粒子线照射系统及其运转方法

粒子线照射系统及其运转方法
【专利摘要】本发明提供一种粒子线照射系统及其运转方法，在短时间内实现同步加速器的出射射束能量的变更控制的多级出射控制运转中，在中断离子束的照射的情况下在短时间内实现运转周期的更新，提高剂量率。构成同步加速器的设备的运转控制数据分别由用于在一次运转周期进行多个能量的射束出射控制的多级出射控制的模式数据以及与多个能量的射束出射控制对应的多个减速控制数据构成，通过使用运转控制数据控制多个设备，由此进行多个能量的射束的出射控制，并且具有与多个能量的射束出射控制对应的多个减速控制数据，由此无论从哪个出射能量均能够迅速向减速控制迁移。
【专利说明】粒子线照射系统及其运转方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用质子、重离子等电荷粒子射束(离子束)的对粒子线治疗最佳的粒子线照射系统，涉及一种能够在短时间内实现射束能量的变更控制和运转周期的更新的粒子线照射系统及其运转方法。
【背景技术】
[0002]作为癌症的放射线治疗，已知一种将质子或者重离子等离子束照射到患者的癌症患部来进行治疗的粒子线治疗。作为离子束照射法存在非专利文献I所公开的扫描照射法。
[0003]另外，作为在将同步加速器用作离子束产生装置时在短时间内实现扫描照射法所要求的射束能量的变更控制的控制法，存在如专利文献1、专利文献2以及非专利文献公开那样的通过离子同步加速器在一次运转周期内实现多个能量的离子束的照射的多级出射控制运转。
[0004]在扫描照射法中，通过对照射的离子束的能量进行控制来实现对患部的深度方向的辐照场(以下，称为图层)的照射控制。因此，为了提高应用扫描照射法时的剂量率，需要在短时间内实现从离子束产生装置提供的离子束的能量变更，另外，在扫描照射法中，需要根据患部的大小(从身体表面起的深度)对要照射的射束能量进行控制，因此需要按照进行照射的每个患者或者进行照射的每个患部对照射的射束的能量组合进行控制。
[0005]在采用同步加速器作为离子束产生装置的情况下，将入射、加速、出射、减速这种一系列运转作为一次运转周期进行控制。如扫描照射法那样，在反复实施离子束的能量变更控制时，同步加速器需要运转周期的更新，因此存在需要花费能量变更时间的问题。作为其对策表示了专利文献I和非专利文献2所示那样的一次运转周期内出射多个能量的射束的多级出射运转。例如，在非专利文献2中，准备将同步加速器能够照射的全部能量范围汇总为一个的运转控制数据，仅通过照射射束的能量使平顶延长来出射射束，由此能够将通过一次运转控制进行照射的全部能量的射束照射到患部。并且，通过一次运转控制能够照射全部能量的射束，因此同步加速器始终能够通过相同的运转控制数据来进行照射，因此具有粒子线治疗系统的同步加速器的运转控制变得简单的效果。
[0006]但是，为了有效实现专利文献I和非专利文献2表示的运转控制，针对同步加速器的蓄积射束电荷量，要求足以进行在一次运转周期对患部进行照射的全部能量的照射的电荷量。例如，在同步加速器的加速控制时由于某种原因导致无法得到治疗照射所需的蓄积射束电荷量的情况下，在预先设定的照射能量范围的中途同步加速器内的蓄积射束电荷量用尽。在同步加速器内的蓄积射束电荷量用尽的情况下，需要中断离子束的照射从出射控制迁移到减速控制，对同步加速器的运转控制进行更新。在作为同步加速器的运转控制数据，应用将同步加速器能够照射的全部能量范围汇总为一个的运转控制数据的情况下，为了保持设定值的连续性，无法从该出射能量直接迁移到减速控制。因此，需要对从该出射能量到达减速控制期间的能量变更控制数据进行更新。用于从该出射能量迁移到减速控制的时间被列举为使剂量率降低，无法缩短治疗时间的原因之一。同样地，即使在构成粒子线治疗装置的设备产生异常而中断离子束的照射的情况下，也存在无法从该出射能量直接迁移到减速控制的问题。
[0007]另外，在应用将通过同步加速器能够照射的全部能量范围汇总为一个的运转控制数据的情况下，在与患部的厚度一致的吸收剂量范围(扩展布拉格峰(Spread-Out BraggPeak),以下，称为S0BP)窄的照射条件下，针对射束的照射时间，存在无助于照射射束的无用的时间即从同步加速器的入射射束能量至照射开始能量的控制时间以及从照射结束能量至减速结束能量为止的控制时间的比例变大的趋势，因此无法在短运转周期内进行期望的能量范围的射束照射，这也被列举为使剂量率降低无法缩短治疗时间的原因之一。SOBP根据要照射的患者和每个患部的不同而不同，因此作为同步加速器的运转控制数据选择用于形成预定的SOBP所需的照射能量，需要与选择的该照射能量对应的运转控制数据的更新控制。 [0008]在专利文献2中，关于对加速器的磁场线圈进行励磁的线圈电流，表示了具备输出与经过时间相应的磁通密度信息的磁场基准产生部以及求出产生与磁通密度信息相应的磁场的线圈电流的电流基准转换部的加速器的控制装置。而且，表示了以下的控制方法:组合四种模式(初始提高模式、减少模式、增加模式、结束模式)来输出由磁场基准产生部输出的磁通密度信息，由此在一次运转周期内实现多个能量的射束出射。根据专利文献2，组合四种磁通密度模式，能够在一次运转周期内出射多个能量的离子束。根据该功能，能够选择用于形成预定的SOBP所需的照射能量，但是，另一方面，选择并输出四种模式的定时预先写入到定时控制装置，因此与专利文献I和非专利文献2相同，在中断离子束的照射的情况下，无法从该出射能量直接迁移到减速控制，如果不对从该出射能量到达减速控制期间的能量变更控制数据进行更新，则无法解决无法迁移到减速控制(专利文献2中所说的结束模式)的问题。
[0009]专利文献1:日本特许第4873563号公报
[0010]专利文献2:日本特开2011-124149号公报
[0011]非专利文献1: >匕' 二一才7.K工 > 亍4 7 4 ”4 > 7J 64卷8号(1993 年 8 月)第 2074 ~2093 页(REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS V0LUME64NUMBER8(AUGUST1993)P2074-2093)
[0012]非专利文献2: 二 Λ — 夕】J 了 4 y ^ -y Jl.J yy 7 y F j y -y ^ 4 >74
^ 1J 寸一 f A624 号(2010 年 9 月)的第 33 ~38 页(Nuclear Instruments and Methodsin Physics Research A624 (2010, September) 33-38)

【发明内容】

[0013]本发明的第一目的在于，提供一种粒子线照射系统及其运转方法，在短时间内实现同步加速器的出射射束能量的变更控制的多级出射控制运转中，在中断离子束的照射的情况下，在短时间内实现运转周期的更新，提高剂量率。
[0014]本发明的第二目的在于，提供一种粒子线照射系统及其运转方法，在短时间内实现同步加速器的出射射束能量的变更控制的多级出射控制运转中，在短运转周期内进行期望的能量范围的射束照射，提高剂量率。[0015]为了达到所述第一目的，本发明是一种粒子线照射系统，具备:同步加速器，其将离子束加速后出射；照射装置，其照射从所述同步加速器出射的所述离子束，该粒子线照射系统具备控制装置，其具有在一次运转周期进行多个能量的射束出射控制，并且无论从所述多个能量中的哪个能量均能够迅速向减速控制迁移的运转控制数据，使用该运转控制数据对构成所述同步加速器的设备进行控制。由此在短时间内实现同步加速器的出射射束能量的变更控制和在中断了离子束的照射的情况下的运转周期的更新，从而能够提高剂量率。
[0016]更详细地说，所述运转控制数据由具有将射束加速到预定的出射能量的多个加速控制部以及出射加速到预定的出射能量的射束的多个出射控制部的多级出射控制的模式数据和与所述多个出射控制部各自的出射能量对应的多个减速控制数据构成，所述控制装置具有所述多级出射控制的模式数据，由此进行多个能量的射束的出射控制，并且具有与所述多个出射控制部各自的出射能量对应的多个减速控制数据，因此无论从所述多个能量中的哪个能量均能够迅速向减速控制迁移。
[0017]另外，与多级出射控制的模式数据一致地准备的多个减速控制数据将与所述出射控制部各自的出射能量对应的值设为初始值，将与入射能量对应的值设为终值。与多级出射控制的模式数据的最后的出射控制部的出射能量对应的减速控制数据可以作为多级出射控制的模式数据的减速控制部包含在模式数据中，也可以将全部减速控制部的数据集中在多个减速控制数据一侧。
[0018]另外，通过将多级出射控制的模式数据的多个出射控制部设为仅与各个患者的治疗所需的能量对应的数据，由此不存在无助于照射射束的无用的时间(从同步加速器的入射射束能量至照射开始能量为止的控制时间和从照射结束能量至减速结束能量为止的控制时间)，因此能够在短的运转周期内进行期望的能量范围的射束照射，从而能够提高剂量率。
[0019]这些控制数据分别存储在构成离子同步加速器的设备的电源控制装置中。对这些电源控制装置输入对构成离子同步加速器的设备的控制定时进行管理的控制定时信号，根据该控制定时信号，实施同步加速器的射束加速、与减速控制对应的运转控制数据的各部的切换控制。
[0020]从定时系统输出控制定时信号。在定时系统中存储有能够进行与运转控制数据同步的输出的定时数据。对定时系统输入从联锁系统输出的、允许对患者照射离子束的出射允许指令、根据照射到患者的离子束的照射经过信息来输出的能量变更指令、根据构成粒子线治疗装置的设备的状态输出的减速控制指令以及表示照射完成的照射完成指令，定时系统具备根据这些信号输出对运转控制数据的加速控制部或者减速控制部的控制数据进行切换的定时信号的功能。另外，即使在构成粒子线治疗装置的设备发生异常的情况下，在从联锁系统输出减速控制指令的情况下，定时系统和电源控制装置在对当前更新的控制数据进行更新之后，选择与该更新控制结束后的到达能量对应的减速控制数据，实施迁移到减速控制的控制。由此能够提供一种在短时间内安全地实现运转周期的更新的粒子线照射系统及其运转方法。
