(57)【要約】【課題】  粒子線の照射過程において粒子線治療の中止，条件変更等の治療への介入判断を医療従事者が迅速、且つ適切に行うことを支援する。【解決手段】  陽子線治療システム１は、標的３１Ａに対して粒子線を照射するための照射ノズル２５と、照射ノズル２５を制御する陽子線照射制御装置４１と、標的３１Ａに照射される粒子線の照射量を計測する線量モニタ２７Ｂと、標的３１Ａに照射される粒子線の位置を計測する位置モニタ２７Ａと、標的３１Ａに対して照射される粒子線の線量分布を照射中に算出する照射中線量分布評価システム５５を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的に対して粒子線を照射するための粒子線照射装置と、
前記粒子線照射装置を制御する照射制御装置と、
前記標的に照射される前記粒子線の照射量を計測する照射量計測器と、
前記標的に照射される前記粒子線の位置を計測する照射位置計測器と、
前記照射量計測器および前記照射位置計測器の計測データを用いて、前記標的に照射される実績線量分布を算出する線量計算装置と、
求められた線量分布を表示する表示装置と、
前記実績線量分布を算出するタイミングを設定し、前記実績線量分布の計算の状態を制御する線量計算制御装置と、を備え、
前記線量計算装置は、前記線量計算制御装置によって設定された計算間隔に基づいて、照射中に前記実績線量分布を算出する
ことを特徴とする粒子線治療システム。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子線治療システムにおいて、
前記粒子線を照射した照射時刻を記録する照射時刻記録部と、
前記粒子線の照射中の追跡対象の位置を計測する追跡対象位置計測部と、
前記追跡対象の位置を計測した追跡時刻を記録する追跡時刻記録部と、
前記追跡対象位置計測部によって計測された前記追跡対象の位置に基づいて前記標的の位置が予め指定した範囲内にあるか否かを判定し、前記範囲内にあると判定された時に前記照射制御装置に対して前記粒子線の出射を許可する信号を出力する動体追跡制御装置と、を更に備え、
前記線量計算装置は、前記照射時刻と前記追跡時刻とを同期することで、前記粒子線の照射中の前記追跡対象の位置と、その時の前記粒子線の照射量および照射位置とを算出し、
前記照射制御装置は、前記動体追跡制御装置が生成する信号に基づき、前記粒子線を制御する
ことを特徴とする粒子線治療システム。
【請求項３】
請求項１に記載の粒子線治療システムにおいて、
前記線量計算装置は、前記実績線量分布に基づいて現在照射中の照射によって形成される線量分布としての推定実績線量分布を算出し、前記推定実績線量分布を前記表示装置に表示させる
ことを特徴とする粒子線治療システム。
【請求項４】
請求項３に記載の粒子線治療システムにおいて、
前記線量計算装置は、前記推定実績線量分布を、前記線量計算制御装置で設定された前記計算間隔ごとに、照射計画に記録されている前記計算間隔における計画線量分布と前記実績線量分布との差分線量分布を算出し、現在照射中の照射によって形成される計画線量分布に対して計算間隔ごとに前記差分線量分布を積算することで算出する
ことを特徴とする粒子線治療システム。
【請求項５】
請求項４に記載の粒子線治療システムにおいて、
前記線量計算装置は、更に、前記推定実績線量分布から算出した線量評価指標を前記表示装置に表示させる
ことを特徴とする粒子線治療システム。
【請求項６】
請求項４に記載の粒子線治療システムにおいて、
前記線量計算装置は、更に、前記推定実績線量分布と、前記現在照射中の照射によって形成される計画線量分布と、を前記表示装置に比較表示させる
ことを特徴とする粒子線治療システム。
【請求項７】
請求項５に記載の粒子線治療システムにおいて、
前記線量計算装置は、更に、前記線量評価指標と、前記計画線量分布から算出した計画線量評価指標と、を前記表示装置に比較表示させる
ことを特徴とする粒子線治療システム。
【請求項８】
請求項１に記載の粒子線治療システムにおいて、
リペイント単位で、照射シーケンスを複数のシーケンスに分割する照射シーケンス分割装置を更に備えた
ことを特徴とする粒子線治療システム。
【請求項９】
請求項２に記載の粒子線治療システムにおいて、
前記線量計算装置は、前記実績線量分布を計算する際に用いる前記標的の位置を特定するためのＸ線ＣＴ画像として、前記粒子線の照射前後に前記追跡対象位置計測部によって撮像されたＸ線ＣＢＣＴ画像、または前記Ｘ線ＣＴ画像に合わせて変形した計画ＣＴ画像を用いる
ことを特徴とする粒子線治療システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の粒子線治療システムにおいて、
前記線量計算装置は、前記照射制御装置と連携して、前記実績線量分布の算出が完了するまで前記粒子線の照射を停止させるモードと、前記実績線量分布の算出が完了しなくとも前記粒子線の照射を継続させるモードと、を選択可能である
ことを特徴とする粒子線治療システム。
【請求項１１】
標的に対して照射される粒子線の線量分布を照射中に算出する線量分布評価システムであって、
前記標的に照射される粒子線の照射量を計測する照射量計測器および前記標的に照射される前記粒子線の位置を計測する照射位置計測器の計測データを用いて、前記標的に照射される実績線量分布を算出する線量計算装置と、
求められた線量分布を表示する表示装置と、
前記実績線量分布を算出するタイミングを設定し、前記実績線量分布の計算の状態を制御する線量計算制御装置と、を備え、
前記線量計算装置は、前記線量計算制御装置によって設定された計算間隔に基づいて、照射中に実績線量分布を算出する
ことを特徴とする線量分布評価システム。
【請求項１２】
標的に対して粒子線を照射するための粒子線照射装置と、前記粒子線照射装置を制御する照射制御装置と、前記標的に照射される前記粒子線の照射量を計測する照射量計測器と、前記標的に照射される前記粒子線の位置を計測する照射位置計測器と、を備えた粒子線治療システムの作動方法であって、
線量計算装置が前記照射量計測器および前記照射位置計測器の計測データを用いて、前記標的に照射された実績線量分布を算出し、
表示装置が求められた前記実績線量分布を表示し、
線量計算制御装置が前記実績線量分布を算出するタイミングを設定し、前記実績線量分布の計算の状態を制御し、
前記線量計算装置が、前記線量計算制御装置によって設定された計算間隔に基づいて、照射中に実績線量分布を算出する
ことを特徴とする粒子線治療システムの作動方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の粒子線治療システムの作動方法において、
照射時刻記録部が前記粒子線を照射した照射時刻を記録し、
追跡対象位置計測部が前記粒子線の照射中の追跡対象の位置を計測し、
追跡時刻記録部が前記追跡対象の位置を計測した追跡時刻を記録し、
動体追跡制御装置が前記追跡対象位置計測部によって計測された前記追跡対象の位置に基づいて前記標的の位置が予め指定した範囲内にあるか否かを判定し、前記範囲内にあると判定された時に前記照射制御装置に対して前記粒子線の出射を許可する信号を出力し、
前記線量計算装置が前記照射時刻と前記追跡時刻とを同期することで、前記粒子線の照射中の前記追跡対象の位置と、その時の前記粒子線の照射量および照射位置とを算出し、
前記照射制御装置が前記動体追跡制御装置が生成する信号に基づき、前記粒子線を制御する
ことを特徴とする粒子線治療システムの作動方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の粒子線治療システムの作動方法において、
前記線量計算装置が、前記実績線量分布に基づいて現在照射中の照射によって形成される線量分布としての推定実績線量分布を算出し、前記推定実績線量分布を前記表示装置に表示させる
ことを特徴とする粒子線治療システムの作動方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の粒子線治療システムの作動方法において、
