CN102740929B - 粒子射线治疗装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于获得可降低扫描电磁铁的磁滞影响且可实现高精度射束照射的粒子射线治疗装置。其包括：照射管理装置（32），该照射管理装置（32）基于带电粒子束（1ｂ）的目标照射位置坐标（Ｐｉ）来控制扫描电磁铁（3）；及位置监视器（7），该位置监视器（7）测定带电粒子束（1ｂ）的测定位置坐标（Ｐｓ），照射管理装置（32）包括指令值生成器（25），该指令值生成器（25）基于校正数据（Ｉａ）和目标照射位置坐标（Ｐｉ）来将控制输入（Ｉｏ（Ｉｒ））输出到扫描电磁铁（3），上述校正数据（Ｉａ）是基于测定位置坐标（Ｐｓ）及目标照射位置坐标（Ｐｉ）而生成的，上述测定位置坐标（Ｐｓ）是扫描电磁铁的励磁图案与正式照射的计划相同的预备照射中，由位置监视器（7）测定的。

Description

粒子射线治疗装置

技术领域

本发明涉及用于医疗用途或研究用途的粒子射线治疗装置，尤其涉及所谓点扫描或光栅扫描的扫描型的粒子射线治疗装置。

背景技术

一般而言，粒子射线治疗装置包括：射束产生装置，该射束产生装置产生带电粒子束；加速器，该加速器与射束产生装置相连接，且对所产生的带电粒子束进行加速；射束输送系统，该射束输送系统输送加速到在加速器中所设定的能量为止之后射出的带电粒子束；以及粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置设置在射束输送系统的下游，且用于将带电粒子束射向照射对象。粒子射线照射装置大致分为广域照射方式和扫描照射方式（点扫描、光栅扫描等），广域照射方式是利用散射体将带电粒子束进行散射放大，使得经放大的带电粒子束与照射对象的形状相一致来形成照射野，而扫描照射方式是以细束状射束进行扫描来形成照射野，以使其与照射对象的形状相一致。

广域照射方式利用准直器（collimator）和团块(borus)形成与患部形状相一致的照射野。广域照射方式形成与患部形状相一致的照射野，防止向正常组织进行不需要的照射，因此成为了最广泛采用的、优异的照射方式。然而，需要针对每一位患者制作团块，或与患部相配合而使准直器进行变形。

另一方面，扫描照射方式是不需要准直器和团块的、自由度高的照射方式。然而，由于不使用防止向患部以外的正常组织进行照射的这些部件，因此要求超过广域照射方式的、高射束照射位置精度。

专利文献1的目的在于提供能准确地照射患部的粒子射线治疗装置，并公开了以下发明。专利文献1的发明将扫描装置所进行的带电粒子束的扫描量和此时利用射束位置检测器检测出的带电粒子束的射束位置存储到存储装置中，使用该存储的扫描量和射束位置，根据基于治疗计划信息的射束位置，利用控制装置来设定扫描装置的扫描量。由于将实际照射所获得的扫描量与射束位置之间的关系存储在存储装置中，因此可期待准确地对患部进行照射。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利特开2005-096162号公报

发明内容

在专利文献1所公开的发明中，基于通过进行实际照射所获得的带电粒子束的扫描量和射束位置的实际数据来生成转换表，并利用该转换表来计算出扫描电磁铁的设定电流值。

然而，实际情况是在扫描电磁铁的电流与磁场之间存在磁滞特性，在电流值增大时以及电流值减小时，会形成不同的磁场。实际上，由于对患部进行照射的正式照射时的扫描电磁铁的电流值的增减图案即励磁图案不同于生成变换表时的照射时的扫描电磁铁的励磁图案，因此，存在因电磁铁的磁滞影响而无法正确地照射到患部的问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，获得可降低扫描电磁铁的磁滞影响且可实现高精度射束照射的粒子射线治疗装置。

粒子射线治疗装置包括：照射管理装置，该照射管理装置基于带电粒子束的目标照射位置坐标来控制扫描电磁铁；及位置监视器，该位置监视器测定带电粒子束的测定位置坐标，照射管理装置包括指令值生成器，该指令值生成器基于校正数据和目标照射位置坐标来将控制输入输出到扫描电磁铁，上述校正数据是基于测定位置坐标及目标照射位置坐标而生成的，上述测定位置坐标是扫描电磁铁的励磁图案与正式照射的计划相同的预备照射中，由位置监视器测定的。

