(57)【要約】【課題】  リペイント照射は、照射する回数を増やすほど線量分布を所望の分布に近づけることができる。しかし、従来のリペイント照射では、リペイント回数を増加させると照射時間が長くなるという課題がある。【解決手段】  本発明は、荷電粒子ビームを加速する加速器４と、加速器４から出射された荷電粒子ビームを偏向して照射対象での照射位置を変更する走査電磁石装置２３，２４を有する照射装置２１と、照射対象のある深さでの照射位置を複数の集合に分割し、分割された集合毎に荷電粒子ビームを照射するように走査電磁石装置２３，２４を制御する制御装置７を備えることで、上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを加速する加速器と、
前記加速器から出射された前記荷電粒子ビームを偏向して照射対象での照射位置を変更する走査電磁石装置を有する照射装置と、
前記照射対象のある深さでの前記照射位置を複数の集合に分割し、分割された集合毎に前記荷電粒子ビームを照射するように前記走査電磁石装置を制御する制御装置を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム照射システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記照射対象のある深さでの隣り合う照射位置が別の集合に属するような集合毎に前記荷電粒子ビームを照射するように前記走査電磁石装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記照射対象のある深さでの前記照射位置のうち、走査経路上に隣り合って配置される前記照射位置が別の集合に属するような集合毎に前記荷電粒子ビームを照射するように前記走査電磁石装置を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
【請求項４】
前記走査電磁石装置は、
前記荷電粒子ビームを第１方向に走査する第１の走査電磁石と、
前記第１方向と直行する第２方向に前記荷電粒子ビームを走査する第２の走査電磁石を備え、
前記制御装置は、
前記照射対象のある深さでの前記照射位置のうち、前記第１方向と平行な方向に隣り合う照射位置が別の集合に属するような集合毎に前記荷電粒子ビームを照射するように前記走査電磁石装置を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
【請求項５】
前記走査電磁石装置は、
前記荷電粒子ビームを第１方向に走査する第１の走査電磁石と、
前記第１方向と直行する第２方向に前記荷電粒子ビームを走査する第２の走査電磁石を備え、
前記制御装置は、
前記照射対象のある深さでの前記照射位置のうち、前記第１方向と平行な方向に隣り合う照射位置が同じ集合に属し、前記第２方向と平行な方向に隣り合う照射位置が別の集合に属するような集合毎に前記荷電粒子ビームを照射するように前記走査電磁石装置を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
【請求項６】
前記照射装置は、
前記荷電粒子ビームのビーム径を拡大する散乱体と、
前記荷電粒子ビームの進行方向に垂直な方向毎の、前記荷電粒子ビームの到達深さを調整するボーラスと、
前記荷電粒子ビームが通過する開口部を有するコリメータを備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記加速器から出射する前記荷電粒子ビームのエネルギーを変更することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
【請求項８】
荷電粒子ビーム照射システムに用いる照射計画情報であって、照射対象のある深さでの照射位置を複数の集合に分割し、分割された集合毎に荷電粒子ビームを照射するような前記照射計画情報を作成することを特徴とする照射計画システム。
【請求項９】
前記照射対象のある深さでの隣り合う照射位置が別の集合に属するような集合毎に前記荷電粒子ビームを照射するような前記照射計画情報を作成することを特徴とする請求項８に記載の照射計画システム。
【請求項１０】
