JP6301274B2

JP6301274B2 - Particle beam irradiation apparatus and method of operating particle beam irradiation apparatus

Info

Publication number: JP6301274B2
Application number: JP2015033412A
Authority: JP
Inventors: 亮介品川; 博行関川; 松田　浩二; 浩二松田; 田所　昌宏; 昌宏田所; 伸一郎藤高
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2015-02-23
Filing date: 2015-02-23
Publication date: 2018-03-28
Anticipated expiration: 2035-02-23
Also published as: JP2016154630A

Description

本発明は、粒子線照射装置および粒子線照射装置の作動方法に関する。 The present invention relates to a particle beam irradiation apparatus and a method for operating the particle beam irradiation apparatus .

がん等の患者の患部に陽子もしくは炭素イオン等の荷電粒子ビーム（粒子線、イオンビームともいう）を照射する治療方法が知られている。この治療に用いる粒子線照射装置は、荷電粒子ビーム発生装置を備えている。荷電粒子ビーム発生装置で加速されたイオンビームは、第１ビーム輸送系および回転ガントリに設けられた第２ビーム輸送系を経て回転ガントリに設置された照射装置に達する。イオンビームは照射装置より出射されて患者の患部に照射される。 2. Description of the Related Art A treatment method is known in which an affected area of a patient such as cancer is irradiated with a charged particle beam (also referred to as particle beam or ion beam) such as proton or carbon ion. The particle beam irradiation apparatus used for this treatment includes a charged particle beam generator. The ion beam accelerated by the charged particle beam generator reaches the irradiation device installed in the rotating gantry via the first beam transporting system and the second beam transporting system provided in the rotating gantry. The ion beam is emitted from the irradiation device and irradiated to the affected area of the patient.

照射装置の照射方式としては、例えば非特許文献１に記載のような、散乱体によってビームを広げた後に患部形状に合せて切り出す二重散乱体方式（非特許文献１の２０８１頁、図３５）、ウォブラ法（非特許文献１の２０８４頁、図４１）、および細かいビームを患部領域内に走査させるスキャニング方式（非特許文献１の２０９２頁および２０９３頁）が知られている。 As an irradiation method of the irradiation device, for example, as described in Non-Patent Document 1, a double scatterer method in which a beam is expanded by a scatterer and then cut out according to the shape of the affected part (page 2081 of Non-Patent Document 1, FIG. 35). In addition, a wobbling method (Non-Patent Document 1, page 2084, FIG. 41) and a scanning system (Non-Patent Document 1, pages 2092 and 2093) in which a fine beam is scanned in an affected area are known.

REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS、 VOLUME.64、 NUMBER 8、(AUGUST 1993)、P2074-2093.REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, VOLUME.64, NUMBER 8, (AUGUST 1993), P2074-2093.

上記のビーム照射法の中でも、正常細胞に対する影響が少なく、ノズル内蔵機器が不要であるという特徴からスキャニング方式に注目が集まっている。このスキャニング方式には、スポットスキャニング方式や、ラスタースキャニング方式などがある。 Among the beam irradiation methods described above, the scanning method has attracted attention because it has little influence on normal cells and does not require a device with a built-in nozzle. This scanning method includes a spot scanning method and a raster scanning method.

スポットスキャニング方式は、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方式は、照射開始位置をスポット毎に更新する照射法である。 The spot scanning method divides the irradiation plane of the affected area into dose management areas called spots, stops scanning for each spot, irradiates the beam until it reaches the set irradiation dose, stops the beam, and then performs the next irradiation Move to the spot position. Thus, the spot scanning method is an irradiation method in which the irradiation start position is updated for each spot.

また、ラスタースキャニング方式は、スポットスキャニング方式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方式は、照射開始位置を走査経路毎に更新する照射法である。 In the raster scanning method, a dose management region is set in the same manner as the spot scanning method, but the beam is irradiated while scanning the scanning path without stopping the beam scanning for each spot. Therefore, the uniformity of the irradiation dose is improved by lowering the irradiation dose per time and performing repaint irradiation that repeatedly irradiates a plurality of times. Thus, the raster scanning method is an irradiation method in which the irradiation start position is updated for each scanning path.

スキャニング方式に限らず、粒子線照射装置においては、健全な細胞への被爆を極力防止し過不足ない正しい照射治療を行うために、照射装置の、走査電磁石の下流側でかつ照射対象である患者の直前に、照射位置への荷電粒子ビームの照射量を計測する照射量検出装置として、ビーム位置モニタおよび線量モニタが設置されている。このうち、線量モニタでは、通常、線量のカウントはパルス値で管理している。 Not limited to scanning methods, in particle beam irradiation devices, patients who are irradiation targets on the downstream side of the scanning electromagnet in order to prevent exposure to healthy cells as much as possible and perform correct irradiation treatment without excess or deficiency Immediately before, a beam position monitor and a dose monitor are installed as an irradiation amount detection device for measuring the irradiation amount of the charged particle beam to the irradiation position. Among these, in the dose monitor, the dose count is usually managed by a pulse value.

ここで、粒子線照射装置では、治療計画に依存して広い範囲のビーム電流レンジにより、ビームを照射するケースがある。詳しくは後述するが、ビーム電流強度を変更した場合、線量をカウントするモニタはゲインを変更するが、この際にゲイン毎の線量管理を行うことによって線量管理の精度を向上できることが本発明者らの検討によって明らかとなった。 Here, in the particle beam irradiation apparatus, there are cases in which the beam is irradiated with a wide beam current range depending on the treatment plan. As will be described in detail later, when the beam current intensity is changed, the monitor that counts the dose changes the gain. At this time, it is possible to improve the accuracy of dose management by performing dose management for each gain. It became clear by examination.

本発明は、ビーム電流強度を変更した場合であっても、照射対象に照射される荷電粒子ビームの線量を従来に比べて高精度に測定することができる粒子線照射装置および粒子線照射装置の作動方法を提供することを目的とする。 The present invention relates to a particle beam irradiation apparatus and a particle beam irradiation apparatus capable of measuring the dose of a charged particle beam irradiated to an irradiation object with higher accuracy than before even when the beam current intensity is changed . It aims to provide a method of operation .

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、照射対象に荷電粒子ビームを照射する粒子線照射装置であって、荷電粒子ビームを加速・出射する加速器と、この加速器から出射された荷電粒子ビームを照射対象に照射する照射装置と、前記加速器および前記照射装置を制御する制御装置と、前記照射対象に照射する荷電粒子ビームのビーム電流強度を電荷量として計測する線量モニタとを備え、前記制御装置は、前記線量モニタで計測された電荷量の信号を増幅するゲインが各々異なる少なくとも２台以上のアンプと、このアンプに対して１対１で接続された少なくとも２台以上のカウンタと、この少なくとも２台以上のカウンタのカウント値を積算する積算器とを有し、任意に計画されたビーム停止タイミングであるコントロールポイントごとに用いるアンプを選択・変更して、前記積算器で積算されたカウント値を用いて前記荷電粒子ビームの線量を監視することを特徴とする。 In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted.
The present invention includes a plurality of means for solving the above-mentioned problems. For example, a particle beam irradiation apparatus for irradiating a target with a charged particle beam, which is an accelerator for accelerating / extracting a charged particle beam An irradiation device that irradiates the irradiation target with the charged particle beam emitted from the accelerator, a control device that controls the accelerator and the irradiation device, and a beam current intensity of the charged particle beam that irradiates the irradiation target. The control device is connected to at least two or more amplifiers each having a different gain for amplifying the signal of the charge amount measured by the dose monitor, and to the amplifiers on a one-to-one basis. at least two or more counters have been, and a multiplier for integrating the count value of the at least two or more counters, beam stop data planned optionally Select or change the amplifier to be used for each control point is a timing, characterized by monitoring the dose of the charged particle beam using the accumulated count value in the accumulator.

本発明によれば、ビーム電流強度を変更した場合であっても、照射対象に照射される荷電粒子ビームの線量を従来に比べて高精度に測定することができる。 According to the present invention, even when the beam current intensity is changed, the dose of the charged particle beam irradiated to the irradiation target can be measured with higher accuracy than in the past.

本発明の粒子線照射装置の第１の実施形態の全体構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the whole structure of 1st Embodiment of the particle beam irradiation apparatus of this invention. 本発明の粒子線照射装置の第１の実施形態を構成するスキャニング照射システムおよび照射制御システムの概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of the scanning irradiation system and irradiation control system which comprise 1st Embodiment of the particle beam irradiation apparatus of this invention. 本発明の粒子線照射装置の第１の実施形態におけるビームモニタシステムの概略図である。It is the schematic of the beam monitor system in 1st Embodiment of the particle beam irradiation apparatus of this invention. 本発明の粒子線照射装置の第１の実施形態におけるコントロールポイント切替後のカウント値からの増分での線量監視の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the dose monitoring in the increment from the count value after control point switching in 1st Embodiment of the particle beam irradiation apparatus of this invention. 本発明の粒子線照射装置の第１の実施形態におけるコントロールポイント切替後のカウント値からの増分での線量監視の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the dose monitoring in the increment from the count value after control point switching in 1st Embodiment of the particle beam irradiation apparatus of this invention. 本発明の粒子線照射装置の第１の実施形態におけるコントロールポイント切替後のカウント値からの増分での線量監視の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the dose monitoring in the increment from the count value after control point switching in 1st Embodiment of the particle beam irradiation apparatus of this invention. 本発明の粒子線照射装置の第１の実施形態におけるコントロールポイント切替後のカウント値からの増分での線量監視の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the dose monitoring in the increment from the count value after control point switching in 1st Embodiment of the particle beam irradiation apparatus of this invention. スキャニング照射方式による荷電粒子ビーム照射の制御のフローチャート図である。It is a flowchart figure of control of charged particle beam irradiation by a scanning irradiation system. ラスタースキャン方式による荷電粒子ビーム照射の制御のフローチャート図である。It is a flowchart figure of control of charged particle beam irradiation by a raster scan system.

