本發(fā)明涉及照射粒子射線以進行癌癥治療等的粒子射線治療裝置。

背景技術：

在以癌癥治療為目的的放射線醫(yī)療領域中，正在開發(fā)利用了質子或重離子的癌癥治療裝置即粒子射線治療裝置，建設利用粒子射線治療裝置進行治療的設施。與X射線、γ射線等現(xiàn)有的放射線治療相比，利用了質子或重離子等的粒子射線的治療可以對癌癥患部進行集中照射，可以不影響正常細胞地進行治療。

近年來，在粒子射線治療裝置中，開發(fā)出可抑制對正常細胞的影響的掃描照射法、層疊原體照射法之類的高級三維照射法，并達到實用。高級三維照射法通過在照射過程中精細地切換射束條件，從而實施更為準確的劑量分布控制。

粒子射線治療裝置由具有用于按照治療計劃將規(guī)定的粒子射線照射于患者的照射設備的治療室、及根據(jù)治療室的粒子射線的要求來生成粒子射線并在規(guī)定的射束條件下輸送至指定的治療室的加速器構成。

此外，照射設備包含進行觀測的劑量監(jiān)視器系統(tǒng)，以向患者照射規(guī)定的劑量值的粒子射線。照射劑量是特別重要的治療參數(shù)中的一種，因此，一般而言，在粒子射線治療裝置的劑量監(jiān)視器系統(tǒng)中，通過使劑量監(jiān)視器冗余化，來提高可靠性。

在現(xiàn)有的粒子射線治療裝置中，已知有以下技術：在質子射線通過的射束線設備中具備主劑量監(jiān)視器和副劑量監(jiān)視器以作為用于測定所照射的劑量的劑量監(jiān)視器，從而進行雙重化。(例如非專利文獻1)。

現(xiàn)有技術文獻

非專利文獻

[非專利文獻1]Medipolis癌癥粒子射線治療研究中心Web公開資料、粒子射線治療的介紹“粒子射線治療裝置”5.使質子射線成型為目標形狀的照射類設備(射束線設備)的4.劑量監(jiān)視器、[平成26年5月14日檢索]、互聯(lián)網(wǎng)＜URL：http：//www.medipolis-ptrc.org/device_2.html＞

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術問題

劑量監(jiān)視器通過檢測由通過傳感器部的射束所生成的電荷量，來測量通過的射束的劑量值。如上所述，劑量監(jiān)視器承擔著觀測投放到患者的放射劑量的重要任務，通過多重化來提高可靠度，以避免因劑量監(jiān)視器的故障而直接給患者帶來嚴重危害。

一般而言，在具備2臺劑量監(jiān)視器的系統(tǒng)中，由在檢測出治療計劃系統(tǒng)所計劃的投放劑量值時進行射束切斷的主劑量監(jiān)視器、和在檢測出比投放劑量值要大百分之幾的保護用的切斷劑量值時進行射束切斷以防止主劑量監(jiān)視器動作不良時的過度照射的副劑量監(jiān)視器構成。

主劑量監(jiān)視器和副劑量監(jiān)視器除了所設定的劑量值和監(jiān)視器傳感器部的配置以外，在功能上是等效的，但主副功能通常是固定的。因此，只要主劑量監(jiān)視器的功能沒有問題，副劑量監(jiān)視器檢測出保護切斷劑量值并進行切斷的情況通常就不會發(fā)生。若萬一出現(xiàn)在副劑量監(jiān)視器的劑量檢測功能或射束切斷功能發(fā)生異常的期間內(nèi)發(fā)生重疊主劑量監(jiān)視器的故障的多重故障，則存在會引起可能立即導致過度照射的嚴重事態(tài)的問題。

本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種無需為了劑量監(jiān)視器的動作健全性而另外進行驗證、且無需追加的故障診斷功能的粒子射線治療裝置。