本发明的粒子射线治疗装置中，使预备照射与正式照射的计划中的扫描电磁铁的励磁图案相同，基于预备照射所获得的结果来校正输出到扫描电磁铁的控制输入，因此，能够排除扫描电磁铁的磁滞影响，从而实现高精度的射束照射。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的粒子射线治疗装置的简要结构图。

图2是表示实施方式1中的照射步骤的流程图。

图3是图1的照射控制计算机的简要结构图。

图4是图1的照射控制装置的信号生成的时序图。

图5是说明指令电流的校正方法的图。

图6是表示本发明的实施方式2中的照射步骤的流程图。

具体实施方式

实施方式1

图1是本发明的实施方式1中的粒子射线治疗装置的简要结构图。粒子射线治疗装置包括：射束产生装置51；加速器52；射束输送装置53；射束加速输送控制装置50；粒子射线照射装置54；治疗计划装置55；以及患者文件服务器56。射束产生装置51对离子源中产生的带电粒子进行加速来产生带电粒子束1。加速器52与射束产生装置51相连接，将所产生的带电粒子束1加速到规定的能量。射束输送装置53输送加速到在加速器52中设定的能量为止之后射出的带电粒子束1。射束加速输送控制装置50分别控制射束产生装置51、加速器52、及射束输送装置53。粒子射线照射装置54设置在射束输送装置53的下游，对照射对象15照射带电粒子束1。治疗计划装置55基于由X射线CT等拍摄而得的图像信息来决定患者的照射对象15，生成相对于照射对象15的治疗计划数据F0即目标照射位置坐标Pi0、目标剂量Di0、目标射束尺寸Si0、目标加速器设定Bi0、射程移位器（range shifter）插入量Ri0等。目标加速器设定Bi0中包含加速器52的射束能量及射束电流的设定值。患者文件服务器56中存储有利用治疗计划装置55针对每一位患者生成的治疗计划数据F0。

粒子射线照射装置54包括：射束输送管道2，该射束输送管道2输送从射束输送装置53射入的入射带电粒子束1a；扫描电磁铁3a、3b，该扫描电磁铁3a、3b在与入射带电粒子束1a相垂直的方向上即X方向及Ｙ方向上对入射带电粒子束1a进行扫描；位置监视器7；对位置监视器7的信号进行放大的前置放大器9；位置监视器单元8；剂量监视器11；对剂量监视器11的信号进行放大的前置放大器13；剂量监视器单元12；照射管理装置32；扫描电磁铁电源4；射束放大装置16；射束放大控制装置17；波纹管18；真空管道19；脉动滤波器20；射程移位器21；及射程移位器单元23。另外，如图1所示，入射带电粒子束1a的前进方向为Z方向。

扫描电磁铁3a是使得入射带电粒子束1a沿X方向进行扫描的X方向扫描电磁铁，扫描电磁铁3b是使得入射带电粒子束1a沿Y方向进行扫描的Y方向扫描电磁铁。位置监视器7检测出利用扫描电磁铁3a、3b进行偏转后的射出带电粒子束1b（也能适当地使用省略了射出的带电粒子束1b）所通过的通过位置（重心位置）及射束尺寸。前置放大器9对由位置监视器7检出的通过位置及射束尺寸的模拟数据进行放大。此处，射束尺寸是通过垂直于射出带电粒子束1b的Z方向的XY面的面积。位置监视单元8通过前置放大器9接收由位置监视器7所检测出的通过位置及射束尺寸，将该通过位置及射束尺寸转换为数字数据，来生成测定位置坐标Ps及测定射束尺寸Ss。

剂量监视器11检测出射出带电粒子束1b的剂量。前置放大器13对由剂量监视器11检出的剂量的模拟数据进行放大。剂量监视器12通过前置放大器13接收由剂量监视器11所检出的剂量，将该剂量转换成数字数据，生成测定剂量Ds。

射束放大装置16放大射出带电粒子束1b的射束尺寸。真空管道19确保射出带电粒子束1b通过的真空区域。波纹管18以伸缩自由的方式连接射束输送管道2和真空管道19，将真空区域延长到照射对象15。脉动滤波器20也被称为脊形过滤器（ridge filter），呈凸形的形状。脉动滤波器20使从加速器52送来的大致具有单一能量的单色射束即带电粒子束1产生能量损耗，从而使能量具有幅度。