[0021]另外，为了所述第一目的，本发明的所述运转控制数据由多个模块数据构成，该多个模块数据包含初始加速控制数据、出射多个能量的离子束的多个出射控制数据、将多个出射控制数据之间连接的多个能量变更控制数据以及与多个出射控制数据各自的出射能量对应的多个减速控制数据。此时，通过组合这些模块数据进行多个能量的射束的出射控制，并且通过具有与多个出射控制数据各自的出射能量对应的减速控制数据，无论从哪个能量均能够迅速迁移到减速控制。这样，通过组合模块数据进行多级出射控制运转，能够在短时间内实现同步加速器的出射射束能量的变更控制。另外，在多级出射控制运转中无论从哪个能量均能够迅速地迁移到减速控制，由此在中断了离子束的照射的情况下，能够在短时间内实现运转周期的更新，并且能够提高剂量率缩短治疗时间。[0022]另外，将多个出射控制数据设为仅与各个患者的治疗所需的能量对应的数据，由此不存在无助于照射射束的无用的时间(从同步加速器的入射射束能量至照射开始能量为止的控制时间和从照射结束能量至减速结束能量为止的控制时间)，因此能够在短的运转周期进行期望的能量范围的射束照射，从而提高剂量率。[0023]更详细地说，多个减速控制数据将与所述多个出射控制数据各自的出射能量对应的值设为初始值，将与所述同步加速器的入射能量对应的值设为终值。由此在中断离子束的照射的情况下，能够从出射能量直接迁移到减速控制。[0024]控制装置具有定时系统和电源控制装置，该定时系统输出对构成同步加速器的设备的控制定时进行管理的多个控制定时信号，该电源控制装置对构成同步加速器的设备进行控制，构成运转控制数据的初始加速控制数据、多个出射控制数据、多个能量变更控制数据以及多个减速控制数据被存储在电源控制装置。电源控制装置输入从定时系统输出的多个控制定时信号，根据这些控制定时信号，选择并更新初始加速控制数据、多个出射控制数据、多个能量变更控制数据以及多个减速控制数据。[0025]另外，控制装置还具有联锁系统，该联锁系统输出允许开始同步加速器的出射条件设定控制的出射控制指令、根据照射到患者的离子束的照射经过信息输出的能量变更指令、根据包含同步加速器和照射装置在内的构成粒子线照射系统的设备的状态输出的减速控制指令以及表不照射完成的照射完成指令，定时系统根据从联锁系统输出的出射控制指令、能量变更指令、减速控制指令以及照射完成指令，从多个控制定时信号中选择并输出对应的控制定时信号。[0026]联锁系统不仅在某一能量的出射控制完成之后不存在下一目标能量的情况下，SP使在能量的出射控制完成之后同步加速器内的蓄积射束电荷量不足以照射下一能量的射束的情况下，也输出减速控制指令，定时系统在输入该减速控制指令时，从多个控制定时信号中选择并输出减速控制开始定时信号。电源控制装置在输入了该减速控制开始定时信号时，从多个减速控制数据中选择与出射控制完成时的能量对应的减速控制数据，迁移到减速控制。[0027]由此，在同步加速器内的蓄积射束量不足而中断了离子束的照射的情况下，能够直接迁移到减速控制，在短时间内实现运转周期的更新。[0028]并且，联锁系统即使在包含同步加速器和照射装置在内的构成粒子线照射系统的设备发生异常的情况下，也输出减速控制指令。电源控制装置在从定时系统输入减速控制开始定时信号时，在更新当前的控制数据之后，从多个减速控制数据中选择与该更新控制结束后的到达能量对应的减速控制数据，迁移到减速控制。[0029]由此，在构成粒子线照射系统的设备发生异常而中断了离子束的照射的情况下，也直接迁移到减速控制，能够在短时间内安全地实现运转周期的更新。
[0030]另外，联锁系统在某一能量的出射控制完成之后存在下一目标能量的情况下或者初始加速控制结束后以及能量变更控制结束后到达的能量与下一目标能量不一致的情况下输出能量变更指令，定时系统在输入了该能量变更指令时，从所述多个控制定时信号中选择并输出能量变更控制定时信号。所述电源控制装置在输入了能量变更控制定时信号时，从多个能量变更控制数据中选择与某一能量或者到达能量对应的能量变更控制数据，迁移到能量变更控制。由此，在不进行射束出射地进行能量变更的情况下，不进行出射控制数据的更新控制(出射条件设定控制和出射条件解除控制)来解决，因此能够在短时间内实现能量变更控制，提高剂量率。
[0031 ] 在此，构成运转控制数据的初始加速控制数据、多个出射控制数据、多个能量变更控制数据以及多个减速控制数据由构成同步加速器的设备被直接赋予的控制量即电流/电压的时间序列数据构成。由此不需要参数的变更运算，能够简化设备结构和控制方法。
[0032]另外，为了达到所述第二目的，控制装置具有:存储装置，包含构成运转控制数据的初始加速控制数据、多个出射控制数据、多个能量变更控制数据以及多个减速控制数据在内，将能够进行与假设的多个患者的照射条件对应的全部能量的射束出射的控制数据作为模块数据进行存储；以及电源控制装置，其对构成同步加速器的设备进行控制，控制装置在照射准备时，在赋予了特定患者的照射条件时，从存储装置所存储的模块数据中选择相应的控制数据将其存储在电源控制装置中，构成运转控制数据。
[0033]由此，不存在无助于照射射束的无用时间(从同步加速器的入射射束能量至照射开始能量为止的控制时间和从照射结束能量至减速结束能量为止的控制时间)，因此能够在短的运转周期内进行期望的能量范围的射束照射，提高剂量率缩短治疗时间。
[0034]根据本发明，在短时间内实现同步加速器的出射射束能量的变更控制的多级出射控制运转中，在中断了离子束的照射的情况下，能够在短时间内实现运转周期的更新，提高剂量率缩短治疗时间。
[0035]另外，根据本发明，在短运转周期进行期望的能量范围的射束照射，能够提高剂量率缩短治疗时间。
【专利附图】

【附图说明】
[0036]图1是表示本发明的第一实施例的粒子线照射系统的结构的图。
[0037]图2是表示本发明的第一实施例的扫描照射装置的结构的图。
[0038]图3是表示本发明的第一实施例的控制数据的结构的图。
[0039]图4是表示本发明的第一实施例的控制装置之间的数据传输流程的图。
[0040]图5是表示本发明的第一实施例的多级出射控制时的照射准备流程的图。
[0041]图6是表示本发明的第一实施例的多级出射控制时的运转控制流程的图。
[0042]图7A是表示本发明的第一实施例的多级出射运转时的控制数据的输出例的图。
[0043]图7B是表示本发明的第一实施例的多级出射运转时的控制数据的输出例的图。
[0044]图8是表示现有的同步加速器的运转顺序的图。
[0045]图9是表示本发明的第二实施例的构成同步加速器的多个设备的控制数据的结构的图。[0046]图10是表示本发明的第二实施例的实现多级出射运转的控制系统(控制装置)的结构和各装置之间的信息传输的图。
[0047]图11是表示本发明的第二实施例的开始多级出射运转之前的照射准备流程的图。
[0048]图12是表示本发明的第二实施例的多级出射运转时的控制流程的图。
[0049]图13A是表示本发明的第二实施例的图9表示的控制数据的组合的多级出射运转时的控制数据的输出例的图。
[0050]图13B是表示本发明的第二实施例的图9表示的控制数据的组合的多级出射运转时的控制数据的输出例的图。
[0051]附图标记
[0052]1:粒子线照射系统;10a、10b、10c、IOd:射束；11:离子束产生装置；12:前级加速器；13:同步加速器；14:射束输送装置；15:蓄积射束量检测方法；151:蓄积射束量测量数据；16:高频电极；17:高频加速腔；18:弯转磁铁；19:四极磁铁；20a:出射用高频电极；20b:出射用偏转器；30:照射装置；31:剂量监视器；311:剂量测量数据；32:扫描磁铁；34:准直器；36:患者；40:加速器控制装置；401:各设备的控制数据；402:能量判断信号；41:集中控制装置；411:控制数据；412:设备信息数据；42:存储装置；421:照射信息数据；43:治疗计划装置；431:治疗计划信息；44:照射控制装置；441:出射控制允许信号；442:剂量完成信号；443:能量变更请求信号；444:减速控制请求信号；445:照射完成信号；45:电源控制装置；451:电源 控制指令值；452:状态信息；46:电源；50:定时系统；51:定时信号；511:加速控制定时信号；512:出射控制定时信号；513:减速控制开始定时信号；514:减速结束定时信号；60:联锁系统；61:联锁信号；611:能量变更指令；612:照射完成指令；613:减速控制指令；614:出射控制指令；70:多级出射控制的模式数据；71a、71b、71c:加速控制数据；72a、72b、72c:出射控制数据；73a、73b、73c:减速控制数据；74:出射用高频电压的施加处理；700:运转控制数据；1511:加速控制开始定时信号；1512:出射条件设定定时信号；1513:出射控制待机定时信号；1514:出射条件解除定时信号；1515:能量变更控制定时信号；1516:减速控制开始定时信号；1517:减速控制结束定时信号；615:出射允许指令；701:初始加速控制数据；702:出射控制数据；703:出射条件设定数据；704:出射条件解除数据；705:能量变更控制数据；706:减速控制数据；1700:运转控制数据。
【具体实施方式】
[0053]以下，使用【专利附图】

【附图说明】本发明的实施方式。
[0054]<实施例1>
[0055]图1是表示本发明的第一实施例的粒子线照射系统的结构的图。
[0056]如图1所示，本实施例的粒子线照射系统I具备离子束产生装置11、射束输送装置
14、辐照场形成装置(电荷粒子射束的照射装置，以下称为照射装置)30，射束输送装置14连络离子束产生装置11与配置在治疗室内的照射装置30。
[0057]离子束产生装置11具备离子源(未图示)、前级加速器12以及同步加速器13。离子源与前级加速器12相连接，前级加速器12与同步加速器13相连接。前级加速器12将离子源产生的离子束10加速到能够入射到同步加速器13的能量。由前级加速器12加速后的离子束IOa入射到同步加速器13。[0058]同步加速器13具备:高频加速装置(加速腔)17，其对沿着环绕轨道环绕的离子束IOb施加高频电压从而加速到目标能量；出射用高频电极20a，其将环绕的离子束的电子感应加速器振动振幅增大；以及出射用偏转器20b，其从环绕轨道取出离子束。
