JP5998089B2 - Particle beam irradiation system and its operation method - Google Patents
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Description
本発明は、陽子や重イオンなどの荷電粒子ビーム(イオンビーム)を利用した粒子線治療に好適な粒子線照射システムに関する。 The present invention relates to a particle beam irradiation system suitable for particle beam therapy using charged particle beams (ion beams) such as protons and heavy ions.
がんの放射線治療として、陽子または重イオン等のイオンビームを患者のがんの患部に照射して治療する粒子線治療が知られている。イオンビーム照射法として、非特許文献1に開示されているような、スキャニング照射法がある。
As radiotherapy for cancer, particle beam therapy is known in which an ion beam of protons or heavy ions is irradiated to a cancerous part of a patient to treat it. As an ion beam irradiation method, there is a scanning irradiation method as disclosed in
また、スキャニング照射法で要求されるビームエネルギーの変更制御をイオンビーム発生装置としてシンクロトロンを採用した場合に短時間で実現する制御法として、特許文献1、特許文献2および、非特許文献2に開示されているような、イオンシンクロトロンで一回の運転周期内で複数のエネルギーのイオンビームの照射を実現する多段出射制御運転がある。
スキャニング照射法において、患部の深さ方向の照射野(以下、レイヤーと記載)への照射制御は、照射するイオンビームのエネルギーを制御することで実現する。そのため、スキャニング照射法を適用した際の線量率を向上するためには、イオンビーム発生装置から供給するイオンビームのエネルギー変更を短時間で実現する必要がある。またスキャニング照射法では、患部の大きさに応じて照射するビームエネルギーを制御する必要があるため、照射する患者毎ないし照射する患部毎に、照射するビームのエネルギーの組合せを制御する必要がある。 In the scanning irradiation method, the irradiation control to the irradiation field (hereinafter referred to as a layer) in the depth direction of the affected part is realized by controlling the energy of the ion beam to be irradiated. For this reason, in order to improve the dose rate when the scanning irradiation method is applied, it is necessary to change the energy of the ion beam supplied from the ion beam generator in a short time. In the scanning irradiation method, since it is necessary to control the beam energy to be irradiated according to the size of the affected part, it is necessary to control the combination of the energy of the irradiated beam for each patient to be irradiated or for each affected part to be irradiated.
イオンビーム発生装置としてシンクロトロンを採用した場合、入射・加速・出射・減速といった一連の運転を一回の運転周期として制御する。スキャニング照射法のように、イオンビームのエネルギー変更制御を繰り返し実施する際には、シンクロトロンは運転周期の更新が必要なため、エネルギーの変更時間が掛かる課題があった。この対策として特許文献1および非特許文献2に示されるような一回の運転周期内で複数のエネルギーのビームを出射する多段出射運転が示されている。非特許文献2に示されているように、シンクロトロンで照射可能な全てのエネルギー範囲を一つに纏めた運転制御データを用意し、ビームを照射するエネルギーでのみフラットトップを延長してビームを出射することで、一回の運転制御で照射する全てのエネルギーのビームを患部に照射が可能となる。さらに、一回の運転制御で全てのエネルギーのビームが照射可能となるため、シンクロトロンは常に同じ運転制御データで照射が実現でき、粒子線照射システムにおけるシンクロトロンの運転制御が簡素になる効果がある。
When a synchrotron is used as the ion beam generator, a series of operations such as incidence, acceleration, extraction, and deceleration are controlled as one operation cycle. When the ion beam energy change control is repeatedly performed as in the scanning irradiation method, the synchrotron needs to be renewed in its operation cycle. As a countermeasure against this, multi-stage emission operation in which a beam of a plurality of energies is emitted within one operation cycle as shown in
しかし、特許文献1および非特許文献2に示されている運転制御を効果的に実現するには、シンクロトロンの蓄積ビーム電荷量に対して、一回の運転周期で患部に照射する全てのエネルギーの照射に十分な電荷量が求められる。例えば、シンクロトロンの加速制御時に何らかの原因で治療照射に必要な蓄積ビーム電荷量が得られなかった場合、または次のレイヤーの照射に必要な電荷量が不足した場合、予め設定した照射エネルギー範囲の途中でシンクロトロン内の蓄積ビーム電荷量が枯渇してしまう。シンクロトロン内の蓄積ビーム電荷量が枯渇した場合には、出射制御から減速制御に遷移し、シンクロトロンの運転周期を更新する必要がある。シンクロトロンの運転制御データとして、非特許文献2に示されるようなシンクロトロンで照射可能な全てのエネルギー範囲を一つに纏めた運転制御データを適用した場合、設定値の連続性を担保するため、ビーム照射中断時の当該出射エネルギーから減速制御に速やかに遷移できない。すなわち、当該出射エネルギーから減速制御に至る間のエネルギー変更制御データの更新が必要となる。このエネルギー変更制御データの更新はビーム照射の伴わない制御であり、当該出射エネルギーから減速制御へ遷移するための時間が、線量率を低下させる要因の一つに挙げられる。
However, in order to effectively realize the operation control shown in
また、上記の原因により運転周期内でビームの照射が中断し、全てのエネルギーのビーム照射が完了していない場合に、ビーム照射を再開する際は、シンクロトロンの運転周期を更新する必要がある。このシンクロトロンの運転周期の更新に際しても、入射エネルギーから照射再開の目標エネルギーまで速やかに遷移できない。すなわち、上記のように目標エネルギーを更新し減速制御を行った後、再び加速制御に遷移し、入射エネルギーから照射再開時の目標エネルギーまでエネルギー変更制御データの更新を行う必要がある。このエネルギー変更制御データの更新も、既にビーム照射が完了しているエネルギーを更新するだけの、ビーム照射の伴わない制御であり、この制御に要する時間も、線量率を低下させる要因の一つに挙げられる。 In addition, when the beam irradiation is interrupted within the operation cycle due to the above cause and the beam irradiation of all energy is not completed, it is necessary to update the operation cycle of the synchrotron when resuming the beam irradiation. . Even when the operation cycle of the synchrotron is updated, it is not possible to quickly transition from the incident energy to the target energy for restarting irradiation. That is, after the target energy is updated and deceleration control is performed as described above, it is necessary to transition to acceleration control again and update the energy change control data from the incident energy to the target energy at the time of irradiation resumption. This energy change control data update is also a control without beam irradiation that only updates the energy that has already been irradiated. The time required for this control is one of the factors that lower the dose rate. Can be mentioned.
同様に、粒子線治療装置を構成する機器に異常が生じた場合や、照射ビームのサイズ、位置等の状態に異常が生じた場合にも、当該出射エネルギーから減速制御に速やかに遷移できない課題があった。 Similarly, when an abnormality occurs in the equipment constituting the particle beam therapy system or when an abnormality occurs in the state of the irradiation beam, such as the size and position of the irradiation beam, there is a problem that it is not possible to quickly shift from the emitted energy to the deceleration control. there were.
特許文献2では、加速器の磁場コイルに励磁するコイル電流に関して、経過時間に応じた磁束密度情報を出力する磁場基準発生部と、磁束密度情報に応じた磁場を発生させるコイル電流を求める電流基準変換部とを備えた加速器の制御装置が示されている。そして、磁場基準発生部が出力する磁束密度情報を4種類のパターン(初期上げパターン、減少パターン、増加パターン、終了パターン)を組み合わせて出力することで、一回の運転周期内で複数エネルギーのビーム出射を実現する制御方法が示されている。特許文献2によると、4種類の磁束密度パターンを組み合わせ、一回の運転周期内で複数エネルギーのイオンビームの出射が可能である。この機能に基づき、所定のSOBPを形成するために必要な照射エネルギーを選択することができるが、一方で、初期加速エネルギーと減速制御を開始するエネルギーは変更できないため、特許文献1および非特許文献2と同様に、イオンビームの照射を中断した場合など、イオンビームの照射を途中で終了した場合に、照射途中終了時の出射エネルギーから減速制御に至る間のエネルギー変更制御データの更新(ビーム照射の伴わない制御)或いは、入射エネルギーから照射再開の目標エネルギーに至る間のエネルギー変更制御データの更新(ビーム照射の伴わない制御)が必要となる。そのため、照射途中終了時の出射エネルギーから減速制御に速やかに遷移できない、或いは、ビーム照射を再開する際に、入射エネルギーから照射再開の目標エネルギーに速やかに遷移できないという課題は解決されていない。
In
本発明の目的は、シンクロトロンの多段出射制御運転において、イオンビームの照射を途中で終了した場合に、ビーム照射の伴わないエネルギー変更制御を極力減らし、シンクロトロンの運転効率を向上させる粒子線照射システムおよびその運転方法を提供することにある。 It is an object of the present invention to reduce the energy change control without beam irradiation as much as possible and improve the operation efficiency of the synchrotron when the ion beam irradiation is terminated midway in the multistage emission control operation of the synchrotron. It is to provide a system and a method for operating the system.
本発明は、上記目的を達成するために、シンクロトロンを構成する機器の運転制御データを、シンクロトロンから出射されるべきイオンビームのエネルギー範囲を、前記シンクロトロンから出射されるべきエネルギー範囲のエネルギー数よりも少ない所定のエネルギー数以下となるように分割した複数のエネルギー範囲のそれぞれに対応して生成した複数の運転パターンデータで構成し、かつ複数の運転パターンデータの少なくとも1つが、1つの初期加速制御データと、複数の出射制御データと、複数の出射制御データ間を接続する少なくとも1つのエネルギー変更制御データと、少なくとも1つの減速制御データとを含む構成とし、この複数の運転パターンデータに基づいて前記シンクロトロンを構成する機器を制御する。 In order to achieve the above object, the present invention provides the operation control data of the devices constituting the synchrotron, the energy range of the ion beam to be emitted from the synchrotron, and the energy in the energy range to be emitted from the synchrotron. A plurality of operation pattern data generated corresponding to each of a plurality of energy ranges divided so as to be equal to or less than a predetermined number of energy less than the number , and at least one of the plurality of operation pattern data is one initial Acceleration control data, a plurality of emission control data, at least one energy change control data connecting between the plurality of emission control data, and at least one deceleration control data, and based on the plurality of operation pattern data To control the devices constituting the synchrotron.
