(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を互いに逆方向に同角度曲げる１組の場からなるスキャニング場を発生させることにより、上記スキャニング場への上記荷電粒子線の入射軸からの距離として、被照射体での上記荷電粒子線の照射位置を可変にするスキャニング場発生部と、
上記スキャニング場への上記入射軸を回転中心軸として上記スキャニング場発生部を回転させる回転部と、
上記スキャニング場発生部と上記被照射体との間に設けられ、荷電粒子線のエネルギーを調整することにより上記被照射体の表面からの荷電粒子線の照射深度を変える荷電粒子線エネルギー調整手段と、
上記回転中心軸の周りの離散的に設定された回転角情報、上記回転の径方向位置情報、及び上記被照射体の照射深度情報からなる、予め設定された照射位置情報を有し、この照射位置情報に含まれる回転角のうち所定の回転角に対応して回転部を回転させた後、上記照射位置情報に含まれるこの回転角に対応した上記径方向位置、及び上記照射深度に基づき、上記スキャニング場発生部のスキャニング場の強度、及び荷電粒子線エネルギー調整手段による荷電粒子線エネルギーを制御し、上記荷電粒子線を照射することにより、上記回転角に対応した上記照射位置情報に含まれる上記径方向位置及び照射深度での荷電粒子線の照射を実施した後、上記照射位置情報に含まれる他の回転角に対して上記一連の荷電粒子線照射を実施するよう照射制御を行う制御手段と、
を備えた荷電粒子線照射装置。
【請求項２】
荷電粒子線を互いに逆方向に同角度曲げる１組の場からなるスキャニング場を発生させることにより、上記スキャニング場への上記荷電粒子線の入射軸からの距離として、被照射体での上記荷電粒子線の照射位置を可変にするスキャニング場発生部と、
上記スキャニング場への上記入射軸を回転中心軸として上記スキャニング場発生部を回転させる回転部と、
上記スキャニング場発生部と上記被照射体との間に設けられ、荷電粒子線のエネルギーを調整することにより上記被照射体の表面からの荷電粒子線の照射深度を変える荷電粒子線エネルギー調整手段と、
上記回転中心軸の周りの離散的に設定された回転角情報、上記被照射体の照射深度情報、及び上記回転角、照射深度に対応して、回転中心軸からの距離に略逆比例して荷電粒子線の掃引速度を変化させるための、上記スキャニング場の強度を規定する時間依存関数であるスキャニングパターン情報からなる、予め設定された照射位置情報を有し、この照射位置情報に含まれる回転角については上記回転部の回転により、照射深度については荷電粒子線エネルギー調整手段による荷電粒子線エネルギーの制御により、照射位置の制御をすると共に、上記回転角及び照射深度に対応したスキャニングパターンに基づき回転の径方向に荷電粒子線照射を実施するよう照射制御を行う制御手段と、
を備えた荷電粒子線照射装置。
【請求項３】
制御手段は、照射位置情報に含まれる回転角のうち所定の回転角で、その回転角において設定されている照射深度、およびスキャニングパターンでの照射を行った後に、前記照射位置情報に含まれる他の回転角に対して上記一連の荷電粒子線照射を実施するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項４】
スキャニング場発生部は、荷電粒子線入射軸に対して、その片側にスキャニング場発生部を配置したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項５】
被照射体の照射面に垂直になるように荷電粒子線を偏向する荷電粒子線の偏向手段と、
荷電粒子線走行方向に対して、上記偏向手段の下流側に設置された請求項１ないし４のいずれか１項に記載の荷電粒子線照射装置と、
上記偏向手段と上記荷電粒子線照射装置とを一体化して回転させる回転移動手段と、
を備えた荷電粒子線回転照射装置。
【請求項６】
荷電粒子線を互いに逆方向に同角度曲げる１組の場からなるスキャニング場を発生するスキャニング場発生手段で、上記入射荷電粒子線を、上記荷電粒子線の上記スキャニング場への入射軸に垂直な面上の一直線上でスキャンさせると共に、上記スキャニング場発生手段を、上記入射軸を中心に回転させて被照射体の照射領域に荷電粒子線を照射する荷電粒子線の照射方法であり、
上記回転中心軸の周りの離散的に設定された回転角情報、上記回転の径方向位置情報、及び上記被照射体の照射深度情報からなる、予め設定された照射位置情報を有し、
この照射位置情報に基づき、上記スキャニング場発生手段の回転角を設定する第１ステップと、
上記照射位置情報に含まれる、第１ステップで設定した回転角に対応した上記径方向位置及び上記照射深度を設定し、この設定された径方向位置及び照射深度に対応してスキャニング場発生手段の場の強度及び上記荷電粒子線のエネルギーを設定する第２ステップと、
上記第１ステップ及び第２ステップでの設定に従って荷電粒子線を制御して被照射体に照射させる第３ステップと、
上記照射位置情報に含まれる、第１ステップで設定した回転角に対応した他の径方向位置及び照射深度に対して、未照射の径方向位置及び照射深度がなくなるまで上記第２ステップから第３ステップまでを繰り返す第４ステップと、
上記照射位置情報に含まれる他の回転角に対して、上記照射位置情報に含まれる未照射の回転角がなくなるまで第１ステップから第４ステップまでを繰り返す第５ステップと、
を備えた荷電粒子線照射方法。
【請求項７】
荷電粒子線を互いに逆方向に同角度曲げる１組の場からなるスキャニング場を発生するスキャニング場発生手段で、上記入射荷電粒子線を、上記荷電粒子線の上記スキャニング場への入射軸に垂直な面上の一直線上でスキャンさせると共に、上記スキャニング場発生手段を、上記入射軸を中心に回転させて被照射体の照射領域に荷電粒子線を照射する荷電粒子線の照射方法であり、
上記回転中心軸の周りの離散的に設定された回転角情報、上記被照射体の照射深度情報、及び上記回転角、照射深度に対応して、回転中心軸からの距離に略逆比例して荷電粒子線の掃引速度を変化させるための、上記スキャニング場の強度を規定する時間依存関数であるスキャニングパターン情報からなる、予め設定された照射位置情報を有し、
この照射位置情報に含まれる照射深度に基づき荷電粒子線エネルギー、該照射深度に対応した回転角に基づくスキャニング場発生手段の回転角、および該回転角及び照射深度に対応した上記スキャニングパターンをそれぞれ設定する第１ステップと、
設定された上記照射深度、回転角およびスキャニングパターンに基づき荷電粒子線をスキャニングして被照射体に照射する第２ステップと、