前記線量計算装置が、前記推定実績線量分布を、前記線量計算制御装置で設定された前記計算間隔ごとに、照射計画に記録されている前記計算間隔における計画線量分布と前記実績線量分布との差分線量分布を算出し、現在照射中の照射によって形成される計画線量分布に対して計算間隔ごとに前記差分線量分布を積算することで算出する
ことを特徴とする粒子線治療システムの作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子線を腫瘍等の患部に照射して治療する際に用いられる、粒子線治療システムおよび線量分布評価システム、ならびに粒子線治療システムの作動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子ビームの照射位置に関連付けされた照射位置関連値と照射位置関連値誤差とを対応付けて表示できる粒子線照射装置の一例として、特許文献１には、荷電粒子ビームの照射位置に関連付けされた実照射位置関連値における目標照射位置に関連付けされた目標照射位置関連値からの誤差である照射位置関連値誤差と、実照射位置関連値とを対応付けて表示部に表示するデータ処理装置を備え、データ処理装置は、目標照射位置関連値を示す目標値表示図形及び実照射位置関連値を示す測定値表示図形を、目標照射位置関連値の座標及び照射位置関連値誤差をデフォルメ係数で演算した座標に、目標照射位置関連値を加えた座標である表示座標に表示するともに、測定値表示図形と目標値表示図形とを結ぶ線分を表示する演算部とを有することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４９６３６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
放射線治療は、標的となる腫瘍に対して放射線を照射することによって腫瘍にダメージを与える治療方法である。
【０００５】
治療に用いる放射線では、Ｘ線が最も広く利用されているが、線量集中性が高い陽子線や炭素線に代表される粒子線（荷電粒子ビーム）を利用した粒子線治療への需要も高まっている。
【０００６】
荷電粒子ビームはビームのエネルギーによって定まる特定の深さにピークを有する線量分布（ブラッグカーブ）を形成するため、粒子線治療では、腫瘍より深い位置にある正常組織への線量を大幅に低下させることが可能になる。
【０００７】
放射線治療では、できるだけ正確に、かつできるだけ患部に集中するよう所望の線量を腫瘍領域に対して照射することが治療効果の向上につながる。
【０００８】
このような放射線治療の一種である粒子線治療に於いて、標的に線量を集中させる方法として、スキャニング照射法の利用が広がりつつある。これは、細い荷電粒子ビームを二組の走査電磁石により偏向させ、平面内の任意の位置に導くことで腫瘍内部を塗りつぶすように照射し、腫瘍領域にのみ高い線量を付与するという方法である。
【０００９】
スキャニング照射法では、各照射位置にスポットと呼ばれる細い線量分布を並べることで、標的形状に合致した線量分布が形成される。このスポットの配置は治療計画装置により決定される。
【００１０】
粒子線治療システムでは、装置が保証する照射精度の範囲で、治療計画装置により計画された位置にスポットを配置している。
【００１１】
そのため、実際に配置されるスポット位置と計画されたスポット位置の間には僅かではあるが差が生じる。また、この差によって積算された線量分布に高線量域や低線量域が発生する可能性がある。このような照射精度による線量分布への影響を照射精度効果と呼ぶ。
【００１２】
また、スキャニング照射法の粒子線治療システムでは、スポットを順次形成するため、照射中に標的が移動する場合に、標的に対してスポット間の相対的な位置関係が変更されることになる。
【００１３】
スキャニング照射法に於いて、スポット間の位置関係が計画と異なることは、積算された線量分布に高線量域や低線量域を発生させる可能性がある。このような標的の移動による線量分布への影響を相互作用効果と呼ぶ。この相互作用効果を低減させるため、照射中に移動する移動標的に対してスキャニング照射法を用いる場合、標的が予め設定した位置（出射許可範囲）にある場合のみ照射する、ゲート照射が実施されている。
【００１４】
ここで、粒子線治療を含む放射線治療では、医師が処方した線量を標的へ複数日に分けて照射する。
【００１５】
治療日数を減らすためには、１回の照射における線量を増加させた１回大線量照射が必要となる。１回大線量照射を行う場合、照射精度効果および相互作用効果を照射中に把握することで、より安全な放射線治療を行うことが可能となる。
【００１６】
そのためには、照射精度効果や相互作用効果を可視化して治療の効果が得られているか否かを判断するための材料を照射中に医師や診療放射線技師等の医療従事者へ提示することが望まれている。
【００１７】
提示する指標としては、医療従事者が直感的に判断できるよう、医師が処方に使用する線量分布や、各臓器の体積と標的との関係を表す線量−体積ヒストグラム（ＤＶＨ：Ｄｏｓｅ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ）などが望ましい。ここで、ＤＶＨとは、標的と正常組織の各体積に対する放射線の線量をグラフとして表示させたものである。
【００１８】
特許文献１では、各スポットの照射位置と照射位置誤差、または照射位置に関連付けされた照射パラメータとその誤差とを対応付けて表示する粒子線照射装置が提案されている。
【００１９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、スポット位置の位置誤差を可視化することはできるが、そのスポット誤差が及ぼす線量分布への影響（照射精度効果）や相互作用効果を照射中に可視化して提示することはできず、より直感的に判断材料を提示することが求められている。
【００２０】
本発明は、粒子線の照射過程において粒子線治療の中止，条件変更等の治療への介入判断を医療従事者が迅速、且つ適切に行うことを支援することができる粒子線治療システムおよび線量分布評価システム、ならびに粒子線治療システムの作動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、標的に対して粒子線を照射するための粒子線照射装置と、前記粒子線照射装置を制御する照射制御装置と、前記標的に照射される前記粒子線の照射量を計測する照射量計測器と、前記標的に照射される前記粒子線の位置を計測する照射位置計測器と、前記照射量計測器および前記照射位置計測器の計測データを用いて、前記標的に照射される実績線量分布を算出する線量計算装置と、求められた線量分布を表示する表示装置と、前記実績線量分布を算出するタイミングを設定し、前記実績線量分布の計算の状態を制御する線量計算制御装置と、を備え、前記線量計算装置は、前記線量計算制御装置によって設定された計算間隔に基づいて、照射中に前記実績線量分布を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、粒子線の照射過程において粒子線治療の中止，条件変更等の治療への介入判断を医療従事者が迅速、且つ適切に行うことを支援することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例の陽子線治療システムの全体構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の陽子線治療システムにおける実績スポットデータの作成に用いる陽子線照射データの一例の概念図である。
【図３】本発明の陽子線治療システムにおける推定実績線量分布を算出する計算間隔の設定画面の一例を示す図である。
【図４】本発明の陽子線治療システムにおける推定実績線量分布などを表示する画面の一例を示す概念図である。
