JP2019150254A - Charged particle beam treatment device and operation method of the charged particle beam treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、荷電粒子線治療装置及び荷電粒子線治療装置の作動方法に関するものである。 The present invention relates to a charged particle beam therapy system and a method for operating the charged particle beam therapy system.
従来、このような分野の技術として、下記特許文献1に記載の荷電粒子線治療が知られている。この種の荷電粒子線治療では、事前に作成された治療計画に合わせて、正確な位置に患者の患部を配置する必要がある。このため、荷電粒子線の照射開始前においては、治療台に患者を載置し、DR(デジタルラジオグラフィー)又はCBCT(コーンビームCT)等で患部の位置を確認し、治療台を移動させるといった操作を、許容誤差を下回るまで繰り返して、患者の位置決めを高精度に行っていた。 Conventionally, charged particle beam therapy described in Patent Document 1 below is known as a technique in such a field. In this type of charged particle beam therapy, it is necessary to place the affected part of the patient at an accurate position in accordance with a treatment plan prepared in advance. For this reason, before starting the irradiation of the charged particle beam, the patient is placed on the treatment table, the position of the affected part is confirmed by DR (digital radiography) or CBCT (cone beam CT), and the treatment table is moved. The operation was repeated until the error was less than the tolerance, and the patient was positioned with high accuracy.
しかしながら、上記のような手法によれば、患部の位置確認と治療台移動との繰返し作業が多数回に及ぶ場合もある。このため、患者の位置決めに時間がかかり、全体の治療時間が長くなるので、施設の稼働率が低下してしまう。このような課題に鑑み、本発明は、施設の稼働効率を向上する荷電粒子線治療装置及び荷電粒子線治療装置の作動方法を提供することを目的とする。 However, according to the above-described method, the repeated operation of confirming the position of the affected area and moving the treatment table may be performed many times. For this reason, it takes time to position the patient, and the entire treatment time becomes long, so that the operating rate of the facility is lowered. In view of such problems, an object of the present invention is to provide a charged particle beam therapy system and a method for operating the charged particle beam therapy system that improve the operating efficiency of the facility.
本発明の荷電粒子線治療装置は、患者を載置する治療台と、治療台上の患者に向けて荷電粒子線を照射する照射部と、照射部を制御する照射制御部と、荷電粒子線の照射開始前に治療台上における患者の患部の位置を測定する位置測定部と、を備え、照射制御部は、荷電粒子線の照射開始前に位置測定部で得られる患部の実測位置と、事前に作成された治療計画情報による患部の想定位置と、のずれに基づいて治療計画情報に基づく照射予定位置を補正し、補正後の照射予定位置に荷電粒子線が照射されるように照射部を制御する。 A charged particle beam therapy system according to the present invention includes a treatment table on which a patient is placed, an irradiation unit that irradiates the patient on the treatment table with a charged particle beam, an irradiation control unit that controls the irradiation unit, and a charged particle beam. A position measuring unit that measures the position of the affected part of the patient on the treatment table before the start of irradiation, the irradiation control unit, the actual position of the affected part obtained by the position measuring unit before the start of charged particle beam irradiation, The irradiation unit corrects the irradiation planned position based on the treatment plan information based on the deviation from the estimated position of the affected part based on the treatment plan information created in advance, and irradiates the charged particle beam to the irradiation planned position after the correction. To control.
この荷電粒子線治療装置によれば、事前の治療計画情報に基づく患部の想定位置に対して荷電粒子線がそのまま照射されるのではなく、位置測定部で得られた患部の実測位置に応じて照射予定位置が補正されるので、実際の患部の位置に合せて荷電粒子線を照射することができる。このような照射予定位置の補正が行われるため、その前段の患部の位置決めでは、極端に高い位置決め精度は要求されない。従って、患部の位置決め作業の時間が短縮され、また位置決め作業を含む治療時間全体が短縮され、その結果、荷電粒子線治療装置及びこれを含む施設の稼働効率が向上する。 According to this charged particle beam treatment apparatus, the charged particle beam is not irradiated as it is to the assumed position of the affected part based on the prior treatment plan information, but according to the actually measured position of the affected part obtained by the position measuring unit. Since the planned irradiation position is corrected, the charged particle beam can be irradiated in accordance with the actual position of the affected part. Since such correction of the planned irradiation position is performed, extremely high positioning accuracy is not required for positioning the affected part in the preceding stage. Accordingly, the time required for positioning the affected area is shortened, and the entire treatment time including the positioning work is shortened. As a result, the operation efficiency of the charged particle beam therapy system and the facility including the same is improved.
