(57)【要約】      （修正有）【課題】粒子線治療施設の安全な運転及び粒子線の照射場所へ粒子線を確実に供給を装置を提供する。【解決手段】粒子を加速し少なくとも２つの照射場所へ粒子を供給するための加速器ユニット３及び粒子線供給ユニット５と、照射に必要なパラメータを設定及び制御する加速器制御ユニット３１と、粒子線を要求する照射場所に至る加速器ユニット３及び粒子線供給ユニット５内の粒子線経路に沿った正しい粒子線案内を確保および監視するための割当ユニット３５とを備えた粒子線治療施設１において、加速器ユニット３及び粒子線供給ユニット５は、粒子線経路の設定可能な少なくとも１つの要素を有し、この要素は、少なくとも１つの設定パラメータを伝達するために加速器制御ユニット３１に接続され、直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段を介して少なくとも１つの活性化信号を受信するために割当ユニット３５の信号出力部に接続される。【選択図】図１
2007083036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子を加速し少なくとも２つの照射場所へ粒子を供給するための加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットと、
加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットの照射に必要なパラメータを設定および制御するための加速器制御ユニットと、
粒子線を要求する照射場所に至る加速器ユニットおよび粒子線供給ユニット内の粒子線経路に沿った正しい粒子線案内を確保および監視するための割当ユニットと
を備えた粒子線治療施設において、
加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットは、粒子線経路を設定するために設定可能な少なくとも１つの要素を有し、この要素は、少なくとも１つの設定パラメータを伝達するために加速器制御ユニットに接続され、しかも直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段を介して少なくとも１つの活性化信号を受信するために割当ユニットの信号出力部に接続され、活性化信号は要素において設定パラメータの変換をひき起こさせることを特徴とする粒子線治療施設。
【請求項２】
信号接続手段は、直接的なハードウェア接続手段であり、特に個別の信号線であることを特徴とする請求項１記載の粒子線治療施設。
【請求項３】
加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットは複数の要素を有し、これらの要素は、個別にそれぞれ１つの固定的に割当てられた信号接続手段を介して直接的に、特にハードウェアコード化されて、割当ユニットのそれぞれ少なくとも１つの信号出力部に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の粒子線治療施設。
【請求項４】
少なくとも１つの要素は、粒子線偏向磁石、特にシンクロトロンリングのノックアウトエキサイタである加速器の粒子線出射装置、または粒子線出射装置の後に配置された偏向磁石であることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の粒子線治療施設。
【請求項５】
少なくとも１つの設定パラメータは、磁場の値、電流値または出射周波数であることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の粒子線治療施設。
【請求項６】
要素は、少なくとも１つの伝達された設定パラメータを処理し、かつ少なくとも１つの活性化信号の存在に応じて該パラメータを変換することを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の粒子線治療施設。
【請求項７】
要素は、少なくとも１つの設定パラメータを記憶するためのメモリを有し、活性化信号の獲得後にメモリから設定パラメータが変換のために読出し可能であることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の粒子線治療施設。
【請求項８】
加速器制御ユニットおよび少なくとも１つの要素は、少なくとも１つの設定パラメータを伝達するために、第１のデータバスシステムに接続されていることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の粒子線治療施設。
【請求項９】
加速器制御ユニットと、少なくとも２つの照射場所のうちの１つの照射場所の少なくとも１つの制御ユニットとは、粒子線の照射に必要なパラメータおよび／または特に治療計画に基づいて決定されている加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットの照射に必要なパラメータの交換のために、第１のデータバスシステムまたは第２のデータバスシステムに接続されていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の粒子線治療施設。
【請求項１０】
少なくとも２つの照射場所のうちの少なくとも１つの照射場所は、患者が粒子を照射される治療場所であることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の粒子線治療施設。
【請求項１１】
少なくとも２つの照射場所のうちの少なくとも１つの照射場所は、粒子照射を特徴づけるパラメータを検査する検査場所であることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の粒子線治療施設。
【請求項１２】
割当ユニットが安全指向のメモリプログラム可能な制御ユニットとして構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の粒子線治療施設。
【請求項１３】