[0059]入射到同步加速器13的射束IOb通过在高频加速腔17中施加的加速高频电压被赋予能量，由此加速到期望的能量。此时，以在同步加速器13内环绕的离子束IOb的环绕轨道恒定的方式，与离子束IOb的环绕能量的增加相符地提高弯转磁铁18、四极磁铁19等的磁场强度以及施加给加速腔17的高频电压的频率。
[0060]加速到期望的能量的离子束IOb通过根据出射条件设定控制，对四极磁铁19和六极磁铁(未图示)的励磁量进行控制，由此使能够出射环绕射束IOb的条件(环绕射束的稳定界限条件)成立。在出射条件设定控制结束之后，对出射用高频电极20a施加出射高频电压，增大在同步加速器13内环绕的射束IOb的电子感应加速器振动振幅。由于该电子感应加速器振动振幅的增大，超过了稳定界限条件的环绕射束IOb从同步加速器13出射到射束输送装置14，被输送到照射装置30。通过对施加给出射用高频电极20a的高频电压进行0N/0FF控制，由此能够高速地实现来自同步加速器13的射束出射控制。
[0061]在来自同步加速器13的射束出射控制结束之后，通过根据出射条件解除控制，对四极磁铁19和六极磁铁(未图示)的励磁量进行控制，由此解除在出射条件设定时形成的环绕射束IOb的稳定界限条件。
[0062]在出射条件解除控制完成之后，通过降低弯转磁铁18、四极磁铁19等的磁场强度以及施加到加速腔17的高频电压的频率，由此使在同步加速器13内环绕的离子束IOb减速，迁移到下一运转周期。
[0063]照射装置30与从患者36的身体表面开始的深度和患部形状相符地控制通过所述射束输送装置14引导的离子束10c，照射治疗用床上的患者36的患部37。作为照射法存在扫描照射法(非专利文献I的2086页、图45)，照射装置30基于扫描照射法。扫描照射法的特征在于，由于对患部37直接照射离子束10d，因此离子束IOd的利用效率高，与以往的散射体照射法相比能够照射与患部形状匹配的离子束10d。
[0064]关于向患部的深度方向的射束射程调整，通过变更离子束的能量来实现向期望的患部的照射。特别是，在扫描照射法中，在对同步加速器13内环绕的离子束IOb的能量进行调整之后进行出射，由此使离子束的射程与患部37的深度相符，因此在向患者的照射治疗过程中要求多次能量的变更控制。另外，作为向患部平面方向的射束照射方法，存在光点扫描照射法、光栅扫描照射法等。在光点扫描照射法中，在患部的照射平面上分割为被称为光点的剂量管理区域，按照每个光点停止扫描而直到到达所设定的照射剂量为止照射射束之后停止射束，移动到下一照射光点位置。这样，光点扫描照射法是按照每个光点更新照射开始位置的照射法。另外，在光栅扫描照射法中，与光点扫描照射法同样地设定剂量管理区域，但是不按照每个光点停止射束扫描，而是在扫描路径上一边扫描射束一边照射射束。因此，降低每一次的照射剂量，实施多次反复照射的再次照射，由此提高照射剂量的均匀度。这样，光栅扫描照射法是按照每个扫描路径更新照射开始位置的照射法。此外，即使在光点扫描法中，与光栅扫描法同样地，较低设定对一个光点位置的一次照射赋予的照射剂量，多次扫描照射平面，由此可以进行控制以便到达最终的照射剂量。[0065]图2表示照射装置的结构。照射装置30具有扫描磁铁32a、32b，在患部平面上与患部形状相符地通过扫描磁铁32a、32b扫描射束。另外，照射装置30具有对照射到患者的射束IOd的照射剂量进行测量的剂量监视器31、射束形状监视器(未图示)，通过这些监视器依次确认照射的射束IOd的剂量强度、射束形状。由扫描磁铁32扫描的射束IOd通过准直器34与患者36的患部形状37相符地形成辐照场。
[0066]返回到图1，本实施例的粒子线照射系统I具备控制系统100 (控制装置)。控制系统100包括:加速器控制装置40，其控制离子束产生装置11和射束输送装置14 ;集中控制装置41，其集中控制整个粒子线照射系统I ;治疗计划装置43，其计划向患者的射束照射条件；存储装置42，其存储由治疗计划装置43计划的信息、作为离子束产生装置的同步加速器13以及射束输送装置14的控制信息等；照射控制装置44，其对构成照射装置30的设备和照射到患部37的离子束IOd的照射剂量进行控制；定时系统50，其实现构成同步加速器13的设备的同步控制；联锁系统60，其为了担保患者36的安全而与集中控制装置41独立；以及电源控制装置45，其对构成同步加速器13的各设备的电源46进行控制。存储装置42也可以作为集中控制装置41的一部分，设置于集中控制装置41。[0067]电源46是构成同步加速器13的多个设备的电源的总称，在图1中作为多个设备的电源，表示弯转磁铁18的电源46B、四极磁铁19的电源46Q以及高频加速腔17的电源46F。电源控制装置45也同样是与多个设备的电源对应的多个电源控制装置的总称，在图1中表示电源46B的控制装置45B、电源46Q的控制装置45Q以及电源46F的控制装置45F。
[0068]在此，使用各文献的记载来说明本
【发明者】等所研究的事项。图8表示现有的同步加速器13的运转顺序。同步加速器13在一次运转周期实施加速、出射、减速这种一系列控制。在出射控制前后，需要出射条件设定和出射条件解除这种用于出射同步加速器内的离子束所需的出射条件设定控制以及出射控制结束之后的出射条件解除控制。
[0069]在现有的同步加速器13的运转控制中，将与一系列控制相符的控制数据作为模式数据准备于电源控制装置45的存储器中，电源控制装置45根据从定时系统50输出的定时信号51来更新控制数据，该定时系统50对构成同步加速器13的设备的控制定时进行管理。
[0070]如图8所示，同步加速器13在一次运转周期从加速至减速进行控制，因此在对要出射的离子束IOc的能量进行变更时，在出射控制结束之后迁移到减速控制，在使残留射束减速之后，更新运转周期。更新运转周期并再次将离子束IOb加速，由此实现向期望能量的变更控制。因此，在现有的同步加速器13的运转控制中离子束IOb的能量变更时间需要大致需要与一次运转周期相同的时间，因此治疗时间长，成为提高剂量率上的问题。
[0071]在专利文献I中，表示在一次运转周期内实现多个能量的离子束的出射的离子同步加速器的多级出射控制运转。通过这种多级出射控制运转，能够实现扫描照射法的能量变更时间的缩短。
[0072]另外，在非专利文献2中，表示与从离子同步加速器出射的多个能量对应地，预先准备由能量变更控制和出射控制构成的阶梯状的运转控制数据(非专利文献2的34页、图2)，延长与要出射的离子束能量对应的出射控制部的运转控制数据的平坦部的运转(非专利文献2的35页、图3)。
[0073]如非专利文献2所记载那样，在应用了作为模式数据预先准备能够出射多个能量的运转控制数据的控制的情况下，当在同步加速器中蓄积了用于完成全部照射所需的离子束量的情况下，得到在一次运转周期能够完成全部能量的照射的效果，但是当在同步加速器中没有蓄积用于完成全部照射所需的离子束量的情况下，在离子束量用尽的时间点实施减速控制之后，需要更新运转周期来再次实施离子束IOb的入射和加速。此时，在从离子束用尽的能量的出射控制迁移到减速控制时，需要考虑运转控制数据的连续性，因此需要对离子束IOb用尽的能量的后级存储的全部能量变更控制的运转控制数据进行更新，无法从该运转控制数据直接迁移到减速控制。因此，存在对同步加速器13的运转周期进行更新需要时间的问题。即使在构成粒子线照射系统I的设备发生异常的情况下，同样存在无法从该运转控制数据直接迁移到减速控制的问题。 [0074]在专利文献2中，关于在加速器的磁场线圈进行励磁的线圈电流，表示了具备输出与经过时间对应的磁通密度信息的磁场基准产生部以及求出产生与磁通密度信息对应的磁场的线圈电流的电流基准转换部的加速器的控制装置，其中，表示了通过组合四种模式(初始提高模式、减少模式、增加模式、结束模式)来输出磁场基准产生部输出的磁通密度信息，由此在一次运转周期内实现多个能量的射束出射的控制方法。根据专利文献2，组合四种磁通密度模式，能够在一次运转周期内出射多个能量的离子束，但是，另一方面，关于这四种模式的组合顺序，选择同步加速器的运转控制数据将指令的定时信号预先写入到定时控制装置中，因此为了担保设定值的连续性，无法从该出射能量直接迁移到减速控制。因此，在射束用尽时和设备异常时无法迅速地进行减速控制，因此对同步加速器的运转周期进行更新需要时间。另外，电流基准转换器一边依次运算弯转磁铁和四极磁铁的励磁电流一边进行输出，因此在每次变更模式时需要变更运算参数，从而还存在设备结构和控制方法变得复杂的问题。
[0075]本发明涉及一种在离子同步加速器中在一次运转周期内能够出射多个能量的离子束的多级出射控制运转，根据本发明，能够提供一种能够在短时间内实现射束能量的变更控制和运转周期的更新的离子同步加速器。下面，详细说明。
[0076]首先，使用图3至图7A和图7B说明作为本实施例的特征的多级出射运转时的控制数据结构以及使用了该控制数据的运转顺序。
[0077]图3是表示构成同步加速器的多个设备的运转控制数据的结构的图，作为设备的运转控制数据的代表例，表示弯转磁铁18的励磁电流。如非专利文献2所示那样，实际上准备了与要照射的射束的能量数对应级数的数据，但是，在本实施例中以三级进行说明。另外，在本实施例中，表示了从低能量向高能量依次照射射束的运转控制数据，但是即使在从高能量向低能量依次照射射束的情况下，也得到相同的效果。
[0078]图4是表示用于实现作为本实施例的特征的多级出射运转的控制系统100 (控制装置)的结构与各装置之间的信息传输的图。图5是表示开始多级出射运转之前的照射准备流程的图。图6是表示多级出射运转时的控制流程的图。图7A和图7B表示使用了图3表示的运转控制数据的多级出射运转时的控制数据的输出例。
[0079]如图3所示，构成同步加速器的多个设备(在图示的示例中弯转磁铁18)的运转控制数据700分别由在一次运转周期用于进行多个能量的射束出射控制的多级出射控制的模式数据70以及与多个能量的射束出射控制对应的多个减速控制数据73a、73b构成，使用多级出射控制的模式数据70来控制设备(在图示的示例中为弯转磁铁18)，由此进行多个能量的射束的出射控制，并且具有与多个能量的射束出射控制对应的多个减速控制数据73a、73b，由此无论从哪个出射能量均能够迅速迁移到减速控制。
