產生的帶電粒子束進行加速；射束輸送系統，該射束輸送系統輸送加速到在加速器中所設定的能量為止之后射出的帶電粒子束；以及粒子射線照射裝置，該粒子射線照射裝置設置在射束輸送系統的下游，且用于將帶電粒子束射向照射對象。粒子射線照射裝置大致分為廣域照射方式和掃描照射方式(點掃描、光柵掃描等)，廣域照射方式是利用散射體將帶電粒子束進行散射放大，使得經放大的帶電粒子束與照射對象的形狀相一致來形成照射野，而掃描照射方式是以細束狀射束進行掃描來形成照射野，以使其與照射對象的形狀相一致。 廣域照射方式利用準直器(collimator)和團塊(borus)形成與患部形狀相一致的照射野。廣域照射方式形成與患部形狀相一致的照射野，防止向正常組織進行不需要的照射，因此成為了最廣泛采用的、優(yōu)異的照射方式。然而，需要針對每一位患者制作團塊，或與患部相配合而使準直器進行變形。另一方面，掃描照射方式是不需要準直器和團塊的、自由度高的照射方式。然而，由于不使用防止向患部以外的正常組織進行照射的這些部件，因此要求超過廣域照射方式的、高射束照射位置精度。專利文獻I的目的在于提供能準確地照射患部的粒子射線治療裝置，并公開了以下發(fā)明。專利文獻I的發(fā)明將掃描裝置所進行的帶電粒子束的掃描量和此時利用射束位置檢測器檢測出的帶電粒子束的射束位置存儲到存儲裝置中，使用該存儲的掃描量和射束位置，根據基于治療計劃信息的射束位置，利用控制裝置來設定掃描裝置的掃描量。由于將實際照射所獲得的掃描量與射束位置之間的關系存儲在存儲裝置中，因此可期待準確地對患部進行照射?，F有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本國專利特開2005-096162號公報

發(fā)明內容
在專利文獻I所公開的發(fā)明中，基于通過進行實際照射所獲得的帶電粒子束的掃描量和射束位置的實際數據來生成轉換表，并利用該轉換表來計算出掃描電磁鐵的設定電流值。然而，實際情況是在掃描電磁鐵的電流與磁場之間存在磁滯特性，在電流值增大時以及電流值減小時，會形成不同的磁場。實際上，由于對患部進行照射的正式照射時的掃描電磁鐵的電流值的增減圖案即勵磁圖案不同于生成變換表時的照射時的掃描電磁鐵的勵磁圖案，因此，存在因電磁鐵的磁滯影響而無法正確地照射到患部的問題。本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于，獲得可降低掃描電磁鐵的磁滯影響且可實現高精度射束照射的粒子射線治療裝置。粒子射線治療裝置包括照射管理裝置，該照射管理裝置基于帶電粒子束的目標照射位置坐標來控制掃描電磁鐵；及位置監(jiān)視器，該位置監(jiān)視器測定帶電粒子束的測定位置坐標，照射管理裝置包括指令值生成器，該指令值生成器基于校正數據和目標照射位置坐標來將控制輸入輸出到掃描電磁鐵，上述校正數據是基于測定位置坐標及目標照射位置坐標而生成的，上述測定位置坐標是掃描電磁 鐵的勵磁圖案與正式照射的計劃相同的預備照射中，由位置監(jiān)視器測定的。本發(fā)明的粒子射線治療裝置中，使預備照射與正式照射的計劃中的掃描電磁鐵的勵磁圖案相同，基于預備照射所獲得的結果來校正輸出到掃描電磁鐵的控制輸入，因此，能夠排除掃描電磁鐵的磁滯影響，從而實現高精度的射束照射。


圖I是本發(fā)明的實施方式I中的粒子射線治療裝置的簡要結構圖。圖2是表示實施方式I中的照射步驟的流程圖。圖3是圖I的照射控制計算機的簡要結構圖。圖4是圖I的照射控制裝置的信號生成的時序圖。圖5是說明指令電流的校正方法的圖。圖6是表示本發(fā)明的實施方式2中的照射步驟的流程圖。
