(57)【要約】【課題】効率よく適切に粒子ビームを照射できるようにした粒子線治療装置およびその制御方法を提供すること。【解決手段】加速器からの粒子ビームを照射する粒子線治療装置１は、粒子ビームを所定位置へ照射する照射装置１４と、照射装置を治療台の周囲で回転移動させるガントリと、照射装置およびガントリの動作を制御する制御装置２１と、を備え、制御装置は、照射装置をガントリによって連続的に回転移動させながら、照射装置から所定位置に対して、あらかじめ設定された所定の角度範囲から粒子ビームを照射させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速器からの粒子ビームを照射する粒子線治療装置であって、
粒子ビームを所定位置へ照射する照射装置と、
前記照射装置を治療台の周囲で回転移動させるガントリと、
前記照射装置および前記ガントリの動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記照射装置を前記ガントリによって連続的に回転移動させながら、前記照射装置から前記所定位置に対して、あらかじめ設定された所定の角度範囲から粒子ビームを照射させる、
粒子線治療装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ガントリの回転中のガントリ角度情報を取得し、前記取得したガントリ角度情報に基づいて、前記照射装置による前記粒子ビームの照射を制御する、
請求項１に記載の粒子線治療装置。
【請求項３】
前記制御装置は、照射対象である各スポットを規定するスポット管理情報を保持しており、
前記スポット管理情報は、スポットの位置情報と、前記スポットへ粒子ビームを照射可能な範囲である前記所定の角度範囲とを少なくとも含む、
請求項２に記載の粒子線治療装置。
【請求項４】
前記所定の角度範囲は、基準となる照射角度と許容される角度の範囲とを含む、
請求項３に記載の粒子線治療装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記ガントリ角度情報に示す値が前記所定の角度範囲に入る前に、所定のエネルギを持つ粒子ビームを前記加速器に生成させて待機する、
請求項２に記載の粒子線治療装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記照射装置からの粒子ビームが前記所定の角度範囲から外れた場合に、対象スポットへの粒子ビームの照射を停止させる、
請求項３に記載の粒子線治療装置。
【請求項７】
前記制御装置は、予め設定された所定の線量の照射が達成された場合に、対象スポットへの粒子ビームの照射を停止させる、
請求項３に記載の粒子線治療装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記加速器が所定のエネルギを持つ粒子ビームを生成させることができない場合に、対象スポットへの粒子ビームの照射を停止させる、
請求項３に記載の粒子線治療装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記対象スポットへの粒子ビームの照射を停止させる場合に、前記スポット管理情報に記憶された各スポットの中から次の対象スポットを選択する、
請求項６〜８のいずれか一項に記載の粒子線治療装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、対象スポットへの粒子ビームの照射を停止させる場合に、照射の進捗状況を記憶装置へ保存させる、
請求項９に記載の粒子線治療装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記記憶装置に保存された前記進捗状況に基づいて、照射装置による粒子ビームの照射を再開する、
請求項１０に記載の粒子線治療装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記照射装置をあらかじめ設定された角度で停止させた状態で、前記照射装置から粒子ビームを照射させることもできる、
請求項１に記載の粒子線治療装置。
【請求項１３】
加速器から粒子ビームを照射する粒子線治療装置の制御方法であって、
前記粒子線治療装置は、粒子ビームを所定位置へ照射する照射装置と、前記照射装置を治療台の周囲で回転移動させるガントリと、前記照射装置および前記ガントリの動作を制御する制御装置と、を備えており、
前記制御装置は、前記照射装置を前記ガントリによって連続的に回転移動させながら、前記照射装置から前記所定位置に対して、あらかじめ設定された所定の角度範囲から粒子ビームを照射させる、
粒子線治療装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子線治療装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子線治療とは、粒子線加速器により加速された荷電粒子をがん患部に照射することにより、がん細胞を破壊するがん治療法である。粒子線は、飛程の終端付近で最も線量集中性が高い。このため、がん患部で多くのエネルギを放出させて、健康組織へのダメージを低減できる特徴がある。一方、限定された小さい領域で大きなエネルギを放出するため、高いビーム精度が求められる。
【０００３】
粒子線治療を可能にする粒子線治療装置（粒子線治療システム）は、次のサブシステムによって構成される。サブシステムとは、例えばイオン源、入射装置、粒子線加速器、ビーム輸送系、照射装置、治療台、治療を補助するイメージング装置、治療計画ソフトウェアおよび各サブシステムを制御する制御装置である。
【０００４】
加速器には、シンクロトロンまたはサイクロトロンが使用される、超電導磁石を使用することにより小型化された加速器もある。ビーム輸送系としては、固定ビームラインまたは、固定ビームラインと回転可能なガントリとを組み合わせた装置がある。ガントリは、所定の回転軸（例えば患者の体軸に平行する軸）の周りで回転する。ガントリによって照射装置を患者の周囲で回転させることにより、磁石によって曲げられた粒子ビームを回転軸まわりの任意角度から患部へ照射することができる。多方向から粒子ビームを照射することにより、粒子ビームががん患部に達するまで通過する健康組織へ与えうるダメージを分散させることができる。以下、粒子ビームをビームと略記する場合がある。
【０００５】
