CN103794261A - 粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置 - Google Patents

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Abstract

若想照原样将X射线等放射线治疗装置中的IMRT技术应用到现有的具有摆动系统的粒子射线治疗装置中，则存在必须使用多个团块的问题。本发明的目的在于解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。更具体而言，通过不使用团块而提高深度方向上的照射自由度，从而解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。本发明的目的在于提供一种粒子射线照射装置(58)，该粒子射线照射装置(58)包括扫描照射系统(34)，并安装于使带电粒子束(1)的照射方向旋转的旋转机架，所述扫描照射系统(34)将由加速器进行了加速的带电粒子束(1)进行扫描，粒子射线照射装置(58)包括柱状照射野生成装置(4)，该柱状照射野生成装置(4)扩大带电粒子束(1)的布喇格峰值，来生成柱状的照射野。

Description

粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置
本申请是发明名称为“粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置”、申请日为2011年3月31日、申请号为201110087462.8的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及将以碳等重粒子射线、质子射线为代表的带电粒子射线(以下，称为“粒子射线”)照射到癌等患部来进行治疗的医疗装置(以下，称为“粒子射线治疗装置”)。
背景技术
先于粒子射线治疗装置开发的医疗装置即使用X射线等放射线来进行治疗的医疗装置中，提出有以下方案：即，通过从多个方向来照射调整了强度的放射线，从而均匀地以高剂量治疗患部，减轻周边组织被照射。此处，将从多个方向对患部进行照射称为多门照射。
对于多门照射提出有多种方法，可列举出以西门子为中心的进行分步照射(step and shoot)的IMRT(Intensity-Modulated Radiotherapy：强度调制放射线治疗)(非专利文献1中的文献1、2)及以医科达(ELEKTA)为中心的IMAT(Intensity-Modulated Ark Therapy：强度调制弧形治疗)(非专利文献1中的文献3)。
专利文献1中提出一种放射线照射装置，该放射线照射装置包括多个补偿器，该补偿器对每个照射方向改变X射线的强度分布的空间图案，以仅向患部提供较高的吸收剂量，该放射线照射装置对每个照射方向自动地改变补偿器以进行多门照射。
专利文献1：日本专利特开2005-37214号公报(图17～图21)
非专利文献1：平荣组合了矩形旋转照射和固定多门照射的放射线治疗(CuttingField-IMRT)Medical Review No.872002；44-48。
非专利文献2：与强度调制放射线治疗相关的紧急声明JASTRONEWSLETTER2002；63(3)：4-7。
发明内容
在X射线等放射线治疗装置中，IMRT用于很多关于头颈部、前列腺等的临床应用，获得了很好的成绩，但是在另一面，也被指出了过量照射等问题。根据非专利文献2，IMRT被警告以下情况：即，根据治疗计划内容，即使是有意识地增加或不增加一次剂量或总剂量，结果会因过量照射而导致对正常组织造成有害现象，反之，若过于保守，则会产生因过少的剂量照射而引起的治疗效果不充分的危险性。
该过量照射的原因之一可以认为是由照射自由度不足引起的。非专利文献1中的文献1至3及非专利文献2中示出的X射线等放射线治疗装置的IMRT的最终的照射野是通过取以下参数来重合多种照射而实现的，上述参数是：(1)照射能、(2)照射角度、(3)根据多叶式准直器(以下，称为“MLC”)等的横向的照射野限制、及(4)照剂量(权重)。此处，未使用深度方向上的照射野限制器。
深度方向上的照射野限制器可以举出在粒子射线治疗装置中使用的团块(bolus)。将深度方向上的患部的变化形状称为末端(distal)形状。团块是根据该末端形状加工而成的能量调制器，针对每个患者来对聚乙烯、蜡进行加工而制成。具有团块的照射装置例如专利文献1的图21所示的那样，能够使照射野的形状与患者的末端形状一致。
然而，在粒子射线治疗装置中，不能对多门照射照原样应用一个团块。首先，在IMRT的情况下，必须对多个照射方向分别准备团块。专利文献1的放射线照射装置虽然能够自动移动相当于团块的补偿器(compensator)，但是存在花费团块加工的时间及费用的问题。另外，在IMAT的情况下会更加困难，必须根据每时每刻变化的照射角度来动态地改变团块的形状。目前，对于团块不能实现动态的形状变化。
因而，若想照原样将X射线等放射线治疗装置中的IMRT技术应用到现有的具有摆动系统的粒子射线治疗装置中，同样存在必须使用多个团块的问题。由于不使用团块而不能限制在深度方向上的照射野，即提高照射自由度，因此不使用团块就不能解决过量照射问题。
本发明的目的在于解决上述问题。即，目的在于解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。更具体而言，通过不使用团块而提高深度方向上的照射自由度，从而解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。
一种粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置包括扫描照射系统，安装于使带电粒子束的照射方向旋转的旋转机架，上述扫描照射系统将由加速器进行了加速的带电粒子束进行扫描。粒子射线照射装置包括柱状照射野生成装置，该柱状照射野生成装置扩大带电粒子束的布喇格峰值，生成柱状的照射野。
由于本发明的粒子射线照射装置进行照射，以在与照射对象的末端形状相对应的深度生成柱状的照射野，该柱状的照射野是通过扩大带电粒子束的布喇格峰值而获得的，因此能够不使用团块而提高深度方向上的照射自由度，从而解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1中的粒子射线照射装置的结构图。
图2是表示图1的能量改变装置的结构图。
图3是表示图1的深度方向照射野扩大装置的结构图。
图4是表示本发明的粒子射线照射装置中所使用的治疗计划的制成方法的流程图。
图5是说明图4的步骤ST1的图。
图6是求出本发明的治疗计划的最佳计算的初始状态的示意图。
图7是表示本发明的实施方式2中的能量改变装置的结构图。
图8是表示本发明的实施方式3中的深度方向照射野扩大装置的结构图。
图9是表示本发明的实施方式4中的柱状照射野生成装置的结构图。
图10是表示本发明的实施方式5中的RMW的外观图。
图11是表示本发明的实施方式5中的深度方向照射野扩大装置的结构图。
图12是表示本发明的实施方式6中的深度方向照射野扩大装置的结构图。
图13是表示本发明的实施方式7中的柱状照射野生成装置的结构图。
图14是表示本发明的实施方式8中的粒子射线照射装置的结构图。
图15是表示本发明的实施方式9中的粒子射线治疗装置的结构图。
附图标记
1 带电粒子束
2、2a、2b 能量改变装置
3、3a、3b、3c、3d 深度方向照射野扩大装置
4、4a、4b、4c、4d、4e 柱状照射野生成装置
5、6、7、8 偏转电磁体
9、9a、9b 射程移位器
14 射束轴(beam axis)
15、16、17、18 偏转电磁体
19、19a、19b 脊形过滤器(ridge filter)
22 改变控制装置
25 照射野扩大控制装置
26a、26b、26c、26d 吸收体
27a、27b、27c、27d 驱动装置
28a、28b、28c、28d 脊形过滤器
29a、29b、29c、29d 驱动装置
30 改变控制装置
34 扫描照射系统
35 RMW(深度调制转轮：Range modulation wheel)
36a、36b、36c、36d、36e、36f 基座
37a、37b、37c 叶片(能量吸收体)
40 患部
44a、44b、44c、44d、45a、45b、45c、45d 柱状照射野
52 离子束产生装置
54 同步加速器
58、58a、58b 粒子射线照射装置
59 离子束输送系统
60、60a、60b 粒子射线照射装置
61 角度传感器
62 电动机
65 照射野扩大控制装置
66、66a、66b RMW装置
67a、67b 驱动装置
具体实施方式
实施方式1.