これによりビーム照射中にどのエネルギーでビーム照射を終了(中断)したとしても、速やかに減速制御に遷移することができ、かつ、ビーム照射を再開する場合は、速やかに照射再開の目標エネルギーに遷移することができる。このためビーム照射の伴わないエネルギー変更制御を減少させ、シンクロトロンの運転効率を高めることが可能となる。 As a result, even if the beam irradiation is finished (interrupted) during beam irradiation, it is possible to promptly shift to deceleration control, and when beam irradiation is resumed, the target energy for restarting irradiation is promptly transitioned. can do. For this reason, it is possible to reduce the energy change control without beam irradiation and to increase the operation efficiency of the synchrotron.
ここで、エネルギー範囲の分割方法としては、分割後のエネルギー範囲が互いに重複しないようイオンビームのエネルギー範囲を分割してもよいし、或いは分割後のエネルギー範囲が互いに重複するようイオンビームのエネルギー範囲を分割してもよい。前者の場合は、分割後のエネルギー範囲に対応した運転パターンデータ数が少なくなるため、メモリに記憶するデータ量を減らすことができる。後者の場合は、分割後のエネルギー範囲に対応した運転パターンデータ数は多くなるが、ビーム照射を再開する場合にビーム照射の伴わないエネルギー変更制御を大幅に減らすことができる。特に、シンクロトロンから出射されるべきイオンビームの全てのエネルギーに対応した初期加速制御データが含まれるようイオンビームのエネルギー範囲を分割し、この分割後のエネルギー範囲に基づいて複数の運転パターンデータを構成した場合は、照射再開時のビーム照射の伴わないエネルギー変更制御が不要となる。また、運転パターンデータが複数の出射制御データを含む場合、運転パターンデータに複数の出射制御データに対応した複数の減速制御データを含ませるのが好ましく、これによりビーム照射を途中で終了した場合に減速制御に直接遷移することができ、減速制御遷移時エネルギー変更制御が不要となる。したがって、これらの制御を適宜組み合わせることでシンクロトロンの運転効率を更に高めることができる。 Here, as a method of dividing the energy range, the energy range of the ion beam may be divided so that the divided energy ranges do not overlap each other, or the energy range of the ion beam so that the divided energy ranges overlap each other. May be divided. In the former case, since the number of operation pattern data corresponding to the energy range after division is reduced, the amount of data stored in the memory can be reduced. In the latter case, the number of operation pattern data corresponding to the energy range after the division increases, but when changing the beam irradiation, the energy change control without the beam irradiation can be greatly reduced. In particular, the energy range of the ion beam is divided so that the initial acceleration control data corresponding to all the energy of the ion beam to be emitted from the synchrotron is included, and a plurality of operation pattern data is obtained based on the energy range after the division. When configured, energy change control without beam irradiation at the time of resuming irradiation becomes unnecessary. In addition, when the operation pattern data includes a plurality of emission control data, it is preferable to include a plurality of deceleration control data corresponding to the plurality of emission control data in the operation pattern data. Transition to deceleration control can be made directly, and energy change control during transition to deceleration control becomes unnecessary. Therefore, the operation efficiency of the synchrotron can be further enhanced by appropriately combining these controls.
また、本発明は、実施の形態で説明する種々の特徴を備えている。例えば、運転パターンデータは、イオンシンクロトロンを構成する機器の電源制御装置にそれぞれ記憶しておく。電源制御装置には、電源制御装置に記憶した各運転パターンデータに含まれる出射制御データのエネルギー範囲を把握するテーブルデータを用意し、これらの電源制御装置には、イオンシンクロトロンを構成する機器の制御タイミングを管理する制御タイミング信号が入力され、この制御タイミング信号に基づき、シンクロトロンでのビーム加速、減速制御に対応した運転パターンデータや制御データの切り替え制御を実施する。 The present invention also has various features described in the embodiments. For example, the operation pattern data is stored in the power supply control device of the equipment that constitutes the ion synchrotron. The power supply control device is provided with table data for grasping the energy range of the extraction control data included in each operation pattern data stored in the power supply control device, and these power supply control devices include the equipment of the ion synchrotron. A control timing signal for managing the control timing is input, and switching control of operation pattern data and control data corresponding to beam acceleration and deceleration control in the synchrotron is performed based on the control timing signal.
制御タイミング信号は、タイミングシステムから出力される。タイミングシステムには運転制御データと同期した出力を可能とするタイミングデータが記憶されている。タイミングシステムには、インターロックシステムから出力される、患者へのイオンビームの照射を許可する出射許可指令と、患者に照射されたイオンビームの照射経過情報に基づき出力されるエネルギー変更指令と、粒子線治療装置を構成する機器の状態に基づき出力される減速制御指令および、照射を完了したことを示す照射完了指令が入力され、タイミングシステムは、これらの指令に基づき対応する制御タイミング信号を出力する。 The control timing signal is output from the timing system. The timing system stores timing data that enables output synchronized with the operation control data. The timing system includes an extraction permission command that permits irradiation of the ion beam to the patient, an energy change command that is output based on irradiation progress information of the ion beam irradiated to the patient, and particles that are output from the interlock system. A deceleration control command that is output based on the state of the devices constituting the radiation therapy apparatus and an irradiation completion command that indicates completion of irradiation are input, and the timing system outputs a corresponding control timing signal based on these commands. .
電源制御装置は、入力される制御タイミング信号に基づいて機器の運転制御データを選択し、運転制御データを更新する。 The power supply control device selects operation control data for the device based on the input control timing signal, and updates the operation control data.
また、電源制御装置に入力されるエネルギー変更を示す制御タイミング信号により、エネルギー変更を示す制御タイミング信号が入力前に制御していた出射エネルギーと連続的な制御指令値で構成されるエネルギー変更制御データを選択し更新制御することで、短時間でのエネルギー変更制御を実現する。 In addition, the energy change control data configured by the control timing signal indicating the energy change input to the power supply control device and the emission energy controlled before the input of the control timing signal indicating the energy change and the continuous control command value. By selecting and performing update control, energy change control in a short time is realized.
また、粒子線治療装置を構成する機器に異常が生じた場合にもインターロックシステムより減速制御指令が出力された場合、タイミングシステムおよび電源制御装置は、現在更新している制御データを更新した後、この更新制御終了後の到達エネルギーに対応する減速制御データを選択し、減速制御に遷移する。 In addition, when a deceleration control command is output from the interlock system even when an abnormality occurs in the equipment constituting the particle beam therapy system, the timing system and the power supply control device update the currently updated control data. Then, the deceleration control data corresponding to the reached energy after the completion of the update control is selected, and the transition is made to the deceleration control.
また、タイミングシステムおよび電源制御装置は、全てのエネルギーの出射制御が完了していない場合は、次の目標エネルギーを記録してから減速制御に遷移し、減速制御終了後、タイミングシステムおよび電源制御装置内に記憶されている複数のタイミングデータおよび運転パターンデータの中から、記憶しておいた目標エネルギーが初期加速制御以降で最も早い段で現れるタイミングデータおよび運転パターンデータを選択することで、運転周期の更新を短時間で実現する。 In addition, the timing system and the power supply control device, when not all the energy emission control is completed, record the next target energy and then shift to the deceleration control. After the deceleration control ends, the timing system and the power supply control device By selecting the timing data and operation pattern data that the stored target energy appears at the earliest stage after the initial acceleration control from among the multiple timing data and operation pattern data stored in the operation cycle, Can be updated in a short time.
本発明によれば、シンクロトロンの多段出射制御運転において、イオンビームの照射を途中で終了した場合に、ビーム照射の伴わないエネルギー変更制御が減少し、シンクロトロンの運転効率を向上することができる。 According to the present invention, in the multistage emission control operation of the synchrotron, when the ion beam irradiation is terminated halfway, the energy change control without the beam irradiation is reduced, and the operation efficiency of the synchrotron can be improved. .
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1は、本発明の好適な一実施例(第1実施例)である粒子線照射システムの構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a particle beam irradiation system which is a preferred embodiment (first embodiment) of the present invention.