粒子線治療施設の加速器ユニットおよび粒子線供給ユニット内の粒子線経路が少なくとも１つの要素により設定可能であり、粒子線経路の正しい設定が割当ユニットにより保証される、粒子線治療施設の少なくとも２つの照射場所のうちの１つの照射場所に至る粒子線経路の設定方法において、
少なくとも１つの要素に少なくとも１つの設定パラメータが送信され、
割当ユニットから少なくとも１つの活性化信号が、直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段を介して少なくとも１つの要素に送信され、
活性化信号の送信後に要素において少なくとも１つの設定パラメータが変換される
ことを特徴とする粒子線治療施設の粒子線経路の設定方法。
【請求項１４】
粒子線経路の設定前に、設定すべき粒子線経路を決定するために、要求信号が少なくとも２つの照射場所のうちの１つの照射場所から、特に直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段を介して、割当ユニットに送信され、粒子線の使用可能性が検査され、粒子線が使用可能である場合に、粒子線を要求する照射場所に粒子線が割当てられることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
割当後に、照射に必要なパラメータ、特に要求された粒子線のパラメータおよび粒子線経路のパラメータが、粒子線を要求する照射場所の制御ユニットから、加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットの照射に必要なパラメータを設定および制御するための加速器制御ユニットに伝達され、引続いて加速器制御ユニットから少なくとも１つの要素に少なくとも１つの設定パラメータが送信されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
割当後に、確認信号が、粒子線を要求する照射場所に、直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段を介してまたは制御ユニットと割当ユニットとが接続されているデータバスを介して送信されることを特徴とする請求項１４又は１５記載の方法。
【請求項１７】
確認信号が確認された後に活性化信号が送信されることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
要求信号を送信しなかった照射場所に確認信号が送信されたことに基づいて、粒子加速および／または粒子の更なる案内が、特に割当ユニットおよび／または制御ユニットによって中断されることを特徴とする請求項１３乃至１７の１つに記載の方法。
【請求項１９】
粒子線治療施設における粒子線経路を設定するために設定可能な要素と粒子線治療施設の割当ユニットとの間で、直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段が、活性化信号を伝達するために用いられることを特徴とする粒子線治療施設の信号接続手段。
【請求項２０】
粒子線治療施設の加速器ユニットおよび粒子線供給ユニット内の粒子線経路が少なくとも１つの要素により設定可能であり、粒子線経路の正しい設定が、正しい粒子線案内を確保および監視するための割当ユニットにより保証される、粒子線治療施設の少なくとも２つの照射場所のうちの１つの照射場所に至る粒子線経路の設定装置において、
少なくとも１つの要素に少なくとも１つの設定パラメータを送信する手段と、
割当ユニットから活性化信号を、直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段を介して少なくとも１つの要素に送信する手段と、
活性化信号の送信後に少なくとも１つの要素において少なくとも１つの設定パラメータを変換する手段と
が設けられていることを特徴とする粒子線治療施設の粒子線経路の設定装置。
【請求項２１】
要求信号を受信する手段と、粒子線の使用可能性を検査する手段と、粒子線を要求する照射場所に粒子線を割当てる手段とが存在することを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
照射に必要なパラメータ、特に要求された粒子線のパラメータおよび粒子線経路のパラメータを、粒子線を要求する照射場所の制御ユニットから、加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットの照射に必要なパラメータを設定および制御するための加速器制御ユニットに伝達する手段が存在することを特徴とする請求項２０又は２１記載の装置。
【請求項２３】
確認信号を照射場所へ送信する手段が存在し、確認信号は、特に直接的かつ固定的に割当てられた他の信号接続手段を介してまたは制御ユニットと割当ユニットとが接続されているデータバスを介して送信可能であることを特徴とする請求項２０乃至２２記載の装置。
【請求項２４】
特に割当ユニットおよび／または制御ユニットにより制御されて粒子加速および／または粒子の更なる案内を中断する手段が存在することを特徴とする請求項２０乃至２３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子を加速し少なくとも２つの照射場所へ粒子を供給するための加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットと、加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットの照射に必要なパラメータを設定および制御するための加速器制御ユニットと、粒子線を要求する照射場所に至る加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットにおける粒子線経路に沿った正しい粒子線案内を確保および監視するための割当ユニットとを備えた粒子線治療施設、粒子線治療施設の粒子線経路の設定方法および装置、粒子線治療施設の信号接続手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子線治療施設は、一般に粒子加速器ユニット、これに続く粒子線供給ユニットならびに多数の照射場所を有する。例えば光子、中間子、ヘリウム、炭素イオンまたは酸素イオンの如き粒子の加速は例えばシンクロトロンまたはサイクロトロンにより行なわれる。加速された高エネルギー粒子は、粒子加速器ユニットから取出され、高エネルギービーム供給システム（ＨＥＢＴ＝ｈｉｇｈ  ｅｎｅｒｇｙ  ｂｅａｍ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｓｙｓｔｅｍ）とも呼ばれる粒子線供給ユニットに入射させられる。シンクロトロンの場合、粒子線取出し（粒子線分離）が、例えばＫＯエキサイタ（ノックアウトエキサイタ）を介して行なわれる。ＨＥＢＴは、常に、ちょうど照射過程が行なわれるべき照射場所に高エネルギー粒子を供給することを可能にする。