对于照射对象15的深度方向（Z方向）的位置坐标的控制，是通过以下方式进行的：即，改变加速器52的加速能量来改变入射带电粒子束1a的能量，及利用射程移位器21来改变射出带电粒子束1b的能量。射程移位器21逐步调整带电粒子束1的射程。通过改变加速器52的加速能量来较大幅度地改变带电粒子束1的射程，通过改变射程移位器21的设定来小幅度地改变带电粒子束1的射程。

照射管理装置32包括照射控制装置5和照射控制计算机22。照射控制计算机22从患者文件服务器56中读出治疗计划数据F0，来生成设定数据Fi，该设定数据Fi按照用于控制照射剂量而分割的照射单位即照射点的照射顺序重新排列治疗计划数据F0来获得。即，设定数据Fi是序列化的治疗计划数据。基于设定数据Fi来输出发送到各设备的指令即设定数据FO。

设定数据Fi的要素是目标照射位置坐标Pi、目标剂量Di、目标射束尺寸Si、目标加速器设定Bi、射程移位器插入量Ri，设定数据Fi的各要素是分别对治疗计划数据F0的要素即目标照射位置坐标Pi0、目标剂量Di0、目标射束尺寸Si0、目标加速器设定Bi0、射程移位器插入量Ri0进行序列化的数据。设定数据Fo是加速器设定指令Bo、射程移位器指令Ro、指令电流Io、指令电流Ir、射束尺寸指令So、目标剂量Do。

照射控制计算机22接收在无患者的状态下所进行的预备照射的测定位置坐标Ps、测定剂量Ds、测定射束尺寸Ss等照射记录，来评价照射记录。照射控制计算机22基于测定位置坐标Ps来对指令电流Io进行校正，以生成校正后的指令电流Ir，向扫描电磁铁电源4发送指令电流Io或指令电流Ir。另外，照射控制计算机22接收实际对患者进行照射的正式照射的测定位置坐标Ps、测定剂量Ds、测定射束尺寸Ss等照射记录，将正式照射的照射记录存储到患者文件服务器56。

照射控制装置5输出触发信号sigc、计数开始信号sigh、射束提供指令Con、射束停止指令Coff，对照射对象15的照射点及照射剂量进行控制。照射控制装置5根据触发信号sigc来改变各设备对各照射点的设定，根据计数开始信号sigh开始测量照射点的照射剂量，在测定剂量Ds达到目标剂量Do时，对下一照射点进行控制，若对于将照射对象分割为多个的照射划分（后述的切片）的各照射划分的照射结束，对射束加速输送控制装置50输出射束停止指令Coff，使带电粒子束停止。

扫描电磁铁电源4基于从照射控制装置5输出的对扫描电磁铁3的控制输入即指令电流Io（Ir），来改变扫描电磁铁3a、3b的设定电流。射束放大控制装置17向射束放大装置16输出射束尺寸指令So，射束尺寸指令So用来在位置监视器7中设定射束尺寸。射程移位器单元23向射程移位器21输出射程移位器指令Ro，射程移位器指令Ro用来改变射出带电粒子束1b的能量。

图2是表示实施方式1中的照射步骤的流程图。照射控制计算机22从患者文件服务器56读出治疗计划数据F0，生成设定数据Fo。将设定数据Fo输出到射束加速输送控制装置50、扫描电磁铁电源4、射束放大控制装置17、射程移位器单元23、位置监视器单元8、剂量监视器单元12，并存储在各自的存储器中。射束加速输送控制装置50中存储有加速器设定指令Bo。扫描电磁铁电源4中存储有指令电流Io。射束放大控制装置17中存储有射束尺寸指令So。射程移位器单元23中存储有射程移位器指令Ro。位置监视器单元8中存储有目标照射位置坐标Pi及目标射束尺寸Si。剂量监视器单元12中存储有目标剂量Do（步骤S001）。

照射控制装置5对每个点输出触发信号sigc，基于设定数据Fo来依次改变指令电流Io、射束尺寸指令So、加速器设定指令Bo、射程移位器指令Ro，进行预备照射（步骤S002）。照射控制计算机22收集预备照射中的测定位置坐标Ps、测定剂量Ds、测定射束尺寸Ss等照射记录（步骤S003）。

