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JP2009172262A - Particle beam irradiation system - Google Patents

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Publication number
JP2009172262A
JP2009172262A JP2008015758A JP2008015758A JP2009172262A JP 2009172262 A JP2009172262 A JP 2009172262A JP 2008015758 A JP2008015758 A JP 2008015758A JP 2008015758 A JP2008015758 A JP 2008015758A JP 2009172262 A JP2009172262 A JP 2009172262A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gamma ray
patient
ray detector
irradiation
couch
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008015758A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taisuke Takayanagi
泰介 高柳
Yusuke Fujii
祐介 藤井
Yoshihiko Nagamine
嘉彦 長峯
Kazuo Hiramoto
和夫 平本
Rintaro Fujimoto
林太郎 藤本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2008015758A priority Critical patent/JP2009172262A/en
Publication of JP2009172262A publication Critical patent/JP2009172262A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure an irradiation field made by charged particle beams precisely even when a patient is irradiated with charged particle beams from any direction by using a patient couch having a rotating gantry and a plurality of degrees of freedom. <P>SOLUTION: The charged particle beam irradiation system is provided with: a charged particle beam generator 101 for generating charged particle beams; an irradiation apparatus 104 for emitting charged particle beams to an object to be irradiated; a couch 106 for holding the object to be irradiated; and a γ rays detector for detecting a prompt γ rays generated by the object to be irradiated. The couch 106 is provided with the γ rays detector. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、粒子線照射システムに係り、特に荷電粒子ビームを腫瘍等の患部に照射する荷電粒子ビーム照射システムに関する。   The present invention relates to a particle beam irradiation system, and more particularly to a charged particle beam irradiation system that irradiates an affected area such as a tumor with a charged particle beam.

がん患者に対して陽子線などの荷電粒子線を照射することで、がんを治療する方法が知られている。治療に用いるシステムは、荷電粒子線発生装置,ビーム輸送系、及び治療室を備えている。荷電粒子線発生装置で加速された荷電粒子線は、ビーム輸送系を経て治療室の照射装置に達し、照射装置により分布を拡大し、患者の体内で患部形状に適した荷電粒子線の照射野を形成する。その際、照射野が所望の位置に形成されたことを確認する手段として、特許文献1のように、照射野内に生成する陽電子放出核種からのガンマ線を、照射後にポジトロン断層法(PET)を用いて撮影する方法が用いられている。   A method for treating cancer by irradiating a cancer patient with a charged particle beam such as a proton beam is known. The system used for treatment includes a charged particle beam generator, a beam transport system, and a treatment room. The charged particle beam accelerated by the charged particle beam generation device reaches the irradiation device in the treatment room through the beam transport system, and the distribution is expanded by the irradiation device, so that the irradiation field of the charged particle beam suitable for the shape of the affected part in the patient's body. Form. At that time, as means for confirming that the irradiation field is formed at a desired position, as in Patent Document 1, positron emission tomography (PET) is used after gamma rays from positron emitting nuclides generated in the irradiation field. The method of shooting is used.

また同様に、照射野内で生成される励起した炭素・酸素・窒素原子核から発生するガンマ線(即発ガンマ線)を観測することで、照射野を確認する方法が提唱されている(非特許文献1)。   Similarly, a method for confirming an irradiation field by observing gamma rays (prompt gamma rays) generated from excited carbon, oxygen, and nitrogen nuclei generated in the irradiation field has been proposed (Non-Patent Document 1).

特開平9−189769号公報JP-A-9-189769 APPLIED PHYSICS LETTER 89,183517 (2006)「Prompt gamma measurements for locating the dose falloff region in the proton therapy」APPLYED PHYSICS LETTER 89, 183517 (2006) “Prompt gamma measurements for locating the dose falloff region in the proton therapy”

粒子線治療システムにおける従来のPETを使用した照射野測定法は、照射治療後に患者を治療室からガンマ線測定を行うPET検査室まで移動させる必要があるため、患者拘束時間の増加を招き、患者の負担となっていた。加えて治療からガンマ線測定までに時間差が生じるため、生成した陽電子放出核種が生理現象によって照射野と異なる位置に移動してしまい、高精度な照射野の確認を困難にしていた。また特に陽子線治療の場合においては、照射野の最も深い位置に到達する陽子が、陽電子放出核種を生成する核反応を起こすための十分なエネルギーを持たないなどの理由から、荷電粒子線の照射方向に対する患者体内の照射野最深部(以下、荷電粒子の飛程終端と略す)付近を精度良く測定することは困難であった。   In the conventional radiation field measurement method using PET in the particle beam therapy system, it is necessary to move the patient from the treatment room to the PET examination room where gamma ray measurement is performed after the radiation treatment. It was a burden. In addition, since there is a time difference between treatment and gamma ray measurement, the generated positron emitting nuclide has moved to a position different from the irradiation field due to physiological phenomena, making it difficult to confirm the irradiation field with high accuracy. In particular, in the case of proton beam therapy, the proton that reaches the deepest position in the irradiation field does not have sufficient energy to cause a nuclear reaction that generates a positron-emitting nuclide, and so on. It has been difficult to accurately measure the vicinity of the deepest irradiation field in the patient's body relative to the direction (hereinafter abbreviated as the end of the range of charged particles).

即発ガンマ線を用いて照射野を確認する場合、より高い精度で照射野を確認するために、ガンマ線検出器を可能な限り患者患部に近づける必要がある。さらに荷電粒子線の飛程終端付近を精度良く測定するために、治療計画システムによって患者治療前に計算された飛程終端の、照射野形成装置に対する荷電粒子線入射軸(以下、ビーム軸と略す)上への射影点と、ガンマ線検出器のガンマ線有感面中心を結ぶ直線が、ビーム軸と垂直になるように、ガンマ線検出器を設置することが好ましい。よって回転ガントリーと複数の自由度を持った患者カウチを使用して、荷電粒子線を様々な方向から患者に照射する場合、そのつどガンマ線検出器を配置し直す手段が必要であるが、未だその方法は発明されていない。本発明の目的は、回転ガントリーと複数の自由度を持った患者カウチを使用していかなる方向から荷電粒子線を患者に照射する場合でも、荷電粒子線の作る照射野を精度良く測定する粒子線照射システムを提供することにある。   When confirming an irradiation field using prompt gamma rays, it is necessary to bring the gamma ray detector as close as possible to the affected part of the patient in order to confirm the irradiation field with higher accuracy. Furthermore, in order to accurately measure the vicinity of the end of the range of the charged particle beam, the charged particle beam incident axis (hereinafter abbreviated as the beam axis) at the end of the range calculated before the patient treatment by the treatment planning system with respect to the irradiation field forming apparatus. It is preferable to install the gamma ray detector so that the straight line connecting the projection point above and the center of the gamma ray sensitive surface of the gamma ray detector is perpendicular to the beam axis. Therefore, when using a rotating gantry and a patient couch with multiple degrees of freedom to irradiate a patient with charged particle beams from various directions, a means to reposition the gamma ray detector is required. No method has been invented. An object of the present invention is to use a rotating gantry and a patient couch having a plurality of degrees of freedom to irradiate a patient with a charged particle beam from any direction. It is to provide an irradiation system.