スキャニング照射可能な照射装置が知られている。スキャニング照射可能な照射装置（以下、スキャニング照射装置とも呼ぶ）は、２つの走査電磁石を備えており、ビームの進行方向に垂直する面を塗りつぶすようにして、ビームを走査する。スキャニング照射装置は、異なる深度まで届くビームを用いてスキャニングすることにより、がん患部に集中した線量分布を形成する。このため、近年、回転可能なガントリとスキャニング照射装置とを有する粒子線治療装置が主流になりつつある。
【０００６】
スキャニング照射の一例として、スポットスキャニング照射法が挙げられる。この照射法では、ガントリは治療計画で決定され角度まで回転して停止する。次に、その角度に対応するスポットへ向けて、計画された線量のビームが順次照射される。その後、ガントリは、次の角度まで回転して停止する。スポットスキャニング照射法は、治療計画で決定された全角度についての全スポットへの照射が終わるまで、「回転→停止→照射」を繰り返すため、”Ｓｔｅｐ  ａｎｄ  Ｓｈｏｏｔ”方式とも呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１７／１５６４１９号
【特許文献２】特許第４８７２５４０号公報
【特許文献３】特許第５５２１２２５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｓｅｃｏ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｏｎｃｏｌｏｇｙ  Ｖｏｌ．８７，  “Ｐｒｏｔｏｎ  Ａｒｃ  Ｒｅｄｕｃｅｓ  Ｒａｎｇｅ  Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｉｎ  ＳＢＲＴ  ｆｏｒ  ＮＳＣＬＣ  Ｌｕｎｇ  Ｃａｎｃｅｒ”
【非特許文献２】Ｄｉｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｏｎｃｏｌｏｇｙ  Ｖｏｌ．９６，  “Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｐｒｏｔｏｎ  Ａｒｃ  Ｔｈｅｒａｐｙ”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
３６０度回転可能なガントリを備えた粒子線治療装置であっても、実際の治療では２つまたは３つの角度しか使用されておらず、ガントリの機能が活かされていない。
【００１０】
将来的には、患者の生活の質（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｌｉｆｅ）の向上を目指して、短期間で大線量のビームを照射するがん治療が普及すると考えられる。そのためには、より多くの方向から患部へビームを照射することができ、線量の集中性を高めることのできる粒子線治療装置が求められる。
【００１１】
しかし、ガントリは重いため、ガントリが停止する際にガントリにマウントされた輸送系の機器および照射装置が揺れてしまい、それらの揺れが収まるまでの数秒間は静止せざるを得ない。したがって、現行の”Ｓｔｅｐ  ａｎｄ  Ｓｈｏｏｔ”方式を用い、多くの角度で停止させてビームを照射するのでは、治療時間が増大する。
【００１２】
特許文献１には、「実質的な連続回転照射」についての簡単な記載はあるが、その実現方法は提案されていない。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、効率よく適切に粒子ビームを照射できるようにした粒子線治療装置およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決すべく、本発明に従う粒子線治療装置は、加速器からの粒子ビームを照射する粒子線治療装置であって、粒子ビームを所定位置へ照射する照射装置と、照射装置を治療台の周囲で回転移動させるガントリと、照射装置およびガントリの動作を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、照射装置をガントリによって連続的に回転移動させながら、照射装置から所定位置に対して、あらかじめ設定された所定の角度範囲から粒子ビームを照射させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ガントリを回転移動させながら、照射装置から所定位置に対して、あらかじめ設定された所定の角度範囲から粒子ビームを照射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】粒子線治療装置の全体概要を示す説明図である。
【図２】粒子線治療装置の全体構成図である。
【図３】照射装置の構成図である。
【図４】治療計画装置のハードウェア構成図である。
【図５】制御構造を示す説明図である。
【図６】治療計画を作成するワークフローを示す図である。
【図７】スポット管理情報を示す説明図である。
【図８】ガントリを回転させながら粒子ビームをスキャニングする様子を示す説明図である。
【図９】粒子線照射の全体を示すフローチャートである。
【図１０】照射開始制御を示すフローチャートである。
【図１１】照射中止制御を示すフローチャートである。
【図１２】ガントリとメインコントローラとの通信方式を示す説明図である。
【図１３】実施例５に係り、照射中止制御を示すフローチャートである。
【図１４】照射中止制御の他の例を示すフローチャートである。
【図１５】実施例６に係り、ガントリを連続回転させながらビームを照射する方式（ＡＲＣモード）と、ガントリの回転と停止を繰り返してビームを照射する方式（ＩＭＰＴモード）とのいずれかを選択するユーザインターフェース画面を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る粒子線治療装置は、ガントリを連続回転させながらスキャニング照射する。この照射方法は、連続回転照射と呼ぶことができる。
【００１８】
従来技術では、ビームを照射する対象スポットを二次元座標値として定義するだけであり、ビームの入射角度および入射角度の許容範囲についての考察は存在しない。したがって、ガントリを連続回転させながら照射装置からビームを照射させる場合、ビームを所定の位置へ照射できないことも考えられる。
【００１９】
そこで、本実施形態では、ガントリを連続回転させながら照射装置からビームを照射できるようにすると共に、各スポットに対して許容される角度範囲を設定し、この許容される角度範囲にガントリの角度が入ったときに、照射装置からビームを照射させる。すなわち、本実施形態では、対象スポットの位置に応じてガントリの回転を制御するのではなく、ガントリを連続回転させながら、ガントリが対象スポットについての所定の角度範囲に達した瞬間にビームを照射する。