照射控制计算机22基于测定位置坐标Ps来生成对指令电流Io进行校正的电流校正数据Ia（步骤S004）。照射控制计算机22基于电流校正数据Ia来校正指令电流Io，生成校正后的指令电流Ir。将指令电流Ir输出到扫描电磁铁电源4，并覆盖保存在存储器中（步骤S005）。照射控制装置5输出触发信号sigc，依次改变校正后的指令电流Ir、射束尺寸指令So、加速器设定指令Bo、射程移位器指令Ro，并进行预备照射，及确认校正（步骤S006）。若校正结果没有问题，照射控制装置5输出触发信号sigc，依次改变校正后的指令电流Ir、射束尺寸指令So、加速器设定指令Bo、射程移位器指令Ro，并进行正式照射（步骤S007）。

图3是照射控制计算机22生成设定数据Fo的设定数据生成部的简要结构图。照射控制计算机22包括设定数据生成器29、扫描电磁铁指令值生成器6、指令值生成器25、校正数据生成器30。图4是照射控制装置5的信号生成的时序图。

对照射控制计算机22及照射控制装置5的动作进行说明。此处，说明以下照射方法：即，将照射点沿切片方向和各切片的XY方向进行分割，上述切片是沿Z方向进行分割的层，在改变切片时停止带电粒子束1，在对同一切片内进行照射时，持续照射带电粒子束1。首先说明预备照射的动作。作为照射前的准备，对扫描电磁铁3进行励磁，直至获得饱和磁通密度。设定数据生成器29从患者文件服务器56读出治疗计划数据F0。校正数据生成器30将预备照射用的电流校正数据Ia输出到指令值生成器25（步骤S101）。在进行预备照射时，不对指令电流Io进行校正，因此，预备照射用的电流校正数据Ia是0。设定数据生成器29按照所分割的照射单位即照射点的照射顺序重新排列而获得的目标照射位置坐标Pi（xi，yi）输出到扫描电磁铁指令值生成器6。设定数据生成器29将按照所分割的照射单位即照射点的照射顺序重新排列而获得的加速器设定指令Bo、射程移位器指令Ro、射束尺寸指令So、目标剂量Do、目标照射位置坐标Pi、目标射束尺寸Si分别输出到射束加速输送控制装置50、射程移位器单元23、射束放大控制装置17、剂量监视器单元12、位置监视器单元8（步骤S102）。

扫描电磁铁指令值生成器6基于目标照射位置坐标Pi（xi，yi）生成作为基础的指令电流Ig（Ixg,Iyg）（步骤S103）。指令值生成器25将作为基础的指令电流Ig作为指令电流Io（Ixo,Iyo）输出到扫描电磁铁电源4（步骤S104）。照射控制装置5将触发信号sigc输出到射束加速输送控制装置50、扫描电磁铁电源4、射束放大控制装置17、射程移位器单元23、剂量监视器单元12、位置监视器单元8，开始对照射顺序为1的照射点进行设定（步骤S105）。此处，由于将照射点沿切片方向和各切片的XY方向进行分割，上述切片是沿Z方向进行分割的层，因此，各照射点能以切片编号和各切片的分割编号进行表示。如图4所示，对切片1（第一片切片）的第一个照射点输出触发信号sigc的脉冲c1（1）。若射束加速输送控制装置50完成加速器设定指令Bo的设定，则将结束信号siga的脉冲输出到照射控制装置5。在扫描电磁铁电源4、射束放大控制装置17、射程移位器单元23、剂量监视器单元12、位置监视器单元8结束各自的设定时，分别将设备结束信号sigb的脉冲输出到照射控制装置5。此外，在图4中，为了避免复杂化，仅记载一个设备结束信号sigb，在图1中省略设备结束信号sigb。

照射控制装置5接收结束信号siga的脉冲及设备结束信号sigb的脉冲bi（1），将指示开始剂量测定的计数开始信号sigh的脉冲输出到剂量监视器单元12及位置监视器单元8，向射束加速输送控制装置50输出指示产生射束的射束提供指令Con的脉冲。射束加速输送控制装置50控制射束产生装置51、加速器52、射束输送装置53，开始照射带电粒子束（步骤S106）。

位置监视器单元8接收计数开始信号sigh的脉冲，将此时的测定位置坐标Ps及测定射束尺寸Ss与目标照射位置坐标Pi及目标射束尺寸Si进行比较，并将测定位置坐标Ps及测定射束尺寸Ss存储到存储器中。测定位置坐标Ps及测定射束尺寸Ss超过允许值时，使互锁装置动作来停止照射。对于由剂量监视器11测定的射出带电粒子束1b的测定剂量Ds，利用剂量监视器单元12来比较目标剂量Do和测定剂量Ds，在测定剂量Ds超过目标剂量Do的情况下，将剂量达到信号sigd的脉冲d1（1）输出到照射控制装置5及位置监视器单元8。剂量监视器11将输出剂量达到信号sigd的脉冲时的测定剂量Ds存储到存储器（步骤S107）。