上述したように、粒子線照射装置には線量モニタが設置されている。このような粒子線照射装置では、治療計画に依存して広い範囲のビーム電流レンジによりビームを照射するケースがある。この場合に、線量をカウントするモニタはゲインを変更する為、ゲイン毎の線量管理が必要となることが本発明者らの検討によって明らかとなった。 As described above, a dose monitor is installed in the particle beam irradiation apparatus. In such a particle beam irradiation apparatus, there are cases in which a beam is irradiated in a wide range of beam currents depending on a treatment plan. In this case, since the monitor for counting the dose changes the gain, it has been clarified by the inventors that dose management for each gain is necessary.

これは、レイヤ（層）変更、重要臓器に隣接するスポット等、任意に設定されるイベントフラグであるコントロールポイントに到達したことに基づくビーム照射条件の切り替えなどの計画されたビーム停止後にビーム電流強度を変更する場合、ゲイン毎に照射線量に対するパルス値が異なる為、ビーム電流強度に伴いゲインが変更されるとパルス値での線量管理ができなくなるためであることがわかった。そのため、線量カウントに影響することを防止するためにはゲイン毎の線量管理が必要となる、との本発明者らによって明らかにされた知見に基づくものである。 This is because the beam current intensity after a planned beam stop, such as switching of beam irradiation conditions based on reaching a control point, which is an arbitrarily set event flag, such as a layer change, a spot adjacent to an important organ, etc. When the gain is changed, the pulse value with respect to the irradiation dose differs for each gain. Therefore, it is found that the dose management based on the pulse value cannot be performed when the gain is changed according to the beam current intensity. For this reason, in order to prevent the dose count from being affected, this is based on the knowledge clarified by the present inventors that dose management for each gain is necessary.

以下、上述の知見に基づいた本発明の粒子線照射装置および粒子線照射装置の作動方法の実施形態を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the particle beam irradiation apparatus and the operation method of the particle beam irradiation apparatus of the present invention based on the above-described knowledge will be described with reference to the drawings.

＜第１の実施形態＞
本発明の粒子線照射装置および粒子線照射装置の作動方法の第１の実施形態を、図１乃至図５を用いて説明する。 <First Embodiment>
1st Embodiment of the particle beam irradiation apparatus of this invention and the operating method of a particle beam irradiation apparatus is described using FIG. 1 thru | or FIG.

なお、本発明において、粒子線照射装置とは、治療室内の治療台（ベッド装置）１０上に固定された患者の患部に対して荷電粒子ビーム１２（例えば、陽子線や炭素線等）を照射するシステムのことを意味する。 In the present invention, the particle beam irradiation apparatus refers to irradiation of a charged particle beam 12 (for example, a proton beam or a carbon beam) onto an affected part of a patient fixed on a treatment table (bed apparatus) 10 in a treatment room. It means the system to do.

まず、本発明の粒子線照射装置の構成について、図１乃至図３を用いて説明する。
図１は本実施形態の粒子線照射装置の全体構成を示す構成図、図２は本実施形態の粒子線照射装置を構成するスキャニング照射システムおよび照射制御システムの概略を示す構成図、図３は本実施形態の粒子線照射装置におけるビームモニタシステムの概略図である。 First, the configuration of the particle beam irradiation apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of the particle beam irradiation apparatus of the present embodiment, FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of a scanning irradiation system and an irradiation control system configuring the particle beam irradiation apparatus of the present embodiment, and FIG. It is the schematic of the beam monitor system in the particle beam irradiation apparatus of this embodiment.

図１において、本実施形態の粒子線照射装置は、荷電粒子ビーム発生装置１、ビーム輸送系２、スキャニング照射装置３および制御システム４を備えている。 In FIG. 1, the particle beam irradiation apparatus of the present embodiment includes a charged particle beam generation apparatus 1, a beam transport system 2, a scanning irradiation apparatus 3, and a control system 4.

荷電粒子ビーム発生装置１は、イオン源（図示せず）、前段加速器１５および円形加速器（シンクロトロン）１６を有する。本実施形態では、円形加速器１６としてシンクロトロンを例に説明するが、サイクロトロンや直線加速器等の他の加速器であってもよい。前段加速器１５の上流側にイオン源が接続され、前段加速器１５の下流側に円形加速器１６が接続される。 The charged particle beam generator 1 has an ion source (not shown), a pre-stage accelerator 15 and a circular accelerator (synchrotron) 16. In the present embodiment, a synchrotron will be described as an example of the circular accelerator 16, but other accelerators such as a cyclotron and a linear accelerator may be used. An ion source is connected to the upstream side of the front stage accelerator 15, and a circular accelerator 16 is connected to the downstream side of the front stage accelerator 15.

ビーム輸送系２は、荷電粒子ビーム発生装置１の下流側に接続されており、荷電粒子ビーム発生装置１とスキャニング照射装置３とを接続する。 The beam transport system 2 is connected to the downstream side of the charged particle beam generator 1 and connects the charged particle beam generator 1 and the scanning irradiation device 3.

スキャニング照射装置３は、荷電粒子ビーム１２を患者の患部に照射するための装置であり、図２に示すように、患者１３を載せる治療台１０、照射ノズル（ノズル装置）１１および回転ガントリ１４とを備える。 The scanning irradiation apparatus 3 is an apparatus for irradiating the affected part of the patient with the charged particle beam 12. As shown in FIG. 2, the treatment table 10 on which the patient 13 is placed, the irradiation nozzle (nozzle device) 11, the rotating gantry 14, Is provided.

治療台１０は、治療室内に配置されており、患者１３を載せて患部の位置決めを行う。 The treatment table 10 is arranged in the treatment room, and places the patient 13 to position the affected part.

照射ノズル１１には、図２に示すように、荷電粒子ビーム１２の進行方向の上流側から順番に、上流ビームモニタ１１ａ、走査電磁石１１ｂ、線量モニタ１１ｃおよび下流ビームモニタ１１ｄがビーム経路に沿って配置される。照射ノズル１１は、スキャニングビームの照射野を形成する。 The irradiation nozzle 11, as shown in FIG. 2, in order from the upstream side in the traveling direction of the charged particle beam 12, an upstream beam monitor 11a, the scanning electromagnet 11b, the dose monitor 11c and the downstream beam monitor 11d is along the beam path Arranged. The irradiation nozzle 11 forms a scanning beam irradiation field.

上流ビームモニタ１１ａは、照射ノズル１１内に入射された荷電粒子ビーム１２の通過位置およびビーム幅（ビーム径）を計測する。 The upstream beam monitor 11 a measures the passing position and the beam width (beam diameter) of the charged particle beam 12 that has entered the irradiation nozzle 11.

走査電磁石１１ｂは、通過する荷電粒子ビームを第一の方向（例えば、Ｘ軸方向）に偏向・走査する第１走査電磁石１１ｂ１と、第一の方向と垂直な第二の方向（例えば、Ｙ軸方向）に荷電粒子ビームを偏向・走査する第二走査電磁石１１ｂ２を備える。ここで、Ｘ軸方向とは、照射ノズル１１に入射された荷電粒子ビームの進行方向に垂直な平面内の一方向であり、Ｙ軸方向とは、当該平面内であってＸ軸と垂直な方向を示す。 The scanning electromagnet 11b includes a first scanning electromagnet 11b1 that deflects and scans a passing charged particle beam in a first direction (for example, the X-axis direction), and a second direction (for example, the Y-axis) that is perpendicular to the first direction. A second scanning electromagnet 11b2 that deflects and scans the charged particle beam in the direction). Here, the X-axis direction is one direction in a plane perpendicular to the traveling direction of the charged particle beam incident on the irradiation nozzle 11, and the Y-axis direction is in the plane and perpendicular to the X-axis. Indicates direction.

線量モニタ１１ｃは、二つの電極が平行に配置された平行平板型構造をしており、二つの電極間に電圧が印加されている。荷電粒子ビームがこの二つの電極の間を通過すると、荷電粒子ビームにより検出器内の空気が電離され、電離された荷電粒子が検出器内電場により電極に集積し、信号となって読み出される。荷電粒子ビーム量と電極に集積する電荷とは比例するので、この信号を読み取ることで通過した荷電粒子ビームの照射線量を計測する。すなわち、線量モニタ１１ｃは、患者に照射された荷電粒子ビームの照射線量を監視するモニタである。 The dose monitor 11c has a parallel plate structure in which two electrodes are arranged in parallel, and a voltage is applied between the two electrodes. When the charged particle beam passes between the two electrodes, the air in the detector is ionized by the charged particle beam, and the ionized charged particles are accumulated on the electrode by the electric field in the detector and read out as a signal. Since the charged particle beam amount is proportional to the charge accumulated on the electrode, the irradiation dose of the charged particle beam that has passed is measured by reading this signal. That is, the dose monitor 11c is a monitor that monitors the irradiation dose of the charged particle beam irradiated to the patient.

この線量モニタ１１ｃは、図３に示すように、正線量モニタ１１ｃ１および副線量モニタ１１ｃ２との２個の全く同じ構成の線量モニタから構成される。正線量モニタ１１ｃ１および副線量モニタ１１ｃ２は、計測した信号を線量監視制御装置８ｂ３にそれぞれ別個に出力する。 As shown in FIG. 3, the dose monitor 11c includes two dose monitors having the same configuration, that is, a positive dose monitor 11c1 and a sub-dose monitor 11c2. The positive dose monitor 11c1 and the sub-dose monitor 11c2 individually output the measured signals to the dose monitoring control device 8b3.