本実施例の粒子線照射システム1は、図1に示すように、イオンビーム発生装置11、ビーム輸送装置14、照射野形成装置(荷電粒子ビームの照射装置、以下、照射装置という)30を備え、ビーム輸送装置14が、イオンビーム発生装置11と治療室内に配置される照射装置30を連絡する。
As shown in FIG. 1, the particle
イオンビーム発生装置11は、イオン源(図示せず)、前段加速器12およびシンクロトロン13を備える。イオン源は前段加速器12に接続され、前段加速器12はシンクロトロン13に接続される。前段加速器12は、イオン源で発生したイオンビーム10をシンクロトロン13に入射可能なエネルギーまで加速する。前段加速器12で加速されたイオンビーム10aは、シンクロトロン13に入射される。
The
シンクロトロン13は、周回軌道に沿って周回するイオンビーム10bに高周波電圧を印加して目標のエネルギーまで加速する高周波加速装置(加速空胴)17、周回しているイオンビームのベータトロン振動振幅を増大させる出射用高周波電極20a、およびイオンビームを周回軌道から取り出す出射用デフレクター20bを備える。
The
シンクロトロン13に入射されたビーム10bは、高周波加速空胴17に印加した加速高周波電圧によりエネルギーを付与されることで、所望のエネルギーまで加速する。この際、シンクロトロン13内を周回するイオンビーム10bの周回軌道が一定となるように、イオンビーム10bの周回エネルギーの増加に合わせて偏向電磁石18、四極電磁石19等の磁場強度および、加速空胴17に印加する高周波電圧の周波数を高める。
The
所望のエネルギーまで加速したイオンビーム10bは、出射条件設定制御により、四極電磁石19および六極電磁石(図示せず)の励磁量を制御することで周回ビーム10bが出射可能な条件(周回ビームの安定限界条件)を成立させる。出射条件設定制御が終了後、出射用高周波電極20aに出射高周波電圧を印加し、シンクロトロン13内を周回するビーム10bのベータトロン振動振幅を増大させる。このベータトロン振動振幅の増大により、安定限界条件を超えた周回ビーム10bはシンクロトロン13からビーム輸送装置14に出射され、照射装置30に輸送される。シンクロトロン13からのビーム出射制御は、出射用高周波電極20aに印加する高周波電圧のON/OFF制御することで高速に実現可能である。
The
シンクロトロン13からのビーム出射制御が終了後、出射条件解除制御により、四極電磁石19および六極電磁石(図示せず)の励磁量を制御することで出射条件設定時に形成した周回ビーム10bの安定限界条件を解除する。
After the beam emission control from the
出射条件解除制御が完了後、偏向電磁石18、四極電磁石19等の磁場強度および、加速空胴17に印加する高周波電圧の周波数を下げることで、シンクロトロン13内を周回するイオンビーム10bを減速し、次の運転周期に遷移する。
After the exit condition release control is completed, the
照射装置30は、上記ビーム輸送装置14にて導かれたイオンビーム10cを、患者36の体表面からの深さおよび患部形状に合わせて制御して、治療用ベッド上の患者36の患部37に照射する。照射法としてスキャニング照射法(非特許文献1の2086頁、図45)があり、照射装置30はスキャニング照射法によるものである。スキャニング照射法は、直接患部37にイオンビーム10dを照射するためイオンビーム10dの利用効率が高く、従来の散乱体照射法よりも患部形状に合致したイオンビーム10dの照射が可能といった特徴がある。
The
患部の深さ方向へのビーム飛程調整は、イオンビームのエネルギーを変更することで所望の患部への照射を実現する。特にスキャニング照射法では、シンクロトロン13内を周回するイオンビーム10bのエネルギーを調整した後で出射することで、イオンビームの飛程を患部36の深さに合わせるため、患者への照射治療中に複数回のエネルギーの変更制御が要求される。また、患部平面方向へのビーム照射方法として、スポットスキャニング照射法、ラスタースキャニング照射法などがある。スポットスキャニング照射法は、患部の照射平面上をスポットと呼ばれる線量管理領域に分割し、スポット毎に走査を停止して設定した照射線量に到達するまでビームを照射した後にビームを停止し、次の照射スポット位置に移動する。このようにスポットスキャニング照射法は、照射開始位置をスポット毎に更新する照射法である。また、ラスタースキャニング照射法は、スポットスキャニング照射法と同様に線量管理領域を設定するが、スポット毎にビーム走査を停止せず、ビームを走査経路上を走査しながら照射する。そのため、一回当たりの照射線量を低くし、複数回繰り返し照射するリペイント照射を実施することで照射線量の一様度を向上する。このようにラスタースキャニング照射法は、照射開始位置を走査経路毎に更新する照射法である。なお、スポットスキャニング法においても、ラスタースキャニング法と同様に、一つのスポット位置に対する一度の照射で与える照射線量を低く設定し、照射平面を複数回走査することによって、最終的な照射線量に到達するように制御してもよい。
The adjustment of the beam range in the depth direction of the affected area realizes irradiation to a desired affected area by changing the energy of the ion beam. In particular, in the scanning irradiation method, the
図2に照射装置30の構成を示す。照射装置30は走査電磁石32a,32bを有し、患部平面上を患部形状に合わせて走査電磁石32a,32bでビームを走査する。また、照射装置30は、患者に照射するビーム10dの照射線量を計測する線量モニタ31やビーム形状モニタ(図示せず)を有し、これらで照射するビーム10dの線量強度やビーム形状を逐次確認する。走査電磁石32a,32bで走査されたビーム10dは、コリメータ34で患者36の患部形状37に合わせて照射野を形成する。
FIG. 2 shows the configuration of the
図1に戻り、本実施例の粒子線照射システム1は制御システム100(制御装置)を備えている。制御システム100は、イオンビーム発生装置11およびビーム輸送装置14を制御する加速器制御装置40、粒子線照射システム1全体を統括して制御する統括制御装置41、患者へのビーム照射条件を計画する治療計画装置43、治療計画装置43で計画した情報やイオンビーム発生装置であるシンクロトロン13およびビーム輸送装置14の制御情報等を記憶する記憶装置42、照射装置30を構成する機器と患部37に照射するイオンビーム10dの照射線量を制御する照射制御装置44、シンクロトロン13を構成する機器の同期制御を実現するタイミングシステム50、患者36の安全を担保するために統括制御装置41とは独立したインターロックシステム60、シンクロトロン13を構成する各機器の電源46を制御する電源制御装置45から構成される。記憶装置42は統括制御装置41の一部として統括制御装置41に備えられていてもよい。
Returning to FIG. 1, the particle
電源46はシンクロトロン13を構成する複数の機器の電源の総称であり、図1には複数の機器の電源として偏向電磁石18の電源46B、四極電磁石19の電源46Q、高周波加速空洞17の電源46Fが示されている。電源制御装置45も同様に複数の機器の電源に対応する複数の電源制御装置の総称であり、図1には電源46Bの制御装置45B,電源46Qの制御装置45Q,電源46Fの制御装置45Fが示されている。
The
従来のシンクロトロン13の運転シーケンスを図13に示す。シンクロトロン13は、一回の運転周期で加速・出射・減速という一連の制御を実施する。出射制御の前後には、出射条件設定および出射条件解除といった、シンクロトロン内のイオンビームを出射するために必要な出射条件設定制御と、出射制御終了後の出射条件解除制御が必要である。
An operation sequence of the
従来のシンクロトロン13の運転制御では、一連の制御に合わせた制御データをパターンデータとして電源制御装置45のメモリに用意しておき、電源制御装置45は、シンクロトロン13を構成する機器の制御タイミングを管理するタイミングシステム50から出力されるタイミング信号51に基づき、制御データを更新する。
In conventional operation control of the
図13に示したように、シンクロトロン13は一回の運転周期で、加速から減速までを制御しているため、出射するイオンビーム10cのエネルギーを変更するには、出射制御終了後に減速制御に遷移し残存ビームを減速した後、運転周期を更新する。運転周期を更新し再びイオンビーム10bを加速することで、所望のエネルギーへの変更制御を実現する。そのため、従来のシンクロトロン13の運転制御ではイオンビーム10bのエネルギー変更時間には、ほぼ一回の運転周期と同じ時間が掛かるため、治療時間が長くなり、線量率を向上していく上での課題であった。
As shown in FIG. 13, since the
特許文献1、特許文献2および非特許文献2には、一回の運転周期内で複数のエネルギーのイオンビームの出射を実現する、イオンシンクロトロンの多段出射制御運転について示されている。このような多段出射制御運転により、スキャニング照射法でのエネルギー変更時間の短縮が実現できる。しかし、イオンビームの照射を途中で終了した場合に、照射途中終了時の出射エネルギーから減速制御に至る間のエネルギー変更制御データの更新(ビーム照射の伴わない制御)或いは、入射エネルギーから照射再開の目標エネルギーに至る間のエネルギー変更制御データの更新(ビーム照射の伴わない制御)が必要となる。そのため、照射途中終了時の出射エネルギーから減速制御に速やかに遷移できない、或いは、引き続きビームの照射を再開する際に、入射エネルギーから照射再開の目標エネルギーに速やかに到達できないという課題がある。
本実施例の特徴である、多段出射運転時の運転制御データの構造と、この運転制御データを用いた運転シーケンスについて、図3A〜図9Cを用いて説明する。 The structure of the operation control data at the time of the multistage emission operation and the operation sequence using the operation control data, which are the features of this embodiment, will be described with reference to FIGS. 3A to 9C.
図3Aは、シンクロトロン13を構成する機器の運転制御データ7の構成を示す図であり、機器の制御データの代表例として、偏向電磁石18の励磁電流を示している。本実施例では、ある患者の治療のために照射するビームのエネルギー数が10エネルギー(Ea〜Ej)であり、シンクロトロン13が1回の運転周期内で出射可能な最大のエネルギー数が4エネルギーの場合を想定している。なお、照射するビームのエネルギー数は治療計画に基づいて決定され、1回の運転周期内で出射可能なエネルギー数はシンクロトロンの性能に基づいて決定される。また、本実施例では低いエネルギーから高いエネルギーに順次ビームを照射するような運転パターンデータを示しているが、高いエネルギーから低いエネルギーに順次ビームを照射する場合でも同様の効果が得られる。
FIG. 3A is a diagram showing the configuration of the
図3Aにおいて、シンクロトロン13を構成する機器の運転制御データはその全体が符号7で示されている。この運転制御データ7は、シンクロトロン13から出射されるべきイオンビームのエネルギー範囲を分割した複数のエネルギー範囲のそれぞれに対応して生成した複数の運転パターンデータで構成される。本実施例では、シンクロトロン13から出射されるべきイオンビームのエネルギー範囲(Ea〜Ej)をシンクロトロン13が1回の運転周期内で出射可能な4エネルギー以下で構成されかつエネルギー範囲が互いに重複しない3つのエネルギー範囲(Ea〜Ed),(Ee〜Eh),(Ei,Ej)に分割し、それぞれのエネルギー範囲に対応した運転パターンデータ70ad,70eh,70ijで運転制御データ7を構成する。
In FIG. 3A, the operation control data of the devices constituting the
図3Bに示すように、運転パターンデータ70adは、初期加速制御データ701aと、複数の出射制御データ702a〜702dと、複数の出射制御データ702a〜702dのそれぞれに対応した複数の減速制御データ706a〜706dと、複数の出射制御データ702a〜702d間のそれぞれを接続する複数のエネルギー変更制御データ705ab,705bc,705cdとを含む構成とする。ここで、出射制御データは、出射条件設定データ703a〜703dと出射条件解除データ704a〜704dから構成される。これらの運転パターンデータ70adを構成する各制御データはそれぞれ時系列データで構成される。例えば、偏向電磁石18の制御データであれば、所定の偏向磁場強度を発生する際に必要な偏向電磁石電源45Bに設定する励磁電流と電圧(図示せず)の時系列データで構成される。
As shown in FIG. 3B, the driving pattern data 70ad includes initial
図3C,3Dにそれぞれ示す運転パターンデータ70eh,70ijも同様に構成されている。すなわち、運転パターンデータ70ehは、初期加速制御データ701eと、複数の出射制御データ702e〜702hと、複数の出射制御データ702e〜702hのそれぞれに対応した複数の減速制御データ706e〜706hと、複数の出射制御データ702e〜702h間のそれぞれを接続する複数のエネルギー変更制御データ705ef,705fg,705ghとを含む構成とする。出射制御データは、それぞれ、出射条件設定データ703e〜703hと出射条件解除データ704e〜704hから構成される。運転パターンデータ70ijは、初期加速制御データ701iと、複数の出射制御データ702i〜702jと、複数の出射制御データ702i〜702jのそれぞれに対応した複数の減速制御データ706i〜706jと、複数の出射制御データ702i〜702j間を接続する1つのエネルギー変更制御データ705ijとを含む構成とする。出射制御データは、それぞれ、出射条件設定データ703i〜703jと出射条件解除データ704i〜704jから構成される。
The operation pattern data 70eh and 70ij shown in FIGS. 3C and 3D are similarly configured. That is, the driving pattern data 70eh includes initial
以下の説明では、説明の簡略化のため、特に区別する必要が無い限りは、運転パターンデータを70、初期加速制御データを701、出射制御データを702、変更制御データを705、減速制御データを706と表記して説明する。 In the following description, for simplification of description, unless otherwise required, the operation pattern data is 70, the initial acceleration control data is 701, the extraction control data is 702, the change control data is 705, and the deceleration control data is This will be described as “706”.