上記した目的を達成する本発明の特徴は、粒子線を生成させる粒子線発生装置と、粒子線を照射対象に出射する照射装置と、照射対象を保持するカウチと、照射対象から発生する即発ガンマ線を検出するガンマ線検出器とを備え、カウチにガンマ線検出器を備えたことにある。   A feature of the present invention that achieves the above-described object is that a particle beam generating apparatus that generates particle beams, an irradiation apparatus that emits particle beams to an irradiation target, a couch that holds the irradiation target, and prompt gamma rays generated from the irradiation target And a gamma ray detector on the couch.

本発明によれば、荷電粒子線を患者に照射する場合、荷電粒子線の作る照射野を精度良く測定することができる。   According to the present invention, when a patient is irradiated with a charged particle beam, the irradiation field formed by the charged particle beam can be measured with high accuracy.

以下、本発明の好適な実施形態である粒子線照射システムについて説明する。   Hereinafter, a particle beam irradiation system which is a preferred embodiment of the present invention will be described.

本実施例では、粒子線治療システムの1種である陽子線治療装置を例に、図1を用いて説明する。陽子線治療装置は、陽子線発生装置101,ビーム輸送装置102および回転式照射装置103を有する。回転式照射装置103は、回転ガントリー(図示せず)及び照射野形成装置(以下、照射ノズルと略す)104を有する。照射ノズル104は、回転ガントリーに設置され、回転ガントリーの回転と共に回転する。陽子線発生装置101は、イオン源(図示せず)、前段加速器(例えば直線加速器)101a及びシンクロトロン101bを有する。イオン源で発生した陽子イオンは、前段加速器101aで加速される。前段加速器101aから出射された陽子線は、シンクロトロン101bで所定のエネルギーまで加速された後、出射用デフレクタ102aからビーム輸送装置102のビーム経路102bに出射される。この陽子線は、ビーム経路102bを経て回転式照射装置103に導かれ、患者カウチ106上に横たわる被検体(照射対象である患者)105のがん患部に照射される。ビーム経路102の一部は、回転ガントリーに取り付けられている。なお本実施例では、例として陽子線治療装置を用いたが、重粒子線等を用いた他粒子線治療システムに対しても同様の効果を得る事が可能である。さらにまた本実施例では、陽子線発生装置101取り付けられる加速器としてシンクロトロンを用いたが、サイクロトロンやライナックなどといったその他の荷電粒子線加速器でも同等の効果を得る事ができる。   In the present embodiment, a proton beam therapy apparatus that is a kind of particle beam therapy system will be described as an example with reference to FIG. The proton beam treatment apparatus includes a proton beam generation apparatus 101, a beam transport apparatus 102, and a rotary irradiation apparatus 103. The rotary irradiation device 103 includes a rotating gantry (not shown) and an irradiation field forming device (hereinafter abbreviated as an irradiation nozzle) 104. The irradiation nozzle 104 is installed in the rotating gantry and rotates with the rotation of the rotating gantry. The proton beam generator 101 includes an ion source (not shown), a pre-stage accelerator (for example, a linear accelerator) 101a, and a synchrotron 101b. Proton ions generated in the ion source are accelerated by the pre-accelerator 101a. The proton beam emitted from the front stage accelerator 101a is accelerated to a predetermined energy by the synchrotron 101b, and then emitted from the emission deflector 102a to the beam path 102b of the beam transport device 102. This proton beam is guided to the rotary irradiation apparatus 103 through the beam path 102 b and irradiated to the cancer affected part of the subject 105 (patient to be irradiated) lying on the patient couch 106. A portion of the beam path 102 is attached to the rotating gantry. In this embodiment, a proton beam therapy apparatus is used as an example, but the same effect can be obtained for other particle beam therapy systems using heavy particle beams or the like. Furthermore, in this embodiment, the synchrotron is used as the accelerator to which the proton beam generator 101 is attached, but the same effect can be obtained with other charged particle beam accelerators such as a cyclotron and a linac.

次に、図2を用いて患者カウチ106の働きについて説明する。患者カウチ106は、治療中に患者が横たわる寝台106aと、寝台106aを様々な位置・角度にアライメントするための可動部群からなる。それぞれ異なる自由度をもった可動部が、高精度のステッピングモーター(図示せず)を用いて精密に可動することにより、寝台106aに横たわった患者の患部位置が、陽子線照射にもっとも適した位置・陽子線照射方向に対する角度に固定される。   Next, the function of the patient couch 106 will be described with reference to FIG. The patient couch 106 includes a bed 106a on which a patient lies during treatment and a movable unit group for aligning the bed 106a at various positions and angles. The movable parts having different degrees of freedom move precisely using a high-precision stepping motor (not shown), so that the position of the affected part of the patient lying on the bed 106a is the most suitable position for proton beam irradiation.・ It is fixed at an angle with respect to the proton beam irradiation direction.

同様に図2を用いて、患者カウチ106の各可動部群の働きについて説明する。患者カウチ106の、陽子線治療中に患者が横たわる寝台106aに設置された可動部106bは、同様に可動部106bに対して寝台106aの反対側に設置される固定部108に対して、軸107aを中心に回転できる自由度を持っており、モーターを用いて寝台106aを、軸107aに対して任意の角度まで回転,固定させることができる。可動部106cは、隣接して設置される可動部106dに対して軸107bを中心に回転できる自由度を持っており、モーターを用いて寝台106aを軸107bを中心に任意の角度まで回転,固定させることができる。可動部106dは、固定部108を軸107cを中心に回転できる自由度を持ち、モーターを用いて寝台106aを、軸107aと軸107cの作る平面に対して最適な角度に傾ける事ができる。可動部106eは、隣接して設置される可動部106fに対して軸107aと平行に水平移動できる自由度を持ち、モーターを用いて寝台106aを軸107aに対して平行に水平移動させることができる。可動部106fは、軸107bと平行に伸縮できる機構を持ち、モーターを用いて寝台106aを軸107bに対して平行に垂直移動させることができる。可動部106gは軸107cと平行に患者カウチ106全体を水平移動させる機構を持ち、モーターを用いて寝台106aを軸107cに対して平行に水平移動させることができる。   Similarly, the function of each movable part group of the patient couch 106 will be described with reference to FIG. The movable portion 106b of the patient couch 106 installed on the bed 106a on which the patient lies during the proton beam treatment is similarly shaft 107a with respect to the fixed portion 108 installed on the opposite side of the bed 106a with respect to the movable portion 106b. The couch 106a can be rotated and fixed to an arbitrary angle with respect to the shaft 107a by using a motor. The movable portion 106c has a degree of freedom to rotate around the shaft 107b with respect to the movable portion 106d installed adjacently, and the bed 106a is rotated and fixed to an arbitrary angle around the shaft 107b using a motor. Can be made. The movable portion 106d has a degree of freedom that allows the fixed portion 108 to rotate about the shaft 107c, and can tilt the bed 106a to an optimum angle with respect to the plane formed by the shaft 107a and the shaft 107c using a motor. The movable portion 106e has a degree of freedom to move horizontally in parallel with the shaft 107a with respect to the movable portion 106f installed adjacent to the movable portion 106e, and can horizontally move the bed 106a in parallel with the shaft 107a using a motor. . The movable portion 106f has a mechanism that can expand and contract in parallel with the shaft 107b, and can move the bed 106a vertically in parallel to the shaft 107b using a motor. The movable portion 106g has a mechanism for horizontally moving the entire patient couch 106 in parallel with the shaft 107c, and the bed 106a can be horizontally moved in parallel with the shaft 107c using a motor.