上記照射位置情報に含まれる未照射の回転角がなくなるまで、第１ステップと第２ステップを繰り返す第３ステップと、
を備えた荷電粒子線照射方法。
【請求項８】
照射位置情報に含まれる回転角のうち所定の回転角で、その回転角において設定されている照射深度、およびスキャニングパターンでの照射を行った後に、前記照射位置情報に含まれる他の回転角に対して上記一連の荷電粒子線照射を実施するようにしたことを特徴とする請求項７に記載の荷電粒子線照射方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、荷電粒子線治療装置等で使用される荷電粒子線照射装置、荷電粒子線回転照射装置、および荷電粒子線照射方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は例えばメディカルフィジックス（Ｍｅｄ．Ｐｈｙｓ．）、第２２巻、第３７〜５３頁に掲載されたスイスのペドロニ（Ｐｅｄｒｏｎｉ）等によるレポートに開示された従来の荷電粒子線治療装置である荷電粒子線回転照射装置の例である。
【０００３】
図において、１００は荷電粒子線回転照射装置で、１は粒子加速器、３は輸送系電磁石、５はエネルギーディグレーダ、７は陽子線ビーム、９はビームストッパ、１０は回転ガントリー、１１、１３および１９は偏向電磁石、１５は集束電磁石、１７はスキャニング電磁石、２１はエネルギーディグレーダ、２３は線量・位置モニタ、２５は患者、２７は照射ベッド、２９はガントリー回転軸である。
【０００４】
加速器１から発生された陽子線ビームは輸送系電磁石３によって運ばれ、初段のエネルギー変化手段としてのエネルギーディグレーダ５を通過して所定のエネルギーを有する陽子線ビーム７となる。この陽子線ビーム７は、最初の偏向電磁石１１で水平の方向から上方に曲げられた後、再び偏向電磁石１３で水平方向に戻される。
【０００５】
さらに陽子線ビーム７は集束電磁石１５によって集束された後、スキャニング電磁石１７で上下方向に掃引される。掃引された陽子線ビームは最後の偏向電磁石１９により、真下方向に向くように曲げられ、微調整用のエネルギーディグレーダ２１と線量・位置モニタ２３を経て患者２５に照射される。
【０００６】
ここで電磁石１１、１３、１５、１７、１９、エネルギーディグレーダ２１およびモニタ２３は一体化され、照射ガントリーを構成する。照射ガントリーはガントリー回転軸２９を中心に回転できるようになっており、回転ガントリー１０と呼ばれる。
【０００７】
患者２５に照射される陽子線ビームは、スキャニング電磁石１７と偏向電磁石１９によって図１６に示されるＸ軸方向のみにおいて平行にスキャニングされる。治療に必要なＹ軸方向のスキャニングについては、照射ベッド２７を移動させることにより行われ、患者２７の深さ方向（Ｚ軸方向）のスキャニングはエネルギーディグレーダ２１による陽子線ビームエネルギの調整で行われる。
【０００８】
なお、例えば回転ガントリー１０の長手方向の長さは約１０ｍ、ガントリー内で陽子線ビームが立ち上げられる長さが約２ｍである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように構成された従来の荷電粒子線治療装置では、１軸方向（上記例ではＸ軸方向）の平行ビームスキャニングしか実現できず、治療中にベッド２７により患者２５をＹ軸方向に移動する必要があった。このような移動は、患者に不快感や恐怖感を与える恐れがあると同時に照射領域の位置ズレを生じさせることが問題になっていた。
【００１０】
また、上記のような従来の装置では、平行にビームをスキャニングさせる為に、スキャニング電磁石１７を偏向電磁石１９の上流に設置する必要があり、スキャニング電磁石１７によって上下にスキャニングされた陽子線ビームすなわち荷電粒子線を偏向する偏向電磁石１９が大型のものになっていた。その結果、上述した治療用の回転ガントリー１０の総重量が１００トン以上にもなっていた。また、偏向電磁石１９が数十センチの磁極幅を有する大型なものである為、超電導化した場合は、製造コストが非常に高くなってしまう問題もあった。
【００１１】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、ベッドを移動せずに照射領域において、２軸方向の平行ビームスキャニングを実現させると共に、回転ガントリーの小型軽量化を図った荷電粒子線照射装置、荷電粒子線回転照射装置、および荷電粒子線照射方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的に鑑み、この発明は、荷電粒子線を互いに逆方向に同角度曲げる１組の場からなるスキャニング場を発生させることにより、上記スキャニング場への上記荷電粒子線の入射軸からの距離として、被照射体での上記荷電粒子線の照射位置を可変にするスキャニング場発生部と、上記スキャニング場への上記入射軸を回転中心軸として上記スキャニング場発生部を回転させる回転部と、上記スキャニング場発生部と上記被照射体との間に設けられ、荷電粒子線のエネルギーを調整することにより上記被照射体の表面からの荷電粒子線の照射深度を変える荷電粒子線エネルギー調整手段と、上記回転中心軸の周りの離散的に設定された回転角情報、上記回転の径方向位置情報、及び上記被照射体の照射深度情報からなる、予め設定された照射位置情報を有し、この照射位置情報に含まれる回転角のうち所定の回転角に対応して回転部を回転させた後、上記照射位置情報に含まれるこの回転角に対応した上記径方向位置、及び上記照射深度に基づき、上記スキャニング場発生部のスキャニング場の強度、及び荷電粒子線エネルギー調整手段による荷電粒子線エネルギーを制御し、上記荷電粒子線を照射することにより、上記回転角に対応した上記照射位置情報に含まれる上記径方向位置及び照射深度での荷電粒子線の照射を実施した後、上記照射位置情報に含まれる他の回転角に対して上記一連の荷電粒子線照射を実施するよう照射制御を行う制御手段と、を備えた荷電粒子線照射装置にある。
【００１３】
