粒子射線治療系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于對(duì)腫瘤等患部照射粒子射線來進(jìn)行治療的粒子射線治療系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在以癌癥治療為目的的放射線醫(yī)療裝置中，使用質(zhì)子、重離子的癌癥治療裝置的開發(fā)和建設(shè)正不斷推進(jìn)。眾所周知，利用使用質(zhì)子、重離子等的粒子射線來進(jìn)行的治療與X射線、伽馬射線等現(xiàn)有的放射線治療相比，能夠?qū)Π┌Y患部集中地進(jìn)行照射，從而能夠在不對(duì)正常細(xì)胞造成影響的情況下進(jìn)行治療。并且，近年來研發(fā)了能夠抑制對(duì)正常細(xì)胞的影響的掃描照射法、層疊原體照射法這樣的高級(jí)三維照射法，并推廣至實(shí)際使用。高級(jí)三維照射法通過在照射中精密地切換射束條件來實(shí)施更為準(zhǔn)確的劑量分布控制。
[0003]粒子射線治療裝置由包含有用于根據(jù)治療計(jì)劃向患者照射規(guī)定的粒子射線的治療室的照射系統(tǒng)，以及根據(jù)治療室的粒子射線的要求生成粒子射線、并按照規(guī)定的射束條件向指定的治療室進(jìn)行輸送的加速器系統(tǒng)來構(gòu)成。而且，加速器系統(tǒng)由生成粒子射線的入射器、包含有對(duì)粒子射線進(jìn)行加速的同步加速器的主加速器、包含有將加速后的高能量粒子射線輸送并分配至治療室的旋轉(zhuǎn)吊架的高能束流輸送裝置的子系統(tǒng)、以及加速器控制系統(tǒng)來構(gòu)成。子系統(tǒng)還分別包括電磁鐵、射束監(jiān)視器、高頻加速腔等設(shè)備，加速器控制系統(tǒng)由設(shè)備數(shù)據(jù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、客戶端、以及直接控制各個(gè)設(shè)備的設(shè)備控制裝置來構(gòu)成。
[0004]現(xiàn)有的粒子射線治療裝置中，設(shè)備數(shù)據(jù)服務(wù)器在數(shù)據(jù)庫中保持與所需的射束條件相對(duì)應(yīng)的設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，在治療開始前從數(shù)據(jù)庫中選擇與所需的射束條件相一致的設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，并預(yù)先將與各設(shè)備相對(duì)應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)下載到對(duì)應(yīng)的設(shè)備控制裝置。在治療過程中，設(shè)備控制裝置從下載完成的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)中選擇所指示的射束條件所需的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，通過對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制來提供與所要求的射束條件相一致的粒子射線。在所述高級(jí)三維照射法中，由于需要提供多種射束條件的粒子射線，因此，需要預(yù)先將多個(gè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)下載到設(shè)備控制裝置。(例如，參照專利文獻(xiàn)I)
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2006 - 145213號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0006]現(xiàn)有的粒子射線治療裝置構(gòu)成為:如上述那樣地設(shè)備數(shù)據(jù)服務(wù)器根據(jù)所需的粒子射線的射束條件來對(duì)各設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算并求取，并在治療開始前，向?qū)?yīng)的設(shè)備控制裝置下載與所需的粒子射線的射束條件相對(duì)應(yīng)的設(shè)備的各運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。一般情況下構(gòu)成加速器系統(tǒng)的設(shè)備有100臺(tái)以上，且隨時(shí)間變化的參數(shù)即模式數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率(時(shí)鐘)通常要求在IkHz以上，因此對(duì)應(yīng)于一個(gè)射束條件的所有設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的數(shù)據(jù)量會(huì)變得非常巨大。例如，在參數(shù)取決于時(shí)間而變化的設(shè)備為50臺(tái)，同步加速器的運(yùn)轉(zhuǎn)周期為5秒，所需的時(shí)鐘為1KHz的情況下，需要多達(dá)250萬個(gè)參數(shù)。因此，從設(shè)備數(shù)據(jù)服務(wù)器將設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)下載到設(shè)備控制裝置需要非常長的時(shí)間。
[0007]此外，在因某種原因而導(dǎo)致在粒子射線治療裝置在運(yùn)行過程中下載到設(shè)備控制裝置的設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)發(fā)生丟失或損壞的情況下，就產(chǎn)生了重新從設(shè)備數(shù)據(jù)服務(wù)器將設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)下載到設(shè)備控制裝置的需求。在這種情況下，由于在重新下載完成之前加速器系統(tǒng)無法提供合適的粒子射線，因此必須停止治療。如上所述，在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中，即使是重新下載設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)也需要長時(shí)間待機(jī)，從而存在從粒子射線治療裝置的停止?fàn)顟B(tài)恢復(fù)的時(shí)間延長，導(dǎo)致治療的處理能力下降的問題。
[0008]并且，在設(shè)備的調(diào)整時(shí)，需要進(jìn)行下述步驟，即:變更各設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的計(jì)算條件，并對(duì)每個(gè)設(shè)備確定獲得所希望的射束條件的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。在該步驟中，在每次變更時(shí)都需要從設(shè)備數(shù)據(jù)服務(wù)器將所有設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)下載到設(shè)備控制裝置，從而使得需要較長時(shí)間來進(jìn)行調(diào)整。