前記照射対象のある深さでの前記照射位置のうち、走査経路上に隣り合って配置される前記照射位置が別の集合に属するような集合毎に前記荷電粒子ビームを照射するような前記照射計画情報を作成することを特徴とする請求項８又は９に記載の照射計画システム。
【請求項１１】
前記照射対象のある深さでの前記照射位置のうち、ある第１方向と平行な方向に隣り合う照射位置が同じ集合に属し、前記第１方向と直交する第２方向と平行な方向に隣り合う照射位置が別の集合に属するような集合毎に前記荷電粒子ビームを照射するような前記照射計画情報を作成することを特徴とする請求項８又は９に記載の照射計画システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム照射システム及び照射計画システムに係り、特に荷電粒子ビームを腫瘍等の患部に照射して治療する荷電粒子照射システム及び荷電粒子ビーム照射システムに用いる照射計画情報を作成する照射計画システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
癌などの患者に対する治療法として荷電粒子ビームを患部に照射する方法が知られている。荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射システムは荷電粒子ビーム発生装置とビーム輸送系と照射室を備えている。荷電粒子ビーム照射システムでは、荷電粒子ビーム発生装置で加速された荷電粒子ビームはビーム輸送系を経て照射室の照射装置に達し、照射装置により横方向への広がりとエネルギーを調整され、患者の体内で患部形状に適した線量分布を形成する。特許文献１は、走査電磁石による照射位置の変更と散乱体により散乱された荷電粒子ビームの照射を交互に実施する方法を開示している。
【０００３】
ところで、患部などの照射標的が呼吸などで移動すると、予め計画した線量分布を形成することが難しくなる。そこで計画通りの線量分布を形成する方法として、特許文献２はリペイント照射と呼ばれる方法を開示している。リペイント照射は、同じ位置を複数回照射して平均化することにより、計画通りの線量分布を形成する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許3518270号公報
【特許文献２】特開2010-253250号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リペイント照射は、照射する回数を増やすほど線量分布を所望の分布に近づけることができる。しかし、従来のリペイント照射では、リペイント回数を増加させると照射時間が長くなるという課題がある。
【０００６】
本発明の目的は、計画通りの線量分布を形成することができ、かつ従来のリペイント照射に比べて照射時間（治療時間）を短縮することができる荷電粒子ビーム照射システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、荷電粒子ビームを加速する加速器と、加速器から出射された荷電粒子ビームを偏向して照射対象での照射位置を変更する走査電磁石装置を有する照射装置と、照射対象のある深さでの照射位置を複数の集合に分割し、分割された集合毎に荷電粒子ビームを照射するように走査電磁石装置を制御する制御装置を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、照射計画通りの線量分布を形成することができ、かつ従来のリペイント照射に比べて照射時間（治療時間）を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例である荷電粒子ビーム照射システムの全体概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施例である荷電粒子ビーム照射システムに備えられる照射制御装置の構成を示すブロック図面である。
【図３】照射対象に荷電粒子ビームを照射した場合に得られる横方向の線量分布を示す図である。
【図４】照射対象に荷電粒子ビームを照射した場合に得られる深さ方向の線量分布を示す図である。
【図５】本発明の一実施例である照射位置と照射順序を示す図である。
【図６】本発明の一実施例である照射位置を表すデータベース構造を示す図面である。