具體實施例方式實施方式I圖I是本發(fā)明的實施方式I中的粒子射線治療裝置的簡要結構圖。粒子射線治療裝置包括射束產生裝置51 ;加速器52 ;射束輸送裝置53 ;射束加速輸送控制裝置50 ;粒子射線照射裝置54 ;治療計劃裝置55 ；以及患者文件服務器56。射束產生裝置51對離子源中產生的帶電粒子進行加速來產生帶電粒子束I。加速器52與射束產生裝置51相連接，將所產生的帶電粒子束I加速到規(guī)定的能量。射束輸送裝置53輸送加速到在加速器52中設定的能量為止之后射出的帶電粒子束I。射束加速輸送控制裝置50分別控制射束產生裝置51、加速器52、及射束輸送裝置53。粒子射線照射裝置54設置在射束輸送系統53的下游，對照射對象15照射帶電粒子束I。治療計劃裝置55基于由X射線C T等拍攝而得的圖像信息來決定患者的照射對象15，生成相對于照射對象15的治療計劃數據H)即目標照射位置坐標P i O、目標劑量D i O、目標射束尺寸S i O、目標加速器設定B i O、射程移位器(range shifter)插入量R i O等。目標加速器設定B i O中包含加速器52的射束能量及射束電流的設定值。患者文件服務器56中存儲有利用治療計劃裝置55針對每一位患者生成的治療計劃數據F O。粒子射線照射裝置54包括射束輸送管道2，該射束輸送管道2輸送從射束輸送裝置53射入的入射帶電粒子束Ia ;掃描電磁鐵3 a、3 b，該掃描電磁鐵3 a、3 b在與入射帶電粒子束I a相垂直的方向上即X方向及Y方向上對入射帶電粒子束I a進行掃描；位置監(jiān)視器7 ;對位置監(jiān)視器7的信號進行放大的前置放大器9 ;位置監(jiān)視器單元8 ;劑量監(jiān)視器11 ;對劑量監(jiān)視器11的信號進行放大的前置放大器13 ;劑量監(jiān)視器單元12 ;照射管理裝置32 ;掃描電磁鐵電源4 ;射束放大裝置16 ;射束放大控制裝置17 ;波紋管18 ;真空管道19 ;脈動濾波器20 ;射程移位器21 ;及射程移位器單元23。另外，如圖I所示，入射帶電粒子束Ia的前進方向為Z方向。掃描電磁鐵3a是使得入射帶電粒子束Ia沿X方向進行掃描的X方向掃描電磁鐵，掃描電磁鐵3b是使得入射帶電粒子束Ia沿Y方向進行掃描的Y方向掃描電磁鐵。位置監(jiān)視器7檢測出利用掃描電磁鐵3a、3b進行偏轉后的射出帶電粒子束Ib所通過的通過位置(重心位置)及射束尺寸。前置放大器9對由位置監(jiān)視器7檢出的通過位置及射束尺寸的模擬數據進行放大。此處，射束尺寸是通過垂直于射出帶電粒子束I b的Z方向的XY面的面積。位置監(jiān)視單元8通過前置放大器9接收由位置監(jiān)視器7所檢測出的通過位置及射束尺寸，將該通過位置及射束尺寸轉換為數字數據，來生成測定位置坐標P s及測定射束尺寸S s。 劑量監(jiān)視器11檢測出射出帶電粒子束Ib的劑量。前置放大器13對由劑量監(jiān)視器11檢出的劑量的模擬數據進行放大。劑量監(jiān)視器12通過前置放大器13接收由劑量監(jiān)視器11所檢出的劑量，將該劑量轉換成數字數據，生成測定劑量D s。射束放大裝置16放大射出帶電粒子束Ib的射束尺寸。真空管道19確保射出帶電粒子束I b通過的真空區(qū)域。波紋管18以伸縮自由的方式連接射束輸送管道2和真空管道19，將真空區(qū)域延長到照射對象15。脈動濾波器20也被稱為脊形過濾器(ridge filter),呈凸形的形狀。脈動濾波器20使從加速器52送來的大致具有單一能量的單色射束即帶電粒子束I產生能量損耗，從而使能量具有幅度。