なお、本実施例では、3つの運転パターンデータ70ad,70eh,70ijの全てが複数の出射制御データ702により多段出射制御を行えるものとしかつ複数の出射制御データ702に対応した複数の減速制御データ706を含む構成としたが、従来技術に対して、イオンビームの照射を途中で終了した場合に、ビーム照射の伴わない制御を極力減らすという本発明の課題を達成するためには、少なくとも1つの運転パターンデータが複数の出射制御データ702により多段出射制御を行える構成であり、かつ最終段の出射制御データ702に対応した1つの減速制御データ706を備えていればよい。この場合、複数の運転パターンデータ70は、その少なくとも1つが、1つの初期加速制御データ701と、複数の出射制御データ702と、前記複数の出射制御データ702間を接続する少なくとも1つのエネルギー変更制御データ705と、少なくとも1つの減速制御データ706とを含むものとなる。
In the present embodiment, all of the three operation pattern data 70ad, 70eh, 70ij can be subjected to multi-stage emission control by a plurality of
運転パターンデータ70は、タイミングシステム50から出力されるタイミング信号51に関連付けられている。本実施例のタイミング信号51は、加速制御開始タイミング信号511、出射条件設定タイミング信号512、出射制御待機タイミング信号513、出射条件解除タイミング信号514、エネルギー変更制御タイミング信号515、減速制御開始タイミング信号516、減速制御終了タイミング信号517から構成されている。
The driving
図3B〜図3Dにおいて、電源制御装置45にタイミング信号51(511〜517)が入力されると、電源制御装置45は、タイミング信号51(511〜517)に関連付けられた制御データ701〜706を選択し、選択した制御データ701〜706を構成する時系列データの開始値からデータの更新を開始する。
3B to 3D, when the timing signal 51 (511 to 517) is input to the power
タイミング信号51(511〜517)の入力に対する運転パターンデータ70adの更新制御について、図3Bを用いて説明する。加速制御タイミング信号511の入力により、入射エネルギー(Einj)から初段の出射エネルギー(Ea)までの初期加速制御データ701aを更新してビームを加速する。出射制御タイミング信号512の入力により、出射条件設定データ703aを更新する。出射制御待機タイミング信号513の入力により、出射条件設定データ703aの更新を停止し、出射用高周波電圧を印加することでビーム出射制御を実施する。照射制御装置44は、出射制御中の照射線量311を逐次計測し、計測結果に基づき線量満了信号442を出力し、出射用高周波電圧の印加を停止し出射制御を終了する。この後、出射条件解除タイミング信号514の入力により出射条件解除データ704aの更新を開始する。照射制御装置44は、出射制御終了時の蓄積ビーム電荷量と次の照射エネルギーの有無に応じて、エネルギー変更タイミング信号515を出力し、エネルギー変更制御に遷移するか(出射条件解除データ704aからエネルギー変更制御データ705abに遷移するか)、又は減速制御タイミング信号516を出力し、減速制御に遷移するか(出射条件解除データ704aから減速制御データ706aに遷移するか)を判断する。各制御データ701〜706を構成する時系列データの開始値と終了値は、遷移する前後の制御データが連続的に接続できるように同じ値としておく。例えば、出射条件解除データ704の終了値と次の照射エネルギーに遷移するエネルギー変更制御データ705の開始値(図3Bの場合、704aの終了値と705abの開始値)および、出射条件解除データ704の終了値と入射エネルギーまで減速する減速制御データの開始値(図3Bの場合、704aの終了値と706aの開始値)は同じ値としておく。このようにタイミング信号51の入力に基づいて各制御データ701〜706を更新することで、運転パターンデータ70の更新制御が容易に実現できる。
Update control of the operation pattern data 70ad in response to the input of the timing signal 51 (511 to 517) will be described with reference to FIG. 3B. By inputting the acceleration
説明は省略するが、図3C及び図3Dにおけるタイミング信号51(511〜517)の入力に対する運転パターンデータ70eh及び70ijの更新制御についても同様である。 Although the description is omitted, the same applies to the update control of the operation pattern data 70eh and 70ij in response to the input of the timing signal 51 (511 to 517) in FIGS. 3C and 3D.
図3Aに示したシンクロトロンを構成する機器の運転制御データ7を用いて多段出射運転を実施する際の照射準備フローについて、図4および図5を併用して説明する。図4は、本実施例の特徴である多段出射運転を実現する制御装置の構成と各装置間の情報伝送(データ伝送フロー)を示す図である。図5は、多段出射運転を開始する前の照射準備フローを示す図である。
An irradiation preparation flow when the multistage emission operation is performed using the
まず、治療計画装置43は、患者の治療に必要な照射条件等を含む治療計画情報431を記憶装置42に登録する(800)。統括制御装置41は、照射条件の設定情報に基づき、記憶装置42から照射条件421を読み込む(801)。
First, the
統括制御装置41は、照射条件から照射に必要なエネルギーと各照射エネルギーの照射順序と目標照射線量および制御データを記憶装置42から選択する(802)。記憶装置42には、図3A〜図3Dに示した初期加速制御データ701、出射制御データ702、出射条件設定データ703、出射条件解除データ704、エネルギー変更制御データ705、減速制御データ706を含めて、想定されるあらゆる患者の照射条件に対応した全てのエネルギーのビーム出射を可能とする制御データがモジュールデータとして記憶されており、統括制御装置41は、照射条件421に基づいて制御データ(運転パターンデータ70ad,70eh,70ijを構成する制御データ、タイミング信号を含む)を選択して読み込む。
The
統括制御装置41は、タイミングシステム50に対して、照射に必要なエネルギー情報と照射順序およびこのエネルギーに対応したタイミング信号データ411aを伝送する(803)。
The
タイミングシステム50は、統括制御装置41から伝送された照射に必要なエネルギー情報と照射順序およびこのエネルギーに対応したタイミング信号データ411aをメモリ内に記憶する(804)。
The
統括制御装置41は同様に、加速器制御装置40に対して、照射に必要なエネルギー情報と照射順序およびこのエネルギーに対応した制御データを制御データ411bとして伝送し(805a)、照射制御装置44に対して、照射に必要なエネルギー情報と照射順序およびこのエネルギーに対応した制御データを制御データ411cとして伝送する(805b)。このうち、照射制御装置44に伝送する制御データ411cには、各照射エネルギーの目標照射線量が含まれる。
Similarly, the
加速器制御装置40は、シンクロトロン13及びビーム輸送装置14を構成する機器の各電源制御装置45に対して、照射に必要なエネルギー情報と照射順序および各機器の制御データを制御データ401として伝送し(806)、電源制御装置45は、照射に必要なエネルギー情報と照射順序および各機器の制御データをメモリ内に記憶する(807)。
The
照射制御装置44は、各照射エネルギーの照射順序と目標照射線量をメモリ内に記憶する(808)。
The
図6は、電源制御装置45のメモリに記憶した照射に必要なエネルギー情報と照射順序および制御データを示す図である。この図6に示すように、電源制御装置45には、図3A〜図3Dに示した運転パターンデータ70が、運転パターンデータ毎にそれぞれのエネルギー情報と照射順序および制御データのテーブルデータとして用意される。
FIG. 6 is a diagram showing energy information, irradiation order, and control data necessary for irradiation stored in the memory of the power
次に、図3Aに示したシンクロトロン13を構成する機器の運転制御データ7を用いて多段出射運転を実施する際の照射フローについて、図4および図7を用いて説明する。図7は、多段出射運転時の運転制御フローを示す図である。
Next, an irradiation flow when the multistage emission operation is performed using the
統括制御装置41に対してユーザから照射開始指令(図示せず)が入力されると、シンクロトロン13の運転制御を開始する。統括制御装置41はタイミングシステム50、加速器制御装置40、照射制御装置44に対して、シンクロトロン13の運転周期の開始を示す、制御開始指令412を出力する。タイミングシステム50、加速器制御装置40、照射制御装置44は、制御開始指令412に基づき、目標エネルギーを設定する。設定された目標エネルギーに基づき、タイミングシステム50は、これから出射するビームの目標エネルギー情報を設定し、加速器制御装置40は、電源制御装置45に目標エネルギーを設定する。照射制御装置44は、目標エネルギーから、当該エネルギーの各線量管理領域の目標線量値を設定する(809)。電源制御装置45は、後述する図8のフローにしたがって、図6に示した運転パターンデータ70ad,70eh,70ijの中から目標エネルギーに最も早く到達できる運転パターンデータを選択し、設定する(809a)。
When an irradiation start command (not shown) is input from the user to the
タイミングシステム50は制御開始指令412に基づき、加速制御開始タイミング信号511を出力し、電源制御装置45は、設定した運転パターンデータにおける初期加速制御データ701の更新を開始する(810)。加速制御装置40は、初期加速制御が終了した時点で、加速終了後の到達エネルギーを確認し(811)、加速終了後に確認した到達エネルギーが、目標エネルギーと一致するかを判定する(812)。このステップ812の判定は、選択された運転パターンデータによっては初期加速制御終了時の到達エネルギーと目標エネルギーが異なる場合があるため、後述するエネルギー変更制御を実施するか、このままビーム出射制御に遷移するかを判断するために行う必要がある。