照射制御部は、荷電粒子線の照射方向に直交する面内における、実測位置と想定位置との並進方向のずれ量及び回転方向のずれ量に対応する補正量で、照射予定位置を補正するようにしてもよい。 The irradiation control unit corrects the planned irradiation position with a correction amount corresponding to the amount of shift in the translation direction and the amount of shift in the rotation direction between the measured position and the assumed position in a plane orthogonal to the irradiation direction of the charged particle beam. It may be.
照射制御部は、実測位置と想定位置とのずれに基づいて、治療計画情報に基づく荷電粒子線の走査経路を更に補正し、補正後の照射予定位置に補正後の走査経路で、荷電粒子線が照射されるように照射部を制御するようにしてもよい。 The irradiation control unit further corrects the scanning path of the charged particle beam based on the treatment plan information based on the deviation between the actual measurement position and the assumed position, and the charged particle beam is corrected to the corrected irradiation planned position by the corrected scanning path. You may make it control an irradiation part so that may be irradiated.
本発明の荷電粒子線治療装置の作動方法は、患者を載置する治療台と、治療台上の患者に向けて荷電粒子線を照射する照射部と、照射部を制御する照射制御部と、荷電粒子線の照射開始前に治療台上における患者の患部の位置を測定する位置測定部と、を備える荷電粒子線治療装置の作動方法であって、照射制御部が、荷電粒子線の照射開始前に位置測定部で得られる患部の実測位置と、事前に作成された治療計画情報による患部の想定位置と、のずれに基づいて治療計画情報に基づく照射予定位置を補正する照射予定位置補正工程と、照射制御部が、照射予定位置補正工程による補正後の照射予定位置に荷電粒子線が照射されるように照射部を制御する照射制御工程と、を備える。 An operation method of the charged particle beam therapy system of the present invention includes a treatment table on which a patient is placed, an irradiation unit that irradiates a charged particle beam toward the patient on the treatment table, an irradiation control unit that controls the irradiation unit, A charged particle beam therapy system operating method comprising: a position measuring unit that measures a position of an affected part of a patient on a treatment table before starting irradiation of a charged particle beam, wherein the irradiation control unit starts irradiation of the charged particle beam Planned irradiation position correction step of correcting the planned irradiation position based on the treatment plan information based on the difference between the actual measurement position of the affected part obtained by the position measurement unit in advance and the assumed position of the affected part based on the treatment plan information created in advance And an irradiation control step of controlling the irradiation unit so that the charged particle beam is irradiated to the irradiation planned position corrected by the irradiation planned position correcting step.
本発明によれば、施設の稼働効率を向上する荷電粒子線治療装置及び荷電粒子線治療装置の作動方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the operating method of the charged particle beam therapy apparatus and charged particle beam therapy apparatus which improve the operating efficiency of a plant | facility can be provided.
