(57)【要約】【課題】精度の高い治療計画を作成することができる荷電粒子線治療計画装置を提供する。【解決手段】荷電粒子線治療計画装置１００は、ディグレーダ３０内における荷電粒子線Ｒの通過距離に基づいて、腫瘍１４の所定の箇所に照射する荷電粒子線Ｒの線量を調整する制御部１０１を備えている。従って、荷電粒子線Ｒの偏向角θによって荷電粒子線Ｒのディグレーダ３０内の通過距離が変化しても、制御部１０１は、当該通過距離を考慮して線量の調整を行うことができるため、治療計画と実際の照射との間のずれを抑制することが可能となる。これにより、精度の高い治療計画を作成することができる。【選択図】図４
2014018308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を走査する走査電磁石と、前記荷電粒子線のエネルギーを低下させて前記荷電粒子線の飛程を調整するディグレーダと、を有する荷電粒子線照射装置を用いて被照射体へ前記荷電粒子線を照射するための治療計画を作成する荷電粒子線治療計画装置であって、
前記ディグレーダ内における前記荷電粒子線の通過距離に基づいて、前記被照射体の所定の箇所に照射する前記荷電粒子線の線量を調整する制御部を備えることを特徴とする荷電粒子線治療計画装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記被照射体に照射する前記荷電粒子線の線量分布を算出する線量分布算出部を有し、
前記線量分布算出部は、前記ディグレーダ内における前記荷電粒子線の通過距離に基づいて、前記所定の箇所へ照射する前記荷電粒子線の線量を、前記所定の箇所よりも前記被照射体における前記荷電粒子線の上流側の他の箇所へ照射する前記荷電粒子線の線量に加算して、前記被照射体に照射する前記荷電粒子線の線量分布を算出することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線治療計画装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記被照射体を前記荷電粒子線の照射方向に沿って複数の層に仮想的に分割する層設定部を有し、
前記層設定部は、前記層間の距離をβとし、
前記線量分布算出部は、前記所定の箇所に前記荷電粒子線を照射するときの前記ディグレーダ内における前記荷電粒子線の通過距離による飛程の減少量がβ／２よりも大きい場合には、前記所定の箇所へ照射する前記荷電粒子線の線量を、前記他の箇所へ照射する荷電粒子線の線量に加算して、前記被照射体に照射する前記荷電粒子線の線量分布を算出する
ことを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線治療計画装置。
【請求項４】
荷電粒子線を走査する走査電磁石と、前記走査電磁石よりも下流に設けられると共に前記荷電粒子線のエネルギーを低下させて前記荷電粒子線の飛程を調整するディグレーダと、を収容する照射ノズルを有する荷電粒子線照射装置を用いて被照射体へ前記荷電粒子線を照射するための治療計画を作成する荷電粒子線治療計画装置であって、
前記被照射体のＣＴ画像を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶した前記ＣＴ画像に基づき、前記被照射体を前記荷電粒子線の照射方向に沿って複数の層に仮想的に分割する層設定部と、
前記複数の層のそれぞれにおける前記荷電粒子線の照射位置を設定する照射位置設定部と、
前記複数の層のうちの所定の層における所定の照射位置へ前記荷電粒子線を照射するときの前記ディグレーダ内における前記荷電粒子線の通過距離に基づき、前記所定の照射位置へ照射する前記荷電粒子線の線量を、前記所定の照射位置よりも前記被照射体における前記荷電粒子線の上流側の層における照射位置へ照射する前記荷電粒子線の線量に加算して、前記被照射体に照射する前記荷電粒子線の線量分布を算出する線量分布算出部と、を有する
ことを特徴とする荷電粒子線治療計画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線照射装置を用いて被照射体へ荷電粒子線を照射するための治療計画を作成する荷電粒子線治療計画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示すような荷電粒子線照射装置を用いて被照射体へ荷電粒子線を照射するための治療計画を作成する荷電粒子線治療計画装置が知られている。特許文献１の荷電粒子線照射装置は、患者の体内の腫瘍に対し、荷電粒子線を照射することにより治療を行う装置である。荷電粒子線照射装置は、荷電粒子を加速させて荷電粒子線を発生させるサイクロトロンと、当該荷電粒子線を走査する走査電磁石と、走査電磁石よりも荷電粒子線の下流側に設けられ、当該荷電粒子線のエネルギーを低下させて荷電粒子線の飛程を調整するディグレーダと、を備えている。ディグレーダは、荷電粒子線の照射方向と直交する走査方向に、一定の厚さで拡がる板状の部材である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３６８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の荷電粒子線治療計画装置は、被照射体に照射する荷電粒子線の線量分布を算出することで荷電粒子線照射装置をどのように制御するかについての治療計画を作成する。荷電粒子線照射装置は、荷電粒子線治療計画装置が作成した治療計画に基づいて、被照射体へ荷電粒子線を照射する。しかしながら、荷電粒子線治療計画装置が算出した線量分布と、実際に荷電粒子線照射装置が照射した荷電粒子線の線量分布との間にずれが生じる場合があった。従って、治療計画の精度を向上させることが求められていた。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、精度の高い治療計画を作成することができる荷電粒子線治療計画装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る荷電粒子線治療計画装置は、荷電粒子線を走査する走査電磁石と、荷電粒子線のエネルギーを低下させて荷電粒子線の飛程を調整するディグレーダと、を有する荷電粒子線照射装置を用いて被照射体へ荷電粒子線を照射するための治療計画を作成する荷電粒子線治療計画装置であって、ディグレーダ内における荷電粒子線の通過距離に基づいて、被照射体の所定の箇所に照射する荷電粒子線の線量を調整する制御部を備えることを特徴とする。