對于照射對象15的深度方向(Z方向)的位置坐標的控制，是通過以下方式進行的即，改變加速器52的加速能量來改變入射帶電粒子束I a的能量，及利用射程移位器21來改變射出帶電粒子束I b的能量。射程移位器21逐步調整帶電粒子束I的射程。通過改變加速器52的加速能量來較大幅度地改變帶電粒子束I的射程，通過改變射程移位器21的設定來小幅度地改變帶電粒子束I的射程。照射管理裝置32包括照射控制裝置5和照射控制計算機22。照射控制計算機22從患者文件服務器56中讀出治療計劃數據F 0，來生成設定數據F i，該設定數據F i按照用于控制照射劑量而分割的照射單位即照射點的照射順序重新排列治療計劃數據F O來獲得。即，設定數據F i是序列化的治療計劃數據。基于設定數據F i來輸出發(fā)送到各設備的指令即設定數據F 0。設定數據F i的要素是目標照射位置坐標P i、目標劑量D i、目標射束尺寸Si、目標加速器設定B i、射程移位器插入量R i，設定數據F i的各要素是分別對治療計
劃數據F O的要素即目標照射位置坐標P i O、目標劑量D i O、目標射束尺寸S i O、目標加速器設定B i O、射程移位器插入量R i O進行序列化的數據。設定數據F ο是加速器設定指令B ο、射程移位器指令R ο、指令電流I ο、指令電流I r、射束尺寸指令S ο、目標劑量D ο。照射控制計算機22接收在無患者的狀態(tài)下所進行的預備照射的測定位置坐標Ps、測定劑量D s、測定射束尺寸S s等照射記錄，來評價照射記錄。照射控制計算機22基于測定位置坐標P s來對指令電流I ο進行校正，以生成校正后的指令電流I I·，向掃描電磁鐵電源4發(fā)送指令電流I O或指令電流I r。另外，照射控制計算機22接收實際對患者進行照射的正式照射的測定位置坐標P s、測定劑量D s、測定射束尺寸S s等照射記錄，將正式照射的照射記錄存儲到患者文件服務器56。照射控制裝置5輸出觸發(fā)信號S i g C、計數開始信號S i g h、射束提供指令C O η、射束停止指令C O f f，對照射對象15的照射點及照射劑量進行控制。照射控制裝置5根據觸發(fā)信號s i g c來改變各設備對各照射點的設定，根據計數開始信號s i gh開始測量照射點的照射劑量，在測定劑量D s達到目標劑量D O時，對下一照射點進行控制，若對于將照射對象分割為多個的照射劃分(后述的切片)的各照射劃分的照射結束，對射束加速輸送控制裝置50輸出射束停止指令C ο f f，使帶電粒子束停止。掃描電磁鐵電源4基于從照射控制裝置5輸出的對掃描電磁鐵3的控制輸入即指 令電流Io( I r )，來改變掃描電磁鐵3a、3b的設定電流。射束放大控制裝置17向射束放大裝置16輸出射束尺寸指令S O，射束尺寸指令S O用來在位置監(jiān)視器7中設定射束尺寸。射程移位器單元23向射程移位器21輸出射程移位器指令R O，射程移位器指令R O用來改變射出帶電粒子束I b的能量。圖2是表示實施方式I中的照射步驟的流程圖。照射控制計算機22從患者文件服務器56讀出治療計劃數據F O,生成設定數據F ο。將設定數據F ο輸出到射束加速輸送控制裝置50、掃描電磁鐵電源4、射束放大控制裝置17、射程移位器單元23、位置監(jiān)視器單元8、劑量監(jiān)視器單元12，并存儲在各自的存儲器中。射束加速輸送控制裝置50中存儲有加速器設定指令B ο。掃描電磁鐵電源4中存儲有指令電流I O。射束放大控制裝置17中存儲有射束尺寸指令S O。