【００２０】
本実施形態では、図７で後述するように、スポット管理情報Ｔ１により、各スポットへのビーム照射を管理する。スポット管理情報Ｔ１は、スポットの位置およびビームの情報（以下、位置情報等とも呼ぶ）と、ビームの照射角度に関する所定の角度範囲とをスポットごとに対応付けて記憶している。
【００２１】
スポットの位置およびビームの情報は、例えば、座標（ｘ，  ｙ）［ｍｍ］と、ビームエネルギＥ［ＭｅＶ／ｎ］または飛程Ｒａｎｇｅ［ｍｍ］と、照射量Ｑ［ＭＵ］）とを含む。所定の角度範囲は、例えば、照射角度θと、許容される角度範囲ｄθとを含む。
【００２２】
ガントリは照射装置を患者の周囲で回転させるものであり、ガントリの角度により照射装置の角度も定まる。そこで、本実施形態では、照射装置の角度をガントリの角度として表現する場合がある。
【００２３】
本実施形態の制御装置は、ガントリの角度をリアルタイムで取得し、例えば、加速器の状態を示す情報と治療台の状態を示す情報とガントリの角度とに基づいて、連続回転照射を制御する。
【００２４】
本実施形態によれば、ガントリが連続回転しながら照射装置からビームが照射されるため、従来の”Ｓｔｅｐ  ａｎｄ  Ｓｈｏｏｔ”方式に比べて、治療時間を短縮することができる。本実施形態の粒子線治療装置の治療時間は、（ビームを照射する方向の数）×（回転中のためにビームを照射できない時間）の分だけ短くできる。本実施形態の粒子線治療装置は、１スポットごとの角度条件に対応してビームを照射する制御システムであるため、ビームの照射方向を数十個ないし数百個に増やすことができ、線量集中性を向上させることができる。
【００２５】
図１は、本実施形態に係る粒子線治療装置１の全体概要を示す説明図である。図１（１）に示すように、本実施形態では、ガントリ１３（図２参照）を移動経路ＴＲに沿って連続的に移動させる。本実施形態では、円状または略円状の軌跡に沿って移動することを、連続回転と呼ぶことがある。
【００２６】
ガントリ１３の内部には、治療台１５が多関節ロボットアーム１５２（いずれも図３参照）により支持されている。患者４は、治療台１５の天板１５１（図３参照）に載せされて固定される。
【００２７】
ガントリ１３が軌跡ＴＲに沿って連続回転すると、この回転に伴って照射装置１４の位置および姿勢も連続的に変化する。ガントリの角度（照射装置の照射角度）が予め設定された所定の角度範囲に入ると、粒子ビームが患者４の患部４１へ向けて照射される。
【００２８】
照射角度（ガントリ角度）が所定の角度範囲から外れたり、所定のエネルギを持つビームを生産できなかったりすると、ビームのスキャニング照射は停止される。ビームの照射中および照射停止中も、ガントリ１３は停止することなく回転し続けている。そして、ガントリの角度が、次の照射候補であるスポットについての所定の角度範囲に入ると、照射装置１４からビームが照射される。このように、本実施形態では、ガントリ１３を連続回転させながら、照射装置の角度が各スポットに設定された所定の角度範囲に入るたびに、そのスポットへ向けてビームを照射する。
【００２９】
図１（２）は、粒子線治療装置１の全体制御を司るメインコントローラ２１（図２参照）の機能構成である。メインコントローラ２１の動作の詳細は、図６等で後述する。メインコントローラ２１は、例えば、治療計画取得部Ｆ１１、患者状態取得部Ｆ１２、スポット情報生成部Ｆ１３、照射制御部Ｆ１４、加速器状態取得部Ｆ１５、ガントリ角度取得部Ｆ１６、治療台状態取得部Ｆ１７、照射状態取得部Ｆ１８を備える。
【００３０】
治療計画取得部Ｆ１１は、医師の作成した治療計画を取得する機能である。患者状態取得部Ｆ１２は、例えば、ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置等により計測された患部４１の状態等を取得する機能である。スポット情報生成部Ｆ１３は、治療計画と患部の状態とに基づいて、少なくとも一つのスポット（通常は複数のスポット）を設定し、各スポットの情報を生成する機能である。生成されたスポットの位置情報等と所定の角度範囲とは、スポット管理情報Ｔ１（図７参照）に記憶される。
【００３１】
照射制御部Ｆ１４は、照射装置１４によるビーム照射を制御する機能である。照射制御部Ｆ１４は、加速器状態取得部Ｆ１５とガントリ角度取得部Ｆ１６と治療台状態取得部Ｆ１７とからそれぞれ取得する情報と、照射状態取得部Ｆ１８で取得した照射結果とに基づいて、ビームの照射および停止を制御する。
【００３２】
加速器状態取得部Ｆ１５は、加速器１２から所定のエネルギを持つビームを取り出すことができるかを示す情報を取得する機能である。ガントリ角度取得部Ｆ１６は、ガントリ１３の角度を取得する機能である。ガントリ１３の角度は、図示せぬ回転角センサにより検出できる。ガントリ１３が一定速度で移動する場合、経過時間に基づいて角度を算出することもできる。
【００３３】
治療台状態取得部Ｆ１７は、治療台１５の状態を取得する機能である。治療台１５の状態とは、例えば、治療台１５の位置および姿勢である。照射状態取得部Ｆ１８は、患部４１へ照射された線量を監視する機能である。患部４１に対する予定の線量が実現されると、照射制御部Ｆ１４は、ビーム照射を停止させる。
【００３４】
図１（３）は、ガントリ１３の移動（連続回転）と照射装置によるビーム照射の状態との関係を示すグラフである。図１（３）の上側は、ガントリ１３の速度変化を示す。図１（３）の下側は、ビーム照射のオンオフ状態を示す。
【００３５】
ガントリ１３が初期位置（速度＝０）から移動を開始し、時刻ｔ１から時刻ｔ４まで一定速度で連続回転するものとする。第１スポットに対するビーム照射期間ＡＲＣ１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までである。すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、ガントリの角度は、第１スポットの所定の角度範囲に入っている。第１ビーム照射期間ＡＲＣ１では、時々刻々と角度の変わる照射装置１４から複数のビームが患部４１へ向けてスキャニング照射される。
【００３６】
