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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201280078002.1 (22)申请日 2012.12.26 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 104870054 A (43)申请公布日 2015.08.26 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2015.06.25 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/083641 2012.12.26 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2014/102929 JA 2014.07.03 (73)专利权人 三菱电机株式会社 地址 日本东京 (72)。
2、发明人 平泽宏祐池田昌广 (74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人 金红莲 (51)Int.Cl. A61N 5/10(2006.01) G01T 1/204(2006.01) G01T 1/29(2006.01) G01T 7/00(2006.01) (56)对比文件 WO 2011005862 A2,2011.01.13, US 2006017015 A1,2006.01.26, CN 2932411 Y,2007.08.08, CN 101071172 A,2007.11.14, CN 101290354 A,2008.10.22, 审查员 洪霞 (54)发。
3、明名称 剂量分布测定装置 (57)摘要 本发明的剂量分布测定装置包括： 配置在与 水模体(3)的粒子射线(4)的照射中心轴(CA)垂 直的面上来对水模体中包含荧光物质的液体(5) 的发光进行拍摄的至少两台摄像机(7、 8)； 以及 剂量分布计算评价装置(10)， 该剂量分布计算评 价装置(10)包括： 根据由摄像机拍到的摄像机图 像数据来计算粒子射线停留时的照射位置即束 点位置的束点位置计算部(12)； 以及剂量加法部 (13)， 该剂量加法部(13)利用保存在笔形射束剂 量分布数据存储部(16)中的PDD和OCR的数据计 算由束点位置计算部(12)算出的束点位置上的 照射剂量分布， 并对每个。
4、束点位置的照射剂量分 布进行相加。 权利要求书2页 说明书8页 附图11页 CN 104870054 B 2017.06.23 CN 104870054 B 1.一种照射剂量分布测定装置， 用于将粒子射线作为笔形射束对照射对象进行照射的 照射系统在每次变更所述粒子射线的能量时， 在与该能量相对应的所述照射对象的深度位 置的二维照射区域中， 使所述粒子射线在与前进方向垂直的二维方向上重复移动和停留来 进行扫描， 从而测定对利用笔形射束的移动、 能量的变化来形成的三维照射区域照射所述 粒子射线时的照射剂量分布， 其特征在于， 包括： 水模体， 该水模体具有包含会因照射所述粒子射线而发光的荧光物质的。
5、液体， 并具备 用于使所述粒子射线入射的入射窗； 至少两台摄像机， 该至少两台摄像机配置在该水模体的外部的、 与所述水模体的所述 粒子射线的照射中心轴垂直的面上， 以对包含所述荧光物质的液体的发光进行拍摄； 以及 剂量分布计算评价装置， 该剂量分布计算评价装置包括： 对该至少两台摄像机的图像 进行处理的摄像机图像处理部； 对所述至少两台摄像机的各个摄像机的摄像机校正用参数 进行保存的摄像机校正用参数存储部； 利用保存在所述摄像机校正用参数存储部中的所述 各个摄像机的摄像机校正用参数来根据经所述摄像机图像处理部处理后的摄像机图像数 据， 对于每个粒子射线的能量， 计算所述粒子射线停留时的照射位置。