The
加速器制御装置40は、ステップ812の判定結果を示すエネルギー判定信号402をインターロックシステム60に出力する。インターロックシステム60は、加速終了後の到達エネルギーと出射エネルギーが一致しない場合は、タイミングシステム50にエネルギー変更指令611を出力し、タイミングシステム50は電源制御装置45にエネルギー変更制御タイミング信号515を出力し、電源制御装置45はエネルギー変更制御パターンデータ705の更新を実施する(824)。一方、加速終了後の到達エネルギーと出射エネルギーが一致する場合、インターロックシステム60はタイミングシステム50に出射制御指令614を出力し、タイミングシステム50は電源制御装置45に出射条件設定タイミング信号512を出力し、電源制御装置45は出射条件設定データ703の更新を開始する(813)。
The
タイミングシステム50は、出射条件設定データ703の更新完了に合わせて出射制御待機タイミング信号513を出力し、電源制御装置45は出射条件設定データ703の更新を終了し最終更新値を保持する。インターロックシステム60は電源制御装置45から出力される機器の健全性やエネルギー確認情報といったステータス情報452、シンクロトロン13内の蓄積ビーム量検出手段15での蓄積ビーム量の計測値151に基づき照射制御装置44から出力される出射制御許可信号441等により、ビームの出射制御が可能か判定する(814)。
The
ステップ814の判定結果が異常(NG)の場合には、インターロックシステム60はタイミングシステム50に対して減速制御指令613を出力し、タイミングシステム50は電源制御装置45に対して減速制御開始タイミング信号516を出力し、電源制御装置45は減速制御データ706を更新する(822)。
If the determination result in
一方、ステップ814の判定結果が正常(OK)の場合には、インターロックシステム60は加速器制御装置40に対して出射許可指令615を出力し、加速器制御装置40は高周波電極(図示せず)に出射用高周波電圧を印加することで、ビーム出射制御を実施する(815)。
On the other hand, if the determination result in
ビーム出射制御中は、照射装置30に設置されている線量モニタ31にて照射ビームの線量311を逐次計測し、照射制御装置44は、各線量管理領域での積算線量を演算する。この際、照射制御装置44は当該エネルギーの当該線量管理領域での目標線量と積算線量を比較し、積算線量が目標線量に到達(以下、積算線量が満了)したか否かを判断する(816)。
During beam extraction control, the dose monitor 31 installed in the
当該線量管理領域の積算線量が満了していない場合、シンクロトロン内の蓄積ビーム電荷量151を蓄積ビーム量検出手段15で計測し、照射制御装置44はビーム照射の継続に十分な蓄積ビーム量があるか判定し(818)、シンクロトロン13内の蓄積ビーム量が照射制御に十分な量がある場合にはビーム出射制御を継続する(ステップ815へ戻る)。一方、シンクロトロン13内の蓄積ビーム量が枯渇した場合には、照射制御装置44はインターロックシステム60に対して減速制御要求444を出力し、インターロックシステム60はタイミングシステム50に対して減速制御指令613を出力し、タイミングシステム50は電源制御装置45に対して減速制御開始タイミング信号516を出力し、電源制御装置45は減速制御データ706を更新する(822)。
If the accumulated dose in the dose management region has not expired, the accumulated
一方、ステップ816で当該線量管理領域の積算線量が満了したと判定した場合、照射制御装置44は、当該エネルギーの照射領域つまり、当該エネルギーでの全ての線量管理領域で照射が完了しているか判定する(817)。
On the other hand, if it is determined in step 816 that the accumulated dose in the dose management region has expired, the
当該エネルギーでの全ての線量管理領域への照射が完了していない場合には、走査電磁石32でまだ照射が完了していないビーム照射領域つまり、照射が完了していない線量管理領域に照射位置を更新する(841)。その後、ステップ816の線量が満了していない場合と同様に、照射制御装置44はビーム照射の継続に十分な蓄積ビーム量があるか判定し(818)、シンクロトロン13内の蓄積ビーム量がビーム照射の継続に十分な量である場合には、ビーム照射を実施する。シンクロトロン13内の蓄積ビーム量が枯渇した場合には、照射制御装置44はインターロックシステム60に対して減速制御要求444を出力する。一方、ステップ817で当該エネルギーでの全ての線量管理領域への照射が完了したと判定した場合には、照射制御装置44は照射完了信号445をインターロックシステム60に出力し、インターロックシステム60はタイミングシステム50に対して照射完了指令612を出力し、タイミングシステム50は電源制御装置45に対して出射条件解除タイミング信号514を出力し、電源制御装置45は出射条件解除データ704の更新を開始する(819)。
If irradiation to all dose management areas with the energy is not completed, the irradiation position is set in the beam irradiation area where irradiation with the scanning electromagnet 32 has not yet been completed, that is, the dose management area where irradiation has not been completed. Update (841). Thereafter, as in the case where the dose in step 816 has not expired, the
ステップ819で出射条件解除データ704の更新制御が終了後、照射制御装置44は、次の照射エネルギーデータが存在するか判定する(820)。次の照射エネルギーが存在する場合には、シンクロトロン内の蓄積ビーム電荷量151を蓄積ビーム量検出手段15で計測し、照射制御装置44は次の照射エネルギーのビーム照射に十分な蓄積ビーム量があるか判定し(840)、シンクロトロン13内の蓄積ビーム量が次の照射エネルギーでのビーム照射に十分な量である場合には、照射制御装置44は、目標エネルギーデータを次の照射エネルギーデータで更新する(821)。ステップ820で次の目標エネルギーが存在しないと判定した場合、又はステップ840でシンクロトロン13内の蓄積ビーム量が枯渇したと判定した場合には、照射制御装置44はインターロックシステム60に対して減速制御要求444を出力し、インターロックシステム60はタイミングシステム50に対して減速制御指令613を出力し、タイミングシステム50から電源制御装置45に対して減速制御開始タイミング信号516を出力し、電源制御装置45は減速制御データ706を更新する(822)。なお、スポットスキャニング照射法のように線量を管理する照射領域が細かく指定されている(照射領域当たりの必要線量が少ない)場合には、ステップ818に示したように蓄積ビーム量を逐次判定することで適切な照射が可能となるため、ステップ840に記載した蓄積ビーム量の判定処理は省略できる。一方、ラスタースキャニング照射のように一様連続ビームでレイヤー内の照射を実施する際には、照射線量の一様度の担保を容易にし、かつ、線量率を高めるため、照射途中にビーム枯渇が生じないように制御することが望ましい。そのため、次の照射エネルギーのビーム照射に必要な蓄積ビーム量があるか、ステップ840で判定した上で目標エネルギーデータを更新している。ステップ821で目標エネルギーデータを更新した後、現在使用している運転パターンデータ70内に次の照射エネルギーに該当する出射制御データが含まれているか確認する(826)。現在使用している運転パターンデータ70内に次に照射エネルギーに該当する出射制御データが含まれている場合、照射制御装置44は、目標エネルギーデータを次の照射エネルギーデータで更新し(821)、照射制御装置44は、インターロックシステム60に対してエネルギー変更要求443を出力する。インターロックシステム60は、タイミングシステム50に対してエネルギー変更指令611を出力し、タイミングシステム50は電源制御装置45に対してエネルギー変更制御タイミング信号515を出力し、電源制御装置45はエネルギー変更制御タイミング信号515に基づき、エネルギー変更制御パターンデータ705を更新し(824)、ビーム照射制御を継続する(ステップ811に戻る)。
After the update control of the emission
一方、ステップ826で現在使用している運転パターンデータ内の次に照射エネルギーに該当する出射制御データが含まれていないと判定した場合は、照射制御装置44はインターロックシステム60に対して減速制御要求444を出力し、インターロックシステム60はタイミングシステム50に対して減速制御指令613を出力し、タイミングシステム50は電源制御装置45に対して減速制御開始タイミング信号516を出力し、電源制御装置45は現在の出射制御データに対応した減速制御データ706を更新する(822)。
On the other hand, if it is determined in
タイミングシステム50は、減速制御データ706の更新完了に合わせて、減速制御終了タイミング信号517を出力する。インターロックシステム60は、減速制御終了タイミング信号517の入力に基づき、減速制御が終了後、全てのエネルギーでの照射を完了したか、或いはステップ814の判定結果が異常(NG)であったかを確認する(823)。全てのエネルギーの照射を完了した場合、或いはステップ814の判定結果が異常(NG)であった場合には、運転周期を終了する。
The
一方、全てのエネルギーの照射を完了していない場合(823)には、運転周期の開始に戻り、再び運転周期を開始する。 On the other hand, when irradiation of all the energy has not been completed (823), the operation cycle is started again and the operation cycle is started again.