解決技術問題的技術方案

本發(fā)明的粒子射線治療裝置的特征在于，包括：加速器，該加速器利用同步加速器將粒子射線進行加速并射出；照射設備，該照射設備將從加速器射出的粒子射線照射至照射對象；第1劑量監(jiān)視器和第2劑量監(jiān)視器，該第1劑量監(jiān)視器和第2劑量監(jiān)視器檢測從照射設備照射的粒子射線的劑量值；以及劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置，該劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置在每次照射時對第1劑量監(jiān)視器和第2劑量監(jiān)視器切換并分配第1功能和第2功能來進行控制，所述第1功能對與投放劑量值相對應的劑量值進行檢測，所述第2功能對與切斷劑量值相對應的劑量值進行檢測。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，構成為利用劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置，在每次照射時切換2臺劑量監(jiān)視器的功能，控制各自所對應的劑量監(jiān)視器電路，從而可在治療流程中進行2臺劑量監(jiān)視器的動作確認，而無需特別操作。此外，只要不同時發(fā)生故障，就必定能利用2次照射來檢測、確定故障部位。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明實施方式1中的粒子射線治療裝置的結構的結構圖。

圖2是表示本發(fā)明實施方式1中的粒子射線治療裝置的劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置的動作步驟的流程圖。

圖3是表示本發(fā)明實施方式1中的粒子射線治療裝置的劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置所進行的故障診斷的示例的圖。

具體實施方式

實施方式1

圖1是表示本發(fā)明實施方式1中的粒子射線治療裝置的結構的圖。如圖1所示，加速器1和治療室2構成實施方式1的粒子射線治療裝置100。加速器1的射束的射出由射束控制裝置3進行控制。在治療室2中存在作為照射對象的患者201和照射設備202，照射設備202由照射控制裝置4進行控制。劑量監(jiān)視器系統(tǒng)5為構成照射設備202的部件。

劑量監(jiān)視器系統(tǒng)5由包括2個樣式的作為第1劑量監(jiān)視器的劑量監(jiān)視器50和作為第2劑量監(jiān)視器的劑量監(jiān)視器51、作為劑量監(jiān)視器50和劑量監(jiān)視器51的各控制電路的劑量監(jiān)視器電路52、53、以及一個劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54構成。

劑量監(jiān)視器系統(tǒng)5的劑量監(jiān)視器50和劑量監(jiān)視器51分別連接到劑量監(jiān)視器電路52和劑量監(jiān)視器電路53。劑量監(jiān)視器電路52和劑量監(jiān)視器電路53分別與劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54和射束控制裝置3相連接，劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54還與照射控制裝置4及射束控制裝置3相連接。

接著，對加速器1和治療室2的基本動作進行說明。圖1中，作為由入射器10的離子源11產(chǎn)生的離子(例如氫離子、碳離子)的集合的粒子射線利用入射器10的前級直線加速器12接受預加速，并被加速至規(guī)定的動能。接受預加速后的粒子射線通過低能量射束輸送系統(tǒng)的真空管道13，并且，一邊利用電磁體14～20進行偏轉、收斂和發(fā)散、軌道修正，一邊被引導至同步加速器21。

同步加速器21中，電磁體22(22a、22b、22c、22d)設定成使得粒子射線在同步加速器21內(nèi)采用環(huán)繞軌道，反復接受高頻加速空洞23所形成的加速電場。粒子射線由高頻加速空洞23的加速電場反復加速，其動能隨加速而變高。隨著動能變高，粒子射線的偏轉等所需的磁場強度發(fā)生變化，因此，構成同步加速器21的電磁體22(22a、22b、22c、22d)等加速器設備的運轉參數(shù)根據(jù)時間而變化。

同步加速器21中的粒子射線達到規(guī)定的動能，在能取出粒子射線的時刻利用射出裝置24將粒子射線送出到高能量射束輸送系統(tǒng)。導入至高能量射束輸送系統(tǒng)的粒子射線由于偏轉電磁體25～27等的作用而被適當?shù)匾龑е林委熓?。

雖未圖示，但在具有旋轉機架的高能量射束輸送系統(tǒng)的情況下，將旋轉機架設定為規(guī)定角度，輸送粒子射線。構成加速器的各子系統(tǒng)包括射束監(jiān)視器，利用該射束監(jiān)視器來適當觀測粒子射線的狀態(tài)。

輸送至治療室2的粒子射線經(jīng)過由未圖示的擺動電磁鐵或掃描電磁鐵、散射體、脊形過濾器、多葉準直器、物塊等照射設備所進行的朝與粒子射線的前進軸垂直的方向的掃描、散射、動量的分散、校準、補償?shù)冗^程，設定成使得固定于患者臺203的患者201的患部形狀及吸收劑量的峰值位置與患部深度相一致的狀態(tài)，達到對患者201的劑量投放。