6、、 即束点位置的束点位 置计算部； 对在由所述至少两台摄像机获取摄像机图像之前对于每个所述粒子射线的能量 预先测定的所述笔形射束的PDD和OCR的数据进行保存的笔形射束剂量分布数据存储部； 以 及对于每个所述粒子射线的能量， 利用保存在所述笔形射束剂量分布数据存储部中的每个 所述粒子射线的能量下的PDD和OCR的数据， 计算由所述束点位置计算部算出的束点位置上 的照射剂量分布并对每个束点位置的照射剂量分布进行相加， 从而最终在三维照射区域中 形成三维照射剂量分布的剂量加法部。 2.如权利要求1所述的剂量分布测定装置， 其特征在于， 包括配置在所述水模体的粒子 射线的入射侧的相反侧的、 所述水模。
7、体外部的OCR测定用摄像机， 所述剂量分布计算评价装 置包括根据所述OCR测定用摄像机的拍摄图像计算每个所述束点位置的OCR的OCR分布计算 部， 所述剂量加法部不利用保存在所述笔形射束剂量分布数据存储部中的OCR的数据， 而取 而代之利用所述OCR分布计算部中算出的OCR来计算由所述束点位置计算部算出的束点位 置上的照射剂量分布。 3.如权利要求1或2所述的剂量分布测定装置， 其特征在于， 所述剂量分布计算评价装 置包括对治疗计划装置中设定的照射区域的剂量分布数据进行存储的照射区域剂量分布 数据存储部， 对由所述剂量加法部算出的将每一束点位置的照射剂量分布全部相加得到的 测定照射剂量分布、 。
8、与保存在所述照射区域剂量分布数据存储部中的剂量分布数据进行比 较， 从而对所述测定照射剂量分布进行评价。 4.一种照射剂量分布测定装置， 用于将粒子射线作为笔形射束对照射对象进行照射的 照射系统在每次变更所述粒子射线的能量时， 在与该能量相对应的所述照射对象的深度位 置的二维照射区域中， 使所述粒子射线在与前进方向垂直的二维方向上重复移动和停留来 进行扫描， 从而测定对利用笔形射束的移动、 能量的变化来形成的三维照射区域照射所述 粒子射线时的照射剂量分布， 其特征在于， 包括： 水模体， 该水模体具有包含会因照射所述粒子射线而发光的荧光物质的液体， 并具备 用于使所述粒子射线入射的入射窗； 一。
9、台摄像机， 该一台摄像机配置在该水模体的外部的、 与所述水模体的所述粒子射线 权利要求书 1/2 页 2 CN 104870054 B 2 的照射中心轴垂直的面上， 以对包含所述荧光物质的液体的发光进行拍摄； 以及 剂量分布计算评价装置， 该剂量分布计算评价装置包括： 对该一台摄像机的图像进行 处理的摄像机图像处理部； 对治疗计划装置中设定的照射区域的剂量分布数据进行保存的 照射区域剂量分布数据存储部； 根据保存在该照射区域剂量分布数据存储部中的照射区域 的剂量分布数据， 对所述一台摄像机的位置上的摄像机拍摄图像进行预测并保存预测图像 的图像预测部； 以及将经所述摄像机图像处理部处理后的所述一。
10、台摄像机图像与保存在所 述图像预测部中的预测图像进行比较和评价的剂量分布评价部。 5.如权利要求4所述的剂量分布测定装置， 其特征在于， 包括从经所述摄像机图像处理 部处理后的摄像机图像中提取一维光强度分布的一维光强度分布计算部， 所述剂量分布评 价部从保存在所述图像预测部中的预测图像中提取一维光强度分布， 并将由所述一维光强 度分布计算部算出的一维光强度分布与从所述预测图像中提取出的一维光强度分布进行 比较和评价。 权利要求书 2/2 页 3 CN 104870054 B 3 剂量分布测定装置 技术领域 0001 本发明涉及对例如被利用于癌症的粒子射线治疗等的粒子射线的剂量分布进行 测定的剂。
11、量分布测定装置。 背景技术 0002 在癌症的放射线治疗中， 为了确认治疗所使用的X射线、 电子射线、 粒子射线等放 射线束的能量和形状等， 需要在向患者照射线束之前， 对模拟人体的水模体中的剂量分布 进行测定。 为了进行加速器等放射线照射装置的调整、 以及对每个患者不同的射束能量分 布以及形状的确认， 需要日常地进行剂量分布测定作为放射线束的品质管理。 0003 例如在专利文献1中， 利用模拟人体的水槽、 以及具备能变更水中位置的驱动装置 的一个电离箱， 并对电离箱进行扫描， 从而测定放射线的照射引起的水中的剂量分布。 因 此， 即便只进行一次剂量分布测定也需要大量的时间和精力。 此外， 由。
12、于需要在每次变更射 束条件时通过剂量分布测定进行确认， 因此每一台照射装置可治疗的患者数、 即治疗装置 的运转率的提高存在限制。 0004 为了解决上述问题， 提出了各种方式的放射线检测器、 剂量分布测定装置作为能 在短时间内测定剂量分布的装置。 例如， 专利文献2中记载了如下技术： 在可见光的透过率 较高的固体模体中含有会被放射线激励并发出荧光的物质， 利用CCD摄像机等将照射放射 线发出的光转换为电信号来测定荧光强度。 0005 此外， 专利文献3中记载了一种粒子射线剂量分布测定装置， 由闪烁部以及CCD摄 像机构成， 该闪烁部由通过照射质子射线来发光的液态闪烁体构成， 该CCD摄像机是从。
