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帶電粒子束照射系統(tǒng)和帶電粒子束照射系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法

文檔序號(hào):9254591閱讀:458來源:國知局
帶電粒子束照射系統(tǒng)和帶電粒子束照射系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種粒子線治療系統(tǒng)的帶電粒子束照射系統(tǒng)及其運(yùn)轉(zhuǎn)方法,特別涉及 適合于用于向癌癥患部照射質(zhì)子、碳離子等帶電粒子束(離子束)而進(jìn)行治療的粒子線治 療系統(tǒng)的帶電粒子束照射系統(tǒng)及其運(yùn)轉(zhuǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來,癌癥罹患率正在增加。與之伴隨地,各種癌癥的治療方法也在進(jìn)步,粒子 線治療也是其之一。粒子線治療是對(duì)質(zhì)子、碳離子等帶電粒子束進(jìn)行加速,向癌癥的病灶照 射來破壞癌細(xì)胞的DNA的放射線治療的方法之一。通過低侵害,對(duì)身體的負(fù)擔(dān)少,能夠較高 地維持治療后的生活質(zhì)量,因此近年來受到關(guān)注。
[0003] 粒子線治療系統(tǒng)由帶電粒子束產(chǎn)生裝置、高能量射束輸送系統(tǒng)以及照射裝置和控 制它們的控制裝置構(gòu)成。
[0004] 在該粒子線治療系統(tǒng)中,在通過照射裝置與患部形狀一致地照射帶電粒子束時(shí), 通過電磁鐵掃描地向患部照射射束的掃描照射法正在被關(guān)注。
[0005] 在掃描照射法中,將成為患部的照射對(duì)象針對(duì)相對(duì)于體表的每個(gè)深度分割為被稱 為層的照射區(qū)域,將該層的平面上分割為稱為點(diǎn)的細(xì)致的劑量管理區(qū)域。在其上,射束的照 射一邊對(duì)照射平面上的每個(gè)點(diǎn)管理劑量一邊掃描帶電粒子束,通過變更所照射的帶電粒子 束的能量來實(shí)現(xiàn)照射平面的變更。
[0006] 具體地說,設(shè)定掃描電磁鐵的電流值,如果到達(dá)目標(biāo)點(diǎn),則進(jìn)行設(shè)定的劑量的照 射,如果照射劑量達(dá)到設(shè)定值,則移動(dòng)到下一個(gè)點(diǎn)。如果照射位置的移動(dòng)結(jié)束,則再次出射 帶電粒子束,重復(fù)到一個(gè)層內(nèi)的照射結(jié)束為止。如果向一個(gè)層的照射結(jié)束,則變更為下一個(gè) 層的能量,重復(fù)進(jìn)行同樣的照射。將這樣在照射點(diǎn)之間的移動(dòng)過程中斷開照射帶電粒子束 的方法稱為點(diǎn)掃描法。
[0007] 在點(diǎn)掃描法中,能夠進(jìn)行與患部形狀一致的帶電粒子束的照射,不需要如現(xiàn)有的 散射體照射法那樣大丸藥、準(zhǔn)直儀等與患部形狀一致的患者用具。由此,能夠高效地向患部 照射從帶電粒子束產(chǎn)生裝置向照射裝置供給的帶電粒子束。
[0008] 作為粒子線治療系統(tǒng)中的帶電粒子束產(chǎn)生裝置,廣泛利用了同步加速器。作為從 該同步加速器向照射裝置的射束出射法,已知高頻射束出射法。
[0009] 在高頻射束出射法中,是通過出射用高頻電壓的施加來增大盤旋帶電離子束的電 子回旋加速器振動(dòng)振幅而從超過了穩(wěn)定界限條件的振幅大的粒子出射的方法。
[0010] 該出射法能夠在出射過程中將構(gòu)成同步加速器的電磁鐵的設(shè)定值設(shè)定為固定,因 此能夠?qū)崿F(xiàn)出射帶電粒子束的軌道穩(wěn)定度高、照射帶電粒子束的高精度的照射位置控制。 另外,通過在各點(diǎn)的照射結(jié)束時(shí)停止(關(guān)閉:〇FF)出射用高頻電壓,能夠容易地停止帶電粒 子束(例如參照非專利文獻(xiàn)1)。