考虑本发明的特征即进行柱状扫描照射的IMRT。通常的点扫描的考虑方法是利用三维的点对患部如同进行点描绘那样进行照射。点扫描是上述那样自由度较高的照射方法，但是反之，照射整个患部所需的时间较长。由于IMRT是多门照射，因此会花费更多的照射时间。因此，从点向深度方向扩大布喇格峰值BP(BraggPeak)，生成柱状的照射野。
图1是表示本发明的实施方式1中的粒子射线照射装置的结构图。粒子射线照射装置58包括：柱状照射野生成装置4，该柱状照射野生成装置4向深度方向扩大布喇格峰值BP，生成柱状的照射野；X方向扫描电磁体10及Y方向扫描电磁体11，该X方向扫描电磁体10及Y方向扫描电磁体11在与带电粒子束1相垂直的方向即X方向及Y方向上将带电粒子束1进行扫描；位置监视器12a、12b；剂量监视器13；扫描电磁体电源32；以及照射控制装置33，该照射控制装置33控制粒子射线照射装置58的照射系统。X方向扫描电磁体10、Y方向扫描电磁体11、扫描电磁体电源32是将带电粒子束1进行扫描的扫描照射系统34。此外，带电粒子束1的前进方向是Z方向。柱状照射野生成装置4包括：能量改变装置2，该能量改变装置2沿着带电粒子束的前进方向从跟前起降低带电粒子束的能量，将其改变为所希望的能量，以调整照射对象即患部40的布喇格峰值BP的深度方向(Z方向)的位置(射程)；以及深度方向照射野扩大装置3，该深度方向照射野扩大装置3将布喇格峰值BP向深度方向扩大。将扩大该患部40在深度方向即照射方向上的宽度后的布喇格峰值BP称为扩大布喇格峰值SOBP(Spread-Out Bragg Peak)。此处，将扩大布喇格峰值SOBP在照射方向上的宽度称为SOBP的宽度。
X方向扫描电磁体10是沿X方向将带电粒子束1进行扫描的电磁体，Y方向扫描电磁体11是沿Y方向将带电粒子束1进行扫描的电磁体。位置监视器12a、12b检测由X方向扫描电磁体10及Y方向扫描电磁体11进行扫描后的带电粒子束1通过的通过位置。剂量监视器13检测带电粒子束1的剂量。照射控制装置33基于由未图示的治疗计划装置制成的治疗计划数据，来控制患部40的柱状照射野、及其照射位置，若剂量监视器13测出的剂量达到目标剂量，则停止带电粒子束。扫描电磁体电源32基于照射控制装置33输出到X方向扫描电磁体10及Y方向扫描电磁体11的控制输入(指令)，来改变X方向扫描电磁体10及Y方向扫描电磁体11的设定电流。
图2是表示能量改变装置的结构图。图3是表示深度方向照射野扩大装置的结构图。能量改变装置2包括：射程移位器9，该射程移位器9的厚度在宽度方向上(X方向)成阶梯状变化；偏转电磁体5、6，该偏转电磁体5、6构成上游侧偏转电磁体对，以移动带电粒子束1通过射程移位器9的位置；第一偏转电磁体电源20，该第一偏转电磁体电源20对上游侧偏转电磁体对进行励磁；偏转电磁体7、8，该偏转电磁体7、8构成下游侧偏转电磁体对，以使得通过射程移位器9的带电粒子束1返回到原来的轨道上；第二偏转电磁体电源21，该第二偏转电磁体电源21对下游侧偏转电磁体对进行励磁；以及改变控制装置22，该改变控制装置22基于照射控制装置33输入的能量指令值，计算上游侧偏转电磁体对引起的带电粒子束的轨道的移动量，将励磁电流值发送到第一偏转电磁体电源20。改变控制装置22还控制第二偏转电磁体电源21。
带电粒子束1沿射束轴14(Z轴)上入射到上游侧偏转电磁体对5、6。带电粒子束1的轨道向图2的纸面的水平方向(X方向)移动。偏转电磁体5是轨道偏转用的偏转电磁体，偏转电磁体6是轨道平行用的偏转电磁体。轨道改变用的偏转电磁体5使入射的带电粒子束1的轨道发生偏转，使得相对于Z轴倾斜预定的角度θ。轨道平行用的偏转电磁体6将由轨道改变用的偏转电磁体5改变为相对于Z轴倾斜的轨道偏转为相对于Z轴平行的轨道。在射程移位器9的下游侧，由轨道偏转用的偏转电磁体7和轨道平行用的偏转电磁体8使带电粒子束1返回到射束轴14(Z轴)上。轨道改变用的偏转电磁体7使带电粒子束1的轨道发生偏转，使得相对于Z轴倾斜(360度预定的角度θ)。轨道平行用的偏转电磁体8将由轨道改变用的偏转电磁体7改变为相对于Z轴倾斜的轨道偏转为Z轴上的轨道。
对能量改变装置2的动作进行说明。利用上游侧偏转电磁体5、6，导入到能量改变装置2的带电粒子束1在与Z轴平行的轨道上前进，该与Z轴平行的轨道沿X方向离开Z轴预定的距离。然后，带电粒子束1通过预定的厚度的射程移位器9的一部分，从而能量下降了与厚度成比例的量，成为所希望的能量。由此，改变为所希望的能量的带电粒子束1利用下游侧偏转电磁体对7、8而返回到入射到能量改变装置2时的原先的轨道的延长线上。能量改变装置2的优点在于，在改变能量来改变射程时，不产生驱动射程移位器的驱动音。此外，由下游侧偏转电磁体对7、8偏转的带电粒子束1的轨道不限于返回到射束轴14上，也可以是与射束轴14平行并往射束轴14的方向返回的情况，或即使不与射束轴14平行也往射束轴14的方向返回。
图3是表示深度方向照射野扩大装置的结构图。深度方向照射野扩大装置3包括：脊形过滤器19，该脊形过滤器19采用在宽度方向(X方向上)高度不同的大致的三棱柱的结构，即，具有多个不同厚度分布的峰值；偏转电磁体15、16，该偏转电磁体5、6构成上游侧偏转电磁体对，以移动带电粒子束1通过脊形过滤器19的位置；第一偏转电磁体电源23，该第一偏转电磁体电源23对上游侧偏转电磁体对进行励磁；偏转电磁体17、18，该偏转电磁体17、18构成下游侧偏转电磁体对，以使得通过脊形过滤器19的带电粒子束1返回到原来的轨道上；第二偏转电磁体电源24，该第二偏转电磁体电源24对下游侧偏转电磁体对进行励磁；以及改变控制装置25，该改变控制装置25基于照射控制装置33输入的SOBP指令值，计算上游侧偏转电磁体对引起的带电粒子束的轨道的移动量，将励磁电流值发送到第一偏转电磁体电源23。改变控制装置25还控制第二偏转电磁体电源24。
带电粒子束1沿射束轴14(Z轴)上入射到上游侧偏转电磁体对15、16。带电粒子束1的轨道向图2的纸面的水平方向(X方向)移动。偏转电磁体15是轨道偏转用的偏转电磁体，偏转电磁体16是轨道平行用的偏转电磁体。轨道改变用的偏转电磁体15使入射的带电粒子束1的轨道发生偏转，使得相对于Z轴倾斜预定的角度θ。轨道平行用的偏转电磁体16将由轨道改变用的偏转电磁体15改变为相对于Z轴倾斜的轨道偏转为相对于Z轴平行的轨道。在脊形过滤器19的下游侧，由轨道偏转用的偏转电磁体17和轨道平行用的偏转电磁体18使带电粒子束1返回到射束轴14(Z轴)上。轨道改变用的偏转电磁体17使带电粒子束1的轨道发生偏转，使得相对于Z轴倾斜(360度预定的角度θ)。轨道平行用的偏转电磁体18将由轨道改变用的偏转电磁体17改变为相对于Z轴倾斜的轨道偏转为Z轴上的轨道。
对深度方向照射野扩大装置3的动作进行说明。利用上游侧偏转电磁体15、16，导入到深度方向照射野扩大装置3的带电粒子束1在与Z轴平行的轨道上前进，该与Z轴平行的轨道沿X方向离开Z轴预定的距离。然后，带电粒子束1通过具有预定的厚度分布的脊形过滤器19的一部分，从而能量下降了与厚度成比例的量，作为结果，成为混合有多种强度变化的能量的粒子射线束。带电粒子束1根据所通过的脊形过滤器19的峰值的高度能够改变SOBP的宽度。由此，改变为所希望的SOBP的宽度的带电粒子束1利用下游侧偏转电磁体对17、18而返回到入射到深度方向照射野扩大装置3时的原先的轨道的延长线上。深度方向照射野扩大装置3具有以下优点：即，在改变SOBP的宽度时不产生驱动脊形过滤器的驱动音。此外，由下游侧偏转电磁体对17、18偏转的带电粒子束1的轨道不限于返回到射束轴14上，也可以是与射束轴14平行并往射束轴14的方向返回的的情况，或即使不与射束轴14平行也往射束轴14的方向返回。
通过将粒子射线照射装置58安装于旋转机架，从而粒子射线照射装置58的照射系统能够在患者台的周围自由旋转，能够对患部40从多方向进行照射。旋转机架使粒子射线照射装置58的照射系统旋转，使照射方向旋转。即，由此进行多门照射。另外，设使用粒子射线照射装置58的脊形过滤器19来扩大Z方向的照射野，使Z方向的照射野相比XY方向要大，从而能够将射束以柱状的剂量分布(参照图5)来照射到患部40。
接着，说明以柱状扫描照射进IMRT的方法。图4是表示在本发明的粒子射线照射装置中所使用的治疗计划的制成方法的流程图，图5是说明图4的步骤ST1的图，图6是求出治疗计划的最佳计算的初始状态的示意图。图5及图6是以四门(间隔90度)进行照射的情况下的例子。制成治疗计划的治疗计划装置包括：照射野配置部，该照射野配置部根据照射带电粒子束1的患部(照射对象)40的末端形状来配置柱状的照射野，并将柱状的照射野铺满配置在患部(照射对象)40的内侧；以及最优化计算部，该最优化计算部将照射野配置部铺满柱状的照射野的状态作为初始状态，来调整柱状的照射野的配置，使得照射到患部(照射对象)40的检查剂量在预定的范围内。