[0080]多级出射控制的模式数据70由多个加速控制数据(加速控制部)71a~71c (以下适当地以71为代表)、多个出射控制数据(出射控制部)72a~72c (以下适当地以72为代表)以及减速控制数据(减速控制部)73c (以下适当地以73为代表)构成。另外，与构成多级出射控制的模式数据70的多个出射控制数据对应地，设置多个减速控制数据73a、73b(以下适当地以73为代表)。分别准备这些控制数据71~73，作为对应的设备被直接赋予的控制量即电流/电压的时间序列数据。例如，如果是弯转磁铁18的控制数据，则由对产生预定的偏转磁场强度时所需的弯转磁铁电源46B设定的励磁电流与电压(未图示)的时间序列数据构成。此外，控制数据由偏转磁场强度的时间序列数据构成，在进行控制时也可以将该偏转磁场强度的时间序列数据转换为直接赋予给设备的控制量(电流/电压)。作为用于实现多级出射运转的模式数据70，与假设的多个患者的照射条件对应地，准备多个照射能量的组合不同的模式数据，这些模式数据70与对应的多个减速控制数据73 —起被预先存储到存储装置42中。从存储装置42所存储的这些控制数据中根据特定患者的照射条件来选择图3所示的模式数据70和减速控制数据73a、73b，将其存储到电源控制装置45中。
[0081]此外，模式数据70由加速控制部71和出射控制部72构成，减速控制数据73也可以具有以下结构:将能够从同步加速器出射并且满足假设的多个患者的照射条件的全部能量所对应的各个减速控制数据汇总，作为一组减速控制数据73进行管理。在该情况下，仅将与假设的多个患者的照射条件对应的全部模式数据70预先存储到存储装置42中，将减速控制数据73全部预先存储到电源控制装置45中，由此根据患者的照射条件仅将模式数据70从存储装置42依次进行选择而存储到电源控制装置45中，由此能够进行照射，容易对按照每个患者的照射进行管理的运转控制数据进行管理。另外，将减速控制数据73预先存储到电源控制装置45中，由此能够与患者的照射条件相符地削减在控制装置之间进行传输的运转控制数据的容量， 还能够缩短照射准备时的运转控制数据的更新时间。
[0082]另外，运转控制数据700的控制数据71~73分别与分别从定时系统50向电源控制装置45输出的定时信号51相关联。本实施例的定时信号51由加速控制定时信号511、出射控制定时信号512、减速控制开始定时信号513以及减速结束定时信号514构成。当对电源控制装置45输入定时信号51时，电源控制装置45选择与定时信号51相关联的控制数据71~73，从选择的控制数据71~73的初始地址起开始进行数据的更新控制。
[0083]在图3中，通过输入加速控制定时信号511，从入射能量(Einj)至初级的出射能量(Ea)，对加速控制数据71a进行更新控制，将射束加速。通过输入出射控制定时信号512，进行出射控制数据72a的更新控制，并且通过对出射用高频电极20a进行出射用高频电压的施加处理74，实施射束出射控制。照射控制装置44依次对出射控制中的照射剂量311进行测量，根据测量结果输出剂量到达信号442，从而结束出射控制。照射控制装置44根据出射控制结束时的蓄积射束电荷量和下一照射能量的有无，来判断定时系统50输出加速控制定时信号511迁移到下一加速控制数据(从72a迁移到71b)还是定时系统50输出减速控制开始定时信号513迁移到减速控制数据(从72a迁移到73a)。为了实现这种控制，在运转控制数据700中，使出射控制数据72的结束值与加速到下一照射能量的加速控制数据71的开始值(例如，图3的72a的结束值与71b的开始值)以及出射控制数据72的结束值与减速到入射能量的减速控制数据73的开始值(例如，图3的72a的结束值与73a的开始值)为相同的值，以便能够连续地连接。通过实现这种控制，能够容易地实现与定时信号51的输入相对应的控制数据的变更和更新。[0084]另外，在实施所述多级出射运转时，联锁系统60根据从照射控制装置44输出的能量变更请求信号443、减速控制请求信号444、照射完成信号445以及从电源控制装置45输出的表示设备的健全性的状态信息452，输出联锁信号61。该联锁信号61包含能量变更指令611、照射完成指令612以及减速控制指令613。定时系统50根据从联锁系统60输出的能量变更指令611输出加速控制定时信号511，并且根据照射完成指令612和减速控制指令613输出减速控制开始定时信号513。电源控制装置45根据加速控制定时信号511，对模式数据70中包含的加速控制数据71进行更新控制，并且根据减速控制开始定时信号513，选择多个减速控制数据73a、73b、73c中的与紧前的出射能量对应的减速控制数据，来更新该减速控制数据。
[0085]一起使用图4和图5说明使用图3表示的构成同步加速器的设备的控制数据实施多级出射运转时的照射准备流程。
[0086]首先，治疗计划装置43将包含治疗患者所需的照射条件等的治疗计划信息431登录到存储装置42。集中控制装置41根据照射条件的设定信息从存储装置42读取照射条件421 (801)。集中控制装置41根据照射条件421，从存储装置42选择照射所需的能量和各目标照射剂量和照射顺序以及与要照射的能量对应的运转控制数据(802)。
[0087]集中控制装置41对定时系统50传输包含照射所需的能量信息和照射顺序以及与该能量对应的定时信号的控制数据411a (803)。
[0088]定时系统50将包含从集中控制装置41传输的照射所需的能量信息和照射顺序以及与该能量对应的定时信号的控制数据411a存储到存储器内(804)。集中控制装置41也同样地，对加速器控制装置40和照射控制装置44传输包含照射所需的能量信息和照射顺序以及与该能量对应的各设备的运转控制数据、与运转控制数据对应的定时信号的控制数据411b、411c(805)。其中，传输到照射控制装置44的控制数据411c包含各照射能量的照射顺序和目标照射剂量。
[0089]加速器控制装置40对构成同步加速器13和射束输送装置14的设备的各电源控制装置45，传输包含各设备的运转控制数据和与运转控制数据对应的定时信号的控制数据401 (806)，电源控制装置45将控制数据401存储到存储器内(807)。照射控制装置44将各照射能量的照射顺序和目标照射剂量存储到存储器内(808)。
[0090]接着，使用图4和图6说明使用构成图3所示的同步加速器的多个设备的控制数据来实施多级出射运转时的射束出射控制流程。
[0091]电源控制装置45使用加速控制数据71a将射束从入射能量(Einj)加速到出射能量(Ea)，加速器控制装置40在确认环绕射束IOb的能量之后，将能量判断信号402输出到联锁系统60。联锁系统60将出射控制指令614输出到定时系统50，迁移到出射控制(809)。在出射控制中，根据照射控制装置44的出射控制允许信号441，对出射用高频电极20a进行高频信号的施加处理74，由此出射射束(810)。在射束的出射控制中，照射控制装置44通过剂量监视器31对向患部的照射剂量311进行测量(811)，依次判断照射剂量311是否到达目标剂量(812)。此外，如果是光点扫描法，则在此所说的目标剂量是通过一次的照射对一个光点位置要赋予的剂量，如果是光栅扫描法，则在此所说的目标剂量是在某一扫描路径进行一次照射时要赋予的剂量。在照射剂量311到达的时间点，停止对出射用高频电极20a的高频电压的施加处理，停止射束出射控制(813)。之后，照射控制装置44确认图层内的照射是否完成(814)，在图层内的照射没有完成的情况下，变更射束照射开始位置(815)，接着，继续进行射束控制。照射控制装置44判断是否存在下一照射数据(816)，如果没有照射数据，则将照射完成信号445输出到联锁系统60，联锁系统60将照射完成指令612输出到定时系统50。定时系统50输出减速控制开始定时信号513，电源控制装置45选择与当前的出射能量对应的减速控制数据(821)，在实施减速控制(822 )之后，结束照射控制(823 )。
[0092]另一方面，在存在下一照射数据的情况下，照射控制装置44在更新目标能量之后(817)，通过蓄积射束量检测单元15对同步加速器内的蓄积射束电荷量151进行测量(818)，照射控制装置44判断是否存在足以进行下一能量的射束照射的蓄积射束电荷量151 (819)。在具有足以进行下一射束照射的量的蓄积射束电荷量151的情况下，照射控制装置44将能量变更请求信号443输出到联锁系统60，联锁系统60将能量变更指令611输出到定时系统50。定时系统50输出加速控制定时信号511，电源控制装置45选择与当前的出射能量对应的加速控制数据，迁移到向下一照射能量的射束加速控制(820)。
[0093]另一方面，在判断为蓄积射束电荷量不足的情况下，照射控制装置44将减速控制请求信号444输出到联锁系统60，联锁系统60将减速控制指令613输出到定时系统50。定时系统50输出减速控制开始定时信号513，电源控制装置45选择与当前的出射能量对应的减速控制数据(821)，实施减速控制(822)。在结束减速控制之后，更新运转周期(824)，继续进行射束照射。此外，在图6表示的控制流程中并没有明确记载，但是在射束出射控制过程中构成同步加速器的设备的电源46和电源控制装置45发生异常时，从各设备的电源控制装置45对联锁系统60传输表示设备异常的状态信息452。联锁系统60根据表示设备异常的状态信息452，将减速控制指令613输出到定时系统50，使用与当前的出射能量对应的减速控制数据来迅速地实施减速控制。
[0094]图7A和图7B表示作 为本实施例的特征的多级出射运转时的控制数据的输出例。在图7A和图7B中，表示使用图3表所示的运转控制数据700的输出例，能够在一次运转周期内出射的能量数为Ea、Eb、Ec这三种。图7A表示在一次运转周期对三级(Ea、Eb、Ec)的全部能量的离子束进行出射控制时的弯转磁铁的励磁电流值的变化，图7B表示在初期的运转周期出射二级(Ea、Eb)能量的离子束之后，由于蓄积离子束已用尽，因此迁移到减速控制更新运转周期，在下一运转周期出射第三级(Ec)离子束时的弯转磁铁的励磁电流值的变化。通常，弯转磁铁的励磁电流值与射束能量大致具有比例关系，因此图7A和图7B还能够看作多级出射运转时的射束能量变化。
[0095]另外，在扫描照射法中，射束的出射能量对于每个运转周期不同，因此在本实施例表示的减速控制数据中为了将磁场履历保持恒定，在加速到初始化能量(Einit)之后，实施向入射能量(Einj)的减速控制。