13、与质 子射线的入射方向垂直的方向对闪烁部进行拍摄的拍摄部。 记载了如下内容： 利用该测定 装置沿着入射粒子射线方向同时测定多个水平截面， 并对各个截面分别重新构成二维分 布， 从而最终获得三维分布。 0006 现有技术文献 0007 专利文献 0008 专利文献1： 日本专利特开200347666号公报 0009 专利文献2： 日本专利特开2011133598号公报 0010 专利文献3： 日本专利特开200379755号公报 发明内容 0011 发明所要解决的技术问题 0012 作为使用放射线中的质子射线、 碳射线这样所谓的粒子射线的粒子射线治疗装置 的粒子射线照射方法， 有扫描照射法。 该。
14、扫描照射法使被称为细笔形射束的粒子射线在与 射束前进方向垂直的二维方向上移动， 形成与射束前进方向垂直的二维照射分布。 此外， 由 于根据粒子射线的能量决定粒子射线的吸收剂量达到峰值(称为布拉格峰)的位置， 因此通 过改变粒子射线的能量来改变射束前进方向的照射位置。 在扫描照射法中， 如上所述， 利用 说明书 1/8 页 4 CN 104870054 B 4 笔形射束的移动、 能量的变化来形成三维的照射区。 0013 在上述那样的扫描照射法中存在如下问题： 由于射束照射位置会随时间变化， 因 此无法将用于测定照射位置不随时间变化时的剂量分布的技术、 即专利文献13所记载的 技术直接应用于扫描照。
15、射法的剂量分布测定， 或者若想测定扫描照射法的剂量分布， 则需 要大量的时间。 0014 本发明为了解决上述问题而完成， 其目的在于提供一种粒子射线的剂量分布测定 装置， 能以简单的结构在短时间内测定扫描照射法中的粒子射线剂量分布。 0015 解决技术问题所采用的技术方案 0016 本发明涉及一种照射剂量分布测定装置， 用于将粒子射线作为笔形射束对照射对 象进行照射的照射系统在每次变更粒子射线的能量时， 在与该能量相对应的照射对象的深 度位置的二维照射区域中， 使粒子射线在与前进方向垂直的二维方向上重复移动和停留来 进行扫描， 从而测定对三维照射区域照射粒子射线时的照射剂量分布， 该照射剂量分。
16、布测 定装置包括： 水模体， 该水模体具有包含会因照射粒子射线而发光的荧光物质的液体， 并具 备用于使粒子射线入射的入射窗； 至少两台摄像机， 该至少两台摄像机配置在该水模体的 周围的、 与水模体的粒子射线的照射中心轴垂直的面上， 以对包含荧光物质的液体的发光 进行拍摄； 以及剂量分布计算评价装置， 该剂量分布计算评价装置包括： 对该至少两台摄像 机的图像进行处理的摄像机图像处理部； 对至少两台摄像机的各个摄像机的摄像机校正用 参数进行保存的摄像机校正用参数存储部； 利用保存在摄像机校正用参数存储部中的各个 摄像机的摄像机校正用参数来根据经摄像机图像处理部处理后的摄像机图像数据计算粒 子射线停。
17、留时的照射位置、 即束点位置的束点位置计算部； 对笔形射束的PDD和OCR的数据 进行保存的笔形射束剂量分布数据存储部； 以及利用保存在笔形射束剂量分布数据存储部 中的PDD和OCR的数据计算由束点位置计算部算出的束点位置上的照射剂量分布、 并对每个 束点位置的照射剂量分布进行相加的剂量加法部。 0017 发明效果 0018 根据本发明， 能获得一种能以简单的结构在短时间内测定剂量分布的剂量分布测 定装置。 附图说明 0019 图1是表示包含本发明的实施方式1的剂量分布测定装置的粒子射线照射装置的 简要结构的框图。 0020 图2是表示笔形射束的PDD和OCR的一个示例的曲线图。 0021 图。
18、3是对从本发明实施方式1的剂量分布测定装置的摄像机图像中获得的束点位 置进行说明的图。 0022 图4是表示本发明的实施方式1所涉及的剂量分布测定装置的动作的流程图。 0023 图5是表示由本发明的实施方式1的剂量分布测定装置得到的2.5维剂量分布的一 个示例的曲线图。 0024 图6是表示包含本发明的实施方式2的剂量分布测定装置的粒子射线照射装置的 简要结构的框图。 0025 图7是表示包含本发明的实施方式3的剂量分布测定装置的粒子射线照射装置的 说明书 2/8 页 5 CN 104870054 B 5 简要结构的框图。 0026 图8是表示本发明的实施方式3所涉及的剂量分布测定装置的动作的。