射程移位器單元23中存儲有射程移位器指令R O。位置監(jiān)視器單元8中存儲有目標照射位置坐標P i及目標射束尺寸S i。劑量監(jiān)視器單元12中存儲有目標劑量D O (步驟S 001)。照射控制裝置5對每個點輸出觸發(fā)信號S i g c，基于設定數據F O來依次改變指令電流I ο、射束尺寸指令S ο、加速器設定指令B ο、射程移位器指令R ο，進行預備照射(步驟S 002)。照射控制計算機22收集預備照射中的測定位置坐標P s、測定劑量Ds、測定射束尺寸S s等照射記錄(步驟S 003)。照射控制計算機22基于測定位置坐標P S來生成對指令電流I O進行校正的電流校正數據I a (步驟S 004)。照射控制計算機22基于電流校正數據I a來校正指令電流I ο，生成校正后的指令電流I r。將指令電流I r輸出到掃描電磁鐵電源4，并覆蓋保存在存儲器中(步驟S 005)。照射控制裝置5輸出觸發(fā)信號Sigc，依次改變校正后的指令電流I r、射束尺寸指令S ο、加速器設定指令B ο、射程移位器指令R ο，并進行預備照射，及確認校正(步驟S 006)。若校正結果沒有問題，照射控制裝置5輸出觸發(fā)信號s i gc，依次改變校正后的指令電流I r、射束尺寸指令S ο、加速器設定指令B ο、射程移位器指令R ο，并進行正式照射(步驟S 007)。圖3是照射控制計算機22生成設定數據F O的設定數據生成部的簡要結構圖。照射控制計算機22包括設定數據生成器29、掃描電磁鐵指令值生成器6、指令值生成器25、校正數據生成器30。圖4是照射控制裝置5的信號生成的時序圖。
對照射控制計算機22及照射控制裝置5的動作進行說明。此處，說明以下照射方法即，將照射點沿切片方向和各切片的X Y方向進行分割，上述切片是沿Z方向進行分割的層，在改變切片時停止帶電粒子束1，在對同一切片內進行照射時，持續(xù)照射帶電粒子束
I。首先說明預備照射的動作。作為照射前的準備，對掃描電磁鐵3進行勵磁，直至獲得飽和磁通密度。設定數據生成器29從患者文件服務器56讀出治療計劃數據F O。校正數據生成器30將預備照射用的電流校正數據I a輸出到指令值生成器25 (步驟S 101)。在進行預備照射時，不對指令電流I ο進行校正，因此，預備照射用的電流校正數據I a是O。設定數據生成器29按照所分割的照射單位即照射點的照射順序重新排列而獲得的目標照射位置坐標P i (X i，y i )輸出到掃描電磁鐵指令值生成器6。設定數據生成器29將按照所分割的照射單位即照射點的照射順序重新排列而獲得的加速器設定指令B ο、射程移位器指令R O、射束尺寸指令S O、目標劑量D O、目標照射位置坐標P i、目標射束尺寸Si分別輸出到射束加速輸送控制裝置50、射程移位器單元23、射束放大控制裝置17、劑量
監(jiān)視器單元12、位置監(jiān)視器單元8 (步驟S 102)。
掃描電磁鐵指令值生成器6基于目標照射位置坐標P i (X i，y i )生成作為基礎的指令電流Ig (Ixg，Iyg)(步驟S 103)。指令值生成器25將作為基礎的指令電流Ig作為指令電流Io (Ixo, Iyo)輸出到掃描電磁鐵電源4 (步驟S 104)。照射控制裝置5將觸發(fā)信號s i g c輸出到射束加速輸送控制裝置50、掃描電磁鐵電源4、射束放大控制裝置17、射程移位器單元23、劑量監(jiān)視器單元12、位置監(jiān)視器單元8，開始對照射順序為I的照射點進行設定(步驟S 105)。此處，由于將照射點沿切片方向和各切片的X Y方向進行分割，上述切片是沿Z方向進行分割的層，因此，各照射點能以切片編號和各切片的分割編號進行表示。如圖4所示，對切片I (第一片切片)的第一個照射點輸出觸發(fā)信號s i g c的脈沖c I (I)。若射束加速輸送控制裝置50完成加速器設定指令B ο的設定，則將結束信號si g a的脈沖輸出到照射控制裝置5。在掃描電磁鐵電源4、射束放大控制裝置17、射程移