【０００７】
例えば、図５に示すように、荷電粒子線の照射方向における断面が長方形の形状をなしているディグレーダを用いた場合、走査電磁石で偏向させずに直進させた荷電粒子線は、ディグレーダに垂直に入射するため、ディグレーダ内の通過距離が厚さと同じとなる。一方、走査電磁石で偏向させた荷電粒子線については、偏向角が大きい場合、荷電粒子線のディグレーダ内の通過距離が大きくなる。荷電粒子線のエネルギーは、ディグレーダ内の通過距離が大きいほど低下するため、荷電粒子線の飛程が短くなる。従って、荷電粒子線の偏向角による飛程の変化を考慮せずに治療計画を作成した場合、被照射体の所定の箇所に対する荷電粒子線の線量は、荷電粒子線治療計画装置で算出した値と、実際の値との間にずれが生じる場合がある。しかしながら、本発明に係る荷電粒子線治療計画装置は、ディグレーダ内における荷電粒子線の通過距離に基づいて、被照射体の所定の箇所に照射する荷電粒子線の線量を調整する制御部を備えている。従って、荷電粒子線の偏向角によって荷電粒子線のディグレーダ内の通過距離が変化しても、制御部は、当該通過距離を考慮して線量の調整を行うことができるため、治療計画と実際の照射との間のずれを抑制することが可能となる。これにより、精度の高い治療計画を作成することができる。
【０００８】
また、本発明に係る荷電粒子線治療計画装置において、制御部は、被照射体に照射する荷電粒子線の線量分布を算出する線量分布算出部を有し、線量分布算出部は、ディグレーダ内における荷電粒子線の通過距離に基づいて、所定の箇所へ照射する荷電粒子線の線量を、所定の箇所よりも被照射体における荷電粒子線の上流側の他の箇所へ照射する荷電粒子線の線量に加算して、被照射体に照射する荷電粒子線の線量分布を算出することが好ましい。これによって、荷電粒子線のディグレーダ内の通過距離が大きくなることで飛程が短くなり、実際の荷電粒子線が所定の箇所よりも上流側へ照射される場合であっても、線量分布算出部が、そのような荷電粒子線の線量を考慮し、上流側の他の箇所での線量に加算して線量分布の算出をすることができる。従って、治療計画時に算出した線量分布と、実際の線量分布との間のずれを抑制することが可能となり、精度の高い治療計画を作成することができる。
【０００９】
また、本発明に係る荷電粒子線治療計画装置において、制御部は、被照射体を荷電粒子線の照射方向に沿って複数の層に仮想的に分割する層設定部を有し、層設定部は、層間の距離をβとし、線量分布算出部は、所定の箇所に荷電粒子線を照射するときのディグレーダ内における荷電粒子線の通過距離による飛程の減少量がβ／２よりも大きい場合には、所定の箇所へ照射する荷電粒子線の線量を、他の箇所へ照射する荷電粒子線の線量に加算して、被照射体に照射する荷電粒子線の線量分布を算出することが好ましい。線量分布算出部は、飛程の減少量が大きい場合は、荷電粒子線の線量を他の箇所への線量に加算することで精度を向上させる一方、小さい場合は影響が少ないとして加算しない。これによって、治療計画の精度を高めつつも、演算の負荷を低減することができる。
【００１０】
また、本発明に係る荷電粒子線治療計画装置は、荷電粒子線を走査する走査電磁石と、走査電磁石よりも下流に設けられると共に荷電粒子線のエネルギーを低下させて荷電粒子線の飛程を調整するディグレーダと、を収容する照射ノズルを有する荷電粒子線照射装置を用いて被照射体へ荷電粒子線を照射するための治療計画を作成する荷電粒子線治療計画装置であって、被照射体のＣＴ画像を記憶する記憶部と、記憶部に記憶したＣＴ画像に基づき、被照射体を荷電粒子線の照射方向に沿って複数の層に仮想的に分割する層設定部と、複数の層のそれぞれにおける荷電粒子線の照射位置を設定する照射位置設定部と、複数の層のうちの所定の層における所定の照射位置へ荷電粒子線を照射するときのディグレーダ内における荷電粒子線の通過距離に基づき、所定の照射位置へ照射する荷電粒子線の線量を、所定の照射位置よりも被照射体における荷電粒子線の上流側の層における照射位置へ照射する荷電粒子線の線量に加算して、被照射体に照射する荷電粒子線の線量分布を算出する線量分布算出部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
この荷電粒子線治療計画装置は、荷電粒子線のディグレーダ内の通過距離が大きくなることで飛程が短くなり、実際の荷電粒子線が所定の層における所定の照射位置よりも上流側へ照射される場合であっても、線量分布算出部が、そのような荷電粒子線の線量を考慮し、上流側の層における照射位置での線量に加算して線量分布の算出をすることができる。従って、治療計画時に算出した線量分布と、実際の線量分布との間のずれを抑制することが可能となり、精度の高い治療計画を作成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、精度の高い治療計画を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療計画装置で作成された治療計画に基づいて治療を行う荷電粒子線照射装置の斜視図である。
【図２】荷電粒子線治療装置、及び荷電粒子線をスキャニング法で照射する荷電粒子線照射装置の概略構成図である。
【図３】荷電粒子線治療装置、及び荷電粒子線をワブラー法で照射する荷電粒子線照射装置の概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る荷電粒子線治療計画装置のブロック構成図である。
【図５】荷電粒子線の偏向角とディグレーダ内の通過距離との関係を示す模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係る荷電粒子線治療装置の治療計画の作成の処理内容を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態に係る荷電粒子線治療装置の治療計画の作成の処理内容を示すフローチャートである。
【図８】所定の層の画像の一例を示す図である。
【図９】所定の層のＲＯＩを網羅するように設定された荷電粒子線の走査パターンの一例を示す図である。
【図１０】各座標点に照射された荷電粒子線の線量分布を示す概念図である。
【図１１】線量調整処理の処理内容を説明するための概念図である。
【図１２】各座標点での線量の重ね合せの様子を示すグラフである。
【図１３】荷電粒子線の線量分布の一例を示す画像である。
【図１４】線量分布とＲＯＩとを対比させたグラフである。