【図５】本発明の陽子線治療システムにおける照射中線量分布評価システムの照射中における線量分布の計算手順の一例を示すフロー図である。
【図６】本発明の実施例の動体追跡照射法に対応した陽子線治療システムの全体構成の一例を示す図である。
【図７】本発明の動体追跡照射法に対応した陽子線治療システムにおける陽子線照射データの一例の概念図である。
【図８】本発明の動体追跡照射法に対応した陽子線治療システムにおけるＸ線曝射時刻と標的位置を記録したマーカー位置データの一例の概念図である。
【図９】本発明の動体追跡照射法に対応した陽子線治療システムにおける動体追跡照射法に対応した陽子線治療システムにおける、実績スポットの作成手順の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の粒子線治療システムおよび線量分布評価システム、ならびに粒子線治療システムの作動方法の実施例について図１乃至図９を用いて説明する。
【００２５】
なお、本発明は、陽子線治療システムや炭素線やヘリウム線等の重粒子線治療システムなどの粒子線治療システムに適用することができるが、本実施例では陽子線治療システムを例に説明する。
【００２６】
＜実施例＞  
陽子線治療システムの全体構成やその動作について図１ないし図５を用いて説明する。
【００２７】
図１は本実施例の陽子線治療システムの全体構成の一例を示す図である。図２は実績スポットデータの作成に用いる陽子線照射データの一例の概念図である。図３は推定実績線量分布を算出する計算間隔の設定画面の一例を示す図である。図４は推定実績線量分布などを表示する画面の一例を示す概念図である。図５は照射中線量分布評価システムの照射中における線量分布の計算手順の一例を示すフロー図である。
【００２８】
本発明の実施例のひとつである陽子線治療システム１は、図１に示すように、陽子線発生装置１０、ビーム輸送系２０、照射ノズル２５、カウチ３３、陽子線照射制御装置４１、第１記憶装置４２、第１コンソール４３、照射中線量分布評価システム５５を備えている。
【００２９】
照射対象３１中の標的３１Ａに対して陽子線を照射するための陽子線照射装置は、陽子線発生装置１０、ビーム輸送系２０、照射ノズル２５から構成される。
【００３０】
陽子線発生装置１０は、イオン源１２、ライナック１３、シンクロトロン１１を備える。シンクロトロン１１は、入射器１４、偏向電磁石１５、高周波加速装置１８、高周波出射装置１９、出射用デフレクタ１７等を備える。イオン源１２はライナック１３に接続されており、ライナック１３はシンクロトロン１１に接続されている。
【００３１】
陽子線発生装置１０では、イオン源１２より発生した陽子線はライナック１３により前段加速され、シンクロトロン１１に入射する。シンクロトロン１１でさらに加速された陽子線はビーム輸送系２０に出射される。
【００３２】
ビーム輸送系２０は、複数の四極電磁石２２、偏向電磁石２１を備えており、シンクロトロン１１と照射ノズル２５との間を接続している。また、ビーム輸送系２０の一部と照射ノズル２５は、治療室３０内の略筒状のガントリーに設置されており、ガントリーと共に回転することができる。
【００３３】
シンクロトロン１１から出射された陽子線は、ビーム輸送系２０内を通過しながら四極電磁石２２によって収束し、偏向電磁石２１によって方向を変えて照射ノズル２５に入射する。
【００３４】
照射ノズル２５は、標的３１Ａに対して粒子線を照射するための装置であり、２対の走査電磁石２６Ａ，２６Ｂと、線量モニタ２７Ｂと、位置モニタ２７Ａとを備えている。２対の走査電磁石２６Ａ，２６Ｂは、互いに直交する方向に設置されており、標的３１Ａの位置においてビーム軸に垂直な面内の所望の位置に陽子線が到達するように陽子線を偏向する。
【００３５】
線量モニタ２７Ｂは、標的３１Ａに照射される陽子線の照射量を計測するモニタであり、検出した計測値を陽子線照射制御装置４１に対して出力する。位置モニタ２７Ａは、標的３１Ａに照射される陽子線が通過した位置を検出することで標的３１Ａに照射される陽子線の照射位置を間接的に計測するモニタであり、検出した検出値を陽子線照射制御装置４１に対して出力する。
【００３６】
照射ノズル２５を通過した陽子線は照射対象３１内の標的３１Ａに到達する。なお、癌などの患者を治療する場合、照射対象３１は患者を表し、標的３１Ａは腫瘍などを表す。
【００３７】
照射対象３１を載せるベッドをカウチ３３と呼ぶ。カウチ３３は陽子線照射制御装置４１からの指示に基づき、直交する３軸の方向へ移動することができ、さらにそれぞれの軸を中心として回転する、いわゆる６軸方向に移動することができる。これらの移動と回転により、照射対象３１の位置を所望の位置に移動することができる。
【００３８】
陽子線照射制御装置４１は、陽子線発生装置１０、ビーム輸送系２０、照射ノズル２５、カウチ３３、第１記憶装置４２、第１コンソール４３、線量計算制御装置４４、通信装置４９などと接続されており、陽子線発生装置１０、ビーム輸送系２０、照射ノズル２５等を構成する各機器の動作を制御する。
【００３９】
通信装置４９は、有線もしくは無線のネットワークを介してデータサーバ５０に接続されており、照射前に、ネットワーク経由で、治療計画装置５１によって作成された照射パラメータ（ガントリー角度、計画スポットデータ等）をデータサーバ５０より取得し、第１記憶装置４２に照射パラメータを保存する。照射中に於いては、陽子線照射制御装置４１は、線量モニタ２７Ｂおよび位置モニタ２７Ａから出力された計測データを陽子線照射データとして第１記憶装置４２に記憶する。
【００４０】
第１コンソール４３は、入出力装置の一式であり、ディスプレイ等の表示装置とキーボード等の入力装置から構成される。第１コンソール４３は、陽子線照射制御装置４１から取得した信号に基づいて情報を表示する。また、陽子線治療システム１を操作する医療従事者からの入力を受け取り、陽子線照射制御装置４１に様々な制御信号を送信する。
【００４１】
第１記憶装置４２では、陽子線の照射中に於いて、スポットの照射毎に、位置モニタ２７Ａでの計測結果から換算した陽子線の到達位置と線量モニタ２７Ｂが計測した照射量に相当するスポット線量とが、陽子線照射データとして記憶される。記憶される陽子線照射データの一例を図２に示す。図２の１行が、一つのスポットに対するデータに相当する。
【００４２】
照射中線量分布評価システム５５は、線量計算制御装置４４、線量計算装置４５、第２コンソール４８から構成されており、標的３１Ａに対して照射される粒子線の線量分布を照射中に算出する装置である。
【００４３】
線量計算制御装置４４は、陽子線照射中に於いて、第１記憶装置４２からの陽子線照射データの出力や、線量計算装置４５による線量分布の計算および第２コンソール４８による線量分布の表示を制御する。特に、本実施例の線量計算制御装置４４では、実績線量分布を算出するタイミングを設定し、実績線量分布の計算の状態を制御する。
【００４４】
線量計算制御装置４４は、陽子線照射制御装置４１、第１記憶装置４２、線量計算装置４５、第２コンソール４８と接続されている。
【００４５】
第２コンソール４８は、第１コンソール４３と同様に入出力装置の一式であり、ディスプレイ等の表示装置とキーボード等の入力装置から構成される。
【００４６】
線量計算制御装置４４は、計算間隔設定部４４ａを有しており、計算間隔設定部４４ａで設定した間隔で、第１記憶装置４２内に陽子線照射データを出力した後、線量計算装置４５を用いて実績線量分布を算出する。線量計算に必要となるＣＴデータ等の患者に関するデータは、陽子線照射制御装置４１に接続されている通信装置４９を介して、ネットワーク経由でデータサーバ５０から取得する。
【００４７】
以下、図３を用いて計算間隔の設定について説明する。
【００４８】