19、流程图。 0027 图9是表示包含本发明的实施方式4的剂量分布测定装置的粒子射线照射装置的 简要结构的框图。 0028 图10是表示本发明的实施方式4所涉及的剂量分布测定装置的动作的流程图。 0029 图11是表示本发明的实施方式4所涉及的剂量分布测定装置的摄像机图像的一个 示例的图。 0030 图12是表示从本发明的实施方式4所涉及的剂量分布测定装置的摄像机图像中提 取出一维光强度分布的一个示例的图。 0031 图13是表示从本发明的实施方式4所涉及的剂量分布测定装置的摄像机图像中提 取出其它一维光强度分布的一个示例的图。 0032 图14是表示本发明的实施方式5所涉及的剂量分布测定装置的动。
20、作的流程图。 0033 图15是表示对本发明的效果进行说明的表格的图。 具体实施方式 0034 实施方式1. 0035 图1是表示包含本发明的实施方式1的剂量分布测定装置1的粒子射线照射装置的 简要结构的框图。 由照射系统2向由水槽构成的水模体3照射粒子射线4。 水模体3中加入了 包含吸收粒子射线而发光的荧光物质的液体5(通常称为液态闪烁体)。 水模体3的壁由丙烯 酸树脂等使光透过的透明材料构成。 此外， 在粒子射线4入射的部分同样设有丙烯酸树脂等 材料的粒子射线的吸收较少的入射窗6。 为了使粒子射线的吸收较少， 有时会使入射窗6比 其它部分薄。 水模体3的周围配置有摄像机7和摄像机8这两台摄。
21、像机。 两台摄像机配置在例 如与粒子射线4的照射中心轴CA垂直的面上的、 以照射中心轴CA为中心的圆C上， 并对以照 射中心轴CA为中心的图像进行拍摄。 0036 利用由摄像机7和摄像机8拍摄到的摄像机图像， 在剂量分布计算评价装置10中对 剂量分布进行计算和评价。 剂量分布计算评价装置10包括： 处理摄像机图像的摄像机图像 处理部11； 利用保存在摄像机校正用参数存储部17中的摄像机校正用参数并根据经摄像机 图像处理部11处理后的摄像机图像来计算束点位置的束点位置计算部12； 利用保存在笔形 射束剂量分布数据存储部16中的笔形射束剂量分布来计算各束点位置上的剂量并进行相 加的剂量加法部13；。
22、 以及剂量分布评价部14， 该剂量分布评价部14将由剂量加法部13相加 后的结果即剂量分布的测定值与对治疗计划装置20中计划的照射区域剂量分布数据进行 保存的照射区域剂量分布数据存储部15所保存的照射区域剂量分布数据进行比较并评价。 0037 利用照射系统2使被称为细笔形射束的粒子射线4在与射束前进方向垂直的二维 方向上移动， 形成与射束前进方向垂直的二维照射分布。 这里， 将射束前进方向设为Z方向， 将与Z垂直的、 即， 射束移动的两个方向设为X方向和Y方向。 为了使粒子射线4在X方向和Y方 向上移动， 照射系统2具备X方向偏转电磁铁以及Y方向偏转电磁铁。 粒子射线4通过照射系 统2反复移动。
23、和停留， 并被照射。 即， 若粒子射线4停留在某一照射位置(下面称为束点位置) 且该束点位置上的照射剂量达到所计划的照射剂量， 则使粒子射线4移动到下一束点位置， 并进行照射直至达到下一束点位置上的计划照射剂量。 以某一能量的粒子射线4重复该过 说明书 3/8 页 6 CN 104870054 B 6 程， 在与该能量相对应的布拉格峰的位置、 即位于射束前进方向位置的深度位置的照射区 域形成计划的照射剂量分布、 即二维剂量分布。 通过改变粒子射线的能量会使所照射的深 度改变， 因此改变粒子射线的能量， 在其它深度位置的照射区域形成所计划的二维照射剂 量分布。 由此， 在每个不同的能量下反复进行。
24、粒子射线4的移动和停留来形成二维照射剂量 分布， 从而最终在三维的照射区域中形成所计划的照射剂量分布。 这里将这种照射方法称 为束点扫描照射法。 0038 为了利用上述束点扫描照射法将患者的患部作为照射区域来提供所需的照射剂 量分布， 在治疗计划装置20中， 求出用于控制照射系统2的照射系统控制器21的控制数据、 以及用于控制未图示的加速器的加速器系统控制器22的控制数据等， 并发送给照射系统控 制器21以及加速器系统控制器22。 虽然在治疗时， 根据上述照射系统控制器21的控制数据 以及加速器系统的控制数据来使粒子射线4反复移动和停留从而对患者的患部进行照射， 但无法在治疗过程中对患者的患部。