【図１５】変形例に係るディグレーダを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１は本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療計画装置で作成された治療計画に基づいて治療を行う荷電粒子線照射装置の斜視図である。図１に示すように、荷電粒子線照射装置１は、治療台１１を取り囲むように設けられた回転ガントリ１２に取り付けられている。荷電粒子線照射装置１は、該回転ガントリ１２によって、治療台１１の回りに回転可能とされている。なお、この荷電粒子線照射装置１は、腫瘍の治療を行うための荷電粒子線照射装置である。
【００１６】
図２は、荷電粒子線治療計画装置、及び荷電粒子線をスキャニング法で照射する荷電粒子線照射装置の概略構成図である。図３は、荷電粒子線治療計画装置、及び荷電粒子線をワブラー法で照射する荷電粒子線照射装置の概略構成図である。図２，３に示すように、荷電粒子線照射装置１は、患者１３の体内の腫瘍（被照射体）１４に対し、荷電粒子線Ｒを照射するものである。荷電粒子線Ｒとは、電荷をもった粒子を高速に加速したものであり、例えば陽子線、重粒子（重イオン）線、電子線等が挙げられる。なお、ワブラー法は、ブロードビーム法とも称される。
【００１７】
なお、以下の説明においては、「Ｘ方向」、「Ｙ方向」、「Ｚ方向」という語を用いて説明する。「Ｚ方向」とは、荷電粒子線Ｒの基軸ＡＸが延びる方向である。なお、「基軸ＡＸ」とは、後述の走査電磁石３ａ，３ｂで偏向しなかった場合の荷電粒子線Ｒの照射軸とする。図２，３では、基軸ＡＸに沿って荷電粒子線Ｒが照射されている様子を示している。なお、以下の説明では、基軸ＡＸに沿って荷電粒子線Ｒが照射される方向を「荷電粒子線Ｒの照射方向」であるものとする。「Ｘ方向」とは、Ｚ方向と直交する平面内における一の方向である。「Ｙ方向」とは、Ｚ方向と直交する平面内においてＸ方向と直交する方向である。
【００１８】
まず、図２を参照して、本実施形態に係る荷電粒子線治療計画装置が作成した治療計画を用いて治療を行う荷電粒子線照射装置の構成について説明する。スキャニング法に係る荷電粒子線照射装置の構成について説明する。図２に示すように、荷電粒子線照射装置１は、加速器２、走査電磁石３ａ，３ｂ、モニタ４ａ，４ｂ、収束体６ａ，６ｂ、ディグレーダ３０及び制御装置７を備えている。走査電磁石３ａ，３ｂ、モニタ４ａ，４ｂ、収束体６ａ，６ｂ、ディグレーダ３０及び制御装置７は、照射ノズル８に収納されている。ただし、制御装置７は、照射ノズル８の外部に設けられていてもよい。制御装置７には、荷電粒子線治療計画装置１００が接続されている。荷電粒子線照射装置１が治療を行う際、事前に荷電粒子線治療計画装置１００で治療計画を作成し、当該治療計画を荷電粒子線照射装置１の制御装置７へ送信する。制御装置７は、受信した治療計画に基づいて荷電粒子線Ｒの照射を行う。
【００１９】
加速器２は、荷電粒子を加速させて、荷電粒子線Ｒを連続的に発生させる発生源である。加速器２として、例えば、サイクロトロン、シンクロトロン、サイクロシンクロトロン、ライナック等が挙げられる。加速器２で発生した荷電粒子線Ｒは、ビーム輸送系によって照射ノズル８へ輸送される。この加速器２は、制御装置７に接続されており、供給される電流が制御される。
【００２０】
走査電磁石３ａ，３ｂは、それぞれ一対の電磁石から構成され、制御装置７から供給される電流に応じて一対の電磁石間の磁場を変化させ、当該電磁石間を通過する荷電粒子線Ｒを走査する。Ｘ方向走査電磁石３ａは、Ｘ方向（第１の走査方向）に荷電粒子線Ｒを走査し、Ｙ方向走査電磁石３ｂは、Ｙ方向（第１の走査方向と直交する第２の走査方向）に荷電粒子線Ｒを走査する。これらの走査電磁石３ａ，３ｂは、基軸ＡＸ上であって、加速器２の下流側にこの順で配置されている。
【００２１】
モニタ４ａは、荷電粒子線Ｒのビーム位置を監視し、モニタ４ｂは、荷電粒子線Ｒの線量の絶対値と荷電粒子線Ｒの線量分布とを監視する。各モニタ４ａ，４ｂは、監視した監視情報を制御装置７に出力する。モニタ４ａは、荷電粒子線Ｒの基軸ＡＸ上であって、加速器２の下流側でＸ方向走査電磁石３ａの上流側に配置されている。モニタ４ｂは、基軸ＡＸ上であってＹ方向走査電磁石３ｂの下流側に配置されている。
【００２２】
収束体６ａ，６ｂは、例えば荷電粒子線Ｒを絞って収束させるものであり、ここでは、電磁石が用いられている。収束体６ａは、基軸ＡＸ上であって加速器２とモニタ４ａとの間に配置され、収束体６ｂは、基軸ＡＸ上であって、モニタ４ａと走査電磁石３ａとの間に配置されている。
【００２３】
ディグレーダ３０は、通過する荷電粒子線Ｒのエネルギーを低下させて当該荷電粒子線Ｒの飛程を調整する。なお、飛程の調整は、加速器２の直後に設けられたディグレーダ（不図示）によって荒調整が行われ、照射ノズル８内のディグレーダ３０で微調整が行われる。ディグレーダ３０は、基軸ＡＸ上であって、走査電磁石３ａ，３ｂよりも荷電粒子線Ｒの下流側に設けられ、患者１３の体内における荷電粒子線Ｒの最大到達深さを調整する。ディグレーダ３０は、Ｘ方向及びＹ方向に拡がる板状の部材である。なお、本実施形態において「飛程」とは、荷電粒子線Ｒが運動エネルギーを失って静止するまでに進む距離である。より詳細には、飛程は、最大線量を１００％とした場合に、最大線量となる照射距離（深さ）よりも深い側であって、線量が９０％となる深さである。荷電粒子線Ｒを腫瘍１４に照射するときは、腫瘍１４をＺ方向に仮想的に複数の層Ｌに分割し（例えば、図５を参照）、各層Ｌに設定された照射範囲において所定の走査パターンに沿って荷電粒子線Ｒを走査しながら照射を行う。一の層Ｌに対する荷電粒子線Ｒの照射が完了したら、ディグレーダ３０（また、加速器２の直後のディグレーダも用いてよい）で飛程を調整し、他の層Ｌに対して荷電粒子線Ｒの照射を行う。ディグレーダ３０は、Ｙ方向走査電磁石３ｂから、１５００ｍｍ〜２０００ｍｍ程度の位置に配置されている。
【００２４】
荷電粒子線Ｒの飛程の調整は、当該荷電粒子線Ｒのディグレーダ３０内の通過距離を変えることによってなされる。例えば、荷電粒子線Ｒの照射軸上に配置されるディグレーダ３０自体を、異なる厚さを有するものに置き換えることで、飛程の調整を行ってよい。または、Ｚ方向に複数枚のディグレーダ３０を配置可能な構成としておき、荷電粒子線Ｒの基軸ＡＸ上に配置されるディグレーダ３０の枚数を変更することで、飛程の調整を行ってよい。この場合、各ディグレーダ３０に対して、Ｚ方向と直交する平面内で往復動可能なアクチュエータを設けておき、当該アクチュエータを制御することで、ディグレーダ３０を荷電粒子線Ｒの基軸ＡＸ上への配置と退避が可能となる。