【０００３】
以下において治療場所とも呼ばれる照射場所では、例えば患者の腫瘍治療が行なわれ、このために患者は粒子線通路内に位置決めされ、高エネルギー粒子を照射される。粒子が固定の方向から治療場所へ当てられる「固定ビーム」の治療場所と、いわゆるガントリを基礎とした治療場所とが区別される。後者の場合には、粒子線を異なる方向からガントリの治療場所へ向けることができる。更に、粒子線の特性の監視が、以下において検査場所と呼ばれる照射場所において行なわれる。そこでは粒子エネルギー、エネルギーは配分、粒子線強度のような粒子線パラメータが特性測定にて監視される。
【０００４】
粒子線治療は高い安全性を要求される。例えば、常に、照射過程の準備をさせられていてかつ粒子線を要求した照射場所に対してだけ粒子線が導かれることが保証されなければならない。更に、粒子線が正しい要求されたパラメータを有することが保証されなければならない。更に、緊急時には粒子線の高速遮断が必要である。このために、ＨＥＢＴは、例えば粒子線の高速遮断を可能にする遮断装置を有する。一般的には、粒子線治療施設の制御および安全システムは、その都度、必要なパラメータにより特徴づけられた粒子線を相応の治療室内に導くことを保証する。
【０００５】
必要なパラメータは、いわゆる治療計画において定められる。パラメータは、どのくらいの数の粒子をどの方向からどのくらいのエネルギーで患者に照射すべきかを指定する。粒子エネルギーは患者への粒子の侵入深さ、すなわち粒子線治療時における組織との最大相互作用が行なわれる位置を決定し、換言するならば、最大線量を与える位置を決定する。治療計画によって要求されたパラメータは、一般に、加速器制御ユニットによって、粒子加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットのための、例えばマシンパラメータの形での設定パラメータに変換される。更に、どの照射場所に粒子線が導かれるべきかの情報が、粒子線供給ユニットのための設定パラメータに変換される。更に、照射場所の制御ユニットは、例えば、照射すべき患者または照射すべきファントムを粒子線に対して位置決めすることを可能にする位置決め装置を制御する。
【０００６】
多数の固定ビーム治療場所およびガントリを有する粒子線治療施設は知られている（例えば、特許文献１参照）。さまざまの照射施設および照射技術が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
治療室の選択方法も知られており（例えば、特許文献２参照）、また粒子線治療施設のための安全システムも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】欧州特許出願公開第０９８６０７０号明細書
【特許文献２】米国特許第５２６０５８１号明細書
【特許文献３】米国特許第５８９５９２６号明細書
【非特許文献１】Ｈ．Ｂｌａｔｔｍａｎｎ，“Ｂｅａｍ  ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  ｃｈａｒｇｅｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ”，Ｒａｄｉａｔ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．（１９９２）３１：２１９−２３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、粒子線治療施設の安全運転および特に粒子線を要求する照射場所への粒子線の確実な供給を保証するような、粒子線治療施設、粒子線治療施設の粒子線経路の設定方法および装置、粒子線治療施設の信号接続手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
粒子線治療施設に関する課題は、本発明によれば、粒子を加速し少なくとも２つの照射場所へ粒子を供給するための加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットと、加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットの照射に必要なパラメータを設定および制御するための加速器制御ユニットと、粒子線を要求する照射場所に至る加速器ユニットおよび粒子線供給ユニット内の粒子線経路に沿った正しい粒子線案内を確保および監視するための割当ユニットとを備えた粒子線治療施設において、加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットは、粒子線経路を設定するために設定可能な少なくとも１つの要素を有し、この要素は、少なくとも１つの設定パラメータを伝達するために加速器制御ユニットに接続され、しかも直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段を介して少なくとも１つの活性化信号を受信するために割当ユニットの信号出力部に接続され、活性化信号は要素において設定パラメータの変換をひき起こさせることによって解決される。
【００１０】
粒子線治療施設に関する本発明の実施態様は次の通り列記される。