對患者201投放的粒子射線的量由照射設備202中包含的劑量監(jiān)視器系統(tǒng)5來進行觀測，進行粒子射線照射直至投放劑量達到規(guī)定的劑量值。粒子射線照射按照治療計劃來進行，治療計劃包含至少一個照射條件，該照射條件包含粒子射線的射束條件、照射設備的設定及照射劑量值。

在一個治療計劃包含多個照射條件、且該照射條件中包含的射束條件存在2種以上的情況下，在投放了對應于某一個射束條件的照射條件中所設定的照射劑量之后，切換加速器的設定以與下一射束條件對應，在下一照射條件下開始照射。重復該動作，直至投放了治療計劃所包含的所有照射條件中所設定的照射劑量。

接著，參照圖1，說明從基于本實施方式1中的粒子射線治療裝置100的治療計劃的照射準備到照射完成為止的一連串動作。首先，照射控制裝置4控制設備，以對照射設備202及劑量監(jiān)視器系統(tǒng)5設定基于治療計劃的參數(shù)。

對于劑量監(jiān)視器系統(tǒng)5，向劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54發(fā)送投放劑量值，同時發(fā)送保護切斷劑量值。接收到該投放劑量值和保護切斷劑量值的劑量監(jiān)視器系統(tǒng)5對2個樣式的劑量監(jiān)視器電路52、53分別設定投放劑量值和保護切斷劑量值，并通知照射控制裝置4設定完成。

從包含劑量監(jiān)視器系統(tǒng)5的所有照射設備202接收到設定通知的照射控制裝置4開始照射。隨著照射開始，從加速器1向治療室2輸送射束，通過包含劑量監(jiān)視器系統(tǒng)5的照射設備202，向患者201照射射束。射束通過劑量監(jiān)視器系統(tǒng)5時，劑量監(jiān)視器50、51將所通過的射束的電化量作為監(jiān)視器信號傳送到劑量監(jiān)視器電路52、53。

接收到監(jiān)視器信號的劑量監(jiān)視器電路52、53利用預先校正后的程序來對監(jiān)視器信號進行處理，換算成劑量值，從照射開始時刻起進行累積。若累積得到的劑量值達到設定的切斷劑量值以上，則劑量監(jiān)視器電路52、53對射束控制裝置3輸出切斷信號來抑制射束照射，并且，向劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54發(fā)送表示照射到患者201的射束達到所設定的劑量值的切斷狀態(tài)通知和照射劑量值。

射束控制裝置3同時將從劑量監(jiān)視器電路52、53接收到切斷指示這一情況通知給劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54。

從劑量監(jiān)視器電路52、53接收到切斷狀態(tài)通知和照射劑量值的劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54向照射控制裝置4發(fā)送照射劑量值。照射控制裝置4確認接收到的照射劑量值滿足投放劑量值這一情況，完成一連串照射。若照射劑量值小于投放劑量值，則由用戶視狀況來判斷是否進行再次照射或者再次執(zhí)行治療計劃。

接著，基于圖2詳細說明本實施方式1中表示發(fā)明特征的劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54的動作。首先，劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54從照射控制裝置4接收投放劑量值和保護切斷劑量值(S2001)。

接著，劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54控制劑量監(jiān)視器電路52和劑量監(jiān)視器電路53，使得對劑量監(jiān)視器50和劑量監(jiān)視器51中的任一方分配主劑量監(jiān)視器A或副劑量監(jiān)視器B的功能(S2002)。

但是，從下一次照射開始，以與上次所設定的功能不同的方式設定主劑量監(jiān)視器A和副劑量監(jiān)視器B，每次照射時對功能進行替換。此處，最初，設為劑量監(jiān)視器50分配有主劑量監(jiān)視器A的功能，劑量監(jiān)視器51分配有副劑量監(jiān)視器B的功能。

接著，劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54對于作為主劑量監(jiān)視器A的劑量監(jiān)視器50，為了檢測作為第1功能的切斷劑量值，而在控制劑量監(jiān)視器50的劑量監(jiān)視器電路52中將投放劑量值設定作為切斷劑量值(S2003)。

另一方面，對于作為副劑量監(jiān)視器B的劑量監(jiān)視器51，為了檢測作為第2功能的切斷劑量值，而在控制劑量監(jiān)視器51的劑量監(jiān)視器電路53中將保護切斷劑量值設定作為切斷劑量值(S2004)。設定切斷劑量值后的劑量監(jiān)視器電路52、53將至此為止的累積劑量值清零，準備新的射束劑量值的累積。