【００２５】
ディグレーダ３０を設ける位置は、走査電磁石３ａ，３ｂより下流側であれば特に限定されないが、スキャニング法を採用する場合、モニタ４ｂよりも下流側に設けることが好ましい。本実施形態では、照射ノズル８の先端部８ａに設けられている。なお、照射ノズル８の先端とは、荷電粒子線Ｒの下流側の端部である。
【００２６】
制御装置７は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等により構成されている。この制御装置７は、モニタ４ａ，４ｂから出力された監視情報に基づいて、加速器２、走査電磁石３ａ，３ｂ及び収束体６ａ，６ｂを制御する。
【００２７】
図２に示す荷電粒子線照射装置１により、スキャニング法によって荷電粒子線Ｒの照射を行う場合、所定の飛程に調整可能なディグレーダ３０をセットすると共に、通過する荷電粒子線Ｒが収束するように収束体６ａ，６ｂを作動状態（ＯＮ）とする。
【００２８】
続いて、加速器２から荷電粒子線Ｒを出射する。出射された荷電粒子線Ｒは、走査電磁石３ａ，３ｂを制御することにより走査されると共に、ディグレーダ３０で荷電粒子線Ｒの飛程が調整される。これにより、荷電粒子線Ｒは、腫瘍１４に対してＺ方向に設定された一の層Ｌにおける照射範囲内を走査されつつ照射されることとなる。一の層Ｌに対する照射が完了したら、次の層Ｌへ荷電粒子線Ｒを照射する。
【００２９】
図３を参照して、ワブラー法に係る荷電粒子線照射装置の構成について説明する。図３に示すように、荷電粒子線照射装置１は、加速器２、走査電磁石３ａ，３ｂ、モニタ４ａ，４ｂ、散乱体５、リッジフィルタ２２、マルチリーフコリメータ２４、ボーラス２６、患者コリメータ２７、ディグレーダ３０及び制御装置７を備えている。走査電磁石３ａ，３ｂ、モニタ４ａ，４ｂ、散乱体５、リッジフィルタ２２、マルチリーフコリメータ２４、ボーラス２６、患者コリメータ２７、ディグレーダ３０及び制御装置７は、照射ノズル８に収納されている。ただし、制御装置７は、照射ノズル８の外部に設けられていてもよい。なお、図２の荷電粒子線照射装置１と同様な部分については、説明を省略する。
【００３０】
散乱体５は、通過する荷電粒子線Ｒを、照射軸と直交する方向に広がりを持つ幅広のビームに拡散する。この散乱体５は、板状を呈し、例えば厚さ数ｍｍのタングステンで形成されている。散乱体５は、基軸ＡＸ上において、走査電磁石３ｂの下流側でモニタ４ｂの上流側に配置されている。
【００３１】
リッジフィルタ２２は、荷電粒子線Ｒの線量分布を調整するものである。具体的には、リッジフィルタ２２は、患者１３の体内の腫瘍１４の厚さ（照射方向の長さ）に対応するように、荷電粒子線Ｒに拡大ブラッグピーク（ＳＯＢＰ）を与える。リッジフィルタ２２は、基軸ＡＸ上において散乱体５の下流側でモニタ４ｂの上流側に配置されている。
【００３２】
ディグレーダ３０は、基軸ＡＸ上においてリッジフィルタ２２とモニタ４ｂとの間に配置されている。このディグレーダ３０は、図２で説明したものと同趣旨の機能・構成を有しており、同様な方法で飛程を調整可能である。ディグレーダ３０は、散乱体５から、１０００ｍｍ〜１８００ｍｍ程度の位置に配置されている。
【００３３】
マルチリーフコリメータ（Multi Leaf Collimator:以下、「ＭＬＣ」という）２４は、照射方向と垂直な平面方向における荷電粒子線Ｒの形状（平面形状）を整形するものであり、複数の櫛歯を含む遮線部２４ａ，２４ｂを有している。遮線部２４ａ，２４ｂは、互いに突き合わせるように配置されており、これらの遮線部２４ａ，２４ｂ間には、開口部２４ｃが形成されている。このＭＬＣ２４は、開口部２４ｃに荷電粒子線Ｒを通過させることで、開口部２４ｃの形状に対応する輪郭に荷電粒子線Ｒを切り取る。
【００３４】
また、ＭＬＣ２４は、Ｚ方向と直交する方向に遮線部２４ａ，２４ｂを進退させることで、開口部２４ｃの位置及び形状を変化することが可能となっている。さらに、ＭＬＣ２４は、リニアガイド２８で照射方向に沿って案内されており、Ｚ方向に沿って移動可能になっている。このＭＬＣ２４は、モニタ４ｂの下流側に配置されている。
【００３５】
ボーラス２６は、荷電粒子線Ｒの最大到達深さの部分の立体形状を、腫瘍１４の最大深さ部分の形状に合わせて整形する。このボーラス２６の形状は、例えば、腫瘍１４の輪郭線と、Ｘ線ＣＴのデータから求められる周辺組織の電子密度とに基づいて算出される。ボーラス２６は、基軸ＡＸ上においてＭＬＣ２４の下流側に配置されている。患者コリメータ２７は、荷電粒子線Ｒの平面形状を腫瘍１４の平面形状に合わせて最終的に整形するものである。この患者コリメータ２７は、基軸ＡＸ上においてボーラス２６の下流側に配置されており、ＭＬＣ２４の代わりとして用いられてもよいし、ＭＬＣ２４と患者コリメータ２７の双方を用いてもよい。ボーラス２６及び患者コリメータ２７は、照射ノズル８の先端部８ａに設けられている。
【００３６】
図３に示す荷電粒子線照射装置１により、ワブラー法によって荷電粒子線Ｒの照射を行う場合、所定の飛程に調整可能なディグレーダ３０をセットすると共に、ＭＬＣ２４の遮線部２４ａ，２４ｂが進退されて開口部２４ｃが所定形状とされる。
【００３７】
続いて、加速器２から荷電粒子線Ｒを出射する。出射された荷電粒子線Ｒは、走査電磁石３ａ，３ｂによって円を描くように走査されて散乱体５によって拡散された後、リッジフィルタ２２、ディグレーダ２３、ＭＬＣ２４、ボーラス２６及び患者コリメータ２７によって整形及び調整される。これにより、腫瘍１４の形状に沿った一様照射範囲でもって腫瘍１４に荷電粒子線Ｒが照射されることとなる。
【００３８】
なお、同一の荷電粒子線照射装置１で、スキャニング法とワブラー法の両方を行える構成としてもよい。すなわち、図２に示す構成要素と図３に示す構成要素の両方を設け、スキャニング法を採用する場合は、ワブラー法のみで用いる構成要素を退避させ、ワブラー法を採用する場合は、スキャニング法で採用する構成要素を退避させてもよい。
【００３９】
