粒子線ビーム照射装置および粒子線ビーム照射方法
【課題】粒子線ビームの照射中に線量プロファイルをモニタリングし、実際の照射状況を視覚的かつ定量的に確認することができる粒子線ビーム照射装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る粒子線ビーム照射装置は、ビーム生成部と、粒子線ビームの出射を制御するビーム出射制御部と、照射対象の患部を粒子線ビームの軸方向に分割した各スライスに対して、粒子線ビームの位置を2次元で順次指示するビーム走査指示部と、ビーム走査指示部からの指示信号に基づいて粒子線ビームを2次元で走査するビーム走査部と、ビーム走査部と患者との間に配置され、透過する前記粒子線ビームの粒子線線量に応じた光量で発光する蛍光体板と、蛍光体板をスライス毎に撮像する撮像部と、撮像部で撮像された画像データからスライス毎の照射線量の分布を求め、求めた照射線量の分布を前記粒子線ビームの走査位置と関連付けて表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】本発明に係る粒子線ビーム照射装置は、ビーム生成部と、粒子線ビームの出射を制御するビーム出射制御部と、照射対象の患部を粒子線ビームの軸方向に分割した各スライスに対して、粒子線ビームの位置を2次元で順次指示するビーム走査指示部と、ビーム走査指示部からの指示信号に基づいて粒子線ビームを2次元で走査するビーム走査部と、ビーム走査部と患者との間に配置され、透過する前記粒子線ビームの粒子線線量に応じた光量で発光する蛍光体板と、蛍光体板をスライス毎に撮像する撮像部と、撮像部で撮像された画像データからスライス毎の照射線量の分布を求め、求めた照射線量の分布を前記粒子線ビームの走査位置と関連付けて表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、粒子線ビーム照射装置および粒子線ビーム照射方法に係り、特に、炭素等の重粒子線ビームや陽子ビーム等を患部に照射し、がん治療を行う粒子線ビーム照射装置および粒子線ビーム照射方法に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、がんは日本国における死因の第1位であり、毎年30万人以上の国民ががんによって死亡している。このような状況の中、治療効果が高い、副作用が少ない、身体的負担が小さい等の優れた特徴を持つことから、炭素等の重粒子ビームや陽子ビーム等を用いた粒子線治療方法が注目されている。この治療方法によれば、加速器から出射された粒子線ビームをがん細胞に照射することで、正常細胞に与える影響を小さくしながら、がん細胞を死滅させることができる。
【0003】
この治療方法において、現在使用されている粒子線ビーム照射方法は、拡大ビーム法と呼ばれる方法である。この拡大ビーム法では、粒子線ビームをワブラ法あるいは二重散乱体法と呼ばれる方法によりビーム径を患部サイズ以上に拡大する。その後、形状コリメータと呼ばれる真ちゅう製コリメータにより照射領域を制限することにより、ビーム形状を実質的に患部形状に合致させる。また、ビーム進行方向(ビーム軸方向)にはリッジフィルタと呼ばれるビーム飛程拡大装置によりビームを拡大し、ボーラスと呼ばれるポリエチレン製のビーム飛程整形装置によってビーム停止位置を深い位置での患部形状(外郭)に合致させて照射する。
【0004】
しかしながら、上記の拡大ビーム法は厳密には3次元的に患部形状に合致させることができないため、患部周りの正常細胞への影響を小さくするには限界がある。また、形状コリメータやボーラスは患部(さらには患部に対する照射方向)毎に製作されるので、治療照射後にはこれらが放射線廃棄物として残ってしまうという問題がある。
【0005】
そこで、粒子線治療のさらに進んだ照射法として、体内患部を3次元的に照射することにより、より高精度にがん細胞の狙い撃ちを行う、3次元照射法が開発された(特許文献1等参照)。
【0006】
この方法は、治療部位を仮想的に3次元格子点に切り分け各格子点に対して照射を行う。このような3次元照射方法では、形状コリメータやボーラスを用いることなく、ビーム軸方向についても精度よく患部に合わせることが可能になり、従来の2次元的照射方法と比較して正常細胞への被爆を抑制することができる。
【0007】
この3次元スキャニング照射法においては、次のように患部の照射を行っていく。まず、ビームのエネルギーが届く体表面からの深さ位置を設定するために照射ビームのエネルギーが選択される。そしてこの深さにあるビーム軸に垂直な面(スライス)上を、スキャニング電磁石を用いてビームをX方向、Y方向に2次元走査して該当する患部のスライスを照射していく。そしてスライス上の患部領域をすべて走査し終わったら、ビームの深さ位置が次のスライス上になるようにビームエネルギーを変更し、同様にそのスライス上の患部領域を走査していく。患部を深さ方向に切り分けたすべてのスライスに対してこのような照射を繰り返し、患部全体の照射が完了する。
【0008】
治療を行う上で、照射がどのように行われているかを確認することは、治療の安全性を確保する上で重要である。その一つの方法として、ビーム位置を随時チェックするためのスポット位置モニタ装置がスキャニング電磁石の後段に取り付けられている。このスポット位置モニタ装置には、信号電極をマルチストリップに分割した電離箱方式のものや、マルチワイヤで形成した比例計数管方式のモニタが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2009−66106号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかし、これらモニタ装置から得られる情報は、あくまでも各ビームスポットの中心を離散的に示す位置情報であり、スポット位置の重ね合わせとして形成される連続的な線量分布は、スポット位置モニタ装置からは得ることができない。
【0011】
一方、医師や技師にとっては、照射中に線量プロファイル(X方向及びY方向の線量の2次元分布、或はこの2次元分布から切り出したX方向、Y方向の線量の1次元分布)を視覚的に確認できることが望まれる。例えば、スライス毎に線量プロファイルが表示されれば、照射が正確に行われていることを確認しながら治療をおこなっていくことができて、安心感を持って治療を行うことが可能になる。しかし、照射中に線量プロファイルをモニタリングするような方法は現在実現されていない。
【0012】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、粒子線ビームの照射中に線量の2次元、或は1次元分布をモニタリングし、実際にどのような照射が行われているかを視覚的かつ定量的に確認することができる粒子線ビーム照射装置および粒子線ビーム照射方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記課題を解決するため、本発明に係る粒子線ビーム照射装置は、粒子線ビームを生成するビーム生成部と、前記粒子線ビームの出射を制御するビーム出射制御部と、照射対象の患部を前記粒子線ビームの軸方向に分割した各スライスに対して、前記粒子線ビームの位置を2次元で順次指示するビーム走査指示部と、前記ビーム走査指示部からの指示信号に基づいて前記粒子線ビームを2次元で走査するビーム走査部と、前記ビーム走査部と患者との間に配置され、透過する前記粒子線ビームの粒子線線量に応じた光量で発光する蛍光体板と、前記蛍光体板を前記スライス毎に撮像する撮像部と、前記撮像部で撮像された画像データから前記スライス毎の照射線量の分布を求め、求めた前記照射線量の分布を前記粒子線ビームの走査位置と関連付けて表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。
【0014】
また、本発明に係る粒子線ビーム照射方法は、粒子線ビームを生成し、前記粒子線ビームの出射を制御し、照射対象の患部を前記粒子線ビームの軸方向に分割した各スライスに対して、前記粒子線ビームの位置を2次元で順次指示し、指示された前記粒子線ビームの位置に基づいて前記粒子線ビームを2次元で走査し、前記ビーム走査部と患者との間に配置され、透過する前記粒子線ビームの粒子線線量に応じた光量で発光する蛍光体板を前記スライス毎に撮像し、前記蛍光体板を撮像された画像データから前記スライス毎の照射線量の分布を求め、求めた前記照射線量の分布を前記粒子線ビームの走査位置と関連付けて表示する、ステップを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明に係る粒子線ビーム照射装置および粒子線ビーム照射方法によれば、粒子線ビームの照射中に線量の2次元、或は1次元分布をモニタリングし、実際にどのような照射が行われているかを視覚的かつ定量的に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】従来の粒子線ビーム照射装置の構成例を示す図。
【図2】従来の粒子線ビーム照射方法の一例を示すフローチャート。
【図3】スライスに対するビーム照射パターンの一例を示す図。
【図4】従来の粒子線ビーム照射方法のビーム位置モニタ方法の一例を示す図。
【図5】第1の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置の構成例を示す図。
【図6】撮像部の構成例を模式的に示す図。
【図7】室内灯、蛍光体、波長選択フィルタの各波長の一例を示す第1の図。
【図8】室内灯、蛍光体、波長選択フィルタの各波長の一例を示す第2の図。
【図9】第1の実施形態に係る粒子線ビーム照射方法の一例を示すフローチャート。
【図10】第1の実施形態に係る粒子線ビーム照射方法の一例を示すタイミングチャート。
【図11】線量プロファイルの表示例と照射状態監視方法の概念を示す図。
【図12】第2の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置の構成例を示す図。
【図13】第2の実施形態に係る粒子線ビーム照射方法の一例を示すタイミングチャート。