接着，开始对扫描顺序为2的照射点进行设定（步骤S108）。输出对于切片1的第二个照射点的触发信号sigc的脉冲c1（2）。由于是同一切片中的照射点，因此，不改变加速器设定指令Bo、射程移位器指令Ro。在扫描电磁铁电源4、射束放大控制装置17、剂量监视器单元12、位置监视器单元8结束各自的设定时，分别将设备结束信号sigb的脉冲b1（2）输出到照射控制装置5。

照射控制装置5接收设备结束信号sigb的脉冲b1（2），将指示开始进行剂量测定的计数开始信号sigh的脉冲输出到剂量监视器单元12及位置监视器单元8。剂量监视器单元12对第二个照射点的照射剂量进行测定（步骤S109）。此外，剂量监视器单元12包括点计数器和点间计数器，上述点计数器对各照射点的照射剂量进行测定，上述点间计数器对从一点移动到另一点期间的照射剂量进行测定。从输出剂量达到信号sigd的脉冲起到接收到计数开始信号sigh的脉冲为止的测定剂量，相当于带电粒子束1移动到下一点的移动中的照射剂量（点间照射剂量）。在接收到计数开始信号sigh的脉冲时，将该点间照射剂量存储到存储器。

位置监视器单元8接收计数开始信号sigh的脉冲，将此时的测定位置坐标Ps及测定射束尺寸Ss与目标照射位置坐标Pi及目标射束尺寸Si相比较，并将测定位置坐标Ps及测定射束尺寸Ss存储到存储器中。测定位置坐标Ps及测定射束尺寸Ss超过允许值时，使互锁装置动作来停止照射。对于由剂量监视器11测定的射出带电粒子束1b的测定剂量Ds，利用剂量监视器单元12来比较目标剂量Do和测定剂量Ds，在测定剂量Ds超过目标剂量Do的情况下，将剂量达到信号sigd的脉冲d1（2）输出到照射控制装置5及位置监视器单元8。剂量监视器11将输出剂量达到信号sigd的脉冲时的测定剂量Ds存储到存储器（步骤S110）。

依次改变照射顺序，重复步骤S108至步骤S110，直至切片的最后一个照射点（设为编号n）（步骤S111）。此外，在切片的最后一个照射点上，剂量监视器11接收触发信号sigc的脉冲c1（n），将切片最终信号sigs的脉冲输出到照射控制装置5。剂量监视器11基于每个切片编号的点数信息，能检测出对切片的最后一个照射点设定的情况。

在照射控制装置5接收切片最终信号sigs的脉冲及剂量达到信号sigd的脉冲d1（n）时，向射束加速输送控制装置50输出指示停止射束的射束停止指令Coff。另外，对第二个切片的第一个照射点输出触发信号sigc的脉冲c2（1）（步骤S112）。

重复步骤S006到步骤S112，进行各切片的照射（步骤S113）。此外，在最后一个切片（设为编号q）的最后一个照射点（设为编号m），剂量监视器11输出剂量达到信号sigd的脉冲dq（m）时，将照射结束信号sige的脉冲输出到照射控制计算机22。另外，在最后一个切片（设为编号q）的最后的照射点，不输出触发信号sigc的脉冲。

照射控制计算机22接收到照射结束信号sige的脉冲时，从剂量监视器单元12收集测定剂量Ds。另外，照射控制计算机22从位置监视器单元8收集射出带电粒子束1b的测定位置坐标Ps（xs，ys）及测定射束尺寸Ss（步骤S114）。

接着，说明使用校正后的指令电流Ir的预备照射和正式照射的动作。此外，由于使用校正后的指令电流Ir的预备照射与正式照射的动作相同，因此，对正式照射进行说明。作为照射前的准备，对扫描电磁铁3进行励磁，直至获得饱和磁通密度。设定数据生成器29从患者文件服务器56读出治疗计划数据F0。此外，在照射控制计算机22中存储有治疗计划数据F0的情况下，也能使用保存数据。校正数据生成器30生成正式照射用的电流校正数据Ia（步骤S115）。后文将叙述生成对指令电流Io进行校正的电流校正值数据Ia的方法。设定数据生成器29将按照所分割的照射单位即照射点的照射顺序重新排列而获得的目标照射位置坐标Pi（xi，yi）输出到扫描电磁铁指令值生成器6。设定数据生成器29将按照所分割的照射单位即照射点的照射顺序重新排列而获得的加速器设定指令Bo、射程移位器指令Ro、射束尺寸指令So、目标剂量Do、目标照射位置坐标Pi、目标射束尺寸Si、分别输出到射束加速输送控制装置50、射程移位器单元23、射束放大控制装置17、剂量监视器单元12、位置监视器单元8（步骤S116）。