各可動部を駆動し、患者カウチ106に取り付けられた寝台106aを最適な位置・角度にアライメントする場合には、治療計画システム(図示せず)と患者位置決め制御システム(図示せず)を用いる。操作者は、患者の体内で患部形状に適した荷電粒子線の照射野形成が十分可能になるように、治療計画システムが計算した陽子線の照射野を確認しながら、患者カウチ106位置決めの基本となる患者カウチ106の位置・角度といったアライメント情報を治療計画に設定する。またこのとき、回転ガントリーの回転角情報,患者ボーラス形状等といった照射パラメータ情報も、同様に治療計画に設定される。   When driving each movable part and aligning the bed 106a attached to the patient couch 106 at the optimum position and angle, a treatment planning system (not shown) and a patient positioning control system (not shown) are used. The operator confirms the proton beam irradiation field calculated by the treatment planning system so that the charged particle beam irradiation field suitable for the shape of the affected part can be sufficiently formed in the patient's body, while positioning the patient couch 106. Alignment information such as the position and angle of the patient couch 106 is set in the treatment plan. At this time, irradiation parameter information such as the rotation angle information of the rotating gantry and the patient bolus shape is also set in the treatment plan.

設定された患者カウチ106のアライメント情報は、ケーブルなどの通信機器を通して、治療計画システムから患者位置決め制御システムに渡される。患者位置決め制御システムは、治療計画から得られた情報にしたがって、患者カウチ106の各可動部の駆動力であるステッピングモーターにそれぞれ規定の電流を送り、治療計画で定めた患者カウチ106のアライメントが達成されるように、規定の位置・角度まで各可動部を可動させる。   The set alignment information of the patient couch 106 is passed from the treatment planning system to the patient positioning control system through a communication device such as a cable. According to the information obtained from the treatment plan, the patient positioning control system sends a prescribed current to each stepping motor that is a driving force of each movable part of the patient couch 106, and the alignment of the patient couch 106 defined in the treatment plan is achieved. As described above, each movable part is moved to a prescribed position / angle.

さらに治療室内に取り付けられた位置決め用画像取得装置(図示せず)によって、患者カウチ106上に横たわる患者の患部形状透視画像が撮影される。得られた透視画像情報は患者位置決め制御システムに渡される。患者位置決め制御システムは、透視画像情報を基にして、患者患部が治療計画で設定された陽子線の照射位置に正確に一致するように、再度患者カウチ106アライメントの微調整を行う。   Furthermore, a diseased part perspective image of the patient lying on the patient couch 106 is taken by a positioning image acquisition device (not shown) attached in the treatment room. The obtained fluoroscopic image information is passed to the patient positioning control system. Based on the fluoroscopic image information, the patient positioning control system performs fine adjustment of the patient couch 106 alignment again so that the affected area of the patient accurately matches the irradiation position of the proton beam set in the treatment plan.

次に、治療を受けた患者体内の陽子線照射野を、ガンマ線検出器によって確認する原理について説明する。高いエネルギーの粒子線(本実施形態では、陽子線)が物質に入射すると、物質中の原子核を陽子線が励起し、陽子線の照射野上にガンマ崩壊を起こす放射性核種を多種生成する。生成された放射性核種は核種ごとに決まった半減期で崩壊し、数MeV(1MeVから10MeV)といった高いエネルギーのガンマ線を放射する。このガンマ線を即発ガンマ線という。放射性核種から放射された即発ガンマ線は、ただちに物質の外部へ透過する。よって物質外部に設置したガンマ線検出器で物質内部から透過した即発ガンマ線を検出し、ガンマ線検出器から出力される検出データに基づいて、照射野確認システム(図示せず)が、ガンマ線の発生した物質中での位置を見積もることで、物質中における陽子線の照射野を測定すること事ができる。即ち、ガンマ線検出器を用いて陽子線治療中に患者体内から発生する即発ガンマ線を検出し、検出データに基づいて照射野確認システムが、ガンマ線のエネルギー、ガンマ線検出器での入射位置・角度、計数率を測定すると、陽子線治療を受けた患者体内の照射野を確認する事ができる。励起状態の核から放出されるエネルギーが、1MeVから10MeVであることから、照射野確認システムは、検出データのうち、ガンマ線のエネルギーが1MeVから10MeVのものを有効なデータと判別し、照射野を確認してもよい。   Next, the principle of confirming a proton beam irradiation field in a treated patient body with a gamma ray detector will be described. When a high-energy particle beam (in this embodiment, a proton beam) is incident on the material, the proton beam excites the nuclei in the material and generates various radionuclides that cause gamma decay on the proton beam irradiation field. The generated radionuclide decays with a half-life determined for each nuclide, and emits high-energy gamma rays such as several MeV (1 MeV to 10 MeV). This gamma ray is called prompt gamma ray. Prompt gamma rays emitted from radionuclides immediately pass through the outside of the material. Therefore, a gamma ray detector installed outside the substance detects prompt gamma rays that have passed through the substance, and based on the detection data output from the gamma ray detector, the irradiation field confirmation system (not shown) By estimating the position inside, the irradiation field of the proton beam in the substance can be measured. In other words, a gamma ray detector is used to detect prompt gamma rays generated from the body of the patient during proton therapy, and the irradiation field confirmation system based on the detected data detects the gamma ray energy, the incident position / angle at the gamma ray detector, and the counting. When the rate is measured, it is possible to confirm the irradiation field in the patient who has undergone proton therapy. Since the energy emitted from the excited nucleus is 1 MeV to 10 MeV, the irradiation field confirmation system determines that the gamma ray energy of the detection data is 1 MeV to 10 MeV as valid data, and determines the irradiation field. You may check.

ガンマ線検出器には、特に数百keV〜数十MeVといった高いエネルギーのガンマ線を測定できるものが適している。本実施例では、ガンマ線のコンプトン散乱を利用することで高エネルギーガンマ線の検出を可能にし、検出器有感面でのガンマ線の入射位置・角度、エネルギーを測定する事ができるコンプトンカメラを、ガンマ線検出器として使用する。ただし、高エネルギーガンマ線の測定が可能ならば、コンプトンカメラ以外の他の放射線検出器でも本発明は適応できる。   A gamma ray detector that can measure gamma rays with high energy of several hundred keV to several tens MeV is particularly suitable. In this embodiment, a Compton camera that can detect high energy gamma rays by using Compton scattering of gamma rays and can measure the incident position / angle and energy of gamma rays on the detector sensitive surface is detected by gamma ray detection. Use as a container. However, the present invention can be applied to radiation detectors other than Compton cameras as long as high-energy gamma rays can be measured.

