[發(fā)明專利]粒子射線治療系統(tǒng)及其射束位置校正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280054629.3
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN103917274A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 花川和之;菅原賢悟;小田原周平;原田久;池田昌廣;大谷利宏;本田泰三;吉田克久
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10;G21K5/04;H05H7/04;H05H13/04
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 俞丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及將質(zhì)子或碳等帶電粒子射束照射于癌等患部來進(jìn)行治療的粒子射線治療系統(tǒng)，尤其涉及對使用掃描式照射(掃描)法的粒子射線治療系統(tǒng)中的射束位置的校正。

背景技術(shù)

粒子射線治療系統(tǒng)中的照射區(qū)形成方法大致可分為寬射束照射法與掃描式照射法(掃描法)，其中，該寬射束照射法利用散射體使射束擴(kuò)大并同時(shí)對照射對象即患者的整個(gè)患部進(jìn)行照射，該掃描式照射法利用電磁鐵掃描較細(xì)的射束并直接照射到患部。無論是哪一種情況，從加速器射出的帶電粒子射束的位置以及角度(傾斜)都不穩(wěn)定，在延伸至患者附近所設(shè)置的照射裝置內(nèi)或照射裝置的射束輸送路徑上需要由各種電磁鐵構(gòu)成的射束軸調(diào)整單元，但由于在寬射束照射法中使用散射體，因此即使射束軸稍稍發(fā)生偏離，其影響也較少，不需要高精度的射束軸校正單元，但在掃描式照射法中，射束輸送系統(tǒng)中的射束軸的偏離會(huì)直接影響對患部的照射區(qū)，因此要求更為精密的射束軸校正單元。

因此，作為掃描式照射法中的射束軸校正方法，以往提出了如下方法：即，例如在照射裝置內(nèi)具備掃描電磁鐵與射束位置檢測器，基于來自射束位置檢測器的信號計(jì)算出目標(biāo)照射位置的射束位置，控制掃描電磁鐵來進(jìn)行校正，使得掃描射束能照射到目標(biāo)照射位置(例如參照專利文獻(xiàn)1)。上述掃描電磁鐵由在x方向與y方向上獨(dú)立地對在z方向上前進(jìn)的射束進(jìn)行控制的2個(gè)掃描電磁鐵構(gòu)成，且基于來自上述射束位置檢測器的信號的勵(lì)磁電流分別流過這些電磁鐵，使各個(gè)電磁鐵中產(chǎn)生的磁場隨時(shí)間變化，并在x方向與y方向上對射束進(jìn)行掃描。

此外，也提出了如下方法：即，將從加速器射出的帶電粒子射束輸送至照射裝置的射束輸送單元包括2臺射束位置檢測單元與2臺轉(zhuǎn)向電磁鐵，基于分別從所述射束位置檢測單元輸出的檢測信號計(jì)算位移量，基于該位移量對各個(gè)所述轉(zhuǎn)向電磁鐵的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制(例如參照專利文獻(xiàn)2)。

然而，上述的任一種方法均利用某種方法將基于射束位置檢測單元的檢測信號計(jì)算出的信號作為電磁鐵的勵(lì)磁電流，通過反饋來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的射束軌道，因此具有以下結(jié)構(gòu)性問題，即、由反饋而產(chǎn)生控制系統(tǒng)的時(shí)間延遲因此會(huì)對校正的精度造成影響。此外，若在從加速器取出帶電粒子射束時(shí)加速器中的電磁鐵的磁場或高頻功率中存在周期性變動(dòng)，則由此對射出射束的位置變動(dòng)、角度變動(dòng)產(chǎn)生復(fù)雜的影響，僅利用現(xiàn)有的基于反饋的射束軌道的調(diào)整單元無法以足夠的精度抑制射出射束的位置變動(dòng)與角度變動(dòng)。

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開2009-347號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利特開2003-282300號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明是為了解決這些周期性變動(dòng)原因的影響而完成的，其目的在于提供一種新的粒子射線治療系統(tǒng)及其校正方法，該粒子射線治療系統(tǒng)通過利用射束位置檢測裝置觀測上述周期性變動(dòng)，使轉(zhuǎn)向電磁鐵產(chǎn)生用于校正的勵(lì)磁圖案，從而能利用反饋對所射出的射束的位置變動(dòng)、角度變動(dòng)的影響進(jìn)行校正。

解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案

本發(fā)明的粒子射線治療系統(tǒng)包括對帶電粒子射束進(jìn)行加速的加速器系統(tǒng)、以及將從該加速器系統(tǒng)射出的高能量射束輸送到照射位置的射束輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述射束輸送系統(tǒng)中具備至少一個(gè)轉(zhuǎn)向電磁鐵和與該轉(zhuǎn)向電磁鐵相對應(yīng)的至少一個(gè)射束位置監(jiān)視器，所述射束位置監(jiān)視器向所述轉(zhuǎn)向電磁鐵提供對周期性變動(dòng)的射束位置進(jìn)行校正的勵(lì)磁電流。

此外，本發(fā)明的粒子射線治療系統(tǒng)的射束位置校正方法中，該粒子射線治療系統(tǒng)的射束輸送系統(tǒng)中具備至少一個(gè)轉(zhuǎn)向電磁鐵和與該轉(zhuǎn)向電磁鐵相對應(yīng)的至少一個(gè)射束位置監(jiān)視器，該粒子射線治療系統(tǒng)的射束位置校正方法的特征在于，試驗(yàn)照射時(shí)，在將所述射束位置監(jiān)視器以自由裝卸的方式設(shè)置于照射位置的狀態(tài)下進(jìn)行射束照射，從而捕捉到射束位置的周期性變動(dòng)，按照位置變動(dòng)的周期提供所述轉(zhuǎn)向電磁鐵的勵(lì)磁電流值，以去除該變動(dòng)，取得并保存該周期性勵(lì)磁電流值，實(shí)際照射時(shí)，在拆卸了所述射束位置監(jiān)視器的狀態(tài)下將所述周期性勵(lì)磁電流提供給所述轉(zhuǎn)向電磁鐵。

發(fā)明效果

本發(fā)明所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)利用反饋對所射出的射束的周期性變化的位置變動(dòng)、角度變動(dòng)進(jìn)行校正，從而能更高效且可靠地提高帶電粒子射束的照射位置的精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的簡要結(jié)構(gòu)圖。

圖2是說明本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的射束輸送系統(tǒng)中的射束軌道控制的狀態(tài)的示意圖。

圖3是說明上述實(shí)施方式1中、射出至射束輸送系統(tǒng)的帶電粒子射束的射束電流(量)的時(shí)間變化的圖。