粒子射線治療裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)是國(guó)際申請(qǐng)日為"2010年9月9日"、申請(qǐng)?zhí)枮?201080067834. 4"、題為"粒 子射線治療裝置"的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及將包含質(zhì)子射線或碳射線等重粒子射線的帶電粒子束照射到癌癥等 患部來(lái)進(jìn)行治療的醫(yī)療裝置即粒子射線治療裝置。
【背景技術(shù)】
[0003] 粒子射線治療將帶電粒子束（下文稱為粒子束）照射到治療對(duì)象即患部，來(lái)對(duì)患 部組織給予破壞以進(jìn)行治療，需要對(duì)照射對(duì)象即患部組織照射足夠的劑量，并需要抑制照 射到周圍組織的劑量。因此，根據(jù)照射對(duì)象的形狀來(lái)控制照射劑量、照射范圍（下文中稱為 照射野）。對(duì)于位置、形態(tài)伴隨著呼吸而發(fā)生變化的照射對(duì)象，對(duì)呼吸相位進(jìn)行測(cè)量，從而在 位置、形態(tài)穩(wěn)定的呼吸相位，照射粒子束（例如，參照專利文獻(xiàn)1及2)。
[0004] 另一方面，粒子射線治療的射束提供源即加速器的設(shè)備較為巨大，即使設(shè)施中具 有多個(gè)治療室，一般也會(huì)通過(guò)切換由一臺(tái)加速器輸出的粒子束路徑，來(lái)將粒子束提供給各 治療室。因此，為了使多數(shù)患者能接受治療，而提出有以下粒子射線治療裝置，例如，對(duì)路徑 切換電磁鐵的控制下功夫，以縮短切換路徑所需的時(shí)間的粒子射線治療裝置（例如參照專 利文獻(xiàn)3);引導(dǎo)呼吸以使其根據(jù)加速器等的運(yùn)轉(zhuǎn)周期進(jìn)行呼吸，從而縮短治療時(shí)間的粒子 射線治療裝置（例如參照專利文獻(xiàn)4)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1:日本專利特開(kāi)2006-288875號(hào)公報(bào)（[0037]~[0040]段，圖7~圖9)
[0008] 專利文獻(xiàn) 2:國(guó)際公開(kāi)號(hào) W02006/082651A1([0092 ~0096]段、圖 16)
[0009] 專利文獻(xiàn)3:日本專利特開(kāi)2010-63725號(hào)公報(bào)（[0069]段，圖3)
[0010]專利文獻(xiàn) 4:國(guó)際公開(kāi)號(hào) W02009/150708A1([0021]~[0026]段、圖 1、圖 6)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0012] 然而，無(wú)論是哪種粒子射線治療裝置，能在一個(gè)時(shí)間段中進(jìn)行治療的治療室只能 是多個(gè)治療室中設(shè)定了路徑的一個(gè)治療室，而在其他治療室中僅限于進(jìn)行治療準(zhǔn)備、收拾 等待機(jī)工作等。因此，即使能縮短各個(gè)工序，能進(jìn)行治療的患者數(shù)的增加量也是有限的。
[0013] 本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而完成的，其目的在于能獲得一種通過(guò)將粒子射線在 同一時(shí)間段中照射到多個(gè)治療室、從而能使多個(gè)患者接受治療的粒子射線治療裝置。
[0014] 解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
[0015] 本發(fā)明的粒子射線治療裝置的特征在于，包括：多個(gè)治療室；粒子束的輸送路徑， 該粒子束的輸送路徑將加速器和上述多個(gè)治療室的各治療室相連接；切換裝置，該切換裝 置設(shè)置在上述輸送路徑中，切換上述粒子束的軌道使得從上述加速器射出的粒子束被提供 到上述多個(gè)治療室中的任意一個(gè)治療室；呼吸引導(dǎo)裝置，該呼吸引導(dǎo)裝置設(shè)置于上述多個(gè) 治療室的各治療室中，基于目標(biāo)呼吸波形來(lái)引導(dǎo)患者的呼吸；照射裝置，該照射裝置設(shè)置于 上述多個(gè)治療室的各治療室中，將所提供的粒子束形成為對(duì)應(yīng)于照射對(duì)象的照射野，并至 少與上述目標(biāo)呼吸波形同步地來(lái)控制對(duì)上述照射對(duì)象所進(jìn)行的照射；以及控制器，該控制 器至少同步控制上述多個(gè)治療室中的兩個(gè)以上的規(guī)定數(shù)量的治療室中的呼吸引導(dǎo)裝置與 上述切換裝置，上述控制器調(diào)整上述目標(biāo)呼吸波形的周期和相位，以使得上述規(guī)定數(shù)量的 治療室的、與上述目標(biāo)呼吸波形同步的照射時(shí)間不相重疊，并且上述控制器還控制上述切 換裝置的射束軌道的切換時(shí)刻，以使得根據(jù)上述規(guī)定數(shù)量的治療室的各治療室的上述照射 時(shí)間來(lái)相應(yīng)地切換上述粒子束的軌道。
[0016] 發(fā)明效果
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的粒子射線治療裝置，能將由加速器提供的粒子束在呼吸周期內(nèi)以分 時(shí)方式照射到多個(gè)治療室，從而能同時(shí)將粒子射線照射到多個(gè)治療室。因此，能獲得一種能 使多個(gè)患者接受治療的粒子射線治療裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的粒子射線治療裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0019] 圖2是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的粒子射線治療裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的功 能框圖。