首先，如图5所示那样，来铺满柱状的照射野即柱状照射野44a、44b、44c、44d，使得与患部40的末端形状一致(步骤ST1)。对所有的门(照射方向)进行上述步骤。此时，柱状的照射野也可重叠。下文会说明重叠的部分。图5(a)是表示在来自照射方向43a的照射时的、铺满柱状照射野44a以使得与患部40的末端形状一致的例子，图5(b)表示照射方向为照射方向43b时的柱状照射野44b，图5(c)表示照射方向是照射方向43c时的柱状照射野44c，图5(d)表示照射方向是照射方向43d时的柱状照射野44d。图6(a)表示完成所有门(照射方向)时的照射野的配置例。
完成了所有门(照射方向)之后，对是否还有残留的照射对象的区域进行判定(步骤ST2)。在没有残留的照射对象区域的情况下，转移至步骤ST5。在存在残留的照射对象的区域的情况下，对残留的照射对象的区域进行第二轮的铺满操作，使得与残留的照射对象的末端形状一致(步骤ST3)。如图6(b)所示，在照射方向是照射方向43c的情况下，铺满柱状照射野45c。此时，第二轮的柱状照射野与第一轮的柱状照射野也可以改变SOBP的宽度。图6(c)表示完成所有门(照射方向)时的照射野的配置例。在图6(c)中，柱状照射野45a的照射方向是照射方向43a，柱状照射野45b的照射方向是照射方向43b，柱状照射野45d的照射方向是照射方向43d。
完成了第二轮的所有门(照射方向)之后，对是否还有残留的照射对象的区域进行判定(步骤ST4)。在存在残留的照射对象的区域的情况下，转移至步骤ST3，重复上述步骤以使得柱状的照射野覆盖所有患部。在没有残留的照射对象的区域的情况下，转移至步骤ST5。
在步骤ST5中，将铺满柱状的照射野的照射计划作为初始值进行最优化计算。在最优化计算结束之后，利用评价函数进行评价(步骤ST6)。对评价函数的值从临床上来看是否能够允许来进行判定，在判定为不允许的情况下返回步骤ST5，进行最优化计算。若评价函数的值处于从临床上来看是能够允许的范围内，则结束。
步骤ST5及步骤ST6所示的治疗计划的最优化操作是为了防止过剂量(超过剂量)而调整柱状的照射野的配置，以使得照射到患部40的检查剂量在预定的范围内。由于上述的柱状的照射野相重叠的部分会引起过剂量(超过剂量)，因此，在最优化操作中，改变柱状的照射野的配置，以使得消除或减少柱状的照射野的相重叠的部分。
步骤ST1～ST4的操作首先由治疗计划装置的照射野配置部进行。接着说明治疗计划装置。对于治疗计划装置，为了医疗安全的放射线治疗计划装置的运用手册(熊谷孝三，日本放射线技师会出版社)中记载得很详细。治疗计划装置起着很广泛的作用，简单而言，可以说是治疗仿真。首先，治疗计划装置的作用之一是最优化计算。步骤ST5及ST6所示的治疗计划的最优化操作由治疗计划装置的最优化计算部进行。最优化计算用于检索IMRT中的反方向治疗计划(逆向计划)的最佳射束强度。
根据上述的运用手册，到目前为止，最优化计算中尝试了下述方法。有在初始的IMRT最优化计算中使用的滤光逆投影法、被分类为概率论方法的伪退火、遗传算法、随机探寻技术、以及被分类为确定性分类方法而安装于现有的很多治疗计划装置中的梯度法。
对于梯度法，尽管计算很快，但具有以下性质：即，若一旦陷入局部的最小(极小)则无法摆脱。然而，当前实施临床IMRT治疗计划的大多数的治疗计划装置中都采用梯度法。
在梯度法中，为了防止陷入不同于所要计算的最佳值的其他的极小值，与其他的遗传算法、随机探寻技术相组合使用也是有效的。此外，根据经验可知，最优化计算的初始值(作为解答的候选而在最初被赋予的值)最好接近所求出的最佳解。
此处，在本发明中，将由步骤ST1～ST4制成的照射计划作为最优化计算的初始值使用。与现有的IMRT相比，由于为了与患部的末端形状一致而使得深度方向上的照射自由度较高，因此由步骤ST1～ST4制成的照射计划与最佳照射十分相近。
最优化计算对必定使得某评价函数为最小的解进行计算。治疗计划装置的情况下，如上述运用手册所示的那样，物理上最优化的基准即评价函数如下所示。
[数学式1]
F T ( b → ) = Σ i = 1 N ( u [ D min - d i ( b → ) ] + 2 + w [ d i ( b → ) - D max ] + 2 ) . . . ( 1 )
式中，Dmin、Dmax是指定的剂量限制。u是对于Dmin的权重系数，w是对于Dmax的权重系数。b(在数学式(1)中带箭头表示，此处不带箭头表示，之后，只要是与数学式(1)相关的说明都相同)是射束泄放的强度的函数，di(b)是设为射束泄放的强度的函数b的体素i的剂量。[x]+是在x>0时为x、在其他情况下为0。N是体素的最大数。
由此，由于在治疗计划装置中进行最优化计算，因此例如即使初始值中柱状的照射野重叠，引起过剂量(超过剂量)，也能在得到的治疗计划中进行调整。
通过采用上述结构，从而根据实施方式1的治疗计划装置，能够不使用团块而提高向深度方向的照射自由度，能够解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。
说明以柱状的剂量分布来照射射线束的效果。最初在以来自一个方向的照射作为前提的现有的粒子射线治疗装置中，根据以下方法形成该照射系统的剂量分布。若以摇摆法为例进行说明，则对于XY方向，利用摇摆电磁体和散射体来均匀地扩大照射野，基于患部的XY平面截面形状(或投影到XY平面的形状等)利用MLC进行限制。对于Z方向，利用脊形过滤器均匀地扩大照射野，利用团块进行限制，使得与患部的末端形状(最深层形状)一致。
如上所述，由于在粒子射线治疗装置的多门照射中必须使用多个团块，因此花费团块的加工时间及费用，而且，不能动态地改变团块的形状，不适用于IMAT。若在粒子射线治疗装置的多门照射中，即使不使用团块也能限制照射野，以与患部的末端形状(最深层形状)一致，则能够解决团块的加工时间及费用的问题，可以适用于IMAT，能够明显减少IMRT的过量照射问题，即能够明显减少对正常组织的非必要照射。因此，引出了以柱状的剂量分布来照射射束的发明。本发明的以柱状的剂量分布来照射射束的最大的效果之一在于，即使不使用团块也能限制照射野，以使得与患部40的末端形状(最深层形状)一致，能够明显地减少对正常组织的非必要照射。
本发明的以柱状的剂量分布来照射射束的另一个最大效果在于，即使不进行X射线等放射线治疗装置中所使用的强度调制，也能形状照射野。此处所提及的强度调整的原理，简而言之，则如下所示，即从多方向照射具有较弱的剂量分布的照射野来进行重叠，从而最终重叠有较多剂量的部位获得作为发挥治疗效果的照射野的剂量分布。
本发明中的照射野的形成如图6所示那样，能够通过组合柱状的剂量来进行。在此处进行补充，本发明中也可重叠照射野来进行照射。对于患部的各部分不允许有剂量不够(剂量不足)和过剂量(超过剂量)，但是临床上能够允许的剂量有一定宽度。利用治疗计划装置来确立照射计划，使得对于患部的各部分能够允许最终的剂量分布。由于与现有的X射线等放射线治疗装置不同，可以不进行使得最终的照射野与患部的末端形状一致的强度调制，因此不需要治疗计划装置进行强度调制的最优化计算，即，能够消除现有的治疗计划所需时间较长的问题。另外，所谓以柱状的剂量来照射射束，与进行点状照射相比，具有照射时间较短的优点。
实施方式1的使用治疗计划装置的粒子射线治疗装置中能够进行多门照射的优点有多个，但主要有以下两点。一个优点是，在对相同患部进行照射的情况下，由于多门照射的粒子射线所通过的体表面积较大，因此能够降低对正常组织即体表面的损伤。另一个优点是，能够避免照射到不能照射的危险部位(脊髓、眼球等)。
如上所述，实施方式1的粒子射线照射装置是粒子射线照射装置58，包括将由加速器进行了加速的带电粒子束1进行扫描的扫描照射系统34，安装于使带电粒子束1的照射方向发生旋转的旋转机架，因为粒子射线照射装置58包括柱状照射野生成装置4，该柱状照射野生成装置4扩大带电粒子束1的布喇格峰值，生成柱状的照射野，因此，能够照射扩大了带电粒子束的布喇格峰值的柱状的照射野，使得在对应于照射对象的末端形状的深度，来生成该柱状的照射野，能够不使用团块而提高深度方向上的照射自由度，能够解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。
实施方式2.
