在进行了使终点T的色差基本成为零的校正后，在射束分布监视器 1化的下游侧，射束直径如圆49d至49g那样与起点S的射束直径（圆49a)基本相同，照射 位置（终点T)的射束直径变得比校正前要小。
[0094] 实施方式2的射束输送系统4能使射束的照射位置（终点T)的射束的色差基本 成为零，在利用RF淘汰法将带电粒子射束从加速器3射束出射的情况下，能抑制因色差而 导致射束直径变大，能在照射位置（终点T)获得直径较小的射束。
[00河实施方式2的射束输送系统4中，即使在小型化的同步加速器的情况下，即使不使 用高性能的偏转电磁铁、四极电磁铁、六极电磁铁来使射束输送系统4的光学参数设计的 起点S的色差成为零，也能使带电粒子射束31的照射位置的射束的色差基本成为零（实质 为零）。因而，对于实施方式2的射束输送系统4,即使在小型化的同步加速器的情况下，也 不会导致加速器及射束输送系统变得大型、复杂，从而能抑制加速器及射束输送系统显著 变得昂贵。
[0096] 实施方式2所示的射束输送系统4的设计方法为如下方法：在利用RF淘汰法将 带电粒子射束从加速器3射束出射时、W理想的磁场条件设定的射束输送系统中，利用由 射束分布监视器11检测得到的分布数据来测定射束输送系统4中途的射束的大小（射束 直径），从而计算出射束交汇点（起点巧的初始条件的一部分即X方向运动量分散函数 ηX，ηX'及y方向运动量分散函数ηy，ηy'，W作为起点运动量分散函数，将检测分布数 据时的照射位置（终点T)的开始条件即所述条件2和起点运动量分散函数设为初始条件， 来设定射束输送系统4的新的光学参数。通过应用该设计方法，即使在设置现场调整也变 得容易，与W往的不得不调整多次的情况不同，与W往相比能缩短射束输送系统的调整时 间。
[0097]在照射位置（终点T)使带电粒子射束31的X方向的色差基本成为零，抑制射束 尺寸的增大的情况下，配置一个W上的向X方向偏转的偏转电磁铁7,在该偏转电磁铁7的 上游配置2个W上控制X方向的聚集发散的四极电磁铁8。图11、图12中，偏转电磁铁化 和四极电磁铁8a、8b是所需最小限度的偏转电磁铁7及四极电磁铁8。在照射位置（终点 T)使带电粒子射束31的y方向的色差基本成为零，抑制射束尺寸的增大的情况下，配置一 个W上的向y方向偏转的偏转电磁铁7,在该偏转电磁铁7的上游配置2个W上控制y方向 的聚集发散的四极电磁铁8。 阳09引图1、图11、图12中，在射束输送系统4中未记载向y方向偏转的偏转电磁铁4,但 例如可W配置在偏转电磁铁化的下游侧，将向该y方向偏转的偏转电磁铁7的上游的2个 四极电磁铁8作为控制y方向的聚集发散的四极电磁铁即可。图1的示例中，环绕中的带 电粒子射束31向X方向移动并导入射束输送系统4,因此能利用配置于加速器3的偏转电 磁铁5和四极电磁铁6使起点S的y方向的色差变得足够小。因而，在起点S的y方向的 色差较大的情况下，配置使照射位置（终点T)的带电粒子射束31的y方向的色差基本成 为零，且抑制射束尺寸的增大的y方向用偏转电磁铁7和四极电磁铁8即可。
[0099] 实施方式3. 实施方式1及实施方式2中，照射位置（终点T)的带电粒子射束31的X方向的色差 基本成为零。实施方式3中，对即使不使照射位置（终点T)的带电粒子射束31的X方向 的色差成为零，照射位置（终点T)的带电粒子射束31也不会向X方向移动的射束输送系 统4进行说明。图13是表示本发明的实施方式3的射束输送系统中的校正前的射束轨道 的图，图14是表示本发明的实施方式3的射束输送系统中的校正后的射束轨道的图。图13 中，将图4的偏转电磁铁5g、7a如偏转电磁铁5n、7c那样倾斜配置，并增加转向电磁铁18曰、 18b。图14中，将图5的偏转电磁铁5g、7a如偏转电磁铁5n、7c那样倾斜配置，并增加转向 电磁铁18a、18b。另外，图13、图14中，偏转电磁铁5g、7aW虚线来表示。图13、图14中示 出倾斜配置的偏转电磁铁5n、7c发生与设计时的配置偏离的电磁铁配置误差的情况。
[0100] 若偏转电磁铁5n、7c中具有配置误差，则即使是应用实施方式1的射束输送系统 4的设计方法、实施方式2的射束输送系统4的设计方法的射束输送系统4,也会如图11的 射束轨道29a所示那样，照射位置（终点T)的带电粒子射束31处于偏离的位置。实施方 式3中，通过增加转向电磁铁18曰、18b能校正射束输送系统4的偏转电磁铁的配置误差，能 使其成为图14的射束轨道29b所示那样，能使照射位置（终点T)的射束位置与不使粒子 射线照射装置58动作的照射位置（等中屯、）准确地相匹配。该情况下，能使照射位置（终 点T)的带电粒子射束31的X方向的色差基本成为零。另外，射束轨道29c是虚线所示的 偏转电磁铁5g、7a的情况下的校正前的射束轨道。射束轨道29d是虚线所示的偏转电磁铁 5g、7a的情况下的校正后的射束轨道。 阳101] 即使射束输送系统4的偏转电磁铁5n、7c具有配置误差，也能成为图14的射束轨 道29b那样的情况表示即使偏转电磁铁5n、7c中没有配置误差，照射位置（终点T)的带电 粒子射束31的X方向的色差稍稍变大，也能使照射位置（终点T)的带电粒子射束31不向 X方向移动。因而，实施方式3的射束输送系统4中，即使不使照射位置（终点Τ)的带电 粒子射束31的X方向的色差基本成为零，也能使照射位置（终点Τ)的带电粒子射束31不 向X方向移动，因此对于照射位置（终点Τ)的带电粒子射束31的X方向的色差调整困难 的情况有效。 阳102] 应用了实施方式3的射束输送系统4的粒子射线治疗装置20将图1中的转向电 磁铁18曰、18b增加到图11、图12所示的位置。