[0096]首先，使用图7A说明多级出射控制的输出例。当从定时系统50输出加速控制定时信号511时，电源控制装置45选择初级的加速控制数据71a，开始对励磁电流数据进行更新控制。在加速控制结束之后，加速器控制装置40确认环绕射束IOb的能量，将能量判断信号402输出到联锁系统60。在到达能量与目标能量一致的情况下(在该情况下，到达能量和目标能量均为Ea)，联锁系统60将出射控制指令614输出到定时系统50。定时系统50根据来自联锁系统60的出射控制指令614，输出出射控制定时信号512。电源控制装置45根据出射控制定时信号512，对与出射能量Ea对应的出射控制数据72a进行更新。与此并行地照射控制装置44输出出射控制允许信号441，进行出射用高频信号的施加处理74，由此实施射束的出射控制。当通过射束出射控制对患部的照射剂量到达时，照射控制装置44使出射用控制允许信号441的输出停止，停止出射用高频信号的施加处理74。
[0097]照射控制装置44继续根据下一照射能量存在与否和同步加速器13内的蓄积射束电荷量的测量结果，将能量变更请求信号443输出到联锁系统60。联锁系统60对定时系统50输出能量变更指令611，定时系统50为了将蓄积射束加速到下一能量，因此输出加速控制定时信号511。电源控制装置45根据该加速控制定时信号511，开始进行与出射能量Eb对应的加速控制数据71b的更新控制。在根据加速控制数据71b进行的射束加速结束之后，加速器控制装置40与初级的出射能量Ea的射束出射控制同样地，确认目标能量与到达能量的一致，电源控制装置45使用与出射能量Eb对应的出射控制数据72b来出射射束。[0098]反复进行这样的控制，在结束出射能量Ec的射束出射之后，照射控制装置44确认不存在下一照射能量，将照射完成信号445输出到联锁系统60。联锁系统60对定时系统50传输表示不存在下一运转周期的控制的照射完成指令612。定时系统50输出减速控制开始定时信号513。电源控制装置45根据该减速控制开始定时信号513迁移到减速控制。在减速控制中，选择与紧前的出射能量Ec对应的减速控制数据73c，开始进行减速控制数据73c进行更新控制。减速控制数据73c为了将每个运转周期的磁场履历保持恒定，在提高到初始化能量(Einit)之后，直到入射能量(Einj)实施减速控制。定时系统50与减速控制数据73c的更新结束相符地输出减速结束定时信号514，根据照射完成指令612来完成照射。
[0099]接着，如图7B所示，说明在多级出射运转时更新运转周期的情况。在此，附图中的标号与图7A相同，说明图7B的第二级能量Eb的出射控制结束以降的情况。
[0100]在第二级的出射能量Eb的出射控制结束的时间点，照射控制装置44在确认存在下一照射数据之后(817)，对同步加速器内的蓄积射束量151进行测量。当判断为该测量结果无法满足下一射束出射量时，照射控制装置44将减速控制请求信号444传输到联锁系统60。联锁系统60根据减速控制请求信号444对定时系统50传输减速控制指令613。定时系统50根据减速控制指令613的输入，来输出减速控制开始定时信号513。电源控制装置45根据减速控制开始定时信号513，选择与紧前的出射能量Eb对应的减速控制数据73b，开始减速控制数据73b的更新控制。
[0101]定时系统50在与减速控制数据73c的更新结束相符地输出减速结束定时信号514之后，由于存在下一照射数据，因此在将目标能量从Eb变更为Ec之后，更新运转周期，输出加速控制定时信号511。
[0102]电源控制装置45根据加速控制定时信号511的输入，开始进行加速控制数据71a的更新控制。在加速控制结束之后，加速器控制装置40将到达能量与目标能量进行比较。此时，加速控制数据71a的到达能量为Ea，另一方面，目标能量为Ec，因此出射能量不一致(Ea^Ec)0因此，照射控制装置44在目标能量与到达能量一致之前，不输出出射控制允许信号441，不施加出射用高频信号。另一方面，定时系统50反复输出出射控制定时信号512和能量变更定时信号513直到到达目标能量为止。电源控制装置45根据来自定时系统50的定时信号，依次对出射控制数据72a、加速控制数据71b、出射控制数据72b以及加速控制数据71c进行更新控制。在将射束加速至到达能量与目标能量Ec —致之后，照射控制装置44输出出射控制允许信号441，进行出射用高频信号的施加处理74，由此出射射束。在射束出射控制结束之后，照射控制装置44确认下一照射数据。在本输出例中，不存在下一照射能量(Ec为最终能量)，因此照射控制装置44将照射完成信号445传输到联锁系统60。联锁系统60对定时系统50传输表不不存在下一运转周期的控制的照射完成指令612。定时系统50输出减速控制开始定时信号513。电源控制装置45根据该减速控制开始定时信号513，迁移到减速控制。在减速控制中，选择与紧前的出射能量Ec对应的减速控制数据73c，开始减速控制数据73c的更新控制。减速控制数据73c为了将每个运转周期的磁场履历保持恒定，在提高到初始化能量(Einit)之后，直到入射能量(Einj)为止实施减速控制。定时系统50与减速控制数据73c的更新结束相符地输出减速结束定时信号514，根据照射完成指令612来完成照射。 [0103]本实施例具有以上的结构，因此能够在短时间内实现同步加速器的出射射束能量的变更控制和中断离子束的照射时的运转周期的更新，从而提高剂量率。
[0104]另外，将多级出射控制的模式数据70的多个出射控制部72a~72c设为仅与各个患者的治疗所需的能量对应的数据，由此不存在无助于照射射束的无用的时间(从同步加速器的入射射束能量至照射开始能量为止的控制时间和从照射结束能量至减速结束能量为止的控制时间)，因此在短运转周期进行期望的能量范围的射束照射，能够提高剂量率。
[0105]〈实施例2>
[0106]使用图9~图13B说明本发明的第二实施例。
[0107]首先，使用图9至图13A和图13B说明作为本实施例的特征的多级出射运转时的控制数据结构以及使用了该控制数据的运转顺序。
[0108]图9是表示构成同步加速器的多个设备的控制数据的结构的图，作为设备的控制数据的代表例，表示弯转磁铁18的励磁电流。如非专利文献2所示那样，实际上准备了与要照射的射束的能量数对应级数的数据，但是在本实施例中通过三级进行说明。另外，在本实施例中，表示从低能量向高能量依次照射射束那样的运转控制数据，但是即使在从高能量向低能量依次照射射束的情况下也能够得到同样的效果。
[0109]图10是表示实现作为本实施例的特征的多级出射运转的控制系统100 (控制装置)的结构和各装置之间的信息传输的图。图11是表示开始多级出射运转之前的照射准备流程的图。图12是表示多级出射运转时的控制流程的图。图13A和图13B表示图9表示的控制数据的组合的多级出射运转时的控制数据的输出例。
[0110]如图9所示，构成同步加速器的设备(在图示的示例中弯转磁铁18)的运转控制数据1700有初始加速控制数据701a (以下以701为代表)、用于出射多个能量(在图示的示例中三种能量Ea、Eb、Ec)的离子束的多个出射控制数据702a~702c (以下以702为代表)、将多个出射控制数据702之间连接的多个能量变更控制数据705ab、705bc (以下以705为代表)以及与多个出射控制数据702对应的多个减速控制数据706a~706c (以下以706为代表)构成。出射控制数据702由出射条件设定数据703a~703c (以下以703为代表)和出射条件解除数据704a~704c (以下以704为代表)构成。通过组合这些控制数据进行多个能量的射束的出射控制，并且具有与多个出射能量对应的减速控制数据706，由此无论从哪个出射能量均能够迅速迁移到减速控制。作为对应的设备分别被直接赋予的控制量即电流/电压的时间序列数据，准备这些控制数据。例如，如果是弯转磁铁18的控制数据，则由对产生预定的偏转磁场强度时所需的弯转磁铁电源46B设定的励磁电流和电压(未图示)的时间序列数据构成。此外，控制数据由偏转磁场强度的时间序列数据构成，在进行控制时也可以将该偏转磁场强度的时间序列数据转换为直接赋予给设备的控制量(电流/电压)。
[0111]另外，将这些控制数据存储到存储装置42中。在存储装置42中，包括图9表示的控制数据在内，将能够进行与假设的所有患者的照射条件对应的全部能量的射束出射的控制数据作为模块数据进行存储。例如，在设与假设的多个患者的照射条件对应的出射能量数为100的情况下，将100个初始加速控制数据701、100个出射控制数据702、99个能量变更控制数据705以及100个减速控制数据706作为模块数据存储到存储装置42。在进行照射准备时，在赋予了特定患者的照射条件时，集中控制装置41从存储装置42所存储的控制数据中选择相应的控制数据，存储到电源控制装置45中。此外，也可以将能够进行全部能量的射束出射的模块数据存储到集中控制装置41的内部存储装置中。
[0112]运转控制数据1700的控制数据分别与从定时系统50输出的定时信号51相关联。本实施例的定时信号51由加速控制开始定时信号1511、出射条件设定定时信号1512、出射控制待机定时信号1513、出射条件解除定时信号1514、能量变更控制定时信号1515、减速控制开始定时信号1516以及减速控制结束定时信号1517构成。当对电源控制装置45输入定时信号51时，电源控制装置45选择与定时信号51相关联的控制数据，从所选择的控制数据的初始地址起开始数据更新。
