扫描电磁铁用控制装置及粒子射线治疗装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种癌症治疗等所使用的粒子射线治疗装置，尤其涉及扫描照射型的粒子射线治疗装置所使用的扫描电磁铁用的控制装置以及使用该控制装置的粒子射线治疗装置。
【背景技术】
[0002]粒子射线治疗通过对成为治疗对象的患部照射带电粒子的射束(粒子射线)，来对患部组织造成损伤，由此来进行治疗。此时，为了在不对周边组织造成破坏的情况下向患部组织提供足够的剂量，要求适当地对照射剂量、照射范围(照射野)进行控制。作为控制照射野的方式，例如有使射束通过以往所使用的物理性的限制器来形成照射野的宽射束照射型、以及近来受到关注的通过扫描来直接形成照射野的扫描照射型(例如，参照专利文献I至3。)。尤其在扫描照射型中，对于面内的剂量分布也能随意地进行控制，从而能够提供与患部状态相对应的剂量。
[0003]在任一种情况下，由于为了控制粒子射线的轨道和照射范围而至少将用于控制电磁铁的控制器配置在产生较多中子等的环境中，因此，均容易发生故障。因此，考虑如专利文献4至7所示那样，通过使控制器的系统冗余化来检测故障。
现有技术文献专利文献
[0004]专利文献1:日本专利特开平11 - 114078号公报(段落0026?0039、图1?图4)
专利文献2:日本专利特开2001 - 212253号公报(段落0052?0055，图1)
专利文献3:日本专利特开2005 - 296162号公报(段落0023?0038、图1?图4、段落 0039 ?0045、图 5)
专利文献4:日本专利特开平5 - 94381号公报(段落0007、图1)
专利文献5:日本专利特开平8-241217号公报(段落0025?0026、图1)
专利文献6:日本专利特开2003 — 316599号公报(段落0015?0019，图1)
专利文献7:日本专利特开2008-299767号公报(段落0008?0016，图1、图2)
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0005]然而，在上述文献中，对于粒子射线治疗装置，并未记载具体应该使怎样的系统冗余化。另一方面，由于粒子射线治疗装置系统庞大，即使仅处于产生中子等的环境下，也需要较多的控制器，因此，对这所有的控制器均进行冗余化处理是不现实的。于是，本发明人对粒子射线治疗装置中故障的影响进行了研宄。其结果得知，扫描照射型的粒子射线治疗装置中进行指令值处理的系统是尤其应该要进行故障对应的最优先对象。
[0006]例如，在宽射束照射型中，对粒子射线进行扫描的电磁铁(摆动电磁铁:wobblerelectromagnet)用于扩大照射范围，以网罗物理性的限制器的透过形状，因此，在其下游设置有用于使粒子射线扩散的散射体。由此，即使控制摆动电磁铁的系统发生故障，无法进行粒子射线的控制，也会通过下游的散射体进行扩散。因此，剂量的集中程度较低，发生故障时的over dose (过剩剂量)对患者的影响也并不一定会有那么严重。
[0007]另一方面，在扫描照射型中，对粒子射线进行扫描的电磁铁(扫描电磁铁)通过以被称为尖向束(pencil beam)的细小粒子射线进行扫描来直接形成照射野。因此，在控制扫描电磁铁的系统发生故障时无法进行控制的粒子射线就直接照射向患者。于是，与宽射束照射型相比，在扫描照射型中，照射系统电磁铁的控制器发生故障时的过剩剂量对患者的影响更为严重。
[0008]而且，在扫描照射型中，即使假设根据指令值来控制扫描电磁铁，若指令值本身出现错误，则与电磁铁发生故障时一样也会产生严重的影响。因此，即使例如如专利文献7所记载的那样，设置测量粒子射线的位置的监视器，从而能够检测指令值与实际的粒子射线的位置之间的偏差，也无法避免过剩剂量对患者的影响。
[0009]本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于能够进行下述粒子射线治疗，在该粒子射线治疗中，可对过剩剂量产生的影响进行抑制，从而能够提供适当的剂量。
解决技术问题所采用的技术方案
[0010]本发明的扫描电磁铁用控制装置，用于控制将加速器提供的粒子射线成形为与治疗计划相对应的照射野的扫描照射用的扫描电磁铁，该扫描电磁铁用控制装置的特征在于，包括:基于所述治疗计划生成用于驱动所述扫描电磁铁的指令值，并与所述加速器同步地输出所生成的指令值的指令值处理部；以及检测所述指令值处理部所进行的处理错误的错误检测部；所述指令值处理部的至少一部分电路被冗余化，在来自冗余化后的所述电路的输出不一致时，所述错误检测部检测出发生了所述处理错误。