完成對劑量監(jiān)視器電路52、53設定切斷劑量值之后，劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54向照射控制裝置4通知設定完成(S2005)。接收到設定完成的照射控制裝置4接收到其它裝置的設定完成和用戶的照射開始指示之后，開始射束照射(S2006)。

接收到射束照射開始指示的射束控制裝置3對加速器1進行控制以射出射束，射束從加速器1輸出，通過照射設備202而照射到患者201。利用射束照射，從作為主劑量監(jiān)視器A的劑量監(jiān)視器50輸出監(jiān)視器信號，在劑量監(jiān)視器電路52中對劑量值進行累積。

在所有的設備和設備間通信正常的情況下，首先，作為主劑量監(jiān)視器A的劑量監(jiān)視器50的劑量監(jiān)視器電路52中，若累積劑量值達到作為切斷劑量值的投放劑量值，則從劑量監(jiān)視器電路52向射束控制裝置3輸出切斷指示。

其結果是，來自加速器1的射束輸出停止，之后，不再從作為主劑量監(jiān)視器A的劑量監(jiān)視器50的劑量監(jiān)視器電路52輸出監(jiān)視器信號，因此，作為副劑量監(jiān)視器B的劑量監(jiān)視器51的劑量監(jiān)視器電路53不會輸出切斷信號。

同時，從射束控制裝置3向劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54通知作為主劑量監(jiān)視器A的劑量監(jiān)視器50的劑量監(jiān)視器電路52已輸出切斷信號這一情況。

在這種情況下，劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54判斷為作為主劑量監(jiān)視器A的劑量監(jiān)視器50及劑量監(jiān)視器電路52正常動作、且從射束控制裝置3也有正常響應，將照射正常結束這一情況通知給照射控制裝置4并結束。

但是，在此情況下，作為副劑量監(jiān)視器B的劑量監(jiān)視器51及劑量監(jiān)視器電路53一概不參與切斷動作，因此，不確認副劑量監(jiān)視器B和與副劑量監(jiān)視器B相關的通信的健全性。

在所有的設備與設備間通信正常結束之后，在以后的照射中，如上所述，以每次照射時與上次設定的功能不同的方式設定主劑量監(jiān)視器A和副劑量監(jiān)視器B，替換劑量監(jiān)視器50和劑量監(jiān)視器51的功能，同樣地重復S2001～S2006。

此處，在下一次的照射中，劑量監(jiān)視器51分配有主劑量監(jiān)視器A的功能，劑量監(jiān)視器50分配有副劑量監(jiān)視器B的功能。因此，在下一次的照射中所有的設備與設備間通信正常結束的情況下，在作為主劑量監(jiān)視器A的劑量監(jiān)視器51及劑量監(jiān)視器電路53中確認通信的健全性。

其結果是，利用每次照射時替換2臺劑量監(jiān)視器50、51的主副功能的結構，可在治療流程中進行2臺劑量監(jiān)視器的動作確認，而無需特別操作。此外，只要不同時發(fā)生故障，就必定能利用2次照射來檢測、確定故障部位。

此外，由于交替使用2臺劑量監(jiān)視器50、51，因此，將射束切斷動作時的2臺劑量監(jiān)視器的劑量值進行比較，在測量劑量值相同或測量劑量值之差在閾值以下的情況下，判斷切斷能力的異常，在測量劑量值之差超過閾值的情況下，判斷測量能力的異常，從而也能兼有故障診斷功能，可促使用戶盡早進行故障確認及糾正處置。

另一方面，若作為主劑量監(jiān)視器A的劑量監(jiān)視器50或劑量監(jiān)視器電路52中發(fā)生異常而無法將切斷信號輸出到射束控制裝置3，則作為副劑量監(jiān)視器B的劑量監(jiān)視器51的劑量監(jiān)視器電路53檢測出累積劑量值達到保護切斷劑量值這一情況，向射束控制裝置3輸出切斷信號。

劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54從作為副劑量監(jiān)視器B的劑量監(jiān)視器51的劑量監(jiān)視器電路53接收切斷動作的通知，從射束控制裝置3接收表示有來自劑量監(jiān)視器電路53的切斷的指示的通知。