下流ビームモニタ１１ｄは、走査電磁石１１ｂの下流側に設置され、通過する荷電粒子ビームの位置およびビーム幅を計測する。すなわち、下流ビームモニタ１１ｄは、走査電磁石１１ｂによって走査された荷電粒子ビームの位置およびビーム幅を計測するモニタである。 The downstream beam monitor 11d is installed on the downstream side of the scanning electromagnet 11b and measures the position and beam width of the charged particle beam that passes therethrough. That is, the downstream beam monitor 11d is a monitor that measures the position and beam width of the charged particle beam scanned by the scanning electromagnet 11b.

回転ガントリ１４は、アイソセンタ（図示せず）を中心に回転可能な構成であり、ビームの照射角度を決める。回転ガントリ１４が回転することによって、患者１３に照射する荷電粒子ビーム１２の照射角度を変更することができる。 The rotating gantry 14 is configured to be rotatable around an isocenter (not shown), and determines the beam irradiation angle. By rotating gantry 14 is rotated, it is possible to change the irradiation angle of the charged particle beam 12 to be irradiated to the patient 1 3.

図１に戻り、制御システム４は、中央制御装置５、加速器・輸送系制御システム７および照射制御システム８を有する。
中央制御装置５は、治療計画装置６、加速器・輸送系制御システム７、照射制御システム８および操作端末４０に接続される。この中央制御装置５は、治療計画装置６からの設定データに基づいて、加速器運転のための運転パラメータの設定値、照射野を形成するための運転パラメータ、計画されるビーム位置およびビーム幅、線量の設定値を算出する機能を備えている。これらの運転パラメータおよびモニタ設定値は、中央制御装置５から加速器・輸送系制御システム７および照射制御システム８に出力される。
加速器・輸送系制御システム７は、荷電粒子ビーム発生装置１およびビーム輸送系２に接続され、荷電粒子ビーム発生装置１およびビーム輸送系２を構成する機器を制御する。
照射制御システム８は、スキャニング照射装置３に接続され、スキャニング照射装置３を構成する機器を制御する。
操作端末４０は、操作者（医者、オペレータ等の医療従事者）がデータや指示信号を入力する入力装置および表示画面を備えている。 Returning to FIG. 1, the control system 4 includes a central control device 5, an accelerator / transport system control system 7, and an irradiation control system 8.
The central control device 5 is connected to the treatment planning device 6, the accelerator / transport system control system 7, the irradiation control system 8, and the operation terminal 40. Based on the setting data from the treatment planning device 6, the central controller 5 sets operating parameters for accelerator operation, operating parameters for forming an irradiation field, planned beam position and beam width, dose Has a function to calculate the set value. These operation parameters and monitor set values are output from the central controller 5 to the accelerator / transport system control system 7 and the irradiation control system 8.
The accelerator / transport system control system 7 is connected to the charged particle beam generator 1 and the beam transport system 2, and controls equipment constituting the charged particle beam generator 1 and the beam transport system 2.
The irradiation control system 8 is connected to the scanning irradiation device 3 and controls devices that constitute the scanning irradiation device 3.
The operation terminal 40 includes an input device and a display screen for inputting data and instruction signals by an operator (medical staff such as a doctor and an operator).

照射制御システム８について、図２を用いて説明する。
照射制御システム８は、患者機器制御装置８ａ、モニタ監視制御装置８ｂおよび走査電磁石電源制御装置８ｃを備える。
患者機器制御装置８ａは、回転ガントリ１４を構成する各機器を制御する回転ガントリ制御装置８ａ１、治療台１０を移動して位置決め制御する治療台制御装置８ａ２、ノズル１１内に配置された機器を制御するノズル内機器制御装置８ａ３を備えている。このうち、回転ガントリ制御装置８ａ１は、回転ガントリ１４の回転角度を制御することで、患者１３に照射する荷電粒子ビームの照射角度を制御する。 The irradiation control system 8 will be described with reference to FIG.
The irradiation control system 8 includes a patient device control device 8a, a monitor monitoring control device 8b, and a scanning electromagnet power supply control device 8c.
The patient device control device 8a controls the rotation gantry control device 8a1 that controls each device constituting the rotation gantry 14, the treatment table control device 8a2 that moves and controls the treatment table 10, and the devices arranged in the nozzle 11. In-nozzle device control device 8a3 is provided. Among them, a rotating gantry controller 8a1, by controlling the rotation angle of the rotating gantry 14, which controls the irradiation angle of the charged particle beam to be irradiated to the patient 1 3.

モニタ監視制御装置８ｂは、上流ビームモニタ１１ａを監視制御する上流ビームモニタ監視制御装置８ｂ１、下流ビームモニタ１１ｄを監視制御する下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２、線量モニタ１１ｃを監視制御する線量監視制御装置８ｂ３を概略備える。 The monitor monitoring control device 8b includes an upstream beam monitor monitoring control device 8b1 that monitors and controls the upstream beam monitor 11a, a downstream beam monitor monitoring control device 8b2 that monitors and controls the downstream beam monitor 11d, and a dose monitoring control device that monitors and controls the dose monitor 11c. 8b3 is roughly provided.

上流ビームモニタ監視制御装置８ｂ１は上流ビームモニタ１１ａに入射された荷電粒子ビームのビーム位置およびビーム幅を計測する機能を有し、荷電粒子ビームに異常がないか否かを判定する機能（異常判定処理）を有する。
下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２は、走査電磁石１１ｂによって走査され、下流ビームモニタ１１ｄに入射された荷電粒子ビームのビーム位置およびビーム幅を計測する機能を有する。すなわち、走査された荷電粒子ビームのビーム位置およびビーム幅に異常がないか否かを判定する機能（異常判定処理）を有する。上流ビームモニタ監視制御装置８ｂ１や下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２の機構は、具体的には以下の通りである。 The upstream beam monitor monitoring controller 8b1 has a function of measuring the beam position and beam width of the charged particle beam incident on the upstream beam monitor 11a, and determines whether or not the charged particle beam is abnormal (abnormality determination). Treatment).
The downstream beam monitor monitoring control device 8b2 has a function of measuring the beam position and beam width of the charged particle beam scanned by the scanning electromagnet 11b and incident on the downstream beam monitor 11d. That is, it has a function (abnormality determination process) for determining whether or not the beam position and beam width of the scanned charged particle beam are normal. The mechanisms of the upstream beam monitor monitoring control device 8b1 and the downstream beam monitor monitoring control device 8b2 are specifically as follows.

上流ビームモニタ監視制御装置８ｂ１は、上流ビームモニタ１１ａで計測された計測データを受信して演算処理し、荷電粒子ビームが通過した位置およびビーム幅を求める。求めたビーム位置が予め定められた範囲外の場合、またはビーム幅が予め定められた範囲外の場合、上流ビームモニタ監視制御装置８ｂ１は、ビーム異常と判定し、中央制御装置５に異常信号を出力する。 The upstream beam monitor monitoring control device 8b1 receives the measurement data measured by the upstream beam monitor 11a and performs arithmetic processing to obtain the position and beam width through which the charged particle beam has passed. If the obtained beam position is out of the predetermined range or the beam width is out of the predetermined range, the upstream beam monitor monitoring control device 8b1 determines that the beam is abnormal and sends an abnormal signal to the central control device 5. Output.

下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２は、下流ビームモニタ１１ｄで計測した計測データを受信して演算処理し、荷電粒子ビームが通過した位置およびビーム幅を求める。求めたビーム位置が予め定められた範囲外の場合、またはビーム幅が予め定められた範囲外の場合、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２はビーム異常と判定し、中央制御装置５に異常信号を出力する。 Downstream beam monitor monitoring controller 8b2 receives the measurement data measured by the downstream beam monitor 11 d and arithmetic processing to obtain the position and the beam width charged particle beam has passed. If the obtained beam position is out of the predetermined range or the beam width is out of the predetermined range, the downstream beam monitor monitoring control device 8b2 determines that the beam is abnormal and outputs an abnormal signal to the central control device 5. To do.

線量監視制御装置８ｂ３は、線量モニタ１１ｃで計測した計測データを受け取って演算処理し、当該照射スポットに対する照射線量を求め、照射線量値が目標線量値に達したと判定すると、中央制御装置５に対して照射満了信号を出力する。中央制御装置５は、照射満了信号を受けて荷電粒子ビームの出射を停止する。 The dose monitoring control device 8b3 receives the measurement data measured by the dose monitor 11c, calculates the irradiation dose for the irradiation spot, and determines that the irradiation dose value has reached the target dose value. In response, an irradiation completion signal is output. The central control unit 5 stops the emission of the charged particle beam in response to the irradiation completion signal.

この線量監視制御装置８ｂ３は、図３に示すように、正線量モニタ１１ｃ１に接続されたアンプ（ゲイン１）８ｂ３−１，アンプ（ゲイン２）８ｂ３−２，アンプ（ゲイン３）８ｂ３−３、パルスカウンタ８ｂ３−４、積算パルス取込装置８ｂ３−５と、副線量モニタ１１ｃ２に接続されたアンプ（ゲイン１）８ｂ３−１，アンプ（ゲイン２）８ｂ３−２，アンプ（ゲイン３）８ｂ３−３、パルスカウンタ８ｂ３−４、積算パルス取込装置８ｂ３−５と、演算部８ｂ３−６、メモリ８ｂ３−７、プリセット出力部８ｂ３−８、線量満了判定部８ｂ３−９を有している。 As shown in FIG. 3, the dose monitoring controller 8b3 includes an amplifier (gain 1) 8b3-1, an amplifier (gain 2) 8b3-2, an amplifier (gain 3) 8b3-3 connected to the positive dose monitor 11c1, Amplifier (gain 1) 8b3-1, amplifier (gain 2) 8b3-2, amplifier (gain 3) 8b3-3 connected to the pulse counter 8b3-4, integrated pulse capture device 8b3-5, and sub-dose monitor 11c2 , A pulse counter 8b3-4, an integrated pulse capturing device 8b3-5, a calculation unit 8b3-6, a memory 8b3-7, a preset output unit 8b3-8, and a dose expiration determination unit 8b3-9.