[0011] 但是,在停止(OFF)出射用高頻電壓后到實(shí)際切斷出射帶電粒子束為止,花費(fèi)與 盤旋帶電粒子束的同步加速器振動(dòng)周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間。因此,要求縮短帶電粒子束停止時(shí)間 的方法。
[0012] 帶電粒子束停止時(shí)間被同步加速器振動(dòng)規(guī)定,因此為了縮短帶電粒子束停止時(shí) 間,必須提高同步加速器振動(dòng)。為了提高該同步加速器振動(dòng),需要提高加速用高頻電壓。但 是,在射束出射時(shí)始終提高加速用高頻電壓,會(huì)從出射時(shí)的帶電粒子束的運(yùn)動(dòng)量分散大的 部分出射,因此存在有可能帶電粒子束的射程的變動(dòng)大,帶電粒子束的照射量相對(duì)于目標(biāo) 值產(chǎn)生偏差的問題。
[0013] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0014] 非專利文獻(xiàn)
[0015] 非專利文獻(xiàn) I :Nuclear Instruments and Method In Physics Research A 489 卷(2002年)的第59~67頁

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明提供一種帶電粒子束照射系統(tǒng)和帶電粒子束照射系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法,其能夠 縮短帶電粒子束出射停止時(shí)的停止時(shí)間,并且抑制帶電粒子束的運(yùn)動(dòng)量分散。
[0017] 為了解決上述問題,例如采用專利請(qǐng)求范圍所記載的結(jié)構(gòu)。
[0018] 本發(fā)明包含多個(gè)解決上述問題的手段,但如果列舉其一個(gè)例子,則是一種帶電粒 子束照射系統(tǒng),具備:同步加速器,其加速帶電粒子束而出射;照射裝置,其照射從該同步 加速器出射的上述帶電粒子束;射束輸送系統(tǒng),其將上述帶電粒子束從上述同步加速器引 導(dǎo)到上述照射裝置;控制裝置,其控制上述同步加速器、上述射束輸送系統(tǒng)和上述照射裝 置,在該帶電粒子束照射系統(tǒng)中,上述同步加速器具備通過高頻加速電壓將上述帶電粒子 束加速到預(yù)定的能量為止的加速空腔,上述控制裝置具備:加速用高頻控制部,其控制向上 述加速空腔施加的高頻電壓,在上述帶電粒子束的照射劑量達(dá)到規(guī)定劑量時(shí),進(jìn)行使向上 述加速空腔施加的高頻電壓的振幅值增加,并且直到上述帶電粒子束的下一次照射開始前 為止使該增加后的高頻電壓的振幅值減少的控制。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明,能夠縮短帶電粒子束出射停止時(shí)的停止時(shí)間,并且抑制帶電粒子束 的運(yùn)動(dòng)量分散。
【附圖說明】
[0020] 圖1是表示粒子線治療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖。
[0021] 圖2是表示本發(fā)明的帶電粒子束照射系統(tǒng)的實(shí)施方式的出射帶電粒子束的電流 波形的一個(gè)例子的圖。
[0022] 圖3是表示本發(fā)明的帶電粒子束照射系統(tǒng)中的實(shí)施加速用高頻電壓的定時(shí)控制 的加速用控制裝置及其外圍的設(shè)備的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖。
[0023] 圖4是表示本發(fā)明的帶電粒子束照射系統(tǒng)的實(shí)施方式的加速用高頻電壓的振幅 值增加和減少的開始定時(shí)的決定方法的一個(gè)例子的圖。