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, a charged particle beam therapy system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1に示されるように、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置1は、放射線療法によるがん治療等に利用される装置であり、イオン源(不図示)で生成した荷電粒子を加速して荷電粒子線として出射する加速器3と、荷電粒子線を被照射体へ照射する照射部2と、加速器3から出射された荷電粒子線を照射部2へ輸送するビーム輸送ライン21と、を備えている。照射部2は、治療台4を取り囲むように設けられた回転ガントリ5に取り付けられている。照射部2は、回転ガントリ5によって治療台4の周りに回転可能とされている。治療台4上には荷電粒子線治療の対象である患者15が載置される。
As shown in FIG. 1, a charged particle beam therapy apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is an apparatus used for cancer treatment or the like by radiation therapy, and charged particles generated by an ion source (not shown). An
図2は、図1の荷電粒子線治療装置の照射部2付近の概略構成図である。なお、以下の説明においては、「X軸方向」、「Y軸方向」、「Z軸方向」という語を用いて説明する。「Z軸方向」とは、荷電粒子線Bの基軸AXが延びる方向であり、荷電粒子線Bの照射の深さ方向である。なお、「基軸AX」とは、後述の走査電磁石6で偏向しなかった場合の荷電粒子線Bの照射軸とする。図2では、基軸AXに沿って荷電粒子線Bが照射されている様子を示している。「X軸方向」とは、Z軸方向と直交する平面内における一の方向である。「Y軸方向」とは、Z軸方向と直交する平面内においてX軸方向と直交する方向である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the vicinity of the
まず、図2を参照して、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置1の概略構成について説明する。荷電粒子線治療装置1はスキャニング法に係る照射装置である。なお、スキャニング方式は特に限定されず、ラインスキャニング、ラスタースキャニング、スポットスキャニング等を採用してよい。図2に示されるように、荷電粒子線治療装置1は、加速器3と、照射部2と、ビーム輸送ライン21と、制御部7(照射制御部)と、を備えている。
First, a schematic configuration of the charged particle beam therapy apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The charged particle beam therapy apparatus 1 is an irradiation apparatus according to a scanning method. The scanning method is not particularly limited, and line scanning, raster scanning, spot scanning, or the like may be employed. As shown in FIG. 2, the charged particle beam therapy system 1 includes an
加速器3は、荷電粒子を加速して予め設定されたエネルギーの荷電粒子線Bを出射する装置である。加速器3として、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、ライナック等が挙げられる。なお、加速器3として予め定めたエネルギーの荷電粒子線Bを出射するサイクロトロンを採用する場合、エネルギー調整部20(図1参照)を採用することで、照射部2へ送られる荷電粒子線のエネルギーを調整(低下)させることが可能となる。なお、シンクロトロンは出射する荷電粒子線のエネルギーを容易に変更できるため、加速器3としてシンクロトロンを採用する場合には、エネルギー調整部20を省略してもよい。この加速器3は、制御部7に接続されており、供給される電流が制御される。加速器3で発生した荷電粒子線Bは、ビーム輸送ライン21によって照射ノズル9へ輸送される。ビーム輸送ライン21は、加速器3と、エネルギー調整部20と、照射部2と、を接続し、加速器3から出射された荷電粒子線を照射部2へ輸送する。
The
照射部2は、患者15の体内の腫瘍(患部)14に対し、荷電粒子線Bを照射するものである。荷電粒子線Bとは、電荷をもった粒子を高速に加速したものであり、例えば陽子線、重粒子(重イオン)線、電子線等が挙げられる。具体的に、照射部2は、イオン源(不図示)で生成した荷電粒子を加速する加速器3から出射されてビーム輸送ライン21で輸送された荷電粒子線Bを腫瘍14へ照射する装置である。照射部2は、走査電磁石6、四極電磁石8、プロファイルモニタ11、ドーズモニタ12、ポジションモニタ13a,13b、マルチリーフコリメータ24、及びディグレーダ30を備えている。走査電磁石6、各モニタ11,12,13a,13b、四極電磁石8、及びディグレーダ30は、照射ノズル9に収容されている。このように、収容体に各主構成要素を収容した照射ノズル9によって照射部2が構成されている。なお、四極電磁石8、プロファイルモニタ11、ドーズモニタ12、ポジションモニタ13a,13b、及びディグレーダ30は省略してもよい。
The
走査電磁石6は、X軸方向走査電磁石6a及びY軸方向走査電磁石6bを含む。X軸方向走査電磁石6a及びY軸方向走査電磁石6bは、それぞれ一対の電磁石から構成され、制御部7から供給される電流に応じて一対の電磁石間の磁場を変化させ、当該電磁石間を通過する荷電粒子線Bを走査する。X軸方向走査電磁石6aは、X軸方向に荷電粒子線Bを走査し、Y軸方向走査電磁石6bは、Y軸方向に荷電粒子線Bを走査する。これらの走査電磁石6は、基軸AX上であって、加速器3よりも荷電粒子線Bの下流側にこの順で配置されている。
The scanning electromagnet 6 includes an X-axis