图7是表示本发明的实施方式2中的能量改变装置的结构图。与实施方式1的能量改变装置2a的不同点在于，使用多个吸收体26a、26b、26c、26d，来降低带电粒子束1的能量以改变为所希望的能量，调整照射对象即患部40的布喇格峰值BP在深度方向(Z方向)的位置(射程)。
能量改变装置2b具有由驱动装置27a、27b、27c、27d驱动的多个吸收体26a、26b、26c、26d。吸收体26a、26b、26c、26d是厚度不同的吸收体。通过各吸收体26a、26b、26c、26d的组合，能够改变吸收体的总厚度。改变控制装置22控制驱动装置27a、27b、27c、27d，使得带电粒子束1通过或不通过与各驱动装置相对应的吸收体26a、26b、26c、26d。带电粒子束1降低了与所通过的吸收体的总厚度成比例的量的能量而成为所希望的能量。
实施方式2的具有能量改变装置2b的粒子射线照射装置(参照图1)与实施方式1相同，能够扩大深度方向的布喇格峰值BP，来生成柱状的照射野。由于实施方式2的能量改变装置2b不需要使带电粒子束1偏转，因此与实施方式1的能量改变装置2a相比，不需要偏转电磁体5至8，能够缩短装置在带电粒子束1的照射方向(Z方向)上的长度L1。由于能够缩短装置的长度L1，因此能够使能量改变装置更紧凑。此外，图2的装置的长度L1是从偏转电磁体5的上游侧端部到偏转电磁体8的下游侧端部的长度。
由于实施方式2的具有能量改变装置2b的粒子射线治疗装置(参照图1)能够基于与实施方式1所示的治疗计划装置所制成的治疗计划相对应的治疗计划来执行多门照射，因此，与实施方式1相同，能够不使用团块而提高深度方向上的照射自由度，能够解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。
实施方式3
图8是表示本发明的实施方式3中的深度方向照射野扩大装置的结构图。与实施方式1的深度方向照射野扩大装置3a的不同点在于，使用多个脊形过滤器28a、28b、28c、28d，使带电粒子束的能量成为混合有多种能量的状态，即改变带电粒子束1的能量的宽度，使布喇格峰值BP向深度方向扩大。
深度方向照射野扩大装置3b具有由驱动装置29a、29b、29c、29d驱动的多个脊形过滤器28a、28b、28c、28d。脊形过滤器28a、28b、28c、28d是厚度不同的脊形过滤器。通过各脊形过滤器28a、28b、28c、28d的组合，能够改变脊形过滤器的总厚度。改变控制装置25控制驱动装置29a、29b、29c、29d，使得带电粒子束1通过或不通过与各驱动装置相对应的脊形过滤器28a、28b、28c、28d。带电粒子束1拓宽了与所通过的脊形过滤器的总厚度成比例的量的能量宽度而成为所希望的SOBP的宽度。
实施方式3的具有深度方向照射野扩大装置3b的粒子射线照射装置(参照图1)与实施方式1相同，能够扩大深度方向的布喇格峰值BP，来生成柱状的照射野。由于实施方式3的深度方向照射野扩大装置3b不需要使带电粒子束1偏转，因此与实施方式1的能量改变装置2a相比，不需要偏转电磁体15至18，能够缩短装置在带电粒子束1的照射方向(Z方向)上的长度L2。由于能够缩短装置的长度L2，因此能够使能量改变装置更紧凑。图3的装置的长度L2是从偏转电磁体15的上游侧端部到偏转电磁体18的下游侧端部的长度。
由于实施方式3的具有深度方向照射野扩大装置3b的粒子射线治疗装置(参照图1)能够基于与实施方式1所示的治疗计划装置所制成的治疗计划相对应的治疗计划来执行多门照射，因此，与实施方式1相同，能够不使用团块而提高深度方向上的照射自由度，能够解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。
实施方式4
图9是表示本发明的实施方式4中的柱状照射野生成装置的结构图。与实施方式1的柱状照射野生成装置4a的不同点在于，将能量改变装置2a与深度方向照射野扩大装置3a形成一体化。
柱状照射野生成装置4b包括：两个射程移位器9a、9b；两个脊形过滤器19a、19b；偏转电磁体5、6，该偏转电磁体5、6构成上游侧偏转电磁体对，以移动带电粒子束1通过射程移位器9a、9b及脊形过滤器19a、19b的位置；第一偏转电磁体电源20，该第一偏转电磁体电源20对上游侧偏转电磁体对进行励磁；偏转电磁体7、8，该偏转电磁体7、8构成下游侧偏转电磁体对，以使得通过射程移位器9a、9b及脊形过滤器19a、19b的带电粒子束1返回到原来的轨道上；第二偏转电磁体电源21，该第二偏转电磁体电源21对下游侧偏转电磁体对进行励磁；以及改变控制装置22，该改变控制装置22基于照射控制装置33输入的能量指令值，计算上游侧偏转电磁体对引起的带电粒子束的轨道的移动量，将励磁电流值发送到第一偏转电磁体电源20。改变控制装置22还控制第二偏转电磁体电源21。由于各装置的动作与实施方式1相同，因此不再重复。
射程移位器9a、9b具有相同的形状、相同的材料，脊形过滤器19a、19b是分别以不同高度的大致的三棱柱构成的例子。由于脊形过滤器19b的大致的三棱柱的高度比脊形过滤器19a的大致的三棱柱的高度要高，因此，带电粒子束1的通过脊形过滤器19b后的SOBP的宽度能够比通过脊形过滤器19a的情况要宽。
由于实施方式4的柱状照射野生成装置4b通过两种SOBP的宽度将带电粒子束1改变为所希望的能量，因此，能够将两种柱状照射野设定为所希望的射程。由于不分别对射程移位器9a、9b和脊形过滤器19a、19b设置上游侧偏转电磁体对和下游侧偏转电磁体对，而仅将上游侧偏转电磁体对和下游侧偏转电磁体对设为一对，因此，与实施方式1的柱状照射野生成装置4a相比，能够缩短装置在带电粒子束1的照射方向(Z方向)上的长度。由于使用上游侧偏转电磁体对和下游侧偏转电磁体对以两种SOBP的宽度将带电粒子束1改变为所希望的能量，因此，具有以下优点：即，在改变SOBP的宽度和射程时，不产生驱动射程移位器、脊形过滤器的驱动音。此外，为了具备比两种更多的多种SOBP的宽度，只要配置与该种类数量相对应的射程移位器9和脊形过滤器19即可。
由于实施方式4的具有柱状照射野生成装置4b的粒子射线治疗装置(参照图1)能够基于与实施方式1所示的治疗计划装置所制成的治疗计划相对应的治疗计划来执行多门照射，因此，与实施方式1相同，能够不使用团块而提高深度方向上的照射自由度，能够解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。
实施方式5
在实施方式1至4中，说明了利用脊形过滤器19、28来实现在Z方向上扩大照射野、即SOBP。在实施方式5中，为了扩大在Z方向上的照射野，使Z方向的照射野相比XY方向要大，说明使用深度调制转轮RMW(Range modulationWheel)的情况下的实施方式。
所谓RMW，是指在照射系统的装置即在粒子射线照射装置中所使用的装置，用于在射束前进方向上扩大照射野来生成SOBP。RMW有时用于双散射体法、摆动法等宽射束照射法，上述宽射束照射法暂时扩大射束的照射野，使用准直器、团块来限制照射野。在日本专利特开2007-222433号公报中示出了双散射体法中使用RMW的例子。使用图10及图11来说明本发明的实施方式5中的本发明的RMW。
图10是表示本发明的实施方式5中的RMW的外观图，图11是表示本发明的实施方式5中的深度方向照射野扩大装置的结构图。RMW35具有以下结构：即，配置有多片成为楔形形状的能量吸收体(叶片)，该能量吸收体在圆周方向由多个基座构成，该多个基座在轴方向上的厚度呈阶梯状地增大或减小。在图10的例子中，具有三个叶片37a、37b、37c。叶片37a、37b、37c各包括六个基座36a、36b、36c、36d、36e、36f，形成从基座36a向基座36f沿着顺时针的圆周方向其轴方向上的厚度呈阶梯状减小的形状。若使用基座36来表示RMW35，则如下所示。RMW35具有能量吸收体37，该能量吸收体37沿圆周方向配置有在轴方向上的厚度呈阶梯状不同的多个基座36a～36f，通过使带电粒子束1通过多个基座36a～36f来使能量产生宽度。叶片37a、37b、37c分别配置在角度范围0°～120°、120°～240°、240°～360°(0°)。六个基座36a、36b、36c、36d、36e、36f分别配置在20°间隔的角度范围。RMW35配置于粒子射线照射装置内的射束路经，在与射束路经相垂直的面内旋转。例如，将其配置于图1所示的扫描照射系统34的上游。
说明利用RMW35形成SOBP的原理。例如，在RMW35旋转的状态下，在带电粒子束1通过叶片较薄的部分(例如基座36f)时，射束能量的衰减减少，布喇格峰值BP生成于体内较深的部位。另外，带电粒子束1通过叶片较厚的部分(例如基座36a)时，射束能量发生较大的衰减，布喇格峰值BP生成于接近患者体表面的较浅的部分。另外，利用RMW35的旋转(循环)，布喇格峰值BP的位置进行周期性的变动，其结果是，若从时间积分来看，则能够获得从接近体表面的较浅的部分到体内较深的部分的宽广且平坦的剂量分布(SOBP)。