次に、図４を参照して、荷電粒子線治療計画装置１００の構成について説明する。図４は、本実施形態に係る荷電粒子線治療計画装置１００のブロック構成図である。荷電粒子線治療計画装置１００は、前述の荷電粒子線照射装置１を用いて腫瘍１４へ荷電粒子線Ｒを照射するための治療計画を作成する装置である。荷電粒子線治療計画装置１００は、制御部１０１、表示部１０２、入力部１０３を備えている。表示部１０２は、治療計画の作成のために必要な情報をユーザに表示する機能を有しており、ディスプレイなどによって構成されている。入力部１０３は、治療計画の作成のためにユーザの操作によって必要な情報を入力する機能を有しており、マウス、タッチパネル、ペンタブレット、キーボードなどによって構成される。なお、制御部１０１が治療計画の作成のための処理を全自動で行う場合、表示部１０２及び入力部１０３を省略してもよい。
【００４０】
制御部１０１は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等により構成されている。制御部１０１は、荷電粒子線治療計画装置１００による治療計画の作成のための制御処理を実行する機能を有している。本実施形態では、制御部１０１は、ディグレーダ３０内における荷電粒子線Ｒの通過距離に基づいて、腫瘍１４の所定の箇所に照射する荷電粒子線Ｒの線量を調整する機能を有している。
【００４１】
制御部１０１は、ディグレーダ３０内における荷電粒子線Ｒの通過距離に基づいて、腫瘍１４の所定の箇所に照射する荷電粒子線Ｒの線量を調整することで、腫瘍１４の所定の箇所に照射される荷電粒子線Ｒの実際の線量と、治療計画時に算出した線量の差を小さくし、精度の高い治療計画を作成する。具体的に、制御部１０１は、記憶部１０４、層設定部１０６、照射位置設定部１０７、線量分布算出部１０８、制御パターン作成部１０９を備えている。
【００４２】
記憶部１０４は、治療計画に用いられる各種情報を取得すると共に記憶する機能を有している。記憶部１０４は、記憶した情報を必要なタイミングで出力することができる。記憶部１０４は、少なくともＣＴ画像作成装置（不図示）から腫瘍１４のＣＴ画像を取得すると共に、当該ＣＴ画像を記憶する機能を有している。
【００４３】
層設定部１０６は、腫瘍１４を荷電粒子線Ｒの照射方向（基軸ＡＸに沿って照射される荷電粒子線Ｒの照射方向である）に沿って複数の層Ｌに仮想的に分割する機能を有している。層設定部１０６は、例えば２〜１０ｍｍ程度の間隔で層Ｌを分割する。
【００４４】
照射位置設定部１０７は、各層Ｌに対して荷電粒子線Ｒを照射する位置を設定する機能を有している。照射位置設定部１０７は、複数の層Ｌのそれぞれに対して、荷電粒子線Ｒを照射する範囲（ＲＯＩ：Region of Interest）を設定すると共に、当該ＲＯＩを網羅するような荷電粒子線Ｒの走査パターンを設定する機能を有している。
【００４５】
線量分布算出部１０８は、腫瘍１４に照射する荷電粒子線Ｒの線量分布を算出する機能を有している。線量分布算出部１０８は、ディグレーダ３０内における荷電粒子線Ｒの通過距離に基づいて、各層Ｌの所定の照射位置へ照射する荷電粒子線Ｒの線量を、当該層Ｌよりも腫瘍１４における荷電粒子線Ｒの上流側の他の層Ｌの照射位置へ照射する荷電粒子線の線量に加算して、腫瘍１４に照射する荷電粒子線Ｒの線量分布を算出する。また、線量分布算出部１０８は、所定の層Ｌの照射位置に荷電粒子線Ｒを照射するときのディグレーダ３０内における荷電粒子線Ｒの通過距離による飛程の減少量がβ／２よりも大きい場合（なお、βは層Ｌの間隔である）には、所定の層Ｌの照射位置へ照射する荷電粒子線Ｒの線量を、上流側の他の層Ｌの照射位置へ照射する荷電粒子線Ｒの線量に加算して、腫瘍１４に照射する荷電粒子線Ｒの線量分布を算出する。また、線量分布算出部１０８は、算出した線量分布をＲＯＩと対比・評価し、ＯＫかＮＧかの判定を行う機能を有している。
【００４６】
制御パターン作成部１０９は、決定された走査パターンに従って腫瘍１４へ荷電粒子線Ｒが照射されるように、走査電磁石３ａ，３ｂの制御パターンを作成する機能を有している。
【００４７】
次に、図６及び図７を参照して、荷電粒子線治療計画装置１００で治療計画を作成するとき処理の内容について説明する。図６及び図７は、本実施形態に係る荷電粒子線治療計画装置１００の治療計画の作成の処理内容を示すフローチャートである。図６及び図７に示す処理は、図示されないＣＴ画像作成装置による患者１３の腫瘍１４周辺のＣＴ画像の作成が終了した後、荷電粒子線照射装置１を用いて治療を行う前段階において、荷電粒子線治療計画装置１００の制御部１０１で所定のタイミングで実行される。なお、スキャニング法で治療を行う際の治療計画を作成する場合の例について説明する。また、以下に示す処理内容は一例に過ぎず、各処理内容の順序や内容を適宜変更してもよい。
【００４８】
図６に示すように、制御部１０１は、ＣＴ画像作成装置（不図示）から腫瘍１４周辺のＣＴ画像を取得すると共に、取得したＣＴ画像を記憶部１０４に記憶させる（ステップＳ１００）。ここで、制御部１０１は、記憶部１０４で記憶したＣＴ画像に基づいて腫瘍１４の三次元の画像を作成する。また、制御部１０１は、腫瘍１４に対して照射する荷電粒子線Ｒの照射方向（基軸ＡＸに沿って照射される荷電粒子線Ｒの照射方向）を設定する。次に、層設定部１０６は、記憶部１０４に記憶したＣＴ画像に基づいて、腫瘍１４を荷電粒子線Ｒの照射方向であるＺ方向に沿って、複数の層Ｌに仮想的に分割する（ステップＳ１１０）。層設定部１０６は、設定された照射方向と直交する複数の層Ｌにより、所定の間隔で腫瘍１４を分割する。また、層設定部１０６は、各層Ｌに該当する位置における、腫瘍１４の三次元画像の断面の画像を取得する。例えば、図８に示すような画像が取得される。
【００４９】
次に、照射位置設定部１０７は、Ｓ１１０で設定した各層Ｌに対して、荷電粒子線Ｒを照射する範囲（ＲＯＩ：Region of Interest）、すなわち、治療を行うべき範囲を決定する（ステップＳ１２０）。当該ＲＯＩの決定は、各層Ｌの画像に基づいて決定される。例えば、図８に示す層Ｌの画像から腫瘍１４の位置を特定すると共に、当該腫瘍１４を取り囲んだ部分（図８において白線で取り囲まれる部分）をＲＯＩとして決定することができる。なお、照射位置設定部１０７は、層Ｌの画像に基づいた演算を行うことによってＲＯＩを決定してもよく、ユーザの入力に基づいてＲＯＩを決定してもよい。ユーザ入力に基づく場合、制御部１０１は表示部１０２に各層Ｌの画像を出力する。ユーザは、表示部１０２に表示された層Ｌの画像を参照することで、当該画像のどの部分に荷電粒子線Ｒを照射するかを検討し、入力部１０３を操作することによって画像中のＲＯＩを特定する。照射位置設定部１０７は、ユーザ入力情報を取得することで、各層ＬにおけるＲＯＩを決定する。
【００５０】