由此，劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54可明確作為主劑量監(jiān)視器A的劑量監(jiān)視器50或劑量監(jiān)視器電路52發(fā)生異常、但作為副劑量監(jiān)視器B的劑量監(jiān)視器51或劑量監(jiān)視器電路53正常動作這一情況，并向照射控制裝置通知異常。

另一方面，在作為主劑量監(jiān)視器A的劑量監(jiān)視器50及劑量監(jiān)視器電路52正常動作、但從劑量監(jiān)視器電路52到射束控制裝置3的通信路徑發(fā)生異常的情況下，存在從劑量監(jiān)視器電路52向劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54發(fā)出的切斷動作的通知，但從射束控制裝置3沒有表示存在劑量監(jiān)視器電路52的切斷指示的通知。但是，由于射束正常停止，因此，也沒有作為副劑量監(jiān)視器B的劑量監(jiān)視器51的劑量監(jiān)視器電路53的切斷動作通知。

這樣，對于劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54，判斷有無主劑量監(jiān)視器A和副劑量監(jiān)視器B的劑量監(jiān)視器電路52、53的切斷動作的通知和來自射束控制裝置3的切斷動作指示的通知(S2007)，對劑量監(jiān)視器系統(tǒng)5與射束控制裝置3之間的通信狀態(tài)的健全性實施故障診斷(S2008)。

圖3中示出對于劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54的、主劑量監(jiān)視器A和副劑量監(jiān)視器B的劑量監(jiān)視器電路52、53的切斷動作的通知和來自射束控制裝置3的切斷動作指示的通知的有無條件所對應的故障診斷的信息的一例。圖3所示的故障診斷的信息例如預先保存在劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54內(nèi)的存儲部等中。

劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54基于圖3所示的故障診斷的信息，根據(jù)有無主劑量監(jiān)視器A和副劑量監(jiān)視器B的劑量監(jiān)視器電路52、53的切斷動作的通知和來自射束控制裝置3的切斷動作指示的通知，可判斷劑量監(jiān)視器系統(tǒng)5中有無異常(S2009)。在判斷為有異常的情況下，向照射控制裝置4發(fā)送診斷結果(S2010)，可將具體故障狀態(tài)無延遲地通知給用戶。

如上所述，在本發(fā)明實施方式1中的粒子射線治療裝置中，構成為利用劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54，每次照射時切換2臺劑量監(jiān)視器50、51的主副功能，控制各自對應的劑量監(jiān)視器電路，因此，可在治療流程中進行2臺劑量監(jiān)視器的動作確認，而無需特別操作。此外，只要不同時發(fā)生故障，就必定能利用2次照射來檢測、確定故障部位。

此外，由于不僅可縮短治療以外的確認操作時間，改善粒子射線治療裝置的使用效率，而且只要2臺劑量監(jiān)視器不同時發(fā)生故障，就必定能檢測1臺劑量監(jiān)視器的故障，因此，可防止過度照射，而無需追加特別的故障診斷裝置。

此外，由于交替使用2臺劑量監(jiān)視器50、51，因此，將射束切斷動作時的2臺劑量監(jiān)視器的劑量值進行比較，在測量劑量值相同或測量劑量值之差在閾值以下的情況下，判斷切斷能力的異常，在測量劑量值之差超過閾值的情況下，判斷測量能力的異常，從而也能兼有故障診斷功能，可促使用戶盡早進行故障確認及糾正處置。

此外，利用劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置54，基于預先保存的故障診斷的信息，根據(jù)有無主劑量監(jiān)視器A和副劑量監(jiān)視器B的劑量監(jiān)視器電路52、53的切斷動作的通知和來自射束控制裝置3的切斷動作指示的通知，判斷劑量監(jiān)視器系統(tǒng)5中有無異常及故障狀態(tài)，因此，能將更具體的故障狀態(tài)無延遲地通知給用戶。

另外，本發(fā)明在其發(fā)明范圍內(nèi)可對實施方式進行適當變形、省略。

標號說明

1 加速器

3 射束控制裝置

21 同步加速器

50 劑量監(jiān)視器

51 劑量監(jiān)視器

52 劑量監(jiān)視器電路

53 劑量監(jiān)視器電路

54 劑量監(jiān)視器系統(tǒng)控制裝置

100 粒子射線治療裝置

202 照射設備