位器單元23、劑量監(jiān)視器單元12、位置監(jiān)視器單元8結束各自的設定時，分別將設備結束信號s i g b的脈沖輸出到照射控制裝置5。此外，在圖4中，為了避免復雜化，僅記載一個設備結束信號s i g b，在圖I中省略設備結束信號s i g b。照射控制裝置5接收結束信號siga的脈沖及設備結束信號sigb的脈沖b i (1)，將指示開始劑量測定的計數開始信號s i g h的脈沖輸出到劑量監(jiān)視器單元12及位置監(jiān)視器單元8，向射束加速輸送控制裝置50輸出指示產生射束的射束提供指令C οη的脈沖。射束加速輸送控制裝置50控制射束產生裝置51、加速器52、射束輸送裝置53，開始照射帶電粒子束(步驟S 106)。位置監(jiān)視器單元8接收計數開始信號Sigh的脈沖，將此時的測定位置坐標Ps及測定射束尺寸S s與目標照射位置坐標P i及目標射束尺寸S i進行比較，并將測定位置坐標P s及測定射束尺寸S s存儲到存儲器中。測定位置坐標P s及測定射束尺寸Ss超過允許值時，使互鎖裝置動作來停止照射。對于由劑量監(jiān)視器11測定的射出帶電粒子束I b的測定劑量D s，利用劑量監(jiān)視器單元12來比較目標劑量D O和測定劑量D s，在測定劑量D s超過目標劑量D O的情況下,將劑量達到信號s i g d的脈沖d I (I)輸出到照射控制裝置5及位置監(jiān)視器單元8。劑量監(jiān)視器11將輸出劑量達到信號s i gd的脈沖時的測定劑量D s存儲到存儲器(步驟S 107)。
接著，開始對掃描順序為2的照射點進行設定(步驟S 108)。輸出對于切片I的第二個照射點的觸發(fā)信號s i g c的脈沖c I (2)。由于是同一切片中的照射點，因此，不改變加速器設定指令B ο、射程移位器指令R O。在掃描電磁鐵電源4、射束放大控制裝置17、劑量監(jiān)視器單元12、位置監(jiān)視器單元8結束各自的設定時，分別將設備結束信號s i gb的脈沖b I (2)輸出到照射控制裝置5。照射控制裝置5接收設備結束信號Sigb的脈沖b 1(2)，將指示開始進行劑量測定的計數開始信號s i g h的脈沖輸出到劑量監(jiān)視器單元12及位置監(jiān)視器單元8。劑量監(jiān)視器單元12對第二個照射點的照射劑量進行測定(步驟S 109)。此外，劑量監(jiān)視器單元12包括點計數器和點間計數器，上述點計數器對各照射點的照射劑量進行測定，上述點間計數器對從一點移動到另一點期間的照射劑量進行測定。從輸出劑量達到信號s i gd的脈沖起到接收到計數開始信號s i g h的脈沖為止的測定劑量，相當于帶電粒子束I移動到下一點的移動中的照射劑量(點間照射劑量)。在接收到計數開始信號s i g h的脈沖時，將該點間照射劑量存儲到存儲器。