またこの発明は、荷電粒子線を互いに逆方向に同角度曲げる１組の場からなるスキャニング場を発生させることにより、上記スキャニング場への上記荷電粒子線の入射軸からの距離として、被照射体での上記荷電粒子線の照射位置を可変にするスキャニング場発生部と、上記スキャニング場への上記入射軸を回転中心軸として上記スキャニング場発生部を回転させる回転部と、上記スキャニング場発生部と上記被照射体との間に設けられ、荷電粒子線のエネルギーを調整することにより上記被照射体の表面からの荷電粒子線の照射深度を変える荷電粒子線エネルギー調整手段と、上記回転中心軸の周りの離散的に設定された回転角情報、上記被照射体の照射深度情報、及び上記回転角、照射深度に対応して、回転中心軸からの距離に略逆比例して荷電粒子線の掃引速度を変化させるための、上記スキャニング場の強度を規定する時間依存関数であるスキャニングパターン情報からなる、予め設定された照射位置情報を有し、この照射位置情報に含まれる回転角については上記回転部の回転により、照射深度については荷電粒子線エネルギー調整手段による荷電粒子線エネルギーの制御により、照射位置の制御をすると共に、上記回転角及び照射深度に対応したスキャニングパターンに基づき回転の径方向に荷電粒子線照射を実施するよう照射制御を行う制御手段と、を備えた荷電粒子線照射装置にある。
また上記装置において、制御手段は、照射位置情報に含まれる回転角のうち所定の回転角で、その回転角において設定されている照射深度、およびスキャニングパターンでの照射を行った後に、前記照射位置情報に含まれる他の回転角に対して上記一連の荷電粒子線照射を実施するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
またこの発明は、スキャニング場発生部は、荷電粒子線入射軸に対して、その片側にスキャニング場発生部を配置したことを特徴とする。
【００１５】
またこの発明は、被照射体の照射面に垂直になるように荷電粒子線を偏向する荷電粒子線の偏向手段と、荷電粒子線走行方向に対して、上記偏向手段の下流側に設置された上記いずれかの荷電粒子線照射装置と、上記偏向手段と上記荷電粒子線照射装置とを一体化して回転させる回転移動手段と、を備えた荷電粒子線回転照射装置にある。
【００１６】
またこの発明は、荷電粒子線を互いに逆方向に同角度曲げる１組の場からなるスキャニング場を発生するスキャニング場発生手段で、上記入射荷電粒子線を、上記荷電粒子線の上記スキャニング場への入射軸に垂直な面上の一直線上でスキャンさせると共に、上記スキャニング場発生手段を、上記入射軸を中心に回転させて被照射体の照射領域に荷電粒子線を照射する荷電粒子線の照射方法であり、上記回転中心軸の周りの離散的に設定された回転角情報、上記回転の径方向位置情報、及び上記被照射体の照射深度情報からなる、予め設定された照射位置情報を有し、この照射位置情報に基づき、上記スキャニング場発生手段の回転角を設定する第１ステップと、上記照射位置情報に含まれる、第１ステップで設定した回転角に対応した上記径方向位置及び上記照射深度を設定し、この設定された径方向位置及び照射深度に対応してスキャニング場発生手段の場の強度及び上記荷電粒子線のエネルギーを設定する第２ステップと、上記第１ステップ及び第２ステップでの設定に従って荷電粒子線を制御して被照射体に照射させる第３ステップと、上記照射位置情報に含まれる、第１ステップで設定した回転角に対応した他の径方向位置及び照射深度に対して、未照射の径方向位置及び照射深度がなくなるまで上記第２ステップから第３ステップまでを繰り返す第４ステップと、上記照射位置情報に含まれる他の回転角に対して、上記照射位置情報に含まれる未照射の回転角がなくなるまで第１ステップから第４ステップまでを繰り返す第５ステップと、を備えた荷電粒子線照射方法にある。
【００１７】
またこの発明は、荷電粒子線を互いに逆方向に同角度曲げる１組の場からなるスキャニング場を発生するスキャニング場発生手段で、上記入射荷電粒子線を、上記荷電粒子線の上記スキャニング場への入射軸に垂直な面上の一直線上でスキャンさせると共に、上記スキャニング場発生手段を、上記入射軸を中心に回転させて被照射体の照射領域に荷電粒子線を照射する荷電粒子線の照射方法であり、上記回転中心軸の周りの離散的に設定された回転角情報、上記被照射体の照射深度情報、及び上記回転角、照射深度に対応して、回転中心軸からの距離に略逆比例して荷電粒子線の掃引速度を変化させるための、上記スキャニング場の強度を規定する時間依存関数であるスキャニングパターン情報からなる、予め設定された照射位置情報を有し、この照射位置情報に含まれる照射深度に基づき荷電粒子線エネルギー、該照射深度に対応した回転角に基づくスキャニング場発生手段の回転角、および該回転角及び照射深度に対応した上記スキャニングパターンをそれぞれ設定する第１ステップと、設定された上記照射深度、回転角およびスキャニングパターンに基づき荷電粒子線をスキャニングして被照射体に照射する第２ステップと、上記照射位置情報に含まれる未照射の回転角がなくなるまで、第１ステップと第２ステップを繰り返す第３ステップと、を備えた荷電粒子線照射方法にある。
また上記方法において、照射位置情報に含まれる回転角のうち所定の回転角で、その回転角において設定されている照射深度、およびスキャニングパターンでの照射を行った後に、前記照射位置情報に含まれる他の回転角に対して上記一連の荷電粒子線照射を実施するようにしたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の一実施の形態による荷電粒子線照射装置の構成を示す図である。２０は荷電粒子線照射装置で、３０はビームの入射軸、３１は荷電粒子線ビーム（例えば、陽子線ビーム、炭素線ビーム等）、３３、３５は方向が互いに逆で、強度と有効磁界の長さ（入射軸３０に沿った長さ）が同じである均一な磁場を発生し、荷電粒子線ビームの入射軸３０に沿って、一定の間隔をおいて設置された２台のスキャニング電磁石である。４１はスキャニング電磁石３３、３５の磁極幅、４３は磁極ギャップを示す。４５と４７は電磁石３３、３５間を連結する連結フレームである。
【００２７】
５３は荷電粒子線照射装置２０を回転軸３７を中心に回転させるための回転駆動用歯車、４９ａ、４９ｂはこの歯車５３を回転させるモータである。５７は被照射体、５６は照射領域、５５は掃引された荷電粒子線ビームの軌跡の一例を示したものである。なお、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図で、３４はスキャニング電磁石３３、３５の磁場方向を示す。また図３は図１の矢印Ｂの方向から見たスキャニング電磁石３３、３５の透視側面図で、荷電粒子線ビームのスキャニング状態を示す。
【００２８】