信号接続手段は、直接的なハードウェア接続手段であり、特に個別の信号線である。
加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットは複数の要素を有し、これらの要素は、個別にそれぞれ１つの固定的に割当てられた信号接続手段を介して直接的に、特にハードウェアコード化されて、割当ユニットのそれぞれ少なくとも１つの信号出力部に接続されている。
少なくとも１つの要素は、粒子線偏向磁石、特にシンクロトロンリングのノックアウトエキサイタである加速器の粒子線出射装置、または粒子線出射装置の後に配置された偏向磁石である。
少なくとも１つの設定パラメータは、磁場の値、電流値または出射周波数である。
要素は、少なくとも１つの伝達された設定パラメータを処理し、かつ少なくとも１つの活性化信号の存在に応じて該パラメータを変換する。
要素は、少なくとも１つの設定パラメータを記憶するためのメモリを有し、活性化信号の獲得後にメモリから設定パラメータが変換のために読出し可能である。
加速器制御ユニットおよび少なくとも１つの要素は、少なくとも１つの設定パラメータを伝達するために、第１のデータバスシステムに接続されている。
加速器制御ユニットと、少なくとも２つの照射場所のうちの１つの照射場所の少なくとも１つの制御ユニットとは、粒子線の照射に必要なパラメータおよび／または特に治療計画に基づいて決定されている加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットの照射に必要なパラメータの交換のために、第１のデータバスシステムまたは第２のデータバスシステムに接続されている。
少なくとも２つの照射場所のうちの少なくとも１つの照射場所は、患者が粒子を照射される治療場所である
少なくとも２つの照射場所のうちの少なくとも１つの照射場所は、粒子照射を特徴づけるパラメータを検査する検査場所である。
割当ユニットが安全指向のメモリプログラム可能な制御ユニットとして構成されている。
【００１１】
粒子線治療施設の粒子線経路の設定方法に関する課題は、本発明によれば、粒子線治療施設の加速器ユニットおよび粒子線供給ユニット内の粒子線経路が少なくとも１つの要素により設定可能であり、粒子線経路の正しい設定が割当ユニットにより保証される、粒子線治療施設の少なくとも２つの照射場所のうちの１つの照射場所に至る粒子線経路の設定方法において、少なくとも１つの要素に少なくとも１つの設定パラメータが送信され、割当ユニットから少なくとも１つの活性化信号が、直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段を介して少なくとも１つの要素に送信され、活性化信号の送信後に要素において少なくとも１つの設定パラメータが変換されることによって解決される。
【００１２】
粒子線治療施設の粒子線経路の設定方法に関する本発明の実施態様は次のように列記される。
粒子線経路の設定前に、設定すべき粒子線経路を決定するために、要求信号が少なくとも２つの照射場所のうちの１つの照射場所から、特に直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段を介して、割当ユニットに送信され、粒子線の使用可能性が検査され、粒子線が使用可能である場合に、粒子線を要求する照射場所に粒子線が割当てられる。
割当後に、照射に必要なパラメータ、特に要求された粒子線のパラメータおよび粒子線経路のパラメータが、粒子線を要求する照射場所の制御ユニットから、加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットの照射に必要なパラメータを設定および制御するための加速器制御ユニットに伝達され、引続いて加速器制御ユニットから少なくとも１つの要素に少なくとも１つの設定パラメータが送信される。
割当後に、確認信号が、粒子線を要求する照射場所に、直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段を介してまたは制御ユニットと割当ユニットとが接続されているデータバスを介して送信される。
確認信号が確認領された後に活性化信号が送信される。
要求信号を送信しなかった照射場所に確認信号が送信されたことに基づいて、粒子加速および／または粒子の更なる案内が、特に割当ユニットおよび／または制御ユニットによって中断される。
【００１３】
粒子線治療施設の信号接続手段に関する課題は、本発明によれば、粒子線治療施設における粒子線経路を設定するために設定可能な要素と粒子線治療施設の割当ユニットとの間で、直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段が、活性化信号を伝達するために用いられる。
【００１４】
粒子線治療施設の粒子線経路の設定装置に関する課題は、本発明によれば、粒子線治療施設の加速器ユニットおよび粒子線供給ユニット内の粒子線経路が少なくとも１つの要素により設定可能であり、粒子線経路の正しい設定が、正しい粒子線案内を確保および監視するための割当ユニットにより保証される、粒子線治療施設の少なくとも２つの照射場所のうちの１つの照射場所に至る粒子線経路の設定装置において、少なくとも１つの要素に少なくとも１つの設定パラメータを送信する手段と、割当ユニットから活性化信号を、直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段を介して少なくとも１つの要素に送信する手段と、活性化信号の送信後に少なくとも１つの要素において少なくとも１つの設定パラメータを変換する手段とが設けられていることによって解決される。
【００１５】
粒子線治療施設の粒子線経路の設定装置に関する本発明の実施態様は次の通りに列記される。
要求信号を受信する手段と、粒子線の使用可能性を検査する手段と、粒子線を要求する照射場所に粒子線を割当てる手段とが存在する。