時刻ｔ２を過ぎると、ガントリ１３の角度は第１スポットの所定の角度範囲から外れるため、ビーム照射は停止される。ガントリ１３はそのまま回転を続け、時刻ｔ３で第２スポットについての所定の角度範囲に入る。時刻ｔ３から時刻ｔ４までは、第２スポットへビームを照射する第２ビーム照射期間ＡＲＣ２である。第２ビーム照射期間ＡＲＣ２においても、時々刻々と角度の変わる照射装置１４から複数のビームが患部４１へ向けてスキャニング照射される。
【００３７】
このように構成される本実施形態によれば、ガントリ１３を連続回転させながら、照射装置１４から患部４１へ向けてビームをスキャニング照射させることができる。本実施形態によれば、ガントリ１３の角度がいずれかのスポットの所定の角度範囲に入る場合に、所定の角度範囲に入ったスポットに向けて照射装置１４からビームを照射させる。これにより、本実施形態に係る粒子線治療装置１によれば、従来方式よりも多くビームを患部４１へ照射することができ、治療の効率を高めることができ、患者の生活の質を向上させることができる。
【実施例１】
【００３８】
図２〜図１１を用いて第１実施例を説明する。図２は、粒子線治療装置１の全体構成を示す。粒子線治療装置１は、例えば、イオン源および入射装置１１と、粒子線加速器１２と、回転可能なガントリ１３と、照射装置１４と、治療台１５と、制御システム２０とを含んで構成される。
【００３９】
イオン源で生成された荷電粒子は、入射装置により粒子線加速器１２に導かれる。図２では、前段加速器とシンクロトロンとを用いたシステムを示しているが、サイクロトロンやシンクロサイクロトロンを用いてもよいし、または、超電導電磁石を使用する粒子線加速器であってもよい。
【００４０】
加速器１２内で加速された荷電粒子ビーム３は、ビーム輸送系とガントリ１３とを解して、治療室へ輸送される。荷電粒子ビーム３は、ガントリ１３に支持された照射装置１４から、治療台１５上の患者４へ向けて照射される。荷電粒子ビームを粒子ビームまたはビームと略記する場合がある。また、ビームの登場回数は多いため、符号「３」を省略する場合がある。
【００４１】
粒子線治療装置１を制御する制御システム２０の構成例を説明する。制御システム２０は、例えば、メインコントローラ２１と、治療計画装置２２と、補助イメージング機器制御装置２３と、記憶装置２４とを含む。詳細な構成例については、図５で後述する。
【００４２】
図３は、照射装置１４の構成とビーム照射の様子とを示す。
【００４３】
患部４１の或るスポット４２へビーム３を照射するために、図３に示す照射装置１４が使用される。ビーム３のエネルギは、照射対象のスポット４２（ターゲット）へ届くように選択される。レンジシフタ１４６を用いることにより、ビームエネルギをスポット４２の深さに合わせて調節してもよい。
【００４４】
ここで、ビームは、小さい深さ領域で多くのエネルギを失う、すなわち細いブラッグピークを有する。一様な線量分布を形成するように、ブラッグピークの拡大が必要な場合がある。そのために、リッジフィルタ１４５が使用される。
【００４５】
ビームの進行方向に垂直する面に、スポット４２の座標（ｘ，ｙ）が定義される。この二次元座標値に対応する電流が２つの走査電磁石１４１，１４２へ供給されることにより、ビームがスポット４２へ届くように曲げられる。ビームの照射量と位置とは、線量モニタ１４３と位置モニタ１４４とにより測定される。治療計画で決定された所定線量のビームが正しい位置へ照射された後、次のスポットの照射へ移行する。
【００４６】
図４は、治療計画装置２２の構成例を示す。治療計画装置２２は、例えば、マイクロプロセッサ（図中、ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２２１、メモリ２２２、記憶装置２２３、通信インターフェース装置２２４、ユーザインターフェース装置２２５を有するコンピュータシステムとして構成される。
【００４７】
記憶装置２２３は、例えば、フラッシュメモリデバイス、ハードディスクドライブなどから構成されており、オペレーティングシステム２２３１と治療計画プログラム２２３２といったコンピュータプログラムを記憶している。これらのコンピュータプログラム２２３１，２２３２以外に、ドライバソフトウェアなどのソフトウェア（不図示）も記憶装置２２３に格納されている。
【００４８】
マイクロプロセッサ２２１が、記憶装置２２３に格納された治療計画プログラム２２３２をメモリ２２２に読み出して実行することにより、治療計画装置２２としての機能が実現される。
【００４９】
通信インターフェース装置２２４は、メインコントローラ２１と通信するための装置である。ユーザインターフェース装置２２５は、治療計画装置２２を使用するユーザ（医師）との間で情報を交換する装置である。ユーザインターフェース装置２２５は、情報出力装置と情報入力装置とを含む。情報出力装置としては、例えば、ディスプレイ、プリンタ、音声合成装置等がある。情報入力装置としては、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル音声認識装置等がある。例えば、治療計画の計算結果と、プログラム２２３２への操作とはディスプレイに表示される。
【００５０】
治療計画プログラム２２３２は、患者４と患部４１とに対して、最適のスポット管理情報Ｔ１を計算する。治療計画プログラム２２３２は、オペレーションシステム２２３１上で動作し、必要なメモリ２２２とマイクロプロセッサ２２１とにアクセスできる。治療計画プログラム２２３２は、患者情報を入力したり計算結果を保存したりするために、ユーザインターフェース装置２２５を用いて記憶装置２２３にアクセスすることもできる。
【００５１】
治療計画を作成するワークフローは、図６で後述する。ここで、治療計画ソフトウェア２２３２の概要を先に説明すると、医師は、治療計画ソフトウェア２２３２を用いることにより、患部４１へ照射するビームの角度を幾つか決定する。治療計画プログラム２２３２は、医師により決定された各照射角度に基づいて、ビームを照射する各スポットの情報を最適化するように作成する。
【００５２】
図５に、制御システム２０の全体構成を示す。本実施例では、メインコントローラ２１は、照射制御の中心的役割を担う。メインコントローラ２１は、例えば、治療計画装置２２、補助イメージング機器制御装置２３、記憶装置２４、加速系制御装置２５、ガントリ制御装置２６、照射制御装置２７、治療台制御装置２８と接続されている。
【００５３】
補助イメージング機器制御装置２３は、例えば、ＣＴ装置等である。補助イメージング機器制御装置２３は、動く患部４１を追跡する装置として構成されてもよい。例えば、補助イメージング機器制御装置２３は、患部４１の近傍に埋め込まれた金マーカの動きをＸ線透視装置で追跡することができる。