次に、制御部１０１は、各層ＬにおけるＲＯＩに対する荷電粒子線Ｒの走査パターンを作成すると共に、線量算出処理を実行する（ステップＳ２００）。図７に示すように、荷電粒子線Ｒの走査パターンを作成する指示が発生することにより（ステップＳ２１０）、図７に示す処理が開始される。走査パターン作成の指示は、制御部１０１が所定のタイミングで自動的に発生させてもよく、ユーザによる入力部１０３の操作によって発生させてもよい。
【００５１】
次に、各々の層Ｌについて、走査パターンを作成すると共に、ディグレーダ３０内における荷電粒子線Ｒの通過距離に基づいて、腫瘍１４の所定の箇所に照射する荷電粒子線Ｒの線量を調整しながら算出する（ステップＳ２２０〜Ｓ３００）。まず、制御部１０１は、下流側の層Ｌから順番に演算を行うために、層Ｌの番号Ｎを１に設定する（ステップＳ２２０）。照射位置設定部１０７は、下流側からＮ（＝１）番目の層ＬのＲＯＩを網羅するように、当該層Ｌに対する荷電粒子線Ｒの走査パターンを作成する（ステップＳ２３０）。なお、走査速度は、ある一定の速度に設定してよい。走査パターンの一例を図９に示す。照射位置設定部１０７は、ＲＯＩに対して走査経路ＲＬを描くことによって走査パターンを作成する。なお、照射位置設定部１０７は、層Ｌの画像に基づいた演算を行うことによって走査パターンを自動的に作成してもよく、ユーザの入力に基づいて走査パターンを作成してもよい。ユーザ入力に基づく場合、制御部１０１は表示部１０２に層Ｌの画像を出力する。ユーザは、表示部１０２に表示された層Ｌの画像を参照することで、当該画像に示されたＲＯＩに対してどのように走査経路ＲＬを描くかを検討し、入力部１０３を操作することによって走査パターンを特定する。照射位置設定部１０７は、ユーザ入力情報を取得することで、層Ｌにおける走査パターンを作成する。なお、図９に示す例は、荷電粒子線Ｒを連続的に走査するスキャニングであるが、断続的（スポット状）に荷電粒子線Ｒを照射するスポットスキャニングを行うような走査パターンを作成してもよい。
【００５２】
次に、線量分布算出部１０８は、ＲＯＩの線量分布を算出するために、Ｓ２３０で設定した走査パターンを座標点に分解すると共に、各座標点の（Ｘ，Ｙ，θ）を特定する（ステップＳ２４０）。なお、θは、当該座標点に照射される荷電粒子線Ｒの照射軸の、基軸ＡＸに対する偏向角である。
【００５３】
線量分布算出部１０８は、荷電粒子線Ｒのディグレーダ３０内の通過距離を考慮して調整をしながら、層Ｌ内の各座標点に対する荷電粒子線Ｒの線量を算出する線量調整処理を実行する（ステップＳ２５０）。図１０に示すように、走査経路ＲＬ上の各座標点の線量を算出する。各座標点周辺のグレースケールで示された円形は各座標点における荷電粒子線Ｒの線量分布を示している。なお、簡略化のためにグレースケールの濃さを一定にしているが、円の中心ほど線量は高くなる。
【００５４】
具体的に、線量分布算出部１０８は、ディグレーダ３０内の荷電粒子線Ｒの通過距離を算出する（ステップＳ２６０）。図５に示すように、照射軸が基軸ＡＸに対して偏向角θで偏向している場合、荷電粒子線Ｒのディグレーダ３０内の通過距離は、Ａ／ｃｏｓθとなる。従って、Ｎ番目の層Ｌにおける座標点（ｘ１，ｙ１，θ１）へ荷電粒子線Ｒを照射する場合、当該荷電粒子線Ｒのディグレーダ３０内の通過距離は、ディグレーダ３０の厚さＡ分を通過する場合よりも、（Ａ／ｃｏｓθ１  −  Ａ）＝αだけ長くなる（Ａはディグレーダ３０の厚さ）。
【００５５】
また、線量分布算出部１０８は、Ｓ２６０で算出した通過距離に基づいて、各座標点における飛程を補正する（ステップＳ２７０）。ディグレーダ３０内の通過距離がαだけ長くなる場合、荷電粒子線Ｒの飛程は、荷電粒子線Ｒがディグレーダ３０の厚さＡを通過する場合よりも、ｋαだけ短くなるものと算出することができる。なお、ｋは所定の係数であり、試験やシミュレーションなどで予め求めておく。このとき、飛程減少量（＝ｋα）が、層間の距離βの半分（β／２）よりも小さい場合、座標点（ｘ１，ｙ１）の飛程は補正しない。すなわち、演算の対象となっているＮ番目の層Ｌの座標点（ｘ１，ｙ１）に荷電粒子線Ｒが照射されるものとして後の演算を行う。一方、飛程減少量（＝ｋα）が、β／２以上である場合、座標点（ｘ１，ｙ１）の飛程を補正する。具体的には、補正前にＮ番目の層Ｌの座標点（ｘ１，ｙ１）に照射されるものと設定していたものを、飛程を上流側にβだけ補正することにより、上流側のＮ＋１番目の層の座標点（ｘ１，ｙ１）に照射されるものとする。また、飛程減少量（＝ｋα）が更に大きくなる場合は、Ｎ＋２、Ｎ＋３…番目の層Ｌにおける座標点（ｘ１，ｙ１）に照射されるものとして、飛程を補正してよい。従って、Ｎ番目の層Ｌには、飛程減少量（＝ｋα）がβ／２より小さい座標点に照射される荷電粒子線Ｒの線量に加えて、下流側の他の層Ｌ（Ｎ−１、Ｎ−２…番目の層Ｌ）で補正されることでＮ番目の層Ｌに属することとなった座標点に照射される荷電粒子線Ｒの線量が加算される。
【００５６】
次に、線量分布算出部１０８は、Ｓ２７０での飛程の補正結果に基づいて、Ｎ番目の層Ｌ中の各座標点の線量を算出する（ステップＳ２８０）。座標点に荷電粒子線Ｒを照射したときの線量分布は、予め測定しておいたデータを用いる。例えば、図１３に示すように、水ファントムの中に荷電粒子線Ｒを照射し、水の中での線量分布を測定したデータを用いる。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）では、色が薄い部分ほど線量が高く、濃い部分ほど線量が低い。
【００５７】
具体的な線量調整処理について、図１１を参照して説明する。まず、Ｓ２４０の処理において、Ｎ番目の層Ｌ（以下、層ＬＮと称する）に座標点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が設定されたものとする（なお、説明のためにこの座標点を「設定座標点Ｐ」と称する）。また、図１１中の二点鎖線で示すグラフＣＬは、層ＬＮ内の全ての座標点についての飛程減少量（＝ｋα）を算出してプロットしたものである。ただし、このグラフＣＬは説明のために示したものであり、実際の治療計画ではグラフＣＬの作成は行われず、演算の負荷の低減のために、各設定座標点Ｐについての飛程減少量（＝ｋα）のみが算出される。なお、グラフＣＬの一部又は全部を作成してもよい。
【００５８】