通过选择相邻的多个基座，使带电粒子束1仅通过所选择的基座，从而能够形成多个SOBP的宽度。将例如选择基座36e、36f的情况下的SOBP的宽度设为SOBP宽度1。与SOBP宽度1相同，将在选择基座36d～36f的情况下、在选择基座36c～36f的情况下、在选择基座36b～36f的情况下、在选择基座36a～36f的情况下的各SOBP宽度分别设为SOBP宽度2、SOBP宽度3、SOBP宽度4、及SOBP宽度5。在图10所示的RMW35的例子中，在必然包含基座36f的情况下，能够形成五个SOBP的宽度，基于上述多个SOBP的宽度，能够自由地选择且改变SOBP的宽度。
相比现有的点扫描，本发明的RMW35能扩大在深度方向上的布喇格峰值BP，用于生成柱状照射野44、45(参照图6)。有关实施方式5的粒子射线照射装置具有图1所示的结构。即，从带电粒子束1的上游侧起包括：柱状照射野形成装置4、一组扫描电磁体10、11、位置监视器12a、12b、及剂量监视器13，由照射控制装置33进行控制。其中，柱状照射野形成装置4是包括RMW35的深度方向照射野扩大装置3(3c)。
实施方式5中的柱状照射野形成装置4具有能量改变装置2和深度方向照射野扩大装置3(3c)。使用图11说明深度方向照射野扩大装置3c。深度方向照射野扩大装置3c包括：RMW35；旋转轴64，该旋转轴64使RMW35旋转；电动机(旋转驱动装置)62，该电动机62驱动旋转的旋转轴64；角度传感器61，该角度传感器61检测旋转轴64的旋转角度；以及照射野扩大控制装置65，该照射野扩大控制装置65基于角度传感器61检测出的旋转角度，将控制带电粒子束1开始射出和停止射出的控制信号Sig1发送到照射控制装置33。在不与带电粒子束1相干涉的位置配置的电动机62和旋转轴64由例如锥齿轮(连结装置)63a、63b相连结。照射野扩大控制装置65控制电动机62的旋转。此处，控制RMW35，使其持续以预定的一定速度旋转。RMW35、旋转轴64、电动机62、锥齿轮(连结装置)63a、63b、角度传感器61构成RMW装置66。RMW装置66改变带电粒子束1通过的RMW35的位置来使能量产生宽度。照射野扩大控制装置65进行控制使得带电粒子束1通过多个基座36a～36f。
对深度方向照射野扩大装置3c的动作进行说明。说明由治疗计划所指定的某柱状照射野44的SOBP的宽度例如为上述SOBP宽度4的情况。SOBP宽度4是带电粒子束1通过与基座36b～36f的位置相对应的角度而形成的。另外，带电粒子束1照射该柱状照射野44，直至柱状照射野44达到治疗计划所指定的剂量(达到目标剂量)。带电粒子束1在达到该柱状照射野44的剂量之前至少通过一次设置有基座36a～36f的叶片37。利用电动机62来控制RMW35，使其向旋转方向68所示的方向旋转。
在角度传感器61检测出基座36b的该角度20°～40°中的射出开始角度即角度区域开始角度20°(140°、260°)时，带电粒子束1开始对柱状照射野44进行射出。若角度传感器61检测出射出开始角度，则照射野扩大控制装置65输出控制信号Sig1(例如第一电压电平)。照射控制装置33接收控制信号Sig1，向加速器的射出装置输出射出开始指示，使得向粒子射线照射装置58射出带电粒子束1。加速器的射出装置接收射出开始指示，来向粒子射线照射装置58射出带电粒子束1(射束射出步骤)。接着，若角度传感器61检测到射出停止角度(120°、240°、360°(0°))，则照射野扩大控制装置65停止控制信号Sig1(例如改变为第二电压电平)。照射控制装置33接收到停止控制信号Sig1时，向加速器的射出装置输出射出停止指示，使得停止向粒子射线照射装置58射出带电粒子束1。加速器的射出装置接收到射出停止指示来停止向粒子射线照射装置58射出带电粒子束1(射束停止步骤)。
接着，在下一叶片37中也反复射束射出步骤和射束停止步骤，直至剂量监视器检测出达到了所要求的剂量为止。若剂量监视器检测出达到了所要求的剂量，则照射控制装置33接收到剂量已满，向加速器的射出装置输出射出停止指令，使得停止向粒子射线照射装置58射出带电粒子束1。加速器的射出装置接收到射出停止指示，来停止向粒子射线照射装置58射出带电粒子束1(柱状照射野停止步骤)。之后，转移到形成下一柱状照射野的步骤。形成柱状照射野的步骤是上述的射束射出步骤、射束停止步骤、及柱状照射野停止步骤。实施方式5的具有深度方向照射野扩大装置3c的粒子射线照射装置58能够照射扩大了带电粒子束的布喇格峰值的柱状的照射野，使得在对应于照射对象的末端形状的深度，来生成该柱状的照射野，能够不使用团块而提高深度方向上的照射自由度，能够解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。
RMW35具有脊形过滤器所不具有的有利效果。如图6所示，根据患部40的形状，有时第二轮的柱状照射野45与第一轮的柱状照射野44需要改变SOBP的宽度。在使用脊形过滤器来改变SOBP的宽度的情况下，如图8、图9所示那样，需要准备多个脊形过滤器。另一方面，在使用RMW的情况下，通过基于RMW35的旋转角度来控制开始射出带电粒子束1和停止射出带电粒子束1，从而能自由地改变SOBP的宽度。即，如上所述，通过使RMW35的旋转与射出射束的定时同步，从而能够用一个RMW35来自由地控制SOBP的宽度。由此，在形成多个SOBP的宽度的情况下，能够简化柱状照射野生成装置4的结构。
实施方式6
图12是表示本发明的实施方式6中的深度方向照射野扩大装置的结构图。与实施方式5的深度方向照射野扩大装置3c的不同点在于，具有多个可选择的不同SOPB的宽度的RMW装置。图12所示的深度方向照射野扩大装置3d是包括两个RMW装置66a、66b的例子。RMW装置66a的RMW35a是比RMW装置66b的RMW35b具有更多可选择的SOPB的宽度的数量的例子。照射野扩大控制装置65选择使用RMW装置66a及RMW装置66b中的某一个，还对驱动RMW装置66a的驱动装置67a及驱动RMW66b的驱动装置67b进行控制。照射野扩大控制装置65接收RMW装置66a的角度传感器61的信号及RMW装置66b的角度传感器61的信号，来输出或停止控制信号Sig1。
能够通过增加叶片37的基座36的数量来增多可选择的SOPB的宽度的数量。例如，RMW35a具有两个叶片37a、37b，各叶片37a、37b包括九个基座36a～36i。在这种情况下，各叶片的角度范围为180°，各基座的角度范围与实施方式5相同，成为20°。此外，也可只有一个叶片37，并使RMW35的基座36的各自的厚度全部不同。在应用RMW35的实施方式中，也可使RMW35的基座36的各自的厚度都不相同。
由于实施方式6的深度方向照射野扩大装置3d具有多个可选择的SOPB的宽度不同的RMW装置66a、66b，因此能够比实施方式5的深度方向照射野扩大装置3c形成更广的范围的SOPB的宽度。因而，具有深度方向照射野扩大装置3d的粒子射线照射装置58能够比实施方式5的粒子射线照射装置58形成更多种类的柱状照射野并进行照射，能够高效地对患部40执行多门照射。
实施方式7
图13是表示本发明的实施方式7中的柱状照射野生成装置的结构图。与实施方式5的具有深度方向照射野扩大装置3c的柱状照射野生成装置4a的不同点在于，将能量改变装置2(2a)与深度方向照射野扩大装置3c形成一体化。柱状照射野生成装置4c包括：两个射程移位器9a、9b；两个RMW装置66a、66b；偏转电磁体5、6，该偏转电磁体5、6构成上游侧偏转电磁体对，以移动带电粒子束1通过射程移位器9a、9b及RMW装置66a、66b的位置；第一偏转电磁体电源20，该第一偏转电磁体电源20对上游侧偏转电磁体对进行励磁；偏转电磁体7、8，该偏转电磁体7、8构成下游侧偏转电磁体对，以使得通过射程移位器9a、9b及RMW装置66a、66b的带电粒子束1返回到原来的轨道上；第二偏转电磁体电源21，该第二偏转电磁体电源21对下游侧偏转电磁体对进行励磁；以及改变控制装置30，该改变控制装置30基于照射控制装置33输入的能量指令值，计算上游侧偏转电磁体对引起的带电粒子束的轨道的移动量，将励磁电流值发送到第一偏转电磁体电源20。改变控制装置30还控制第二偏转电磁体电源21。另外，改变控制装置30还具有实施方式5的照射野扩大控制装置65的功能。射程移位器9a配置于PMW装置66a的上游侧，以位于从RMW35a的旋转轴64a到RMW35a的外周的范围内。射程移位器9b配置于PMW装置66b的上游侧，以位于从RMW35b的旋转轴64b到RMW35b的外周的范围内。由于各装置的动作与实施方式1及5相同，因此不再重复。
射程移位器9a、9b为相同的形状、相同的材料，RMW装置66a的RMW35a和RMW66b的RMW35b是可选择的SOPB的宽度不同的例子。RMW装置66a的RMW35a如实施方式6所说明的那样，能够比RMW装置66b的RMW35b具有更多可选择的SOPB的宽度的数量。
由于实施方式7的柱状照射野生成装置4c具有多个可选择的SOPB的宽度不同的RMW装置66a、66b，因此能够比实施方式5的深度方向照射野扩大装置3c形成更广的范围的SOPB的宽度。因而，具有深度方向照射野扩大装置3d的粒子射线照射装置58能够比实施方式5的粒子射线照射装置58形成更多种类的柱状照射野并进行照射，能够高效地对患部40执行多门照射。