【図14】第3の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明に係る粒子線ビーム照射装置および粒子線ビーム照射方法の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【0018】
(1)従来装置の構成及び動作
図1は、本発明の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1(図5)との比較のため、従来の粒子線ビーム照射装置300の構成例を示した図である。粒子線ビーム照射装置300は、ビーム生成部10、ビーム出射制御部20、ビーム走査部30、真空ダクト31、ビーム走査指示部40、線量モニタ部50、位置モニタ部51、リッジフィルタ60、レンジシフタ70、等を備えて構成されている。
【0019】
粒子線ビーム照射装置300は、炭素等の粒子や陽子等を高速に加速して得られる粒子線ビームをがん患者100の患部200に向けて照射し、がん治療を行う装置である。粒子線ビーム照射装置300では、患部200を3次元の格子点に離散化し、各格子点に対して細い径の粒子線ビームを順次走査する3次元スキャニング照射法を実施することが可能である。具体的には、患部200を粒子線ビームの軸方向(図1右上に示す座標系におけるZ軸方向)にスライスと呼ばれる平板状の単位で分割し、分割したスライスZi、スライスZi+1、スライスZi+2等の各スライスの2次元格子点(図1右上に示す座標系におけるX軸及びY軸方向の格子点)を順次走査することによって3次元スキャニングを行っている。
【0020】
ビーム生成部10は、炭素イオンや陽子等の粒子を生成すると共に、シンクロトロン等の加速器(主加速器)によってこれらの粒子を患部200の奥深くまで到達できるエネルギーまで加速して粒子線ビームを生成している。
【0021】
ビーム出射制御部20では、制御部80から出力される制御信号に基づいて、生成された粒子線ビームの出射のオン、オフ制御を行っている。
【0022】
ビーム走査部30は、粒子線ビームをX方向及びY方向に偏向させ、スライス面上を2次元で走査するものであり、Y方向に走査するY用電磁石30aとX方向に走査するX用電磁石30bを備えている。Y用電磁石30aおよびX用電磁石30bに対しては、走査位置を指示する指示信号として、各電磁石の駆動電流がビーム走査指示部40から印加される。
【0023】
レンジシフタ70は、患部200のZ軸方向の位置を制御する。レンジシフタ70は、例えば複数の厚さのアクリル板から構成されており、これらのアクリル板を組み合わせることによってレンジシフタ70を通過する粒子線ビームのエネルギー、即ち体内飛程を患部200スライスのZ軸方向の位置に応じて段階的に変化させることができる。レンジシフタ70による体内飛程の大きさは通常等間隔で変化するように制御され、この間隔がZ軸方向の格子点の間隔に相当する。なお、体内飛程の切り替え方法としては、レンジシフタ70のように粒子線ビームの径路上に減衰用の物体を挿入する方法のほか、上流機器の制御によって粒子線ビームのエネルギー自体を変更する方法でもよい。
【0024】
リッジフィルタ60は、ブラッグピークと呼ばれる体内深さ方向における線量のシャープなピークを拡散させるために設けられている。ここで、リッジフィルタ60によるブラッグピークの拡散幅は、スライスの厚み、即ちZ軸方向の格子点の間隔と等しくなるように設定される。3次元スキャニング照射用のリッジフィルタ60は、断面が略2等辺三角形のアルミニウム棒状部材を複数並べて構成している。粒子線ビームが2等辺三角形を通過する際に生じる径路長の差異によってブラッグピークのピークを拡散させることが可能であり、2等辺三角形の形状によって拡散幅を所望の値に設定することができる。
【0025】
線量モニタ部50は、照射する線量をモニタするためのものであり、その筐体内に、粒子線の電離作用によって生じた電荷を平行電極で収集する電離箱や、筐体内に配置された二次電子放出膜から放出される二次電子を計測するSEM(Secondary Electron Monitor)装置等によって構成されている。
【0026】
位置モニタ部51は、ビーム走査部30によって走査された粒子線ビームが正しい位置にあるかどうかを識別するためのものである。線量モニタ部50と類似した構成を有し、電荷収集用の電極が例えば短冊状に分割されたものや、複数のワイヤからなる電極がX方向及びY方向に夫々並んで配列されている。
【0027】
制御部80は、粒子線ビーム照射装置1全体の制御をおこなうためのものであり、ビーム出射制御部20に対するビーム出射のオン、オフ制御、ビーム走査指示部40に対するビーム走査に関する指示、レンジシフタ70に対するスライス変更に伴うレンジシフト量の制御等を行っている。
【0028】
ビーム走査指示部40では、制御部80からの指示に基づいてスライス毎のX方向、Y方向の走査位置や走査タイミングを決定し、Y用電磁石30aやX用電磁石30bに対する駆動電流をビーム走査部30に出力している。
【0029】
図2は、従来の装置における3次元スキャニング照射の基本的な処理例を示すフローチャートである。
【0030】
まず、患部をビーム軸に対して複数のスライスに仮想的に分割し、分割されたスライスの1つが選択される。最初は例えば患部の最も深い位置にあるスライスZiが選択される。また選択されたスライスの位置に応じて粒子線ビームの入射エネルギーとレンジシフタ70におけるアクリル板の組み合わせが選択、設定される(ステップST1)。
【0031】
次に、最深スライスにおける患部形状に応じて粒子線ビームを照射する格子点の数Mと格子点の位置(Xi、Yi)[i=1〜M]、即ち照射対象のスポットが選択され、ビーム走査部30によりスライス上の格子点位置(Xi、Yi)に粒子線ビームの向きが設定される(ステップST2)。その後、粒子線ビームの出射が開始される(ステップST3)。ビーム走査部30から出力された粒子線ビームは、リッジフィルタ60によって、体内飛程分布幅がスライス幅に対応するようエネルギー分布がZ軸方向に拡大される。
【0032】
格子点(Xi、Yi)に対する照射線量は線量モニタ4により監視され、対象格子点に対する照射線量が計画した線量に達すると線量満了信号が制御部80に出力され、制御部80はこの信号を受信する(ステップST4)。
【0033】
3次元スキャニング照射法はスポットスキャニング法とラスタースキャニング法に大別される。スポットスキャニング法は、粒子線ビームの位置をある格子点から次の格子点に移動させている間はビーム出射を停止させ、移動完了後にビーム出射を再開させる方法である。従って、同一スライスを走査する間はビーム出射が断続することになる。
【0034】
これに対して、ラスタースキャニング法は、粒子線ビームの位置をある格子点から次の格子点に移動させている間もビーム出射は停止することなく継続される。つまり、同一スライスを走査する間は、ビーム出射は途切れることなく連続する。
【0035】
なお、スポットスキャニング法及びラスタースキャニング法のいずれの方法であっても、粒子線ビームの位置は各格子点において計画された線量に達するまで停止し、計画線量に達した後次の格子点に移動する。
【0036】
ステップST5では、スポットスキャニング法及びラスタースキャニング法のいずれの方法であるかを判定し、スポットスキャニング法の場合には、一旦ビーム出射を停止し(ステップST6)、次のスポットへビーム位置を移動させる。この処理を対象とするスライスの最終スポットまで繰り返す(ステップST7)。
【0037】
一方、スポットスキャニング法ではない場合、即ちラスタースキャニング法の場合にはビーム出射を停止することなく最終スポットまでビーム出射を継続する。
【0038】
1つのスライスに対する照射が終了すると(ステップST7のYES)、スポットスキャニング法及びラスタースキャニング法のいずれの場合も一旦ビーム出射を停止し(ステップST8)、ステップST1に戻って次のスライスを選択すると共にレンジシフタ70の設定を変更する。以上の処理を最終スライスに達するまで繰り返す(ステップST9)。
【0039】
上記の照射手順に必要となる各諸元は、例えば照射パターンファイルと呼ばれるデータファイルに記述され、治療照射の開始前に制御部80に転送される。照射パターンファイルには、格子点毎に、スライス位置を与えるレンジシフタ厚、格子点(X、Y)に対応するビーム位置を与えるY用電磁石30aやX用電磁石30bの駆動電流値、各格子点に対する照射線量等が照射順に記述されている。
【0040】
図3は、スライス上の走査パターンの一例を示す図である。開始格子点Aから最終格子点Bに到る軌跡パターンが治療計画で予め定められ、この軌跡パターンにそって一方向に順次粒子線ビームが走査されていく。
【0041】
図4は、従来から行われている粒子線ビーム位置のモニタ方法の概念を示す図である。前述したように、ビーム位置のモニタは、位置モニタ部51からの信号に基づいて行われる。図4(a)は、信号電極をマルチストリップに分割した電離箱方式の位置モニタ部51を模式的に示したものである。この方式では、ストリップ上の電極がX方向とY方向に多数並べて配置されており、通過する粒子線ビームの線量に対応するレベルの信号が各ストリップから出力される。粒子線ビームのビームは複数のストリップに跨っているため複数のストリップから信号が出力されるが、制御部80では、これら複数の信号の重心を求めることによって、X方向及びY方向の粒子線ビームの中心位置を推定している。また、図4(b)に示すように、推定された中心位置とビーム走査位置の計画値とを比較することも可能である。
【0042】
しかしながら、位置モニタ部51から得られる情報は、あくまでも各ビームスポットの推定中心位置を離散的に示す情報であり、スポット位置の重ね合わせとして形成される連続的な線量分布は、位置モニタ部51からは得ることができない。
【0043】
他方、医師や技師は、照射中に線量プロファイル(X方向及びY方向の線量の2次元分布、或はこの2次元分布から切り出したX方向、Y方向の線量の1次元分布)を視覚的に確認できることを望んでいる。例えば、スライス毎に線量プロファイルが表示されれば、照射が正確に行われていることを確認しながら治療をおこなっていくことができて、安心感を持って治療を行うことが可能になる。
【0044】