図8は、図7のステップ809aの詳細である運転パターンデータ70の選択フローを示す図である。前記で述べたように多段出射運転を開始する前の照射準備にて統括制御装置41から伝送されたエネルギー情報と照射順序が、図6に示すように、出射エネルギー帯域毎に分割された運転パターンデータ70として、電源制御装置45のメモリ内に記憶されている。電源制御装置45は、運転パターンデータ70の選択にあたり、運転パターンデータにおける目標エネルギーの段を示すnを運転パターンデータの最大エネルギー数(本実施例では4)で初期化し、先頭の運転パターンデータ(パターン1)から検索を始める(901)。検索対象(m番目)の運転パターンデータ(パターンm)に目標エネルギーが含まれているかを判定する(902)。目標エネルギーが含まれている場合は、記憶されている段nより検索したパターンmにおける目標エネルギーの段が小さいか判定する(903)。判定した結果が小さい場合はその段でnを更新し(904)、パターンmを記憶する(905)。最後の運転パターンデータ(パターンN)まで検索が完了すると終了となる(906,907)。このような選択フローを用いることにより、目標エネルギーに対応した出射制御データが最も早く現れる運転パターンデータを選択することができる。
FIG. 8 is a diagram showing a selection flow of
図3Aに示した運転転制御データ7を使用してシンクロトロン13を運転制御した場合の運転例を図9A〜図9Cを用いて説明する。図9A〜図9Cは、制御データの代表として偏向電磁石の励磁電流値の変化を示している。なお、一般に、偏向電磁石の励磁電流値とビームエネルギーは概ね比例関係にあるため、図9A〜図9Cは多段出射運転時のビームエネルギー変化と読むこともできる。
An example of operation when the operation of the
図9Aは、図3Aに示した運転制御データ7を構成する運転パターンデータ70ad,70eh,70ijによる運転周期中にビーム枯渇が生じなかった場合の運転例を示している。
FIG. 9A shows an operation example when beam depletion does not occur during the operation cycle by the operation pattern data 70ad, 70eh, 70ij constituting the
電源制御装置45は、図8のフローにしたがって、図6に示した運転パターンデータ70ad,70eh,70ijの中から最初の目標エネルギーEaに最も早く到達できる運転パターンデータadを選択し、設定する。電源制御装置45は、タイミングシステム50から加速制御タイミング信号511が入力されると、運転パターンデータadにおける初期加速データ701aを選択し、励磁電流データ更新制御を開始する。初期加速制御が終了すると、タイミングシステム50から出射条件設定タイミング信号512が電源制御装置45に入力される。電源制御装置45は、初段の出射エネルギーEaに対応した出射条件設定データ703aの更新を開始する。この後、出射制御待機タイミング信号513の入力により、電源制御装置45は最終更新値を保持し、出射制御を実施する。出射制御が完了すると、タイミングシステム50から出射条件解除タイミング信号514が電源制御装置45に入力され、電源制御装置45は出射条件解除データ704aの更新を開始する。
The power
出射条件解除制御の終了とともに、シンクロトロン内の蓄積ビーム量を計測する。蓄積ビーム量が次のエネルギーのビーム出射量を満足することを確認した上で、タイミングシステム50は、エネルギー変更制御タイミング信号515を出力する。電源制御装置45は、現在の出射エネルギーEaと次の出射エネルギーEbとを接続するエネルギー変更制御パターンデータ705abを選択し、制御データの更新を開始する。これ以降、最後のエネルギーEdの出射制御を終了するまで、上記した出射条件設定制御、出射制御、出射条件解除制御、エネルギー変更制御を繰り返す。
The amount of accumulated beam in the synchrotron is measured at the end of the emission condition release control. The
最後のエネルギーEdの出射条件解除データ704dの更新制御が終了後、タイミングシステム50は、減速制御開始タイミング信号516を出力する。電源制御装置45は、減速制御タイミング信号516の入力に伴い、直前の出射条件解除データ704dに対応した減速制御データ706dを選択し、減速制御データの更新を開始する。なお、本実施例の減速制御では、エネルギーを低い方から高い方にビームを出射する制御をしているため(Ea<Eb<Ec<Ed)、減速制御で最大エネルギー(Einit)まで初期化励磁している。
After the update control of the emission
減速制御の終了に合わせて、全てのエネルギーの出射制御が完了しているかを確認する。全てのエネルギーの出射制御が完了していないため、引き続き、目標エネルギーがEeに更新された状態で運転周期を開始する。電源制御装置45は、前記の通り、目標エネルギーEeに最も早く到達できる運転パターンデータehを選択し、設定する。
When the deceleration control is completed, it is confirmed whether the extraction control of all energy is completed. Since the extraction control of all energy has not been completed, the operation cycle is started with the target energy updated to Ee. As described above, the power
電源制御装置45は、加速制御タイミング信号511の入力により、運転パターンデータ70ehにおける初期加速制御データ701eの更新を開始する。初期加速制御が終了後、到達エネルギーと目標エネルギーを比較する。初期加速制御データ701eの到達エネルギーはEeであり、目標エネルギーEeと一致するため、その後は、上記に示した出射制御および減速制御と同じ制御を実施する。運転パターンデータ70ehのエネルギー(Ee、Ef、Eg、Eh)の出射制御が完了後、全てのエネルギーの出射制御が完了していないため、目標エネルギーがEiに更新された状態で運転周期を開始する。前記と同様に、電源制御装置45は、目標エネルギーEiに対応した出射制御データが最も早く現れる運転パターンデータ70ijを選択する。その後は、上記に示した初期加速制御、出射制御および減速制御と同じ制御を実施する。運転パターンデータ70ijのエネルギー(Ei、Ej)の出射制御が完了後、全てのエネルギーの出射制御が完了したため、タイミングシステム50は減速制御終了タイミング信号517を出力し、シンクロトロンの運転周期を終了する。
In response to the input of the acceleration
次に、図9Bの運転例について説明する。図9Bは、1回目の運転周期(運転パターンデータ70adの更新中)において、エネルギーEbでのイオンビームを出射した後、蓄積イオンビームが枯渇した場合の運転例を示しており、エネルギーEbでの照射後に蓄積イオンビームの枯渇を検出したため、エネルギーEbに対応した減速制御データ706bに遷移し、減速制御を実施した後に運転周期を更新し、2回目の運転周期でエネルギーEcからビーム出射を再開した場合の運転例を示している。なお、図9Bの2番目のエネルギーEbでの出射制御を終了するまでは、図9Aの運転例と同様の制御となるため、ここでは、それ以降の制御について説明する。
Next, the operation example of FIG. 9B will be described. FIG. 9B shows an operation example when the accumulated ion beam is exhausted after the ion beam is emitted with the energy Eb in the first operation cycle (during the update of the operation pattern data 70ad). Since depletion of the stored ion beam was detected after irradiation, transition to
2番目のエネルギーEbの出射制御の終了時点でシンクロトロン内の蓄積ビーム量を計測する。この計測結果が、ビームの枯渇等により次のビーム出射量を満足することができないと判定されたら、タイミングシステム50は、減速制御開始タイミング信号516を出力する。電源制御装置45は、減速制御開始タイミング信号516の入力に基づき、直前の出射条件解除データ704bに連続して接続できる減速制御データ706bの更新制御を開始する。
The accumulated beam amount in the synchrotron is measured at the end of the emission control of the second energy Eb. If it is determined that the measurement result cannot satisfy the next beam emission amount due to beam depletion or the like, the
減速制御終了タイミング信号517の入力に合わせて、全てのエネルギーの出射制御が完了しているかを確認する。全てのエネルギーの出射制御が完了していないため、引き続き、目標エネルギーがEcに更新された状態で運転周期を開始する。前記と同様に、電源制御装置45は、目標エネルギーEcに対応した出射制御データが最も早く現れる運転パターンデータ70adを選択する。電源制御装置45は、 加速制御タイミング信号511の入力により、運転パターンデータ70adにおける初期加速制御データ701aの更新を開始する。初期加速制御が終了後、到達エネルギーと目標エネルギーを比較する。この際、初期加速制御データ701aの到達エネルギーはEaであり、目標エネルギーはEcであるため、エネルギー変更制御タイミング信号515を出力する。電源制御装置45は、エネルギー変更制御タイミング信号515に基づき、エネルギー変更データ705abを更新し、エネルギー変更制御を実施する。エネルギー変更制御終了後、再び到達エネルギーと目標エネルギーを比較する。エネルギー変更制御後の到達エネルギーはEbであり、目標エネルギーはEcであるため、引き続き、エネルギー変更制御タイミング信号515を出力し、エネルギー変更制御パターンデータ705bcを更新する。このような制御を繰り返すことで、到達エネルギーを目標エネルギーと同じEiまで加速する。その後は、上記に示した出射制御および減速制御と同じ制御を実施する。
In accordance with the input of the deceleration control
図9Cは、2回目の運転周期(運転パターンデータ70ehの更新中)において、エネルギーEfでのイオンビームを出射した後、蓄積イオンビームが枯渇した場合の運転例を示しており、エネルギーEfでの照射後に蓄積イオンビームの枯渇を検出したため、エネルギーEfに対応した減速制御データ706fに遷移し、減速制御を実施した後に運転周期を更新し、3回目の運転周期でエネルギーEgからビーム照射を再開した場合の運転例を示している。
FIG. 9C shows an operation example when the accumulated ion beam is exhausted after the ion beam is emitted with the energy Ef in the second operation cycle (during the update of the operation pattern data 70eh). Since depletion of the stored ion beam was detected after irradiation, the transition was made to
本実施例のような運転制御を実施することで、どのエネルギーでビーム照射を中断したとしても、エネルギー変更制御を行わず減速制御に直接遷移することができ、かつ、運転周期を再開する際に、次のビーム照射の目標エネルギーに到達するためのエネルギー変更制御データの更新回数(エネルギー変更制御の回数)を分割した運転パターンデータに含まれる最大エネルギー数未満に抑えられる。このためビーム照射の伴わないエネルギー変更制御を減少させ、シンクロトロン13の運転効率を高め、線量率を向上することができる。
By performing the operation control as in the present embodiment, even if the beam irradiation is interrupted at any energy, it is possible to directly shift to the deceleration control without performing the energy change control, and when restarting the operation cycle The number of updates of the energy change control data for reaching the target energy of the next beam irradiation (number of times of energy change control) can be suppressed to less than the maximum number of energy included in the divided operation pattern data. For this reason, the energy change control without beam irradiation can be reduced, the operation efficiency of the
また、粒子線治療装置を構成する機器に異常が生じた場合や、照射ビームのサイズ、位置等の状態に異常が生じた場合にも、異常発生時の出射エネルギーから減速制御に速やかに(直接)遷移することができる。 In addition, when an abnormality occurs in the equipment that constitutes the particle beam therapy system, or when an abnormality occurs in the state of the irradiation beam, such as the size and position of the irradiation beam, a prompt (direct) ) Can transition.
なお、本実施例の運転パターンデータ70は、どのエネルギーでの出射制御からも減速制御に直接遷移できるよう全ての出射制御データのそれぞれに対応した減速制御データを運転パターンデータに含める構成としたが、最終段のエネルギー出射制御に対応した減速制御データだけを含める構成としてもよい。その場合でも、運転パターンデータ70は、シンクロトロン13から出射するイオンビームのエネルギー範囲(10種類のエネルギー)を分割して生成したものである結果、ビーム照射を途中で終了してから減速制御に遷移するまでに行うエネルギー変更制御の回数を運転パターンデータに含まれる最大エネルギー数未満に抑えられるため、従来技術に比べ、ビーム照射の伴わないエネルギー変更制御を減少させ、シンクロトロン13の運転効率を向上させることができる。
In addition, although the driving
本発明の第2実施例について図8及び10A〜図12を用いて説明する。本実施例は、機器構成は第1実施例と同一であるが、シンクロトロン13から出射されるべきイオンビームのエネルギー範囲の分割方法が第1実施例と異なる。すなわち、本実施例では、エネルギー範囲を分割する際に分割後のエネルギー範囲が互いに重複するようイオンビームのエネルギー範囲を分割して複数の運転パターンデータ70を構成し、かつシンクロトロン13から出射されるべきイオンビームの全てのエネルギーに対応した初期加速制御データが含まれるように複数の運転パターンデータ70を構成したものである。なお、本実施例において、第1実施例と同様、ある患者の治療のために照射するビームのエネルギー数は10エネルギー(Ea〜Ej)であり、シンクロトロン13が1回の運転周期内で出射可能な最大のエネルギー数が4エネルギーである場合を想定している。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 10A to 12. This embodiment has the same device configuration as that of the first embodiment, but differs from the first embodiment in the method of dividing the energy range of the ion beam to be emitted from the
図10Aにおいて、本実施例の運転制御データ7Aは、10種類のエネルギー(Ea〜Ej)に対応して10種類の初期加速制御データを用意し、これらの初期加速制御データ毎に4つの出射エネルギー帯域毎に区分して、エネルギー変更制御によりエネルギーを高めて照射する10個の運転パターンデータ(70ad、70be、70cf、70dg、70eh、70fi、70gj、70hj、70ij、70j)で構成する。その結果、10個の運転パターンデータは1エネルギーずつずれながら出射エネルギー帯域が重複するように構成されている。また、エネルギー範囲が4エネルギー未満となる初期加速エネルギーEh〜Ejの運転パターンデータ70hj,70ij,70jに関しては、多段出射制御の段数が4段未満となる。 In FIG. 10A, the operation control data 7A of the present embodiment prepares 10 types of initial acceleration control data corresponding to 10 types of energy (Ea to Ej), and 4 types of emitted energy for each of these initial acceleration control data. Each band is divided into 10 operation pattern data (70ad, 70be, 70cf, 70dg, 70eh, 70fi, 70gj, 70hj, 70ij, 70j) that are irradiated with energy increased by energy change control. As a result, the ten operation pattern data are configured such that the emission energy bands overlap while shifting by one energy. In addition, regarding the operation pattern data 70hj, 70ij, 70j of the initial acceleration energy Eh to Ej in which the energy range is less than 4, the number of stages of multistage emission control is less than 4.