照射に必要なパラメータ、特に要求された粒子線のパラメータおよび粒子線経路のパラメータを、粒子線を要求する照射場所の制御ユニットから、加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットの照射に必要なパラメータを設定および制御するための加速器制御ユニットに伝達する手段が存在する。
確認信号を照射場所へ送信する手段が存在し、確認信号は、特に直接的かつ固定的に割当てられた他の信号接続手段を介してまたは制御ユニットと割当ユニットとが接続されているデータバスを介して送信可能である。
特に割当ユニットおよび／または制御ユニットにより制御されて粒子加速および／または粒子の更なる案内を中断する手段が存在する。
【００１６】
直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段は、例えば直接的なハードウェア接続手段、特に個別の信号線、好ましくは安全指向の信号線である。これには一緒に締め付けた多数のケーブル部分も含まれ、この場合に唯一の通しで敷設されたケーブルが好ましい。
【００１７】
直接的かつ固定的に割当てられた信号線は、１つの信号出力部への１つの要素の一義的な割当てが存在するという利点を有する。それによって、例えばプロトコルを介する正しい要素の制御を検証するための確認が必要とされることなく、常にこの１つの要素が活性化されることが保証されている。付加的な検証ステップなしに、要素の設定時の確実性が存在する。それゆえ、このようにしてハードウェアをコード化して管理する手法が、要素によって規定された粒子線経路に沿って粒子線を、粒子線を要求する照射場所に確実に供給するための例えばＨＥＢＴの要素の設定を可能にする。信号接続手段は、とりわけ一方向においてのみ使用されるので、信号伝達方向の区分のためのノイズ障害を受けやすいロジックが不要となる。
【００１８】
ハードウェアコード化に基づいた安全性の考えは、冒頭で挙げた特許文献３における方法に比べて有利である。なぜならば、専用のハードウェア信号線による確実な割当ておよび／または確実な粒子線使用可能性管理および／または粒子線の確実な設定は、可変の信号送信が行なわれる純粋なバスによる解決手段に比べて影響されにくいからである。
【００１９】
本発明による粒子線治療施設の一実施態様は、例えば、粒子を加速し加速器からの粒子を少なくとも２つの照射場所に供給するための加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットを有する。この種のユニットは、例えば加速器としてサイクロトロンまたはシンクロトロンを含み、サイクロトロンまたはシンクロトロンには場合によっては予め加速された粒子が入射させられる。粒子線供給は、粒子線経路中の少なくとも１つの設定可能な要素により行なわれる。少なくとも１つの設定可能な要素は、加速器制御ユニットにより、その都度必要とされた粒子線経路に応じて設定される。設定のために必要な設定パラメータが伝達され、例えば中間メモリに格納される。
【００２０】
更に、粒子線治療施設は、粒子線経路に沿った正しい粒子線案内を確保および監視するための割当ユニットを含む。粒子線経路は、粒子線を要求する照射場所へ向かって加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットの内部を延びる。割当ユニットは例えば安全指向のメモリプログラム可能な制御ユニットである。
【００２１】
活性化信号を伝達するために、割当ユニットの信号出力部が、直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段を介して、設定可能な少なくとも１つの要素に接続されている。活性化信号との協力のもとでのみ、要素において伝達された設定パラメータの変換が行なわれる。すなわち、例えば変換前および／または変換中に活性化信号が存在する。
【００２２】
原理的には、設定可能な要素が優先的には非活性である、すなわち割当ユニットがインターロック機構として働くと好ましい。活性化信号の存在時にのみ相応の電流等が設定される。非活性化は、例えば、磁石コイル中の無電流がデフォルト値として設定されていることを意味する。
【００２３】
一般的に、加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットは複数の要素を有する。これらの要素は、それぞれ個別に、それぞれ１つの固定的に割当てられた信号接続手段を介して直接的に割当ユニットのそれぞれ１つの信号出力部に接続されている。従って、設定可能な要素は、直接的なハードウェア接続手段、例えば個別の直接的な信号線を通して割当ユニットに接続されている。
【００２４】
設定可能な要素の例は、粒子線供給システムから個別の治療室へ粒子線を偏向する粒子線偏向磁石、例えばシンクロトロンリングのノックアウトエキサイタの如き加速器の粒子線出射装置、ＨＥＢＴにおける遮断装置の双極子磁石である。可能な設定パラメータは、それゆえ、印加されている磁場、そのために必要とされる設定すべき電流値または高周波の出射周波数である。設定可能な要素は、少なくとも１つの伝達された設定パラメータを処理しかつ活性化信号の存在に応じて該設定パラメータを変換するように構成されていると好ましい。このために、設定可能な要素は、例えばバッファメモリを有し、バッファメモリには伝達された設定パラメータが格納され、活性化信号の獲得に基づいて読出される。
【００２５】
設定パラメータの伝達は、例えば、加速器制御ユニットおよびそれぞれの要素が接続されているデータバスシステムを介して行なわれる。設定パラメータは照射場所で行なわれる照射過程に関係する。それゆえ、照射場所の１つの制御ユニットも、照射に必要な粒子線パラメータおよび／または加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットのパラメータの交換のために、このデータバスシステムまたは専用のデータバスシステムに接続されていると好ましい。
【００２６】
照射場所の例は、例えば固定ビーム治療場所またはガントリ治療場所のような粒子線治療のための治療場所、あるいは粒子線照射の基礎をなしているパラメータの検査のための検査場所である。
【００２７】