四極電磁石8は、X軸方向四極電磁石8a及びY軸方向四極電磁石8bを含む。X軸方向四極電磁石8a及びY軸方向四極電磁石8bは、制御部7から供給される電流に応じて荷電粒子線Bを絞って収束させる。X軸方向四極電磁石8aは、X軸方向において荷電粒子線Bを収束させ、Y軸方向四極電磁石8bは、Y軸方向において荷電粒子線Bを収束させる。四極電磁石8に供給する電流を変化させて絞り量(収束量)を変化させることにより、荷電粒子線Bのビームサイズを変化させることができる。四極電磁石8は、基軸AX上であって加速器3と走査電磁石6との間にこの順で配置されている。なお、ビームサイズとは、XY平面における荷電粒子線Bの大きさである。また、ビーム形状とは、XY平面における荷電粒子線Bの形状である。
The
プロファイルモニタ11は、初期設定の際の位置合わせのために、荷電粒子線Bのビーム形状及び位置を検出する。プロファイルモニタ11は、基軸AX上であって四極電磁石8と走査電磁石6との間に配置されている。ドーズモニタ12は、荷電粒子線Bの線量を検出する。ドーズモニタ12は、基軸AX上であって走査電磁石6に対して下流側に配置されている。ポジションモニタ13a,13bは、荷電粒子線Bのビーム形状及び位置を検出監視する。ポジションモニタ13a,13bは、基軸AX上であって、ドーズモニタ12よりも荷電粒子線Bの下流側に配置されている。各モニタ11,12,13a,13bは、検出した検出結果を制御部7に出力する。
The profile monitor 11 detects the beam shape and position of the charged particle beam B for alignment at the time of initial setting. The profile monitor 11 is disposed on the base axis AX and between the
ディグレーダ30は、通過する荷電粒子線Bのエネルギーを低下させて当該荷電粒子線Bのエネルギーの微調整を行う。本実施形態では、ディグレーダ30は、照射ノズル9の先端部9aに設けられている。なお、照射ノズル9の先端部9aとは、荷電粒子線Bの下流側の端部である。
The
マルチリーフコリメータ24は、制御部7からの信号に基づいて、照射軸方向と垂直な平面方向における荷電粒子線Bの照射野60を規定するものであり、複数の櫛歯を含む遮線部24a,24bを有している。遮線部24a,24bは、互いに突き合わせるように配置されており、これらの遮線部24a,24b間には、開口部24cが形成されている。当該開口部24cによって荷電粒子線Bの照射野が規定される。マルチリーフコリメータ24は、開口部24cに荷電粒子線Bを通過させることで、荷電粒子線Bのうち、照射野の周縁部に照射された部分を遮蔽する。なお、荷電粒子線をスキャニング法で照射する際は、荷電粒子線を走査して荷電粒子線が照射される経路によって荷電粒子線の照射野が規定される。この際、マルチリーフコリメータ24を用いて照射野の端部における荷電粒子線を遮蔽することで、ペナンブラ(線量分布の切れ)が改善する。
The
また、マルチリーフコリメータ24は、Z軸方向と直交する方向に遮線部24a,24bを進退させることで、開口部24c、すなわち照射野の位置及び形状を変化することが可能となっている。さらに、マルチリーフコリメータ24は、リニアガイド28で照射軸方向に沿って案内されており、Z軸方向に沿って移動可能になっている。このマルチリーフコリメータ24は、ポジションモニタ13bの下流側に配置されている。
In addition, the
制御部7は、例えばCPU、ROM、及びRAM等により構成されている。この制御部7は、各モニタ11,12,13a,13bから出力された検出結果に基づいて、加速器3、走査電磁石6、四極電磁石8、及びマルチリーフコリメータ24を制御する。
The
また、荷電粒子線治療装置1の制御部7は、荷電粒子線治療の治療計画を行う治療計画装置100と接続されている。治療計画装置100は、治療前に患者15の腫瘍14をCT等で測定し、腫瘍14の各位置における線量分布(照射すべき荷電粒子線の線量分布)を計画する。具体的には、治療計画装置100は、腫瘍14に対して治療計画マップ(治療計画情報)を作成する。治療計画装置100は、作成した治療計画マップを制御部7へ送信する。
The
スキャニング法による荷電粒子線の照射を行う場合、腫瘍14をZ軸方向に複数の層に仮想的に分割し、一の層において荷電粒子線を治療計画において定めた走査経路(スキャニングパターン)に従うように走査して照射する。そして、当該一の層における荷電粒子線の照射が完了した後に、隣接する次の層における荷電粒子線Bの照射を行う。このように、Z軸方向に分割された層状の領域ごとに一層ずつ照射が繰り返されることで、三次元的な腫瘍14の全体に荷電粒子線Bの照射が行われる。
When performing charged particle beam irradiation by the scanning method, the
上記の治療計画マップには、治療台4上に位置決めされると想定される腫瘍14の位置(以下「腫瘍想定位置」という)の情報が含まれている。また、治療計画マップには、上記の腫瘍想定位置に対する荷電粒子線Bの走査経路の情報が含まれている。制御部7は、治療計画マップに定められた腫瘍想定位置及び走査経路を読み出し、原則的には、当該腫瘍想定位置を照射予定位置とし、当該照射予定位置に対して走査経路に従って荷電粒子線の照射が行われるように照射部2を制御する。従って、原則的には、治療台4上の患者15の腫瘍14が治療計画通りに正確に位置決めされていれば、腫瘍14の位置に荷電粒子線が走査され照射されることになる。
The treatment plan map includes information on the position of the
なお、上記の「腫瘍想定位置」、「照射予定位置」、及び後述する「腫瘍実測位置」は、何れも、腫瘍14の三次元形状や三次元的な位置(X,Y,Zの3軸の並進方向の位置、及びX,Y,Zの3軸周りの回転方向の位置)を含む概念である。 Note that the above-mentioned “tumor expected position”, “scheduled irradiation position”, and “tumor measurement position” described later are all the three-dimensional shape and three-dimensional position (X, Y, and Z axes of the tumor 14). And a position in the rotational direction around three axes of X, Y, and Z).