各運転パターンデータ70の詳細はそれぞれ図10B〜図10Dに示すようである。図10B〜図10Dにおいて、運転パターンデータ70ad,70eh,70ijは第1実施例の運転パターンデータ70ad,70eh,70ijと同じである。その他の運転パターンデータは、出射するイオンビームのエネルギーレベルが相違する点を除いて、運転パターンデータ70ad,70eh,70ijと実質的に同様に構成されている。また、運転パターンデータ70とタイミング信号51との関係も第1実施例で説明したのと同じである。
Details of each
図12は、電源制御装置45のメモリに記憶した10個の運転パターンデータ70ad,70be,70cf,70dg,70eh,70fi,70gj,70hj,70ij,70j(照射に必要なエネルギー情報と照射順序および制御データ)を示す図である。実施例1と同様、運転パターンデータはテーブルデータとして用意される。
FIG. 12 shows ten operation pattern data 70ad, 70be, 70cf, 70dg, 70eh, 70fi, 70gj, 70hj, 70ij, 70j (energy information necessary for irradiation, irradiation sequence and control) stored in the memory of the
図10Aに示した運転制御データ7Aを使用してシンクロトロン13を運転制御した場合の運転例を図11Aおよび図11Bに示す。図11Aは、10種類のエネルギー(Ea〜Ej)のイオンビームを3回の運転周期で出射制御した場合の偏向電磁石の励磁電流値の変化を示しており、図11Bは、1回目の運転周期で2種類のエネルギー(Ea、Eb)のイオンビームを出射した後、蓄積イオンビームが枯渇したため減速制御に遷移して運転周期を更新し、2回目の運転周期で3種類目のエネルギー(Ec)のイオンビームを出射する場合の偏向電磁石の励磁電流値の変化を示している。
11A and 11B show an operation example when the operation of the
図11Aに示した運転例の運転周期更新以降の動作について説明する。 The operation after the operation cycle update in the operation example shown in FIG. 11A will be described.
運転パターンデータ70adの最後のエネルギーEdの出射制御が完了後、目標エネルギーがEeに更新された状態で運転周期を開始する。電源制御装置45は、図8のフローにしたがって、図12に示した運転パターンデータの中から目標エネルギーEeに対応した出射制御データが最も早く現れる運転パターンデータ70ehを選択する。電源制御装置45は、加速制御タイミング信号511の入力により、運転パターンデータ70ehにおける初期加速制御データ701eの更新を開始する。初期加速制御が終了後、到達エネルギーと目標エネルギーを比較する。初期加速制御データ701eの到達エネルギーはEeと一致するため、その後は、上記に示した出射制御および減速制御と同じ制御を実施する。運転パターンデータ70ehのエネルギー(Ee、Ef、Eg、Eh)の出射制御が完了後、全てのエネルギーの出射制御が完了していないため、目標エネルギーがEiに更新された状態で運転周期を開始する。前記と同様に、電源制御装置45は、目標エネルギーEiに対応した出射制御データが最も早く現れる運転パターンデータ70ijを選択する。その後は、上記に示した初期加速制御、出射制御および減速制御と同じ制御を実施する。
After the emission control of the last energy Ed of the operation pattern data 70ad is completed, the operation cycle starts with the target energy updated to Ee. The power
次に、図11Bに示した運転例(多段出射運転時に運転周期を更新した場合)について説明する。ここでは、2種類目のエネルギー(Eb)の出射制御が終了した後の動作を説明する。 Next, the operation example shown in FIG. 11B (when the operation cycle is updated during the multistage emission operation) will be described. Here, an operation after the second type of energy (Eb) emission control is completed will be described.
2種類目のエネルギーEbの出射制御が終了した時点でシンクロトロン内の蓄積ビーム量を計測する。この計測結果により、ビームの枯渇等により次のビーム出射量を満足することができないと判定されるため、タイミングシステム50は、減速制御開始タイミング信号516を出力する。電源制御装置45は、減速制御開始タイミング信号516の入力に基づき、直前の出射条件解除データ704bに連続して接続できる減速制御データ706bの更新を開始する。
The accumulated beam amount in the synchrotron is measured when the second type of energy Eb emission control is completed. Since it is determined from this measurement result that the next beam emission amount cannot be satisfied due to beam depletion or the like, the
減速制御終了タイミング信号517の入力に合わせて、全てのエネルギーの出射制御が完了しているかを確認する。全てのエネルギーの出射制御が完了していないため、引き続き、目標エネルギーがEcに更新された状態で運転周期を開始する。前記と同様に、電源制御装置45は、目標エネルギーEcに対応した出射制御データが最も早く現れる運転パターンデータ70cfを選択する。電源制御装置45は、 加速制御タイミング信号511の入力により、運転パターン70データcfにおける初期加速制御データ701cの更新を開始する。以降、前記と同様に出射制御および減速制御とを同じ制御を実施する。
In accordance with the input of the deceleration control
本実施例のような運転制御を実施することで、どのエネルギーでビーム照射を中断したとしても、エネルギー変更制御を行わず減速制御に直接遷移することができ、かつ、運転周期を再開する際に、初期加速制御を行うだけで次のビーム照射の目標エネルギーに到達できる。このためビーム照射の伴わないエネルギー変更制御が無くなり、シンクロトロン13の運転効率を更に高めることが可能となる。
By performing the operation control as in the present embodiment, even if the beam irradiation is interrupted at any energy, it is possible to directly shift to the deceleration control without performing the energy change control, and when restarting the operation cycle The target energy of the next beam irradiation can be reached only by performing the initial acceleration control. For this reason, the energy change control without beam irradiation is eliminated, and the operation efficiency of the
なお、本実施例では、運転制御データ7Aは、照射するビームのエネルギー数と同数の運転パターンデータで構成されるため、照射するビームのエネルギー数が増えると、運転パターンデータとともに電源制御装置45に用意するメモリ容量も増える。また、粒子線治療装置において、シンクロトロンを構成する各装置の電流値を調整することにより、粒子の粒子線エネルギー調整を実現する。そのため、複数の運転パターンデータに基づいた粒子線治療装置の運転制御を実現するためには、これら複数の運転パターンデータのそれぞれについて各装置の設定値を個別に調整する必要があり、その調整時間もかかる。そのため、照射するビームのエネルギー数と同数の運転パターンデータを用意するのが現実的でない場合は、照射するビームのエネルギーのうち初期加速で到達できるエネルギーを2種類間隔や3種類間隔に設定し、あるいは運転パターンデータ間で重複するエネルギー帯域を1エネルギーや2エネルギーに抑えることにより、運転パターンデータの数を減らしても良い。
In the present embodiment, the operation control data 7A is composed of the same number of operation pattern data as the number of beams to be irradiated. Therefore, when the number of beams to be irradiated increases, the operation control data 7A is supplied to the
1 粒子線照射システム
10a、10b、10c、10d ビーム
11 イオンビーム発生装置
12 前段加速器
13 シンクロトロン
14 ビーム輸送装置
15 蓄積ビーム量検出手段
151 蓄積ビーム量計測データ
16 高周波電極
17 高周波加速空胴
18 偏向電磁石
19 四極電磁石
30 照射装置
31 線量モニタ
311 線量計測データ
32a,32b 走査電磁石
34 コリメータ
36 患者
37 患部
40 加速器制御装置
41 統括制御装置
411 制御データ
412 機器情報データ
42 記憶装置
421 照射情報データ
43 治療計画装置
431 治療計画情報
44 照射制御装置
441 出射制御許可信号
442 線量満了信号
443 エネルギー変更要求信号
444 減速制御要求信号
445 照射完了信号
45 電源制御装置
451 電源制御指令値
452 ステータス情報
46 電源
50 タイミングシステム
51 タイミング信号
511 加速制御開始タイミング信号
512 出射条件設定タイミング信号
513 出射制御待機タイミング信号
514 出射条件解除タイミング信号
515 エネルギー変更制御タイミング信号
516 減速制御開始タイミング信号
517 減速制御終了タイミング信号
60 インターロックシステム
611 エネルギー変更指令
612 照射完了司令
613 減速制御指令
614 出射制御指令
615 出射許可指令
7 運転制御データ
70 運転パターンデータ
701 初期加速制御データ
702 出射制御データ
703 出射条件設定データ
704 出射条件解除データ
705 エネルギー変更制御データ
706 減速制御データ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Particle beam irradiation system 10a, 10b, 10c, 10d Beam 11 Ion beam generator 12 Pre-stage accelerator 13 Synchrotron 14 Beam transport device 15 Accumulated beam amount detection means 151 Accumulated beam amount measurement data 16 High frequency electrode 17 High frequency acceleration cavity 18 Deflection Electromagnet 19 Quadrupole electromagnet 30 Irradiation device 31 Dose monitor 311 Dose measurement data 32a and 32b Scanning magnet 34 Collimator 36 Patient 37 Affected part 40 Accelerator control device 41 Overall control device 411 Control data 412 Equipment information data 42 Storage device 421 Irradiation information data 43 Treatment plan Device 431 Treatment plan information 44 Irradiation control device 441 Extraction control permission signal 442 Dose expiration signal 443 Energy change request signal 444 Deceleration control request signal 445 Irradiation completion signal 45 Power control device 451 Power control command value 45 Status information 46 Power supply 50 Timing system 51 Timing signal 511 Acceleration control start timing signal 512 Extraction condition setting timing signal 513 Extraction control standby timing signal 514 Extraction condition release timing signal 515 Energy change control timing signal 516 Deceleration control start timing signal 517 Deceleration control end Timing signal 60 Interlock system 611 Energy change command 612 Irradiation completion command 613 Deceleration control command 614 Emission control command 615 Emission permission command 7 Operation control data 70 Operation pattern data 701 Initial acceleration control data 702 Emission control data 703 Emission condition setting data 704 Emission Condition release data 705 Energy change control data 706 Deceleration control data
Claims (12)
前記シンクロトロンから出射された前記イオンビームを照射する照射装置を備えた粒子線照射システムにおいて、
前記シンクロトロンを構成する機器の運転制御データを、前記シンクロトロンから出射されるべきイオンビームのエネルギー範囲を、前記シンクロトロンから出射されるべきエネルギー範囲のエネルギー数よりも少ない所定のエネルギー数以下となるように分割した複数のエネルギー範囲のそれぞれに対応して生成した複数の運転パターンデータで構成し、かつ前記複数の運転パターンデータの少なくとも1つが、1つの初期加速制御データと、複数の出射制御データと、前記複数の出射制御データ間を接続する少なくとも1つのエネルギー変更制御データと、少なくとも1つの減速制御データとを含む構成とし、この複数の運転パターンデータに基づいて前記シンクロトロンを構成する機器を制御する制御装置を備えたことを特徴とする粒子線照射システム。 A synchrotron that accelerates and emits an ion beam;
In a particle beam irradiation system including an irradiation device for irradiating the ion beam emitted from the synchrotron,
The operation control data of the equipment constituting the synchrotron, the energy range of the ion beam to be emitted from the synchrotron, a predetermined energy number less than the energy number of the energy range to be emitted from the synchrotron A plurality of operation pattern data generated corresponding to each of the plurality of energy ranges divided so that at least one of the plurality of operation pattern data includes one initial acceleration control data and a plurality of emission controls. Data, at least one energy change control data for connecting the plurality of emission control data, and at least one deceleration control data, and the synchrotron is configured based on the plurality of operation pattern data Grains characterized by having a control device for controlling Line illumination system.