【図７】本発明の一実施例である粒子線照射システムが粒子線を照射する手順を示したフローチャートである。
【図８】標的移動時の線量分布の例を示す図である。
【図９】本発明の一実施例である照射位置と照射順序を示す図である。
【図１０】本発明の一実施例である照射位置と照射順序を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、照射位置を集合に分け、その集合毎に照射を実施する荷電粒子ビーム照射システムの好適な一実施例について説明する。荷電粒子ビームには陽子線、炭素線などが含まれる。本実施例では陽子線を例に説明する。本実施例の荷電粒子ビーム照射システム１００は、荷電粒子ビーム発生装置１，ビーム輸送系２，照射室１７および制御システム７を備える。荷電粒子ビーム照射システム１００の構成を、図１を用いて説明する。
【００１１】
荷電粒子ビーム発生装置１は、陽子を生成するイオン源、イオン源で生成された陽子を加速するライナック３及びライナックで加速された陽子線を更に加速する加速器４を有する。本実施例では、加速器４としてシンクロトロンを例に説明するが、サイクロトロンであっても良い。本実施例のシンクロトロン４は、高周波印加装置，加速装置を有する。
【００１２】
ビーム輸送系２は、ビーム経路１２，偏向電磁石、四極電磁石を有する。ビーム経路１２が、シンクロトロン４と照射室１７内に設置された照射装置２１に接続される。
【００１３】
照射室１７は、照射対象５１へ陽子線を照射する方向を変更できる回転ガントリを備える。照射装置２１は回転ガントリと共に回転する。また、照射室１７内には、照射装置２１，照射対象５１を支持するカウチ（支持装置）３２が備えられている。照射対象５１はカウチ３２と呼ばれる３次元に自由に移動することができるベッド上に設置される。
【００１４】
照射装置２１について図２を用いて説明する。照射装置２１は、ビーム進行方向の上流側から走査電磁石装置（Ｙ軸走査電磁石２３及びＸ軸走査電磁石２４），散乱体２５，リッジフィルタ２６，平坦度モニタ２７，線量モニタ２８，レンジシフタ２９，コリメータ３０，ボーラス３１を有する。
【００１５】
走査電磁石装置がシンクロトロン４から出射された陽子線を偏向して照射対象５１である患者（照射標的）５２での照射位置を変更する。走査電磁石は、Ｙ軸走査電磁石２３とＸ軸走査電磁石２４を備える。Ｙ軸走査電磁石２３及びＸ軸走査電磁石２４が、通過する陽子線を横方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へ走査する。ここで、横方向とはビーム軸に垂直な方向である。散乱体２５は通過する陽子線のビーム径を拡大する。リッジフィルタ２６は楔形をしており、陽子線のエネルギー分布を調整し、深さ方向の線量分布を一様にする。平坦度モニタ２７は陽子線の平坦度を計測し、線量モニタ２８は照射線量を計測する。レンジシフタ２９は陽子線のエネルギーの微調整に使用する。コリメータ３０は陽子線が通過する開口部を有し、陽子線の横方向の線量分布形状を照射標的の形に一致させる。
ボーラス３１は陽子線の進行方向に垂直な方向毎の、照射対象５１の到達深さを調整する。陽子線がボーラス３１を通過することによって、照射対象５１の患部（照射標的）５２の形状に合わせて横方向の位置毎に陽子線の飛程を調整することができる。
【００１６】
制御システム７は、図１に示すように、中央制御装置４６，加速器制御装置４７，照射制御装置４８を備える。中央制御装置４６は、加速器制御装置４７と照射制御装置４８に接続される。中央制御装置４６は、照射に必要なパラメータをデータベース４２から受け取り、これらのパラメータに基づいて、加速器制御装置４７と照射制御装置４８を制御することで陽子線の照射を制御する。また、データベース４２が照射計画装置４１と中央制御装置４６に接続される。データベース４２は照射計画装置４１が作成したデータを記録し、必要に応じて中央制御装置４６に送信する。加速器制御装置４７は、荷電粒子ビーム発生装置１とビーム輸送系２に接続され、荷電粒子ビーム発生装置１とビーム輸送系２に備えられる機器を制御する。照射制御装置４８は、照射装置２１に接続され、照射装置２１に備えられる機器を制御する。
【００１７】