アンプ（ゲイン１）８ｂ３−１，アンプ（ゲイン２）８ｂ３−２，アンプ（ゲイン３）８ｂ３−３は、各々の正線量モニタ１１ｃ１または副線量モニタ１１ｃ２で計測された電荷信号をパルス信号に増幅するゲインが各々異なるアンプである。各々のアンプは、増幅したパルス信号をパルスカウンタ８ｂ３−４に出力する。なお、図示の都合上３つのアンプを設ける場合を例示したが、アンプの数は３つに限定されず、荷電粒子ビームの照射条件に合わせて適宜適切な個数設けることができる。 The amplifier (gain 1) 8b3-1, the amplifier (gain 2) 8b3-2, and the amplifier (gain 3) 8b3-3 amplify the charge signal measured by each positive dose monitor 11c1 or sub-dose monitor 11c2 into a pulse signal. Each amplifier has a different gain. Each amplifier outputs the amplified pulse signal to the pulse counter 8b3-4. Note that although three amplifiers are provided for convenience of illustration, the number of amplifiers is not limited to three, and an appropriate number can be appropriately provided according to the irradiation condition of the charged particle beam.

パルスカウンタ８ｂ３−４は、アンプ８ｂ３−１〜８ｂ３−３に対して１対１で接続されており、アンプ８ｂ３−１〜８ｂ３−３と同数設けられている。このパルスカウンタ８ｂ３−４は、アンプ８ｂ３−１〜８ｂ３−３から入力したパルス信号に基づいてパルス数を積算し、積算されたパルス数を積算パルス取込装置８ｂ３−５に出力する。 The pulse counters 8b3-4 are connected to the amplifiers 8b3-1 to 8b3-3 on a one-to-one basis, and are provided in the same number as the amplifiers 8b3-1 to 8b3-3. The pulse counter 8b3-4 integrates the number of pulses based on the pulse signals input from the amplifiers 8b3-1 to 8b3-3, and outputs the accumulated number of pulses to the integrated pulse capturing device 8b3-5.

積算パルス取込装置８ｂ３−５は、アンプ８ｂ３−１〜８ｂ３−３に対して１対１で接続されたパルスカウンタ８ｂ３−４で各々積算されたパルス数を積算し、演算部８ｂ３−６に対して出力する。 The integrated pulse capturing device 8b3-5 integrates the number of pulses respectively integrated by the pulse counter 8b3-4 connected one-to-one with the amplifiers 8b3-1 to 8b3-3, and supplies the operation unit 8b3-6. Output.

演算部８ｂ３−６は、積算パルス取込装置８ｂ３−５で積算された積算値から、照射スポットに対する照射線量値を演算する。 The calculation unit 8b3-6 calculates an irradiation dose value for the irradiation spot from the integrated value integrated by the integrated pulse capturing device 8b3-5.

線量満了判定部８ｂ３−９は、演算部８ｂ３−６で求めた照射スポットに対する照射線量値と目標線量値とを比較し、照射線量値が目標線量値に達したと判定したときは中央制御装置５に対して照射満了信号を出力する。 The dose expiration determination unit 8b3-9 compares the irradiation dose value with respect to the irradiation spot obtained by the calculation unit 8b3-6 and the target dose value, and determines that the irradiation dose value has reached the target dose value. 5 outputs an irradiation completion signal.

メモリ８ｂ３−７は、演算部８ｂ３−６で演算された各スポット毎の線量や各コントロールポイント毎の線量を記憶する。 The memory 8b3-7 stores the dose for each spot and the dose for each control point calculated by the calculation unit 8b3-6.

プリセット出力部８ｂ３−８は、図４Ａに示すような、予め治療計画装置６にて計画された総線量６ａ−１、コントロールポイント数６ａ−２、コントロ−ルポイント毎のスポット数や線量６ａ−３、各スポットの線量６ａ−５、用いるアンプ６ａ−４、等の情報を治療計画装置６から入手し、各々のパルスカウンタ８ｂ３−４に対して出力する。 As shown in FIG. 4A, the preset output unit 8b3-8 includes a total dose 6a-1, a control point number 6a-2, a spot number and a dose 6a- 3. Information on the dose 6a-5 of each spot, the amplifier 6a-4 to be used, etc. is obtained from the treatment planning device 6 and output to each pulse counter 8b3-4.

ここで、正線量モニタ１１ｃ１および線量監視制御装置８ｂ３における処理を図４Ａ乃至図４Ｄを参照して以下説明する。なお、図４Ａ乃至図４Ｄ内の数値の単位は、全てパルスである。また、副線量モニタ１１ｃ２の演算処理は正線量モニタ１１ｃ１での演算処理と全く同じであるため、説明は省略する。 Here, processing in the positive dose monitor 11c1 and the dose monitoring control device 8b3 will be described below with reference to FIGS. 4A to 4D. It should be noted that the numerical units in FIGS. 4A to 4D are all pulses. In addition, the calculation process of the sub-dose monitor 11c2 is exactly the same as the calculation process of the positive dose monitor 11c1, and thus the description thereof is omitted.

前提として、総線量を５０００とする場合を考える。また、図４Ａに示すように、コントロールポイントの総数は５、スポット数は１コントロールポイント当たり１０スポットで計５０スポット、１スポット当たりの線量は１００パルスと治療計画装置６にて計画される。更に、各コントロールポイントの際のビームエネルギーから、コントロールポイント１，４，５は、ゲイン１（アンプ（ゲイン１）８ｂ３−１）を、コントロールポイント２は、ゲイン２（アンプ（ゲイン２）８ｂ３−２）を、コントロールポイント３は、ゲイン３（アンプ（ゲイン３）８ｂ３−３）を用いることが予め治療計画装置６にて計画されている。この計画された治療計画情報は、プリセット出力部８ｂ３−８に出力される。 As a premise, consider the case where the total dose is 5000. Also, as shown in FIG. 4A, the total number of control points is 5, the number of spots is 10 spots per control point, a total of 50 spots, and the dose per spot is planned by 100 treatment plans 6. Further, from the beam energy at each control point, the control points 1, 4 and 5 have gain 1 (amplifier (gain 1) 8b3-1), and the control point 2 has gain 2 (amplifier (gain 2) 8b3- 2) As for the control point 3, it is planned in advance by the treatment planning device 6 that the gain 3 (amplifier (gain 3) 8b3-3) is used. The planned treatment plan information is output to the preset output unit 8b3-8.

まず、正線量モニタ１１ｃ１から入力された電荷は、まずアンプ（ゲイン１）８ｂ３−１，アンプ（ゲイン２）８ｂ３−２，アンプ（ゲイン３）８ｂ３−３に各々入力される。各々のアンプ（ゲイン１）８ｂ３−１，アンプ（ゲイン２）８ｂ３−２，アンプ（ゲイン３）８ｂ３−３は、受け取った電荷を増幅した上でパルス信号に変換し、パルスカウンタ８ｂ３−４にパルス信号（検出信号）を出力する。 First, the charges input from the positive dose monitor 11c1 are first input to the amplifier (gain 1) 8b3-1, amplifier (gain 2) 8b3-2, and amplifier (gain 3) 8b3-3, respectively. Each amplifier (gain 1) 8b3-1, amplifier (gain 2) 8b3-2, amplifier (gain 3) 8b3-3 amplifies the received charge, converts it into a pulse signal, and outputs it to the pulse counter 8b3-4. A pulse signal (detection signal) is output.

パルスカウンタ８ｂ３−４は、入力したパルス信号を受け取って信号処理する。具体的には、パルスカウンタ８ｂ３−４は入力したパルス信号に基づいてパルス数を積算し、積算されたパルス数を積算パルス取込装置８ｂ３−５に出力する。 The pulse counter 8b3-4 receives the input pulse signal and processes it. Specifically, the pulse counter 8b3-4 accumulates the number of pulses based on the input pulse signal, and outputs the accumulated number of pulses to the accumulated pulse capturing device 8b3-5.

なお、パルスカウンタ８ｂ３−４は、あるコントロ−ルポイントで接続されるアンプのゲインを用いることが選択されたなった場合も、荷電粒子ビームの照射中はカウントの累積は継続する。 Note that the pulse counter 8b3-4 continues to accumulate the count during irradiation with the charged particle beam even when it is selected to use the gain of the amplifier connected at a certain control point.

積算パルス取込装置８ｂ３−５は、正線量モニタ１１ｃ１で検出された信号に基づくパルス数のデータ収集を行い、荷電粒子ビームの積算線量を図４Ｂに示すように積算する。具体的には、図４Ｂに示すように、入力したパルス信号に基づいて、アンプ（ゲイン１）８ｂ３−１の各スポットのパルス数６ｂ−１，アンプ（ゲイン２）８ｂ３−２の各スポットのパルス数６ｂ−２，アンプ（ゲイン３）８ｂ３−３の各スポットのパルス数６ｂ−３を積算する。積算パルス取込装置８ｂ３−５で収集して求めた荷電粒子ビームの積算データは、演算部８ｂ３−６にて取り込まれる。 The integrated pulse capturing device 8b3-5 collects data of the number of pulses based on the signal detected by the positive dose monitor 11c1, and integrates the integrated dose of the charged particle beam as shown in FIG. 4B. Specifically, as shown in FIG. 4B, based on the input pulse signal, the pulse number 6b-1 of each spot of the amplifier (gain 1) 8b3-1 and the spot number of each spot of the amplifier (gain 2) 8b3-2. The pulse number 6b-3 of each spot of the pulse number 6b-2 and the amplifier (gain 3) 8b3-3 is integrated. The accumulated data of the charged particle beam obtained by collecting by the accumulated pulse capturing device 8b3-5 is captured by the calculation unit 8b3-6.