次に、本実施例の特徴的なシステムについて具体的に説明する。図3に示すように、陽子線治療中に患者が横たわる患者カウチ201にはガンマ線検出器設置器具(検出器固定装置)203が設置されている。図3(a)は、ガンマ線検出器設置器具203を、患者カウチ201の寝台201a側から見た図で、図3(b)はその逆側からガンマ線検出器設置器具203を見た図である。ガンマ線検出器設置器具203の先端にはガンマ線検出器202が取り付けてある。前述のように、より高い精度で陽子線の作る患者体内の照射野を確認するために、ガンマ線検出器202は即発ガンマ線源、すなわち患者にできるだけ近づける必要がある。   Next, the characteristic system of the present embodiment will be specifically described. As shown in FIG. 3, a gamma ray detector installation device (detector fixing device) 203 is installed on a patient couch 201 on which a patient lies during proton beam treatment. FIG. 3A is a view of the gamma ray detector installation device 203 as viewed from the bed 201a side of the patient couch 201, and FIG. 3B is a view of the gamma ray detector installation device 203 from the opposite side. . A gamma ray detector 202 is attached to the tip of the gamma ray detector installation tool 203. As described above, the gamma ray detector 202 needs to be as close as possible to the prompt gamma ray source, i.e., the patient, in order to confirm the irradiation field in the patient's body that is produced with higher accuracy.

また図8に示すように、特に陽子線の飛程終端付近を精度良く測定するために、治療計画システムによって計算された飛程終端のビーム軸803上への射影点804と、ガンマ線検出器801のガンマ線有感面801aにおける有感面中心801bを結ぶ直線802が、ビーム軸803と垂直になるように、ガンマ線検出器801が設置される必要がある。   Further, as shown in FIG. 8, in order to accurately measure the vicinity of the proton beam end range in particular, the projection point 804 on the beam axis 803 at the end range calculated by the treatment planning system, and a gamma ray detector 801 are used. The gamma ray detector 801 needs to be installed so that the straight line 802 connecting the sensitive surface center 801b in the gamma ray sensitive surface 801a is perpendicular to the beam axis 803.

以上を考慮して、図3のガンマ線検出器設置器具203には、可動部203a,203b,203c,203d,203e,203f,203gが備わる。ガンマ線検出器202に取り付けられた可動部203aは、軸204aを中心に回転できる自由度を持っており、ステッピングモーター等の駆動力(図示せず)を用いて、軸204aを中心にして自由に任意の角度までガンマ線検出器202を回転させる事ができる。可動部203bは、軸204bを中心に回転できる自由度を持っており、動力を用いて軸204bを中心にして自由に任意の角度までガンマ線検出器202を回転させる事ができる。可動部203bは、ガンマ線検出器202に対して類似の自由度を持つ可動部203d(後述)の機能と比較して、寝台201aに横たわる患者に対するガンマ線検出器202の向きや角度を微調整する場合に用いる。可動部203cは、軸204cにそって水平に伸縮できる機構及び動力を備えており、ガンマ線検出器202を軸204cに沿って水平移動させることができる。可動部203dは、軸204dを中心に回転できる自由度を持っており、動力を用いて軸204dを中心にして自由に任意の角度までガンマ線検出器202を回転させる事ができる。可動部203dは、ガンマ線検出器202に対して類似の自由度を持つ可動部203b(前述)の機能と比較して、ガンマ線検出器202を大角度に回転させる場合に用いる。可動部203eは、軸204e方向に沿って水平に伸縮できる機構及び動力を備えており、ガンマ線検出器202を地面に対して垂直に上下させることができる。可動部203eのはたらきにより、ガンマ線検出器202を、寝台201aに横たわる患者に対して遠ざけたり近づけたりすることができる。可動部203fは、軸204eを中心に回転できる自由度を持っており、動力を用いて軸204eを中心にして自由に任意の角度までガンマ線検出器202を回転させることができる。可動部203gは、寝台201aを軸204g中心に回転させる患者カウチの可動部201bに取り付けられている。可動部203gは軸204gを中心に回転できる自由度を持っており、動力を用いて軸204gを中心にして自由に任意の角度までガンマ線検出器202を回転する事ができる。   Considering the above, the gamma ray detector installation instrument 203 of FIG. 3 includes movable parts 203a, 203b, 203c, 203d, 203e, 203f, and 203g. The movable portion 203a attached to the gamma ray detector 202 has a degree of freedom to rotate around the shaft 204a, and freely uses the driving force (not shown) such as a stepping motor to center around the shaft 204a. The gamma ray detector 202 can be rotated to an arbitrary angle. The movable portion 203b has a degree of freedom to rotate around the shaft 204b, and the gamma ray detector 202 can be freely rotated to any angle around the shaft 204b using power. When the movable unit 203b finely adjusts the orientation and angle of the gamma ray detector 202 with respect to the patient lying on the bed 201a, compared to the function of the movable unit 203d (described later) having a similar degree of freedom with respect to the gamma ray detector 202. Used for. The movable portion 203c has a mechanism and power that can be expanded and contracted horizontally along the shaft 204c, and can move the gamma ray detector 202 horizontally along the shaft 204c. The movable portion 203d has a degree of freedom to rotate around the shaft 204d, and can freely rotate the gamma ray detector 202 to an arbitrary angle around the shaft 204d using power. The movable portion 203d is used when the gamma ray detector 202 is rotated at a large angle as compared with the function of the movable portion 203b (described above) having a similar degree of freedom with respect to the gamma ray detector 202. The movable portion 203e has a mechanism and power that can horizontally expand and contract along the direction of the axis 204e, and can move the gamma ray detector 202 up and down perpendicular to the ground. The gamma ray detector 202 can be moved away from or closer to the patient lying on the bed 201a by the operation of the movable portion 203e. The movable portion 203f has a degree of freedom to rotate around the shaft 204e, and the gamma ray detector 202 can be freely rotated to an arbitrary angle around the shaft 204e using power. The movable part 203g is attached to the movable part 201b of the patient couch that rotates the bed 201a around the axis 204g. The movable portion 203g has a degree of freedom to rotate around the shaft 204g, and the gamma ray detector 202 can be freely rotated to any angle around the shaft 204g using power.

これらガンマ線検出器設置器具203の各可動部の働きにより、回転ガントリー,照射ノズル104,患者カウチ201が患者の治療のために稼動した場合にも、治療を妨げることなく、かつ陽子線の照射野と、飛程終端付近をより高い精度で検出できる位置に、ガンマ線検出器202を設置する事ができる。   Even when the rotating gantry, the irradiation nozzle 104, and the patient couch 201 are operated for the treatment of the patient by the action of the movable parts of the gamma ray detector installation device 203, the irradiation field of the proton beam without interfering with the treatment. The gamma ray detector 202 can be installed at a position where the vicinity of the range end can be detected with higher accuracy.

次に、ガンマ線検出器設置器具203の各可動部を規定量駆動させ、ガンマ線検出器202を最適な位置に配置するための制御システムについて、図4を用いて説明する。患者体内の患部形状に最適な陽子線照射野を形成するために、操作者が治療計画システム110を用いて回転ガントリー情報(回転角情報)111a,患者カウチ201位置決めの基本となる患者カウチ情報(アライメント情報)111b,照射パラメータ情報111cを決定すると、前述のように陽子線の照射野が計算され、計算照射野情報111dが得られる。   Next, a control system for driving each movable part of the gamma ray detector installation instrument 203 by a predetermined amount and arranging the gamma ray detector 202 at an optimal position will be described with reference to FIG. In order to form a proton beam irradiation field optimal for the shape of the affected part in the patient's body, the operator uses the treatment planning system 110 to rotate the gantry information (rotation angle information) 111a and the patient couch information as the basis for positioning the patient couch 201 ( When the alignment information) 111b and the irradiation parameter information 111c are determined, the proton beam irradiation field is calculated as described above, and the calculated irradiation field information 111d is obtained.