まず、本実施例の荷電粒子ビーム照射システム１００が横方向に一様な線量分布を形成する方法について説明する。本実施例の照射装置２１は、散乱体２５により径を拡大した陽子線をＹ軸走査電磁石２３及びＸ軸走査電磁石２４で走査し横方向に分布を形成する。
Ｘ軸及びＹ軸はビーム軸に垂直な方向であり、Ｘ軸とＹ軸は互いに直交する方向を示す。
ここで走査の方法として、陽子線の出射を停止することなく走査する連続走査と、照射位置を変更するときは陽子線の出射を停止する離散走査とがある。本実施例は、離散走査を例について説明するが、連続走査にも適用可能である。離散走査の場合、ある一ヶ所に照射されるガウス分布状の線量分布をスポットと呼ぶ。このスポットを等間隔に同じ線量値で配置することで横方向に一様な線量分布を形成することができる。図３は、Ｘ方向の線量分布を示したものである。図３に示すようにガウス分布状のスポットを等間隔に並べることで横方向に一様な線量分布が形成される。
【００１８】
次に、陽子線のビーム進行方向（体表面からの深さ方向）への線量分布の形成について説明する。深さ方向はリッジフィルタ２６によりブラッグピークを拡大することで一様な線量分布を形成する。リッジフィルタ２６は楔型をしており、横方向の位置により厚みが異なる。陽子線はその厚みにより異なるエネルギーを損失する。図４（ａ）がリッジフィルタ２６を使用しない場合の深さ方向の線量分布であり、図４（ｂ）がリッジフィルタ２６を使用した線量分布である。リッジフィルタ２６により異なるエネルギーの陽子線が適切な割合で混ぜ合わされ、陽子線は深さ方向に一様な線量分布を形成する。本実施例では、リッジフィルタ２６が陽子線のエネルギーを変更する例を説明するが、陽子線のエネルギーは荷電粒子ビーム発生装置１により調整することもできる。この場合、リッジフィルタ２６を用いることなく、荷電粒子ビーム発生装置１が出射する陽子線のエネルギーを順次変更して照射することで深さ方向に一様な線量分布を形成する。
【００１９】
以上のように陽子線の横方向への広がりとエネルギーを調整することにより、陽子線は横方向と深さ方向に一様な線量分布を形成する。さらにレンジシフタ２９、ボーラス３１、コリメータ３０を用いて標的の形状に一致した線量分布を形成する。レンジシフタ２９は陽子線のエネルギーを吸収することで、線量分布を標的の深さに一致させる。ボーラス３１は、標的の深さ方向の形状に合わせて横方向の位置毎に線量分布の到達位置を調整する。コリメータ３０は標的の横方向の形状に合わせて陽子線をコリメートする。
【００２０】
次に、照射標的５２に陽子線の線量分布を形成する手順を説明する。医師などのオペレータは予め照射計画装置４１を用いてＸ線ＣＴ装置４０が撮像した画像データをもとに陽子線のエネルギー、照射野の大きさ、全照射量、リッジフィルタ２６、レンジシフタ２９、コリメータ３０の形状、ボーラス３１の形状を決定し、データベースに登録する。
【００２１】
照射を開始する前に、オペレータは照射対象５１をカウチ３２の上に乗せ、計画した位置にカウチ３２を移動させる。また、予め作成したコリメータ３０とボーラス３１を照射装置１７内に設置する。中央制御装置４６はデータベース４２に登録されたエネルギー、照射野の大きさ、全照射量、リッジフィルタ２６、レンジシフタ２９を読み出す。
【００２２】
中央制御装置４６はデータベースから読み出したリッジフィルタ２６、レンジシフタ２９の情報を元に照射制御装置４８を介して照射装置１７内のリッジフィルタ２６とレンジシフタ２９を照射計画装置４１が指定したものに設定する。また、中央制御装置４６は照射野の大きさと全照射量から各スポットの照射位置と照射量を決定する。
【００２３】
照射位置と照射量の決定方法について説明する。照射位置は照射野の大きさに応じて予め決められている。例えば図５(a)のように、照射位置は等間隔に並べられる。照射位置の間隔はビームサイズ(陽子線の広がり)により決まるため、大きな照射野を形成する場合はより多くの照射位置を設定する。ここで照射位置の数をnsとする。図５(a)の例ではns=36である。スポットの照射量dは照射位置の数nsと照射計画装置４１が出力した全照射量D0から計算する。シンクロトロン４に蓄積される電荷量をDaとすると、シンクロトロン４に必要な加減速の回数nrはnr=D0/Daにより表すことができる。nrが小数を含む場合は繰り上げる。ひとつの周期に照射される照射量はD0/nrと表すことができる。シンクロトロン４の加減速のひとつの周期にns個の照射位置を照射するため、ひとつのスポットに照射される照射量dはd=D0/nr/nsとなる。