25、内的剂量分布进行直接测定。 因此， 在利用上述控制数 据进行照射的情况下， 为了在治疗之前确认是否形成了所计划的剂量分布， 使用剂量分布 测定装置1。 0039 基于图1图5， 对利用本发明实施方式1的剂量分布测定装置1的剂量分布测定方 法进行说明。 首先， 在利用剂量分布测定装置1测定三维的照射剂量分布之前， 测定笔形射 束的剂量分布特性。 作为笔形射束的剂量分布， 事先对Z方向的分布、 即PDD(Percent Depth Dose： 百分深度剂量、 深部百分比)、 以及X-Y平面的分布、 即OCR(Off Center Axis Ratio： 偏心轴比)进行测定。 OCR能利用以往已知的。
26、顶针型剂量计等测定， PDD能利用Advanced Markus等来测定。 或者， 也能利用后述的实施方式5的方法来测定。 PDD的一个示例如图2(A) 所示， OCR的一个示例如图2(B)所示。 在每个粒子射线的能量下对上述PDD以及OCR进行测 定， 并保存到剂量分布计算评价装置10的笔形射束剂量分布数据存储部16中。 0040 这里， 利用图1的结构， 通过束点扫描照射法向水模体3照射粒子射线4。 即， 根据各 束点位置上的加速器系统控制器22的控制数据及照射系统控制器21的控制数据对加速器 和照射系统2进行控制， 从而在各束点位置上照射粒子射线4。 每当变更粒子射线4的能量 时， 在该。
27、能量所对应的水模体的深度位置的二维照射区域中， 使粒子射线4在与前进方向垂 直的二维方向上重复移动和停留来进行扫描， 从而对三维的照射区域照射粒子射线4。 此 时， 在对各个束点位置进行照射时， 利用摄像机7和摄像机8对包含荧光物质的液体5的发光 进行拍摄。 在每个束点位置提取拍摄到的图像中亮度最高的点。 若将例如利用摄像机7拍摄 到的各个束点位置上的图像中亮度最高的点提取出， 并对所有束点位置上亮度最高的点进 行排列， 则得到图3那样的数据。 在每个束点位置， 利用保存在笔形射束剂量分布数据存储 部16中的PDD和OCR的数据， 计算通过该束点位置上的照射得到的三维剂量分布。 通过对所 有束。
28、点位置上的三维剂量分布进行累计， 从而能获得对所有束点位置进行照射而累计的三 维照射分布。 0041 为了利用两个方向以上的摄像机对三维位置进行三维测量， 需要预先实施摄像机 校准(校正)。 具体而言， 能利用已知的方法来求出摄像机校正用的参数、 即摄像机的外部参 数(安装位置和姿态)、 以及摄像机的内部参数(图像中心、 畸变等)。 这里， 预先在水模体内 设置三维坐标位置已知的校正点， 能利用治疗室内的激光指示器等将校正点设置在以等中 心点为中心的治疗室坐标系中。 利用各摄像机图像上的校正点来计算各摄像机的外部参 说明书 4/8 页 7 CN 104870054 B 7 数、 内部参数。 计。
29、算出的各摄像机的校正用参数即外部参数、 内部参数保存到摄像机校正用 参数存储部17中。 0042 使用图4的流程图对上述动作进行说明。 如上所述， 预先在每个粒子射线的能量下 对笔形射束的PDD以及OCR进行测定， 并保存到剂量分布计算评价装置10的笔形射束剂量分 布数据存储部16中(ST1)。 这里， 将要进行照射的束点位置的数量设为n。 首先， 为了获得第 一个束点位置的照射剂量分布测定数据， 设定为i1(ST2)。 对照射系统控制器21以及加速 器系统控制器22的参数进行设定， 以对第一个束点位置进行照射， 对第i1个束点进行照 射， 并利用摄像机7和摄像机8对此时的水模体3的发光进行拍。
30、摄(ST3)。 根据这些利用摄像 机7和摄像机8拍摄到的摄像机图像， 在束点位置计算部12中将亮度最高的位置作为束点位 置来计算三维位置， 并根据亮度计算峰值剂量(ST4)。 在计算三维位置时， 使用保存在摄像 机校正用参数存储部17中的各个摄像机的摄像机校正用参数。 此外， 在亮度与吸收剂量呈 非线性关系的情况下， 若预先将亮度与吸收剂量的非线性关系以对应表格的形式表格化， 则能简单地将亮度转换为吸收剂量。 在剂量加法部13中， 利用保存在笔形射束剂量分布存 储部中的PDD和OCR的数据， 计算以算出的第i1的束点位置为峰值的照射剂量分布， 从而 获得三维的照射剂量分布(ST5)。 0043。