更に、荷電粒子線治療装置1は、荷電粒子線Bの照射開始前において、治療台4上における患者15の腫瘍14の位置を測定する位置測定部を備えている。このような位置測定部としては、例えば、X線CT装置や、DR(デジタルラジオグラフィー)等が採用される。以下の説明では、荷電粒子線治療装置1が、位置測定部として、X線CT装置40を備えているものとして説明する。
Furthermore, the charged particle beam treatment apparatus 1 includes a position measurement unit that measures the position of the
X線CT装置40は、CBCT装置(コーンビームCT装置)と呼ばれるタイプのCT装置であり、照射部2に対する治療台4上の腫瘍14の位置を正確に認識する目的で使用される。具体的には、荷電粒子線治療に先立ち、治療台4にセッティングされた状態における患者15の断層画像(CT画像)がX線CT装置40を用いて作成され、このCT画像に基づいて患者15の腫瘍14の位置が認識される。
The
図3にも示されるように、X線CT装置40は、患者15にX線を照射するX線管41を備えている。X線管41は照射ノズル9の両側に1つずつ設置されている。また、X線CT装置40は、各X線管41からのX線をそれぞれ検出するX線検出器42を2つ備えている。一組のX線管41とX線検出器42とは、治療台4を挟んで互いに反対側の位置に配置されている。X線管41とX線検出器42とは、上記の回転ガントリ5によって支持され回転可能に構成されており、一体として治療台4の周りに回転する。X線管41からX線が照射され、治療台4上の患者15を通過したX線がX線検出器42に検出され、X線検出器42には患者15のX線画像データが取得される。このX線画像データは制御部7に送られ、制御部7は上記X線画像データに基づいて、所定の演算による画像再構成処理を実行し、患者15の内部のCT画像を生成する。制御部7は、このCT画像に基づいて、治療台4上における患者15の腫瘍14の実際の位置を得る。
As shown in FIG. 3, the
荷電粒子線Bの照射開始前には、制御部7は、上記のX線CT装置40で得られる腫瘍14の実際の位置(以下「腫瘍実測位置」という)を取得する。また、制御部7は、治療計画装置100から、治療計画マップに含まれる腫瘍想定位置を取得する。そして、制御部7は、腫瘍実測位置と腫瘍想定位置とのずれを算出し、当該ずれに基づいて治療計画マップに基づく照射予定位置及び走査経路を補正する。荷電粒子線Bの照射開始以降は、制御部7は、補正後の照射予定位置に補正後の走査経路で荷電粒子線が照射されるように照射部を制御する。
Prior to the start of irradiation with the charged particle beam B, the
続いて、図4及び図5を参照し、荷電粒子線治療装置1の作動を含め、荷電粒子線治療装置1による荷電粒子線治療の手順について説明する。 Next, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, the procedure of the charged particle beam therapy by the charged particle beam therapy system 1 including the operation of the charged particle beam therapy system 1 will be described.
(位置決め工程:図4のS101)
まず、治療台4上に患者15が載置され、荷電粒子線治療装置1の位置合わせ用レーザマーカ(図示せず)を用いて、患者15の位置決めが行われる。具体的には、事前に治療計画マップで定められた腫瘍想定位置に、患者15の腫瘍14の位置を合わせることを目標として、治療台4が移動される。ここでは、比較的粗い位置決め精度が許容され、例えば、腫瘍14の位置誤差は5mm程度まで許容される。
(Positioning step: S101 in FIG. 4)
First, the
(位置測定工程:図4のS103)
上記の患者15の位置決めの後、制御部7の制御に基づいてX線CT装置40が駆動され、患者15の内部のCT画像が取得される。このCT画像に基づいて、制御部7は、図5(a)に示されるように、照射部2に対する相対的な腫瘍14の実際の位置(腫瘍実測位置P1)を認識する。
(Position measurement step: S103 in FIG. 4)
After positioning the
(照射予定位置補正工程:図4のS105)
図5(a)に示されるように、別途、制御部7は、治療計画装置100の治療計画マップを読み出し、治療計画マップに含まれる腫瘍想定位置P0と走査経路Q0とを認識する。そして制御部7は、腫瘍実測位置P1と腫瘍想定位置P0との位置ずれを算出する。ここで算出される位置ずれは、荷電粒子線Bの照射方向(Z方向)に直交する面(XY平面)内における、並進方向のずれ及び回転方向のずれである。上記並進方向のずれには、X方向のずれ、Y方向のずれの2軸方向のずれが含まれ、前者を「ΔX」、後者を「ΔY」と呼ぶ。また、上記回転方向のずれは、すなわちZ軸周りの回転方向のずれであり、これを「ΔΦZ」と呼ぶ。
(Expected irradiation position correction step: S105 in FIG. 4)
As shown in FIG. 5A, the
次に、制御部7は、算出されたΔX、ΔY及びΔΦZに基づき、当該ΔX、ΔY及びΔΦZと同量の補正量で、照射予定位置及び走査経路を補正(変換)する。すなわち、図5(b)に示されるように、補正後の照射予定位置P’は、補正前の照射予定位置P(すなわち、治療計画マップの腫瘍想定位置P0と同じ位置)に対して、全体的に、+ΔX,+ΔYだけ並進移動させ、+ΔΦZだけ回転移動させた位置となる。また、補正後の走査経路Q’のパターンは、補正前の走査経路のパターン(すなわち、治療計画マップの走査経路Q0と同じ経路)に対し、全体的に、+ΔX,+ΔYだけ並進移動させ、+ΔΦZだけ回転移動させたパターンとなる。
Next, based on the calculated ΔX, ΔY, and ΔΦZ, the
(補正許容量判定工程:図4のS107)
ここで、上記のΔX、ΔY及びΔΦZが、補正の許容量を超える場合には、処理が、前述の粗位置決め工程(S101)から再スタートされる。上記のような照射予定位置等の補正においては、補正後のビームパスが補正前のビームパスと比べて、通過する位置の体内臓器の状態(骨、空洞など)が異なり減衰カーブが異なる場合がある。しかしながら、上記のような、ビームパス上の体内臓器の状態が極端に変わるような補正は避ける必要がある。このような観点から、上記のような補正の許容量が設定され、許容量は、ΔX、ΔYが5mm程度、ΔΦZが数度程度に設定される。
(Correction allowable amount determination step: S107 in FIG. 4)