【００５４】
記憶装置２４は、粒子線治療の履歴データ（進捗状況を示すデータ）等を保存するための装置である。
【００５５】
加速系制御装置２５は、加速器１２とビーム輸送系とを制御する。加速系制御装置２５は、加速器１２を制御する加速器制御装置２５１と、ビーム輸送系を制御する輸送系制御装置２５２とを、それぞれ制御する。
【００５６】
ガントリ制御装置２６は、ガントリ１３を制御する。照射制御装置２７は、照射装置１４を制御する。照射制御装置２７は、走査磁石制御装置２７１と、線量モニタ制御装置２７２と、位置モニタ制御装置２７３と、リッジフィルタ制御装置２７４と、レンジシフタ制御装置２７５とを、それぞれ制御する。走査磁石制御装置２７１は、走査電磁石１４１，１４２を制御する。線量モニタ制御装置２７２は、線量モニタ１４３を制御する。位置モニタ制御装置２７３は、位置モニタ１４４を制御する。リッジフィルタ制御装置２７４は、リッジフィルタ１４５を制御する。レンジシフタ制御装置２７５は、レンジシフタ１４６を制御する。
【００５７】
治療台制御装置２８は、治療台１５の位置および姿勢等を制御する。
【００５８】
制御システム２０のメインコントローラ２１は、治療計画装置２２から治療計画を読み込み、その治療計画に基づいて各サブシステムの制御装置２３，２５，２６，２７，２８へ指示することにより、加速器１２、ビーム輸送系、ガントリ１３、照射装置１４、治療台１５等を制御する。
【００５９】
メインコントローラ２１は、患部４１へのビーム照射の進捗状況を記憶装置２４に保存することができる。治療の再開時に、メインコントローラ２１は、記憶装置２４から前回の治療時の進捗状況を読み出して利用することができる。
【００６０】
図６は、治療計画作成処理のフローチャートである。治療計画装置２２は、照射対象の患者４のＣＴ画像を読み込み（Ｓ１１）、医師からの指示（処方）をユーザインターフェース装置２２５を介して受け取る（Ｓ１２）。医師の処方には、例えば、どの患部にどれだけの線量のビームを照射するか、ビームから保護すべき重要臓器はどれかといった情報が含まれる。
【００６１】
治療計画装置２２は、ビームの照射対象である各スポットと、各スポットへのビーム照射方向を設定する（Ｓ１３）。治療計画装置２２は、各スポットへの照射線量を最適化する（Ｓ１４）。治療計画装置２２は、各スポットについての照射角度と照射線量とが決定された後、患者体内の線量分布を計算する（Ｓ１５）。
【００６２】
治療計画装置２２は、治療計画の作成結果をユーザインターフェース装置２２５を通じて表示し（Ｓ１６）、作成された治療計画を記憶装置２４へ保存させる（Ｓ１７）。さらに、治療計画装置２２は、他のサブシステムの制御装置２３，２５，２６，２７，２８に対して、それらが必要とする情報を送信する。
【００６３】
図７は、スポット管理情報Ｔ１の構成例を示す。スポット管理情報Ｔ１は、治療計画装置２２により、スポットごとに生成される情報である。スポット管理情報Ｔ１は、スポットの位置およびビームの情報（Ｃ１１〜Ｃ１３）と、所定の角度範囲（Ｃ１４，Ｃ１５）とを含む。
【００６４】
座標情報Ｃ１１は、スポット位置をビームの入射する平面上の二次元座標（ｘ，ｙ）として特定する。ビーム情報Ｃ１２は、スポットの位置（深度）に対応するビームエネルギまたは飛程を示す。線量／粒子数／ビーム電流情報Ｃ１３は、ビームの照射量を示す。照射角度情報Ｃ１４は、スポットへ照射されるビームの角度の基準値（θ）を示す。許容角度範囲情報Ｃ１５は、ビームの照射角度の許容範囲を示す。ビームは、許容範囲内の角度でスポットへ照射される。許容範囲から外れるとビーム照射は停止される。
【００６５】
許容角度は、基準角度（θ）に対してプラスｄθからマイナスｄθの範囲として設定することができる。照射装置１４の進行方向前側と後側とで許容角度の値を変えることもできる。
【００６６】
図８は、本実施例による連続回転照射の様子を示す。連続回転照射を実現する粒子線治療装置１の制御方法は、図９で後述する。
【００６７】
照射装置１４は、図８中の左側から右側に向けて移動するものとする。治療計画において腫瘍等の患部４１には、複数のスポット４２が設定されている。照射装置１４の角度（ガントリ１３の回転角度）が各スポット４２の角度範囲（θ，ｄθ）に入ると、当該スポットへビームが照射される。
【００６８】
図９は、粒子線照射処理の全体を示すフローチャートである。最初に、メインコントローラ２１は、治療計画装置２２から治療計画を読み込む（Ｓ２１）。前回の治療の続きを再開する場合、メインコントローラ２１は、記憶装置２４から前回の進捗状況を読み出す（Ｓ２１）。
【００６９】
ガントリ１３が安定に回転し始めると、メインコントローラ２１は、ガントリ制御装置２６からガントリ１３の角度を示す情報（例えばθｇ１，  θｇ２，  θｇ３，・・・）を受信する（Ｓ２２）。ここでは、ガントリ制御装置２６は、ガントリ１３の角度を数値情報としてメインコントローラ２１へ送信する。角度の数値をそのまま送信する方式を、本明細書では”Ｄａｔａ  ｔｙｐｅ”と呼ぶ。図１２（１）に、”Ｄａｔａ  ｔｙｐｅ”の例を示す。上述の通り、ガントリ１３は照射装置１４を支持して移動させるものであるため、ガントリ１３の角度は照射装置１４の角度を示すことになる。
【００７０】
メインコントローラ２１は、角度（例えばθｇ１）と他のサブシステムの２５，２７，２８からの情報とを受信し（Ｓ２２）、それら受信した情報に基づいて、ビームを照射中であるか判定する（Ｓ２３）。
【００７１】
メインコントローラ２１は、ビーム照射中ではないと判定すると（Ｓ２３：ＮＯ）、治療計画とスポット管理情報Ｔ１とを参照することにより、照射対象となるスポット候補を決定する（Ｓ２４）。メインコントローラ２１は、決定されたスポット候補の深さに対応するビームを加速系制御装置２５に準備させる（Ｓ２５）。メインコントローラ２１は、例えば、加速系制御装置２５に対してビームエネルギの切り替えを指示する。あるいは、メインコントローラ２１は、照射制御装置２７に対してレンジシフタ１４６の調整を指示する。メインコントローラ２１は、加速系制御装置２５および照射制御装置２７の両方へ指示してもよい。
【００７２】
メインコントローラ２１は、各サブシステムの制御装置２５〜２８からの情報に基づいて、照射を開始するか判断する（Ｓ２６）。照射開始を判定するステップＳ２６の詳細は、図１０で後述する。
【００７３】