31、 接着， 设为ii+1(ST7)、 即i2， 对照射系统控制器21以及加速器系统控制器22 的参数进行设定， 以对第二个束点位置进行照射， 对第i2个束点进行照射， 并利用摄像机 7和摄像机8对此时的水模体3的发光进行拍摄(ST3)。 根据这些利用摄像机7和摄像机8拍摄 到的摄像机图像， 在束点位置计算部12中将亮度最高的位置作为束点位置来计算三维位 置， 并根据亮度计算峰值剂量(ST4)。 利用保存在笔形射束剂量分布存储部中的PDD和OCR的 数据， 计算以算出的第i2的束点位置为峰值的照射剂量分布， 从而获得三维的照射剂量 分布， 并与第一次三维照射剂量分布相加(ST5)。 如上述那样对所。
32、获得的三维照射剂量分布 进行相加， 直到in(ST6否)。 在in、 即所有束点位置上的照射结束的时刻(ST6是)， 通过 相加得到的照射剂量分布变为照射剂量分布的测定值。 所获得的数据的一个示例如图5所 示。 图5是表示某一中心附近的Y位置上的Z方向和X方向的二维分布的图、 即2.5维的分布 图。 实际上得到针对X、 Y、 Z三维空间的每个点具有值的三维照射剂量分布。 在剂量分布评价 部14中， 对如上述那样得到的三维照射剂量分布的测定值、 与在治疗计划中设定的三维的 照射剂量分布进行比较和评价(ST8)。 在治疗计划中设定的剂量分布预先由治疗计划装置 保存在剂量分布计算评价装置10的照射区。
33、域剂量分布数据存储部15中。 作为测定值的照射 剂量分布与由治疗计划设定的照射剂量分布一致到何种程度的评价能利用已知的伽玛指 数等指标来进行。 0044 如上所述， 根据本发明实施方式1的剂量分布测定装置， 利用配置在以照射中心轴 CA为中心的圆C上的两台摄像机7和摄像机8， 对每个束点位置的照射引起的水模体3的发光 进行拍摄， 根据得到的图像计算束点位置， 并使用预先测定的笔形射束的PDD和OCR的数据， 从而能简便地测定束点扫描照射的剂量分布。 优选将两台摄像机配置在其拍摄方向彼此正 交的位置。 然而， 若预先求出摄像机的配置所对应的摄像机校正用参数， 则能根据摄像机图 像算出束点位置， 。
34、因此也并不一定要将两台摄像机配置在正交的位置。 此外， 摄像机至少配 置两台即可， 也可以配置三台以上。 若摄像机的台数变多， 则能更高精度地计算束点位置。 0045 实施方式2. 说明书 5/8 页 8 CN 104870054 B 8 0046 图6是表示包含本发明的实施方式2的剂量分布测定装置100的粒子射线照射装置 的简要结构的框图。 图6中， 与图1相同的符号表示相同或者相当的部分。 在本实施方式2的 剂量分布测定装置100中， 在实施方式1的剂量分布测定装置1的结构中添加了OCR测定用摄 像机9。 OCR测定用摄像机9设置在水模体3的有入射窗6一侧的相反侧的、 水模体3的外部。 O。
35、CR测定用摄像机9朝着水模体3的方向获取图像。 在每次对各个束点位置进行照射时获取 图像。 通过如上述那样获取， 从而能获得相当于各个束点位置上的每一次照射的OCR的图 像。 根据这些图像， 在剂量分布计算评价装置110的OCR分布计算部18中， 在每次对各束点位 置进行照射时计算OCR数据。 对于OCR数据的计算， 根据摄像机图像计算射束直径， 其分布例 如假设为高斯分布来作为OCR数据即可。 0047 本实施方式2中， 在实施方式1中说明的步骤ST5中， 利用OCR分布计算部18中计算 出的OCR数据、 以及存储在笔形射束剂量分布数据存储部16中的PDD的数据， 剂量加法部13 计算以束点。
36、位置计算部12中计算出的第i个束点位置为峰值的剂量分布并进行相加。 0048 由此， 根据本实施方式2， 无需预先测定并保存笔形射束的OCR， 而测定实际照射时 的OCR并用于剂量分布计算， 因此能进行精度更高的剂量分布测定。 0049 实施方式3. 0050 图7是表示包含本发明的实施方式3的剂量分布测定装置200的粒子射线照射装置 的简要结构的框图。 图7中， 与图1相同的符号表示相同或者相当的部分。 本实施方式3中， 将 一台摄像机70配置在水模体3的外部。 摄像机70配置在例如与粒子射线4的照射中心轴CA垂 直的面上的、 以照射中心轴CA为中心的圆C上， 并对以照射中心轴CA为中心的图。