以下動作について説明する。入射された荷電粒子線ビーム３１はまずスキャニング電磁石３３によって一定角度だけ曲げられた後、再び磁場方向が逆で、強度と有効磁界の長さが同じあるスキャニング電磁石３５によって同じ角度だけ反対方向に曲げられ、元の荷電粒子線ビーム３１と平行なビームとして照射される。その結果、掃引軌跡５５で示されているスキャニング軌跡に沿ってスキャニングされた荷電粒子線ビームは常に入射時のビーム３１と平行である。
【００２９】
さらに電磁石３３と３５が連結フレーム４５、４７によって一体化され、モータ４９ａ、４９ｂ等の回転手段によって、回転軸３７の回りを回転させられることによって、被照射体５７において５６で示されるような２次元照射領域が実現される。
【００３０】
また、ビーム３１の強度と断面形状が一定の場合には、照射領域５６において回転軸３７が通る中心部はその外側と比べて、単位面積当たりにより多くの粒子を受け入れることになる。掃引軌跡５５に沿って掃引速度をビーム３１が入射軸３０からスキャニングされる距離に反比例するように、スキャニング電磁石３３、３５の電流を制御し、また回転によるスキャニングの回転ステップを十分細かくすれば、照射領域５６において図４で示した均一な照射粒子数密度分布が実現できる。
【００３１】
また、スキャニング電磁石３３、３５が発生する磁場が均一であるため、流す電流の大きさと、ビーム３１が入射軸３０からスキャニングされる距離との関係は図５で示しているように正比例関係になる。従って、図６および図７に示すようにスキャニング電磁石３３、３５の電流Ｉ（ｔ）を制御すれば、掃引速度がビーム３１が入射軸３０からスキャニングされる距離に反比例するようにできる。
【００３２】
なお、上記実施の形態ではスキャニング電磁石３３、３５の磁場強度および有効磁界の長さは同一としたが、ビーム３１を互いに逆の方向に同じ角度だけ曲げるものであれば、磁場強度および有効磁界の長さがそれぞれ同一なものでなくてもよい。
【００３３】
また、上記実施の形態では荷電粒子線ビーム３１を入射軸３０に対して、平行にスキャニングさせるために、２台の電磁石３３、３５を用いたが、荷電粒子線ビーム３１を常に互いに逆の方向に同じ角度だけ曲げられる２つ１組のスキャニング磁場を発生できれば、単数または複数の電磁石、あるいはスキャニング磁場を発生できるように工夫された永久磁石（例えば永久磁石の空間配置を機械的に変動させられるようにした永久磁石）などから構成されたスキャニング磁場発生装置でもよい。
【００３４】
例えば、図８はスキャニング磁場発生手段として、２台のＣ形スキャニング電磁石３３、３５を用いた例である。また図３から分かるように電磁石３３の磁極幅４１は電磁石３５の磁極幅４１より小さくてもよく、照射装置２０全体の重量を軽減できる。極端な場合では、電磁石３３の磁極断面を扇形にしてもよい。さらにスキャニング電磁石３３、３５の磁極ギャップ４３は、この磁極ギャップ４３の方向のスキャニングは行う必要がないので、入射させる荷電粒子線ビーム３１の断面サイズ程度まで小さくすることができる。
【００３５】
この実施の形態では、２軸方向平行ビームスキャニングを行う、簡単な構造でコンパクトな荷電粒子線照射装置を実現できる。
【００３６】
実施の形態２．
図９はこの発明の別の実施の形態による荷電粒子線治療装置等として使用される荷電粒子線回転照射装置の構成を示す図である。従来および上述の実施の形態のものと同一もしくは相当部分は同一符号で示し説明は省略する。図９の荷電粒子線回転照射装置１０１では、偏向電磁石１９とエネルギーディグレーダ２１の間に上述の実施の形態の荷電粒子線照射装置２０が設けられている。従って偏向電磁石１９にはスキャニング前のビーム３１が入射されるため、従来のものに比べて非常に小形のものとなっている。これにより被照射体である患者２５の位置を回転ガントリー１０のガントリー回転軸２９上とすることができる。
【００３７】
次に動作について説明する。荷電粒子線回転照射装置１０１において、加速器１から出た高エネルギーの荷電粒子線ビームは輸送系電磁石３によって初段のエネルギーディグレーダ５へ運ばれる。このエネルギーディグレーダ５を通過した所定のエネルギーを有する荷電粒子線ビーム３１は、最初の偏向電磁石１１で水平の方向から上方に曲げられた後、再び偏向電磁石１３で水平方向に戻される。
【００３８】
さらに荷電粒子線ビームは集束用の電磁石１５によって集束された後、偏向電磁石１９に入射される。上述のようにこの実施の形態の装置１０１では、偏向電磁石１９の前ではビームをスキャニングせず、ビーム３１は細いペンシルビームのまま電磁石１９によって真下に向くように曲げられる。従って、図１０に示されている偏向電磁石１９の磁極幅２２および磁極ギャップ１８の両方を小さくすることができ、回転ガントリー１０の総容量および総重量を小さくすることができる。
【００３９】
従来の装置では、偏向電磁石１９の磁極幅２２は図１６で示されているスキャニング電磁石１７によってスキャニングされた荷電粒子線ビームをカバーする必要があり、数十センチになっていた。
【００４０】
またこの実施の形態では偏向電磁石１９が小形であるため、他の偏向電磁石１１、１３と共に容易に超電導化することができ、回転ガントリー１０のさらなる小型軽量化が可能となる。また、偏向電磁石１９から出た荷電粒子線ビーム３１がスキャニング電磁石３３、３５によって実施の形態１で説明したように、入射方向と常に平行するようにスキャニングされる。
【００４１】
この実施の形態では、図９で示しているように、２軸方向において平行にビームスキャニングが実現できるため、患者２５を載せた照射ベッド２７の移動は不必要となり、治療装置において照射位置精度の向上が図られる効果がある。
【００４２】
また、荷電粒子線が深部腫瘍治療に必要なエネルギー２５０ＭｅＶ程度の陽子線ビーム（磁場に対するレジディティは２．４３テスラ・メートル）で、直径２０ｃｍの照射領域をスキャニングする場合は、偏向電磁石１９を超電導化した場合、そのサイズを４０ｃｍ程度に、スキャニング電磁石３３、３５を含む荷電粒子線照射装置２０の端から端までの長さを１２０ｃｍ程度にすることができるため、回転ガントリー１０の回転半径を２ｍ程度に抑えることができる。
【００４３】
その結果、従来の装置と異なり、２次元平行ビームスキャニングを実現しながら、患者２５を回転ガントリー１０のガントリー回転軸２９上に置くことができ、回転ガントリー１０の構造を大幅に簡素化できる。さらに、上述の２５０ＭｅＶの陽子線を発生する回転ガントリーを備えた治療装置の重量を従来の半分以下にすることが可能である。
【００４４】