Here, when the above ΔX, ΔY, and ΔΦZ exceed the correction allowable amount, the processing is restarted from the above-described coarse positioning step (S101). In the correction of the planned irradiation position and the like as described above, there are cases where the beam path after the correction has a different internal organ state (bone, cavity, etc.) at the passing position and the attenuation curve is different from the beam path before the correction. However, it is necessary to avoid such correction as described above that the state of the internal organ on the beam path changes extremely. From such a viewpoint, the allowable amount of correction as described above is set, and the allowable amounts are set such that ΔX and ΔY are about 5 mm and ΔΦZ is about several degrees.
(照射制御工程:図4のS109)
上記のΔX、ΔY及びΔΦZが、補正の許容量を超えていない場合には、照射制御工程が実行される。照射制御工程では、制御部7は、補正後の照射予定位置P’に対して、補正後の走査経路Q’で、荷電粒子線Bが照射されるように照射部2を制御する。具体的には、制御部7が、スキャニングコントローラ6c(図2)へ駆動信号を送信して走査電磁石6(図2)に供給する電流を制御し、荷電粒子線BをX,Yの2軸方向に走査することで、上記補正後の走査経路Q'のパターンに沿って補正後の照射予定位置P’に荷電粒子線Bが照射される。
(Irradiation control process: S109 in FIG. 4)
When the above ΔX, ΔY, and ΔΦZ do not exceed the allowable correction amount, the irradiation control process is executed. In the irradiation control step, the
なお、制御部7は、物理的には、例えば、CPU、RAM、ROM、補助記憶装置、キーボード及びマウス等の入力装置、ディスプレイ等の出力装置、通信モジュールなどを含むコンピュータシステムとして構成されている。そして、制御部7をなすコンピュータシステムにおいて所定の照射制御プログラムが実行されることで、上述したような位置測定工程S103、照射予定位置補正工程S105、補正許容量判定工程S107、及び照射制御工程S109を実行するように、荷電粒子線治療装置1が作動される。上記のような工程S103〜S109は、制御部7の制御下で自動的に進行されてもよく、オペレータの操作に従ってバッチ的に進行されてもよい。
The
以上のような荷電粒子線治療装置1及びその作動方法による作用効果について説明する。荷電粒子線治療装置1の制御部7は、前述のような照射予定位置補正工程S105及び照射制御工程S109を実行する。これらの実行により、事前の治療計画における腫瘍想定位置P0に対して荷電粒子線Bがそのまま照射されるのではなく、図5に示されるように、X線CT装置40で得られた腫瘍14の実際の位置(腫瘍実測位置P1)に追従させて照射予定位置及び走査経路がそれぞれP’とQ’に補正される。この補正により、実際の腫瘍14の位置である上記腫瘍実測位置P1に合せて荷電粒子線Bが照射されることになる。
The effects of the charged particle beam therapy system 1 and the operation method thereof will be described. The
このような照射予定位置及び走査経路の補正が行われるため、その前段の位置決め工程S101においては、患者15の腫瘍14の位置決め精度として、極端に高い精度は要求されない。すなわち、従来の荷電粒子線治療装置であれば、例えば位置誤差1mm未満といった腫瘍14の位置決め精度が要求されるので、治療台に患者を載置した後、DR又はCBCT等で腫瘍14の位置を確認し、治療台4を移動させる、といった操作を場合によっては多数回繰り返す必要があった。
Since the irradiation planned position and the scanning path are corrected as described above, extremely high accuracy is not required as the positioning accuracy of the
これに対し、荷電粒子線治療装置1によれば、腫瘍の14の要求される位置決め精度は比較的小さく、例えば位置誤差5mm程度が許容されると考えられる。従って、位置決め工程S101の試行回数を低減させることができる。なお、上記のように許容される位置誤差が5mm程度であれば、ほとんどの場合、1回の位置決め工程S101により、やり直し不要で患者15の位置決め作業が完了すると考えられる。従って、患者15の腫瘍14の位置決め作業の時間が短縮され、また位置決め作業を含む治療時間全体が短縮され、その結果、荷電粒子線治療装置1及びこれを含む施設の稼働効率が向上する。例えば、従来は、荷電粒子線の患者15への照射時間が2分程度であるのに対し、腫瘍14の位置決め作業には5分程度の時間が掛っていた。従って、位置決め作業の時間短縮は、治療時間全体の短縮に大きく寄与すると考えられる。また、位置決め工程の試行回数が低減することにより、患者15のX線被曝も低減される。
On the other hand, according to the charged particle beam therapy system 1, the required positioning accuracy of the
なお、位置決め工程S101で患者15を治療台4に載置する際には、腫瘍14のZ方向の並進方向のずれ(ΔZ)、X軸周りの回転方向のずれ(ΔΦX)及びY軸周りの回転方向のずれ(ΔΦY)はもともと小さい傾向にあり、補正が実行されなくとも無視できる場合が多い。しかしながら、ΔZ、ΔΦX及びΔΦYが、上述したようなΔX、ΔY及びΔΦZと同様の原理で補正されてもよい。
When the