[0113]使用图9说明针对定时信号51的输入的运转控制数据1700的更新控制。电源控制装置45通过输入加速控制定时信号1511，对从入射能量(Einj)至初级的出射能量(Ea)为止的初始加速控制数据701进行更新而使射束加速。通过输入出射控制定时信号1512，更新出射条件设定数据703a。通过输入出射控制待机定时信号1513，停止出射条件设定数据703a的更新，加速器控制装置40对出射用高频电极20a施加出射用高频电压，由此实施射束出射控制。照射控制装置44依次对`出射控制中的照射剂量311进行测量，根据测量结果来输出剂量到达信号442，停止施加出射用高频电压并结束出射控制。之后，通过输入出射条件解除定时信号1514开始对出射条件解除数据704a进行更新。定时系统50根据出射控制结束时的蓄积射束电荷量和下一照射能量的存在与否，来判断输出能量变更定时信号1515从而迁移到能量变更控制(是否从出射条件解除数据704a迁移到能量变更控制数据705ab)还是输出减速控制定时信号1516从而迁移到减速控制(是否从出射条件解除数据704a迁移到减速控制数据706a)。使构成运转控制数据1700的各控制数据为相同的值，以使出射条件解除数据704的结束值与迁移到下一照射能量的能量变更控制数据705的开始值(例如，图9的704a的结束值与705ab的开始值)以及出射条件解除数据704的结束值与减速到入射能量的减速控制数据的开始值(例如，图9的704a的结束值与706a的开始值)能够连续地连接。通过实现基于输入这种定时信号51的运转控制，能够容易地实现与定时信号51的输入相对应的控制数据的变更和更新。
[0114]另外，在实施所述多级出射运转时，联锁系统60根据从加速器控制装置40输出的能量判断信号402、从照射控制装置44输出的能量变更请求信号443、减速控制请求信号444、照射完成信号445以及从电源控制装置45输出的表不设备的健全性的状态信息452来输出联锁信号61。该联锁信号61包含能量变更指令611、出射控制指令614、照射完成指令612以及减速控制指令613。定时系统50根据从联锁系统60输出的能量变更指令611来输出能量变更定时信号1515，根据从联锁系统60输出的出射控制指令614来输出出射条件设定定时信号1512，根据从联锁系统60输出的照射完成指令612来输出出射条件解除定时信号1514，根据减速控制指令613来输出减速控制开始定时信号1516。
[0115]一起使用图10和图11说明使用图9表示的构成同步加速器的设备的控制数据实施多级出射运转时的照射准备流程。
[0116]首先，治疗计划装置43将包含患者的治疗所需的照射条件等的治疗计划信息431登录到存储装置42。集中控制装置41根据照射条件的设定信息，从存储装置42读取照射条件421(1801)。集中控制装置41根据照射条件从存储装置42中选择照射所需的能量和各目标照射剂量和照射顺序以及控制数据(1802)。在存储装置42中，如上所述那样包括图9表示的初始加速控制数据701、出射控制数据702、出射条件设定数据703、出射条件解除数据704、能量变更控制数据705以及减速控制数据706在内，将能够进行与假设的所有患者的照射条件对应的全部能量的射束出射的控制数据作为模块数据进行存储，集中控制装置41根据照射条件421来选择并读取控制数据701~706。
[0117]集中控制装置41对定时系统50传输包含照射所需的能量信息和照射顺序以及与该能量对应的定时信号的控制数据411a (1803)。
[0118]定时系统50将从集中控制装置41传输的包含照射所需的能量信息和照射顺序以及与该能量对应的定时信号的控制数据411a存储到存储器内(1804)。集中控制装置41也同样地，对加速器控制装 置40和照射控制装置44传输包含照射所需的能量信息和照射顺序以及与该能量对应的各设备的运转控制数据(控制数据701~706)、与运转控制数据对应的定时信号(定时信号1511~1517)的控制数据411b、411c (1805)。其中，传输到加速器控制装置40的控制数据411b包含各设备的运转控制数据(控制数据701~706)和与运转控制数据对应的定时信号(定时信号1511~1517),传输到照射控制装置44的控制数据411c包含各照射能量的照射顺序和目标照射剂量。
[0119]加速器控制装置40对构成同步加速器13和射束输送装置14的设备的各电源控制装置45，传输包含各设备的运转控制数据(控制数据701~706)和与运转控制数据对应的定时信号(定时信号1511~1517)的控制数据401 (1806)，电源控制装置45将控制数据401存储到存储器内(1807)。照射控制装置44将各照射能量的照射顺序和目标照射剂量存储到存储器内(1808)。
[0120]接着，使用图10和图12说明使用图9表示的构成同步加速器的设备的控制数据来实施多级出射运转时的照射流程。
[0121]当用户对集中控制装置41输入了照射开始指令(未图示)时，开始同步加速器13的运转控制。集中控制装置41对定时系统50、加速器控制装置40以及照射控制装置44输出表示同步加速器13的运转周期开始的控制开始指令412。定时系统50、加速器控制装置40以及照射控制装置44根据控制开始指令412来设定目标能量(1809)。根据所设定的目标能量，定时系统50设定从现在开始要出射的射束的目标能量信息，加速器控制装置40对各电源控制装置设定目标能量。照射控制装置44根据目标能量设定该能量的各剂量管理区域的目标剂量值。
[0122]定时系统50根据控制开始指令来输出加速控制开始定时信号1511，电源控制装置45开始初始加速控制数据701的更新(1810)。加速器控制装置40在初始加速控制结束的时间点，确认加速结束之后的到达能量(1811)，判断加速结束之后确认的到达能量是否与目标能量一致(1812)。该判断是在后述的减速控制结束之后更新运转周期的情况下，初始加速控制结束时的到达能量与下一出射的目标能量不同，因此判断实施后述的能量变更控制还是直接迁移到射束出射控制。
[0123]加速器控制装置40将表示能量的判断结果的能量判断信号402输出到联锁系统60。联锁系统60在加速结束之后的到达能量与出射能量不一致的情况下，对定时系统50输出能量变更指令611，定时系统50对电源控制装置45输出能量变更控制定时信号1515，电源控制装置45实施能量变更控制数据705的更新(1823)。在加速结束之后的到达能量与出射能量一致的情况下，联锁系统60将出射控制指令614输出到定时系统50，定时系统50将出射条件设定定时信号1512输出到电源控制装置45，电源控制装置45开始出射条件设定数据703的更新(1813)。
[0124]定时系统50与出射条件设定数据的更新完成相符地输出出射控制待机定时信号1513，结束电源控制装置45的出射条件设定数据703的更新，保存最终更新值。联锁系统60根据从各电源控制装置45输出的设备的健全性、能量确认信息这样的状态信息452、同步加速器13内的蓄积射束量检测方法15的蓄积射束量的测量值151，并根据从照射控制装置44输出的出射控制允许信号441等，判断是否能够进行射束的出射控制(1814)。
[0125]在判断结果为异常(不好)的情况下，联锁系统60将减速控制指令613输出到定时系统50，从定时系统50对电源控制装置45输出减速控制开始定时信号1516。电源控制装置45更新减速控制数据706 (1822)。
[0126]在判断结果为正常(好)的情况下，联锁系统60将出射允许指令615输出到加速器控制装置40，加速器控制装置40通过对高频电极20a施加出射用高频电压，由此实施射束出射控制(1815)。
[0127]在射束出射控制过程中，通过设置在照射装置30中的剂量监视器31依次测量照射射束的剂量311，照射控制装置44对各剂量管理区域的累计剂量进行运算。此时，照射控制装置44将该能量的该剂量管理区域的目标剂量与累计剂量进行比较，判断累计剂量是否到达目标剂量(以下，称为剂量到达)(1816)。
[0128]在该剂量管理区域的累计剂量没有到达的情况下，通过蓄积射束量检测单元15对同步加速器内的蓄积射束电荷量151进行测量，照射控制装置44判断是否存在足以继续照射射束的蓄积射束量(1818)，在同步加速器13内的蓄积射束量为足以继续照射射束的量的情况下，继续进行射束出射控制。另一方面，在同步加速器13内的蓄积射束量用尽的情况下，照射控制装置44对联锁系统60输出减速控制请求信号444。联锁系统60对定时系统50输出减速控制指令613，从定时系统50对电源控制装置45输出减速控制开始定时信号1516。电源控制装置45更新减速控制数据706 (1822)。
[0129]另一方面，在该剂量管理区域的累计剂量到达的情况下，照射控制装置44判断该能量的照射区域、即该能量的全部剂量管理区域内照射是否完成(1817)。
[0130]在该能量向全部剂量管理区域的照射没有完成的情况下，将照射位置更新为通过扫描磁铁32照射还没有完成的射束照射区域、即照射没有完成的剂量管理区域(1841 )。之后，在与步骤1816的剂量没有达成的情况下，同样地照射控制装置44判断是否存在足以继续照射射束的蓄积射束量(1818)，当在同步加速器13内的蓄积射束量为足以继续照射射束的量的情况下，实施射束照射。当同步加速器13内的蓄积射束量用尽的情况下，照射控制装置44对联锁系统60输出减速控制请求信号444。另一方面，在该能量的向全部剂量管理区域的照射完成的情况下，照射控制装置44将照射完成信号445输出到联锁系统60。联锁系统60对定时系统50输出照射完成指令612。定时系统50对电源控制装置45输出出射条件解除定时信号1514，电源控制装置45开始出射条件解除数据704的更新(1819)。
[0131]在出射条件解除数据704的更新控制结束之后，照射控制装置44判断是否存在下一目标能量数据(1820)。在存在下一目标能量的情况下，通过蓄积射束量检测单元15对同步加速器内的蓄积射束电荷量151进行测量，照射控制装置44判断是否存在足以照射下一目标能量的射束的蓄积射束量(1840)，在同步加速器13内的蓄积射束量为足以照射射束的量的情况下，照射控制装置44更新目标能量数据(1821 )。另一方面，在同步加速器13内的蓄积射束量用尽的情况下，照射控制装置44对联锁系统60输出减速控制请求信号444。联锁系统60对定时系统50输出减速控制指令613，从定时系统50对电源控制装置45输出减速控制开始定时信号1516。电源控制装置45更新减速控制数据706 (1822)。此外，在如光点扫描照射法那样详细指定了管理剂量的照射区域的情况下，省略步骤1840所记载的蓄积射束量的判断处理，如步骤1818所示那样依次判断蓄积射束量，由此能够适当地进行照射。另一方面，在如光栅扫描照射那样通过均匀连续射束实施图层内的照射时，容易确保照射剂量的均匀度并且提高剂量率，因此期望进行控制以便在照射过程中不会产生射束用尽的情况。因此，如图12所示，存在足以照射下一目标能量的射束的蓄积射束量或者设置在实施步骤1840所示的判断处理之后更新目标能量数据的处理。