演算部８ｂ３−６は、処理信号に基づいて、正線量モニタ１１ｃ１や副線量モニタ１１ｃ２を通過した荷電粒子ビームの線量を演算する。 The calculation unit 8b3-6 calculates the dose of the charged particle beam that has passed through the positive dose monitor 11c1 and the sub dose monitor 11c2 based on the processing signal.

具体的には、演算部８ｂ３−６は、まず、コントロールポイント毎にプリセット線量からの超過分を演算する。例えば、図４Ｃに示すように、アンプ（ゲイン１）８ｂ３−１のコントロールポイント毎の超過線量６ｃ−１，アンプ（ゲイン２）８ｂ３−２のコントロールポイント毎の超過線量６ｃ−２，アンプ（ゲイン３）８ｂ３−３のコントロールポイント毎の超過線量６ｃ−３を求める。その後、演算部８ｂ３−６は、図４Ｄに示すように、アンプ（ゲイン１）８ｂ３−１のコントロールポイント実績線量６ｄ−１，アンプ（ゲイン２）８ｂ３−２のコントロールポイント実績線量６ｄ−２，アンプ（ゲイン３）８ｂ３−３のコントロールポイント実績線量６ｄ−３を、現コントロールポイントの計測線量から前回コントロールポイント満了時の計測線量（コントロールポイント毎の超過線量６ｃ−１，６ｃ−２，６ｃ−３）を減算することで求める。また、各スポットごとの実績線量６ｄ−４を求める。求めたコントロールポイント実績線量６ｄ−１〜６ｄ−３、実績線量６ｄ−４の情報を線量満了判定部８ｂ３−９およびメモリ８ｂ３−７に出力する。 Specifically, the calculation unit 8b3-6 first calculates an excess from the preset dose for each control point. For example, as shown in FIG. 4C, the excess dose 6c-1 for each control point of the amplifier (gain 1) 8b3-1, the excess dose 6c-2 for each control point of the amplifier (gain 2) 8b3-2, and the amplifier (gain) 3) Obtain the excess dose 6c-3 for each control point 8b3-3. Thereafter, as shown in FIG. 4D, the calculation unit 8b3-6 controls the actual control point dose 6d-1 of the amplifier (gain 1) 8b3-1, the actual control point dose 6d-2 of the amplifier (gain 2) 8b3-2, The control point actual dose 6d-3 of the amplifier (gain 3) 8b3-3 is changed from the measured dose at the current control point to the measured dose when the previous control point expires (excess doses 6c-1, 6c-2, 6c- for each control point). It is obtained by subtracting 3). Moreover, the actual dose 6d-4 for each spot is obtained. Information on the obtained control point actual doses 6d-1 to 6d-3 and the actual dose 6d-4 is output to the dose expiration determination unit 8b3-9 and the memory 8b3-7.

また、演算部８ｂ３−６は、正線量モニタ１１ｃ１のラインから出力された計測線量と副線量モニタ１１ｃ２のラインから出力された計測線量とを比較し、異なる値であるときは、異常であるとして異常信号を中央制御装置５に対して出力する。 In addition, the calculation unit 8b3-6 compares the measured dose output from the line of the positive dose monitor 11c1 with the measured dose output from the line of the sub-dose monitor 11c2, and determines that it is abnormal when the values are different. An abnormal signal is output to the central controller 5.

中央制御装置５は、上流ビームモニタ監視制御装置８ｂ１、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２または線量監視制御装置８ｂ３から異常信号を入力すると、加速器・輸送系制御システム７にビーム停止指令信号を出力し、荷電粒子ビーム発生装置１から出射する荷電粒子ビームを停止させる。
本実施形態では、荷電粒子ビーム発生装置１から出射する荷電粒子ビームを停止するように制御したが、中央制御装置５がビーム輸送系２を制御し、照射ノズル１１に入射される荷電粒子ビームを停止するように制御してもよい。 When the central controller 5 inputs an abnormal signal from the upstream beam monitor monitoring controller 8b1, the downstream beam monitor monitoring controller 8b2, or the dose monitoring controller 8b3, it outputs a beam stop command signal to the accelerator / transport system control system 7, The charged particle beam emitted from the charged particle beam generator 1 is stopped.
In the present embodiment, the charged particle beam emitted from the charged particle beam generator 1 is controlled to be stopped. However, the central controller 5 controls the beam transport system 2 to change the charged particle beam incident on the irradiation nozzle 11. You may control to stop.

線量満了判定部８ｂ３−９は、演算部８ｂ３−６で求めた照射スポットに対する照射線量値を目標線量値と比較し、照射線量値が目標線量値に達したと判定したときは、中央制御装置５に対して照射満了信号を出力する。 When the dose expiration determination unit 8b3-9 compares the irradiation dose value for the irradiation spot obtained by the calculation unit 8b3-6 with the target dose value and determines that the irradiation dose value has reached the target dose value, the central controller 5 outputs an irradiation completion signal.

図２に戻って、走査電磁石電源制御装置８ｃは、走査電磁石１１ｂの電源装置（図示せず）を制御することによって、走査電磁石１１ｂに励磁する励磁電流を制御し、患者１３への荷電粒子ビームの照射位置を変更する。 Returning to FIG. 2, the scanning magnet power supply control unit 8c, by controlling the power supply of the scanning electromagnet 11b (not shown) to control the exciting current for exciting the scan electromagnets 11b, charged to the patient 1 3 Change the irradiation position of the particle beam.

次に、図５を用いて、患者に対する治療開始から治療終了までの流れを説明する。
本実施形態では、患者１３の患部をビーム進行方向（患者１３の体表面からの深さ方向）に対して複数の層（以下、レイヤーという）に分割し、各レイヤーを複数のスポットである小領域に分けてビーム照射するスポットスキャニング照射法を例に説明する。 Next, the flow from the start of treatment to the end of treatment will be described with reference to FIG.
In this embodiment, the affected part of the patient 13 is divided into a plurality of layers (hereinafter referred to as layers) in the beam traveling direction (depth direction from the body surface of the patient 13), and each layer is a small spot that is a plurality of spots. A spot scanning irradiation method in which beam irradiation is performed by dividing into regions will be described as an example.

治療計画装置６は、予め取得された患者の治療計画情報を記憶している。治療計画情報は、照射データ（ビームエネルギー情報、照射位置情報、各照射位置に対する荷電粒子ビームの目標線量値等）および許容値データ（上流ビームモニタ１１ａでの許容ビーム位置情報および許容ビーム幅情報や、各照射位置に対する下流ビームモニタ１１ｄでの許容ビーム位置情報および許容ビーム幅情報等）を含んでいる。
なお、本実施形態では、治療計画装置６が照射データおよび許容値データを求める構成としたが、治療計画装置６が照射データを求め、中央制御装置５が許容値データを求める構成としても良い。この場合、治療計画装置６は、許容値データを求めるのに必要なデータを中央制御装置５に送信し、中央制御装置５は受け取ったデータに基づいて許容値データを算出する。照射データである目標線量値は、各レイヤー内のスポット位置毎に定められる。 The treatment planning device 6 stores treatment plan information of a patient acquired in advance. The treatment plan information includes irradiation data (beam energy information, irradiation position information, target dose value of charged particle beam for each irradiation position, etc.) and allowable value data (allowable beam position information and allowable beam width information in the upstream beam monitor 11a, , The allowable beam position information and the allowable beam width information on the downstream beam monitor 11d for each irradiation position).
In the present embodiment, the treatment planning device 6 obtains irradiation data and allowable value data. However, the treatment planning device 6 may obtain irradiation data and the central control device 5 may obtain allowable value data. In this case, the treatment planning device 6 transmits data necessary for obtaining the tolerance data to the central control device 5, and the central control device 5 calculates the tolerance data based on the received data. A target dose value that is irradiation data is determined for each spot position in each layer.

患者１３が治療台（ベッド）上に固定されると、医師は操作端末４０の入力装置から準備開始信号を入力する。
準備開始信号を受信した中央制御装置５は、該当する患者の治療計画情報を治療計画装置６から受け取り、治療台制御装置８ａ２にベッド位置情報を出力する。治療台制御装置８ａ２は、ベッド位置情報に基づいて患者１３をビーム軸の延長線上の所定位置に配置するように治療台１０を移動し、位置決めする。また、中央制御装置５は、回転ガントリ制御装置８ａ１にガントリ角度情報を出力する。回転ガントリ制御装置８ａ１は、ガントリ角度情報に基づいて回転ガントリ１４を回転させて所定の角度に配置する。また、中央制御装置５は、照射位置毎の荷電粒子ビームの目標線量値や許容値データをモニタ監視制御装置８ｂに送信する。中央制御装置５は、照射データに含まれるビームエネルギー情報および照射位置情報に基づいて、走査電磁石１１ｂに励磁すべき励磁電流値を算出し、励磁電流パラメータを求め、走査電磁石電源制御装置８ｃに励磁電流パラメータを送信する。さらに、中央制御装置５は、治療計画情報に基づいて円形加速器１６の加速運転のための運転パラメータや、円形加速器１６から出射された荷電粒子ビームを照射ノズル１１に輸送するためのビーム輸送系２の運転パラメータを求め、加速器・輸送系制御システム７にこれらの運転パラメータを送信する。 When the patient 13 is fixed on the treatment table (bed), the doctor inputs a preparation start signal from the input device of the operation terminal 40.
The central control device 5 that has received the preparation start signal receives the treatment plan information of the corresponding patient from the treatment plan device 6 and outputs the bed position information to the treatment table control device 8a2. The treatment table control device 8a2 moves and positions the treatment table 10 so as to place the patient 13 at a predetermined position on the extension line of the beam axis based on the bed position information. The central controller 5 also outputs gantry angle information to the rotating gantry controller 8a1. The rotating gantry control device 8a1 rotates the rotating gantry 14 based on the gantry angle information and arranges it at a predetermined angle. Further, the central control device 5 transmits the target dose value and allowable value data of the charged particle beam for each irradiation position to the monitor monitoring control device 8b. Based on the beam energy information and the irradiation position information included in the irradiation data, the central controller 5 calculates an excitation current value to be excited in the scanning electromagnet 11b, obtains an excitation current parameter, and applies an excitation current to the scanning electromagnet power supply controller 8c. Send current parameters. Further, the central controller 5 operates based on the treatment plan information for operating parameters for the acceleration operation of the circular accelerator 16 and a beam transport system 2 for transporting the charged particle beam emitted from the circular accelerator 16 to the irradiation nozzle 11. Are obtained, and these operational parameters are transmitted to the accelerator / transport system control system 7.