【００２４】
なお、ここでは説明の簡略化のため全ての照射位置が同じ照射量を前提に説明するが、同じである必要はない。最も外側のスポットの照射量を多くすることによりペナンブラを急峻にすることができる。
【００２５】
以上のように照射位置と照射量の決定後、照射位置は図６の表に示すように照射される順番にＸとＹの照射位置が定められる。照射装置１７は陽子線のエネルギーを考慮して本表の値をＸ軸走査電磁石２４およびＹ軸走査電磁石２３を励磁する電流値に換算する。換算した値の励磁電流値でＸ軸走査電磁石２４及びＹ軸走査電磁石２３を励磁して所望の照射位置を照射する。
【００２６】
本実施例の特徴は、スポットの照射順序にあり、照射標的５２のある深さ（同一の層内）での照射位置（スポット）を複数の集合に分割し、分割された集合ごとに陽子線を照射することにある。特に、本実施例では、同一の層内において隣り合うスポットが別の集合に属するように集合を構成し、集合ごとに陽子線を照射する。一様な線量分布を形成するためには照射位置を等間隔に並べる方法が一般的であり、従来、等間隔に並んだ照射位置を端から順に照射していた。本実施例では照射位置をひとつおきに照射する。図５(a)は従来のスポット配置であり、丸印が照射位置を表す。丸印を結ぶ線は走査経路を表している。左上の位置から照射を開始して順次隣接するスポットを照射し左下の位置を照射して全照射位置の照射を完了する。図５(b)は本実施例の照射順序を表している。本実施例では、陽子線の進行方向に複数に分けられた照射標的５２の各層内において、陽子線を照射するスポットの照射順序を照射制御装置４８が制御する。照射制御装置４８は、Ｘ軸走査電磁石２４に励磁する励磁電流を変更することで、Ｘ軸に平行な方向（Ｘ軸方向）への陽子線の照射位置を変更してＸ軸方向の照射順序を制御する。また、照射制御装置４８は、Ｙ軸走査電磁石２３に励磁する励磁電流を変更することで、Ｘ軸に垂直な方向であるＹ軸と平行な方向（Ｙ軸方向）への陽子線の照射位置を変更してＹ軸方向の照射順序を制御する。照射制御装置４８は、Ｘ軸方向に隣り合う照射位置が別の集合に属し、かつＹ軸方向に隣り合う照射位置が別の集合に属するような照射順序で、陽子線を照射する。具体的には、図５(b)に示すように、走査経路上に配置される照射位置のうち、隣り合って配置される照射位置を交互に丸印（第1の集合）と三角印（第２の集合）の集合に分け、最初に丸印の照射位置の集合を順次照射して左下まで達する。その後、左上の照射位置に戻り、三角印の照射位置の集合を順次照射する。左下の三角印の照射位置を照射すると、該当する層での照射完了となる。ある層での照射が完了すると、次の層でも同様に、隣り合う照射位置が別の集合に属するような集合ごとに陽子線を照射する。
【００２７】
オペレータが中央制御装置４６に接続された操作卓にある照射開始ボタンを押すことで一連の照射を開始する。照射手順について図７を用いて説明する。
【００２８】
ステップS201において周期番号i=1、照射位置番号j=1から照射を開始する。
【００２９】
ステップS202において、加速器制御装置４７はシンクロトロン４を制御して中央制御装置４６から指定されたエネルギーまで陽子線を加速する。陽子線は、ライナック３からシンクロトロン４に入射され、シンクロトロン４内を周回しながら加速装置により加速される。また、加速器制御装置４７はビーム輸送系２を制御し、陽子線が照射装置２１へ到達できるように電磁石を励磁する。
【００３０】
ステップS203において、照射制御装置４８は図６に記載された最初の照射位置を照射するためにＸ軸走査電磁石２４とＹ軸走査電磁石２３をそれぞれ励磁する。
【００３１】