なお、図９ではエネルギーディグレーダ２１および線量・位置モニタ２３が回転ガントリー１０に搭載されているものを示したが、これらのエネルギーディグレーダ２１および線量・位置モニタ２３は回転ガントリー１０と別体に設けられてもよい。
【００４５】
実施の形態３．
図１１はこの発明の別の実施の形態による荷電粒子線照射装置の構成を示す図である。図１の荷電粒子線照射装置ではスキャニング場として電磁石等により磁場を発生していたが、この実施の形態の荷電粒子線照射装置２０では、間にギャップを設けて向き合わされた２枚の電極の間にスキャニング場としてスキャニング電場を発生させる。
【００４６】
図１１において、９３ａ、９３ｂ、９５ａおよび９５ｂは電極、９７は上記電極を支持する絶縁体、１０２は上記各電極および絶縁体等を支持するステンレス等から作られた箱、９９ａ、９９ｂは電源、１０３は上記各電極９３ａ、９３ｂ、９５ａおよび９５ｂに電圧を供給するためのケーブル、１０５はケーブルコネクタ、４９は箱１０２をこれを搭載した回転駆動用歯車５３を介して回転させるためのモータである。
【００４７】
電極９３ａ、９３ｂ、９５ａおよび９５ｂは方向が互いに逆向きの電場を発生させ、入射された荷電粒子線ビーム３１をそれぞれ逆の方向に同じ角度だけ曲げることによって、常に入射方向と平行なビームをスキャニングする。また、箱１０２全体を回転させることにより、照射領域に於いて２次元平行ビームスキャニングを実現できる。
【００４８】
また、この実施の形態による荷電粒子線照射装置を実施の形態２の荷電粒子線回転照射装置１０１における荷電粒子線照射装置２０として用いることもできる。
【００４９】
実施の形態４．
図１２はこの発明による荷電粒子線回転照射装置の制御部分の構成を示す図である。この制御部分は、例えば図９に示された荷電粒子線回転照射装置の制御を行うもので、特にビームのスキャニング制御に関する部分を抽出して示した。
【００５０】
図１２において、２００は例えばパーソナルコンピュータ等からなる制御装置で、２０１は入出力制御部（以下Ｉ／Ｏ）、２０２は一時記憶部であるＲＡＭ、２０３はビーム照射の設定条件等の各種情報を格納したデータベース、２０４は処理部であるＣＰＵ、２０５は制御のためのプログラム等が格納するＲＯＭ、２０６は他の装置との間のインタフェース（以下Ｉ／Ｆ）、２０７はこれらを相互に接続するバスである。そしてこの制御装置２００には、ビームストッパ９、エネルギーディグレーダ２１、線量・位置モニタ２３、照射ベッド２７、および照射装置２０のモータ４９、４９ａ、４９ｂ、並びに電磁石３３、３５、電極９３ａ、９３ｂ、９５ａ、９５ｂに相当するスキャニング場発生部が接続されている。
【００５１】
また、図１３にはこの制御装置２００で行われる制御のフローチャート図を示す。この制御装置２００は、例えばこれのＲＯＭ２０５に格納されたプログラムＰに従って動作する。
【００５２】
以下、図９、１２、１３に従って制御動作について説明する。まず、患者２５に於ける照射領域の３次元位置座標群［Ｐｉ：ｉ＝１，２，．．．，ｎ］、例えば円柱座標系では［（θｉ，  ｒｉ，  Ｚｉ），  ｉ＝１，２，．．．，ｎ］（θは角度方向、ｒは径方向、Ｚは深さ方向）が予め作成して置いた設定テーブルから照射系を制御している制御装置２００にＩ／Ｆ２０６を介してロードされる（ステップＳ１）。
【００５３】
次に、患者２５を照射ベッド２７に載せ、患者２５の固定と位置合わせを行う（ステップＳ２）。このステップＳ２は可動の照射ベッド２７の位置決めで行える場合もあるが、人手が必要になる場合もある。次に、照射位置座標Ｚｉ（初期値ｉ＝１）に合わせて、エネルギーディグレーダ２１の厚さを設定する。そして照射位置座標（θｉ，ｒｉ）に合わせて、スキャニング電磁石３３、３５の回転角度および磁場強度を設定する（ステップＳ３）。
【００５４】
次に、荷電粒子線ビーム３１を照射し（ステップＳ４）、荷電粒子線３１の入射粒子数および位置を線量・位置モニタ２３で測定する（ステップＳ５）。次に、ステップＳ５で測定した位置座標とステップＳ３で設定した位置座標を比較し（ステップＳ６）、一致しない場合は、後記のビーム３１を停止するステップＳ８に移る。ステップ６の比較結果で測定と設定の位置座標が一致した場合、ステップＳ５で測定した粒子数の積算値が照射を開始する前に決めておいた所定位置での設定粒子数以上か否かを判定する（ステップＳ７）。越えていない場合はステップＳ５に戻り、越えている場合は、荷電粒子線ビーム３１をビームストッパ９を用いて停止させる（ステップＳ８）。
【００５５】
次に、照射を終了するかどうかを判断し（ステップＳ９）、続ける場合はｉを１つ増加させて、ステップＳ３に戻り、照射を終了させる場合にはステップＳ１０で終了させる。
【００５６】
上記の方法で、ｉ＝１からｉ＝ｎまで、ステップＳ３からステップＳ９までを繰り返して実行し、位置座標群［（θｉ，ｒｉ，Ｚｉ），  ｉ＝１，２，．．．，ｎ］で記述される３次元照射領域のすべてのスポットに所定粒子数［Ｎｉ，ｉ＝１，２，．．．，ｎ］を照射する。
【００５７】
ここで、ステップＳ１とステップＳ２の実施順番を入れ替えたとしても効果が同じである。また、上記の方法において、スキャニング電磁石３３、３５の回転速度が磁場強度によるスキャニング速度およびエネルギーディグレーダ２１によるスキャニング速度よりも遅いので、回転角度θｉを一定に保って、他の２方向によるスキャニングを先に行った方が照射に係る全体の時間を短縮できる。
【００５８】
なお、上記説明ではエネルギーの変化手段として、上記エネルギーディグレーダ２１の厚さを変化させることにしていたが、他のエネルギーの変化手段、例えばシンクロトロン粒子加速器などを用いてもよい。また、上記荷電粒子線ビームの停止手段として、ビームストッパ９を例に用いて説明したが、他のビーム停止手段（例えば、粒子加速器などを止める）でもよい。
【００５９】
さらに、照射領域を記述する３次元位置座標群［Ｐｉ：ｉ＝１，２，．．．，ｎ］として円柱系座標を例に用いたが、円柱系座標を変形させた他の座標系でも適用可能である。また上記説明では、荷電粒子線のスキャニング手段としてスキャニング電磁石３３、３５を備えた照射装置２０を用いたが、これに限るものではなく、他の荷電粒子線のスキャニング手段、例えば、実施の形態３のスキャニング電極を備えた照射装置２０等を用いてもよい。
【００６０】
実施の形態５．
図１４は図１２の制御装置２００で行われる別の方法の制御のフローチャート図を示す。実施の形態４と同様に、荷電粒子線ビーム３１の初期エネルギーは既にエネルギーディグレーダ５の設定で一定であるとする。