粒子線経路の設定方法によれば、次のプロセスが相前後してまたは場合によって同時に経過する。設定のために少なくとも１つの設定パラメータが要素に送られる。更に、割当ユニットから活性化信号が直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段を介して要素に送られる。この信号は一時的にまたは照射過程全体にわたって存在する。前者の場合、活性化信号は例えば要素の設定を「設定可能」に切り換えさせる。基本的なことは、設定パラメータの設定を変換することができるように、この種の活性化信号が設定期間中に存在するかまたは提供されなければならないということである。設定パラメータと活性化信号とが存在する場合に、設定パラメータは要素において要素の所望の設定および動作モードへ変換される。
【００２８】
照射場所での粒子線の要求時における他の可能な経過が次のステップであるとよい。
要求信号は少なくとも２つの照射場所のうちの１つの照射場所から割当ユニットに、特に直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段を介して送られる。
粒子線の使用可能性が検査され、粒子線の使用可能性が存在する場合には、粒子線を要求する照射場所に粒子線が割当てられる。
その割当後に、粒子線を要求する照射場所に確認信号が、例えば同様に直接的かつ固定的に割当てられた信号接続手段を介してまたはデータバスシステムを介して送られる。
更に、エラー発生時には、粒子加速および／または粒子の更なる案内が、例えば割当ユニットおよび／または制御ユニットによって遮断される。このために、例えば要素の設定のために絶えず活性化信号が存在しなければならない場合には、この活性化信号が終了させられる。活性化信号がスイッチとして作用する場合には、要素は「設定不可」に切り換えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下において本発明の多数の視点を図１ないし図３に基づいて説明する。
図１は治療施設の概観を概略的に示し、
図２は安全指向のスイッチユニットを概略的に示し、
図３は安全指向の接続の装置のための略図を示す。
【００３０】
図１は治療施設１を概略的に示し、そしてさまざまの包含される制御ユニットの協働を明らかにする。これらの制御ユニットは相応のパラメータを有する粒子線を照射場所に送出するための構成要素の設定を生じさせ、監視する。安全性の理由から、その際に重要な信号はエラーに侵されにくいハードウェア接続手段を介して伝達される。ハードウェア接続手段は、例えば専用の個別の特殊な伝送線からなり、一義的に信号伝送が割当てられている。
【００３１】
治療施設１は加速器ユニット３および粒子線供給ユニット５を有する。加速器の模範例として、直線加速器ユニット９を前置されたシンクロトロン７が示されている。粒子線供給ユニット５は複数の照射場所に粒子線を分配する。模範例として概略的に粒子線治療のための３つの治療場所１１，１３，１５と、粒子線の品質保証のための検査場所１７とが設けられている。検査場所１７では、例えば位置段階、強度段階、粒子エネルギーなどの前もって定められた粒子線パラメータを検証するための規則的な試験を有する品質手順による品質保証が行なわれる。粒子エネルギーを検証するための試験は、例えばライブラリに含まれており、ファントムでの自動化ブラッグピーク測定によって検査される。
【００３２】
出射装置１８により、例えばシンクロトロンリング７に蓄積された粒子が出射させられ、粒子線供給ユニット５に入射させられる。照射過程の終了または中断に基づく高速の粒子線遮断は、例えば遮断装置１９の組み込みによって行なうことができ、遮断装置１９は、例えば取出し装置１８の後に配置されている３つの小さな双極子磁石からなる。例えば真ん中の双極子の高速遮断によって粒子線がコリメータにおいて消滅させられる。
【００３３】
照射場所１１，１３，１５への粒子の供給は、粒子線供給ユニット５内の偏向磁石２０，２１，２３により粒子線を主粒子線方向から偏向させることによって行なわれる。主粒子線方向には検査場所１７がある。照射場所では、照射領域２５において照射粒子と照射すべき患者またはファントムとの相互作用が起こる。照射領域２５の１つは、例えば、（ラスター）走査装置の最大に走査可能な走査範囲、散布装置の最大に照射可能な散布範囲または設定可能なガントリ照射範囲などによって与えられている。
【００３４】
直線加速器ユニット９は、例えば１つ又は複数の作動可能なイオン源、低エネルギービームガイド、ラジオ周波数四極子、ドリフト管加速器および注入ビームガイドを有する。注入ユニット９の任務は、１つ又は複数の粒子種類の発生、その粒子種類の望まれない粒子種類による汚染物質からの解放、例えばシンクロトロンのための低エネルギー範囲における粒子線強度の設定、粒子の予備加速、そして、例えばシンクロトロンの要求に応じたパルス長および粒子線パラメータについての粒子線の準備である。
【００３５】
治療施設１が走査方法による照射のために使用される場合には、加速された粒子の最適な利用および腫瘍走査中の正しい粒子線監視を可能にする遅い取出しが有利である。この場合、ノックアウトエキサイタが出射装置１８を成すいわゆる高周波ノックアウト法による粒子線取出しが有利である。
【００３６】
治療施設１の制御および安全システムは、明確に説明するために多数の構成要素に区分されている。監視時に異なる観点が考慮されるかぎり、異なる区分であってもよく、あるいは全く区分されなくてもよい。
【００３７】
図１による実施形態において、加速器制御ユニット３１は、要求された粒子線がそれの仕様に従って治療室に到着するように配慮する。照射場所１１，１３，１５に配置されている制御ユニット３３は、照射過程の経過を制御し、粒子線が照射計画に従って患者に照射されるように配慮する。
【００３８】