メインコントローラ２１は、ビーム照射の開始を決定すると（Ｓ２６：ＹＥＳ）、照射制御装置２７に対して照射開始を指示する（Ｓ２７）。照射制御装置２７は、メインコントローラ２１から照射開始信号を受信すると、照射装置１４から対象スポットに向けてビームを照射させる。メインコントローラ２１は、照射を開始できない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、ステップＳ２２へ戻る。
【００７４】
メインコントローラ２１は、ビーム照射の履歴を進捗状況として記憶装置２４へ保存させる（Ｓ３０）。
【００７５】
一方、メインコントローラ２１は、ステップＳ２３において、ビーム照射中ではないと判定すると（Ｓ２３：ＹＥＳ）、各制御装置２５〜２８の情報に基づいて、現在実行中のビーム照射を中止すべきか判断する（Ｓ２８）。照射中止を判断するステップＳ２８の詳細は、図１１〜図１３で後述する。
【００７６】
メインコントローラ２１は、ビーム照射を中止すべきと判定すると（Ｓ２８：ＹＥＳ）、照射制御装置２７に中止を指示する（Ｓ２９）。照射制御装置２７は、メインコントローラ２１から中止信号を受信すると、照射装置１４によるビーム照射を中止させる。そして、メインコントローラ２１は、ビーム照射の履歴を進捗状況として記憶装置２４へ保存させる（Ｓ３０）。メインコントローラ２１は、照射を中止しない場合（Ｓ２８：ＮＯ）、ステップＳ２２へ戻る。
【００７７】
図１０は、図９中のステップＳ２６で述べた照射開始の判定処理を示すフローチャートである。以下、座標（ｘ１，ｙ１）に位置する対象スポット（Ｓｐｏｔ１）に対して、エネルギＥ１を持つビームを所定の角度範囲（θ１，ｄθ１）から照射させる場合を例に挙げて説明する。
【００７８】
上述の通り、メインコントローラ２１は、各制御装置２５〜２８から情報を取得し（Ｓ４１）、治療計画およびスポット管理情報Ｔ１に基づいて照射対象のスポット候補（以下、対象スポットとも呼ぶ）を決定する（Ｓ４２）。そして、メインコントローラ２１は、対象スポット（Ｓｐｏｔ１）に設定されたエネルギ（Ｅ１）を持つビームの準備を加速系制御装置２５へ指示する（Ｓ４３）。
【００７９】
例えば、ガントリ角度θｇ１が所定の角度範囲（θ１−ｄθ１，θ１＋ｄθ１）に入っており（Ｓ４４：ＹＥＳ  ＡＮＤ  Ｓ４５：ＹＥＳ）、かつ対象スポット（Ｓｐｏｔ１）へ照射すべきビームエネルギをエネルギＥ１まで加速できている場合（Ｓ４６：ＹＥＳ）、照射条件が満たされる。そこで、メインコントローラ２１は、Ｓｐｏｔ１（ｘ１，ｙ１，Ｅ１，Ｑ１，θ１，ｄθ１）にビームを照射しても良いと判断し、照射開始を照射制御装置２７に指示する（Ｓ４７）。
【００８０】
詳しくは、メインコントローラ２１は、ガントリ角度が所定の角度範囲に到達するまで（θ１−ｄθ１≦θｇ１）、ステップＳ４１へ戻って待機する（Ｓ４４：ＮＯ）。そして、メインコントローラ２１は、ガントリ角度が所定の角度範囲から外れると（θｇ１≦θ１＋ｄθ１）、ビーム照射を停止させる（Ｓ５６）。
【００８１】
照射制御装置２７は、メインコントローラ２１から照射開始信号を受信すると（Ｓ４８）、走査電磁石１４１，１４２へ対象スポットの二次元座標値（ｘ１，ｙ１）に対応する電流または電圧を供給して駆動する（Ｓ４９）。さらに、照射制御装置２７は、加速系制御装置２５に対してエネルギＥ１を持つビームの出力を指示する（Ｓ５０）。照射制御装置２７から加速系制御装置２５へ図示せぬ通信線を介して直接指示してもよいし、メインコントローラ２１を介して指示してもよい。
【００８２】
照射制御装置２７は、線量モニタ１４３および位置モニタ１４４からの信号を監視し（Ｓ５１，Ｓ５３）、停止条件が成立すると、加速系制御装置２５に対してビーム出力の停止を指示する（Ｓ５２，Ｓ５４）。
【００８３】
すなわち、ビームの照射位置がずれた場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、または、対象スポットへ照射された線量Ｑ１が所定の線量Ｑｔに達した場合（Ｓ５３：ＹＥＳ）のいずれかの場合になると、加速器１２からのビーム出力が停止される（Ｓ５２，Ｓ５４）。照射制御装置２７は、対象スポットに対するビーム照射が終了した旨と照射された線量とをメインコントローラ２１に報告する（Ｓ５５）。
【００８４】
メインコントローラ２１は、照射制御装置２７から報告を受けると、対象スポットへの照射終了を確認し（Ｓ５６）、進捗状況を記憶装置２４へ保存させる（Ｓ５７）。そして、メインコントローラ２１は、次の照射対象のスポット候補が存在するか判定し（Ｓ５８）、次の照射対象のスポット候補が有ると判定すると（Ｓ５８：ＹＥＳ）、ステップＳ４２に戻る。次の照射対象のスポット候補が存在しない場合（Ｓ５８：ＮＯ）、メインコントローラ２１は、照射の進捗状況を記憶装置２４へ保存させる（Ｓ５９）。
【００８５】
図１１は、ビーム照射を終了または中止させる処理のフローチャートである。メインコントローラ２１は、各サブシステムの制御装置２５〜２８から情報を受信することにより、所定の中止条件が成立したか監視する（Ｓ６２，Ｓ６４，Ｓ６６）。
【００８６】
メインコントローラ２１は、例えば、対象スポットへの照射量が達成された場合（Ｓ６２：ＹＥＳ）、ビーム照射を正常終了させる（Ｓ６３）。メインコントローラ２１は、ガントリ角度が対象スポットの所定の角度範囲から外れた場合（Ｓ６４：ＹＥＳ）、ビーム照射を中止させる（Ｓ６５）。メインコントローラ２１は、加速器１２から所定のエネルギを持つビームを取り出すことができない場合も（Ｓ６６：ＹＥＳ）、ビーム照射を中止させる（Ｓ６７）。
【００８７】
メインコントローラ２１は、ビーム照射の終了または中止を決定すると、中止信号を照射制御装置２７へ送信する（Ｓ６８）。そして、メインコントローラ２１は、次の照射対象のスポット候補を決定したり（Ｓ６９）、進捗状況を記憶装置２４へ保存させたりする（Ｓ７０）。
【００８８】
例えば、粒子線加速器１２としてシンクロトロンを使用する場合、蓄積電荷が無くなったり、ガントリ角度が許容範囲を超過したりすると、メインコントローラ２１は、ビーム照射の中止を決定する。いずれの場合も、メインコントローラ２１は、直ちに照射制御装置２７に対して中止信号を送信する。
【００８９】
加速器１２からビームを出射させることができないことにより照射を中止した場合、メインコントローラ２１は、加速系制御装置２５に対して、電荷を補充する制御の実行を要求する。ガントリ角度が所定の角度範囲を超過した場合および正常終了の場合、メインコントローラ２１は、照射の進捗状況を記憶装置２４へ保存させると共に、次の照射対象のスポット候補を選択する。
【００９０】