【００６１】
以下、図９、１２、１４に従って制御動作について説明する。まず、患者２５に於ける照射領域の位置座標群［（Ｚｉ，θｉｊ），ｉ＝１，２．．．，ｍ，  ｊ＝１，２，．．．，ｎ］およびスキャニングパターンの時間特性［Ｉｉｊ（ｔ），ｊ＝１，２，．．．，ｎ］が予め作成して置いた設定テーブルから照射系を制御している制御装置２００にＩ／Ｆ２０６を介してロードされる（ステップＳ１）。これらの位置座標は、深さを記述する位置座標Ｚｉ、その深さにおける回転角度θｉｊ、およびその角度における直径または半径方向のスキャニングパターンの時間特性Ｉｉｊ（ｔ）を用いて、３次元照射領域を表している。
【００６２】
次に、患者２５を照射ベッド２７に載せ、患者２５の固定と位置合わせを行う。このステップＳ２は可動の照射ベッド２７の位置決めで行える場合もあるが、人手が必要になる場合もある。次に、照射位置座標Ｚｉ（初期値ｉ＝１）に合わせて、エネルギーディグレーダ２１の厚さを設定する（ステップＳ３）。次に、スキャニング電磁石３３、３５の回転角度をθｉｊ（初期値ｊ＝１）に、電磁石に流す電流のスキャニングパターンをＩｉｊ（ｔ）に設定する。
【００６３】
次に、荷電粒子線ビーム３１を照射し（ステップＳ５）し、ステップＳ４で設定したスキャニング電磁石３３、３５の電流スキャニングパターンに従って、所定回数だけ電流をスキャニングさせる。すなわち、例えば円柱座標系の半径あるいは直径の間において、予め設定された電流スキャニングパターンを示すＩｉｊ（ｔ）に従ってスキャニング電磁石３３、３５に電流を供給する（ステップＳ６）。また入射する荷電粒子線ビームの強度が時間と共に変動する場合は、電流スキャニングのパターンを後述するステップＳ１０の中で線量・位置モニタ２３によって実時間で測定する荷電粒子数の時間増加率に基づいて制御し、所望の照射粒子数分布を形成する。
【００６４】
そして所定回数のスキャニングが完了すると、ビーム３１をビームストッパ９を用いて停止させる（ステップＳ７）。次に、照射を終了するかどうかを判断し（ステップＳ８）、終了する場合は後述するステップＳ１２に飛ぶ。ステップＳ８の判断で照射を継続する場合は、次の深さに対応する位置座標Ｚｉに移るかどうかを判断し（ステップＳ９）、次の位置座標Ｚｉに移る場合はｉを１つ増加させ、ｊを初期値の１にしてステップＳ３に戻る。次の位置座標Ｚｉに移らない場合はｊを１つ増加させて、ステップＳ４に戻る。
【００６５】
このようにして、ｉ＝１からｉ＝ｍまで、ｊ＝１からｊ＝ｎまで上記ステップＳ３からステップＳ９までおよびステップＳ３からステップＳ８までを繰り返してを実行し、所定の照射領域を照射する。
【００６６】
また、照射中に、照射した荷電粒子数および位置を線量・位置モニタ２３で常に測定し（ステップＳ１０）、ステップＳ１０で測定した位置座標とステップＳ４で設定した位置座標θｉｊを比較し、両者が一致する場合はステップＳ１０に戻り、不一致の場合には荷電粒子線ビーム３１をビームストッパ９を用いて停止させる（ステップＳ８）。
【００６７】
ここでスキャニングパターンＩｉｊ（ｔ）について説明する。図１５はこの実施の形態の荷電粒子線照射方法に於ける荷電粒子線３１のスキャニングの軌跡の例を示している。３８はスキャニングされた荷電粒子線ビーム３１の断面を示したものである。図１５では半径の区間のみスキャニングを示しているが、直径の区間に渡ってスキャニングを行うこともできる。
【００６８】
また、この実施の形態に記載された荷電粒子線照射方法において、入射する荷電粒子線ビーム３１の単位時間当たりの粒子数およびビーム形状が一定である場合は、スキャニングパターンＩｉｊ（ｔ）を図６（半径）または図７（直径）のようにすれば、図１５で示したように照射領域をスキャニングした時に、図４で示しているような平坦な粒子数密度分布を実現できる。
【００６９】
図６および図７のようにスキャニングパターンＩｉｊ（ｔ）を基本的に時間変数ｔの平方根に比例するようにすることによって、図１５で示しているスキャニングにおいて掃引速度を回転中心軸からの距離に反比例するように制御できる。それは図５で示したように電磁石３３、３５に流す電流とスキャニング距離とは比例関係にあるためである。また、掃引速度と回転中心軸からの距離の反比例関係は図４の平坦な粒子数密度分布を実現できる。
【００７０】
さらに、図１５で示した入射軸３０を中心に回転角度ごとに、半径のみに渡ってスキャニングする方が、直径に渡ってスキャニングするのに比べて図１で示したスキャニング電磁石３３、３５の磁極幅４１、ビームの方向に沿った長さをそれぞれ短くでき、照射装置の小型軽量化が図れる。
【００７１】
また上記説明では、荷電粒子線のスキャニング手段としてスキャニング電磁石３３、３５を備えた照射装置２０を用いたが、これに限るものではなく、他の荷電粒子線のスキャニング手段、例えば、実施の形態３のスキャニング電極を備えた照射装置２０等を用いてもよい。この場合、スキャニングパターンＩｉｊ（ｔ）に従って照射装置２０へ供給する電圧を変えることになる。すなわち電圧スキャニングパターンＩｉｊ（ｔ）となる。
【００７２】
また、上記各実施の形態の装置および方法は荷電粒子線治療の装置に限るものではなく、半導体分野や材料分野等の荷電粒子線の照射または注入を必要とする分野にも広く応用できる。
【００７３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明では、荷電粒子線を互いに逆方向に同じ角度だけ曲げる１組の場からなるスキャニング場を発生するスキャニング場発生手段と、上記荷電粒子線の入射軸を中心に上記スキャニング場発生手段を回転させる回転手段と、で荷電粒子線照射装置を構成したので、２軸方向平行ビームスキャニングが行える小型の荷電粒子線照射装置を提供できる。
【００７４】
また、上記スキャニング場発生手段を磁場を発生するものとしたので、スキャニング磁場を発生する小型の荷電粒子線照射装置を提供できる。
【００７５】
また、上記スキャニング場発生手段を電場を発生するものとしたので、スキャニング電場を発生する小型の荷電粒子線照射装置を提供できる。
【００７６】