図３に示すように、計算間隔設定部４４ａは第２コンソール４８に設定画面４８ａを表示させる。医療従事者は、第２コンソール４８を操作して、プランの分割方法を「照射角度変更ごと」、「エネルギー変更ごと（深い部分／浅い部分等）」、「全体を複数回に分けて照射するように照射順序変更するリペイントごと」の何れとするかを第２コンソール４８の設定画面４８ａに表示される選択領域４８ｂで選択し、Ｏ．Ｋ．ボタン４８ｃを押下する。キャンセルする場合はキャンセルボタン４８ｄを押下する。
【００４９】
設定画面４８ａの選択領域４８ｂでは、詳しくは後述するが、線量計算制御装置４４が線量計算の完了信号を受信するまで、陽子線照射制御装置４１に陽子線の照射開始を待機する制御を実行させるモードを実行するか否かについても各分割プランで選択可能とする機能を有している。
【００５０】
線量計算装置４５は、情報統合部４６と線量計算部４７から構成されており、陽子線照射中に、第１記憶装置４２に記憶された線量モニタ２７Ｂおよび位置モニタ２７Ａによって計測された陽子線照射データを用いて、実際に標的３１Ａに照射された線量分布（実績線量分布）を計算する。線量計算装置４５は、上述した線量計算制御装置４４の計算間隔設定部４４ａによって設定された計算間隔に基づいて、照射中に実績線量分布を算出する。
【００５１】
情報統合部４６は、第１記憶装置４２から取得した陽子線照射データから、線量計算に使用する陽子線照射データの形式（実績スポットデータ）を作成する。実績スポットデータの照射位置および照射量は、陽子線照射データに記載されている値を、エネルギーに関しては、第１記憶装置４２に記憶されている陽子線のエネルギーの設定値（計画スポットデータの値）を用いる。
【００５２】
また、情報統合部４６は、実績スポットデータを作成した後、第１記憶装置４２に保存された照射パラメータおよびデータサーバ５０より取得した患者データに基づいて、線量計算用入力ファイルを作成する。
【００５３】
線量計算部４７は、情報統合部４６で作成した実績スポットデータおよび線量計算用入力ファイルを用いて線量分布を算出する。また、線量計算部４７は、計算間隔設定部４４ａで設定された計算間隔ごとに線量分布を算出する。
【００５４】
続いて、線量計算装置４５は、線量計算部４７で計算された線量分布を逐次積算し、実績線量分布を計算する。実績線量分布は、線量計算制御装置４４によって、第２コンソール４８の第２コンソール４８上に表示される。また、線量計算制御装置４４は、医療従事者が、治療計画によって作成された計画線量分布と実績線量分布を比較できるよう、第２コンソール４８上に計画線量分布と実績線量分布を並べて表示することが可能である。これら第２コンソールに表示される画面等については詳しくは図３および図４を用いて後述する。
【００５５】
なお、計画線量分布は、陽子線照射制御装置４１に接続されている通信装置４９を介して、ネットワーク経由でデータサーバ５０から取得しても良いし、第１記憶装置４２に保存されている計画スポットデータに基づいて計画線量分布を計算し、取得しても良い。以下では、データサーバ５０から計画線量分布を取得する場合を例として説明する。
【００５６】
ここで、従来の粒子線治療システムでは、実績スポットデータを基に計算された線量分布を積算して実績線量分布を算出していた。このため、全ての陽子線の照射が終わるまでは、医師等が処方に使用するＤＶＨ等の線量評価指標を用いて計画線量分布と実績線量分布とを比較して評価することは出来ない。
【００５７】
本実施例では、陽子線照射中に、実績線量分布と計画線量分布を評価する際に、ＤＶＨ等の線量評価指標を用いることができるように、線量計算装置４５は、実績線量分布を算出して、適宜第２コンソール４８に表示させる。更には、線量計算装置４５は、実績線量分布に基づいて現在照射中の照射によって形成される線量分布としての推定実績線量分布３０６（実績線量分布の推定分布、図４参照）を算出し、この推定実績線量分布３０６を第２コンソール４８に表示させる機能を有している。
【００５８】
より具体的には、線量計算装置４５は、陽子線照射中に、線量計算制御装置４４で設定された計算間隔ごとに、照射計画に記録されている計算間隔における計画線量分布と実績線量分布との差分線量分布を算出する。その後、現在照射中の照射によって形成される計画線量分布３０４（図４参照）に対して計算間隔ごとに差分線量分布を積算することで推定実績線量分布３０６を算出する。
【００５９】
この推定実績線量分布３０６を用いることで、照射中にＤＶＨ等の線量評価指標を用いて、計画線量分布との比較が可能となる。
【００６０】
線量計算装置４５は推定実績線量分布および計画線量分布、これらの分布から算出されるＤＶＨ等の線量評価指標を第２コンソール４８に表示させる。
【００６１】
第２コンソール４８の表示画面の一例を図４に示す。図４に示すように、第２コンソール４８に表示される「計画線量分布３０４」は、事前の治療計画に基づく分布である。「実績線量分布３０５」は、表示のタイミングまでに照射された実績スポットデータを用いて計算した線量分布である。「推定実績線量分布３０６」は、実績線量分布３０５に加えて、残りのスポットが計画通りに照射されたと仮定した場合の線量分布となる。
【００６２】
また、第２コンソール４８には、推定実績線量分布３０６から算出した線量評価指標として、標的３１ＡのＤＶＨ３０２Ａや危険臓器のＤＶＨ３０２Ｂが表示される。更には、計画線量分布３０４から算出した計画線量評価指標として、標的３１ＡのＤＶＨ３０１Ａや危険臓器のＤＶＨ３０１Ｂが比較して表示される。
【００６３】
また、第２コンソール４８には、ＣＴやＭＲＩ、視診などで、明らかに癌がある範囲である肉眼的腫瘍体積に微小浸潤などを考慮した範囲で定義される臨床的標的体積（ＣＴＶ：Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｖｏｌｕｍｅ）の９９％の体積に対する線量値を表すＤ９９やビームが患者に入射したときにビーム軸上に沿って生じる吸収線量の最大値となる深さであるＤｍａｘ（ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｄｏｓｅ  ｍａｘｉｍｕｍ：最大深さ）、極力線量分布が形成されることを避けるべき領域である周辺臓器（ＯＡＲ：Ｏｒｇａｎ  Ａｔ  Ｒｉｓｋ）のＤｍａｘといった各種の線量評価指標を表示させる。
【００６４】
例えば、図４に示すように、計画線量分布３０４から演算されたＣＴＶのＤ９９やＤｍａｘ、ＯＡＲのＤｍａｘといった各種の計画線量評価指標３０１Ｃが表示される。また、この計画線量評価指標３０１Ｃの横に、推定実績線量分布３０６から演算された、ＣＴＶのＤ９９やＤｍａｘ、ＯＡＲのＤｍａｘといった各種の線量評価指標３０２Ｃが表示される。
【００６５】
図示していないが、第２コンソール４８には、更に、最大線量や最小線量、ＴＣＰ（Ｔｕｍｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ：腫瘍制御率）やＮＴＣＰ（Ｎｏｒｍａｌ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ：正常組織障害確率）等の線量分布から算出される各種線量評価指標を表示することも可能である。
【００６６】
また、第２コンソール４８には、実績線量分布を、過去に計算された実績線量分布に積算した分布、乃至、これをスケールさせた線量分布、及びこれらの線量分布から求めた線量評価指標等を表示することができる。
【００６７】
更には、図４に示すように、上述した各種の線量評価指標の計算のために必要な、照射対象を特定するＩＤの選択欄３０７も第２コンソール４８に表示，設定することが可能となっている。
【００６８】
陽子線照射制御装置４１、第１記憶装置４２、照射中線量分布評価システム５５内の線量計算制御装置４４、線量計算装置４５は、各々がコンピュータ等で構成されている。これらを構成するコンピュータは、ＣＰＵやメモリ、インターフェース等を備えており、各機器の動作の制御や後述する各種演算処理等が様々なプログラムに基づいて実行される。これらのプログラムは各構成内の内部記録媒体や外部記録媒体、データサーバ５０に格納されており、ＣＰＵによって読み出され、実行される。