[0132]在同步加速器13内的蓄积射束量为足以照射射束的量的情况下，照射控制装置44在更新目标能量数据之后，对联锁系统60输出能量变更要求443。联锁系统60对定时系统50输出能量变更指令611，定时系统50对电源控制装置45输出能量变更控制定时信号1515。电源控制装置45根据能量变更控制定时信号1515更新能量变更控制数据705(1824)。
[0133]另一方面，在不存在下一目标能量数据的情况下、即全部能量的照射结束的情况下，照射控制装置44对联锁系统60输出减速控制请求信号444。联锁系统60对定时系统50输出减速控制指令613，从定时系统50对电源控制装置45输出减速控制开始定时信号1516。电源控制装置45更新减速控制数据706 (1822)。
[0134]定时系统50与减速控制设定数据的更新完成相符地，输出减速控制结束定时信号1517。联锁系统60根据减速控制结束定时信号1517的输入，确认是否完成了全部能量的照射(1823)。在完成了全部能量的照射的情况下，结束运转周期。
[0135]另外，在没有完成全部能量的照射地迁移到减速控制的情况下(1823)，再次返回到运转周期的开始，再次开始进行初始加速控制。
[0136]在返回到运转周期的开始并再次开始进行初始加速控制的情况下，由于下一照射所需的目标能量与初始加速控制时的到达能量不同，因此直到到达能量与目标能量一致为止，实施能量变更控制数据的控制(反复进行图12的1812— 1824— 1811 — 1812的流程)。如果到达能量与目标能量一致，则迁移到出射条件设定数据703的更新控制(1813)。
[0137]图13A和图13B表示作为本实施例的特征的多级出射运转时的控制数据的输出例。在图13A和图13B中，表示使用了图9表示的运转控制数据1700的输出例，能够在一次运转周期内出射的能量数为Ea、Eb、Ec这三种。图13A表示在一次运转周期对全部三种(Ea.Eb.Ec)能量的离子束进行出射控制时的弯转磁铁的励磁电流值的变化，图13B表示在最初的运转周期出射两种(Ea、Eb)能量的离子束之后，由于蓄积离子束已用尽，因此迁移到减速控制而更新运转周期，在下一运转周期出射第三种(Ec)离子束时的弯转磁铁的励磁电流值的变化。通常，弯转磁铁的励磁电流值与射束能量大致具有比例关系，因此图13A和图13B还能够看作多级出射运转时的射束能量变化。
[0138]图13A与图13B相同点在于设定了与各控制数据701~706对应的各定时信号1511~1517，根据各定时信号1511~1517的输入，对各控制数据701~706进行更新。
[0139]首先，使用图13A说明多级出射控制的输出例。当从定时系统50输入了加速控制定时信号1511时，电源控制装置45选择初始加速数据701，开始励磁电流数据更新控制。当初始加速控制结束时，从定时系统50向电源控制装置45输入出射条件设定定时信号1512。电源控制装置45输出与初级的出射能量Ea对应的出射条件设定数据703a。之后，通过输入出射控制待机定时信号1513，电源控制装置45保存最终更新值，实施出射控制。当出射控制完成时，从定时系统50向电源控制装置45输出出射条件解除定时信号1514，电源控制装置45开始进行出射条件解除数据704a的更新输出。
[0140]结束出射条件解除数据704a的更新控制，并且对同步加速器13内的蓄积射束量进行测量。在确认蓄积射束量满足下一能量的射束出射量的情况之后，定时系统50输出能量变更控制定时信号1515。电源控制装置45选择将当前的出射能量Ea与下一出射能量Eb连接的能量变更控制数据705ab，开始进行控 制数据的更新输出。以后，反复进行所述出射条件设定控制、出射控制、出射条件解除控制、能量变更控制直到结束了最后的能量Ec的出射控制。
[0141]在最后的能量Ec的出射条件解除数据704c的更新控制结束之后，定时系统50输出减速控制开始定时信号1516。电源控制装置45随着减速控制定时信号1516的输入，选择与紧前的出射条件解除数据704c对应的减速控制数据706c，开始进行减速控制数据的更新输出。此外，在本实施例的减速控制中，进行从低能够向高能量出射射束的控制(Ea〈Eb〈Ec)，因此在减速控制中直到最大能量(Einit)为止进行初始化励磁。
[0142]与减速控制的结束相符地，定时系统50输出减速控制结束定时信号1517，确认全部能量的出射控制是否完成。在全部能量的出射控制完成的情况下，结束同步加速器的运转周期。
[0143]接着，说明如图13B所示那样在多级出射运转时更新运转周期的情况。在此，附图中的标号与图13A相同，说明结束图13B的第二能量Eb的出射控制后的情况。
[0144]在第二能量Eb的出射控制结束时间点对同步加速器内的蓄积射束量进行测量。如果判断该测量结果为由于射束用尽等无法满足下一射束出射量，则定时系统50输出与结束了出射控制的能量对应的减速控制开始定时信号1516。电源控制装置45根据减速控制开始定时信号1516的输入，开始对能够与紧前的出射条件解除数据704b连续地连接的减速控制数据706b进行更新控制。[0145] 与减速控制结束定时信号1517的输入相符地，确认全部能量的出射控制是否完成。在全部能量的出射控制没有完成的情况下，接着，在将目标能量从Eb变更为Ec之后，输出加速控制定时信号1511。
[0146]通过输入加速控制定时信号1511，开始对初始加速控制数据701进行更新。在初始加速控制结束之后，将到达能量与目标能量进行比较。此时，初始加速控制数据701的到达能量为Ea，目标能量为Ec，因此输出能量变更控制定时信号1515。电源控制装置45根据能量变更控制定时信号1515，更新能量变更数据705ab，实施能量变更控制。在能量变更控制结束之后，再次将到达能量与目标能量进行比较。能量变更控制后的到达能量为Eb，目标能量为Ec，因此，接着输出能量变更控制定时信号1515，更新能量变更控制数据705bc。通过反复进行这种控制，将到达能量加速到与目标能量相同的Ec。之后，实施与以上所示的出射控制和减速控制相同的控制。
[0147]如上所述，在本实施方式中，在短时间内实现同步加速器的出射射束能量的变更控制的多级出射控制运转中，控制数据701~706具有与多个能量对应的减速控制数据706，由此无论从哪个出射能量均能够迅速迁移到减速控制，由此在同步加速器内的蓄积射束量不足而中断离子束的照射的情况下，能够在短时间内实现运转周期的更新，提高剂量率并缩短治疗时间。
[0148]另外，即使在构成粒子线照射系统的设备发生异常而中断了离子束的照射的情况下，也能够从出射能量直接迁移到减速控制，能够在短时间内安全地实现运转周期的更新。
[0149]另外，将多个出射控制数据702a~702c设为仅与各个患者的治疗所需的能量对应的数据，由此不存在无助于照射射束的无用的时间(从同步加速器的入射射束能量至照射开始能量为止的控制时间和从照射结束能量至减速结束能量为止的控制时间)，由此能够在短的运转周期进行期望的能量范围的射束照射，从而提高剂量率。
[0150]另外，在射束用尽等射束照射中断的原因导致的减速控制结束之后，在存在未照射射束的能量，更新运转周期的情况下，在初始加速控制结束之后或者能量变更控制结束之后的到达能量与下一目标能量不一致的情况下，不对出射控制数据进行更新控制(出射条件设定控制和出射条件解除控制)，立刻实施能量变更控制将到达能量加速到目标能量，因此能够在短时间内实现能量变更控制，提高剂量率并缩短治疗时间。
[0151]另外，构成运转控制数据的控制数据701~706是由构成同步加速器13的设备被直接赋予的控制量即电流/电压的时间序列数据构成的，因此不需要参数的变更运算，能够使设备结构和控制手段简化。
[0152]并且，在存储装置42中，将能够实现与假设的所有患者的照射条件对应的全部能量的射束出射的控制数据作为模块数据进行存储，集中控制装置41根据照射条件421来选择控制数据701~706并存储到电源控制装置45中，构成运转控制数据1700，因此不存在无助于照射射束的无用的时间(从同步加速器13的入射射束能量至照射开始能量为止的控制时间和从照射结束能量至减速结束能量为止的控制时间)，因此在短的运转周期进行期望的能量范围的射束照射，从而能够提高剂量率并缩短治疗时间。
【权利要求】
1.一种粒子线照射系统，具备:同步加速器，其将离子束加速后出射；以及照射装置，其照射从所述同步加速器出射的所述离子束，该粒子线照射系统的特征在于， 具备控制装置，其具有在一次运转周期进行多个能量的射束出射控制，并且无论从所述多个能量中的哪个能量均能够迅速向减速控制迁移的运转控制数据，使用该运转控制数据对构成所述同步加速器的设备进行控制。
2.根据权利要求1所述粒子线照射系统，其特征在于， 所述运转控制数据由具有与所述多个能量的射束出射控制对应，将射束加速到预定的出射能量的多个加速控制部以及出射加速到所述预定的出射能量的射束的多个出射控制部的多级出射控制的模式数据和与所述多个出射控制部各自的出射能量对应的多个减速控制数据构成， 所述控制装置具有所述多级出射控制的模式数据，由此进行多个能量的射束的出射控制，并且具有与所述多个出射控制部各自的出射能量对应的多个减速控制数据，因此无论从所述多个能量中的哪个能量均能够迅速向减速控制迁移。
3.根据权利要求2所述粒子线照射系统，其特征在于， 所述多个减速控制数据将与所述多个出射控制部各自的出射能量对应的值设为初始值，将与入射能量对应的值设为终值。
4.根据权利要求2所述粒子线照射系统，其特征在于， 所述控制装置在从某一能量的出射控制迁移到减速控制时，在对当前更新的控制数据进行更新之后，选择与紧前的出射能量对应的减速控制数据，迁移到减速控制。
5.根据权利要求4所述粒子线照射系统，其特征在于， 所述控制装置在结束了所述多个能量中的某一能量的射束出射控制之后，在存在下一照射数据的情况下，向目标能量的更新控制迁移，在不存在所述下一照射数据的情况下，向减速控制迁移。