扫描电磁铁指令值生成器6基于目标照射位置坐标Pi（xi，yi）生成作为基础的指令电流Ig（Ixg,Iyg）（步骤S117）。指令值生成器25将利用电流校正数据Ia对作为基础的指令电流Ig进行校正后获得的指令电流Ig－Ia作为指令电流Ir（Ixr，Iyr）来输出到扫描电磁铁电源4（步骤S118）。后续的动作将指令电流Io改读为指令电流Ir，而步骤S105到步骤S114都相同。

说明电流校正数据Ia的生成方法。图5是说明指令电流的校正方法的图。利用发送到扫描电磁铁电源4的指令电流Io，测量对于输出到扫描电磁铁3的电流I的BL积。BL积是磁场的强度B与扫描电磁铁3的磁极的有效长度L之积。描绘通过饱和磁通密度的最大磁滞曲线α。获取最大磁滞曲线α的电流增加方向和电流减少方向的平均，来求出磁滞回线的中心线β。

根据照射预定位置即目标照射位置坐标Pi、磁滞回线的中心线β、射出带电粒子束1b的能量、及从扫描电磁铁3的设置位置到照射位置为止的距离，来求出根据指令电流Io设定的电流值I（id）。考虑到对带电粒子束1产生影响的洛伦兹力（弗莱明左手定则），能基于带电粒子束1的位置坐标来求出BL积的值。指令电流Io是对应于基于目标照射位置坐标Pi计算出的理想的BL积的值BL（id）与磁滞回线的中心线β的交点P′（未图示）的电流I（id）的指令值。该BL（id）是所测定的BL积的值的期待值BL（ex）。

基于所测定的测定位置坐标Ps来计算BL积的值BL（me）。图5的P点是实测值。所测定的BL积的值BL（me）可认为是从期待值BL（ex）起偏移了ΔBL的情况下生成的。使用具有斜率K的直线来偏移ΔBL以校正电流，上述直线是求出指令电流Io的交点P′的切线。为了进行校正，求出BL积为BL（ex）的电流值I1即可。若求出电流值I1，则能够生成指令电流Ir，指令电流Ir将电流值设定为成为BL（id）的电流值I1。利用上述方法，能够将因扫描电磁铁的磁滞影响而引起的带电粒子束1的位置偏移调整到允许范围内。

点划线的直线γ是具有与电流值I（id）的中心线β的切线具有相同斜率K的直线。斜率K也能以式（1）来表示，校正后的电流值I1能以式（2）来表示。

$K=\frac{\mathrm{dBL}}{\mathrm{dI}}\left(\mathrm{id}\right)\·\·\·\left(1\right)$

I1＝I（id）－ΔBL／K…（2）

式中，ΔBL是BL（me）－BL（ex）。由电流校正数据Ia设定的校正电流值ΔＩ是ΔBL／K。

实施方式1的粒子射线治疗装置中，利用励磁图案来实施预备照射，上述励磁图案是与基于治疗计划数据F0的设定数据Fo的正式照射的计划的扫描电磁铁的励磁图案相同的图案，即，利用与正式照射相同的照射顺来实施预备照射，上述照射顺序是用于控制照射剂量的照射点的照射顺序，因此，能够获得反映扫描电磁铁3的磁滞影响的带电粒子束1b的测定位置坐标Ps。由于基于电流校正数据Ia及设定数据Fo来校正指令电流Io，因此，能够修正因扫描电磁铁3的磁滞所引起的带电粒子束1b的位置偏移，上述电流校正数据Ia是基于反映扫描电磁铁3的磁滞影响的带电粒子束1b的测定位置坐标Ps而生成的。因而，能降低扫描电磁铁3的磁滞的影响，能实现高精度的射束照射。