37、像进行拍 摄。 0051 图8示出本实施方式3的剂量分布测定装置200的动作流程。 通过利用摄像机70在 整个照射过程中对通过束点扫描照射法向水模体3照射粒子射线4(ST11)时包含荧光物质 的液体5发出的光进行全程曝光所得到的图像进行拍摄(ST12)， 从而将发出的光以累计值 的形式记录在剂量分布计算评价装置210的摄像机图像处理部211中。 所记录的图像可以是 用颜色的浓淡表示光强度的图像， 或者也可以是用将光强度相同的点连结起来的等光强度 曲线所表示的图像。 所记录的图像是摄像机的光轴方向的空间和时间的累计值， 并非剂量 分布本身。 为此， 在图像预测部30中， 利用保存在照射区域剂量分。
38、布数据存储部15中的、 治 疗计划装置20中设定的照射区域剂量分布的数据， 对该剂量分布下水模体3的发光量进行 仿真， 对利用仿真出的发光量在摄像机70的位置所拍摄到的、 作为空间和时间的累计值的 图像进行预测， 并保存所预测的预测图像。 包含荧光物质的液体5的发光相对于照射剂量大 多是非线性的， 因此优选考虑该非线性来进行仿真。 在剂量分布评价部214中， 对保存在图 像预测部30中的预测图像和记录在摄像机图像处理部211中的拍摄图像进行比较和评价， 从而能对治疗计划装置20中设定的剂量分布与实际照射时的剂量分布进行比较和评价 (ST13)。 0052 如上所述， 根据本实施方式3的剂量分布。
39、测定装置， 虽然无法直接测定剂量分布本 身， 但能利用一台摄像机这样简单的结构来间接地对治疗计划装置中设定的剂量分布和实 际照射时的剂量分布进行比较和评价。 0053 实施方式4. 0054 图9是表示包含本发明的实施方式4的剂量分布测定装置300的粒子射线照射装置 说明书 6/8 页 9 CN 104870054 B 9 的简要结构的框图。 图10是表示本实施方式4的剂量分布测定装置的动作的流程图。 图9中， 与图7相同的符号表示相同或者相当的部分。 本实施方式4中， 与实施方式3同样地， 将一台 摄像机70配置在水模体3的外部。 摄像机70配置在例如与粒子射线4的照射中心轴CA垂直的 面上。
40、的、 以照射中心轴CA为中心的圆C上， 并对以照射中心轴CA为中心的图像进行拍摄。 0055 本实施方式4中， 与实施方式3同样地， 通过利用摄像机70在整个照射过程中对通 过束点扫描照射法向水模体3照射粒子射线4(ST11)时包含荧光物质的液体5发出的光进行 全程曝光所得到的图像进行拍摄(ST12)， 从而将发出的光以累计值的形式记录在剂量分布 计算评价装置310的摄像机图像处理部311中。 所记录的图像是摄像机的光轴方向的空间和 时间的累计值， 并非剂量分布本身。 0056 图像例如以用等光强度曲线所表示的、 图11那样的数据的形式来记录。 在剂量分 布计算评价装置310的一维光强度分布计。
41、算部319中， 从该图像中提取出与照射中心轴CA平 行的方向的截面A的一维、 以及与照射中心轴CA垂直的方向的截面B的一维的光强度分布 (ST14)。 提取出的光强度分布的示例如图12和图13所示。 图12是与照射中心轴平行的方向 的截面A的一维、 即Z方向的光强度分布的示例， 图13是与照射中心轴CA垂直的方向的截面B 的一维、 即X方向的光强度分布的示例。 另一方面， 在图像预测部315中， 利用保存在照射区 域剂量分布数据存储部15中的、 治疗计划装置20中设定的照射区域剂量分布的数据， 对该 剂量分布下水模体的发光量进行仿真， 并对以该仿真出的发光量在摄像机70的位置拍摄到 的、 作为。
42、空间和时间的累计值的图像进行预测， 并从该预测图像中提取出与照射中心轴CA 平行的方向的截面A的一维、 以及与照射中心轴CA垂直的方向的截面B的一维的光强度分 布。 通过在剂量分布评价部314中对从拍摄到的图像中在一维光强度分布计算部319中提取 出的一维光强度分布、 与在图像预测部315中从预测图像提取出的一维光强度分布进行比 较， 从而能对照射剂量分布进行评价(ST15)。 0057 实施方式5. 0058 图14是本发明实施方式5的剂量分布测定装置的动作流程图。 本实施方式5的剂量 分布测定装置与实施方式4同样地， 在图9所示的剂量分布测定装置300的结构中， 不使笔形 射束、 即粒子射。