实施方式7的柱状照射野生成装置4c还能进行以下控制：即，在形成柱状照射野44、45时不重复射出和停止带电粒子束1。为了方便地与上述说明的柱状照射野生成装置4c加以区别，而将该例的柱状照射野生成装置称为柱状照射野生成装置4d。通过在形成柱状照射野44、45时不重复射出和停止带电粒子束1，从而能够进行适用于呼吸同步照射的带电粒子束1的照射。例如，使RMW35a的基座36的数量与实施方式6所说明的相同，使RMW35b的基座36的数量与实施方式5所说明的相同。在形成柱状照射野44、45时，使带电粒子束1通过RMW35a或RMW35b的基座37直到达到剂量。由此，带电粒子束1通过RMW35a的情况下的SOBP的宽度(SOBP宽度a)为一种，带电粒子束1通过RMW35b的情况下的SOBP的宽度(SOBP宽度b)为一种。且能够使SOBP宽度b比SOBP宽度a要宽。此外，在必然不使得重复射出和停止带电粒子束1而形成柱状照射野44、45的情况下，由于改变控制装置30不需要生成控制信号Sig1，因此能够简化改变控制装置30的结构。
由于实施方式7的柱状照射野生成装置4d使用两种SOBP的宽度将带电粒子束1改变为所希望的能量，因此，能够将两种柱状照射野设定为所希望的射程。通过使得在形成柱状照射野44、45时不重复射出和停止带电粒子束1，从而能够进行适用于呼吸同步照射的带电粒子束1的照射。此外，为了具备比两种更多的多种SOBP的宽度，只要配置与该种类数量相对应的射程移位器9和RMW装置66即可。
由于实施方式7的柱状照射野生成装置4c、4d不分别对射程移位器9a、9b和RMW装置66a、66b设置上游侧偏转电磁体对和下游侧偏转电磁体对，而仅设置一组上游侧偏转电磁体对和下游侧偏转电磁体对，因此，与实施方式1的柱状照射野生成装置4a相比，能够缩短装置在带电粒子束1的照射方向(Z方向)上的长度。
由于实施方式7的具有柱状照射野生成装置4c、4d的粒子射线治疗装置(参照图1)能够基于与实施方式1所示的治疗计划装置所制成的治疗计划相对应的治疗计划来执行多门照射，因此，与实施方式1相同，能够不使用团块而提高深度方向上的照射自由度，能够解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。
实施方式8
到目前为止，实施方式1至7所示的粒子射线照射装置说明了在柱状照射野生成装置4中改变带电粒子束1的能量的例子。然而，改变带电粒子束1的能量也能通过改变同步加速器54的参数来实现。此处，说明以下例子：即，组合同步加速器54的参数和深度方向照射野扩大装置3，来生成柱状照射野44、45。图14是表示本发明的实施方式8中的粒子射线照射装置的结构图。实施方式8的粒子射线照射装置60与实施方式1至7所示的粒子射线照射装置的不同点在于，即使在柱状照射野生成装置4中不设置能量改变装置2，也能利用同步加速器54来改变带电粒子束1的能量，来生成柱状照射野44、45。
粒子射线照射装置60的柱状照射野生成装置4(4e)包括深度方向照射野扩大装置3。深度方向照射野扩大装置3是上述深度方向照射野扩大装置3a、3b、3c、3d中的任一个。照射控制装置33将能量指令值输出到加速器即同步加速器54，使得在形成柱状照射野44、45时，位于由治疗计划所计划出的该柱状照射野44、45的深度方向。同步加速器54接收能量指令值，根据该能量指令值来改变带电粒子束1的能量。成为预定的能量的带电粒子束1经由离子束传输系统59来入射到粒子射线照射装置60。利用柱状照射野生成装置4(4e)来改变带电粒子束1的能量的宽度，使得成为由治疗计划所计划出的预定的SOBP的宽度，在患部40的预定的位置形成预定的柱状照射野44、45。
由于实施方式8的粒子射线照射装置60能够基于与实施方式1所示的治疗计划装置所制成的治疗计划相对应的治疗计划来执行多门照射，因此，与实施方式1相同，能够不使用团块而提高深度方向上的照射自由度，能够解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。另外，粒子射线照射装置60能够获得适用于柱状照射野生成装置4(4e)的深度方向照射野扩大装置3a、3b、3c、3d的效果。
实施方式9
本发明的实施方式9是包括实施方式1至8所示的粒子射线照射装置的粒子射线治疗装置。图15是本发明的实施方式9中的粒子射线治疗装置的简要结构图。粒子射线治疗装置51包括离子束产生装置52、离子束传输系统59、及粒子射线照射装置58a、58b(60a、60b)。离子束产生装置52包括离子源(未图示)、前级加速器53、及同步加速器54。粒子射线照射装置58b设置于旋转机架(未图示)。粒子射线照射装置58a设置于不具有旋转机架的治疗室。离子束传输系统59的作用是联系同步加速器54和粒子射线照射装置58a、58b。离子束传输系统59的一部分设置于旋转机架(未图示)，该部分具有多个偏转电磁体55a、55b、55c。
由离子源产生的质子射线等粒子射线即带电粒子束由前级加速器53进行加速，并入射到同步加速器54。带电粒子束被加速到预定的能量。由同步加速器54射出的带电粒子束经由离子束传输系统59而传输到粒子射线照射装置58a、58b(60a、60b)。粒子射线照射装置58a、58b(60a、60b)将带电粒子束照射到患者的患部(未图示)。
由于实施方式9的粒子射线照射装置51基于实施方式1所示的治疗计划装置所制成的治疗计划，来使粒子射线照射装置58(60)进行动作，将带电粒子束照射到患者的患部，因此，能够不使用团块而提高深度方向上的照射自由度，能够解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。
由于实施方式9的粒子射线治疗装置51以柱状的剂量分布来照射射束，因此与进行点状照射相比，具有照射时间较短的优点。另外，由于能够进行多门照射，因此，在照射相同患部的情况下，能够减少对正常组织即体表面的损伤，能够避免照射到不能照射的危险部位(脊髓、眼球等)。
而且，实施方式9的粒子射线治疗装置51中，还具有能远程进行多门照射的优点。所谓远程多门照射，是指不需要技师等进入治疗室来操作旋转机架，而能够在治疗室外通过远程来多方向地改变对患部的照射方向，从而照射粒子射线。如上所述，在本发明的粒子射线治疗装置中，由于构成不需要MLC、团块的简单的照射系统，因此不需要更换团块的操作及确认MLC的形状的操作。其结果是，能够进行远程多门照射，获得大幅缩短治疗时间的效果。
此外，在具有能量改变装置2及深度方向照射野扩大装置3的柱状照射野生成装置4中，柱状照射野生成装置4也能够使用实施方式2所示的能量改变装置2b和实施方式3所示的深度方向照射野扩大装置3b。
至此，在实施方式5至7中，说明了以下例子：即，深度方向照射野扩大装置使RMW35以预定的一定速度旋转，重复射出和停止射出带电粒子束1，以使得带电粒子束1仅通过所选择的基座，来形成多个SOBP的宽度。还有其他使用RMW35来形成多个SOBP的宽度的方法。例如，说明形成选择基座36e、36f时的SOBP的宽度即SOBP宽度1的情况。使用伺服电动机、步进电动机等作为电动机62。设定RMW35的位置，使得带电粒子束1通过基座36f，并开始照射带电粒子束1。经过一定时间后，利用电动机62设定RMW35的位置，使得带电粒子束1通过基座36e。经过一定时间后，设定RMW35的位置，使得带电粒子束1通过基座36f。每经过一定时间后，改变RMW35的位置，以使得带电粒子束1往返于基座36e、36f的位置，从而形成SOBP宽度1。在形成选择基座36a～36f时的SOBP的宽度即SOBP宽度5的情况下，只需每经过一定时间就改变RMW35的位置，以使得带电粒子束1往返于基座36a～36f的位置。另外，也可以重复以下步骤：即，每经过一定时间就停止带电粒子束1，之后改变带电粒子束1通过的基座36的位置，在该改变后，射出带电粒子束1。在不停止带电粒子束1而改变RMW35的位置、以使得带电粒子束1往返于基座36a～36f的位置的情况下，也能够适用于呼吸同步照射。
工业上的实用性
本发明的粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置能够适用于医疗。特别是能够解决过量照射的IMRT的问题，有助于医疗产业的发展。

Claims (34)

1.一种粒子射线照射装置，
包括扫描照射系统，并安装于使带电粒子束的照射方向旋转的旋转机架，所述扫描照射系统利用分别在垂直于照射方向的X方向及Y方向上进行扫描的X方向扫描电磁体及Y方向扫描电磁体，在所述X方向及所述Y方向上对由加速器进行了加速的所述带电粒子束进行扫描，其特征在于，
所述粒子射线照射装置包括柱状照射野生成装置，该柱状照射野生成装置扩大所述带电粒子束的布喇格峰值，来生成柱状的照射野，
所述柱状照射野的高度是所述带电粒子束在照射方向上的宽度即SOBP宽度，该柱状照射野的与高度方向的轴垂直的截面的长度是所述带电粒子束在所述X方向及所述Y方向上的宽度即射束尺寸，该柱状照射野的高度比所述射束尺寸要长，