次に、Ｓ２６０の処理において、線量分布算出部１０８は、各設定座標点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に対する荷電粒子線Ｒのディグレーダ３０内の通過距離を算出する。これによって各設定座標点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４についての飛程減少量（＝ｋα）が算出される。当該飛程減少量（＝ｋα）を差し引いた算出座標点ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３，ＣＰ４を、説明のために図１１に示す。次に、Ｓ２６０の処理において、線量分布算出部１０８は、各設定座標点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４についての飛程減少量（＝ｋα）に基づいて、飛程の補正を行う。
【００５９】
まず、設定座標点Ｐ１に対応する算出座標点ＣＰ１は、層ＬＮからβ／２の範囲内に存在するため、補正はなされず、層ＬＮに属したままとする。設定座標点Ｐ２に対応する算出座標点ＣＰ２は、層ＬＮからβ／２の範囲よりも上流側に存在するため、補正がなされて、層ＬＮ＋１に補正座標点ＡＰ２として加えられる。設定座標点Ｐ３に対応する算出座標点ＣＰ３は、層ＬＮ＋１より更に上流側に存在するが、層ＬＮ＋１からβ／２の範囲内に存在するため、補正がなされて、層ＬＮ＋１に補正座標点ＡＰ３として加えられる。設定座標点Ｐ４に対応する算出座標点ＣＰ４は、層ＬＮ＋２より更に上流側に存在し、層ＬＮ＋３より下流側にβ／２の範囲内に存在するため、補正がなされて、層ＬＮ＋３に補正座標点ＡＰ４として加えられる。また、層ＬＮより下流側の層での補正によって層ＬＮに加えられるものとされた補正座標点ＡＰ５が、層ＬＮに属するものとなる。以上によって、層ＬＮには、設定座標点Ｐ１と補正座標点ＡＰ５が属することとなり、当該座標点Ｐ１，ＡＰ５についての荷電粒子線Ｒの線量が算出される。これにより、設定座標点Ｐに対する荷電粒子線Ｒの線量に加えて、補正座標点ＡＰに対する荷電粒子線ＡＰの線量が加算される（例えば、図１２を参照）。なお、補正座標点ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４は、線量の算出がなされる層ＬＮには属さないものとなるが、後に別の層における計算で用いるために一旦記憶部１０４に記憶される。
【００６０】
図７に戻り、Ｓ２８０の処理が終了すると、制御部１０１は、Ｎ＝Ｎｍａｘ（層Ｌのうち、最も上流側に存在する層Ｌの番号）であるか否かを判定する（ステップＳ２９０）。Ｓ２９０においてＮがＮｍａｘに達していないと判定された場合、Ｎ＝Ｎ＋１とし（ステップＳ３００）、Ｓ２３０へ戻って一つ上流側の層Ｌについての線量の算出を行うものとする。一方、Ｓ２９０においてＮ＝Ｎｍａｘとなったと判定された場合、全ての層Ｌについての線量の算出が完了したものとして、図７に示す処理が終了し、図６の処理へ戻る。
【００６１】
図６に示すように、線量分布算出部１０８は、Ｓ２００での演算結果に基づいて、各座標点での線量を重ね合わせて線量分布を算出する（ステップＳ１３０）。図１２に示すように、層Ｌの各座標点（設定座標点Ｐ及び補正座標点ＡＰ）に対して設定されている線量分布Ｂ０Ｌを重ね合わせることで、全体の線量分布Ｂ０を算出する。次に、線量分布算出部１０８は、ＲＯＩとＳ１３０で算出した線量分布Ｂ０とを対比すると共に評価を行い、ＯＫかＮＧかの判定を行う（ステップＳ１４０）。例えば、図１４においてＥ１で示す部分のように、ＲＯＩ以外の領域での線量が高い部分が存在する場合は、ＮＧと判定することができる。また、図１４においてＥ２で示す部分のように、ＲＯＩでの線量が低い部分が存在する場合は、ＮＧと判定することができる。なお、図１２及び図１４では、説明の理解のために、走査方向の一方（Ｘ方向）のみの算出及び評価しか示していないが、Ｙ方向についても行う。また、全ての層Ｌについて線量分布の算出と評価を行う。なお、線量分布算出部１０８は、演算を行うことによって対比・評価を行ってもよく、ユーザの入力に基づいて評価を行ってもよい。ユーザ入力に基づく場合、線量分布算出部１０８は表示部１０２に線量分布を出力する。ユーザは、表示部１０２に表示された線量分布を参照することで、対比・評価を行い、入力部１０３を操作することによってＯＫであるかＮＧであるかを入力する。線量分布算出部１０８は、ユーザ入力情報を取得することで、ＯＫかＮＧかの判定を行う。Ｓ１４０においてＮＧと判定された場合、Ｓ２００へ戻り、別の走査パターンを作成し、線量分布を算出して評価を行う。
【００６２】
Ｓ１４０においてＯＫと判定された場合、制御パターン作成部１０９は、Ｓ１４０でＯＫと判定された走査パターンを、治療で採用する走査パターンとして決定する（ステップＳ１５０）。次に、制御パターン作成部１０９は、Ｓ１５０で決定された走査パターンに基づいて、走査電磁石３ａ，３ｂの制御パターンを作成する（ステップＳ１６０）。制御パターン作成部１０９は、作成した走査パターンに従って腫瘍１４へ荷電粒子線Ｒが照射されるように、走査電磁石３ａ，３ｂの制御パターンを作成する。Ｓ１６０が完了とすると、図６に示す処理が終了し、治療計画の作成が終了する。
【００６３】
次に、本実施形態に係る荷電粒子線治療計画装置１００の作用・効果について説明する。
【００６４】
まず、比較のため、従来の荷電粒子線治療計画装置について図５を参照して説明する。ディグレーダ３０は、Ｘ方向及びＹ方向に拡がる板状（厚さがＡで一定）をなしており、ディブレーダ３０の上流側面３０ａ及び下流側面３０ｂは、基軸ＡＸと直交する平面をなしている。すなわち照射方向における断面が長方形をなしている。このようなディグレーダ３０を用いた場合、照射軸と基軸ＡＸが一致する荷電粒子線Ｒ１は、ディグレーダ３０の上流側面３０ａに垂直に入射するため、ディグレーダ３０内の通過距離が厚さと同じくＡとなる。一方、照射軸が基軸ＡＸに対して偏向する荷電粒子線Ｒ２は、ディグレーダ３０内の通過距離がＡよりも大きくなる。具体的には、荷電粒子線Ｒ２の照射軸が基軸ＡＸに対して偏向角θで偏向する場合、ディグレーダ３０内の通過距離は、「Ａ／ｃｏｓθ」となる。これによって、荷電粒子線Ｒ２の飛程は、荷電粒子線Ｒ１に比して短くなる。
【００６５】
従来の荷電粒子線治療計画装置は、前述のディグレーダ３０内の荷電粒子線Ｒの通過距離と飛程の関係を考慮せずに所定の層ＬＴに対して荷電粒子線Ｒの走査パターンを作成し、荷電粒子線照射装置１が当該走査パターンに基づいて荷電粒子線Ｒを照射していた。従って、照射軸と基軸ＡＸが一致する荷電粒子線Ｒ１は計画通り層ＬＴに照射されるが、照射軸が基軸ＡＸに対して偏向する荷電粒子線Ｒ２は、層ＬＴよりも上流側の箇所に照射される。これにより、腫瘍１４の所定の箇所に照射される荷電粒子線Ｒの実際の線量と、治療計画時に算出していた線量との間でずれが生じ治療計画の精度が低下するという問題がある。