ステップS204において、走査電磁石装置の励磁が完了すると照射制御装置４８から加速器制御装置４７へ出射信号が出力される。加速器制御装置４６は高周波印加装置を制御して陽子線に高周波を印加する。高周波を印加された陽子線はビーム輸送系２を経て照射装置２１で走査され、最初の照射位置に達する。陽子線が照射装置２１を通過した照射量は線量モニタ２８により計測されており、その量が照射量dに達すると照射制御装置４８から加速器制御装置４７へ出射停止信号を送信する。加速器制御装置４７は出射停止信号を受信すると高周波印加装置を停止し、陽子線の出射を停止する。陽子線の出射停止後、次の照射位置を照射するためステップS203へ戻り照射制御装置４８は走査電磁石装置の励磁量を変更する。ステップS205においてj=nsを満たすとステップS206において加速器制御装置４７はシンクロトロン４を制御して減速し、次の照射に備える。ステップS207でi=nrに達するとステップS208にて照射を完了する。
【００３２】
ここで本実施例により線量一様度が改善する原理を説明する。標的の移動はスポットの位置の変動を引き起こす。従来例では位置が変動するスポットが一ヶ所に集中する可能性がある。一方、本実施例では位置が変動するスポットが空間的に分散される。従って、より一様な線量分布を形成することができる。図８(a) は従来の照射法で10個のスポットを照射したとき、標的の移動により線量分布が変化する様子を示している。数字は照射の順序を表しており、左から順に照射している。点線で示す２番目から４番目のスポットを照射するときに標的の位置が左に移動したと仮定する。標的が左に移動したときに照射すると、本来照射しようとした位置の右を照射する。２番目から４番目のスポットが右に移動することで線量値が大きくなる位置が発生する。一方、図８(b)は本実施例を適用した場合の線量分布である。図８(a)の場合と同様に点線で示す２番目から４番目のスポットが右に移動している。本実施例ではスポットの照射順序が従来と異なり数字で示したような順序となる。すなわち、ひとつのスポットを照射後、二つ離れた位置のスポットを照射する。このとき、点線で表した計画外の位置へ照射されたスポットは隣接しない位置に現れる。このように計画外の位置へ照射されるスポットを分散することで、標的の位置の変化により生ずる線量値の変化を小さくすることができる。実際、図８(a)と図８(b)の線量値の最大値を比較すると図８(b)のほうが小さい。
【００３３】
本実施例では、照射標的５２のある深さ（同一の層内）での照射位置を複数の集合に分割し、分割された集合ごとに陽子線を照射する例として、図５(b)に示すような、走査経路上で隣り合って配置される照射位置をひとつおきに照射する例を示した。図５(b)の代わりに、図９に示すようなふたつおきで照射する照射順序としてもよい。この場合、照射制御装置４８は、走査経路上に配置される照射位置のうち、Ｘ軸方向に隣り合って配置される照射位置が別の集合に属するように３つの集合に分割し、分割された集合ごとに陽子線を照射する。具体的には、図９の例では、走査経路上に配置された照射位置のうち、丸印（第1の集合）の照射位置を最初に照射し、次に三角印（第２の集合）を照射し、最後に四角印（第３の集合）の照射位置を照射することを示している。なお、３つの集合に分割する例に限定されるものではなく、複数の集合に分割してもよい。
【００３４】
また、一列おきなど列単位で照射するような照射順序としてもよい。この場合、Ｘ軸方向に隣り合う照射位置を同一の集合とし、Ｙ軸方向に隣り合う照射位置を別の集合とする。照射制御装置４８は、照射対象のある深さ（同一の層内）での照射位置のうち、Ｘ軸方向に隣り合う照射位置が同じ集合に属し、Ｙ軸方向に隣り合う照射位置が別の集合に属するような集合毎に陽子線を照射する。具体的には、図１０に示すように、Ｘ軸方向に沿った走査経路を１列目、２列目、・・・Ｎ列目とすると、走査経路の奇数列（１列目、３列目、・・・）上に配置された丸印（第1の集合）の照射位置を照射した後、走査経路の偶数列（２列目、４列目、・・・）上に配置された三角印（第２の集合）の照射位置を照射する。図１０の点線は三角印の照射位置を照射する場合の走査経路を示している。
【００３５】
本実施例では、シンクロトロン４の一回の周期に対して全照射位置を各1回照射すると仮定したが、より一様な線量分布を形成するためリペイント回数を増加させる場合、シンクロトロン４の周期内に全照射位置を２回以上繰り返し照射してもよい。
【００３６】
本実施例では、荷電粒子ビーム発生装置１のシンクロトロン４の代わりに、サイクロトロンを使用してもよい。サイクロトロンを使用する場合には、オペレータがnrを指定することで本実施例を実施することができる。