またこの発明では、上記荷電粒子線を照射面に垂直になるように偏向する荷電粒子線の偏向手段と、この偏向手段の下流側に設置され、上記荷電粒子線を互いに逆方向に同じ角度だけ曲げる１組の場からなるスキャニング場を発生するスキャニング場発生部、および上記荷電粒子線の入射軸を中心に上記スキャニング場発生部を回転させる回転部を含み、上記偏向手段からの荷電粒子線をスキャニングさせる荷電粒子線照射装置と、上記荷電粒子線照射装置と被照射体の間に設けられた荷電粒子線エネルギー調整手段と、少なくとも上記偏向手段および荷電粒子線照射装置を一体化して回転させる回転移動手段と、で荷電粒子線回転照射装置を構成したので、２軸方向平行ビームスキャニングが行える小型の荷電粒子線照射装置を設けたので被照射体を移動させる必要がなく、かつこの荷電粒子線照射装置を偏向手段の下流側に設けたので偏向手段を小形化できるため、小形の荷電粒子線回転照射装置を提供できる。
【００７７】
またこの発明では上記荷電粒子線回転照射装置において、上記荷電粒子線が上記回転移動手段の回転軸方向から上記偏向手段に入射され、上記偏向手段は、照射面に平行な方向から入射された荷電粒子線を３回の９０度の偏向により照射面に垂直になるように偏向する３つの偏向電磁石を含み、上記被照射体が上記回転移動手段の回転軸上に配置されるようにしたので、上記回転移動手段の制御が容易な荷電粒子線回転照射装置を提供できる。
【００７８】
またこの発明では上記荷電粒子線回転照射装置において、上記偏向手段の各偏向電磁石を超電導電磁石で構成したのでさらに小形の荷電粒子線回転照射装置を提供できる。
【００７９】
またこの発明では、荷電粒子線を互いに逆方向に同じ角度だけ曲げる１組の場からなるスキャニング場を発生するスキャニング場発生部、および上記荷電粒子線の入射軸を中心に上記スキャニング場発生部を回転させる回転部を含み、上記荷電粒子線をスキャニングさせる荷電粒子線照射装置と、上記荷電粒子線照射装置と被照射体の間に設けられた荷電粒子線のエネルギーを調整する荷電粒子線エネルギー調整手段と、上記荷電粒子線照射装置と被照射体の間に設けられ照射された荷電粒子線の線量および位置をモニタする線量・位置測定手段と、上記荷電粒子線を停止させる手段と、上記各手段に接続されてスキャニング制御を行う制御手段と、を備え、上記制御手段が、照射領域の座標群［Ｐｉ：ｉ＝１，２，．．．，ｎ］（初期値としてｉ＝１）に合わせて上記スキャニング場発生部の回転角度、場の強度、および上記荷電粒子線のエネルギーを設定する第１の手段と、上記設定に従って荷電粒子線を照射させる第２の手段と、上記荷電粒子線の照射された粒子数が予め設定された設定粒子数以上になった場合および上記荷電粒子線の照射位置座標が予め設定された設定位置座標と一致しない場合のいずれかの場合に上記荷電粒子線を停止させる第３の手段と、上記荷電粒子線が停止された時に、全ての照射領域への照射が完了したか否かを判断し、完了していなければ、ｉを１つ増加させて上記スキャニング場発生部の回転角度、場の強度、および上記荷電粒子線のエネルギーを所定の順序で変更しながら上記第１の手段から第３の手段を繰り返し起動させ、完了していれば照射を終了する第４の手段と、を備えた荷電粒子線照射装置を構成したので、被照射体を移動させることなく正確な位置に正確な線量の照射を行える荷電粒子線照射装置を提供できる。
【００８０】
またこの発明では上記荷電粒子線照射装置において、上記第４の手段において、上記スキャニング場発生部の回転角度を一定に保持し、上記スキャニング場発生部の場の強度および荷電粒子線のエネルギーを所定の順序で変更しながら上記第１の手段から第３の手段を繰り返して起動させるようにしたので、変化速度の遅い回転角度の調整回数を減らすことにより、照射に係る全体の時間を短縮した荷電粒子線照射装置を提供できる。
【００８１】
またこの発明では、荷電粒子線を互いに逆方向に同じ角度だけ曲げる１組の場からなるスキャニング場を発生するスキャニング場発生部、および上記荷電粒子線の入射軸を中心に上記スキャニング場発生部を回転させる回転部を含み、上記荷電粒子線をスキャニングさせる荷電粒子線照射装置と、上記荷電粒子線照射装置と被照射体の間に設けられた荷電粒子線のエネルギーを調整する荷電粒子線エネルギー調整手段と、上記荷電粒子線照射装置と被照射体の間に設けられ照射された荷電粒子線の線量および位置をモニタする線量・位置測定手段と、上記荷電粒子線を停止させる手段と、上記各手段に接続されてスキャニング制御を行う制御手段と、を備え、上記制御手段が、照射領域の座標群［（Ｚｉ，θｉｊ），ｉ＝１，２，．．，ｍ，  ｊ＝１，２，．．．，ｎ］のうちの照射深度の位置座標Ｚｉ（初期値としてｉ＝１）に合わせて照射する荷電粒子線のエネルギーを設定する第１の手段と、上記スキャニング場発生部の回転角度をθｉｊ（初期値としてｊ＝１）に、スキャニングパターンの時間特性をＩｉｊ（ｔ）に設定する第２の手段と、上記設定に従って荷電粒子線を照射させ、上記スキャニングパターンの時間特性Ｉｉｊ（ｔ）により上記スキャニング場発生部を駆動し荷電粒子線を所定回数スキャニングする第３の手段と、この第３の手段のスキャニングと並行して、上記荷電粒子線の照射位置座標が予め設定された設定位置座標と一致するか否かを判定する第４の手段と、上記スキャニングが所定回数行われた時および上記荷電粒子線の照射位置座標が設定位置座標と一致しない時に上記荷電粒子線を停止させる第５の手段と、上記荷電粒子線が停止された時に全ての照射領域への照射が完了したか否かを判断し、完了していれば照射を終了し、完了していなければ照射深度の位置座標Ｚｉを次の値に変更するか否かを判断し、変更しない場合はｊを１つを増加させて、上記第２の手段から第５の手段を繰り返して起動させ、変更する場合はｉを１つを増加させ、ｊを初期値の１にして、上記第１の手段から第５の手段を繰り返して起動させる第６の手段と、を備えた荷電粒子線照射装置としたので、被照射体を移動させることなく正確な位置に正確な線量の照射を行える荷電粒子線照射装置を提供できる。
【００８２】
またこの発明では上記荷電粒子線照射装置において、上記スキャニング場発生部が上記スキャニングパターンの時間特性Ｉｉｊ（ｔ）をＩｉｊ（ｔ）∝√ｔとしたので、より均一な照射が可能な荷電粒子線照射装置を提供できる。
【００８３】