治療準備が開始されると、照射パラメータ情報111cを受けて製作された治療に最適な形状の患者ボーラスなどが照射ノズルに設置される。さらに陽子線を拡散させる散乱体厚み設定、加速器の運転パターン設定,照射ノズル内の走査電磁石の励磁パターン設定等といった照射パラメータの設定が、治療計画システム110から照射パラメータ情報111cを受け取った照射制御システム112cによって行われる。回転ガントリー情報111aは治療計画システム110から回転ガントリー制御システム112aに渡され、回転ガントリー制御システム112aに従って、治療計画システム110が定める規定回転角になるように回転ガントリーが回転する。また前述のように、患者カウチ201の位置決めの基本となるアライメント情報111eが患者位置決め制御システム(カウチ制御システム)112bに渡され、患者位置決め制御システム112bの制御に従って患者カウチ201の各可動部モーターが駆動し、患者が横たわる寝台が治療計画システム110の定める規定の位置・角度に設置されるように、患者カウチ201をアライメントする。   When the preparation for treatment is started, a patient bolus or the like having a shape optimal for treatment produced by receiving the irradiation parameter information 111c is installed in the irradiation nozzle. Further, the irradiation control system receives irradiation parameter information 111c from the treatment planning system 110, such as setting of the scatterer thickness for diffusing the proton beam, setting of the operating pattern of the accelerator, and setting of the excitation pattern of the scanning electromagnet in the irradiation nozzle. 112c. The rotating gantry information 111a is passed from the treatment planning system 110 to the rotating gantry control system 112a, and the rotating gantry is rotated according to the rotating gantry control system 112a so as to have a specified rotation angle determined by the treatment planning system 110. As described above, the alignment information 111e that is the basis for positioning the patient couch 201 is passed to the patient positioning control system (couch control system) 112b, and each movable part motor of the patient couch 201 is controlled according to the control of the patient positioning control system 112b. The patient couch 201 is aligned so that the bed on which the patient lies is placed at a prescribed position and angle determined by the treatment planning system 110.

次に、さらに詳細な患者カウチ201の位置決めを行うために、治療室内に取り付けられた位置決め画像用取得装置117aによって患者患部の透視画像の撮影が行われる。このとき、操作者は検出器設置器具の各可動部の駆動制御を行う検出器設置器具制御システム115を用いて、位置決め用画像取得装置117aの患者患部透視画像撮影の妨げにならない位置にガンマ線検出器202が設置されるよう、ガンマ線検出器設置器具203をアライメントする。   Next, in order to perform the positioning of the patient couch 201 in more detail, a fluoroscopic image of the affected part of the patient is taken by the positioning image acquisition device 117a attached in the treatment room. At this time, the operator detects the gamma ray at a position that does not interfere with the fluoroscopic imaging of the affected part of the patient image of the positioning image acquisition device 117a by using the detector installation instrument control system 115 that controls the driving of each movable part of the detector installation instrument. The gamma ray detector installation tool 203 is aligned so that the instrument 202 is installed.

患者患部の透視画像が撮影されると、得られた透視画像情報117bは患者位置決め制御システム112bに渡される。患者位置決め制御システム112bは、透視画像情報117bを基に患者患部が治療計画システム110で計算された陽子線の照射位置に正確に一致するように、患者カウチ201のアライメントの微調整を行う。   When a fluoroscopic image of the affected part of the patient is taken, the obtained fluoroscopic image information 117b is transferred to the patient positioning control system 112b. The patient positioning control system 112b finely adjusts the alignment of the patient couch 201 so that the affected area of the patient accurately matches the irradiation position of the proton beam calculated by the treatment planning system 110 based on the fluoroscopic image information 117b.

患者カウチ201のアライメント調整が終了すると、患者カウチ201の最終的な患者カウチ情報111bが、患者位置決め制御システム112bから検出器設置器具制御システム115内の演算処理装置113に渡される。このとき、回転ガントリー情報111aと治療計画システム110による計算照射野情報111dの情報も、治療計画システム110から演算処理装置113に渡される。   When the alignment adjustment of the patient couch 201 is completed, the final patient couch information 111b of the patient couch 201 is passed from the patient positioning control system 112b to the arithmetic processing unit 113 in the detector installation instrument control system 115. At this time, the rotation gantry information 111a and the information of the calculated irradiation field information 111d by the treatment planning system 110 are also passed from the treatment planning system 110 to the arithmetic processing unit 113.

演算処理装置113は、回転ガントリー情報111a,患者カウチの患者カウチ情報111b,計算照射野情報111dの3つの情報を用いて、治療計画システム110によって事前に計算された陽子線飛程終端のビーム軸上への射影点と、ガンマ線検出器202のガンマ線有感面中心を結ぶ直線が、ビーム軸と垂直を作り、かつできるだけガンマ線検出器202を患者に近づけることができるガンマ線検出器202の設置位置、すなわち前述の、より高い精度で陽子線飛程終端付近を測定することができる、患者カウチ201上におけるガンマ線検出器202の3次元位置を計算する。さらに演算処理装置113は、ガンマ線検出器設置器具203の各可動部が持つ自由度から、ガンマ線検出器202を前述の3次元位置に設置させることのできる各可動部ごとの規定駆動量情報(可動量情報)114の計算を行う。   The arithmetic processing unit 113 uses the three information of the rotating gantry information 111a, the patient couch information 111b of the patient couch, and the calculated irradiation field information 111d to calculate the beam axis at the end of the proton beam range calculated in advance by the treatment planning system 110. The position where the gamma ray detector 202 is installed so that the straight line connecting the projection point above and the center of the gamma ray sensitive surface of the gamma ray detector 202 is perpendicular to the beam axis, and the gamma ray detector 202 can be as close to the patient as possible. That is, the three-dimensional position of the gamma ray detector 202 on the patient couch 201 that can measure the vicinity of the end of the proton beam range with higher accuracy as described above is calculated. Further, the arithmetic processing unit 113 uses the degree of freedom of each movable part of the gamma ray detector installation tool 203 to determine the prescribed drive amount information (movable) for each movable part that allows the gamma ray detector 202 to be installed at the aforementioned three-dimensional position. (Quantity information) 114 is calculated.

検出器設置器具制御システム115は、演算処理装置113によって計算された各可動部ごとの規定駆動量情報114に従ってガンマ線検出器設置器具203の各可動部駆動機構116を動作し、ガンマ線検出器設置器具203をアライメントする。このような制御を用いて、ガンマ線検出器202のアライメントが行われる。   The detector installation instrument control system 115 operates each movable part drive mechanism 116 of the gamma ray detector installation instrument 203 according to the prescribed drive amount information 114 for each movable part calculated by the arithmetic processing unit 113, and the gamma ray detector installation instrument. 203 is aligned. Using such control, alignment of the gamma ray detector 202 is performed.

また検出器設置器具制御システム115もしくは治療計画システム110を用いて、可動部駆動機構116の規定駆動量情報114を各可動部ごとに直接入力し、手動でガンマ線検出器設置器具203をアライメントすることができる。   Further, using the detector installation instrument control system 115 or the treatment planning system 110, the specified drive amount information 114 of the movable part drive mechanism 116 is directly input for each movable part, and the gamma ray detector installation instrument 203 is manually aligned. Can do.