治療の準備が完了すると、医師は操作端末４０の入力装置から治療開始信号を入力する。
治療開始信号が入力された中央制御装置５は、加速器・輸送系制御システム７に指令信号を送信する。
次いで、加速器・輸送系制御システム７は、最初に照射するレイヤー（最初のビームエネルギー情報）に相当する運転パラメータを円形加速器１６およびビーム輸送系２に設定する。円形加速器１６およびビーム輸送系２の運転パラメータが設定されて運転開始準備が完了すると（ステップＳ３０）、走査電磁石電源制御装置８ｃは励磁電流パラメータに基づいて走査電磁石１１ｂを励磁する（ステップＳ３１）。最初の照射スポットに対応する励磁電流が走査電磁石１１ｂに励磁された後、モニタ監視制御装置８ｂの線量監視制御装置８ｂ３が、当該スポット位置に対する目標線量値に基づいてビームの照射線量の監視を開始し（ステップＳ３２）、照射準備が完了する。 When preparation for treatment is completed, the doctor inputs a treatment start signal from the input device of the operation terminal 40.
The central controller 5 to which the treatment start signal is input transmits a command signal to the accelerator / transport system control system 7.
Next, the accelerator / transport system control system 7 sets operation parameters corresponding to the layer to be irradiated first (first beam energy information) in the circular accelerator 16 and the beam transport system 2. When the operation parameters for the circular accelerator 16 and the beam transport system 2 are set and the operation start preparation is completed (step S30), the scanning electromagnet power supply control device 8c excites the scanning electromagnet 11b based on the excitation current parameter (step S31). After the exciting current corresponding to the first irradiation spot is excited in the scanning electromagnet 11b, the dose monitoring control device 8b3 of the monitor monitoring control device 8b starts monitoring the irradiation dose of the beam based on the target dose value for the spot position. (Step S32), the preparation for irradiation is completed.

中央制御装置５がビーム出射開始指令を送信すると（ステップＳ３３）、加速器・輸送系制御システム７はイオン源を起動し、荷電粒子（陽子または重粒子）を生成する。前段加速器１５は、イオン源からの荷電粒子を加速し、円形加速器１６に出射する。円形加速器１６は、荷電粒子ビームを更に加速する。周回する荷電粒子ビームは目標エネルギーまで加速され、円形加速器１６からビーム輸送系２に出射される。荷電粒子ビームは、ビーム輸送系２を経てスキャニング照射装置３に到達する。荷電粒子ビームは、照射ノズル１１内をビーム軸に沿って進行し、上流ビームモニタ１１ａ，走査電磁石１１ｂ，線量モニタ１１ｃおよび下流ビームモニタ１１ｄを通過する。照射ノズル１１から出射された荷電粒子ビームが患者１３の患部に照射される。 When the central controller 5 transmits a beam extraction start command (step S33), the accelerator / transport system control system 7 activates the ion source to generate charged particles (protons or heavy particles). The front stage accelerator 15 accelerates charged particles from the ion source and emits them to the circular accelerator 16. The circular accelerator 16 further accelerates the charged particle beam. The circulating charged particle beam is accelerated to the target energy and emitted from the circular accelerator 16 to the beam transport system 2. The charged particle beam reaches the scanning irradiation device 3 through the beam transport system 2. The charged particle beam travels along the beam axis in the irradiation nozzle 11, and passes through the upstream beam monitor 11a, the scanning electromagnet 11b, the dose monitor 11c, and the downstream beam monitor 11d. The charged particle beam emitted from the irradiation nozzle 11 is irradiated to the affected part of the patient 13.

線量監視制御装置８ｂ３は、線量モニタ１１ｃで計測した計測データを受け取って演算処理し、当該照射スポットに対する照射線量を求め、最初の照射スポットに対する照射線量値が目標線量値に達したか否かを判定するとともに、正線量モニタ１１ｃ１のラインから出力された計測線量と副線量モニタ１１ｃ２のラインから出力された計測線量とを比較し、異なる値であるか否かを判定する。線量監視制御装置８ｂ３は、照射線量値が目標線量値に達したと判定するとともに、
正副線量モニタの計測信号が一致したと判定すると、中央制御装置５に対して照射満了信号を出力する（ステップＳ３４）。中央制御装置５は、照射満了信号を受けて荷電粒子ビームの出射を停止する（ステップＳ３５）。 The dose monitoring control device 8b3 receives the measurement data measured by the dose monitor 11c, calculates the irradiation dose for the irradiation spot, and determines whether or not the irradiation dose value for the first irradiation spot has reached the target dose value. At the same time, the measured dose output from the line of the positive dose monitor 11c1 is compared with the measured dose output from the line of the sub-dose monitor 11c2, and it is determined whether or not the values are different. The dose monitoring controller 8b3 determines that the irradiation dose value has reached the target dose value,
If it is determined that the measurement signals of the primary and secondary dose monitors match, an irradiation completion signal is output to the central controller 5 (step S34). The central controller 5 stops the emission of the charged particle beam in response to the irradiation completion signal (Step S35).

次いで、上流ビームモニタ１１ａで検出した第１検出データを上流ビームモニタ監視制御装置８ｂ１で取り込むとともに、下流ビームモニタ１１ｄで検出した第２検出データを下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２で取り込む。そして、照射された荷電粒子ビームの位置およびビーム幅を求める（ステップＳ３６）。
演算処理が終了し、ビームの位置およびビーム幅に異常がなければ（ビーム位置が許容ビーム位置の範囲内であり、ビーム幅が許容ビーム幅の範囲内と判定されれば）、照射満了した照射スポットがレイヤー内での最後のスポット位置であるか否かを判定する。最後の照射スポット位置でないと判定された場合（Ｎｏの場合）はステップＳ３１に戻り、走査電磁石電源制御装置８ｃは、次のスポットに荷電粒子ビームを照射するように走査電磁石１１ｂの励磁電流値を変更する。
走査電磁石電源制御装置８ｃは励磁電流パラメータに基づいて走査電磁石１１ｂを励磁すると（ステップＳ３１）、モニタ監視制御装置８ｂの線量監視制御装置８ｂ３は、次の照射スポット位置に対する目標線量値に基づいてビーム線量の監視を再開する（ステップＳ３２）。その後、中央制御装置５がビーム出射開始指令を送信することで次の照射スポット位置に対する荷電粒子ビームの照射が開始される（ステップＳ３３）。
照射満了した照射スポットがレイヤー内での最後のスポット位置であると判定されるまで（Ｙｅｓと判定されるまで）、走査電磁石設定（ステップＳ３１）から最後のスポットであるか否かの判定までの制御フロー（ステップＳ３７）を繰り返し行う。 Next, the first detection data detected by the upstream beam monitor 11a is captured by the upstream beam monitor monitoring control device 8b1, and the second detection data detected by the downstream beam monitor 11d is captured by the downstream beam monitor monitoring control device 8b2. Then, the position and beam width of the irradiated charged particle beam are obtained (step S36).
If the calculation process is completed and there is no abnormality in the beam position and beam width (if the beam position is within the allowable beam position range and the beam width is determined to be within the allowable beam width range), the irradiation has completed It is determined whether or not the spot is the last spot position in the layer. If it is determined not to be the last irradiation spot position (in the case of No), the process returns to step S31, the scanning magnet power supply control unit 8c is the excitation current value of the scanning electromagnet 11 b so as to irradiate the charged particle beam to the next spot To change.
When the scanning electromagnet power supply control device 8c excites the scanning electromagnet 11b based on the excitation current parameter (step S31), the dose monitoring control device 8b3 of the monitor monitoring control device 8b performs the beam based on the target dose value for the next irradiation spot position. The monitoring of the dose is resumed (step S32). Thereafter, the central controller 5 transmits a beam extraction start command to start irradiation of the charged particle beam to the next irradiation spot position (step S33).
Until it is determined that the irradiated irradiation spot is the last spot position in the layer (until determined to be Yes), from the setting of the scanning electromagnet (step S31) to the determination of whether or not it is the last spot The control flow (step S37) is repeated.

レイヤー内の全てのスポットへの照射が完了すると、中央制御装置５は、照射完了したレイヤーが患者１３に対する最後のレイヤーであるか否かを判定する。最後のレイヤーでない場合（Ｎｏの場合）、中央制御装置５は加速器・輸送系制御システム７に指令信号を送信する。加速器・輸送系制御システム７は、次に照射するレイヤーに相当する運転パラメータを円形加速器１６およびビーム輸送系２に設定し、次の運転準備を開始する（ステップＳ３０）。 When irradiation to all the spots in the layer is completed, the central controller 5 determines whether or not the layer that has been irradiated is the last layer for the patient 13. If it is not the last layer (in the case of No), the central controller 5 transmits a command signal to the accelerator / transport system control system 7. The accelerator / transport system control system 7 sets operation parameters corresponding to the layer to be irradiated next to the circular accelerator 16 and the beam transport system 2, and starts preparation for the next operation (step S30).

この制御フロー（ステップＳ３８）を全てのレイヤーが照射完了するまで繰り返す。全てのスポットおよび全てのレイヤーの照射が完了すると治療終了となる（ステップＳ３９）。 This control flow (step S38) is repeated until all layers are irradiated. When irradiation of all the spots and all the layers is completed, the treatment ends (step S39).