またこの発明では、荷電粒子線を互いに逆方向に同じ角度だけ曲げる１組の場からなるスキャニング場を発生するスキャニング場発生手段で上記荷電粒子線をこれの入射軸に垂直な面上の一直線上をスキャンさせると共に上記スキャニング場発生手段を上記入射軸を中心に回転させて照射領域に荷電粒子線を照射する荷電粒子線の照射方法であって、照射領域の座標群［Ｐｉ：ｉ＝１，２，．．．，ｎ］（初期値としてｉ＝１）に合わせて上記スキャニング場発生手段の回転角度、場の強度、および上記荷電粒子線のエネルギーを設定する第１のステップと、上記設定に従って荷電粒子線を照射させる第２のステップと、上記荷電粒子線の照射された粒子数が予め設定された設定粒子数以上になった場合および上記荷電粒子線の照射位置座標が予め設定された設定位置座標と一致しない場合のいずれかの場合に上記荷電粒子線を停止させる第３のステップと、上記荷電粒子線が停止された時に、全ての照射領域への照射が完了したか否かを判断し、完了していなければ上記第１のステップに戻り、ｉを１つ増加させて上記スキャニング場発生手段の回転角度、場の強度、および上記荷電粒子線のエネルギーを所定の順序で変更しながら上記第１のステップから第３のステップを繰り返し、完了していれば照射を終了する第４のステップと、を備えた荷電粒子線照射方法としたので、被照射体を移動させることなく正確な位置に正確な線量の照射を行える荷電粒子線照射方法を提供できる。
【００８４】
またこの発明では荷電粒子線照射方法において、上記上記第４のステップで、上記スキャニング場発生手段の回転角度を一定に保持し、上記スキャニング場発生手段の場の強度および荷電粒子線のエネルギーを所定の順序で変更しながら上記第１のステップから第３のステップを繰り返すようにしたので、変化速度の遅い回転角度の調整回数を減らすことにより、照射に係る全体の時間を短縮した荷電粒子線照射方法を提供できる。
【００８５】
またこの発明では、荷電粒子線を互いに逆方向に同じ角度だけ曲げる１組の場からなるスキャニング場を発生するスキャニング場発生手段で上記荷電粒子線をこれの入射軸に垂直な面上の一直線上をスキャンさせると共に上記スキャニング場発生手段を上記入射軸を中心に回転させて照射領域に荷電粒子線を照射する荷電粒子線の照射方法であって、照射領域の座標群［（Ｚｉ，θｉｊ），ｉ＝１，２，．．，ｍ，  ｊ＝１，２，．．．，ｎ］のうちの照射深度の位置座標Ｚｉ（初期値としてｉ＝１）に合わせて照射する荷電粒子線のエネルギーを設定する第１のステップと、上記スキャニング場発生手段の回転角度をθｉｊ（初期値としてｊ＝１）に、スキャニングパターンの時間特性をＩｉｊ（ｔ）に設定する第２のステップと、上記設定に従って荷電粒子線を照射させ、上記スキャニングパターンの時間特性Ｉｉｊ（ｔ）により上記スキャニング場発生手段を駆動し荷電粒子線を所定回数スキャニングする第３のステップと、この第３のステップと並行して、上記荷電粒子線の照射位置座標が予め設定された設定位置座標と一致するか否かを判定する第４のステップと、上記スキャニングが所定回数行われた時および上記荷電粒子線の照射位置座標が設定位置座標と一致しない時に上記荷電粒子線を停止させる第５のステップと、上記荷電粒子線が停止された時に全ての照射領域への照射が完了したか否かを判断し、完了していれば照射を終了し、完了していなければ照射深度の位置座標Ｚｉを次の値に変更するか否かを判断し、変更しない場合はｊを１つを増加させて、上記第２のステップに戻り第２のステップから第５のステップを繰り返し、変更する場合はｉを１つを増加させ、ｊを初期値の１にして、上記第１のステップに戻り第１のステップから第５のステップを繰り返す第６のステップと、を備えた荷電粒子線照射方法としたので、被照射体を移動させることなく正確な位置に正確な線量の照射を行える荷電粒子線照射方法を提供できる。
【００８６】
またこの発明では上記荷電粒子線照射方法において、上記スキャニング場発生手段が１回に照射領域の半径のみに渡ってスキャニングを行い、上記スキャニングパターンの時間特性Ｉｉｊ（ｔ）をＩｉｊ（ｔ）∝√ｔとしたので、より均一な照射が可能な荷電粒子線照射方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態による荷電粒子線照射装置の構成を示す図である。
【図２】図１のスキャニング電磁石の断面図である。
【図３】図１のスキャニング電磁石の透視側面図である。
【図４】この発明による荷電粒子線照射装置により荷電粒子線を均一に照射した場合の粒子数密度分布を示す図である。
【図５】この発明における入射荷電粒子線ビームのスキャニング距離と電磁石の電流の関係を示す図である。
【図６】この発明における荷電粒子線を均一に照射するためのスキャニングパターンの時間特性を示す図である。
【図７】この発明における荷電粒子線を均一に照射するためのスキャニングパターンの時間特性を示す図である。
【図８】この発明による荷電粒子線照射装置のスキャニング電磁石の他の構成例を示す図である。
【図９】この発明の一実施の形態による荷電粒子線回転照射装置の構成を示す図である。
【図１０】図９の荷電粒子線回転照射装置の偏向電磁石の構造を示す図である。
【図１１】この発明の別の実施の形態による荷電粒子線照射装置の構成を示す図である。
【図１２】この発明の別の実施の形態による荷電粒子線回転照射装置の特に制御系の構成を示す図である。
【図１３】この発明の荷電粒子線回転照射装置の制御系の動作の一例を示すフローチャート図である。
【図１４】この発明の荷電粒子線回転照射装置の制御系の動作の別の例を示すフローチャート図である。
【図１５】この発明による荷電粒子線ビームを径方向に渡ってスキャニングする様子を示す図である。
【図１６】従来の荷電粒子線回転照射装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  粒子加速器、３  輸送系電磁石、５，２１  エネルギーディグレーダ、９ビームストッパ、１０  回転ガントリー、１１，１３，１９  偏向電磁石、１５  集束電磁石、２０  荷電粒子線照射装置、２３  線量・位置モニタ、２５  患者、２７  照射ベッド、２９  ガントリー回転軸、３０  入射軸、３１  荷電粒子線ビーム、３３，３５  スキャニング電磁石、３７  回転軸、４５，４７  連結フレーム、４９，４９ａ，４９ｂ  モータ、５３  回転駆動用歯車、５５  掃引軌跡、５６  照射領域、５７  被照射体、９３ａ，９３ｂ，９５ａ，９５ｂ電極、９７  絶縁体、９９ａ，９９ｂ  電源、１００  荷電粒子線回転照射装置、１０２  箱、１０３  ケーブル、１０５  ケーブルコネクタ、２００  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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【図１６】
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