所述射束尺寸是进行一次治疗照射时所选择的单一尺寸，
所述柱状照射野生成装置根据所述带电粒子束所照射的照射对象的末端形状，生成具有一个所述SOBP宽度的所述柱状照射野即外侧柱状照射野，并在所述照射对象的内侧生成具有不同于所述外侧柱状照射野的其它所述SOBP宽度的所述柱状照射野即内侧柱状照射野，
所述扫描照射系统进行扫描照射，以铺满所述柱状照射野生成装置所生成的所述外侧柱状照射野，使得与照射对象的末端形状一致，并在所述外侧柱状照射野的内侧铺满所述内侧柱状照射野。
2.如权利要求1所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述内侧柱状照射野具有比所述外侧柱状照射野要小的其它所述SOBP宽度。
3.如权利要求1或2所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述柱状照射野生成装置包括：
能量改变装置，该能量改变装置改变所述带电粒子束的能量；以及
深度方向照射野扩大装置，该深度方向照射野扩大装置扩大所述带电粒子束的布喇格峰值。
4.如权利要求1或2所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述柱状照射野生成装置包括深度方向照射野扩大装置，该深度方向照射野扩大装置扩大所述带电粒子束的布喇格峰值，
利用所述加速器改变所述带电粒子束的能量。
5.如权利要求3所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述能量改变装置包括：
射程移位器，该射程移位器在所述带电粒子束所通过的方向上的厚度根据部位而不同，根据所述厚度降低所通过的带电粒子束的能量；
上游侧偏转电磁体对，该上游侧偏转电磁体对移动所述带电粒子束通过所述射程移位器的通过位置；
下游侧偏转电磁体对，该下游侧偏转电磁体对使得所述带电粒子束的轨道向入射到该能量改变装置的射束轴的方向返回；以及
改变控制装置，该改变控制装置控制所述上游侧偏转电磁体对及所述下游侧偏转电磁体对，以使得所述带电粒子束通过所述射程移位器的预定的厚度。
6.如权利要求3所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述深度方向照射野扩大装置包括：
脊形过滤器，该脊形过滤器具有根据所述带电粒子束所通过的位置不同而损失的能量不同的厚度分布；
上游侧偏转电磁体对，该上游侧偏转电磁体对移动所述带电粒子束通过所述脊形过滤器的通过位置；
下游侧偏转电磁体对，该下游侧偏转电磁体对使得所述带电粒子束的轨道向入射到该深度方向照射野扩大装置的射束轴的方向返回；以及
照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置控制所述上游侧偏转电磁体对及所述下游侧偏转电磁体对，以使得所述带电粒子束通过所述脊形过滤器的预定的厚度分布。
7.如权利要求4所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述深度方向照射野扩大装置包括：
脊形过滤器，该脊形过滤器具有根据所述带电粒子束所通过的位置不同而损失的能量不同的厚度分布；
上游侧偏转电磁体对，该上游侧偏转电磁体对移动所述带电粒子束通过所述脊形过滤器的通过位置；
下游侧偏转电磁体对，该下游侧偏转电磁体对使得所述带电粒子束的轨道向入射到该深度方向照射野扩大装置的射束轴的方向返回；以及
照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置控制所述上游侧偏转电磁体对及所述下游侧偏转电磁体对，以使得所述带电粒子束通过所述脊形过滤器的预定的厚度分布。
8.如权利要求5所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述深度方向照射野扩大装置包括：
脊形过滤器，该脊形过滤器具有根据所述带电粒子束所通过的位置不同而损失的能量不同的厚度分布；
上游侧偏转电磁体对，该上游侧偏转电磁体对移动所述带电粒子束通过所述脊形过滤器的通过位置；
下游侧偏转电磁体对，该下游侧偏转电磁体对使得所述带电粒子束的轨道向入射到该深度方向照射野扩大装置的射束轴的方向返回；以及
照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置控制所述上游侧偏转电磁体对及所述下游侧偏转电磁体对，以使得所述带电粒子束通过所述脊形过滤器的预定的厚度分布。
9.如权利要求3所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述能量改变装置包括：
多个吸收体，该吸收体根据所述带电粒子束所通过的厚度而能量降低；
多个驱动装置，该驱动装置驱动各所述吸收体；以及
改变控制装置，该改变控制装置驱动所述驱动装置来控制所述带电粒子束通过的所述吸收体的总厚度。
10.如权利要求3所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述深度方向照射野扩大装置包括：
多个脊形过滤器，该脊形过滤器根据所述带电粒子束通过的厚度来改变能量的宽度；
多个驱动装置，该驱动装置驱动各所述脊形过滤器；以及
照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置驱动所述驱动装置来控制所述带电粒子束通过的所述脊形过滤器的总厚度。
11.如权利要求4所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述深度方向照射野扩大装置包括：
多个脊形过滤器，该脊形过滤器根据所述带电粒子束通过的厚度来改变能量的宽度；
多个驱动装置，该驱动装置驱动各所述脊形过滤器；以及
照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置驱动所述驱动装置来控制所述带电粒子束通过的所述脊形过滤器的总厚度。
12.如权利要求5所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述深度方向照射野扩大装置包括：
多个脊形过滤器，该脊形过滤器根据所述带电粒子束通过的厚度来改变能量的宽度；
多个驱动装置，该驱动装置驱动各所述脊形过滤器；以及
照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置驱动所述驱动装置来控制所述带电粒子束通过的所述脊形过滤器的总厚度。
13.如权利要求9所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述深度方向照射野扩大装置包括：
多个脊形过滤器，该脊形过滤器根据所述带电粒子束通过的厚度来改变能量的宽度；
多个驱动装置，该驱动装置驱动各所述脊形过滤器；以及
照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置驱动所述驱动装置来控制所述带电粒子束通过的所述脊形过滤器的总厚度。
14.如权利要求1或2所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述柱状照射野生成装置包括：
第一射程移位器，该第一射程移位器在所述带电粒子束所通过的方向上的厚度根据部位而不同，根据所述厚度降低所通过的带电粒子束的能量；
第一脊形过滤器，该第一脊形过滤器配置于所述第一射程移位器的下游侧，具有根据所述带电粒子束所通过的位置不同而损失的能量不同的厚度分布；
第二射程移位器，该第二射程移位器在所述带电粒子束所通过的方向上的厚度根据部位而不同，根据所述厚度降低所通过的带电粒子束的能量；
第二脊形过滤器，该第二脊形过滤器配置于所述第二射程移位器的下游侧，具有根据所述带电粒子束所通过的位置不同而损失的能量不同的厚度分布；
上游侧偏转电磁体对，该上游侧偏转电磁体对移动所述带电粒子束通过所述第一射程移位器及所述第一脊形过滤器的通过位置、或所述带电粒子束通过所述第二射程移位器及所述第二脊形过滤器的通过位置；
下游侧偏转电磁体对，该下游侧偏转电磁体对使得所述带电粒子束的轨道向入射到该柱状照射野生成装置的射束轴的方向返回；以及
改变控制装置，该改变控制装置控制所述上游侧偏转电磁体对及所述下游侧偏转电磁体对，以使得所述带电粒子束通过所述第一射程移位器的预定的厚度及所述第一脊形过滤器的预定的厚度分布、或者通过所述第二射程移位器的预定的厚度及所述第二脊形过滤器的预定的厚度分布，
所述第一脊形过滤器将所述带电粒子束的布喇格峰值扩大为所述外侧柱状照射野的所述SOBP宽度，
所述第二脊形过滤器将所述带电粒子束的布喇格峰值扩大为所述内侧柱状照射野的所述SOBP宽度。
15.如权利要求3所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述深度方向照射野扩大装置包括：
RMW装置，该RMW装置改变所述带电粒子束通过的位置来使能量产生宽度；以及照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置控制所述RMW装置，