【００６９】
なお、動作の制御処理は、１つのプログラムにまとめられていても、それぞれが複数のプログラムに別れていてもよく、それらの組み合わせでもよい。また、プログラムの一部または全ては専用ハードウェアで実現してもよく、モジュール化されていても良い。更には、各種プログラムは、プログラム配布サーバや内部記憶媒体や外部記録媒体から各装置にインストールされてもよい。
【００７０】
また、各々の装置やシステムは独立している必要はなく、２つ以上の装置やシステムを一体化，共通化して、処理のみを分担してもよい。また、少なくとも一部の構成が有線もしくは無線のネットワークを介して接続されているものとすることができる。
【００７１】
図１に戻り、陽子線照射制御装置４１は、分割単位に基づいて計画スポットデータを分割する照射シーケンス分割部４１ｂを有している。
【００７２】
照射シーケンス分割部４１ｂは、同じ位置を複数回照射して平均化することにより、計画通りの線量を照射するリペイント照射を実施する場合に、リペイント単位で計画スポットデータを分割し、分割スポットデータを作成する。
【００７３】
なお、本実施例では、線量分布の計算結果等に関しては、第２コンソール４８に表示する事としたが、第２コンソール４８での入力内容および表示内容を第１コンソール４３に表示し、第１コンソール４３と第２コンソール４８を統一しても良い。
【００７４】
次に、陽子線を照射する手順、および陽子線照射中に実績線量分布を算出する手順について図５を用いて説明する。
【００７５】
最初に、カウチ３３の上に照射対象３１を固定する。その後、カウチ３３を動かして照射対象３１を予め計画した位置に移動する。この際、Ｘ線撮像装置（図６の撮像用Ｘ線発生装置６１Ａ，６１ＢおよびＸ線測定器６２Ａ，６２Ｂに相当）を用いて撮像画像を撮像することにより、照射対象３１が予め計画した位置に移動したことを確認する。
【００７６】
医療従事者により第１コンソール４３上の照射準備ボタンが押下されると、陽子線照射制御装置４１は、第１記憶装置４２から照射パラメータを読み込む。読み込んだ照射パラメータに記載されたガントリー角度に合わせて、医療従事者は、第１コンソール４３からガントリー回転ボタンを押下してガントリーを所定角度まで回転させる。
【００７７】
続いて、医療従事者は、第２コンソール４８から照射対象３１に対応する患者ＣＴ画像等の患者情報を取得するため、患者情報の読み込みボタンを押下する。患者情報の読み込みボタンが押下されると、線量計算制御装置４４は、陽子線照射制御装置４１および通信装置４９を介して、有線もしくは無線ネットワーク経由でデータサーバ５０から、患者情報を取得する。データサーバ５０から取得された患者ＣＴ画像等の患者や情報は第２コンソール４８に表示される。
【００７８】
その後、医療従事者は、第２コンソール４８から実績線量分布を計算する計算間隔を設定する。医療従事者により計算間隔が設定されると、線量計算制御装置４４は第１記憶装置４２に設定された計算間隔を記憶する（ステップＳ４０１）。以下、計算間隔としてエネルギー変更単位が選択された場合を例として説明する。
【００７９】
ガントリーの回転後に、医療従事者によって第１コンソール４３上の照射開始ボタンが押下されたと判定されたときは、陽子線照射制御装置４１は、第１記憶装置４２から読み込んだエネルギーと照射位置と照射量の情報に基づき、最初に照射するエネルギーまで陽子線を加速する。
【００８０】
具体的には、陽子線照射制御装置４１は、イオン源１２とライナック１３を制御して、イオン源１２で発生させた陽子線をライナック１３により前段加速し、シンクロトロン１１へ入射させる。
【００８１】
次いで、陽子線照射制御装置４１は、シンクロトロン１１を制御して、入射した陽子線を最初に照射するエネルギーまで加速する。シンクロトロン１１を周回する陽子線は、高周波加速装置１８からの高周波により加速される。
【００８２】
並行して、陽子線照射制御装置４１は、最初に照射するエネルギーの陽子線がシンクロトロン１１から照射ノズル２５へ到達できるようにビーム輸送系２０の偏向電磁石２１と四極電磁石の励磁量を制御する。また、第１記憶装置４２からの照射パラメータにある最初に照射するスポット位置に陽子線が到達するように照射ノズル２５内の２台の走査電磁石２６Ａ，２６Ｂの励磁量を設定する。
【００８３】
これらの設定が完了した後、陽子線照射制御装置４１は高周波出射装置１９に高周波を印加して陽子線の出射を開始する。高周波出射装置１９に高周波が印加されるとシンクロトロン１１内を周回する陽子線の一部が出射用デフレクタ１７を通過してビーム輸送系２０を介して照射ノズル２５に到達する。照射ノズル２５に到達した陽子線は２台の走査電磁石２６Ａ，２６Ｂにより走査され、線量モニタ２７Ｂと位置モニタ２７Ａとを通過して照射対象３１内の標的３１Ａに到達し、線量分布を形成する。
【００８４】
スポット毎の照射量は第１記憶装置４２から取得した照射パラメータとして登録されていることから、線量モニタ２７Ｂが測定した照射量が登録された値に到達すると陽子線照射制御装置４１は出射用高周波を制御して陽子線の出射を停止する。
【００８５】
また、陽子線の出射後、陽子線照射制御装置４１は、位置モニタ２７Ａが測定した陽子線の位置情報から標的３１Ａ位置での陽子線の到達位置を計算し、照射パラメータとして登録された位置と計算された到達位置の差が許容値以内であることを確認する。
【００８６】
また、陽子線照射制御装置４１は、陽子線の出射後は、陽子線照射データとして、図２に示すような、陽子線が照射された時刻と照射位置と照射量とを記憶する。照射位置は位置モニタ２７Ａが測定した陽子線の位置情報を標的３１Ａ位置での陽子線の到達位置に換算した値であり、照射量は線量モニタ２７Ｂで計測された値から求めたスポット線量の値である。ひとつのスポットに対するデータは、図２の１行分に相当する。
【００８７】
陽子線照射制御装置４１は次のスポットを照射するため、照射パラメータとして登録されている位置に陽子線が到達するように２台の走査電磁石２６Ａ，２６Ｂの励磁量を設定する。設定完了後、陽子線照射制御装置４１は出射用高周波を制御して陽子線の出射を開始する。
【００８８】
スポットの照射を繰り返し、最初のエネルギーで照射するスポットの照射を全て完了すると、陽子線照射制御装置４１はシンクロトロン１１を制御して陽子線を減速させ、次のエネルギーの陽子線の照射準備を開始する。
【００８９】
第１記憶装置４２に記録された計算間隔に達すると、陽子線照射制御装置４１はログデータの出力指示信号を線量計算制御装置４４へ送信する。本実施例では、計算間隔として、エネルギー変更毎が与えられた場合を例として説明する。
【００９０】
陽子線照射制御装置４１は、次のエネルギーの陽子線の照射準備を開始すると、線量計算制御装置４４はログデータの出力指示信号を受けて、第１記憶装置４２に記憶されている照射スポットデータを線量計算制御装置４４内のメモリに記憶する（ステップＳ４０２）。
【００９１】
その後、線量計算制御装置４４は、ログデータの出力完了信号を線量計算装置４５へ送信する。線量計算装置４５は、ログデータの出力完了信号を受信すると、情報統合部４６は、線量計算制御装置４４のメモリに記憶された照射スポットデータを読み込み、実績スポットデータおよび線量計算用の入力ファイルを作成する（ステップＳ４０３）。
【００９２】
実績スポットデータおよび線量計算用の入力ファイルの作成後、線量計算部４７は、実績スポットデータを用いて線量分布を計算する（ステップＳ４０４）。また、既に計算された実績線量分布があれば、ステップＳ４０４で計算した線量分布を積算する（ステップＳ４０５）。
【００９３】
実績線量分布の計算が完了すると、線量計算装置４５は、医療従事者が設定した計算間隔に対応する計画線量分布を読み込み（ステップＳ４０６）、計画線量分布との差分線量分布を算出する（ステップＳ４０７）。
【００９４】
続いて、線量計算装置４５は、計画プランに対応する計画線量分布に差分線量分布を足し合わせ、推定実績線量分布、および対応する線量評価指標を算出する（ステップＳ４０８）。