[0024] 圖5是表示現(xiàn)有方法的出射帶電粒子束的電流波形的一個(gè)例子的圖。
[0025] 附圖標(biāo)記說明
[0026] 1 :粒子線照射系統(tǒng);IOa :入射帶電粒子束;IOb :加速帶電粒子束;IOc :出射帶電 粒子束;IOd :照射帶電粒子束;IOel :本實(shí)施方式的剩余的照射射束;10e2 :現(xiàn)有方法的剩 余的照射射束;11 :帶電粒子束產(chǎn)生裝置;12 :入射器;13 :同步加速器;14 :射束輸送系統(tǒng); 15 :加速空腔;16 :偏向電磁鐵;17 :加速用高頻放大器;18 :加速用控制裝置;181 :加速用 高頻信號(hào);182 :模式生成器;185 :模式生成定時(shí)信號(hào);186 :定時(shí)控制器;187 :規(guī)定劑量; 188 :劑量脈沖;19 :出射用高頻電極;20 :出射用高頻放大器;21 :出射用控制裝置;211 :出 射用高頻信號(hào);30 :照射裝置;31 :劑量監(jiān)視器;32 :掃描電磁鐵;33 :照射控制裝置;331 : 目標(biāo)劑量;332 :帶電粒子束出射控制指令;333 :下一次點(diǎn)照射準(zhǔn)備信號(hào);34 :累計(jì)劑量計(jì) 數(shù)器;341 :計(jì)數(shù)值;35 :比較器;351 :比較器輸出信號(hào);40 :加速器控制裝置;41 :統(tǒng)一控制 裝置;42 :存儲(chǔ)裝置;43 :治療計(jì)劃裝置;50 :定時(shí)系統(tǒng);51 :定時(shí)信號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 使用圖1~圖5說明本發(fā)明的帶電粒子束照射系統(tǒng)和帶電粒子束照射系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn) 方法的實(shí)施方式。
[0028] 圖1是表示粒子線治療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖,圖2是表示本發(fā)明的帶電粒 子束照射系統(tǒng)的實(shí)施方式的出射帶電粒子束的電流波形的一個(gè)例子的圖,圖3是表示本發(fā) 明的帶電粒子束照射系統(tǒng)中的實(shí)施加速用高頻電壓的定時(shí)控制的加速用控制裝置及其外 圍的設(shè)備的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖,圖4是表示本發(fā)明的帶電粒子束照射系統(tǒng)的實(shí)施方式的 加速用高頻電壓的振幅值增加和減少的開始定時(shí)的決定方法的一個(gè)例子的圖,圖5是表示 現(xiàn)有方法的出射帶電粒子束的電流波形的一個(gè)例子的圖。
[0029] 如圖1所示,本實(shí)施方式的粒子線治療系統(tǒng)1具備帶電粒子束產(chǎn)生裝置11、高能量 射束輸送系統(tǒng)14、照射裝置30以及控制系統(tǒng)。
[0030] 帶電粒子束產(chǎn)生裝置11具備帶電粒子源(未圖示)、入射器12以及同步加速器 13。帶電粒子源與入射器12連接,入射器12與同步加速器13連接。入射器12將通過帶 電粒子源產(chǎn)生的帶電粒子束加速到能夠入射到同步加速器13的能量。通過入射器12加速 后的入射帶電粒子束IOa入射到同步加速器13。
[0031] 同步加速器13具備向沿著盤旋軌道盤旋的帶電粒子束IOb施加高頻電壓而加速 到目標(biāo)的能量的高頻加速裝置(加速空腔)15、增大正在盤旋的帶電粒子束的電子回旋加 速器振動(dòng)振幅的出射用高頻電極19、從盤旋軌道取出帶電粒子束的出射用偏向器19b和偏 向電磁鐵16。
[0032] 高能量射束輸送系統(tǒng)14將帶電粒子束產(chǎn)生裝置11和配
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