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

【發(fā)明內(nèi)容】

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