スライス毎の線量プロファイルを得るためには、別の位置モニタを用意し、1つのスライス(ST1〜ST9まで)の間中の各チャンネル(各ストリップ)から出力される信号を積分することになる。この結果、大幅なコスト増加になるとともに、位置モニタによるビーム散乱が大きくなり、照射領域端におけるシャープな線量分布が得られにくくなる。
【0045】
そこで、本実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1では、位置モニタ部51とは異なる手段によって、連続的な線量プロファイルを高精度で照射中にモニタリングする手段を提供している。
【0046】
(2)本実施形態に係る粒子線ビーム照射装置(第1の実施形態)
図5は、第1の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1の構成例を示す図である。粒子線ビーム照射装置1は、従来の粒子線ビーム照射装置300の構成に加えて、蛍光体板90、撮像部91、表示部92、及び照射状態監視部93を有している。
【0047】
蛍光体板90は、ビーム走査部と患者との間に配置され、例えば、レンジシフタ70を収納するケース(図示せず)にビーム軸に対してほぼ垂直になるように取り付けられている。蛍光体板90は、PET(ポリエチレンテレフタラート)やセルロースなどで構成された厚さ数ミクロンの薄板に、例えば青色蛍光体(ZnS:Ag)、赤色蛍光体(Y2O3:Eu)、など蛍光体が塗布されている。これらの蛍光体は、粒子線ビームが蛍光体板90を透過するとき粒子線ビームの粒子線線量に応じた光量で発光し、その光は特定の波長にピークを有している。
【0048】
撮像部91は、例えば患者の治療台近傍に配置され、その受光部は蛍光体板90の方向に向けられている。
【0049】
図6は、撮像部91の構成例を模式的に示す図である。撮像部91は、波長選択フィルタ(フィルタ)910、レンズ911、光を増幅するイメージインテンシファイア912、CCDやCMOSなどの撮像素子913、撮像制御部914等を有している。イメージインテンシファイア912に替えて、或はこれに加えて、シャッタを撮像素子913の前方に有する構成としてもよい。
【0050】
撮像制御部914は、撮像素子913、イメージインテンシファイア912(或はシャッタ)に対する制御を行っている。撮像素子913は放射線に対して耐性がないため、散乱された粒子線ビームや二次的に発生する放射線ができるだけ当たらないよう、撮像部91は粒子線ビームの軸からはずれて配置されており、蛍光体板90の面を所定の傾斜角をもって撮像するようになっている。
【0051】
蛍光体板91を粒子線ビームが通過すると蛍光体が発光するため、蛍光体が発する光を撮影することでどのような線量プロファイルで照射されているかを撮影することができる。
【0052】
しかしながら、治療室内は患者の状態を監視カメラで監視することが必要であり、室内灯を消すことができない。このため、そのままの状態で蛍光体板90を撮影すると、蛍光体板91が発光する光と室内灯の光が重畳し、S/Nが非常に悪い非鮮明な画像が得られることになる。
【0053】
そこで、第1の実施形態に係る撮像部91では、レンズ911の前方に波長選択フィルタ910を設ける構成としている。波長選択フィルタ910は、バックグランドとなる治療室内灯の波長、蛍光体板90が発する光の波長、撮像素子913の波長に対する感度を総合的に考慮し、通過させる波長が選択される。
【0054】
図7及び図8はこれらの波長に対する強度分布と波長選択フィルタが通過させる波長の関係の一例を示している。一般的に、蛍光体のピーク波長と、波長選択フィルタ910の通過波長をそろえることで、S/Nを改善することができる。
【0055】
図7は、室内灯、青色蛍光体(例えば青色蛍光体(ZnS:Ag))の波長と、波長選択フィルタの透過波長の関係を示す図である。波長選択フィルタ910の透過波長を室内灯(白熱灯や蛍光灯)の波長ピークをはずし、かつ、青色蛍光体の波長に合わせることでS/Nが改善されることが示されている。
【0056】
治療室内灯として蛍光灯のみが使用される場合、赤外域での強度が急激に低下する。この場合は、蛍光体として赤色蛍光体(Y2O3:Eu)を用い、赤外域(波長700nm程度)を通過する波長選択フィルタ910を適用すれば、図8に示すように、大幅にS/Nを改善することができる。また、赤外域に強度ピークをもつCdS:Agなどの蛍光体を使用するのも好適である。
【0057】
図5に示す第1の実施形態では、体内飛程を調整するためのレンジシフタ70を有する構成となっている。しかし、最近の粒子線ビーム照射装置では、レンジシフタ70を用いず、主加速器より出射されるビームエネルギーを調整して体内飛程を調整することも可能になってきている。このような場合にはレンジシフタ70の前段にあるリッジフィルタ60の出射側の面に蛍光体板90を取り付ける構成とすればよい。
【0058】
次に、第1の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1における照射方法について、図9に示すフローチャートと、図10に示すタイミングチャートを用いて具体的に説明する。図9に示すフローチャートのうち、従来の照射方法(図2のフローチャート)と同じ処理は同じステップ番号を付している。
【0059】
ステップST1において、スライスの選択及び切り換えが行われる。スライス切換中は、レンジシフタ70におけるアクリル板の組み合わせを選択、設定している期間であり、この期間を示す信号が、図10(b)における「スライス切換中信号」がオンの状態である。スライス切換が終了すると(即ち、スライス切換中信号がオンからオフに変化すると)、制御部80から撮像部91に対して、照射開始指令が出力される。一方、1つのスライスの走査が終了すると、スライス切換中信号がオフからオンに変化すると共に、照射開始指令が制御部80から照射終了指令が撮像部91に出力される。照射開始指令や照射終了指令は制御部80から撮像部91に出力される制御信号の一部である。
【0060】
撮像部91の撮像素子913による撮像は、照射開始指令と照射終了指令の間に行われ、スライス毎の撮像画像を生成する(図10(d))。より具体的には、図9に示すように、ビーム出射開始(ステップST3)と同時に測定が開始され(ステップST10)、該当スライスの測定が終了すると(ステップST11)、そのスライスの線量プロファイルが表示される(ステップST12)。表示された線量プロファイルをチェックし(ステップST13)、線量プロファイルに異常がなければ(ステップST14のNO)、次のスライスが選択される。一方、線量プロファイルに異常が有った場合は(ステップST14のYES)、後述するように、照射状態監視部93から制御部80に対してインターロック信号が出力される(ステップST15)。
【0061】
他方、ビーム生成部10からは、主加速器のビーム状態を示す「主加速器ビーム状態信号」(図10(a))が制御部80に入力されている。制御部80では、「主加速器ビーム状態信号」がオンであり、かつ「スライス切換中信号」がオフのときにオンとなる「ビーム出射許可信号」を生成している(図10(c))。「ビーム出射許可信号」がオンの期間が、粒子線ビームが実際に患者に向けて出射されている期間に該当する。制御部80は、この「ビーム出射許可信号」を制御信号の一部として撮像部91に出力している。
【0062】
撮像部91では、この「ビーム出射許可信号」がオンのときイメージインテンシファイア912をオンとし、「ビーム出射許可信号」がオフのときイメージインテンシファイア912をオフとしている(図10(e))。このように「ビーム出射許可信号」のオン/オフに連動させてイメージインテンシファイア912をオン/オフすることによって、撮像素子913のS/Nを改善させることができる。イメージインテンシファイア912のオン/オフに替えて、シャッタを「ビーム出射許可信号」に連動させてオン/オフすることによってもS/Nを改善させることができる。
【0063】
なお、「主加速器ビーム状態信号」と「スライス切換中信号」を撮像部91に入力し、撮像部91内部で「ビーム出射許可信号」を生成するようにしても良い。
【0064】
イメージインテンシファイア912による光量増幅の利得はイメージインテンシファイア912に印可する電圧によって変化させることができる。この利得は、予め決められているビーム強度と、スライス内の各点のプリセット値から求められるスライス内照射時間をもとに、スライス毎に設定される。このようにスライス毎にイメージインテンシファイア912の利得を最適に制御することで、撮像素子913の感度及び分解能を向上でき、また、撮像素子913の出力飽和を防止することができる。この利得制御信号も、制御信号の一部として制御部80から撮像部91に出力される。
【0065】
撮像部91で生成された撮像画像の画像データは、次のスライスに切り換えている期間に撮像部91から表示部92に出力し、表示部92に線量プロファイルを2次元分布として表示する。
【0066】
撮像部91は、前述したように、蛍光体板90を所定の傾斜角をもって撮像している。従って、生の撮像画像は図11(a)に例示したように傾斜角に応じて圧縮された画像となっている。走査角に応じた線量プロファイルを表示するためには、この傾斜角を補正して、横軸と縦軸がビーム走査角(X方向とY方向)に対応した画像(図11(b))に変換する必要がある。また、撮像画像の輝度と粒子線ビームの線量との関係を校正するための校正データを予め取得しておき、この校正データを用いて撮像画像の輝度から線量への変換をする必要がある。このよう補正や変換処理は、撮像部90で行っても良いし、表示部92で行っても良い。また、次に述べる照射状態監視部93で行っても良い。
【0067】
照射状態監視部93は、撮像部91で撮像された画像データから、粒子線ビームの走査位置に対する照射線量の分布をスライス毎に求めている。そして、計画値として予め設定しているスライス毎の基準照射線量分布と求めた照射線量の分布とを比較判定し、両者の差が所定の閾値よりも大きいと判定された場合には、粒子線ビームの出射を停止するためのインターロック信号を制御部80に出力している。インターロック信号は、ビーム出射制御部20に直接出力しても良い。
【0068】