【００９５】
推定実績線量分布の算出後、線量計算装置４５は線量計算制御装置４４に線量計算の完了信号を送信する。線量計算制御装置４４は、線量計算の完了信号を受信した後、実績線量分布、推定実績線量分布および、対応する線量評価指標を、第２コンソール４８へ表示する。この処理により表示されるのが、図４に示すような画面である。
【００９６】
医師等の医療従事者は、第２コンソール４８に映し出された推定実績線量分布および、対応する線量評価指標を確認しながら、照射中に、照射の中止等の治療への介入判断を行うことが可能となる。
【００９７】
次のエネルギーの陽子線の照射準備が完了すると、陽子線照射制御装置４１は、最初のエネルギーの場合と同様に、イオン源１２とライナック１３を制御して陽子線をシンクロトロン１１に入射させ、シンクロトロン１１を制御して２番目のエネルギーまで陽子線を加速する。
【００９８】
陽子線照射制御装置４１は、ビーム輸送系２０と２台の走査電磁石２６Ａ，２６Ｂとを制御してスポットの照射を継続するとともに、位置モニタ２７Ａが測定した陽子線の位置情報、線量モニタ２７Ｂが計測した照射量を第１記憶装置４２に記憶させる。
【００９９】
線量計算制御装置４４は、次のログデータの出力指示信号が来るまで待機する。
【０１００】
次のログデータの出力指示信号を受けると、線量計算制御装置４４は、前のログデータの出力指示信号の受信から次のログデータの出力指示信号の受信の間に記憶された照射スポットデータを第１記憶装置４２に出力する。その後、線量計算制御装置４４は、上述のステップＳ４０２からステップＳ４０７までの処理を行い、実績線量分布および差分線量分布を更新する。
【０１０１】
続いて、線量計算装置４５は、更新された差分線量分布を用いて推定実績線量分布を更新し、推定実績線量分布に対応する線量評価指標を算出する。
【０１０２】
推定実績線量分布の更新後、線量計算装置４５は線量計算制御装置４４に線量計算の完了信号を送信する。線量計算制御装置４４は、更新された分布および線量評価指標を、第２コンソール４８へ表示する。
【０１０３】
一方、線量計算制御装置４４は、線量計算の完了信号を受信する前に次のログデータの出力指示信号を受信した場合は、前のログデータの出力指示信号の受信から次のログデータ出力指示信号の受信の間に記憶された照射スポットデータを第１記憶装置４２に出力して、線量計算の完了信号を受信するまで待機する。
【０１０４】
線量計算制御装置４４は、線量計算の完了信号の受信後にログデータの出力完了信号を線量計算装置４５へ送信する。その後、線量計算制御装置４４は、上述のステップＳ４０２からステップＳ４０７までの処理を行い、実績線量分布および差分線量分布を更新する。
【０１０５】
続いて、線量計算装置４５は、更新された差分線量分布を用いて推定実績線量分布を更新し、推定実績線量分布に対応する線量評価指標を算出する。
【０１０６】
推定実績線量分布の更新後、線量計算装置４５は線量計算制御装置４４に線量計算の完了信号を送信する。線量計算制御装置４４は、更新された分布および線量評価指標を、第２コンソール４８へ表示する。
【０１０７】
また、線量計算の完了信号を線量計算制御装置４４が受信する前に、ログデータの出力指示信号を線量計算制御装置４４が受信する状況が発生しないよう、陽子線照射制御装置４１は、線量計算制御装置４４が線量計算の完了信号を受信するまで、陽子線の照射開始を待機させるモードを搭載することができる。また、この待機モードと、照射を待機させずに継続するモードとを切り替える機能を備えることができる。
【０１０８】
このモードの切り替えは、上述した図３に示した第２コンソール４８の設定画面４８ａにおいて選択することができる。例えば、各分割プランの選択領域４８ｂのうち、「（停止有り）」と記されている側を選択すると有効になり、「（停止有り）」が記されていない側を選択すると照射を待機させずに継続するモードが有効となる。
【０１０９】
陽子線の照射の途中でインターロックや医療従事者の指示等により中断された場合、陽子線照射制御装置４１は、強制停止信号を線量計算制御装置４４に送信する。
【０１１０】
線量計算制御装置４４は、強制停止信号を受信すると、第１記憶装置４２に記憶された照射スポットデータを第１記憶装置４２に出力した後、線量計算の完了信号が受信されていなければ、線量計算の完了信号が受信されるまで待機した後、ログデータの出力完了信号を線量計算装置４５へ送信する。その後、ステップＳ４０２からステップＳ４０７までの処理を行い、実績線量分布および差分線量分布を更新する。
【０１１１】
続いて、線量計算装置４５は、更新された差分線量分布を用いて推定実績線量分布を更新し、推定実績線量分布に対応する線量評価指標を算出する。
【０１１２】
推定実績線量分布の更新後、線量計算装置４５は線量計算制御装置４４に線量計算の完了信号を送信する。線量計算制御装置４４は、更新された分布および線量評価指標を、第２コンソール４８へ表示する。
【０１１３】
以上の動作を繰り返し、第１記憶装置４２から読み込んだ全ての計画スポットデータを照射する。照射が完了すると、陽子線照射制御装置４１から第１コンソール４３に照射完了の情報が送信され、第１コンソール４３上に完了情報が表示される。
【０１１４】
標的３１Ａを複数の方向から照射する場合、ガントリーの角度とカウチ３３の位置を変更した後、医療従事者が照射準備ボタンを押下して陽子線の照射を同様に繰り返す。
【０１１５】
＜効果＞  
次に、本実施例の効果について説明する。
【０１１６】
上述した本実施例の陽子線治療システム１のうち、照射中線量分布評価システム５５は、線量モニタ２７Ｂおよび位置モニタ２７Ａの計測データを用いて、標的３１Ａに照射される実績線量分布を算出する線量計算装置４５と、求められた線量分布を表示する第２コンソール４８と、実績線量分布を算出するタイミングを設定し、実績線量分布の計算の状態を制御する線量計算制御装置４４と、を備え、線量計算装置４５は、線量計算制御装置４４によって設定された計算間隔に基づいて、照射中に実績線量分布を算出する。
【０１１７】
このような本発明によれば、照射精度効果を考慮した実績線量分布を粒子線の照射過程において算出することができる。このため、粒子線治療の中止，条件変更等の治療への介入判断に有用な判断材料を医療従事者へ照射中に提示することが可能となる。これにより、医療従事者が照射中に治療への介入判断を迅速、且つ適切に行うことを支援することが出来る。介入の例としては、照射の中止や、未照射の分割スポットデータの照射量の微調整などが考えられる。
【０１１８】
また、線量計算装置４５は、実績線量分布に基づいて現在照射中の照射によって形成される線量分布としての推定実績線量分布３０６を算出し、推定実績線量分布３０６を第２コンソール４８に表示させるため、現在進行中の照射によって得られるであろう線量分布を提示することができる。従って、介入判断により有用な判断材料を医療従事者に対して提示することができ、医療重視者がより迅速に、且つ的確な判断を行うことをより強力にサポートすることができる。
【０１１９】
特に、線量計算装置４５は、推定実績線量分布３０６を、線量計算制御装置４４で設定された計算間隔ごとに、照射計画に記録されている計算間隔における計画線量分布３０４と実績線量分布との差分線量分布を算出し、現在照射中の照射によって形成される計画線量分布３０４に対して計算間隔ごとに差分線量分布を積算することで算出するため、演算負荷が過大になることなく、推定実績線量分布を算出することができる。よって、医療従事者への的確なサポートをより容易に実現することができる。
【０１２０】