さらに規定駆動量情報114は、検出器設置器具制御システム115に備えられた記録媒体(図示せず)内に保持され、記録媒体のフォーマットおよび記録媒体に記録されたデータの消去を行わない限りは、記録媒体に保持された複数の規定可動量情報114に関して何度でも選択して可動部を再アライメントすることができる。記録媒体に記録された規定可動量情報114データの消去及び選択は、検出器設置器具制御システム115上または治療計画システム110から行う。   Further, the specified drive amount information 114 is held in a recording medium (not shown) provided in the detector installation instrument control system 115, unless the format of the recording medium and the data recorded on the recording medium are erased. The movable part can be re-aligned by selecting the plurality of prescribed movable amount information 114 held on the recording medium any number of times. Erasing and selecting the prescribed movable amount information 114 data recorded on the recording medium is performed on the detector installation instrument control system 115 or from the treatment planning system 110.

ガンマ線検出器を患者カウチに設置する例の手段として、図5のような構成も考えられる。図5のガンマ線検出器設置器具(検出器固定装置)303は、患者カウチ301を囲むような構造になっている。ガンマ線検出器設置器具303には、ある一定の半径の円の円周上を沿う2本の半環状のレール303bが、二又形状のレール取り付け具303cに設置されている。レール取り付け具303cには、取り付けられた2本のレール303bを同時に連動して可動させる動力が備わっており、各レール303bを患者カウチ301に対して垂直方向、すなわちレール303bの円周方向に回転させる事ができる。レール303bの先端部には、2本のレール303bに挟まれる形で、検出器治具303aが取り付けられている。検出器治具303aはレール303bから取り外すことが可能で、レール303b上の任意の別位置に設置できる。検出器治具303aには、ガンマ線検出器302がガンマ線有感面を患者方向に向けた状態で設置される。また検出器治具303aには、ガンマ線検出器302をレール303bの円周方向に対して垂直にある範囲で上下させる動力機構が備わっており、患者に対してガンマ線検出器302を近づけたり遠ざけたりすることができる。レール取り付け具303cは、可動部303dに接続されている。可動部303dは患者カウチ301に対して垂直方向に回転できる自由度を持っており、動力を用いて患者カウチ301に対して任意の角度にレール303bを傾けることができる。患者カウチ301とガンマ線検出器設置器具303の接点である可動部303eは、患者カウチ301に対して水平方向に回転できる自由度を持っており、動力を用いることで、患者カウチ301に対して水平にガンマ線検出器設置器具303を回転させることができる。さらに可動部303eは患者カウチ301の患者が横たわる方向に対して水平に移動できる自由度を備えており、動力を用いることで、患者カウチに301に対してガンマ線検出器設置器具303を水平移動させることができる。これらガンマ線検出器設置器具303の各可動部の働きにより、回転ガントリー,照射ノズル104,患者カウチ301が患者の治療のために可動した場合にも、治療の妨げにならないように、陽子線照射野と、陽子線の最大到達深度付近をよりよい精度で検出できる位置に、ガンマ線検出器302を設置する事ができる。   As a means for installing the gamma ray detector on the patient couch, a configuration as shown in FIG. 5 is also conceivable. The gamma ray detector installation tool (detector fixing device) 303 in FIG. 5 has a structure surrounding the patient couch 301. In the gamma ray detector installation tool 303, two semi-annular rails 303b along the circumference of a circle with a certain radius are installed on a bifurcated rail attachment 303c. The rail attachment 303c is provided with power to move the two attached rails 303b in conjunction with each other and rotate each rail 303b in a direction perpendicular to the patient couch 301, that is, in the circumferential direction of the rail 303b. You can make it. A detector jig 303a is attached to the tip of the rail 303b so as to be sandwiched between the two rails 303b. The detector jig 303a can be detached from the rail 303b and can be installed at any other position on the rail 303b. A gamma ray detector 302 is installed on the detector jig 303a with the gamma ray sensitive surface facing the patient. The detector jig 303a is provided with a power mechanism that moves the gamma ray detector 302 up and down within a range perpendicular to the circumferential direction of the rail 303b, and moves the gamma ray detector 302 closer to or away from the patient. can do. The rail attachment tool 303c is connected to the movable part 303d. The movable portion 303d has a degree of freedom to rotate in the vertical direction with respect to the patient couch 301, and the rail 303b can be inclined at an arbitrary angle with respect to the patient couch 301 using power. The movable part 303e, which is a contact point between the patient couch 301 and the gamma ray detector installation tool 303, has a degree of freedom to rotate in the horizontal direction with respect to the patient couch 301. The gamma ray detector installation tool 303 can be rotated. Furthermore, the movable part 303e has a degree of freedom that allows the patient couch 301 to move horizontally with respect to the direction in which the patient lies. By using power, the patient couch moves the gamma ray detector installation tool 303 horizontally relative to the patient couch 301. be able to. By the action of each movable part of these gamma ray detector installation tools 303, even when the rotating gantry, the irradiation nozzle 104, and the patient couch 301 are moved for the treatment of the patient, the proton beam irradiation field is not disturbed. The gamma ray detector 302 can be installed at a position where the vicinity of the maximum reachable depth of the proton beam can be detected with better accuracy.

検出器設置器具を介して患者カウチに取り付けられるガンマ線検出器は、単体で用いるだけでなく、検出器設置器具上に複数取り付けて使用できる。図3で説明した患者カウチに、複数のガンマ線検出器を設置した構成図を、図6(a)に示す。ガンマ線検出器設置器具(検出器固定器具)403の可動部403aに取り付けられたガンマ線検出器402aの両脇に接続する形で、複数のガンマ線検出器402bがある一定の半径の円周上に配置されている。環状に複数のガンマ線検出器402a,402bを配置することで、ガンマ線検出器402a,402bは、陽子線治療中の患者周囲を覆うことができる、よって患者体内から飛来する即発ガンマ線を一度に効率よく検出する事ができる。ガンマ線検出器設置器具403は、図3のガンマ線検出器設置器具303と同様に各部が可動であり、回転ガントリー,照射ノズル104,患者カウチ401が患者の治療のために可動した場合にも、治療を妨げることなく、陽子線照射野と、陽子線の最大到達深度付近をよりよい精度で検出できる位置に、ガンマ線検出器402a,402bを設置する事ができる。   The gamma ray detectors attached to the patient couch via the detector installation device can be used not only as a single unit but also as a plurality of attachments on the detector installation device. FIG. 6A shows a configuration diagram in which a plurality of gamma ray detectors are installed on the patient couch described in FIG. A plurality of gamma ray detectors 402b are arranged on the circumference of a certain radius so as to be connected to both sides of the gamma ray detector 402a attached to the movable portion 403a of the gamma ray detector installation device (detector fixing device) 403. Has been. By arranging a plurality of gamma ray detectors 402a and 402b in a ring shape, the gamma ray detectors 402a and 402b can cover the periphery of the patient who is undergoing the proton beam treatment, so that the prompt gamma rays flying from the patient body can be efficiently and at once. It can be detected. The gamma ray detector installation instrument 403 is movable in the same manner as the gamma ray detector installation instrument 303 of FIG. 3, and the treatment is performed even when the rotating gantry, the irradiation nozzle 104, and the patient couch 401 are moved for patient treatment. The gamma-ray detectors 402a and 402b can be installed at positions where the proton beam irradiation field and the vicinity of the maximum reachable depth of the proton beam can be detected with better accuracy.