6.根据权利要求4或者5所述粒子线照射系统，其特征在于， 所述控制装置在结束所述多个能量中的某一能量的射束出射控制并且存在下一照射数据的情况下，如果在所述同步加速器内环绕的蓄积射束电荷量足以执行按照所述下一照射数据的射束照射，则迁移到下一能量的加速控制，如果所述蓄积射束电荷量不足以执行按照所述下一照射数据的射束照射，则迁移到减速控制。
7.根据权利要求2所述粒子线照射系统，其特征在于， 所述多级出射控制的模式数据和所述多个减速控制数据由构成所述同步加速器的设备被直接赋予的控制量即电流/电压的时间序列数据构成。
8.根据权利要求2所述粒子线照射系统，其特征在于， 所述控制装置具有: 照射控制装置，其管理所述照射装置的离子束的射束扫描和照射剂量； 联锁系统，其根据构成所述同步加速器的设备的状态信号输出联锁信号； 定时系统，其输出使构成所述同步加速器的设备的运转控制统一的控制定时信号；以及 电源控制装置，其对构成所述同步加速器的设备进行控制， 所述联锁系统根据从所述照射控制装置输出的能量变更请求信号、减速控制请求信号以及照射完成信号输出能量变更指令、减速控制指令以及照射完成指令， 所述定时系统根据从所述联锁系统输出的所述能量变更指令输出加速控制定时信号，并且根据所述减速控制指令和照射完成指令输出减速控制开始定时信号， 在所述电源控制装置中准备了所述控制数据， 所述电源控制装置根据所述加速控制定时信号，对所述运转控制数据所包含的加速控制数据进行更新控制，并且根据所述减速控制开始定时信号选择所述多个减速控制数据中的与紧前的出射能量对应的减速控制数据，对该减速控制数据进行更新控制。
9. 根据权利要求2所述粒子线照射系统，其特征在于， 所述控制装置具有: 存储装置，其预先存储全部的与假设的多个患者的照射条件对应的模式数据，来作为所述多级出射控制的模式数据；以及 电源控制装置，其是对构成所述同步加速器的设备进行控制的电源控制装置，预先存储全部的与假设的多个患者的照射条件对应的数据模式来作为所述减速控制数据， 所述控制装置在照射准备时，在赋予了特定患者的照射条件时，从所述存储装置选择与该照射条件对应的多级出射控制的模式数据存储到所述电源控制装置中，由此使用该多级出射控制的模式数据以及预先存储在所述电源控制装置中的所述减速控制数据构筑所述运转控制数据。
10.根据权利要求1所述粒子线照射系统，其特征在于， 所述运转控制数据由多个模块数据构成，该多个模块数据包含初始加速控制数据、出射多个能量的离子束的多个出射控制数据、将所述多个出射控制数据之间连接的多个能量变更控制数据以及与所述多个出射控制数据各自的出射能量对应的多个减速控制数据，所述控制装置通过组合所述多个模块数据来进行多个能量的射束的出射控制，并且具有与所述多个出射控制数据各自的出射能量对应的减速控制数据，由此无论从哪个能量均能够迅速向减速控制迁移。
11.根据权利要求10所述粒子线照射系统，其特征在于， 所述多个减速控制数据将与所述多个出射控制数据各自的出射能量对应的值设为初始值、将与所述同步加速器的入射能量对应的值设为终值。
12.根据权利要求10所述粒子线照射系统，其特征在于， 所述控制装置具有: 定时系统，其输出对构成所述同步加速器的设备的控制定时进行管理的多个控制定时信号；以及 电源控制装置，其对构成所述同步加速器的设备进行控制， 将构成所述运转控制数据的所述初始加速控制数据、所述多个出射控制数据、所述多个能量变更控制数据以及所述多个减速控制数据存储到所述电源控制装置中， 所述电源控制装置输入从所述定时系统输出的所述多个控制定时信号，根据这些控制定时信号，选择并更新所述初始加速控制数据、所述多个出射控制数据、所述多个能量变更控制数据以及所述多个减速控制数据。
13.根据权利要求12所述粒子线照射系统，其特征在于， 所述控制装置还具有联锁系统，该联锁系统输出允许开始所述同步加速器的出射条件设定控制的出射控制指令、根据照射到患者的离子束的照射经过信息输出的能量变更指令、根据包含所述同步加速器和所述照射装置在内的构成粒子线照射系统的设备的状态输出的减速控制指令以及表不完成照射的照射完成指令， 所述定时系统根据从所述联锁系统输出的所述出射控制指令、所述能量变更指令、所述减速控制指令以及所述照射完成指令，从所述多个控制定时信号中选择并输出对应的控制定时信号。
14.根据权利要求12所述粒子线照射系统，其特征在于， 所述控制装置还具有联锁系统，该联锁系统不仅在某一能量的出射控制完成之后不存在下一目标能量的情况下，即使在能量的出射控制完成之后所述同步加速器内的蓄积射束电荷量不足以照射下一能量的射束的情况下，也输出减速控制指令， 所述定时系统在输入了所述减速控制指令时，从所述多个控制定时信号中选择并输出减速控制开始定时信号， 所述电源控制装置在输入了所述减速控制开始定时信号时，从所述多个减速控制数据中选择与所述出射控制完成时的能量对应的减速控制数据，迁移到减速控制。
15.根据权利要求14所述粒子线照射系统，其特征在于， 所述联锁系统即使在包含所述同步加速器和所述照射装置在内的构成粒子线照射系统的设备中发生了异常的情况下，也输出所述减速控制指令， 所述电源控制装置在从所述定时系统输入了所述减速控制开始定时信号时，在更新当前的控制数据之后，从所述多个减速控制数据中选择与其更新控制结束后的到达能量对应的减速控制数据，迁移到减速控制。
16.根据权利要求14所·述粒子线照射系统，其特征在于， 所述联锁系统在某一能量的出射控制完成之后存在下一目标能量的情况下或者初始加速控制结束后以及能量变更控制结束后到达的能量与下一目标能量不一致的情况下输出能量变更指令， 所述定时系统在输入了所述能量变更指令时，从所述多个控制定时信号中选择并输出能量变更控制定时信号， 所述电源控制装置在输入了所述能量变更控制定时信号时，从所述多个能量变更控制数据中选择与所述某一能量或者到达能量对应的能量变更控制数据，迁移到能量变更控制。
17.根据权利要求10所述粒子线照射系统，其特征在于， 构成所述运转控制数据的所述初始加速控制数据、所述多个出射控制数据、所述多个能量变更控制数据以及所述多个减速控制数据由构成所述同步加速器的设备被直接赋予的控制量即电流/电压的时间序列数据构成。
18.根据权利要求10所述粒子线照射系统，其特征在于， 所述控制装置具有: 存储装置，包含构成所述运转控制数据的所述初始加速控制数据、所述多个出射控制数据、所述多个能量变更控制数据以及所述多个减速控制数据在内，将能够进行与假设的多个患者的照射条件对应的全部能量的射束出射的控制数据作为模块数据进行存储；以及电源控制装置，其对构成所述同步加速器的设备进行控制，所述控制装置在照射准备时，在被赋予了特定患者的照射条件时，从所述存储装置存储的模块数据中选择相应的控制数据将其存储到所述电源控制装置中，构成所述运转控制数据。
19.一种粒子线照射系统，其特征在于，具备: 同步加速器，其将离子束加速后出射； 照射装置，其照射从所述同步加速器出射的所述离子束； 存储装置，其将能够进行与假设的多个患者的照射条件对应的全部能量的射束出射的控制数据，即包含与多个能量的离子束对应的多个初始加速控制数据、多个出射控制数据、多个能量变更控制数据以及多个减速控制数据的控制数据作为模块数据进行存储； 电源控制装置，其对构成所述同步加速器的设备进行控制；以及 控制装置，其在照射准备时，在被赋予了特定患者的照射条件时，从所述存储装置存储的模块数据中选择相应的控制数据将其存储到所述电源控制装置中，构成所述同步加速器的设备的运转控制数据。
20.一种粒子线照射系统的运转方法，该粒子线照射系统具备:同步加速器，其将离子束加速后出射；以及照射装置，其一边对从所述同步加速器出射的所述离子束的能量进行变更一边进行照射， 所述粒子线照射系统的运转方法的特征在于， 将构成所述同步加速器的设备的控制数据构成为在一次运转周期进行多个能量的射束出射控制，并且无论从所述多个能量中的哪个能量均能够迅速向减速控制迁移，使用该运转控制数据对构成所述同步加速器的设备进行控制。
21.根据权利要求20所述粒子线照射系统的运转方法，其特征在于， 通过具有与所述多个能量的射束出射控制对应，将射束加速到预定的出射能量的多个加速控制部以及出射加速到所述预定的出射能量的射束的多个出射控制部的多级出射控制的模式数据和与所述多个出射控制部各自的出射能量对应的多个减速控制数据构成所述运转控制数据， 通过使用所述多级出射控制的模式数据控制所述设备，进行多个能量的射束的出射控制，并且通过使用与所述多个出射控制部各自的出射能量对应的多个减速控制数据控制所述设备，无论从所述多个能量中的哪个能量均能够迅速向减速控制迁移。
22.根据权利要求20所述粒子线照射系统的运转方法，其特征在于， 在从某一能量的出射控制迁移到减速控制时，在对当前更新的控制数据进行更新之后，选择与紧前的出射能量对应的减速控制数据，迁移到减速控制。
23.根据权利要求21所述粒子线照射系统的运转方法，其特征在于， 所述运转控制数据和所述多个减速控制数据由构成所述同步加速器的设备被直接赋予的控制量即电流/电压的时间序列数据构成。
24.根据权利要求20所述粒子线照射系统的运转方法，其特征在于， 由多个模块数据构成所述运转控制数据，该多个模块数据包含初始加速控制数据、出射多个能量的离子束的多个出射控制数据、将所述多个出射控制数据之间连接的多个能量变更控制数据以及与所述多个出射控制数据各自的出射能量对应的多个减速控制数据， 通过组合所述多个模块数据，进行多个能量的射束的出射控制，并且通过具有与所述多个出射控制数据各自的出射能量对应的减速控制数据，无论从哪个能量均能够迅速向减速控制迁移。
25.根据权利要求24所述粒子线照射系统的运转方法，其特征在于， 准备包含构成所述运转控制数据的所述初始加速控制数据、所述多个出射控制数据、所述多个能量变更控制数据以及所述多个减速控制数据在内的能够进行与假设的多个患者的照射条件对应的全部能量的射束出射的控制数据，来作为模块数据， 在赋予了特定患者的照射条件时，从所述模块数据中选择相应的控制数据来构成所述运转控制数据。
【文档编号】A61N5/10GK103566488SQ201310306624
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月19日 优先权日:2012年7月19日
【发明者】西内秀晶, 梅泽真澄, 野村拓也, 远竹聪, 飞永晃司, 今川知久, 吉浦诚司, 武田萌美 申请人:株式会社日立制作所