また、線量計算装置４５は、更に、推定実績線量分布３０６から算出した線量評価指標３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｃを第２コンソール４８に表示させることや、推定実績線量分布３０６と、現在照射中の照射によって形成される計画線量分布３０４と、を第２コンソール４８に比較表示させること、線量評価指標３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｃと、計画線量分布３０４から算出した計画線量評価指標３０１Ａ，３０１Ｂ，３０１Ｃと、を第２コンソール４８に比較表示させることで、介入判断に更に有用な判断材料を医療従事者に対して提示することができる。
【０１２１】
更に、リペイント単位で、照射シーケンスを複数のシーケンスに分割する照射シーケンス分割部４１ｂを更に備えていることで、リペイント単位（分割スポット単位）で照射中における実績線量分布評価を行うことが可能となる。これにより、医師等の医療従事者は、第２コンソール４８に表示される実績線量分布の計算結果を見ながら、リペイント単位で治療へ介入判断を行うことが可能となる。
【０１２２】
また、線量計算装置４５は、陽子線照射制御装置４１と連携して、実績線量分布の算出が完了するまで粒子線の照射を停止させるモードと、実績線量分布の算出が完了しなくとも粒子線の照射を継続させるモードと、を選択可能であることにより、実績線量分布等を確認しながら照射を適宜進めることができるとともに、照射を中断することなく完了させることを優先することも可能となり、状況に応じた柔軟な照射が可能となる。
【０１２３】
＜変形例＞  
次に、本発明の変形例として、動体追跡照射法に対応した陽子線治療システム１Ａについて図６乃至図９を用いて説明する。
【０１２４】
図６に本発明の実施例の動体追跡照射法に対応した陽子線治療システムの全体構成図を示す。図７に動体追跡照射法に対応した陽子線治療システムにおける陽子線照射データの概念図を、図８にＸ線曝射時刻と標的３１Ａ位置を記録したマーカー位置データの概念図を、図９に動体追跡照射法に対応した陽子線治療システムにおける、実績スポットの作成手順を示すフロー図を示す。
【０１２５】
照射中に呼吸等により移動する標的３１Ａに対して陽子線照射を行う場合、ゲート照射を用いることが多い。以下、ゲート照射法に対応した陽子線治療システム１Ａについて説明する。最初に、図６を用いてシステムの全体構成について説明する。
【０１２６】
ゲート照射時に於いては、標的３１Ａの移動による線量分布への影響である相互作用効果を、照射中に評価する事が重要となる。
【０１２７】
図６に示す本実施例の陽子線治療システム１Ａは、図１で説明した陽子線治療システム１の構成に加えて、動体追跡装置と動体追跡装置に関連づく機器を有している。
【０１２８】
動体追跡装置は、粒子線の照射中のマーカー３２の位置を計測する追跡対象位置計測部と、動体追跡制御装置６５と、第２記憶装置６３とから構成される。
【０１２９】
追跡対象位置計測部は、照射対象３１内のマーカー３２の撮像画像を取得する撮像用Ｘ線発生装置６１ＡとＸ線測定器６２Ａとから構成される第１Ｘ線撮像装置と、この第１Ｘ線撮像装置とは異なる方向からマーカー３２の撮像画像を取得する撮像用Ｘ線発生装置６１ＢとＸ線測定器６２Ｂとから構成される第２Ｘ線撮像装置から構成される。
【０１３０】
第１Ｘ線撮像装置と第２Ｘ線撮像装置との２組は、それぞれのＸ線の経路が交差するように設置されている。なお、第１Ｘ線撮像装置と第２Ｘ線撮像装置とは、互いに直交する方向に設置されることが好ましいが、直交していなくてもよい。また、第１Ｘ線撮像装置と第２Ｘ線撮像装置とは、必ずしもガントリーの内部に配置されている必要はなく、天井や床などの固定された場所に配置されていても良い。また、Ｘ線撮像装置は２組である必要はなく、１組でも３組以上でも良い。
【０１３１】
動体追跡制御装置６５は、撮像用Ｘ線発生装置６１Ａ，６１ＢやＸ線測定器６２Ａ，６２Ｂ、第２記憶装置６３に接続されている。
【０１３２】
動体追跡制御装置６５は、撮像用Ｘ線発生装置６１Ａ，６１Ｂに対して撮像信号を出力する。また、Ｘ線測定器６２Ａ，６２Ｂから入力されるＸ線画像に基づいて照射対象３１内のマーカー３２の３次元位置を求めて、標的３１Ａの３次元位置を求める。そして求めた標的３１Ａの３次元位置が予め指定した範囲内にあるか否かを判定して、範囲内にあると判定された時に陽子線照射制御装置４１Ａに対して粒子線の出射を許可する信号を出力する。これに対し、標的３１Ａの３次元位置が予め指定した範囲内に無いと判定されたときは陽子線照射制御装置４１Ａに対して特段の信号を出力せずに、陽子線の照射を許可しない。
【０１３３】
陽子線照射制御装置４１Ａは、動体追跡制御装置６５が生成する信号に基づき、粒子線の照射のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【０１３４】
更に、本変形例の動体追跡制御装置６５は、Ｘ線の撮像毎にＸ線を曝射した時刻（追跡時刻）を記憶する追跡時刻記録部６６を有しており、マーカー３２の位置の計算結果とゲート信号の状態と対応時刻とを、図７に示すようなマーカー位置データとして第２記憶装置６３に記憶させる。図７では、図２に示すマーカー位置データに対して照射時刻の項目が追加されている。
【０１３５】
また、相互作用効果を算出するためには、照射される各スポットの照射時刻の記録が重要となる。そのため、陽子線照射制御装置４１Ａは、線量モニタ２７Ｂで陽子線の照射量を計測し、位置モニタ２７Ａで陽子線の照射位置を計測したときの時刻を関連付けて、図８に示すような陽子線照射データとして記録する照射時刻記録部６４を有している。
【０１３６】
ゲート照射法に対応した本変形例の陽子線治療システム１Ａでは、相互作用効果を算出するために、線量計算装置４５Ａの情報統合部４６Ａに於いて、実績スポットデータの作成方法が上述の陽子線治療システム１の情報統合部４６とは処理の内容が異なる。
【０１３７】
本変形例では、線量計算装置４５Ａの情報統合部４６Ａにおいて、照射時刻と追跡時刻とを同期することで、粒子線の照射中のマーカー３２の位置と、その時の粒子線の照射量および照射位置とを算出し、標的３１Ａの動きの影響をスポットの位置誤差として考慮した実績スポットデータを作成する。
【０１３８】
以下、標的３１Ａの動きの影響をスポットの位置誤差として考慮した本変形例での実績スポットデータの作成方法に関して、図９を用いて説明する。なお、以下に説明する各ステップは、図５に示したステップＳ４０３の替わりに実行されるものであり、他の処理は図５に示したステップＳ４０１乃至ステップＳ４０８と同じであるため、詳細は省略する。
【０１３９】
まず、線量計算制御装置４４Ａは、ログデータの取得指示信号を受信すると、動体追跡制御装置６５に接続されている第２記憶装置６３に記憶されているマーカー位置データを読み込み、陽子線照射制御装置４１Ａに接続されている第１記憶装置４２に記憶されている陽子線照射データと併せて第１記憶装置４２に出力する（ステップＳ８０１）。
【０１４０】
続いて、線量計算装置４５Ａの情報統合部４６Ａは、第２記憶装置６３から取得したマーカー位置データと第１記憶装置４２から取得した陽子線照射データとを同期する（ステップＳ８０２）。
【０１４１】
具体的には、それぞれのデータに記録されている時刻は、Ｘ線撮像開始ボタンを押下したタイミングを基準としているため、互いの時刻を同期することができる。そこで、記録された時刻を基にして、各スポットが照射された瞬間のマーカー３２の位置を求める。マーカー位置データは、３０ＨｚでＸ線による撮像をした場合、３３ｍｓ毎に記録されている。各スポットが照射された瞬間のマーカー３２位置は、最も時刻が近いマーカー位置データとすることができるし、時刻が前後の二つのマーカー位置データから補間したものでもよい。
【０１４２】
次いで、線量計算装置４５Ａの情報統合部４６Ａは、標的３１Ａの移動による誤差を考慮にいれた照射位置を計算する。具体的には、線量計算装置４５Ａの情報統合部４６Ａは、標的３１Ａの動きの影響をスポットの位置誤差として考慮した実績スポットデータを作成する（ステップＳ８０３）。
【０１４３】