図11(c)は、線量プロファイルを一次元として模式的に表示した図である。測定した照射線量の分布(線量プロファイル)と基準照射線量分布との比較判定は、例えば次のように行う。
【0069】
まず、測定した線量プロファイルの全チャンネル(全画素)に渡って出力を積算し、各チャンネルの出力を積算値で除することにより正規化測定線量を求める。基準照射線量分布についても同様に対応する全チャンネル(全画素)に渡って積算し、この積算値で各チャネルの基準照射線量を除して各チャンネルの正規化基準線量を求めておく。そして、正規化測定線量と正規化基準線量との偏差の全チャンネルの自乗和平均値が予め決められている閾値を超えた場合はインターロック信号を出力する。上記の判定を式で表現すると、例えば次のように表される。
[数1]
Σ(P(i)−R(i))2/N>K
上式が成立するとき、異常と判定され、インターロック信号が出力される。ここで、P(i)はチャネル毎(画素毎)の規化測定線量、R(i)はチャネル毎(画素毎)の正規化基準線量、Nは総チャネル数(総画素数)であり、Σは総和演算子である。Kは閾値であり、例えば、K=(0.1)2、などと設定される。
【0070】
なお、測定した線量プロファイルは、蛍光体板90の位置での線量プロファイルであり、スライス上でのプロファイルではない。しかし、走査電磁石、蛍光体板90、及び患部のぞれぞれの位置と、患部における偏向位置(Xi、Yi)及びその位置で規定されている基準照射線量を基に蛍光体板90の位置における基準照射線量分布を求めることができる。
【0071】
(3)その他の実施形態
図12は、第2の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1aの構成例を示す図である。第1の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1との相違点は、呼吸ゲート生成部94をさらに備えている点である。
【0072】
患部が肺や肝臓等のように、人の呼吸によって変位する場合は、呼吸による変位が少ないタイミングを見計らって粒子線ビームを照射する手法が、ビーム位置を精度良く照射する観点から有効である。このため、患者にLED等を取り付け、LEDの位置をカメラ等でモニタし、このモニタ信号から呼吸ゲート生成部94で「呼吸同期ゲート」を生成している。「呼吸同期ゲート」がオンの期間は、呼吸による患部の変位が少ないとみなされる期間であり、「呼吸同期ゲート」がオンとなることが患者への粒子線ビーム照射の条件の1つとしている。
【0073】
第2の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1aでは、図13に示すように、この「呼吸同期ゲート」がオンでかつ「主加速器ビーム状態信号」がオンのときにオンとなる「外部ビーム出射許可信号」(図13(c))を生成している。そして、「外部ビーム出射許可信号」がオンでかつ「スライス切換中信号」(図13(d))がオフのとき、実際のビーム照射期間を示す「ビーム出射許可信号」をオンにしている。「ビーム出射許可信号」に連動させて、イメージインテンシファイア912やシャッタをオン/オフする動作は第1の実施形態と同様である。
【0074】
図14は、第3の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1bの構成例を示す図である。第1の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1との相違点は、蛍光体板90と撮像部91の位置にある。
【0075】
第3の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1bでは、蛍光体板90が、ビーム走査部30の後段にある真空ダクト31の中に、斜め約45度に傾けた状態で取り付けられている。そして、真空ダクト31の側壁の一部には撮像窓31aが設けられており、撮像部91は、この撮像窓31aを通して真空ダクト31内の蛍光体板90を撮像するように構成されている。真空ダクト31の内部には治療室の照明が届かないため、撮像部91は室内光の影響を受けることなく、蛍光体板90からの発光のみを撮像することが可能となり、波長選択フィルタ910を用いなくてもS/Nのよい画像を得ることができる。
【0076】
以上説明してきたように、第1乃至第3の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1、1a、1bおよび粒子線ビーム照射方法によれば、粒子線ビームの照射中に線量プロフィルをモニタリングし、実際にどのような照射が行われているかを視覚的かつ定量的に確認することができ、また、計画した照射線量と実際の照射線量との差が大きくなった場合は、粒子線ビームの照射を停止し、安全性を高めることができる。
【0077】
なお、本発明は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【0078】
1、1a、1b 粒子線ビーム照射装置
10 ビーム生成部
20 ビーム出射制御部
30 ビーム走査部
40 ビーム走査指示部
80 制御部
90 蛍光体板
91 撮像部
92 表示部
93 照射状態監視部
【技術分野】
【0001】
本発明は、粒子線ビーム照射装置および粒子線ビーム照射方法に係り、特に、炭素等の重粒子線ビームや陽子ビーム等を患部に照射し、がん治療を行う粒子線ビーム照射装置および粒子線ビーム照射方法に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、がんは日本国における死因の第1位であり、毎年30万人以上の国民ががんによって死亡している。このような状況の中、治療効果が高い、副作用が少ない、身体的負担が小さい等の優れた特徴を持つことから、炭素等の重粒子ビームや陽子ビーム等を用いた粒子線治療方法が注目されている。この治療方法によれば、加速器から出射された粒子線ビームをがん細胞に照射することで、正常細胞に与える影響を小さくしながら、がん細胞を死滅させることができる。
【0003】
この治療方法において、現在使用されている粒子線ビーム照射方法は、拡大ビーム法と呼ばれる方法である。この拡大ビーム法では、粒子線ビームをワブラ法あるいは二重散乱体法と呼ばれる方法によりビーム径を患部サイズ以上に拡大する。その後、形状コリメータと呼ばれる真ちゅう製コリメータにより照射領域を制限することにより、ビーム形状を実質的に患部形状に合致させる。また、ビーム進行方向(ビーム軸方向)にはリッジフィルタと呼ばれるビーム飛程拡大装置によりビームを拡大し、ボーラスと呼ばれるポリエチレン製のビーム飛程整形装置によってビーム停止位置を深い位置での患部形状(外郭)に合致させて照射する。
【0004】
しかしながら、上記の拡大ビーム法は厳密には3次元的に患部形状に合致させることができないため、患部周りの正常細胞への影響を小さくするには限界がある。また、形状コリメータやボーラスは患部(さらには患部に対する照射方向)毎に製作されるので、治療照射後にはこれらが放射線廃棄物として残ってしまうという問題がある。
【0005】
そこで、粒子線治療のさらに進んだ照射法として、体内患部を3次元的に照射することにより、より高精度にがん細胞の狙い撃ちを行う、3次元照射法が開発された(特許文献1等参照)。
【0006】
この方法は、治療部位を仮想的に3次元格子点に切り分け各格子点に対して照射を行う。このような3次元照射方法では、形状コリメータやボーラスを用いることなく、ビーム軸方向についても精度よく患部に合わせることが可能になり、従来の2次元的照射方法と比較して正常細胞への被爆を抑制することができる。
【0007】
この3次元スキャニング照射法においては、次のように患部の照射を行っていく。まず、ビームのエネルギーが届く体表面からの深さ位置を設定するために照射ビームのエネルギーが選択される。そしてこの深さにあるビーム軸に垂直な面(スライス)上を、スキャニング電磁石を用いてビームをX方向、Y方向に2次元走査して該当する患部のスライスを照射していく。そしてスライス上の患部領域をすべて走査し終わったら、ビームの深さ位置が次のスライス上になるようにビームエネルギーを変更し、同様にそのスライス上の患部領域を走査していく。患部を深さ方向に切り分けたすべてのスライスに対してこのような照射を繰り返し、患部全体の照射が完了する。
【0008】
治療を行う上で、照射がどのように行われているかを確認することは、治療の安全性を確保する上で重要である。その一つの方法として、ビーム位置を随時チェックするためのスポット位置モニタ装置がスキャニング電磁石の後段に取り付けられている。このスポット位置モニタ装置には、信号電極をマルチストリップに分割した電離箱方式のものや、マルチワイヤで形成した比例計数管方式のモニタが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2009−66106号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかし、これらモニタ装置から得られる情報は、あくまでも各ビームスポットの中心を離散的に示す位置情報であり、スポット位置の重ね合わせとして形成される連続的な線量分布は、スポット位置モニタ装置からは得ることができない。
【0011】
一方、医師や技師にとっては、照射中に線量プロファイル(X方向及びY方向の線量の2次元分布、或はこの2次元分布から切り出したX方向、Y方向の線量の1次元分布)を視覚的に確認できることが望まれる。例えば、スライス毎に線量プロファイルが表示されれば、照射が正確に行われていることを確認しながら治療をおこなっていくことができて、安心感を持って治療を行うことが可能になる。しかし、照射中に線量プロファイルをモニタリングするような方法は現在実現されていない。