ここで、ステップＳ６２とステップＳ６４とは、ステップＳ６６の前に実行されるのが好ましい。その理由は、過剰なビーム照射を抑制するためである。中止条件の判断Ｓ６２，Ｓ６４，Ｓ６６を並列に実行するのではなく、順番に沿って実行することにより、制御の正確性を担保することができる。
【００９１】
照射の進捗状況を記憶装置２４に保存させる場合は、各スポットへ照射した線量を記録する。スポットに代えて、例えば、ビームの照射方向、層（Ｌａｙｅｒ，同じエネルギのビームが照射するスポットからなる層をさす）の概念で進捗状況を保存してもよい。進捗状況の保存形式は問わない。
【００９２】
理想的には、ガントリ１３が０度から３６０度まで一回転する間に、全スポットへの照射が終了する。しかし、図１０で述べたように、所定の処方線量の投与が終了する前に、照射を中止せざるを得ない場合も考えられる（Ｓ６２，Ｓ６４，Ｓ６６）。その場合、メインコントローラ２１は、照射の再開が可能になると、前回の治療時に保存された進捗状況を記憶装置２４から読み込み、治療を続行することができる。
【００９３】
中断された治療を再開する場合、ガントリ１３を前回の回転方向とは反対の方向へ回転させることが考えられる、この場合、ガントリ１３の角度が所定の角度範囲に入ったかを判断するために使用する設定値（（θ−ｄθ−），（θ＋ｄθ＋）など）の符号を逆にする必要がある。ただし、（−ｄθ−）と（＋ｄθ）とが同値の場合を除く。次のスポット候補を選択するときも、回転方向を考慮する。
【００９４】
このように構成される本実施例によれば、ガントリ１３を連続回転させながら、照射装置１４から患部４１へ向けてビームをスキャニング照射させることができる。これにより、本実施例によれば、ビームを患部４１へ効率的に照射することができ、治療の効率を高め、患者の生活の質を向上させることができる。
【実施例２】
【００９５】
図１２を用いて実施例２を説明する。本実施例を含む以下の各実施例は、実施例１の変形例に該当するため、実施例１との相違を中心に述べる。
【００９６】
本実施例のガントリ制御装置２６は、ガントリ１３の角度情報をメインコントローラ２１へ送信する代わりに、ガントリ１３が一定の角度に達するたびに電気的信号を１パルスだけメインコントローラ２１へ送る。
【００９７】
図１２（２）に示すように、ガントリ１３が一定速度で回転する場合、電気的パルスはクロック信号の様に送られるため、この方式を”Ｃｌｏｃｋ  ｔｙｐｅ”と呼ぶ。データを送信する角度間隔が小さい場合、実施例１で述べた図１２（１）に示す”Ｄａｔａ  ｔｙｐｅ”に比べて、送受信を高速に行うことができるというメリットがある。
【実施例３】
【００９８】
図１２を用いて実施例３を説明する。本実施例のガントリ制御装置２６は、各スポットにおける所定の角度範囲の情報（θとｄθ）を予め読み込み、照射しても良い角度範囲をガントリ１３が通過する期間中にゲート信号を発信する。
【００９９】
図１２（３）に示すように、このゲート信号は、ガントリ１３が所定の角度範囲の始点である角度（θ−ｄθ）に到達すると立ち上がり、ガントリ１３が所定の角度範囲の終点である角度（θ＋ｄθ）に到達すると立ち下がる長いデジタルパルスとして形成される。この方式を”Ｇａｔｅ  ｔｙｐｅ”と呼ぶ。
【０１００】
“Ｇａｔｅ  ｔｙｐｅ”では、ガントリ制御装置２６がビームを照射可能かどうかを判断するため、メインコントローラ２１を経由せずに、ガントリ制御装置２６から加速系制御装置２５および照射制御装置２７へゲート信号を送信可能である。
【０１０１】
さらに、“Ｇａｔｅ  ｔｙｐｅ”は、コンピュータに代えて、ロジック回路により実現することができる。例えば、連続ビームを生成するサイクロトロン型加速器１２に対し、ゲート信号をビーム出射信号として用いることにより、加速器系の制御に直接使用することもできる。
【０１０２】
さらに、補助イメージング機器制御装置２３も、照射の合図としてゲート信号を出力してもよい。この場合、補助イメージング機器制御装置２３のゲート信号とガントリ制御装置２６のゲート信号とをロジック回路へ入力し、両信号のＡＮＤ（Ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ）を取ることによって、ビームを照射させる信号（ビームオン信号）を生成することができる。このように、本実施例では、”Ｇａｔｅ  Ｔｙｐｅ”信号を使用し、ロジック回路を活用することによって、制御の速度を向上することができる。
【０１０３】
なお、図１２（１）に示す“Ｃｌｏｃｋ  ｔｙｐｅ”と図１２（３）に示す”Ｇａｔｅ  ｔｙｐｅ”制御との正確性を担保するために、制御速度を考慮した上で”Ｄａｔａ  ｔｙｐｅ”と組み合わせることも考えられる。すなわち、ガントリ角度を数値情報として取得することと、ガントリ１３が所定の角度範囲に入ったことを示すゲート信号とを併用することにより、照射制御の精度を高めることもできる。
【実施例４】
【０１０４】
実施例４を説明する。実施例３で述べたように、すべての制御がメインコントローラ２１を経由する必要はない。サブシステムの制御装置２３〜２８間で信号を直接やり取りしてもよい。
【０１０５】
ガントリ１３は、ビーム照射中も連続回転するため、制御システムの処理速度は速いほど望ましい。そのため、ガントリ制御装置２６と照射制御装置２７および加速系制御装置２５との間の直接通信が可能な制御システムが考えられる。
【０１０６】
例えば、ガントリ制御装置２６のクロック信号またはゲート信号を、ロジック回路で処理することにより、ビーム取り出し信号またはビームオンオフ信号を生成し、生成した信号を加速系制御装置２５または照射制御装置２７へ与えることが考えられる。
【０１０７】
さらに例えば、ビームのオンオフ制御を素早く行うために、照射制御装置２７と加速系制御装置２５との間の直接通信が可能な制御システムであってもよい。
【０１０８】
このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、照射制御を高速に実行することができる。
【実施例５】
【０１０９】
図１３，図１４を用いて実施例５を説明する。実施例５では、中止条件ごとに並列に照射中止を判断する。すなわち、本実施例では、図１３の中心判断処理と図１４の中止判断処理とをそれぞれ並列に実行し、いずれかの処理で中止が決定されると、ビーム照射を中止する。
【０１１０】
図１３は、ガントリ１３の角度が所定の角度範囲から逸脱した場合に、ビームを照射を中止させる処理を示す。
【０１１１】