更に、制御および安全システムは割当ユニット３５を含む。割当ユニット３５は、粒子線を要求した照射場所１１，・・・１７のみが粒子線を供給されることを保証する。このために割当ユニット３５は、一方では制御ユニット３３に、少なくとも要求信号を伝達するために第１の固定的かつ一義的に割当てられた信号線３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃを介して接続されている。更に、第２の固定的に割当てられた信号線３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃが割当ユニット３５と制御ユニット３３との間に存在する。第２の固定的に割当てられた信号線３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃらは、例えば、次に粒子線を供給されるべき照射場所へ割当ユニット３５の確認信号を伝達するために使用される。
【００３９】
制御および安全システムは、制御ユニット３３および加速器制御ユニット３１が接続されている少なくとも１つのデータバスシステム４１を有すると好ましい。これは、例えば次に行なうべき照射のために加速器ユニット３および粒子線供給ユニット５の設定パラメータの伝達に用いられる。割当ユニット３５は、確認信号を受取った照射場所１１，・・・１７のみがパラメータを伝達することができるようにデータバスシステム４１に作用すると好ましい。
【００４０】
場合によってはデータバス４１と１つにまとめられる他のデータバスシステム４３（破線の接続線）には、加速器制御ユニット３１と加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットの、他のデータバスシステム４３によって設定可能な要素とが接続されている。図１による実施形態において、設定可能な要素は、例えば出射装置１８、遮断装置１９および偏向磁石２０，２１，２３である。データバス４３を介して、現在要求されている粒子線経路を設定するため、および正しいエネルギーを有する粒子の輸送のためなどに必要な設定パラメータがこれらの要素に伝達される。粒子線経路は、決定された照射場所に応じた高エネルギー粒子線経路における要素の設定を必要とする。
【００４１】
もちろん、設定パラメータの変換は、付加的に割当ユニット３５の活性化信号がその都度設定すべき要素に存在するときにのみ行なうことができる。このため、設定可能な要素は、信号割当ユニット３５の信号出力部４５に、直接的かつ固定的に割当てられた信号線４７を介して接続されている。
【００４２】
要求信号および／または活性化信号が固有の明確なハードウェア接続手段を介して送信および受信される事実は、要求信号がある特定の既知の照射場所から送信されたこと、および／または明確に活性化された要素のみが粒子線経路の決定のために設定されることを保証するに十分である。信号が間違って他の照射場所から受信されたり、または他の要素へ伝達されたりすることはない。
【００４３】
以下において、患者照射のより安全な経過が、例えば図１による施設を使用してどのように行なわれるかを説明する。治療計画５１においては、照射が、粒子線入射方向、粒子線強度、粒子種類、粒子エネルギーなどのような照射に必要なあらゆるパラメータでもって決定される。
【００４４】
照射場所１１，１３，１５において患者のための照射計画が読込まれ、安全技術上の全ての必要条件が満たされ、そして患者が相応に位置決めされた後、治療制御システム、例えば照射場所１１，・・・１５の制御ユニット３３が、現在の照射場所のための計画されたパラメータを有する粒子線を要求する。試験されて解放されかつ加速器制御システム３１において記憶されて存在するパラメータデータセットだけが使用され、かつ要求されると好ましい。
【００４５】
粒子線要求のために、操作者は、例えば照射場所１１の制御ユニット３３から要求信号を、直接的かつ固定的に割当てられた信号線３７Ａに沿って割当ユニット３５へ送出させる。割当ユニット３５は粒子線の使用可能性をチェックする。隣接照射場所においてなおも照射過程が行なわれる場合には、割当ユニット３５は、この照射過程の終了時にはじめて、要求された照射室に粒子線を割当てる。割当ユニット３３は、例えばこの時点ではじめて、次の照射過程のために所望されたパラメータを伝達するために、データバスシステム４１において加速器制御ユニット３１への治療室１１の制御ユニット３３の接続を可能にする。
【００４６】
付加的に割当ユニット３５は、要求する照射場所へ粒子線を供給するために必要な設定可能な要素、すなわちこの場合には出射装置１８、遮断装置１９および偏向磁石２０に、固定的に割当てられた信号線４７を介して活性化信号を送出する。更に、加速器制御ユニット３１が設定パラメータをこれらの要素へ伝達する。活性化信号の仲介のもとでのみ、加速器制御ユニット３１から伝達された設定パラメータが要素において変換され、必要な粒子線経路を決定する。設定可能な要素は優先的に非活性化されていると好ましい。活性化信号の存在時にのみ相応の電流等が設定される。非活性化は、例えば「電流を零に」というデフォルト値が設定されることを意味する。
【００４７】
設定が行なわれた後に、割当ユニット３５は接続線３９Ａに沿って確認信号を伝達する。この信号の治療場所１１によって確認された後、照射範囲２５に照射するために粒子の供給が行なわれる。
【００４８】
設定過程および信号伝達の順序は、（物理的な設定の実際に変換のための活性化信号の存在を除いて）自由に構成可能である。例えば、代替経過において、治療室１１への粒子線の割当直後に確認信号が治療室１１に接続線３９Ａに沿って伝達されてもよい。確認信号に基づいて治療室の制御ユニット３３側から能動的に生じさせられる「粒子線オン」信号は、割当ユニットからの活性化信号ならびに加速器制御ユニット３１から関連要素への設定パラメータの伝達をひき起こさせる。引き続いて要素において設定パラメータの物理的変換が行なわれ、粒子線が照射場所に供給される。この経過は、変換が確認信号発生後にはじめて行なわれ、従って万一の誤設定を早期に防止することができるという利点を有する。例えば、要求していない制御ユニットが確認信号を得た場合には、自動的に相応の非活性化が行なわれる。
【００４９】