发明效果
[0011]根据本发明的扫描电磁铁用控制装置以及使用该扫描电磁铁用控制装置的粒子射线治疗装置，能够迅速地检测出用于进行扫描的指令值的处理错误，因此，能够抑制因剂量集中而导致的过剩剂量、进行提供适当剂量的粒子射线治疗。
【附图说明】
[0012]图1是用于说明本发明的实施方式I所涉及的粒子射线治疗装置的结构的图。
图2是用于说明本发明的实施方式I所涉及的粒子射线治疗装置中的照射装置的结构的图。
图3是用于说明本发明的实施方式I所涉及的粒子射线治疗装置中的扫描电磁铁用控制装置的结构的框图。
图4是用于说明本发明的实施方式2所涉及的粒子射线治疗装置中的扫描电磁铁用控制装置的框图。
图5是用于说明本发明的实施方式3所涉及的粒子射线治疗装置中的扫描电磁铁用控制装置的框图。
图6是用于说明本发明的实施方式4所涉及的粒子射线治疗装置中的扫描电磁铁用控制装置的框图。 图7是用于说明本发明的实施方式4所涉及的粒子射线治疗装置中关于每个切片的扫描照射的示意图。
图8是用于说明扫描照射中束点位置发生偏差时的剂量分布的图。
图9是用于说明本发明的实施方式4所涉及的粒子射线治疗装置的动作的波形图。
图10是用于说明本发明的实施方式4所涉及的粒子射线治疗装置的动作的流程图。
【具体实施方式】
[0013]实施方式1.下面，对本发明的实施方式I所涉及的粒子射线治疗装置的结构进行说明。图1?图3用于说明本发明的实施方式I所涉及的粒子射线治疗装置的结构，图1是用于说明粒子射线治疗装置的整体结构的图，图2是表示粒子射线治疗装置中的照射装置的结构的图，图3是表示控制扫描电磁铁的控制器(控制部)的结构的框图。
[0014]本发明的实施方式I所涉及的粒子射线治疗装置I的特征在于对用于进行扫描照射的扫描电磁铁进行控制的控制装置的结构。具体而言，使用于驱动扫描电磁铁的指令值的处理系统冗余化，并对来自冗余化后的多个处理系统的输出进行比较，通过判断输出是否一致来检测故障。但是，在对该检测故障的结构及动作进行说明之前，先使用图1来说明粒子射线治疗装置I的大致结构。
[0015]在图1中，粒子射线治疗装置I包括:作为粒子射线的供给源的回旋加速器(cyclotron)即圆形加速器10(以下，简称为加速器)；设置于每个治疗室7的照射装置3 ;连接加速器10与照射装置3，并从加速器10向各治疗室7的照射装置3输送粒子射线的输送系统2 ;以及控制上述各系统的控制系统。另外，在图1中，为了简化，仅示出多个治疗室和照射装置内的一个治疗室7和照射装置3。此外，作为控制系统，包括对粒子射线治疗装置I整体进行控制的主控制器、以及设置于各个系统的多个局部控制器，但在这些控制器中，仅示出加速器10用的局部控制器即控制部5、照射装置3用的局部控制器即控制部4、协同控制粒子射线治疗装置I整体的主控制器即主控制部6。接着，对各结构进行说明。
[0016]加速器10包括:真空管道11，该真空管道11是用于使带电粒子环绕的轨道路径；入射装置12，该入射装置12用于将前级加速器8提供的带电粒子射入真空管道11 ;偏转电磁铁13a、13b、13c、13d(统称为13)，该偏转电磁铁13a、13b、13c、13d用于使带电粒子的轨道发生偏转、以使得带电粒子沿真空管道11内的环绕轨道进行环绕；收敛用电磁铁14a、14b、14c、14d(统称为14)，该收敛用电磁铁14a、14b、14c、14d使环绕轨道上的带电粒子收敛以防止其发散；高频加速腔15，该高频加速腔15向环绕的带电粒子提供与其同步的高频电压来进行加速；射出装置16，该射出装置16用于将在加速器10内经过加速的带电粒子作为具有规定能量的粒子射线提取到加速器10外，并射出到输送系统2 ;以及六极电磁铁17，该六极电磁铁17为了使带电粒子从射出装置16射出而在环绕轨道中激励共振。
[0017]另外，还包括用于对各部分进行控制的未图示的装置，例如:偏转电磁铁13中包括对偏转电磁铁13的励磁电流进行控制的偏转电磁铁控制装置，高频加速腔15中包括用于向高频加速腔15提供高频电压的高频源、以及用于控制高频源的高频控制装置，在控制部5内还包括对偏转电磁铁控制装置、高频控制装置、收敛用电磁铁14等其它部分进行控制从而对加速器10整体进行控制的控制器等。。
[0018]此外，虽然在图中为了简化，将前级加速器8记载为一个设备，但实际上，前级加速器8包括产生质子、碳(重粒子)等带电粒子(离子