位置監(jiān)視器單元8接收計數開始信號Sigh的脈沖，將此時的測定位置坐標Ps及測定射束尺寸S s與目標照射位置坐標P i及目標射束尺寸S i相比較，并將測定位置坐標P s及測定射束尺寸S s存儲到存儲器中。測定位置坐標P s及測定射束尺寸S s超過允許值時，使互鎖裝置動作來停止照射。對于由劑量監(jiān)視器11測定的射出帶電粒子束I b的測定劑量D s，利用劑量監(jiān)視器單元12來比較目標劑量D O和測定劑量D s，在測定劑量D s超過目標劑量D ο的情況下,將劑量達到信號sigd的脈沖d I (2)輸出到照射控制裝置5及位置監(jiān)視器單元8。劑量監(jiān)視器11將輸出劑量達到信號s i gd的脈沖時的測定劑量D s存儲到存儲器(步驟S 110)。依次改變照射順序，重復步驟S 108至步驟S 110，直至切片的最后一個照射點(設為編號η)(步驟S 111)。此外，在切片的最后一個照射點上，劑量監(jiān)視器11接收觸發(fā)信號s i g c的脈沖c l(n)，將切片最終信號s i g s的脈沖輸出到照射控制裝置5。劑量監(jiān)視器11基于每個切片編號的點數信息，能檢測出對切片的最后一個照射點設定的情況。在照射控制裝置5接收切片最終信號sigs的脈沖及劑量達到信號Sigd的脈沖d I ( η )時，向射束加速輸送控制裝置50輸出指示停止射束的射束停止指令C Of f。另外，對第二個切片的第一個照射點輸出觸發(fā)信號S i g c的脈沖c 2(1)(步驟S112)。重復步驟S 006到步驟S 112，進行各切片的照射(步驟S 113)。此外，在最后一個切片(設為編號q)的最后一個照射點(設為編號m)，劑量監(jiān)視器11輸出劑量達到信號s
i g d的脈沖d q(m)時，將照射結束信號s i g e的脈沖輸出到照射控制計算機22。另夕卜，在最后一個切片(設為編號q)的最后的照射點，不輸出觸發(fā)信號s i g c的脈沖。照射控制計算機22接收到照射結束信號s i g e的脈沖時，從劑量監(jiān)視器單元12收集測定劑量D s。另外，照射控制計算機22從位置監(jiān)視器單元8收集射出帶電粒子束I b的測定位置坐標P s (X s , y s )及測定射束尺寸S s (步驟S 114)。接著，說明使用校正后的指令電流I r的預備照射和正式照射的動作。此外，由于使用校正后的指令電流I r的預備照射與正式照射的動作相同，因此，對正式照射進行說明。作為照射前的準備，對掃描電磁鐵3進行勵磁，直至獲得飽和磁通密度。設定數據生成器29從患者文件服務器56讀出治療計劃數據F O。此外，在照射控制計算機22中存儲有治療計劃數據F O的情況下，也能使用保存數據。校正數據生成器30生成正式照射用的電流校正數據I a (步驟S 115)。后文將敘述生成對指令電流I ο進行校正的電流校正值數據I a的方法。設定數據生成器29將按照所分割的照射單位即照射點的照射順序重新排列而獲得的目標照射位置坐標P i (X i，y i )輸出到掃描電磁鐵指令值生成器6。設定數據生成器29將按照所分割的照射單位即照射點的照射順序重新排列而獲得的加速器設定指令B ο、射程移位器指令R ο、射束尺寸指令S ο、目標劑量D ο、目標照射位置坐標P i、目標射束尺寸S i、分別輸出到射束加速輸送控制裝置50、射程移位器單元23、射束放大控制裝置17、劑量監(jiān)視器單元12、位置監(jiān)視器單元8 (步驟S 116)。掃描電磁鐵指令值生成器6基于目標照射位置坐標P i (X i , y i )生成作為基礎的指令電流Ig (Ixg, Iyg)(步驟S117)。指令值生成器25將利用電流校正數據I a對作為基礎的指令電流I g進行校正后獲得的指令電流I g — I a作為指令電流I r ( I Xr , I y r)來輸出到掃描電磁鐵電源4 (步驟S 118)。