前記制御装置は、
分割後のエネルギー範囲が互いに重複しないよう前記イオンビームのエネルギー範囲を分割し、この分割後のエネルギー範囲に基づいて前記複数の運転パターンデータを構成したことを特徴とする粒子線照射システム。 The particle beam irradiation system according to claim 1,
The control device includes:
A particle beam irradiation system, wherein the energy range of the ion beam is divided so that the energy ranges after the division do not overlap each other, and the plurality of operation pattern data are configured based on the energy range after the division.
前記制御装置は、
分割後のエネルギー範囲が互いに重複するよう前記イオンビームのエネルギー範囲を分割し、この分割後のエネルギー範囲に基づいて前記複数の運転パターンデータを構成したことを特徴とする粒子線照射システム。 The particle beam irradiation system according to claim 1,
The control device includes:
A particle beam irradiation system, wherein the energy range of the ion beam is divided so that the divided energy ranges overlap each other, and the plurality of operation pattern data are configured based on the divided energy ranges.
前記制御装置は、
前記シンクロトロンから出射するイオンビームの全てのエネルギーに対応した初期加速制御データが含まれるよう前記イオンビームのエネルギー範囲を分割し、この分割後のエネルギー範囲に基づいて前記複数の運転パターンデータを構成したことを特徴とする粒子線照射システム。 In the particle beam irradiation system according to claim 3,
The control device includes:
The energy range of the ion beam is divided so that initial acceleration control data corresponding to all the energy of the ion beam emitted from the synchrotron is included, and the plurality of operation pattern data is configured based on the energy range after the division A particle beam irradiation system characterized by that.
前記所定のエネルギー数は、
前記シンクロトロンが1回の運転周期で出射可能な最大のエネルギー数であることを特徴とする粒子線照射システム。 In the particle beam irradiation system according to claims 1 to 4,
The predetermined energy number is
The particle beam irradiation system, wherein the synchrotron has a maximum energy number that can be emitted in one operation cycle .
前記制御装置は、
前記シンクロトロンを構成する機器の制御タイミングを管理する複数の制御タイミング信号を生成し、これらの制御タイミング信号に基づき、前記複数の運転パターンデータを切り換えかつ前記複数の運転パターンデータのそれぞれを構成する制御データを切り換えることを特徴とする粒子線照射システム。 The particle beam irradiation system according to claim 1,
The control device includes:
A plurality of control timing signals for managing the control timings of the devices constituting the synchrotron are generated, the plurality of operation pattern data are switched based on these control timing signals, and each of the plurality of operation pattern data is configured. A particle beam irradiation system characterized by switching control data.
前記制御装置は、
前記複数の運転パターンデータの1つに基づいて前記シンクロトロンを構成する機器の運転制御中に前記運転パターンデータに含まれる全ての出射制御データを更新せずに減速制御に遷移し、運転周期の開始に戻り、再び初期加速制御を開始する場合、未更新の出射制御データのエネルギーに対応した出射制御データが最も早く現れる運転パターンデータを選択し、初期加速制御に遷移することを特徴とする粒子線照射システム。 The particle beam irradiation system according to claim 1,
The control device includes:
Transition to deceleration control without updating all the emission control data included in the operation pattern data during the operation control of the devices constituting the synchrotron based on one of the plurality of operation pattern data, Returning to the start, when starting the initial acceleration control again, the particle is characterized by selecting the operation pattern data in which the extraction control data corresponding to the energy of the non-updated extraction control data appears earliest and making a transition to the initial acceleration control X-ray irradiation system.
前記制御装置は、
前記運転パターンデータが前記複数の出射制御データを含む場合、前記運転パターンデータに前記複数の出射制御データに対応した複数の減速制御データを含ませ、
前記複数の出射制御データを含む運転パターンデータに基づいて前記シンクロトロンを構成する機器の運転制御中に前記運転パターンデータに含まれる全ての出射制御データを更新せずに減速制御に遷移する場合、現在更新している出射制御データを更新した後に、この出射制御データに対応した減速制御データを選択し、減速制御に遷移することを特徴とする粒子線照射システム。 The particle beam irradiation system according to claim 1,
The control device includes:
When the operation pattern data includes the plurality of emission control data, the operation pattern data includes a plurality of deceleration control data corresponding to the plurality of emission control data,
When transitioning to deceleration control without updating all the emission control data included in the operation pattern data during the operation control of the equipment constituting the synchrotron based on the operation pattern data including the plurality of emission control data, A particle beam irradiation system characterized in that after the extraction control data that is currently updated is updated, deceleration control data corresponding to the extraction control data is selected, and transition is made to deceleration control.
前記シンクロトロンから出射された前記イオンビームを照射する照射装置とを備えた粒子線照射システムの運転方法であって、
前記シンクロトロンを構成する機器の運転制御データを、前記シンクロトロンから出射されるべきイオンビームのエネルギー範囲を、前記シンクロトロンから出射されるべきエネルギー範囲のエネルギー数よりも少ない所定のエネルギー数以下となるように分割した複数のエネルギー範囲のそれぞれに対応した複数の運転パターンデータで構成とし、かつ前記複数の運転パターンデータの少なくとも1つが、1つの初期加速制御データと、複数の出射制御データと、前記複数の出射制御データ間を接続する少なくとも1つのエネルギー変更制御データと、少なくとも1つの減速制御データとを含む構成とし、この複数の運転パターンデータに基づいて前記シンクロトロンを構成する機器を制御することを特徴とする粒子線照射システムの運転方法。 A synchrotron that accelerates and emits an ion beam;
An operation method of a particle beam irradiation system comprising an irradiation device for irradiating the ion beam emitted from the synchrotron,
The operation control data of the equipment constituting the synchrotron, the energy range of the ion beam to be emitted from the synchrotron, a predetermined energy number less than the energy number of the energy range to be emitted from the synchrotron A plurality of operation pattern data corresponding to each of a plurality of energy ranges divided so that at least one of the plurality of operation pattern data is one initial acceleration control data, a plurality of emission control data, The apparatus includes at least one energy change control data for connecting the plurality of emission control data and at least one deceleration control data, and controls the devices constituting the synchrotron based on the plurality of operation pattern data. Operation of a particle beam irradiation system characterized by Law.
分割後のエネルギー範囲が互いに重複しないよう前記イオンビームのエネルギー範囲を分割し、この分割後のエネルギー範囲に基づいて前記複数の運転パターンデータを構成したことを特徴とする粒子線照射システムの運転方法。 An operation method of the particle beam irradiation system according to claim 9,
A method of operating a particle beam irradiation system, wherein the energy range of the ion beam is divided so that the energy ranges after the division do not overlap each other, and the plurality of operation pattern data are configured based on the energy range after the division .
分割後のエネルギー範囲が重複するよう前記イオンビームのエネルギー範囲を分割し、この分割後のエネルギー範囲に基づいて前記複数の運転パターンデータを構成したことを特徴とする粒子線照射システム。 An operation method of the particle beam irradiation system according to claim 9,
A particle beam irradiation system, wherein the energy range of the ion beam is divided so that the divided energy ranges overlap, and the plurality of operation pattern data are configured based on the energy ranges after the division.
前記シンクロトロンから出射されるべきイオンビームの全てのエネルギーに対応した初期加速制御データが含まれるよう前記イオンビームのエネルギー範囲を分割し、この分割後のエネルギー範囲に基づいて前記複数の運転パターンデータを構成したことを特徴とする粒子線照射システムの運転方法。 An operation method of the particle beam irradiation system according to claim 11,
The energy range of the ion beam is divided so that initial acceleration control data corresponding to all the energy of the ion beam to be emitted from the synchrotron is included, and the plurality of operation pattern data is based on the energy range after the division. The operation method of the particle beam irradiation system characterized by comprising.
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- 2013-03-25 JP JP2013062382A patent/JP5998089B2/en active Active
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JP2016207663A (en) * | 2016-08-29 | 2016-12-08 | 株式会社日立製作所 | Particle beam irradiation system and operation method thereof |
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