[0020] 圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的粒子射線治療裝置的多個(gè)治療室和輸送系 統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制的時(shí)序圖。
[0021] 圖4是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的粒子射線治療裝置的動(dòng)作的流程圖。
[0022] 圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的粒子射線治療裝置的動(dòng)作的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 實(shí)施方式1
[0024] 下面，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的粒子射線治療裝置的結(jié)構(gòu)。圖1至圖4用于說(shuō) 明本發(fā)明的實(shí)施方式1的粒子射線治療裝置的結(jié)構(gòu)，圖1是表示粒子射線治療裝置的結(jié)構(gòu) 的圖，圖2是用于說(shuō)明與粒子射線治療裝置的控制相關(guān)的結(jié)構(gòu)的功能框圖，圖3是表示粒子 射線治療裝置的、各治療室中的呼吸導(dǎo)航及輸送系統(tǒng)的控制時(shí)序的圖。另外，圖4是用于說(shuō) 明粒子射線治療裝置的動(dòng)作的流程圖。
[0025] 首先，利用圖1對(duì)粒子射線治療裝置的大致結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖1中，粒子射線治療 裝置包括：作為帶電粒子束提供源的同步加速器即圓形加速器1(下文簡(jiǎn)稱為加速器）；包 括設(shè)置在每個(gè)治療室里的照射裝置的照射系統(tǒng)2 ;將加速器1和各治療室相連、將帶電粒子 束從加速器輸送至各治療室的照射裝置的輸送系統(tǒng)3 ;以及協(xié)調(diào)控制這些系統(tǒng)（后文稱為 子系統(tǒng)）的控制系統(tǒng)4。而且，本發(fā)明的實(shí)施方式的粒子射線治療裝置的特征結(jié)構(gòu)在于，使 各治療室的照射裝置的呼吸引導(dǎo)的相位控制與其他治療室的照射裝置及輸送系統(tǒng)的路徑 切換相同步。首先說(shuō)明各結(jié)構(gòu)，之后詳細(xì)說(shuō)明利用同步實(shí)現(xiàn)的協(xié)調(diào)動(dòng)作。
[0026] 〈加速器〉
[0027] 加速器1包括：成為帶電粒子束進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的軌道路徑的真空管道11 ;用于將由前 級(jí)加速器5提供的帶電粒子入射到真空管道11內(nèi)的入射裝置12 ;使帶電粒子軌道偏轉(zhuǎn)以 形成帶電粒子沿真空軌道11內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軌道旋轉(zhuǎn)的帶電粒子束的偏轉(zhuǎn)電磁鐵13a、13b、13c、 13d (統(tǒng)稱為13);使形成于旋轉(zhuǎn)軌道上的帶電粒子會(huì)聚以防止其發(fā)散的會(huì)聚用電磁鐵14a、 14b、14c、14d(統(tǒng)稱為14);對(duì)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的帶電粒子施加與其同步的高頻電壓來(lái)使其加速的 高頻加速腔15 ;用于將在加速器1內(nèi)進(jìn)行了加速而獲得的帶電粒子束取出到加速器1外并 向輸送系統(tǒng)3射出的射出裝置16;以及為了使帶電粒子束從射出裝置16射出、而對(duì)帶電粒 子的旋轉(zhuǎn)軌道進(jìn)行共振激勵(lì)的六極電磁鐵17。
[0028] 另外，還包括用于對(duì)各部分進(jìn)行控制的未圖示的裝置，例如：偏轉(zhuǎn)電磁鐵13包括 對(duì)偏轉(zhuǎn)電磁鐵13的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制的偏轉(zhuǎn)電磁鐵控制裝置；高頻加速腔15包括用于向 高頻加速腔15提供高頻電壓的高頻源、以及用于控制高頻源的高頻控制裝置；在控制部4 內(nèi)包括對(duì)偏轉(zhuǎn)電磁鐵控制裝置、高頻控制裝置、會(huì)聚用電磁鐵14等其它部分進(jìn)行控制來(lái)控 制整個(gè)加速器1的加速器控制裝置41。然而，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思中，并不限定對(duì)加速器1 本身的控制，因此并不限于上述結(jié)構(gòu)，而且理所當(dāng)然地，只要是可將帶電粒子束穩(wěn)定射出到 輸送系統(tǒng)3的各種變形例，都是被允許的。
[0029] 此外，為簡(jiǎn)化目的，在圖中將前級(jí)加速器5作為一個(gè)設(shè)備進(jìn)行了記載，但實(shí)際上， 前級(jí)加速器5包括產(chǎn)生出質(zhì)子、碳（重粒子）等帶電粒子（離子）的離子源（離子束產(chǎn)生 裝置）以及對(duì)所產(chǎn)生的帶電粒子進(jìn)行初始加速的線性加速器系統(tǒng)。而且，從前級(jí)加速器5 入射到加速器1的帶電粒子會(huì)被高頻電場(chǎng)加速，并利用磁鐵使其彎曲的同時(shí)，被加速到大 約光速的70%~80%。
[0030] <輸送系統(tǒng)>
[0031] 由加速器1加速后的帶電粒子束被射出到稱為HEBT(高能射束輸送：High Energy Beam Transport)系統(tǒng)的輸送系統(tǒng)3中。輸送系統(tǒng)3包括：成為帶電粒子束的輸送路徑的真 空管道（將主管道31m、治療室A用管道31A、及治療室B用管道31B統(tǒng)稱為真空管道31); 對(duì)帶電粒子束的射束軌道進(jìn)行切換的切換裝置即切換電磁鐵32;以及使射束偏轉(zhuǎn)為規(guī)定 角度的偏轉(zhuǎn)電磁鐵33。然后，根據(jù)需要來(lái)利用切換電磁鐵32