本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して、下記のような変形例を構成することも可能である。各実施形態の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。 The present invention can be implemented in various forms including various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art including the above-described embodiments. In addition, the following modifications may be configured using the technical matters described in the above-described embodiments. You may use combining the structure of each embodiment suitably.
上述の実施形態では、補正後の照射予定位置への照射が、スキャニング法における走査電磁石6の走査によって実現されるが、本発明はこの方式には限定されない。例えば、本発明は、ブロードビーム照射方式で、マルチリーフコリメータ24(図2)の開口状態によって荷電粒子線Bの照射野が規定される方式に適用されてもよい。この場合、照射制御工程S109で、マルチリーフコリメータ24の開口部24cの位置(例えば、X,Y,ΦZ位置)が、制御部7によって、補正後の照射予定位置P’に対応するように制御されてもよい。
In the above-described embodiment, the irradiation to the irradiation planned position after correction is realized by scanning the scanning electromagnet 6 in the scanning method, but the present invention is not limited to this method. For example, the present invention may be applied to a broad beam irradiation method in which the irradiation field of the charged particle beam B is defined by the opening state of the multi-leaf collimator 24 (FIG. 2). In this case, in the irradiation control step S109, the position of the opening 24c of the multi-leaf collimator 24 (for example, X, Y, ΦZ position) is controlled by the
また、患者コリメータが使用される方式であれば、照射制御工程S109においては、マルチリーフコリメータ24の制御に代えて、患者コリメータの位置が制御されてもよい。すなわち、患者コリメータの位置(例えば、X,Y,ΦZ位置)が、制御部7によって、補正後の照射予定位置P’に対応するように制御されてもよい。この場合、患者コリメータの位置を移動させるためのアクチュエータが設けられ、当該アクチュエータが制御部7に制御されるようにしてもよい。
If the patient collimator is used, the position of the patient collimator may be controlled in the irradiation control step S109 instead of the control of the
また、上述のような、走査電磁石6の走査の制御と、マルチリーフコリメータ24の開口部24cの位置の制御と、が並行して実行されてもよい。また、実施形態の荷電粒子線治療装置1は、走査電磁石6及びマルチリーフコリメータ24を両方とも備えるものであるが、これらの構成要素を両方備えることは必須ではなく、適宜省略されてもよい。
Moreover, the above-described scanning control of the scanning electromagnet 6 and the control of the position of the opening 24c of the
1…荷電粒子線治療装置、2…照射部、4…治療台、6…走査電磁石、6c…スキャニングコントローラ(照射制御部)、7…制御部(照射制御部)、14…腫瘍(患部)、15…患者、24…マルチリーフコリメータ(照射制御部)、40…X線CT装置(位置測定部)、B…荷電粒子線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Charged particle beam therapy apparatus, 2 ... Irradiation part, 4 ... Treatment table, 6 ... Scanning magnet, 6c ... Scanning controller (irradiation control part), 7 ... Control part (irradiation control part), 14 ... Tumor (affected part), DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記治療台上の患者に向けて荷電粒子線を照射する照射部と、
前記照射部を制御する照射制御部と、
前記荷電粒子線の照射開始前に前記治療台上における前記患者の患部の位置を測定する位置測定部と、を備え、
前記照射制御部は、
前記荷電粒子線の照射開始前に前記位置測定部で得られる前記患部の実測位置と、事前に作成された治療計画情報による前記患部の想定位置と、のずれに基づいて前記治療計画情報に基づく照射予定位置を補正し、
補正後の前記照射予定位置に前記荷電粒子線が照射されるように前記照射部を制御する、荷電粒子線治療装置。 A treatment table on which the patient is placed;
An irradiation unit for irradiating a charged particle beam toward a patient on the treatment table;
An irradiation control unit for controlling the irradiation unit;
A position measuring unit that measures the position of the affected part of the patient on the treatment table before the start of irradiation of the charged particle beam,
The irradiation control unit
Based on the treatment plan information based on the difference between the measured position of the affected part obtained by the position measurement unit before the start of irradiation of the charged particle beam and the assumed position of the affected part based on the treatment plan information created in advance Correct the planned irradiation position,