また、ガンマ線検出器を患者カウチに設置する他の例を図6(b)を用いて、説明する。図6(b)のように、患者カウチを覆う検出器面を持った大型の環状ガンマ線検出器402cを、ガンマ線検出器設置器具403を介して患者カウチ401に取り付けることで、図6(a)の複数のガンマ線検出器402a,402bを患者カウチ401に取り付けた場合と同様の効果を得られる。本実施例では、ガンマ線検出器402cをある半径の円の円周上を覆う環状構造としたが、回転ガントリー,照射ノズル104,患者カウチ401が患者の治療のために可動した場合に、ガンマ線検出器402a,402b及び402cが、前述の陽子線照射野の確認に最適な位置に設置され、かつ患者を覆うことが出来るならば、どのようなガンマ線検出器402a,402bの接続方法及びガンマ線検出器402cの形状でも適応可能である。   Another example of installing a gamma ray detector on a patient couch will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6B, a large annular gamma ray detector 402c having a detector surface covering the patient couch is attached to the patient couch 401 via the gamma ray detector installation tool 403, thereby FIG. The same effect as when a plurality of gamma ray detectors 402 a and 402 b are attached to the patient couch 401 can be obtained. In this embodiment, the gamma ray detector 402c has an annular structure that covers the circumference of a circle with a certain radius. However, when the rotating gantry, the irradiation nozzle 104, and the patient couch 401 are moved for patient treatment, gamma ray detection is performed. As long as the devices 402a, 402b, and 402c are installed at the optimum positions for the confirmation of the above-mentioned proton beam field and can cover the patient, any gamma ray detectors 402a, 402b connection method and gamma ray detector The shape of 402c is also applicable.

次に、図5で説明した患者カウチに、複数のガンマ線検出器を設置した構成図を、図7(a)に示す。図7(a)のように、ガンマ線検出器設置器具(検出器固定装置)503のレール503b上に、複数のガンマ線検出器502aが、ガンマ線有感面を患者カウチ501に向けた状態で取り付けられる。半環状のレール503bは、ある半径の円の円周上を沿っているため、取り付けられた複数のガンマ線検出器502aは、図6の場合と同様に、患者体内から飛来する即発ガンマ線を一度に効率よく検出する事ができる。ガンマ線検出器設置器具503は図5のガンマ線検出器設置器具303と同様に各部可動であり、回転ガントリー,照射ノズル104,患者カウチ501が患者の治療のために可動した場合にも、治療の邪魔をすることなく、陽子線照射野と、陽子線の最大到達深度付近をよりよい精度で検出できる位置に、ガンマ線検出器502aを設置する事ができる。また図7(b)のように、ある半径の円の円周に沿うように、環状の大型ガンマ線検出器502bをレール503bに取り付けることで、複数のガンマ線検出器502aをレール503bに取り付けた図7(a)の場合と、同様の効果を得られる。   Next, FIG. 7A shows a configuration diagram in which a plurality of gamma ray detectors are installed on the patient couch described in FIG. As shown in FIG. 7A, a plurality of gamma ray detectors 502a are mounted on a rail 503b of a gamma ray detector installation device (detector fixing device) 503 with the gamma ray sensitive surface facing the patient couch 501. . Since the semi-annular rail 503b runs along the circumference of a circle with a certain radius, the plurality of attached gamma ray detectors 502a can detect prompt gamma rays flying from the patient's body at a time, as in FIG. It can be detected efficiently. The gamma ray detector installation device 503 is movable in the same manner as the gamma ray detector installation device 303 in FIG. 5, and even when the rotating gantry, the irradiation nozzle 104, and the patient couch 501 are moved for the treatment of the patient, the treatment is hindered. The gamma ray detector 502a can be installed at a position where the proton beam irradiation field and the vicinity of the maximum reachable depth of the proton beam can be detected with better accuracy. Further, as shown in FIG. 7B, a plurality of gamma ray detectors 502a are attached to the rail 503b by attaching an annular large gamma ray detector 502b to the rail 503b along the circumference of a circle with a certain radius. The same effect as in the case of 7 (a) can be obtained.

陽子線治療システムの品質管理のために、治療時間外に、水ファントム(図示せず)内での陽子線の照射野を確認する必要がある。従来の確認方法は、水ファントムへの陽子線照射中に水ファントム内でピンポイントチェンバー(図示せず)を走査し、水ファントム内部の線量分布を測定する方法だったが、精度の高い照射野測定を行うためにはピンポイントチェンバーを水ファントム内で細かく走査する必要があり、非常に時間がかかっていた。   In order to control the quality of the proton beam treatment system, it is necessary to confirm the irradiation field of the proton beam in the water phantom (not shown) outside the treatment time. The conventional confirmation method was to scan the pinpoint chamber (not shown) in the water phantom while irradiating the proton beam to the water phantom and measure the dose distribution inside the water phantom. In order to perform the measurement, it was necessary to scan the pinpoint chamber finely in the water phantom, which was very time consuming.

患者体内の陽子線飛程測定と同様の原理で、患者カウチ上に設置した水ファントム内における陽子線の照射野を確認する事が出来る。ガンマ線検出器を用いた方法では、水ファントム外部から即発ガンマ線を測定することによってすばやく陽子線照射野を見積もる事ができ、陽子線治療における品質管理時間の割合を、従来のピンポイントチェンバーを用いた線量分布測定に比べて大幅に短縮する事が期待される。   The proton beam irradiation field in the water phantom installed on the patient couch can be confirmed by the same principle as the measurement of the proton beam range in the patient's body. In the method using the gamma ray detector, the prompt irradiation field can be estimated quickly by measuring the prompt gamma ray from the outside of the water phantom, and the ratio of quality control time in the proton beam treatment is calculated using the conventional pinpoint chamber. It is expected to be significantly shortened compared to dose distribution measurement.

実施例1および2によれば、回転ガントリーや複数の自由度を持った患者カウチを使用して様々な方向から荷電粒子線を患者に照射する場合においても、ガンマ線検出器を患者の近くに配置し、さらに、治療計画によって患者治療前に計算された荷電粒子線飛程終端のビーム軸上への射影点と、ガンマ線検出器のガンマ線有感面中心を結ぶ直線が、ビーム軸と垂直になるようにガンマ線検出器を配置することができる。よって、回転ガントリーと複数の自由度を持った患者カウチを使用していかなる方向から荷電粒子線を患者に照射する場合でも、荷電粒子線の作る照射野を精度良く測定することができる。   According to Embodiments 1 and 2, even when a patient is irradiated with charged particle beams from various directions using a rotating gantry or a patient couch having a plurality of degrees of freedom, the gamma ray detector is arranged near the patient. Furthermore, the straight line connecting the projected point on the beam axis at the end of the charged particle beam range calculated by the treatment plan before the patient treatment and the center of the gamma ray sensitive surface of the gamma ray detector is perpendicular to the beam axis. Thus, a gamma ray detector can be arranged. Therefore, even when a patient is irradiated with a charged particle beam from any direction using a rotating gantry and a patient couch having a plurality of degrees of freedom, the irradiation field formed by the charged particle beam can be accurately measured.