本ステップでは、情報統合部４６Ａは、まず、先のステップＳ８０２において計算したスポット照射時の標的３１Ａ位置を、ガントリーの角度により異なる陽子線のビーム軸に垂直なアイソセンタを含む面に投影し、その面内でのＸ方向とＹ方向の座標を求める。
【０１４４】
ここで、Ｘ方向とＹ方向とは、２対の走査電磁石２６Ａ，２６Ｂがそれぞれ走査する方向と一致する。例えば、Ｘ方向を例にすると、標的３１ＡがＸ方向にＬだけ移動した場合、陽子線の位置がＸ方向に−Ｌだけ移動したとみなして線量分布を計算する。この際、照射対象３１における標的３１Ａの非剛体的な動きの影響は、ゲート照射の場合はわずかであることから、ないものとして無視する。
【０１４５】
このように標的３１Ａの移動を取り込むことで、ひとつのＣＴ画像を用いて標的３１Ａの移動を考慮した線量分布を計算することができる。
【０１４６】
さらに、上述のように、陽子線の照射した空間的な位置はスポット毎に陽子線照射データとして記録されている。このため、情報統合部４６Ａは、陽子線照射データに記録されたスポットのＸ座標をＸｓとすると、そのスポットのＸ座標をＸｓ−Ｌとして実績スポットデータを作成する。Ｙ方向についても同様の処理を繰り返す。エネルギーに関しては、第１記憶装置４２に記憶されている陽子線のエネルギーの設定値（計画スポットデータの値）を用いて計算する。実績スポットデータの照射量は、陽子線照射データに記録された値とする。
【０１４７】
なお、陽子線治療システム１Ａの構成、動作は上述した形態に限られない。
【０１４８】
例えば、以上の実施例では、一連の照射の前に撮像した計画用Ｘ線ＣＴ画像のみを用いて、照射中の実績線量分布の算出および評価を行うことが前提になっていたが、Ｘ線コーンビームＣＴ画像（ＣＢＣＴ画像）や治療のための陽子線照射の途中に撮像したＸ線ＣＴ画像を適宜使用して線量分布の算出および評価を行うことができる。
【０１４９】
上述の変形例における陽子線治療システム１Ａの構成であれば、ガントリーを回転させながら２組のＸ線撮像装置を用いてＸ線撮像画像を撮像することで、Ｘ線ＣＢＣＴ画像を得ることができる。
【０１５０】
このような撮像は照射の直前または直後に実施できるため、照射時の標的３１Ａの状態に最も近いＣＴ画像を得ることができる。
【０１５１】
ここで、線量分布を計算するためには、ＣＴ画像のＣＴ値と呼ばれる画素値が物質の組成に関係するため重要である。ＣＢＣＴ画像は、その構成の制限から通常のＣＴ画像よりもＣＴ値の精度が低いことが知られている。
【０１５２】
従って、計画用Ｘ線ＣＴ画像をＣＢＣＴ画像に合わせて非剛体レジストレーションと呼ばれる変形を行い作成したＣＴ画像を、照射中の実績線量分布計算に使用することで、より精度の良い実績線量分布を算出し、医師等の医療従事者へ提示することが可能となる。
【０１５３】
また、動体追跡制御装置６５に追跡時刻記録部６６が、陽子線照射制御装置４１Ａに照射時刻記録部６４が設けられている場合について説明したが、これらの各時刻記録部は線量計算制御装置４４Ａ内や他の装置内、更には独立して設けてもよい。
【０１５４】
また、照射方法は、説明したゲート照射の代わりに、マーカー３２などの位置に基づいて照射位置を追尾する追尾照射であってもよい。例えばＸ線の追尾照射では、標的３１Ａの動きに合わせて分布形成用Ｘ線発生装置の向きを変更し、標的３１Ａの動きに合わせてＸ線の照射位置を変更する。粒子線の場合にも走査電磁石２６Ａ，２６Ｂの励磁量を標的３１Ａの位置に合わせて調整することにより追尾照射をすることができる。
【０１５５】
また、追跡対象をマーカー３２とし、位置データとしてマーカー３２の位置を用いる場合について説明したが、追跡対象を標的３１Ａそのものとし、データは標的３１Ａの位置を用いることができる。
【０１５６】
更には、追跡対象は、標的３１Ａ以外の標的３１Ａと連動して動くもの、例えば照射対象３１内の肋骨等の骨などの高密度領域を追跡対象とし、これらの位置を位置データとして用いることができる。
【０１５７】
このような本変形例の陽子線治療システム１Ａによっても、上述の陽子線治療システム１と同様の効果が得られる。
【０１５８】
また、粒子線を照射した照射時刻を記録する照射時刻記録部６４と、粒子線の照射中のマーカー３２の位置を計測する追跡対象位置計測部と、マーカー３２の位置を計測した追跡時刻を記録する追跡時刻記録部６６と、追跡対象位置計測部によって計測されたマーカー３２の位置に基づいて標的３１Ａの位置が予め指定した範囲内にあるか否かを判定し、範囲内にあると判定された時に陽子線照射制御装置４１Ａに対して粒子線の出射を許可する信号を出力する動体追跡制御装置６５と、を更に備え、線量計算装置４５Ａは、照射時刻と追跡時刻とを同期することで、粒子線の照射中のマーカー３２の位置と、その時の粒子線の照射量および照射位置とを算出し、陽子線照射制御装置４１Ａは、動体追跡制御装置６５が生成する信号に基づき、粒子線を制御することで、求める実績線量分布等に相互作用効果も反映させることができ、より精度の高い実績線量分布を算出することができる。これにより、医療従事者が照射の中止等の治療への介入判断をより迅速、且つ適切に照射中に行うことを支援することができる。また、標的３１Ａに対する粒子線の照射精度を高めることができる。
【０１５９】
更に、線量計算装置４５Ａは、実績線量分布を計算する際に用いる標的３１Ａの位置を特定するためのＸ線ＣＴ画像として、粒子線の照射前後に追跡対象位置計測部によって撮像されたＸ線ＣＢＣＴ画像、またはＸ線ＣＴ画像に合わせて変形した計画ＣＴ画像を用いることにより、より正確な実績線量分布を照射中に算出することができ、医療従事者による照射の中止等の治療への介入判断をより適切に行うことが出来る。
【０１６０】
＜その他＞  
なお、本発明は上記の実施例に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。
【０１６１】
例えば、上述の実施例では、上述の実施例では粒子線の照射位置をあるスポットから次のスポットに移動させている間にビーム出射を停止させ、移動完了後にビーム出射を再開させるディスクリートスポットスキャニング法を用いる場合について説明したが、本発明は、同一スライスを走査する間はビーム出射が途切れることなく連続して照射するラスタースキャニング法やラインスキャニング等を用いることができる。
【０１６２】
また、陽子線を加速する加速器としてシンクロトロン１１を例に説明したが、加速器はサイクロトロンやシンクロサイクロトロンなどの加速器を用いることができる。
【０１６３】
また、１台の加速器と１台の照射装置からなる治療システムについて説明したが、１台の加速器に対して照射装置が複数ある粒子線治療システムとすることができる。
【０１６４】
また、ビーム輸送系２０を用いる場合について説明したが、加速器から照射ノズル２５に直接粒子線を輸送することができる。
【符号の説明】
【０１６５】
１，１Ａ…陽子線治療システム
２５…照射ノズル（粒子線照射装置）
２７Ａ…位置モニタ（照射位置計測器）
２７Ｂ…線量モニタ（照射量計測器）
３１…照射対象
３１Ａ…標的
３２…マーカー（追跡対象）
４１，４１Ａ…陽子線照射制御装置（照射制御装置）
４１ｂ…照射シーケンス分割部（照射シーケンス分割装置）
４２…第１記憶装置
４３…第１コンソール
４４，４４Ａ…線量計算制御装置
４４ａ…計算間隔設定部
４５，４５Ａ…線量計算装置
４６，４６Ａ…情報統合部
４７…線量計算部
４８…第２コンソール（表示装置）
４８ａ…設定画面
４８ｂ…選択領域
４９…通信装置
５０…データサーバ
５５，５５Ａ…照射中線量分布評価システム
６１Ａ，６１Ｂ…撮像用Ｘ線発生装置（追跡対象位置計測部）
６２Ａ，６２Ｂ…Ｘ線測定器（追跡対象位置計測部）
６３…第２記憶装置
６４…照射時刻記録部
６５…動体追跡制御装置
６６…追跡時刻記録部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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