【００３７】
なお、移動する照射標的５２に一様な線量分布を形成するためゲート照射を組み合わせてもよい。ゲート照射は、照射標的５２が予め定めた出射許可範囲内にある場合のみ陽子線を出射する方法である。ゲート照射を実施する場合、照射標的５２が出射許可範囲から出る瞬間に陽子線の出射を停止する。また、照射標的５２が出射許可範囲から出たのち全ての照射位置を照射完了して出射を停止してもよい。また、照射標的５２が出射許可範囲から出た後、図５(b)で説明した照射位置の集合の照射を完了してから出射を停止してもよい。全ての照射位置、又は照射位置の集合を照射完了することで、照射位置の間隔の変化を抑えより一様な線量分布を形成することができる。また、照射位置の集合を照射完了する場合、全ての照射位置を照射完了する場合より、照射標的５２が出射許可範囲から出てから陽子線の出射を停止するまでの時間が短縮されより一様な線量分布を形成することができる。
【００３８】
なお、本実施例は、照射位置毎に照射量を計測し、設定値に達した後、次の照射位置へ移動するような照射方法に適用することができる。特に陽子線の出射を停止しない場合にも適用することができる。
【００３９】
なお、本実施例は、一様な線量分布をボーラス３１とコリメータ３０を用いて照射標的５２の形状に合わせる方法に限らず、陽子線の走査と照射位置毎の照射量を調整することで標的の形状に合わせた線量分布を形成する照射方法についても適用することができる。
【００４０】
本実施例の特徴である照射順序は荷電粒子ビーム照射システム１００が決定してもよいし、照射計画装置４１が決定してもよい。照射計画装置４１は、荷電粒子ビーム照射システム１００に用いる照射計画情報を作成するが、照射計画装置４１がスポットの照射順序を決定する場合、照射対象のある深さ（同一の層内）での照射位置を複数の集合に分割し、分割された集合毎に陽子線を照射するような照射計画情報を作成する。図５(b)に示す照射順序の場合、Ｘ軸方向に隣り合う照射位置が別の集合に属し、かつＹ軸方向に隣り合う照射位置が別の集合に属するような照射順序となるように、照射計画装置４１が照射計画情報を作成する。図９に示す照射順序の場合、照射対象のある深さ（同一の層内）での照射位置のうち、Ｘ軸方向に隣り合って配置される照射位置が別の集合に属するように３つの集合に分割し、分割された集合ごとに陽子線を照射する照射順序となるように、照射計画装置４１が照射計画情報を作成する。図１０に示す照射順序の場合、照射対象のある深さ（同一の層内）での照射位置のうち、Ｘ軸方向に隣り合う照射位置が同じ集合に属し、Ｙ軸方向に隣り合う照射位置が別の集合に属するような集合毎に陽子線を照射する照射順序となるように、照射計画装置４１が照射計画情報を作成する。
【００４１】
本実施例によれば、全スポットを照射するために必要な走査距離は２倍以上に長くなる。一方でスポット数は変わらないため、陽子線を出射する時間に変化はない。走査する時間と陽子線を出射する時間を比較すると、走査時間は十分に短くすることができるため、走査時間が全体の照射時間に与える影響は軽微である。従って、本発明により、ほぼ同じ照射時間でより一様な線量分布を形成することができる。また、より短い照射時間で従来と同等の一様な線量分布を形成することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  荷電粒子ビーム発生装置
２  ビーム輸送系
３  ライナック
４  シンクロトロン
７  制御システム
１２  ビーム経路
１７  照射室
２１  照射装置
２３  走査電磁石
２４  走査電磁石
２５  散乱体
２６  リッジフィルタ
２７  平坦度モニタ
２８  線量モニタ
２９  レンジシフタ
３０  コリメータ
３１  ボーラス
３２  カウチ
４０  Ｘ線ＣＴ
４１  照射計画装置
４２  データベース
４６  中央制御装置
４７  加速器制御装置
４８  照射制御装置
５１  照射対象
５２  照射標的
１００  荷電粒子ビーム照射システム
【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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