このように、線量監視制御装置８ｂ３内に電荷信号を増幅するゲインが異なるアンプ８ｂ３−１〜８ｂ３−３を複数設け、この複数設けたアンプ８ｂ３−１〜８ｂ３−３ごとにパルスカウンタ８ｂ３−４を設け、ゲイン毎にプリセット値を持って積算線量を監視する。 As described above, a plurality of amplifiers 8b3-1 to 8b3-3 having different gains for amplifying the charge signal are provided in the dose monitoring controller 8b3, and the pulse counter 8b3-4 is provided for each of the plurality of amplifiers 8b3-1 to 8b3-3 provided. The integrated dose is monitored with a preset value for each gain.

これにより、コントロールポイントに到達したことに基づくビーム電流強度に伴いゲインが変更されても、ビーム電流強度に適したゲインを用いてパルスカウントを行うことができ、ゲイン毎の線量管理が可能となり、パルス値での線量管理が可能となる。このため、過線量への安全性を高めつつ、ビームを安全に照射することが可能な粒子線照射装置および粒子線照射装置の作動方法を提供することができる。また、レイヤ（層）や遠隔スポットへの照射などの計画したビーム停止が入る場合でも、過線量への安全性を高めつつ、ビームを安全に照射することが可能となる。 As a result, even if the gain is changed with the beam current intensity based on reaching the control point, the pulse count can be performed using the gain suitable for the beam current intensity, and dose management for each gain becomes possible. Dose management with pulse value is possible. Therefore, it is possible to provide a particle beam irradiation apparatus and a method of operating the particle beam irradiation apparatus that can safely irradiate a beam while improving safety against an overdose. Further, even when a planned beam stop such as irradiation to a layer or a remote spot enters, it is possible to safely irradiate the beam while improving safety against overdose.

＜第２の実施形態＞
本発明の粒子線照射装置および粒子線照射装置の作動方法の第２の実施形態を図６を用いて説明する。図６はラスタースキャン方式による荷電粒子ビーム照射の制御のフローチャート図である。 <Second Embodiment>
A second embodiment of the particle beam irradiation apparatus and the method of operating the particle beam irradiation apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart of control of charged particle beam irradiation by a raster scan method.

第１の実施形態はスポットスキャニング照射法における線量を監視する粒子線照射装置であるのに対し、本実施形態の粒子線照射装置はラスタースキャニング照射法における線量を監視する粒子線照射装置である。
本実施形態の粒子線照射装置は、患者１３の患部をビーム進行方向に複数のレイヤーに分割し、各レイヤーにおいて荷電粒子ビームの照射を継続したまま（ビームＯＮのまま）、荷電粒子ビームを走査するラスタースキャニング照射法におけるビーム線量を監視するビームモニタシステムを備える。 The first embodiment is a particle beam irradiation apparatus that monitors the dose in the spot scanning irradiation method, whereas the particle beam irradiation apparatus according to the present embodiment is a particle beam irradiation apparatus that monitors the dose in the raster scanning irradiation method.
The particle beam irradiation apparatus of this embodiment divides the affected part of the patient 13 into a plurality of layers in the beam traveling direction, and scans the charged particle beam while continuing irradiation of the charged particle beam in each layer (with the beam ON). A beam monitor system for monitoring a beam dose in the raster scanning irradiation method.

以下、本実施形態の粒子線照射装置について、図６を参照して、第１の実施形態と異なる構成、動作を説明する。 Hereinafter, the configuration and operation of the particle beam irradiation apparatus of the present embodiment, which are different from those of the first embodiment, will be described with reference to FIG.

治療の準備が完了すると、医師は操作端末４０の入力装置から治療開始信号を入力する。
治療開始信号を入力した中央制御装置５は、加速器・輸送系制御システム７に指令信号を送信する。
加速器・輸送系制御システム７は、最初に照射するレイヤー（最初に照射するビームエネルギー情報）に相当する運転パラメータを円形加速器１６およびビーム輸送系２に設定する。円形加速器１６およびビーム輸送系２の運転パラメータが設定されて準備完了すると（ステップＳ３０）、走査電磁石電源制御装置８ｃは励磁電流パラメータに基づいて走査電磁石１１ｂを励磁する（ステップＳ３１Ａ）。最初の照射位置に対応する励磁電流が走査電磁石１１ｂに励磁された後、モニタ監視制御装置８ｂの線量監視制御装置８ｂ３が、当該スポット位置に対する目標線量値に基づいてビーム線量の監視を開始し（ステップＳ３２Ａ）、照射準備が完了する。 When preparation for treatment is completed, the doctor inputs a treatment start signal from the input device of the operation terminal 40.
The central controller 5 that has input the treatment start signal transmits a command signal to the accelerator / transport system control system 7.
The accelerator / transport system control system 7 sets operation parameters corresponding to the layer to be irradiated first (beam energy information to be irradiated first) in the circular accelerator 16 and the beam transport system 2. When the operation parameters of the circular accelerator 16 and the beam transport system 2 are set and preparation is completed (step S30), the scanning electromagnet power supply controller 8c excites the scanning electromagnet 11b based on the excitation current parameter (step S31A). After the excitation current corresponding to the first irradiation position is excited in the scanning electromagnet 11b, the dose monitoring control device 8b3 of the monitor monitoring control device 8b starts monitoring the beam dose based on the target dose value for the spot position ( Step S32A), preparation for irradiation is completed.

中央制御装置５がビーム出射開始指令を送信すると（ステップＳ３３）、加速器・輸送系制御システム７はイオン源を起動し、荷電粒子（陽子または重粒子）を生成する。前段加速器１５は、イオン源からの荷電粒子を加速し、円形加速器１６に出射する。円形加速器１６は、荷電粒子ビームを更に加速する。周回する荷電粒子ビームは目標エネルギーまで加速され、円形加速器１６からビーム輸送系２に出射される。荷電粒子ビームは、ビーム輸送系２を経てスキャニング照射装置３に到達する。さらに、荷電粒子ビームは、照射ノズル１１内をビーム軸に沿って進行し、上流ビームモニタ１１ａ，走査電磁石１１ｂ，線量モニタ１１ｃおよび下流ビームモニタ１１ｄを通過する。照射ノズル１１から出射された荷電粒子ビームが患者１３の患部に照射される。 When the central controller 5 transmits a beam extraction start command (step S33), the accelerator / transport system control system 7 activates the ion source to generate charged particles (protons or heavy particles). The front stage accelerator 15 accelerates charged particles from the ion source and emits them to the circular accelerator 16. The circular accelerator 16 further accelerates the charged particle beam. The circulating charged particle beam is accelerated to the target energy and emitted from the circular accelerator 16 to the beam transport system 2. The charged particle beam reaches the scanning irradiation device 3 through the beam transport system 2. Further, the charged particle beam travels along the beam axis in the irradiation nozzle 11 and passes through the upstream beam monitor 11a, the scanning electromagnet 11b, the dose monitor 11c, and the downstream beam monitor 11d. The charged particle beam emitted from the irradiation nozzle 11 is irradiated to the affected part of the patient 13.

線量監視制御装置８ｂ３は、線量モニタ１１ｃで計測した計測データを受け取って演算処理し、当該照射スポットに対する照射線量を求め、最初の照射スポットに対する照射線量値が目標線量値に達したか否かを判定するとともに、正線量モニタ１１ｃ１のラインから出力された計測線量と副線量モニタ１１ｃ２のラインから出力された計測線量とを比較し、異なる値であるか否かを判定する。線量監視制御装置８ｂ３は、照射線量値が目標線量値に達したと判定するとともに、
正副線量モニタの計測信号が一致したと判定すると、中央制御装置５に対して照射満了信号を出力する（ステップＳ３４）。 The dose monitoring control device 8b3 receives the measurement data measured by the dose monitor 11c, calculates the irradiation dose for the irradiation spot, and determines whether or not the irradiation dose value for the first irradiation spot has reached the target dose value. At the same time, the measured dose output from the line of the positive dose monitor 11c1 is compared with the measured dose output from the line of the sub-dose monitor 11c2, and it is determined whether or not the values are different. The dose monitoring controller 8b3 determines that the irradiation dose value has reached the target dose value,
If it is determined that the measurement signals of the primary and secondary dose monitors match, an irradiation completion signal is output to the central controller 5 (step S34).

上流ビームモニタ１１ａで検出した第１検出データを上流ビームモニタ監視制御装置８ｂ１で取り込み、下流ビームモニタ１１ｄで検出した第２検出データを下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２で取り込み、照射された荷電粒子ビームの位置およびビーム幅を求める（ステップＳ３５Ａ）。演算処理が終了し、ビームの位置およびビーム幅に異常がなければ（ビーム位置が許容ビーム位置の範囲内であり、ビーム幅が許容ビーム幅の範囲内と判定されれば）、照射満了した照射位置がレイヤー内での最後の照射位置であるか否かを判定する。最後の照射位置でないと判定された場合（Ｎｏの場合）、走査電磁石電源制御装置８ｃが励磁電流パラメータに基づいてスポット走査電磁石の設定を行い（ステップＳ３５Ｂ）、モニタ監視制御装置８ｂがスポット線量目標値設定を行う（ステップＳ３５Ｃ）。
ステップＳ３４に戻り、照射満了した照射スポットがレイヤー内での最後のスポット位置であると判定されるまで（Ｙｅｓと判定されるまで）、線量満了の判定ステップＳ３４から最後のスポットであるか否かの判定までの制御フロー３７Ａを繰り返し行う。 The first detection data detected by the upstream beam monitor 11a is taken in by the upstream beam monitor monitoring control device 8b1, the second detection data detected by the downstream beam monitor 11d is taken in by the downstream beam monitor monitoring control device 8b2, and the charged particle beam irradiated. And the beam width are obtained (step S35A). If the calculation process is completed and there is no abnormality in the beam position and beam width (if the beam position is within the allowable beam position range and the beam width is determined to be within the allowable beam width range), the irradiation has completed It is determined whether or not the position is the last irradiation position in the layer. When it is determined that it is not the last irradiation position (in the case of No), the scanning electromagnet power supply control device 8c sets the spot scanning electromagnet based on the excitation current parameter (step S35B), and the monitor monitoring control device 8b sets the spot dose target. Value setting is performed (step S35C).
Returning to step S34, until it is determined that the irradiated irradiation spot is the last spot position in the layer (until determined to be Yes), whether or not it is the last spot from the dose expiration determining step S34. The control flow 37A up to the determination is repeated.