43、线4移动而对水模体3进行短时间照射(ST21)， 利用摄像机70对笔形射束下 的发光进行拍摄(ST22)， 从而获得笔形射束、 即粒子射线4的线源数据。 例如， 若摄像机70的 配置采用图9所示的配置， 则在一维光强度分布计算部319中计算出(ST23)的Z方向的一维 光强度分布成为相当于线源的PDD的分布， X方向的一维光强度分布成为相当于线源的X方 向的OCR的分布。 由此， 在剂量分布评价部314中， 能从一维光强度分布计算部319中计算出 的一维强度分布中提取出线源的PDD和OCR的数据(ST24)。 若进一步在与摄像机70正交的方 向、 即图1的摄像机8的位置设置一台摄像机， 则能获。
44、得相当于线源的Y方向的OCR的分布。 此 时， 在亮度与吸收剂量呈非线性关系的情况下， 若预先将亮度与吸收剂量的非线性关系以 对应表格的形式表格化， 则能简单地将光强度分布转换为吸收剂量分布。 0059 通过如上述那样利用摄像机对利用笔形射束进行短时间照射下的、 包含荧光物质 的液体的发光进行拍摄， 从而能简便地获得相当于笔形射束的PDD、 OCR的线源数据。 0060 作为粒子射线治疗的剂量分布测定的目的， 如图15所示那样设想两个场景、 两个 测定总共4种情况。 第一个场景是用于将线源数据登记到治疗计划的测定。 该测定中， 使用 顶针型剂量计等作为OCR测定。 同样在该测定中， 使用布拉格。
45、峰腔室等作为PDD测定。 作为另 说明书 7/8 页 10 CN 104870054 B 10 一种用途(场景)， 有用于事先对投放给患者的剂量是否与治疗计划中仿真的一致进行验证 的分布测定。 在分布测定中， 大多利用顶针型剂量计等测量OCR， 并利用AdvancedMarkus等 测量PDD。 通过使用本发明的各种方法， 具有如下特征： 能覆盖所有四个领域、 能实施二维、 2.5维或者三维的分布测定。 0061 另外， 本发明可以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。 0062 标号说明 0063 1、 100、 200、 300 剂量分布测定。
46、装置 0064 2 照射系统 0065 3 水模体 0066 4 粒子射线 0067 5 包含荧光物质的液体 0068 6 入射窗 0069 7、 8、 70 摄像机 0070 9 OCR测定用摄像机 0071 10、 110、 210、 310 剂量分布计算评价装置 0072 11、 211、 311 摄像机图像处理部 0073 12 束点位置计算部 0074 13 剂量加法部 0075 14、 214、 314 剂量分布评价部 0076 15 照射区域剂量分布数据存储部 0077 16 笔形射束剂量分布数据存储部 0078 17 摄像机校正用参数存储部 0079 18 OCR分布计算部 0。
47、080 20 治疗计划装置 0081 21 照射系统控制器 0082 22 加速器系统控制器 0083 30、 315 图像预测部 0084 319 一维光强度分布计算部 说明书 8/8 页 11 CN 104870054 B 11 图1 说明书附图 1/11 页 12 CN 104870054 B 12 图2 图3 说明书附图 2/11 页 13 CN 104870054 B 13 图4 说明书附图 3/11 页 14 CN 104870054 B 14 图5 说明书附图 4/11 页 15 CN 104870054 B 15 图6 说明书附图 5/11 页 16 CN 104870054 B 16 图7 说明书附图 6/11 页 17 CN 104870054 B 17 图8 说明书附图 7/11 页 18 CN 104870054 B 18 图9 说明书附图 8/11 页 19 CN 104870054 B 19 图10 图11 说明书附图 9/11 页 20 CN 104870054 B 20 图12 图13 说明书附图 10/11 页 21 CN 104870054 B 21 图14 图15 说明书附图 11/11 页 22 CN 104870054 B 22 。