A charged particle beam therapy apparatus that controls the irradiation unit such that the charged particle beam is irradiated to the irradiation planned position after correction.
前記荷電粒子線の照射方向に直交する面内における、前記実測位置と前記想定位置との並進方向のずれ量及び回転方向のずれ量に対応する補正量で、前記照射予定位置を補正する、請求項1に記載の荷電粒子線治療装置。 The irradiation control unit
The projected irradiation position is corrected with a correction amount corresponding to a translation amount shift amount and a rotation direction shift amount between the measured position and the assumed position in a plane orthogonal to the irradiation direction of the charged particle beam. Item 2. A charged particle beam therapy apparatus according to Item 1.
前記実測位置と前記想定位置とのずれに基づいて、前記治療計画情報に基づく前記荷電粒子線の走査経路を更に補正し、
補正後の前記照射予定位置に補正後の前記走査経路で、前記荷電粒子線が照射されるように前記照射部を制御する、請求項1又は2に記載の荷電粒子線治療装置。 The irradiation control unit
Based on the deviation between the measured position and the assumed position, further correct the scanning path of the charged particle beam based on the treatment plan information,
The charged particle beam therapy apparatus according to claim 1, wherein the irradiation unit is controlled so that the charged particle beam is irradiated on the corrected scanning path on the corrected irradiation planned position.
前記治療台上の患者に向けて荷電粒子線を照射する照射部と、
前記照射部を制御する照射制御部と、
前記荷電粒子線の照射開始前に前記治療台上における前記患者の患部の位置を測定する位置測定部と、を備える荷電粒子線治療装置の作動方法であって、
前記照射制御部が、前記荷電粒子線の照射開始前に前記位置測定部で得られる前記患部の実測位置と、事前に作成された治療計画情報による前記患部の想定位置と、のずれに基づいて前記治療計画情報に基づく照射予定位置を補正する照射予定位置補正工程と、
前記照射制御部が、前記照射予定位置補正工程による補正後の前記照射予定位置に前記荷電粒子線が照射されるように前記照射部を制御する照射制御工程と、を備える荷電粒子線治療装置の作動方法。 A treatment table on which the patient is placed;
An irradiation unit for irradiating a charged particle beam toward a patient on the treatment table;
An irradiation control unit for controlling the irradiation unit;
A position measuring unit that measures the position of the affected area of the patient on the treatment table before the start of irradiation with the charged particle beam, and an operation method of the charged particle beam therapy apparatus comprising:
The irradiation control unit is based on a deviation between an actually measured position of the affected part obtained by the position measuring unit before the start of irradiation of the charged particle beam and an assumed position of the affected part by treatment plan information created in advance. A planned irradiation position correction step for correcting the planned irradiation position based on the treatment plan information;
An irradiation control step in which the irradiation control unit controls the irradiation unit to irradiate the charged particle beam to the irradiation planned position corrected by the planned irradiation position correction step. Actuation method.
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WO2024143288A1 (en) * | 2022-12-28 | 2024-07-04 | 住友重機械工業株式会社 | Neutron capture therapy device |
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2018
- 2018-03-01 JP JP2018036605A patent/JP2019150254A/en active Pending
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