[0103] 另外，本发明可W在其发明范围内对各实施方式进行自由组合，或者对各个实施 方式适当地进行变形、省略。 标号说明 阳104] 3加速器、 4射束输送系统、 7、 7a、化偏转电磁铁、 8、 8a、8b、8c、8d、8e、8f、8g、她四极电磁铁、 9加速腔、 10X方向踢电极、ll、lla、Ub射束分布监视器、 14射束解析装置、 15电磁铁电源、 17光学参数计算装置、 18曰、18b转向电磁铁、 20粒子射线治疗装置、 31带电粒子射束、 45照射对象、 58粒子射线照射装置、 S起点（设计起点）、 T终点（照射位置）、 η、η'、ηX、ηX'、ηy、ηy'运动量分散函数。
【主权项】
1. 一种射束输送系统，该射束输送系统将从加速器出射的带电粒子射束输送到照射位 置，其特征在于，所述射束输送系统包括： 偏转所述带电粒子射束的至少一个偏转电磁铁； 使所述带电粒子射束聚集或发散的至少2个四极电磁铁； 检测所述带电粒子射束的分布数据的至少一个射束分布监视器； 基于所述分布数据来计算所述射束分布监视器处的射束位置的时间变动量或射束直 径即射束时间变动关联量的射束解析装置； 计算所述射束输送系统的光学参数的光学参数计算装置；以及 基于所述光学参数计算装置计算得到的所述光学参数，设定所述偏转电磁铁和所述四 极电磁铁的励磁电流的电磁铁电源， 所述光学参数计算装置中， 基于所述射束时间变动关联量计算设定于所述加速器的射束轨道上的所述射束输送 系统的设计起点处的所述带电粒子射束的运动量分散函数即起点运动量分散函数， 并计算将所述起点运动量分散函数和检测到所述分布数据时的所述照射位置处的开 始条件作为初始条件的所述光学参数。2. 如权利要求1所述的射束输送系统，其特征在于， 所述加速器为同步加速器， 在通过扫描提供给设置于所述加速器的加速腔的高频功率，从而使所述带电粒子射束 从所述加速器出射的情况下， 所述射束解析装置计算所述射束分布监视器处的所述射束位置的时间变动量，以作为 所述射束时间变动关联量。3. 如权利要求1或2所述的射束输送系统，其特征在于， 所述开始条件包括所述照射位置处的所述带电粒子射束的运动量分散函数即终点运 动量分散函数为零这一条件。4. 如权利要求1所述的射束输送系统，其特征在于， 所述加速器为同步加速器， 在通过将高频功率提供给设置于所述加速器的踢电极，使所述带电粒子射束的环绕面 上的、与所述带电粒子射束的前进方向垂直的方向的发射率变大，从而使所述带电粒子射 束从所述加速器出射的情况下， 所述射束解析装置计算所述射束分布监视器处的所述射束直径，以作为所述射束时间 变动关联量。5. 如权利要求1或4所述的射束输送系统，其特征在于， 所述开始条件包括所述照射位置处的所述带电粒子射束的所述射束直径的设定条件。6. 如权利要求1至5的任一项所述的射束输送系统，其特征在于， 包括对所述偏转电磁铁的配置误差进行修正的转向电磁铁。7. -种粒子射线治疗装置，其特征在于，包括： 对带电粒子射束进行加速的加速器； 将从所述加速器出射的所述带电粒子射束输送到照射位置的射束输送系统；以及 配置于所述射束输送系统的下游侧，对照射对象照射所述带电粒子射束以形成所期望 的照射野的粒子射线照射装置， 所述射束输送系统为权利要求1至6的任一项所述的射束输送系统。
【专利摘要】本发明的目的在于获得一种射束输送系统，该射束输送系统中，即使是从小型化的同步加速器射出的射束，也能使射束的照射位置的射束的色差基本成为零。根据本发明的射束输送系统(4)，光学参数计算装置(17)的特征在于，基于由射束解析装置(14)计算得到的射束分布监视器(11)中的、射束位置的时间变动量或射束直径即射束时间变动关联量来计算设定于加速器(3)的射束轨道上的射束输送系统(4)的设计起点(S)的带电粒子射束(31)的运动量分散函数(η、ηˊ)即起点运动量分散函数，并计算将起点运动量分散函数和检测到分布数据时的照射位置(T)的开始条件作为初始条件的光学参数。
【IPC分类】A61N5/10
【公开号】CN105392527
【申请号】CN201380078104
【发明人】花川和之, 菅原贤悟, 小田原周平
【申请人】三菱电机株式会社
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2013年7月11日
【公告号】EP3020451A1, US20160144202, WO2015004772A1