レイヤー内の全てのスポットへの照射が完了すると、中央制御装置５は、照射完了したレイヤーが患者１３に対する最後のレイヤーであるか否かを判定する（ステップＳ３６Ａ）。最後のレイヤーでない場合（Ｎｏの場合）、中央制御装置５は加速器・輸送系制御システム７に指令信号を送信する。加速器・輸送系制御システム７は、次に照射するレイヤーに相当する運転パラメータを円形加速器１６およびビーム輸送系２に設定し、次の運転準備を開始する（ステップＳ３０）。 When the irradiation to all the spots in the layer is completed, the central controller 5 determines whether or not the irradiation completed layer is the last layer for the patient 13 (step S36A). If it is not the last layer (in the case of No), the central controller 5 transmits a command signal to the accelerator / transport system control system 7. The accelerator / transport system control system 7 sets operation parameters corresponding to the layer to be irradiated next to the circular accelerator 16 and the beam transport system 2, and starts preparation for the next operation (step S30).

この制御フロー３８Ａを全てのレイヤーが照射完了するまで繰り返す。全てのスポットおよび全てのレイヤーの照射が完了すると治療終了３９となる。 This control flow 38A is repeated until all layers are irradiated. When irradiation of all the spots and all the layers is completed, the treatment ends 39.

上述のフローにおいて、線量監視制御装置８ｂ３は、第１の実施形態と同様の処理を実施する。 In the above-described flow, the dose monitoring control device 8b3 performs the same processing as in the first embodiment.

このように、本実施形態の粒子線照射装置は、荷電粒子ビームを出射させた状態で照射位置を変更して、患部に対してビーム照射するラスタースキャニング照射法を実現する。 As described above, the particle beam irradiation apparatus according to the present embodiment realizes the raster scanning irradiation method in which the irradiation position is changed in a state where the charged particle beam is emitted and the affected part is irradiated with the beam.

本発明の粒子線照射装置および粒子線照射装置の作動方法の第２の実施形態においても、前述した粒子線照射装置および粒子線照射装置の作動方法とほぼ同様な効果が得られる。 Also in the second embodiment of the particle beam irradiation apparatus and the method of operating the particle beam irradiation apparatus of the present invention, substantially the same effect as the above-described method of operating the particle beam irradiation apparatus and the particle beam irradiation apparatus can be obtained.

＜その他＞
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。 <Others>
In addition, this invention is not limited to said embodiment, Various modifications are included. The above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. Moreover, it is also possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

例えば、上述の実施形態ではスポット毎に粒子線の出射を停止するスポットスキャニング方式や粒子線の出射を停止しないラスタースキャニング方式に適用した場合を例に示したが、照射装置で患部の形状に合わせてビームを照射する際に散乱体でビーム径を拡大したのちコリメータで周辺部を削ってビームを整形する散乱体方式など、他の方法にも適用することができる。 For example, in the above-described embodiment, the case of applying to the spot scanning method for stopping the emission of the particle beam for each spot or the raster scanning method for stopping the emission of the particle beam is shown as an example. Thus, the present invention can be applied to other methods such as a scatterer method in which the beam diameter is enlarged with a scatterer when the beam is irradiated and then the periphery is shaved with a collimator to shape the beam.

１…荷電粒子ビーム発生装置、
２…ビーム輸送系、
３…スキャニング照射装置、
４…制御システム、
５…中央制御装置、
６…治療計画装置、
７…加速器制御システム、
８…照射制御システム、
８ａ…患者機器制御装置、
８ａ１…回転ガントリ制御装置、
８ａ２…治療台制御装置、
８ａ３…ノズル内機器制御装置、
８ｂ…モニタ監視制御装置、
８ｂ１…上流ビームモニタ監視制御装置、
８ｂ２…下流ビームモニタ監視制御装置、
８ｂ３…線量監視制御装置、
８ｂ３−１…アンプ（ゲイン１）、
８ｂ３−２…アンプ（ゲイン２）、
８ｂ３−３…アンプ（ゲイン３）、
８ｂ３−４…パルスカウンタ、
８ｂ３−５…積算パルス取込装置、
８ｂ３−６…演算部、
８ｂ３−７…メモリ、
８ｂ３−８…プリセット出力部、
８ｂ３−９…線量満了判定部、
８ｃ…走査電磁石電源制御装置、
１０…治療台、
１１…照射ノズル、
１１ａ…上流ビームモニタ、
１１ｂ…走査電磁石、
１１ｃ…線量モニタ、
１１ｃ１…正線量モニタ、
１１ｃ２…副線量モニタ、
１１ｄ…下流ビームモニタ、
１２…荷電粒子ビーム、
１３…患者、
１４…回転ガントリ、
１５…前段加速器、
１６…円形加速器
２２…モニタ信号処理装置、
２３…電流・周波数変換器、
４０…操作端末。 1 ... charged particle beam generator,
2 ... Beam transport system,
3 ... Scanning irradiation device,
4 ... Control system,
5 ... Central control unit,
6 ... treatment planning device,
7 ... Accelerator control system,
8 ... Irradiation control system,
8a ... Patient equipment control device,
8a1 ... Rotating gantry control device,
8a2 ... treatment table control device,
8a3 ... In-nozzle device control device,
8b ... monitor monitoring control device,
8b1 ... Upstream beam monitor monitoring and control device,
8b2 ... Downstream beam monitor monitoring and control device,
8b3 ... Dose monitoring control device,
8b3-1 ... amplifier (gain 1),
8b3-2 ... amplifier (gain 2),
8b3-3 ... amplifier (gain 3),
8b3-4 Pulse counter,
8b3-5 ... Accumulated pulse capturing device,
8b3-6... Arithmetic unit,
8b3-7 ... Memory,
8b3-8 ... Preset output unit,
8b3-9 ... Dose expiration determination unit,
8c: Scanning magnet power supply control device,
10 ... treatment table,
11 ... Irradiation nozzle,
11a: Upstream beam monitor,
11b: scanning electromagnet,
11c: Dose monitor,
11c1 ... Positive dose monitor,
11c2 ... secondary dose monitor,
11d: Downstream beam monitor,
12 ... charged particle beam,
13 ... Patient ,
14 ... Rotating gantry,
15 ... Pre-stage accelerator,
16 ... Circular accelerator 22 ... Monitor signal processing device,
23: Current / frequency converter,
40: Operation terminal.

Claims

A particle beam irradiation apparatus for irradiating an irradiation target with a charged particle beam,
An accelerator that accelerates and emits charged particle beams;
An irradiation device for irradiating an irradiation target with a charged particle beam emitted from the accelerator;
A control device for controlling the accelerator and the irradiation device;
A dose monitor that measures the beam current intensity of the charged particle beam irradiated to the irradiation target as a charge amount, and
The control device includes at least two or more amplifiers each having a different gain for amplifying the signal of the charge amount measured by the dose monitor, and at least two or more counters connected one-to-one to the amplifiers. And an integrator for accumulating the count values of at least two counters. The amplifier used for each control point, which is an arbitrarily planned beam stop timing, is selected and changed, and is integrated by the integrator. The charged particle beam dose is monitored using the counted value. A particle beam irradiation apparatus, wherein:

In the particle beam irradiation apparatus of Claim 1 ,
The accumulator of the control device records an excess dose of the count value from the expiration of the control point for each control point, and the recorded count value of the excess dose at the next control point irradiation. A particle beam irradiation apparatus characterized by subtracting.

In the particle beam irradiation apparatus of Claim 1 ,
The counter connected to the amplifier not selected by the control device also continues to accumulate the count during the irradiation of the charged particle beam.

  A particle beam irradiation apparatus for irradiating an irradiation target with a charged particle beam,
  An accelerator that accelerates and emits charged particle beams;
  An irradiation apparatus that divides the irradiation target into a plurality of layers, divides the plurality of layers into spots that are small regions, and irradiates the charged particle beam;
  A control device for controlling the accelerator and the irradiation device;
  A dose monitor that measures the beam current intensity of the charged particle beam irradiated to the irradiation target as a charge amount, and
  The control device includes at least two or more amplifiers each having a different gain for amplifying the signal of the charge amount measured by the dose monitor, and at least two or more counters connected one-to-one to the amplifiers. And an integrator for integrating the count values of at least two counters, and selecting and changing an amplifier to be used every time a layer is changed and / or a spot adjacent to an important organ is reached. The dose of the charged particle beam is monitored using the count value accumulated in
  A particle beam irradiation apparatus characterized by that.

In a particle beam irradiation apparatus comprising: an accelerator that accelerates and emits a charged particle beam; an irradiation device that irradiates an irradiation target with the charged particle beam emitted from the accelerator; and a control device that controls the accelerator and the irradiation device A method of monitoring a dose of a charged particle beam irradiated to the irradiation object,
The beam current intensity of the charged particle beam dose monitor is irradiated to the irradiation target is measured as a charge amount, the gain for amplifying the signal of each differ by at least two or more amplifiers signal charge amount measured by the dose monitor The amplifier used for each control point that is amplified and arbitrarily planned beam stop timing is selected and changed, and at least two counters connected in a one-to-one relationship with the amplifier are pulse counts from the amplified signal. counts, integrator is integrating the number of pulses, a method of operating a particle beam irradiation apparatus characterized by monitoring the dose of the charged particle beam by using a count value which the accumulator is integrated.