实施方式1的粒子射线治疗装置中，作为照射前的准备，对扫描电磁铁3进行励磁直至饱和磁通密度，因此，能够使带电粒子束1的第一个照射点所受到的扫描电磁铁3的磁滞影响大致相同。由此，对于所照射的所有照射点，能使预备照射中受到的扫描电磁铁3的磁滞影响大致相同，上述预备照射是利用与正式照射的计划中的扫描电磁铁的励磁图案相同的励磁图案实施的。因而，即使在利用相同的励磁图案进行多次正式照射的情况下，也能无需每次利用预备照射来进行校正就实现高精度的射束照射。

实施方式1的粒子射线治疗装置通过改变加速器52的加速能量来改变入射带电粒子束1a的能量，并利用射程移位器21来改变射出带电粒子束1b的能量，来控制照射对象15的深度方向（Z方向）的位置坐标，因此，能使加速器52的加速能量的改变最小，因此，能缩短照射时间，能够缩短到进行正式照射之前的工序的时间。

由此，根据实施方式1的粒子射线治疗装置，包括：照射管理装置32，该照射管理装置32基于带电粒子束1b的目标照射位置坐标Pi来控制扫描电磁铁3；以及位置监视器7，该位置监视器7测定带电粒子束1b的测定位置坐标Ps，照射管理装置32具有指令值生成器25，上述指令值输出器25基于校正数据Ia及目标照射位置坐标Pi将控制输入Io（Ir）输出到扫描电磁铁3，上述校正数据Ia是基于测定位置坐标Ps及目标照射位置坐标Pi而生成的，上述测定位置坐标Ps是在扫描电磁铁的励磁图案与正式照射的计划相同的预备照射中由位置监视器7所测定的，因此，能降低扫描电磁铁3的磁滞影响，能实现高精度的射束照射。

此外，也能在进行图2的对校正进行确认的步骤S006之后，将电流校正数据Ia保存在照射控制计算机22的存储器或患者文件服务器56中，读出所保存的电流校正数据Ia，提供给指令值生成器25。由此，能在正式照射前进行中断和再继续，能够高效地运用粒子射线治疗装置。

实施方式2

图6是表示本发明的实施方式2中的照射步骤的流程图。与实施方式1的照射顺序的不同点在于，通过对基于指令电流Io的预备照射进行确认，来评价照射位置差，基于电流校正数据Ia来重复进行校正，直至照射位置差进入规定的允许范围内。

在图6中，从步骤S001到S007都与实施方式其1相同，但追加了步骤S008到步骤S012。在步骤S008中，基于在步骤S003中所收集的照射记录，来对各照射点的测定位置坐标Ps和目标照射位置坐标Pi之间的位置差是否在允许范围内进行判定。在位置差在允许范围内的情况下，转移到步骤S007，不进行校正而进行正式照射。

在位置差不在允许范围的情况下，转移至步骤S004，基于测定位置坐标Ps来生成校正指令电流Io的电流校正数据Ia。在步骤S005中，生成校正后的指令电流Ir，在步骤S009中，依次改变校正后的指令电流Ir、射束尺寸指令So、加速器设定指令Bo、射程移位器指令Ro，来进行预备照射。在步骤S010中，照射控制计算机22收集预备照射中的测定位置坐标Ps、测定剂量Ds、测定射束尺寸Ss等照射记录。在步骤S011中，基于在步骤S010中所收集的照射记录，来对各照射点的测定位置坐标Ps和目标照射位置坐标Pi之间的位置差是否在允许范围内进行判定。在位置差在允许范围内的情况下，转移到步骤S007，不会再次进行校正而进行正式照射。

在位置差不在允许范围内的情况下，转移到步骤S012，基于步骤S010的照射记录，重复步骤S004到步骤S011。

进行步骤S008及步骤S011中的判定的判定器40由照射控制计算机22的CPU41及存储器42实现。

在实施方式2的粒子射线治疗装置中，对基于指令电流Io的预备照射的位置差进行评价，并重复基于电流校正数据Ia的校正，直至位置差在规定的范围内，因此，能比实施方式1更高精度地来修正由扫描电磁铁3的磁滞所引起的带电粒子束1b的位置偏移。因而，能降低扫描电磁铁3的磁滞的影响，能进一步实现高精度的射束照射。另外，在基于指令电流Io的预备照射中的位置差在允许范围内的情况下，不进行校正，因此，能够缩短确定适用于正式照射的设定数据Fo的时间。

此外，在实施方式1中，以在进行正式照射之前再次进行预备照射为例进行了说明，但是作为进行粒子射线治疗装置的确认的照射，也能实施基于电流校正数据Ia的确认照射，省略步骤S006的工序。