最後に述べた手法は、準備、設定および活性化の３つの段階に細分される。準備のための第１の段階では、制御ユニットおよび割当ユニットのみが通信する（粒子線照会信号、粒子線割当の確認信号ならびに「粒子線オン」信号）。設定のための第２の段階では、割当てられた制御ユニットおよび加速器制御ユニットが通信する。すなわち、相応の粒子線パラメータが要求され、かつ相応のパラメータが要素および加速器ユニットに伝達される。活性化のための第３の段階では、割当ユニットが直接に要素と通信し、その都度必要な要素を設定可能にするので、加速器制御ユニットから伝達されたパラメータを変換することができる。第３の段階は設定を物理的に可能にし、設定を変換する。設定は既に第２の段階と同時に行なわれてもよい。
【００５０】
照射過程中に治療施設は完全に自立して働く。例えば制御ユニット３３がスキャナー磁石および粒子線特性を監視するための粒子線診断ユニットを制御する。運転者のための唯一の介入は照射過程の中断である。粒子線中断がひき起こされた場合またはシステムにおいて他のエラーが認識された場合、割当ユニット３５は、設定可能な要素に直接的かつ固定的に割当てられた信号線を介して、活性化の許可を取消す。この種のエラーの発生時に、例えば双極子磁場の下降により遮断装置内部で粒子線消滅が行なわれる。付加的に、例えば偏向磁石２０，２１，２３が無電流に切り換えられ、ノックアウトエキサイタが遮断される。
【００５１】
照射過程の終了後に、設定可能な要素は再びデフォルト値に設定されるとよい。例えば偏向磁場および／または遮断装置磁場は零にセットされ、ノックアウト周波数は遮断される。発生した照射過程を制御するために治療施設の利用率を最適化する運転システムとの相互作用において、デフォルト値が、場合によっては次に行なわれる照射過程を考慮して、割当ユニットの相応の制御によって飛び移され得るので、粒子線経路が速やかに次の照射過程のために使用可能になる。
【００５２】
粒子線要求および粒子線経路決定のための制御および安全システムの種々の構成要素の任務は次のように要約される。
（１）  加速器制御ユニット３１は、加速器ユニットおよび粒子線供給ユニットにおける設定可能な要素のための設定パラメータの正しい値を制御する。
（２）  割当ユニット３５は、粒子線経路に必要な要素のみが的確に活性化される活性化プロセスにより、これらのパラメータの設定可能性を選択する。このために割当ユニットは、とりわけ、例えばルックアップテーブル内に、可能な粒子線経路を有するテーブルを記憶している。付加的に、特に安全指向のメモリプログラム可能なコントローラとして構成された割当ユニット３５内において粒子線の使用可能性の検査が行なわれる。粒子線の割当てはこれが使用可能であるときにだけ行なわれる。
（３）  照射場所内の制御ユニット３３は、照射計画からのデータを供給し、粒子線供給に関して最終的に決定する。すなわち、制御ユニットは相応の照射場所への粒子線供給を開始させる。
【００５３】
直接的かつ固定的に割当てられた接続手段の使用は、図に概略的に示された実施形態に限定されない。例えば設定可能な要素の１つと割当ユニットとの間の接続のみがそのように構成される。
【００５４】
この区分は模範例であると見るべきである。例えば機能を１つのユニット内に統合することもでき、例えば治療計画のためのパラメータを直接に、治療室の制御ユニットを介さないで、加速器制御ユニットに供給することができる。
【００５５】
図２および図３には、安全指向の直接接続の観点が明確に示されている。図２は、安全指向のスイッチユニット６１について、例えば制御ユニットおよび／または割当ユニットにおいて、例えば要求信号、確認信号および／または活性化信号の伝達のためにスイッチユニット６１がどのように使用可能であるかを概略的に示す。２つの並列接続された線路６３が、強制開路または強制閉路されるスイッチ６５を介して信号出力部６７と接続可能である。スイッチ６５は両線路６３を共通に開閉し、エラー時に安全状態を取る。信号出力部６７はユニット６９に接続されている。すなわち、図１に移すならば、ユニット６９は、例えば制御ユニット３３の１つまたは割当ユニット３５であり、あるいは出射装置１８、遮断装置１９または偏向磁石２０，２１，２３のような活性化可能な要素の１つである。
【００５６】
図３は、分離ユニット１８’、遮断装置１９’および偏向磁石２０’，２１’，２３’のような設定すべき要素７１へ活性化信号を伝達するための安全指向の二重線路の使用を明確に示す。これらは、相応の安全指向のスイッチユニットから、図１によれば割当ユニットの部分である信号出力部４５’に配設される。場合によっては、固定装置７３の使用は治療施設の大きさにより避け得ない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】治療施設の概観を示す概略図
【図２】安全指向のスイッチユニットの概略図
【図３】安全指向の接続装置の概略図
【符号の説明】
【００５８】
１        治療施設
３        加速器ユニット
５        粒子線供給ユニット
７        シンクロトロン
９        直線加速器ユニット
１１        治療場所
１３        治療場所
１５        治療場所
１７        検査場所
１８        出射装置
１９        遮断装置
２０        偏向磁石
２１        偏向磁石
２３        偏向磁石
２５        照射領域
３１        加速器制御ユニット
３３        制御ユニット
３５        割当ユニット
３７Ａ〜Ｃ  信号線
３９Ａ〜Ｃ  信号線
４１        データバスシステム
４３        データバスシステム
４５        信号出力部
４７        信号線
５１        治療計画
６１        スイッチユニット
６３        線路
６５        スイッチ
６７        信号出力部
６９        ユニット
７１        設定すべき要素
７３        固定装置
【図１】
2007083036.tif 000003
【図２】
2007083036.tif 000004
【図３】
2007083036.tif 000005