后續(xù)的動作將指令電流I ο改讀為指令電流I Γ，而步驟S 105到步驟S 114都相同。 說明電流校正數據I a的生成方法。圖5是說明指令電流的校正方法的圖。利用發(fā)送到掃描電磁鐵電源4的指令電流I O，測量對于輸出到掃描電磁鐵3的電流I的BL積。B L積是磁場的強度B與掃描電磁鐵3的磁極的有效長度L之積。描繪通過飽和磁通密度的最大磁滯曲線α。獲取最大磁滯曲線α的電流增加方向和電流減少方向的平均，來求出磁滯回線的中心線β。根據照射預定位置即目標照射位置坐標P i、磁滯回線的中心線β、射出帶電粒子束I b的能量、及從掃描電磁鐵3的設置位置到照射位置為止的距離，來求出根據指令電流I ο設定的電流值I ( i d )?？紤]到對帶電粒子束I產生影響的洛倫茲力(弗萊明左手定則)，能基于帶電粒子束I的位置坐標來求出B L積的值。指令電流I O是對應于基于目標照射位置坐標P i計算出的理想的B L積的值B L ( i d)與磁滯回線的中心線β的交點P'(未圖示)的電流I (i d)的指令值。該BL(i d)是所測定的B L積的值的期待值B L (e X)?；谒鶞y定的測定位置坐標P s來計算B L積的值B L (m e )。圖5的P點是實測值。所測定的B L積的值B L (me)可認為是從期待值BL (e X)起偏移了 Λ B L的情況下生成的。使用具有斜率K的直線來偏移Λ B L以校正電流，上述直線是求出指令電流I ο的交點P'的切線。為了進行校正，求出B L積為B L (e X)的電流值I I即可。若求出電流值I 1，則能夠生成指令電流I Γ，指令電流I r將電流值設定為成為B L ( id)的電流值I I。利用上述方法，能夠將因掃描電磁鐵的磁滯影響而引起的帶電粒子束I的位置偏移調整到允許范圍內。點劃線的直線Y是具有與電流值I ( i (O的中心線β的切線具有相同斜率K的直線。斜率K也能以式(I)來表示，校正后的電流值I I能以式(2)來表示。K = -(JJ) * * * (I)
Il = I(id)-ABL/K***(2)式中，Λ B L是B L (m e ) —B L (e x)。由電流校正數據I a設定的校正電流值 Λ I是 Λ BL / K。實施方式I的粒子射線治療裝置中，利用勵磁圖案來實施預備照射，上述勵磁圖案是與基于治療計劃數據F O的設定數據F ο的正式照射的計劃的掃描電磁鐵的勵磁圖案相同的圖案，即，利用與正式照射相同的照射順來實施預備照射，上述照射順序是用于控制照射劑量的照射點的照射順序，因此，能夠獲得反映掃描電磁鐵3的磁滯影響的帶電粒子束I b的測定位置坐標P s。由于基于電流校正數據I a及設定數據F O來校正指令電流I O，因此，能夠修正因掃描電磁鐵3的磁滯所引起的帶電粒子束I b的位置偏移，上述電流校正數據I a是基于反映掃描電磁鐵3的磁滯影響的帶電粒子束I b的測定位置坐標P s而生成的。因而，能降低掃描電磁鐵3的磁滯的影響，能實現高精度的射束照射。實施方式I的粒子射線治療裝置中，作為照射前的準備，對掃描電磁鐵3進行勵磁直至飽和磁通密度，因此，能夠使帶電粒子束I的第一個照射點所受到的掃描電磁鐵3的磁滯影響大致相同。由此，對于所照射的所有照射點，能使預備照射中受到的掃描電磁鐵3的磁滯影響大致相同，上述預備照射是利用與正式照射的計劃中的掃描電磁鐵的勵磁圖案相同的勵磁圖案實施的。因而，即使在利用相同的勵磁圖案進行多次正式照射的情況下，也能無需每次利用預備照射來進行校正就實現高精度的射束照射。實施方式I的粒子射線治療裝置通過改變加速器52的加速能量來改變入射帶電
粒子束I a的能量，并利用射程移位器21來改變射出帶電粒子束
權利要求