【0012】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、粒子線ビームの照射中に線量の2次元、或は1次元分布をモニタリングし、実際にどのような照射が行われているかを視覚的かつ定量的に確認することができる粒子線ビーム照射装置および粒子線ビーム照射方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記課題を解決するため、本発明に係る粒子線ビーム照射装置は、粒子線ビームを生成するビーム生成部と、前記粒子線ビームの出射を制御するビーム出射制御部と、照射対象の患部を前記粒子線ビームの軸方向に分割した各スライスに対して、前記粒子線ビームの位置を2次元で順次指示するビーム走査指示部と、前記ビーム走査指示部からの指示信号に基づいて前記粒子線ビームを2次元で走査するビーム走査部と、前記ビーム走査部と患者との間に配置され、透過する前記粒子線ビームの粒子線線量に応じた光量で発光する蛍光体板と、前記蛍光体板を前記スライス毎に撮像する撮像部と、前記撮像部で撮像された画像データから前記スライス毎の照射線量の分布を求め、求めた前記照射線量の分布を前記粒子線ビームの走査位置と関連付けて表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。
【0014】
また、本発明に係る粒子線ビーム照射方法は、粒子線ビームを生成し、前記粒子線ビームの出射を制御し、照射対象の患部を前記粒子線ビームの軸方向に分割した各スライスに対して、前記粒子線ビームの位置を2次元で順次指示し、指示された前記粒子線ビームの位置に基づいて前記粒子線ビームを2次元で走査し、前記ビーム走査部と患者との間に配置され、透過する前記粒子線ビームの粒子線線量に応じた光量で発光する蛍光体板を前記スライス毎に撮像し、前記蛍光体板を撮像された画像データから前記スライス毎の照射線量の分布を求め、求めた前記照射線量の分布を前記粒子線ビームの走査位置と関連付けて表示する、ステップを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明に係る粒子線ビーム照射装置および粒子線ビーム照射方法によれば、粒子線ビームの照射中に線量の2次元、或は1次元分布をモニタリングし、実際にどのような照射が行われているかを視覚的かつ定量的に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】従来の粒子線ビーム照射装置の構成例を示す図。
【図2】従来の粒子線ビーム照射方法の一例を示すフローチャート。
【図3】スライスに対するビーム照射パターンの一例を示す図。
【図4】従来の粒子線ビーム照射方法のビーム位置モニタ方法の一例を示す図。
【図5】第1の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置の構成例を示す図。
【図6】撮像部の構成例を模式的に示す図。
【図7】室内灯、蛍光体、波長選択フィルタの各波長の一例を示す第1の図。
【図8】室内灯、蛍光体、波長選択フィルタの各波長の一例を示す第2の図。
【図9】第1の実施形態に係る粒子線ビーム照射方法の一例を示すフローチャート。
【図10】第1の実施形態に係る粒子線ビーム照射方法の一例を示すタイミングチャート。
【図11】線量プロファイルの表示例と照射状態監視方法の概念を示す図。
【図12】第2の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置の構成例を示す図。
【図13】第2の実施形態に係る粒子線ビーム照射方法の一例を示すタイミングチャート。
【図14】第3の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明に係る粒子線ビーム照射装置および粒子線ビーム照射方法の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【0018】
(1)従来装置の構成及び動作
図1は、本発明の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1(図5)との比較のため、従来の粒子線ビーム照射装置300の構成例を示した図である。粒子線ビーム照射装置300は、ビーム生成部10、ビーム出射制御部20、ビーム走査部30、真空ダクト31、ビーム走査指示部40、線量モニタ部50、位置モニタ部51、リッジフィルタ60、レンジシフタ70、等を備えて構成されている。
【0019】
粒子線ビーム照射装置300は、炭素等の粒子や陽子等を高速に加速して得られる粒子線ビームをがん患者100の患部200に向けて照射し、がん治療を行う装置である。粒子線ビーム照射装置300では、患部200を3次元の格子点に離散化し、各格子点に対して細い径の粒子線ビームを順次走査する3次元スキャニング照射法を実施することが可能である。具体的には、患部200を粒子線ビームの軸方向(図1右上に示す座標系におけるZ軸方向)にスライスと呼ばれる平板状の単位で分割し、分割したスライスZi、スライスZi+1、スライスZi+2等の各スライスの2次元格子点(図1右上に示す座標系におけるX軸及びY軸方向の格子点)を順次走査することによって3次元スキャニングを行っている。
【0020】
ビーム生成部10は、炭素イオンや陽子等の粒子を生成すると共に、シンクロトロン等の加速器(主加速器)によってこれらの粒子を患部200の奥深くまで到達できるエネルギーまで加速して粒子線ビームを生成している。
【0021】
ビーム出射制御部20では、制御部80から出力される制御信号に基づいて、生成された粒子線ビームの出射のオン、オフ制御を行っている。
【0022】
ビーム走査部30は、粒子線ビームをX方向及びY方向に偏向させ、スライス面上を2次元で走査するものであり、Y方向に走査するY用電磁石30aとX方向に走査するX用電磁石30bを備えている。Y用電磁石30aおよびX用電磁石30bに対しては、走査位置を指示する指示信号として、各電磁石の駆動電流がビーム走査指示部40から印加される。
【0023】
レンジシフタ70は、患部200のZ軸方向の位置を制御する。レンジシフタ70は、例えば複数の厚さのアクリル板から構成されており、これらのアクリル板を組み合わせることによってレンジシフタ70を通過する粒子線ビームのエネルギー、即ち体内飛程を患部200スライスのZ軸方向の位置に応じて段階的に変化させることができる。レンジシフタ70による体内飛程の大きさは通常等間隔で変化するように制御され、この間隔がZ軸方向の格子点の間隔に相当する。なお、体内飛程の切り替え方法としては、レンジシフタ70のように粒子線ビームの径路上に減衰用の物体を挿入する方法のほか、上流機器の制御によって粒子線ビームのエネルギー自体を変更する方法でもよい。
【0024】
リッジフィルタ60は、ブラッグピークと呼ばれる体内深さ方向における線量のシャープなピークを拡散させるために設けられている。ここで、リッジフィルタ60によるブラッグピークの拡散幅は、スライスの厚み、即ちZ軸方向の格子点の間隔と等しくなるように設定される。3次元スキャニング照射用のリッジフィルタ60は、断面が略2等辺三角形のアルミニウム棒状部材を複数並べて構成している。粒子線ビームが2等辺三角形を通過する際に生じる径路長の差異によってブラッグピークのピークを拡散させることが可能であり、2等辺三角形の形状によって拡散幅を所望の値に設定することができる。
【0025】
線量モニタ部50は、照射する線量をモニタするためのものであり、その筐体内に、粒子線の電離作用によって生じた電荷を平行電極で収集する電離箱や、筐体内に配置された二次電子放出膜から放出される二次電子を計測するSEM(Secondary Electron Monitor)装置等によって構成されている。
【0026】
位置モニタ部51は、ビーム走査部30によって走査された粒子線ビームが正しい位置にあるかどうかを識別するためのものである。線量モニタ部50と類似した構成を有し、電荷収集用の電極が例えば短冊状に分割されたものや、複数のワイヤからなる電極がX方向及びY方向に夫々並んで配列されている。
【0027】
制御部80は、粒子線ビーム照射装置1全体の制御をおこなうためのものであり、ビーム出射制御部20に対するビーム出射のオン、オフ制御、ビーム走査指示部40に対するビーム走査に関する指示、レンジシフタ70に対するスライス変更に伴うレンジシフト量の制御等を行っている。
【0028】
ビーム走査指示部40では、制御部80からの指示に基づいてスライス毎のX方向、Y方向の走査位置や走査タイミングを決定し、Y用電磁石30aやX用電磁石30bに対する駆動電流をビーム走査部30に出力している。
【0029】
図2は、従来の装置における3次元スキャニング照射の基本的な処理例を示すフローチャートである。
【0030】
まず、患部をビーム軸に対して複数のスライスに仮想的に分割し、分割されたスライスの1つが選択される。最初は例えば患部の最も深い位置にあるスライスZiが選択される。また選択されたスライスの位置に応じて粒子線ビームの入射エネルギーとレンジシフタ70におけるアクリル板の組み合わせが選択、設定される(ステップST1)。
【0031】
次に、最深スライスにおける患部形状に応じて粒子線ビームを照射する格子点の数Mと格子点の位置(Xi、Yi)[i=1〜M]、即ち照射対象のスポットが選択され、ビーム走査部30によりスライス上の格子点位置(Xi、Yi)に粒子線ビームの向きが設定される(ステップST2)。その後、粒子線ビームの出射が開始される(ステップST3)。ビーム走査部30から出力された粒子線ビームは、リッジフィルタ60によって、体内飛程分布幅がスライス幅に対応するようエネルギー分布がZ軸方向に拡大される。
【0032】
格子点(Xi、Yi)に対する照射線量は線量モニタ4により監視され、対象格子点に対する照射線量が計画した線量に達すると線量満了信号が制御部80に出力され、制御部80はこの信号を受信する(ステップST4)。
【0033】
3次元スキャニング照射法はスポットスキャニング法とラスタースキャニング法に大別される。スポットスキャニング法は、粒子線ビームの位置をある格子点から次の格子点に移動させている間はビーム出射を停止させ、移動完了後にビーム出射を再開させる方法である。従って、同一スライスを走査する間はビーム出射が断続することになる。
【0034】
これに対して、ラスタースキャニング法は、粒子線ビームの位置をある格子点から次の格子点に移動させている間もビーム出射は停止することなく継続される。つまり、同一スライスを走査する間は、ビーム出射は途切れることなく連続する。
【0035】