メインコントローラ２１は、ガントリ角度と加速器１２の情報とを取得し（Ｓ８１）、ガントリ１３の角度が対象スポットの所定の角度範囲から外れているか判定する（Ｓ８２）。メインコントローラ２１は、ガントリ１３の角度が所定の角度範囲から外れていると判定すると（Ｓ８２：ＹＥＳ）、ビーム照射の中止を決定し（Ｓ８３）、それまでの進捗状況を記憶装置２４へ保存させる（Ｓ８４）。ステップＳ８２でＮＯと判定された場合、ステップＳ８１へ戻る。
【０１１２】
図１４は、加速器１２から所定エネルギのビームを取り出すことができない場合に、ビーム照射を中止させる処理を示す。
【０１１３】
メインコントローラ２１は、ガントリ１３の角度と加速器１２の情報とを取得し（Ｓ９１）、ビーム出射が不可能であるか判断する（Ｓ９２）。加速器１２からビームを取り出せない場合（Ｓ９２：ＹＥＳ）、メインコントローラ２１は、ビーム照射の中止を判断し（Ｓ９３）、それまでの進捗状況を記憶装置２４へ保存させる（Ｓ９４）。
【０１１４】
メインコントローラ２１は、加速系制御装置２５に対して、ビームを生成するように指示することもできる。なお、ステップＳ９２でＮＯと判定された場合、ステップＳ９１へ戻る。
【０１１５】
このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、第１実施例に比べてより早くビーム照射を中止することができるため、過剰なビーム照射を抑制することができる（図１３の場合）。
【実施例６】
【０１１６】
実施例６を説明する。本実施例の粒子線治療装置１は、本実施例に特徴的な連続回転照射法だけでなく、従来の照射法（例えばＩｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｔｈｅｒａｐｙ）も実行可能である。ここでは、本実施例による連続照射方式をＡＲＣモードと呼び、従来方式をＩＭＰＴモードと呼ぶ。
【０１１７】
患者のケースによって、ＡＲＣモードとＩＭＰＴモードとを切り替えることができれば、より適切な治療を行うことができる。本実施例の粒子線治療装置１は、図１５（１）に示すような画面を医師に提供する。この画面は、ＩＭＰＴモードとＡＲＣモードのいずれかを選択するよう医師に提示する。
【０１１８】
図１５（２）に示すように、ＡＲＣモードが選択されると、医師は、連続回転照射の区間をガントリ１３の角度で指定する。あるいは、図１５（３）に示すように、連続しない複数の期間で連続回転照射を実施するように指定することもできる。この場合、連続回転照射を実施する期間と、次に連続回転照射を実施する期間との間に、ビーム照射を行わない期間が設けられる。
【０１１９】
このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例によれば、ＩＭＰＴ法とＡＲＣ法とを組み合わせることができるため、患者のケースに応じて適切なビーム照射を行うことができる。さらに、本実施例によれば、ガントリ１３が一回転する間に、連続回転照射期間を複数設定することができるため、患部４１以外の重要な臓器にビームが照射される可能性をさらに低減することができ、安全性と使い勝手を向上させることができる。
【実施例７】
【０１２０】
実施例７を説明する。本実施例では、ビーム照射が行われない期間中に、加速器１２にビームを生成して準備させる。
【０１２１】
治療計画装置２２により最適化される照射計画では、ビームの照射される角度は連続で一様に分布するとは限らない。患部４１の形状やその周辺に位置する他の組織の密度および重要臓器の位置等により、照射しない期間または対象スポットの少ない角度範囲が存在しうる。
【０１２２】
その場合、或るスポットの照射が終了した後、次の対象スポットへの照射位置にガントリ１３が到着しない隙間時間が生じる。メインコントローラ２１は、隙間時間の長さを概算し、隙間時間が所定値以上の長さである場合に、シンクロトロン加速器のような不連続ビームを出射する粒子線加速器１２に対して、蓄積電荷を補充するよう指示する。この指示は、メインコントローラ２１から加速系制御装置２５を通じて行われる。
【０１２３】
このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例によれば、ビーム照射の行われない隙間時間を利用して加速器１２に電荷を蓄積させることができるため、ビームが取り出せないことによる照射中止の可能性を低減することができ、治療時間を短縮することができる。
【実施例８】
【０１２４】
実施例８を説明する。実施例１等では、各スポットにビームを照射可能な角度範囲をあらかじめ設定し、ガントリ１３の角度に応じてビーム照射を制御する。ガントリ１３が一定速度で回転する場合、角度に代えて時間を用いることができる。ここで、ガントリ１３の角度をθ、回転時間をｔ、単位時間に回転する角度（角速度）をωとすると、θ＝ω×ｔが成り立つ。この式から、角速度が定数である場合、ｔとθは同じ情報を持つことが分かる。
【０１２５】
このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、回転開始のタイミングと角度（角速度）とがわかれば、メインコントローラ２１は通信せずに、内部クロックだけでガントリ角度を計算することができる。このため、制御システム２０の動作をさらに高速化することができる。
【０１２６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。上述の実施形態において、添付図面に図示した構成例に限定されない。本発明の目的を達成する範囲内で、実施形態の構成や処理方法は適宜変更することが可能である。
【０１２７】
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれる。さらに特許請求の範囲に記載された構成は、特許請求の範囲で明示している組合せ以外にも組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１：粒子線治療装置、１１：イオン源および入射装置、１２：加速器、１３：ガントリ、１４：照射装置、１５：治療台、２０：制御システム、２１：メインコントローラ、２２：治療計画装置、２４：記憶装置、２５：加速系制御装置、２６：ガントリ制御装置、２７：照射制御装置、２８：治療台制御装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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