実施例1及び2は、荷電粒子線の照射治療中に、患者体内の荷電粒子線照射野を確認するためのデータを測定する事ができるため、従来のPETを用いた照射野測定法と比較して治療時間を減らすことができ、患者の負担を低減することができる。   Since Examples 1 and 2 can measure data for confirming the charged particle beam irradiation field in the patient body during the irradiation treatment with the charged particle beam, it is compared with the conventional irradiation field measurement method using PET. Thus, the treatment time can be reduced and the burden on the patient can be reduced.

実施例1及び2は、荷電粒子線として陽子線や重粒子線(炭素線等)を用いることができる。即発ガンマ線を検出して照射野の形状を測定する実施例1及び2は、特に、陽子線を用いる陽子線照射システムの場合に有効である。   In Examples 1 and 2, a proton beam or a heavy particle beam (carbon beam or the like) can be used as a charged particle beam. Examples 1 and 2 in which prompt gamma rays are detected to measure the shape of the irradiation field are particularly effective in the case of a proton beam irradiation system using proton beams.

実施例1及び2は、荷電粒子線を照射している間に、照射対象から放出される即発ガンマ線を検出し、照射野の形状を測定するのに必要な情報を収集できるため、患者105の生理現象による位置ずれが小さく、精度よく照射野の形状を測定することができる。また、照射野の形状を測定する時間を短縮でき、スループットが向上する。   In the first and second embodiments, prompt gamma rays emitted from the irradiation target can be detected and information necessary for measuring the shape of the irradiation field can be collected while the charged particle beam is being irradiated. The displacement due to physiological phenomena is small, and the shape of the irradiation field can be measured with high accuracy. In addition, the time for measuring the shape of the irradiation field can be shortened, and the throughput is improved.

本発明の好適な一実施例である陽子線治療システムの構成図である。It is a block diagram of the proton beam treatment system which is one preferable Example of this invention. 図1に示す患者カウチの、構成図である。It is a block diagram of the patient couch shown in FIG. 図2に示す患者カウチに、取り付けられる検出器設置器具の構成図である。It is a block diagram of the detector installation instrument attached to the patient couch shown in FIG. 図3に示す検出器設置器具の、駆動制御システムの構成図である。It is a block diagram of the drive control system of the detector installation instrument shown in FIG. 図2に示す患者カウチに、取り付けられる検出器設置器具の構成図である。It is a block diagram of the detector installation instrument attached to the patient couch shown in FIG. 図2に示す検出器設置器具の、構成図である。It is a block diagram of the detector installation instrument shown in FIG. 図5に示す検出器設置器具の、構成図である。It is a block diagram of the detector installation instrument shown in FIG. 図3に示したガンマ線検出器における、最適な設置位置の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of an optimum installation position in the gamma ray detector shown in FIG. 3.

符号の説明Explanation of symbols

101 陽子線発生装置
101a 前段加速器
101b シンクロトロン
102 ビーム輸送装置
102a 出射用デフレクタ
102b ビーム径路
103 回転式照射装置
104 照射野形成装置
105 患者
106,201,301 患者カウチ
106a,201a 寝台
106b,106c,106d,106e,106f,106g,203a,203b,203c,203d,203e,203f,203g,303d,303f,403e 可動部
107a,107b,107c,204a,204b,204c,204d,204e,204f 軸
108 固定部
110 治療計画システム
111a 回転ガントリー情報
111b 患者カウチ情報
111c 照射パラメータ情報
111d 計算照射野情報
112a 回転ガントリー制御システム
112b 患者位置決め制御システム
112c 照射制御システム
113 演算処理装置
114 駆動量情報
115 検出器設置器具制御システム
116 可動部駆動機構
201b 患者カウチ可動部
202,302,402a,402b,502a,801 ガンマ線検出器
203 ガンマ線検出器設置器具
301a 患者カウチ溝
303,403,503 ガンマ線検出器設置器具
303a 検出器治具
303b,503b レール
303c レール取り付け具
303e 検出器設置器具基盤
401,501 患者カウチ
402c ガンマ線検出器
801a ガンマ線有感面
801b 有感面中心
802 直線
803 ビーム軸
804 治療計画システムの計算による飛程終端のビーム軸上射影点
101 proton beam generator 101a front stage accelerator 101b synchrotron 102 beam transport device 102a exit deflector 102b beam path 103 rotary irradiation device 104 irradiation field forming device 105 patient 106, 201, 301 patient couch 106a, 201a bed 106b, 106c, 106d 106e, 106f, 106g, 203a, 203b, 203c, 203d, 203e, 203f, 203g, 303d, 303f, 403e Movable parts 107a, 107b, 107c, 204a, 204b, 204c, 204d, 204e, 204f Shaft 108 fixed part 110 Treatment planning system 111a Rotating gantry information 111b Patient couch information 111c Irradiation parameter information 111d Calculated irradiation field information 112a Rotating gantry control system 112b Person positioning control system 112c Irradiation control system 113 Arithmetic processor 114 Drive amount information 115 Detector installation instrument control system 116 Movable part drive mechanism 201b Patient couch movable part 202, 302, 402a, 402b, 502a, 801 Gamma ray detector 203 Gamma ray detection Device installation tool 301a Patient couch groove 303, 403, 503 Gamma ray detector installation device 303a Detector jig 303b, 503b Rail 303c Rail attachment tool 303e Detector installation device base 401, 501 Patient couch 402c Gamma ray detector 801a Gamma ray sensitive surface 801b Sensitive surface center 802 Straight line 803 Beam axis 804 Projection point on the beam axis at the end of the range calculated by the treatment planning system

Claims (5)

粒子線を生成させる粒子線発生装置と、
前記粒子線を照射対象に出射する照射装置と、
前記照射対象を保持するカウチと、
前記照射対象から発生する即発ガンマ線を検出するガンマ線検出器とを備え、
前記カウチが、前記ガンマ線検出器を備えることを特徴とする粒子線照射システム。
A particle beam generator for generating particle beams;
An irradiation device for emitting the particle beam to an irradiation target;
A couch for holding the irradiation object;
A gamma ray detector for detecting prompt gamma rays generated from the irradiation object,
The particle beam irradiation system, wherein the couch includes the gamma ray detector.
前記カウチが、回転ガントリーや前記カウチの可動によって、照射対象に対して複数の角度から荷電粒子ビームを照射した場合にも、前記即発ガンマ線を検出する位置にガンマ線検出器を設置するシステムを備えることを特徴とする請求項1に記載の粒子線照射システム。   A system in which a gamma ray detector is installed at a position where the prompt gamma rays are detected even when the couch is irradiated with a charged particle beam from a plurality of angles with respect to an irradiation target by moving the rotating gantry or the couch; The particle beam irradiation system according to claim 1. 前記カウチが、2台以上の前記ガンマ線検出器を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の粒子線照射システム。   The particle beam irradiation system according to claim 1, wherein the couch includes two or more gamma ray detectors. 前記即発ガンマ線のエネルギーが1MeVから10MeVであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の粒子線照射システム。   The particle beam irradiation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the energy of the prompt gamma rays is 1 MeV to 10 MeV. 前記粒子線が陽子線であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の粒子線照射システム。   The particle beam irradiation system according to claim 1, wherein the particle beam is a proton beam.
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