なお、スポットスキャニング法及びラスタースキャニング法のいずれの方法であっても、粒子線ビームの位置は各格子点において計画された線量に達するまで停止し、計画線量に達した後次の格子点に移動する。
【0036】
ステップST5では、スポットスキャニング法及びラスタースキャニング法のいずれの方法であるかを判定し、スポットスキャニング法の場合には、一旦ビーム出射を停止し(ステップST6)、次のスポットへビーム位置を移動させる。この処理を対象とするスライスの最終スポットまで繰り返す(ステップST7)。
【0037】
一方、スポットスキャニング法ではない場合、即ちラスタースキャニング法の場合にはビーム出射を停止することなく最終スポットまでビーム出射を継続する。
【0038】
1つのスライスに対する照射が終了すると(ステップST7のYES)、スポットスキャニング法及びラスタースキャニング法のいずれの場合も一旦ビーム出射を停止し(ステップST8)、ステップST1に戻って次のスライスを選択すると共にレンジシフタ70の設定を変更する。以上の処理を最終スライスに達するまで繰り返す(ステップST9)。
【0039】
上記の照射手順に必要となる各諸元は、例えば照射パターンファイルと呼ばれるデータファイルに記述され、治療照射の開始前に制御部80に転送される。照射パターンファイルには、格子点毎に、スライス位置を与えるレンジシフタ厚、格子点(X、Y)に対応するビーム位置を与えるY用電磁石30aやX用電磁石30bの駆動電流値、各格子点に対する照射線量等が照射順に記述されている。
【0040】
図3は、スライス上の走査パターンの一例を示す図である。開始格子点Aから最終格子点Bに到る軌跡パターンが治療計画で予め定められ、この軌跡パターンにそって一方向に順次粒子線ビームが走査されていく。
【0041】
図4は、従来から行われている粒子線ビーム位置のモニタ方法の概念を示す図である。前述したように、ビーム位置のモニタは、位置モニタ部51からの信号に基づいて行われる。図4(a)は、信号電極をマルチストリップに分割した電離箱方式の位置モニタ部51を模式的に示したものである。この方式では、ストリップ上の電極がX方向とY方向に多数並べて配置されており、通過する粒子線ビームの線量に対応するレベルの信号が各ストリップから出力される。粒子線ビームのビームは複数のストリップに跨っているため複数のストリップから信号が出力されるが、制御部80では、これら複数の信号の重心を求めることによって、X方向及びY方向の粒子線ビームの中心位置を推定している。また、図4(b)に示すように、推定された中心位置とビーム走査位置の計画値とを比較することも可能である。
【0042】
しかしながら、位置モニタ部51から得られる情報は、あくまでも各ビームスポットの推定中心位置を離散的に示す情報であり、スポット位置の重ね合わせとして形成される連続的な線量分布は、位置モニタ部51からは得ることができない。
【0043】
他方、医師や技師は、照射中に線量プロファイル(X方向及びY方向の線量の2次元分布、或はこの2次元分布から切り出したX方向、Y方向の線量の1次元分布)を視覚的に確認できることを望んでいる。例えば、スライス毎に線量プロファイルが表示されれば、照射が正確に行われていることを確認しながら治療をおこなっていくことができて、安心感を持って治療を行うことが可能になる。
【0044】
スライス毎の線量プロファイルを得るためには、別の位置モニタを用意し、1つのスライス(ST1〜ST9まで)の間中の各チャンネル(各ストリップ)から出力される信号を積分することになる。この結果、大幅なコスト増加になるとともに、位置モニタによるビーム散乱が大きくなり、照射領域端におけるシャープな線量分布が得られにくくなる。
【0045】
そこで、本実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1では、位置モニタ部51とは異なる手段によって、連続的な線量プロファイルを高精度で照射中にモニタリングする手段を提供している。
【0046】
(2)本実施形態に係る粒子線ビーム照射装置(第1の実施形態)
図5は、第1の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1の構成例を示す図である。粒子線ビーム照射装置1は、従来の粒子線ビーム照射装置300の構成に加えて、蛍光体板90、撮像部91、表示部92、及び照射状態監視部93を有している。
【0047】
蛍光体板90は、ビーム走査部と患者との間に配置され、例えば、レンジシフタ70を収納するケース(図示せず)にビーム軸に対してほぼ垂直になるように取り付けられている。蛍光体板90は、PET(ポリエチレンテレフタラート)やセルロースなどで構成された厚さ数ミクロンの薄板に、例えば青色蛍光体(ZnS:Ag)、赤色蛍光体(Y2O3:Eu)、など蛍光体が塗布されている。これらの蛍光体は、粒子線ビームが蛍光体板90を透過するとき粒子線ビームの粒子線線量に応じた光量で発光し、その光は特定の波長にピークを有している。
【0048】
撮像部91は、例えば患者の治療台近傍に配置され、その受光部は蛍光体板90の方向に向けられている。
【0049】
図6は、撮像部91の構成例を模式的に示す図である。撮像部91は、波長選択フィルタ(フィルタ)910、レンズ911、光を増幅するイメージインテンシファイア912、CCDやCMOSなどの撮像素子913、撮像制御部914等を有している。イメージインテンシファイア912に替えて、或はこれに加えて、シャッタを撮像素子913の前方に有する構成としてもよい。
【0050】
撮像制御部914は、撮像素子913、イメージインテンシファイア912(或はシャッタ)に対する制御を行っている。撮像素子913は放射線に対して耐性がないため、散乱された粒子線ビームや二次的に発生する放射線ができるだけ当たらないよう、撮像部91は粒子線ビームの軸からはずれて配置されており、蛍光体板90の面を所定の傾斜角をもって撮像するようになっている。
【0051】
蛍光体板91を粒子線ビームが通過すると蛍光体が発光するため、蛍光体が発する光を撮影することでどのような線量プロファイルで照射されているかを撮影することができる。
【0052】
しかしながら、治療室内は患者の状態を監視カメラで監視することが必要であり、室内灯を消すことができない。このため、そのままの状態で蛍光体板90を撮影すると、蛍光体板91が発光する光と室内灯の光が重畳し、S/Nが非常に悪い非鮮明な画像が得られることになる。
【0053】
そこで、第1の実施形態に係る撮像部91では、レンズ911の前方に波長選択フィルタ910を設ける構成としている。波長選択フィルタ910は、バックグランドとなる治療室内灯の波長、蛍光体板90が発する光の波長、撮像素子913の波長に対する感度を総合的に考慮し、通過させる波長が選択される。
【0054】
図7及び図8はこれらの波長に対する強度分布と波長選択フィルタが通過させる波長の関係の一例を示している。一般的に、蛍光体のピーク波長と、波長選択フィルタ910の通過波長をそろえることで、S/Nを改善することができる。
【0055】
図7は、室内灯、青色蛍光体(例えば青色蛍光体(ZnS:Ag))の波長と、波長選択フィルタの透過波長の関係を示す図である。波長選択フィルタ910の透過波長を室内灯(白熱灯や蛍光灯)の波長ピークをはずし、かつ、青色蛍光体の波長に合わせることでS/Nが改善されることが示されている。
【0056】
治療室内灯として蛍光灯のみが使用される場合、赤外域での強度が急激に低下する。この場合は、蛍光体として赤色蛍光体(Y2O3:Eu)を用い、赤外域(波長700nm程度)を通過する波長選択フィルタ910を適用すれば、図8に示すように、大幅にS/Nを改善することができる。また、赤外域に強度ピークをもつCdS:Agなどの蛍光体を使用するのも好適である。
【0057】
図5に示す第1の実施形態では、体内飛程を調整するためのレンジシフタ70を有する構成となっている。しかし、最近の粒子線ビーム照射装置では、レンジシフタ70を用いず、主加速器より出射されるビームエネルギーを調整して体内飛程を調整することも可能になってきている。このような場合にはレンジシフタ70の前段にあるリッジフィルタ60の出射側の面に蛍光体板90を取り付ける構成とすればよい。
【0058】
次に、第1の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1における照射方法について、図9に示すフローチャートと、図10に示すタイミングチャートを用いて具体的に説明する。図9に示すフローチャートのうち、従来の照射方法(図2のフローチャート)と同じ処理は同じステップ番号を付している。
【0059】
ステップST1において、スライスの選択及び切り換えが行われる。スライス切換中は、レンジシフタ70におけるアクリル板の組み合わせを選択、設定している期間であり、この期間を示す信号が、図10(b)における「スライス切換中信号」がオンの状態である。スライス切換が終了すると(即ち、スライス切換中信号がオンからオフに変化すると)、制御部80から撮像部91に対して、照射開始指令が出力される。一方、1つのスライスの走査が終了すると、スライス切換中信号がオフからオンに変化すると共に、照射開始指令が制御部80から照射終了指令が撮像部91に出力される。照射開始指令や照射終了指令は制御部80から撮像部91に出力される制御信号の一部である。
【0060】
撮像部91の撮像素子913による撮像は、照射開始指令と照射終了指令の間に行われ、スライス毎の撮像画像を生成する(図10(d))。より具体的には、図9に示すように、ビーム出射開始(ステップST3)と同時に測定が開始され(ステップST10)、該当スライスの測定が終了すると(ステップST11)、そのスライスの線量プロファイルが表示される(ステップST12)。表示された線量プロファイルをチェックし(ステップST13)、線量プロファイルに異常がなければ(ステップST14のNO)、次のスライスが選択される。一方、線量プロファイルに異常が有った場合は(ステップST14のYES)、後述するように、照射状態監視部93から制御部80に対してインターロック信号が出力される(ステップST15)。
【0061】