【００６６】
これに対し、本実施形態に係る荷電粒子線治療計画装置１００は、ディグレーダ３０内における荷電粒子線Ｒの通過距離に基づいて、腫瘍１４の所定の箇所に照射する荷電粒子線Ｒの線量を調整する制御部１０１を備えている。従って、荷電粒子線Ｒの偏向角θによって荷電粒子線Ｒのディグレーダ３０内の通過距離が変化しても、制御部１０１は、当該通過距離を考慮して線量の調整を行うことができるため、治療計画と実際の照射との間のずれを抑制することが可能となる。これにより、精度の高い治療計画を作成することができる。
【００６７】
また、本実施形態に係る荷電粒子線治療計画装置１００において、制御部１０１の線量分布算出部は、ディグレーダ３０内における荷電粒子線Ｒの通過距離に基づいて、所定の層Ｌの所定の照射位置へ照射する荷電粒子線Ｒの線量を、当該層Ｌよりも腫瘍１４における荷電粒子線Ｒの上流側の他の層Ｌの照射位置へ照射する荷電粒子線Ｒの線量に加算して、腫瘍１４に照射する荷電粒子線Ｒの線量分布をしている。これによって、荷電粒子線Ｒのディグレーダ３０内の通過距離が大きくなることで、飛程が短くなり、所定の層Ｌの照射位置よりも上流側へ照射される場合であっても、線量分布算出部１０８が、そのような荷電粒子線の線量を考慮し、上流側の他の層Ｌの照射位置での線量に加算して線量分布の算出をすることができる。従って、治療計画時に算出した線量分布と、実際の線量分布との間のずれを抑制することが可能となり、精度の高い治療計画を作成することができる。
【００６８】
また、本実施形態に係る荷電粒子線治療計画装置１００において、線量分布算出部１０８は、所定の層Ｌの照射位置に荷電粒子線Ｒを照射するときのディグレーダ３０内における荷電粒子線Ｒの通過距離による飛程の減少量がβ／２よりも大きい場合には、所定の層Ｌの照射位置へ照射する荷電粒子線Ｒの線量を、上流側の他の層Ｌの照射位置へ照射する荷電粒子線Ｒの線量に加算して、腫瘍１４に照射する荷電粒子線Ｒの線量分布を算出する。線量分布算出部１０８は、飛程の減少量が大きい場合に荷電粒子線Ｒの線量を、上流側の他の層Ｌの照射位置への線量に加算することで精度を向上させる一方、小さい場合は影響が少ないとして加算しない。これによって、治療計画の精度を高めつつも、演算の負荷を低減することができる。
【００６９】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００７０】
図６及び図７は、スキャニング法による荷電粒子線照射装置１に対する治療計画の処理の例を示したが、ワブラー法による荷電粒子線照射装置１に対する治療計画を作成してもよい。この場合も、制御部１０１は、荷電粒子線Ｒのディグレーダ３０内の通過距離に基づいて、腫瘍１４の所定の箇所に照射する荷電粒子線Ｒの線量を調整してもよい。
【００７１】
例えば、上述の実施形態では板状のディグレーダ３０を用いた場合の例について説明したが、図１５に示すようなディグレーダ４０，５０を用いてもよい。
【００７２】
図１５（ａ）に示すように、楔形のディグレーダ４０に対して本発明を適用してもよい。図１５（ａ）に示すディグレーダ４０は、断面直角三角形状のディグレーダ４０Ａ，４０Ｂを、Ｚ方向に対向させ、アクチュエータ４５で各ディグレーダ４０Ａ，４０ＢをＸ方向に移動させることによって、飛程の調整を行うものである。
【００７３】
図１５（ａ）に示すように、上流側に配置されるディグレーダ４０Ａは、直角三角形の断面の長辺（基軸ＡＸと直交する）に該当する上流側面４０Ａａ、斜辺に該当する下流側面４０Ａｂ、短辺（基軸ＡＸと平行となる）に該当する側面４０Ａｃを有している。側面４０Ａｃには、ディグレーダ４０ＡをＸ方向に往復動させるアクチュエータ４５が接続されている。下流側に配置されるディグレーダ４０Ａは、直角三角形の断面の斜辺に該当する上流側面４０Ｂａ、長辺（基軸ＡＸと直交する）に該当する下流側面４０Ｂｂ、短辺（基軸ＡＸと平行となる）に該当する側面４０Ｂｃを有している。側面４０Ｂｃには、ディグレーダ４０ＡをＸ方向に往復動させるアクチュエータ４５が接続されている。ディグレーダ４０Ａの下流側面４０Ａｂとディグレーダ４０Ｂの上流側面４０Ｂａとは、平行をなすように対向している。アクチュエータ４５によってディグレーダ４０Ａとディグレーダ４０ＢをＸ方向に移動させることで、荷電粒子線Ｒがディグレーダ４０Ａ，４０Ｂ内を通過する通過距離（ディグレーダ４０Ａとディグレーダ４０Ｂの合計）を調整することができる。
【００７４】
図１５（ｂ）に示すように、段差状のディグレーダ５０に対して本発明を適用してもよい。図１５（ｂ）に示すディグレーダ５０は、段差状に形成されることで厚さが異なる部分を複数有しており、荷電粒子線Ｒを入射させる部分の厚さを変更することで、飛程の調整を行うものである。
【００７５】
図１５（ｂ）に示すように、ディグレーダ５０は、Ｘ方向に沿って、段階的に厚さが変化する構成を有している。すなわち、ディグレーダ５０の下流側面５０ｂは、Ｘ方向における全領域においてＺ方向の位置が一定であるに対し、上流側では、上流側面５１、上流側面５２、上流側面５３、上流側面５４、上流側面５５の順でＺ方向において上流側に配置される。当該ディグレーダ５０を用いる場合、荷電粒子線Ｒを入射させる上流側面を変更することによって、飛程の調整を行う。ディグレーダ５０の側面５０ｃには、当該ディグレーダ５０をＸ方向に往復動させるアクチュエータ５６が接続されている。
【符号の説明】
【００７６】
１…荷電粒子線照射装置、３ａ，３ｂ…走査電磁石、８…照射ノズル、３０，４０，５０…ディグレーダ、１００…荷電粒子線治療計画装置、１０１…制御部、１０４…記憶部、１０６…層設定部、１０７…照射位置設定部、１０８…線量分布算出部。
【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９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図８】
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【図１０】
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【図１３】
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