1.一種粒子射線治療裝置， 對照射對象照射由加速器進行加速且由掃描電磁鐵進行掃描的帶電粒子束，其特征在于，包括 照射管理裝置，該照射管理裝置基于所述帶電粒子束的目標照射位置坐標來控制所述掃描電磁鐵；以及位置監(jiān)視器，該位置監(jiān)視器測定所述帶電粒子束的測定位置坐標， 所述照射管理裝置包括指令值生成器，該指令值生成器基于校正數據和所述目標照射位置坐標來將控制輸入輸出到所述掃描電磁鐵，所述校正數據是基于所述測定位置坐標及所述目標照射位置坐標而生成的，所述測定位置坐標是在所述掃描電磁鐵的勵磁圖案與正式照射的計劃相同的預備照射中、由所述位置監(jiān)視器測定的。
2.如權利要求I所述的粒子射線治療裝置，其特征在于， 所述照射管理裝置包括校正數據生成器，該校正數據生成器基于所述測定位置坐標及所述目標照射位置坐標來生成所述校正數據；以及掃描電磁鐵指令值生成器，該掃描電磁鐵指令值生成器基于所述測定位置坐標來生成作為基礎的控制輸入， 所述指令值生成器輸出校正控制輸入作為所述控制輸入，所述校正控制輸入是利用由所述校正數據生成器生成的所述校正數據來對由所述掃描電磁鐵指令值生成器生成的、作為所述基礎的控制輸入進行校正后而獲得的。
3.如權利要求I或2所述的粒子射線治療裝置，其特征在于， 所述校正數據是基于將所述掃描電磁鐵的B L積的值B L (m e)和所述掃描電磁鐵的B L積的值B L(e x )之差Λ B L除以系數K所得的值而生成的，所述掃描電磁鐵的BL積的值B L (me)是基于所述預備照射中測定出的所述測定位置坐標而計算出的，所述掃描電磁鐵的B L積的值B L ( e X)是基于所述目標照射位置坐標而計算出的， 所述系數K是所述掃描電磁鐵的B L積和電流值的磁滯回線的中心線上、成為所述BL積的值B L ( e X)的點的切線的斜率。
4.如權利要求I至3的任一項所述的粒子射線治療裝置，其特征在于， 所述照射管理裝置包括判定器，該判定器對所述測定位置坐標與所述目標照射位置坐標之間的位置差是否在規(guī)定的允許范圍內進行判定， 在所述位置差不在所述規(guī)定的允許范圍內的情況下，生成所述校正數據， 在所述位置差在所述規(guī)定的允許范圍內的情況下，使輸出到所述掃描電磁鐵的控制輸入與所述預備照射時為相同的值。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于獲得可降低掃描電磁鐵的磁滯影響且可實現高精度射束照射的粒子射線治療裝置。其包括照射管理裝置(32)，該照射管理裝置(32)基于帶電粒子束(1ｂ)的目標照射位置坐標(Ｐｉ)來控制掃描電磁鐵(3)；及位置監(jiān)視器(7)，該位置監(jiān)視器(7)測定帶電粒子束(1ｂ)的測定位置坐標(Ｐｓ)，照射管理裝置(32)包括指令值生成器(25)，該指令值生成器(25)基于校正數據(Ｉａ)和目標照射位置坐標(Ｐｉ)來將控制輸入(Ｉｏ(Ｉｒ))輸出到掃描電磁鐵(3)，上述校正數據(Ｉａ)是基于測定位置坐標(Ｐｓ)及目標照射位置坐標(Ｐｉ)而生成的，上述測定位置坐標(Ｐｓ)是掃描電磁鐵的勵磁圖案與正式照射的計劃相同的預備照射中，由位置監(jiān)視器(7)測定的。
文檔編號A61N5/10GK102740929SQ20108006246
公開日2012年10月17日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權日2010年1月28日
發(fā)明者原田　久, 雄一 山本, 高明 巖田, 泰三 本田, 越虎 蒲 申請人:三菱電機株式會社