他方、ビーム生成部10からは、主加速器のビーム状態を示す「主加速器ビーム状態信号」(図10(a))が制御部80に入力されている。制御部80では、「主加速器ビーム状態信号」がオンであり、かつ「スライス切換中信号」がオフのときにオンとなる「ビーム出射許可信号」を生成している(図10(c))。「ビーム出射許可信号」がオンの期間が、粒子線ビームが実際に患者に向けて出射されている期間に該当する。制御部80は、この「ビーム出射許可信号」を制御信号の一部として撮像部91に出力している。
【0062】
撮像部91では、この「ビーム出射許可信号」がオンのときイメージインテンシファイア912をオンとし、「ビーム出射許可信号」がオフのときイメージインテンシファイア912をオフとしている(図10(e))。このように「ビーム出射許可信号」のオン/オフに連動させてイメージインテンシファイア912をオン/オフすることによって、撮像素子913のS/Nを改善させることができる。イメージインテンシファイア912のオン/オフに替えて、シャッタを「ビーム出射許可信号」に連動させてオン/オフすることによってもS/Nを改善させることができる。
【0063】
なお、「主加速器ビーム状態信号」と「スライス切換中信号」を撮像部91に入力し、撮像部91内部で「ビーム出射許可信号」を生成するようにしても良い。
【0064】
イメージインテンシファイア912による光量増幅の利得はイメージインテンシファイア912に印可する電圧によって変化させることができる。この利得は、予め決められているビーム強度と、スライス内の各点のプリセット値から求められるスライス内照射時間をもとに、スライス毎に設定される。このようにスライス毎にイメージインテンシファイア912の利得を最適に制御することで、撮像素子913の感度及び分解能を向上でき、また、撮像素子913の出力飽和を防止することができる。この利得制御信号も、制御信号の一部として制御部80から撮像部91に出力される。
【0065】
撮像部91で生成された撮像画像の画像データは、次のスライスに切り換えている期間に撮像部91から表示部92に出力し、表示部92に線量プロファイルを2次元分布として表示する。
【0066】
撮像部91は、前述したように、蛍光体板90を所定の傾斜角をもって撮像している。従って、生の撮像画像は図11(a)に例示したように傾斜角に応じて圧縮された画像となっている。走査角に応じた線量プロファイルを表示するためには、この傾斜角を補正して、横軸と縦軸がビーム走査角(X方向とY方向)に対応した画像(図11(b))に変換する必要がある。また、撮像画像の輝度と粒子線ビームの線量との関係を校正するための校正データを予め取得しておき、この校正データを用いて撮像画像の輝度から線量への変換をする必要がある。このよう補正や変換処理は、撮像部90で行っても良いし、表示部92で行っても良い。また、次に述べる照射状態監視部93で行っても良い。
【0067】
照射状態監視部93は、撮像部91で撮像された画像データから、粒子線ビームの走査位置に対する照射線量の分布をスライス毎に求めている。そして、計画値として予め設定しているスライス毎の基準照射線量分布と求めた照射線量の分布とを比較判定し、両者の差が所定の閾値よりも大きいと判定された場合には、粒子線ビームの出射を停止するためのインターロック信号を制御部80に出力している。インターロック信号は、ビーム出射制御部20に直接出力しても良い。
【0068】
図11(c)は、線量プロファイルを一次元として模式的に表示した図である。測定した照射線量の分布(線量プロファイル)と基準照射線量分布との比較判定は、例えば次のように行う。
【0069】
まず、測定した線量プロファイルの全チャンネル(全画素)に渡って出力を積算し、各チャンネルの出力を積算値で除することにより正規化測定線量を求める。基準照射線量分布についても同様に対応する全チャンネル(全画素)に渡って積算し、この積算値で各チャネルの基準照射線量を除して各チャンネルの正規化基準線量を求めておく。そして、正規化測定線量と正規化基準線量との偏差の全チャンネルの自乗和平均値が予め決められている閾値を超えた場合はインターロック信号を出力する。上記の判定を式で表現すると、例えば次のように表される。
[数1]
Σ(P(i)−R(i))2/N>K
上式が成立するとき、異常と判定され、インターロック信号が出力される。ここで、P(i)はチャネル毎(画素毎)の規化測定線量、R(i)はチャネル毎(画素毎)の正規化基準線量、Nは総チャネル数(総画素数)であり、Σは総和演算子である。Kは閾値であり、例えば、K=(0.1)2、などと設定される。
【0070】
なお、測定した線量プロファイルは、蛍光体板90の位置での線量プロファイルであり、スライス上でのプロファイルではない。しかし、走査電磁石、蛍光体板90、及び患部のぞれぞれの位置と、患部における偏向位置(Xi、Yi)及びその位置で規定されている基準照射線量を基に蛍光体板90の位置における基準照射線量分布を求めることができる。
【0071】
(3)その他の実施形態
図12は、第2の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1aの構成例を示す図である。第1の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1との相違点は、呼吸ゲート生成部94をさらに備えている点である。
【0072】
患部が肺や肝臓等のように、人の呼吸によって変位する場合は、呼吸による変位が少ないタイミングを見計らって粒子線ビームを照射する手法が、ビーム位置を精度良く照射する観点から有効である。このため、患者にLED等を取り付け、LEDの位置をカメラ等でモニタし、このモニタ信号から呼吸ゲート生成部94で「呼吸同期ゲート」を生成している。「呼吸同期ゲート」がオンの期間は、呼吸による患部の変位が少ないとみなされる期間であり、「呼吸同期ゲート」がオンとなることが患者への粒子線ビーム照射の条件の1つとしている。
【0073】
第2の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1aでは、図13に示すように、この「呼吸同期ゲート」がオンでかつ「主加速器ビーム状態信号」がオンのときにオンとなる「外部ビーム出射許可信号」(図13(c))を生成している。そして、「外部ビーム出射許可信号」がオンでかつ「スライス切換中信号」(図13(d))がオフのとき、実際のビーム照射期間を示す「ビーム出射許可信号」をオンにしている。「ビーム出射許可信号」に連動させて、イメージインテンシファイア912やシャッタをオン/オフする動作は第1の実施形態と同様である。
【0074】
図14は、第3の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1bの構成例を示す図である。第1の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1との相違点は、蛍光体板90と撮像部91の位置にある。
【0075】
第3の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1bでは、蛍光体板90が、ビーム走査部30の後段にある真空ダクト31の中に、斜め約45度に傾けた状態で取り付けられている。そして、真空ダクト31の側壁の一部には撮像窓31aが設けられており、撮像部91は、この撮像窓31aを通して真空ダクト31内の蛍光体板90を撮像するように構成されている。真空ダクト31の内部には治療室の照明が届かないため、撮像部91は室内光の影響を受けることなく、蛍光体板90からの発光のみを撮像することが可能となり、波長選択フィルタ910を用いなくてもS/Nのよい画像を得ることができる。
【0076】
以上説明してきたように、第1乃至第3の実施形態に係る粒子線ビーム照射装置1、1a、1bおよび粒子線ビーム照射方法によれば、粒子線ビームの照射中に線量プロフィルをモニタリングし、実際にどのような照射が行われているかを視覚的かつ定量的に確認することができ、また、計画した照射線量と実際の照射線量との差が大きくなった場合は、粒子線ビームの照射を停止し、安全性を高めることができる。
【0077】
なお、本発明は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【0078】
1、1a、1b 粒子線ビーム照射装置
10 ビーム生成部
20 ビーム出射制御部
30 ビーム走査部
40 ビーム走査指示部
80 制御部
90 蛍光体板
91 撮像部
92 表示部
93 照射状態監視部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
粒子線ビームを生成するビーム生成部と、
前記粒子線ビームの出射を制御するビーム出射制御部と、
照射対象の患部を前記粒子線ビームの軸方向に分割した各スライスに対して、前記粒子線ビームの位置を2次元で順次指示するビーム走査指示部と、
前記ビーム走査指示部からの指示信号に基づいて前記粒子線ビームを2次元で走査するビーム走査部と、
前記ビーム走査部と患者との間に配置され、透過する前記粒子線ビームの粒子線線量に応じた光量で発光する蛍光体板と、
前記蛍光体板を前記スライス毎に撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された画像データから前記スライス毎の照射線量の分布を求め、求めた前記照射線量の分布を前記粒子線ビームの走査位置と関連付けて表示する表示部と、
を備えたことを特徴とする粒子線ビーム照射装置。
【請求項2】
前記蛍光体板は、前記粒子線ビームの軸方向に対して略垂直に配設され、
前記撮像部は、前記蛍光体板と前記患者との間であって、前記粒子線ビームの走査領域から離隔した位置に配置され、前記蛍光体板の前記患者に対向する面を所定の傾斜角をもって撮像する、
ことを特徴とする請求項1に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項3】
前記蛍光体板には、特定の波長に強度のピークを有する蛍光体が取り付けられ、
前記撮像部には、特定の波長を選択的に通過させるフィルタが取り付けられている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項4】