另外，对在改变切片时停止带电粒子束1、在对同一切片内进行照射时持续照射带电粒子束1的照射方法进行了说明，但是并不限于此，也能适用对每个照射点停止带电粒子束1的点扫描、光栅扫描等其他扫描方法。此外，在光栅扫描中，即使不存在作为射束停止的离散的位置的照射点，但是控制照射剂量的照射对象15的位置也能被称为是用于控制照射剂量的照射点。另外，在光栅扫描中，带电粒子束1的折返点等是扫描电磁铁3的电流值的增减图案的变化点，也能基于对应于扫描电磁铁3的电流值的增减图案的变化点的测定位置坐标及目标照射位置坐标，来生成电流校正数据Ia。

工业中的应用

本发明所涉及的粒子射线治疗装置可适用于用于医疗用途和研究用途的粒子射线治疗装置。

附图标记

1   带电粒子束

1a  入射带电粒子束

1b  射出带电粒子束

3   扫描电磁铁

3a  X方向扫描电磁铁

3b  Y方向扫描电磁铁

6   扫描电磁铁指令值生成器

7   位置监视器

15  照射对象

25  指令值生成器

30  校正数据生成器

32  照射管理装置

40  判定器

52  加速器

Io  指令电流

Ir  指令电流

Ig  指令电流

Ia  电流校正数据

Pi  目标照射位置坐标

Ps  测定位置坐标

Claims (5)

1.一种粒子射线治疗装置，

对照射对象照射由加速器进行加速且由扫描电磁铁进行扫描的带电粒子束，其特征在于，包括：

照射管理装置，该照射管理装置基于所述带电粒子束的目标照射位置坐标来控制所述扫描电磁铁；以及位置监视器，该位置监视器测定所述带电粒子束的测定位置坐标，

所述照射管理装置包括指令值生成器，该指令值生成器基于校正数据和所述目标照射位置坐标来生成对所述扫描电磁铁的控制输入，并将该控制输入输出到所述扫描电磁铁，所述校正数据是基于所述测定位置坐标及所述目标照射位置坐标而生成的，所述测定位置坐标是在所述扫描电磁铁的励磁图案与正式照射的计划相同的预备照射中、由所述位置监视器测定的。

2.如权利要求1所述的粒子射线治疗装置，其特征在于，

所述照射管理装置包括：校正数据生成器，该校正数据生成器基于所述测定位置坐标及所述目标照射位置坐标来生成所述校正数据；以及扫描电磁铁指令值生成器，该扫描电磁铁指令值生成器基于所述目标照射位置坐标来生成作为基础的控制输入，

所述指令值生成器输出校正控制输入作为所述控制输入，所述校正控制输入是利用由所述校正数据生成器生成的所述校正数据来对由所述扫描电磁铁指令值生成器生成的、作为所述基础的控制输入进行校正后而获得的。

3.如权利要求1或2所述的粒子射线治疗装置，其特征在于，

所述校正数据是基于将所述扫描电磁铁的BL积的值BL(me)和所述扫描电磁铁的BL积的值BL(ex)之差ΔBL除以系数K所得的值而生成的，所述扫描电磁铁的BL积的值BL(me)是基于所述预备照射中测定出的所述测定位置坐标而计算出的，所述扫描电磁铁的BL积的值BL(ex)是基于所述目标照射位置坐标而计算出的，

所述系数K是所述扫描电磁铁的BL积和电流值的磁滞回线的中心线上、成为所述BL积的值BL(ex)的点的切线的斜率，

所述BL积是磁场的强度B与所述扫描电磁铁的磁极的有效长度L之积。

4.如权利要求1或2所述的粒子射线治疗装置，其特征在于，

所述照射管理装置包括判定器，该判定器对所述测定位置坐标与所述目标照射位置坐标之间的位置差是否在规定的允许范围内进行判定，

在所述位置差不在所述规定的允许范围内的情况下，生成所述校正数据，

在所述位置差在所述规定的允许范围内的情况下，使输出到所述扫描电磁铁的控制输入与所述预备照射时为相同的值。

5.如权利要求3所述的粒子射线治疗装置，其特征在于，

所述照射管理装置包括判定器，该判定器对所述测定位置坐标与所述目标照射位置坐标之间的位置差是否在规定的允许范围内进行判定，

在所述位置差不在所述规定的允许范围内的情况下，生成所述校正数据，

在所述位置差在所述规定的允许范围内的情况下，使输出到所述扫描电磁铁的控制输入与所述预备照射时为相同的值。