[0009]本發(fā)明是為解決上述問題而完成的，其目的在于獲得一種粒子射線治療系統(tǒng)，該粒子射線治療系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，從而使得設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的下載所需的時(shí)間縮短，并且能夠?qū)崿F(xiàn)射束調(diào)整操作的高效化，以及能夠縮短設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)重新下載所涉及的停止時(shí)間。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0010]本發(fā)明的粒子射線治療系統(tǒng)包括:對(duì)帶電粒子進(jìn)行加速的加速器；對(duì)該加速器產(chǎn)生的帶電粒子射束即粒子射線進(jìn)行輸送的粒子射線輸送部；將通過該粒子射線輸送部輸送來的粒子射線照射到照射目標(biāo)的粒子射線照射部；對(duì)加速器、粒子射線輸送部、以及粒子射線照射部所具備的多個(gè)設(shè)備分別進(jìn)行控制的多個(gè)設(shè)備控制裝置；以及給這些多個(gè)設(shè)備控制裝置提供數(shù)據(jù)的設(shè)備數(shù)據(jù)服務(wù)器，其特征在于，多個(gè)設(shè)備控制裝置分別包括:設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)運(yùn)算部，該設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)運(yùn)算部基于由設(shè)備數(shù)據(jù)服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)，對(duì)用于使加速器運(yùn)轉(zhuǎn)并利用粒子射線輸送部輸送粒子射線的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算并求?。灰约霸O(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)生成部，該設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)生成部生成設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)，該設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)用于對(duì)該設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)運(yùn)算部所運(yùn)算并求取得到的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的健全性進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)備數(shù)據(jù)服務(wù)器包括:設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)綜合運(yùn)算部，該設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)綜合運(yùn)算部基于提供給多個(gè)設(shè)備控制裝置的數(shù)據(jù)，對(duì)使多個(gè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的各個(gè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算并求??；設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)綜合生成部，該設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)綜合生成部生成各個(gè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)，從而用于對(duì)由該設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)綜合運(yùn)算部所運(yùn)算并求取得到的各個(gè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的健全性進(jìn)行驗(yàn)證；以及驗(yàn)證數(shù)據(jù)比較部，該驗(yàn)證數(shù)據(jù)比較部從多個(gè)設(shè)備控制裝置接收分別接收設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)，并將該所接收到的各個(gè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)、與運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)綜合生成部所生成的各個(gè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
發(fā)明效果
[0011]本發(fā)明的粒子射線治療系統(tǒng)中，由于構(gòu)成為不僅在設(shè)備數(shù)據(jù)服務(wù)器中，在設(shè)備控制裝置中也具備對(duì)與射束條件相對(duì)應(yīng)的設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的計(jì)算功能，因此，無需向設(shè)備控制裝置下載設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，而通過下載所需的射束條件，就能夠以與所希望的射束條件相對(duì)應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)對(duì)該設(shè)備進(jìn)行控制。由于射束條件與設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)相比其數(shù)據(jù)大小較小，從而能夠縮短下載所需的時(shí)間，在需要多個(gè)射束條件的情況下，也能夠?qū)⑾螺d的數(shù)據(jù)量抑制得較小。
【附圖說明】
[0012]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中所保存的數(shù)據(jù)的一個(gè)示例的圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的設(shè)備控制裝置及設(shè)備數(shù)據(jù)服務(wù)器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的動(dòng)作的流程圖。
圖5是緊接著圖4的表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的動(dòng)作的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施方式1.圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。下面，基于圖1對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I進(jìn)行說明。加速器系統(tǒng)I由入射器10、低能量粒子射線輸送部11、主加速器12、射束出射裝置13、高能量粒子射線輸送部14、以及具有旋轉(zhuǎn)軸16的旋轉(zhuǎn)吊架15等子系統(tǒng)來構(gòu)成。各子系統(tǒng)分別包含有使射束的前進(jìn)方向改變的偏轉(zhuǎn)電磁鐵21、射束監(jiān)視器22、高頻加速腔23、軌道修正用電磁鐵24、收斂或發(fā)散用四極電磁鐵25等設(shè)備。治療室2中具備患者臺(tái)32和粒子射線照射部31。
[0014]接著，對(duì)基本的加速器系統(tǒng)I和治療室2的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖1中，由入射器10的離子源產(chǎn)生的離子(例如氫離子、碳離子)的集合即粒子射線利用入射器10的前級(jí)直線加速器來接受預(yù)加速，且被加速至規(guī)定的動(dòng)能。接受了預(yù)加速的粒子射線從入射器10通過低能量粒子射線輸送部11，接受由各種電磁鐵21、24、25進(jìn)行的偏轉(zhuǎn)、收斂和發(fā)散、以及軌道修正，并被引導(dǎo)向主加速器12 (也簡稱為加速器12)。主加速器12中對(duì)偏轉(zhuǎn)電磁鐵21、軌道修正用電磁鐵24、收斂或發(fā)散用四極電磁鐵25等各種電磁鐵進(jìn)行設(shè)定，以使得粒子射線在主加速器12內(nèi)沿著環(huán)繞軌道旋轉(zhuǎn)，并使得粒子射線反復(fù)接受高頻加速腔23所形成的加速電場。粒子射線在被高頻加速腔23的加速電場反復(fù)加速后，其動(dòng)能隨著加速而變高。隨著動(dòng)能變高，粒子射線