前記フィルタは赤外域の波長を選択的に通過させるフィルタである、
ことを特徴とする請求項3に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項5】
前記撮像部は、
撮像素子と前記撮像素子を露光するために開閉するシャッタを具備し、
前記スライス毎の撮像期間中において、前記粒子線ビームが実際に出射されているときにはオンとなり、出射されていないときにはオフとなる出射許可信号を入力し、
前記出射許可信号がオンの期間は前記シャッタを開放し、前記出射許可信号がオフの期間は前記シャッタを閉じる、
ことを特徴とする請求項1に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項6】
前記撮像部は、
撮像素子と前記撮像素子に入力される光量を増幅するイメージインテンシファイアを具備し、
前記スライス毎の撮像期間中において、前記粒子線ビームが実際に出射されているときにはオンとなり、出射されていないときにはオフとなる出射許可信号を入力し、
前記出射許可信号がオンの期間は前記イメージインテンシファイアをオンにし、開放し、前記出射許可信号がオフの期間は前記イメージインテンシファイアをオフにする、
ことを特徴とする請求項1に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項7】
前記イメージインテンシファイアは、前記粒子線ビームのビーム強度及び予め設定されているスライス照射時間に基づいて光量増幅の利得が前記スライス毎に変更される、
ことを特徴とする請求項6に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項8】
前記撮像部で撮像された画像データから、前記粒子線ビームの走査位置に対する照射線量の分布を前記スライス毎に求める一方、計画値として予め設定しているスライス毎の基準照射線量分布と求めた照射線量の分布とを比較判定し、両者の差が所定の閾値よりも大きいと判定された場合には、前記粒子線ビームの出射を停止するためのインターロック信号を出力する、照射状態監視部、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項9】
前記照射状態監視部は、
前記画像データの画素毎の照射線量と、前記基準照射線量分布における画素毎の照射線量との偏差の自乗総和が所定の閾値よりも大きいと判定された場合には、前記粒子線ビームの出射を停止するためのインターロック信号を出力する、
ことを特徴とする請求項8に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項10】
前記ビーム走査部の後段には、前記粒子線ビームを通過させる外光から遮断された真空ダクトが設けられており、
前記蛍光体板は、前記真空ダクト内に前記粒子線ビームの軸方向に対して傾斜して配設され、
前記撮像部は、前記真空ダクトの側壁に設けられた撮像窓を通して前記蛍光体板を撮像する、
ことを特徴とする請求項1に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項11】
粒子線ビームを生成し、
前記粒子線ビームの出射を制御し、
照射対象の患部を前記粒子線ビームの軸方向に分割した各スライスに対して、前記粒子線ビームの位置を2次元で順次指示し、
指示された前記粒子線ビームの位置に基づいて前記粒子線ビームを2次元で走査し、
前記ビーム走査部と患者との間に配置され、透過する前記粒子線ビームの粒子線線量に応じた光量で発光する蛍光体板を前記スライス毎に撮像し、
前記蛍光体板を撮像された画像データから前記スライス毎の照射線量の分布を求め、求めた前記照射線量の分布を前記粒子線ビームの走査位置と関連付けて表示する、
ステップを備えたことを特徴とする粒子線ビーム照射方法。
【請求項1】
粒子線ビームを生成するビーム生成部と、
前記粒子線ビームの出射を制御するビーム出射制御部と、
照射対象の患部を前記粒子線ビームの軸方向に分割した各スライスに対して、前記粒子線ビームの位置を2次元で順次指示するビーム走査指示部と、
前記ビーム走査指示部からの指示信号に基づいて前記粒子線ビームを2次元で走査するビーム走査部と、
前記ビーム走査部と患者との間に配置され、透過する前記粒子線ビームの粒子線線量に応じた光量で発光する蛍光体板と、
前記蛍光体板を前記スライス毎に撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された画像データから前記スライス毎の照射線量の分布を求め、求めた前記照射線量の分布を前記粒子線ビームの走査位置と関連付けて表示する表示部と、
を備えたことを特徴とする粒子線ビーム照射装置。
【請求項2】
前記蛍光体板は、前記粒子線ビームの軸方向に対して略垂直に配設され、
前記撮像部は、前記蛍光体板と前記患者との間であって、前記粒子線ビームの走査領域から離隔した位置に配置され、前記蛍光体板の前記患者に対向する面を所定の傾斜角をもって撮像する、
ことを特徴とする請求項1に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項3】
前記蛍光体板には、特定の波長に強度のピークを有する蛍光体が取り付けられ、
前記撮像部には、特定の波長を選択的に通過させるフィルタが取り付けられている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項4】
前記フィルタは赤外域の波長を選択的に通過させるフィルタである、
ことを特徴とする請求項3に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項5】
前記撮像部は、
撮像素子と前記撮像素子を露光するために開閉するシャッタを具備し、
前記スライス毎の撮像期間中において、前記粒子線ビームが実際に出射されているときにはオンとなり、出射されていないときにはオフとなる出射許可信号を入力し、
前記出射許可信号がオンの期間は前記シャッタを開放し、前記出射許可信号がオフの期間は前記シャッタを閉じる、
ことを特徴とする請求項1に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項6】
前記撮像部は、
撮像素子と前記撮像素子に入力される光量を増幅するイメージインテンシファイアを具備し、
前記スライス毎の撮像期間中において、前記粒子線ビームが実際に出射されているときにはオンとなり、出射されていないときにはオフとなる出射許可信号を入力し、
前記出射許可信号がオンの期間は前記イメージインテンシファイアをオンにし、開放し、前記出射許可信号がオフの期間は前記イメージインテンシファイアをオフにする、
ことを特徴とする請求項1に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項7】
前記イメージインテンシファイアは、前記粒子線ビームのビーム強度及び予め設定されているスライス照射時間に基づいて光量増幅の利得が前記スライス毎に変更される、
ことを特徴とする請求項6に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項8】
前記撮像部で撮像された画像データから、前記粒子線ビームの走査位置に対する照射線量の分布を前記スライス毎に求める一方、計画値として予め設定しているスライス毎の基準照射線量分布と求めた照射線量の分布とを比較判定し、両者の差が所定の閾値よりも大きいと判定された場合には、前記粒子線ビームの出射を停止するためのインターロック信号を出力する、照射状態監視部、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項9】
前記照射状態監視部は、
前記画像データの画素毎の照射線量と、前記基準照射線量分布における画素毎の照射線量との偏差の自乗総和が所定の閾値よりも大きいと判定された場合には、前記粒子線ビームの出射を停止するためのインターロック信号を出力する、
ことを特徴とする請求項8に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項10】
前記ビーム走査部の後段には、前記粒子線ビームを通過させる外光から遮断された真空ダクトが設けられており、
前記蛍光体板は、前記真空ダクト内に前記粒子線ビームの軸方向に対して傾斜して配設され、
前記撮像部は、前記真空ダクトの側壁に設けられた撮像窓を通して前記蛍光体板を撮像する、
ことを特徴とする請求項1に記載の粒子線ビーム照射装置。
【請求項11】
粒子線ビームを生成し、
前記粒子線ビームの出射を制御し、
照射対象の患部を前記粒子線ビームの軸方向に分割した各スライスに対して、前記粒子線ビームの位置を2次元で順次指示し、
指示された前記粒子線ビームの位置に基づいて前記粒子線ビームを2次元で走査し、
前記ビーム走査部と患者との間に配置され、透過する前記粒子線ビームの粒子線線量に応じた光量で発光する蛍光体板を前記スライス毎に撮像し、
前記蛍光体板を撮像された画像データから前記スライス毎の照射線量の分布を求め、求めた前記照射線量の分布を前記粒子線ビームの走査位置と関連付けて表示する、
ステップを備えたことを特徴とする粒子線ビーム照射方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2011−50585(P2011−50585A)
【公開日】平成23年3月17日(2011.3.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−202685(P2009−202685)
【出願日】平成21年9月2日(2009.9.2)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年3月17日(2011.3.17)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年9月2日(2009.9.2)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】
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