所述RMW装置包括：
RMW，该RMW包含能量吸收体，该能量吸收体中沿圆周方向配置有多个在轴方向上的厚度呈阶梯状不同的基座，该RMW因所述带电粒子束通过所述多个基座而使能量产生宽度；以及
旋转驱动装置，该旋转驱动装置使所述RMW旋转，
所述照射野扩大控制装置控制所述旋转驱动装置，使得所述带电粒子束通过所述多个基座。
16.如权利要求4所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述深度方向照射野扩大装置包括：
RMW装置，该RMW装置改变所述带电粒子束通过的位置来使能量产生宽度；以及照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置控制所述RMW装置，
所述RMW装置包括：
RMW，该RMW包含能量吸收体，该能量吸收体中沿圆周方向配置有多个在轴方向上的厚度呈阶梯状不同的基座，该RMW因所述带电粒子束通过所述多个基座而使能量产生宽度；以及
旋转驱动装置，该旋转驱动装置使所述RMW旋转，
所述照射野扩大控制装置控制所述旋转驱动装置，使得所述带电粒子束通过所述多个基座。
17.如权利要求15所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述深度方向照射野扩大装置包括角度传感器，该角度传感器检测所述RMW的旋转角度，
所述照射野扩大控制装置控制旋转驱动装置，使得所述RMW持续旋转，基于所述角度传感器检测出的所述旋转角度，来控制开始射出和停止射出所述带电粒子束，使得所述带电粒子束通过所述多个基座。
18.如权利要求15所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述深度方向照射野扩大装置包括多个所述RMW装置及驱动装置，该驱动装置将所述RMW装置移动到所述带电粒子束通过的位置或所述带电粒子束不通过的位置。
19.如权利要求17所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述深度方向照射野扩大装置包括多个所述RMW装置及驱动装置，该驱动装置将所述RMW装置移动到所述带电粒子束通过的位置或所述带电粒子束不通过的位置。
20.如权利要求1或2所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
所述柱状照射野生成装置包括：
第一射程移位器，该第一射程移位器在所述带电粒子束所通过的方向上的厚度根据部位而不同，根据所述厚度降低所通过的带电粒子束的能量；
第一RMW装置，该RMW装置配置于所述第一射程移位器的下游侧，改变所述带电粒子束的通过的位置来使能量产生宽度；
第二射程移位器，该第二射程移位器在所述带电粒子束所通过的方向上的厚度根据部位而不同，根据所述厚度降低所通过的带电粒子束的能量；
第二RMW装置，该RMW装置配置于所述第二射程移位器的下游侧，改变所述带电粒子束的通过的位置来使能量产生宽度；
上游侧偏转电磁体对，该上游侧偏转电磁体对移动所述带电粒子束入射到所述第一射程移位器及所述第一RMW装置的入射位置、或入射到所述第二射程移位器及所述第二RMW装置的入射位置；
下游侧偏转电磁体对，该下游侧偏转电磁体对使得所述带电粒子束的轨道向入射到该柱状照射野生成装置的射束轴的方向返回；以及
改变控制装置，该改变控制装置控制所述上游侧偏转电磁体对及所述下游侧偏转电磁体对，以使得所述带电粒子束通过所述第一射程移位器的预定的厚度，且利用所述第一RMW装置使能量产生宽度，或者该改变控制装置控制所述上游侧偏转电磁体对及所述下游侧偏转电磁体对，以使得所述带电粒子束通过所述第二射程移位器的预定的厚度，且利用所述第二RMW装置使能量产生宽度，
所述第一RMW装置和所述第二RMW装置分别包括：
RMW，该RMW包含能量吸收体，该能量吸收体中沿圆周方向配置有多个在轴方向上的厚度呈阶梯状不同的基座，该RMW因所述带电粒子束通过所述多个基座而使能量产生宽度；以及
旋转驱动装置，该旋转驱动装置使所述RMW旋转，
所述改变控制装置进行控制，以使得所述带电粒子束通过所述第一RMW装置的所述多个基座，从而扩大为所述外侧柱状照射野的所述SOBP宽度，并使得所述带电粒子束通过所述第二RMW装置的所述多个基座，从而扩大为所述内侧柱状照射野的所述SOBP宽度。
21.一种粒子射线治疗装置，其特征在于，包括：
离子束产生装置，该离子束产生装置产生带电粒子束，利用加速器加速到预定的能量；
离子束传输系统，该离子束传输系统传输由所述离子束产生装置进行了加速的带电粒子束；
粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置将由所述离子束传输系统传输的带电粒子束照射到照射对象；以及
旋转机架，该旋转机架使所述粒子射线照射装置的照射方向旋转，
所述粒子射线照射装置是如权利要求1或2所述的粒子射线照射装置。
22.一种粒子射线治疗装置，其特征在于，包括：
离子束产生装置，该离子束产生装置产生带电粒子束，利用加速器加速到预定的能量；
离子束传输系统，该离子束传输系统传输由所述离子束产生装置进行了加速的带电粒子束；
粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置将由所述离子束传输系统传输的带电粒子束照射到照射对象；以及
旋转机架，该旋转机架使所述粒子射线照射装置的照射方向旋转，
所述粒子射线照射装置是如权利要求3所述的粒子射线照射装置。
23.一种粒子射线治疗装置，其特征在于，包括：
离子束产生装置，该离子束产生装置产生带电粒子束，利用加速器加速到预定的能量；
离子束传输系统，该离子束传输系统传输由所述离子束产生装置进行了加速的带电粒子束；
粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置将由所述离子束传输系统传输的带电粒子束照射到照射对象；以及
旋转机架，该旋转机架使所述粒子射线照射装置的照射方向旋转，
所述粒子射线照射装置是如权利要求4所述的粒子射线照射装置。
24.一种粒子射线治疗装置，其特征在于，包括：
离子束产生装置，该离子束产生装置产生带电粒子束，利用加速器加速到预定的能量；
离子束传输系统，该离子束传输系统传输由所述离子束产生装置进行了加速的带电粒子束；
粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置将由所述离子束传输系统传输的带电粒子束照射到照射对象；以及
旋转机架，该旋转机架使所述粒子射线照射装置的照射方向旋转，
所述粒子射线照射装置是如权利要求5所述的粒子射线照射装置。
25.一种粒子射线治疗装置，其特征在于，包括：
离子束产生装置，该离子束产生装置产生带电粒子束，利用加速器加速到预定的能量；
离子束传输系统，该离子束传输系统传输由所述离子束产生装置进行了加速的带电粒子束；
粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置将由所述离子束传输系统传输的带电粒子束照射到照射对象；以及
旋转机架，该旋转机架使所述粒子射线照射装置的照射方向旋转，
所述粒子射线照射装置是权利要求6所述的粒子射线照射装置。
26.一种粒子射线治疗装置，其特征在于，包括：
离子束产生装置，该离子束产生装置产生带电粒子束，利用加速器加速到预定的能量；
离子束传输系统，该离子束传输系统传输由所述离子束产生装置进行了加速的带电粒子束；
粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置将由所述离子束传输系统传输的带电粒子束照射到照射对象；以及
旋转机架，该旋转机架使所述粒子射线照射装置的照射方向旋转，
所述粒子射线照射装置是如权利要求9所述的粒子射线照射装置。
27.一种粒子射线治疗装置，其特征在于，包括：
离子束产生装置，该离子束产生装置产生带电粒子束，利用加速器加速到预定的能量；
离子束传输系统，该离子束传输系统传输由所述离子束产生装置进行了加速的带电粒子束；
粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置将由所述离子束传输系统传输的带电粒子束照射到照射对象；以及
旋转机架，该旋转机架使所述粒子射线照射装置的照射方向旋转，
所述粒子射线照射装置是权利要求10所述的粒子射线照射装置。
28.一种粒子射线治疗装置，其特征在于，包括：
离子束产生装置，该离子束产生装置产生带电粒子束，利用加速器加速到预定的能量；
离子束传输系统，该离子束传输系统传输由所述离子束产生装置进行了加速的带电粒子束；
粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置将由所述离子束传输系统传输的带电粒子束照射到照射对象；以及
旋转机架，该旋转机架使所述粒子射线照射装置的照射方向旋转，
所述粒子射线照射装置是如权利要求14所述的粒子射线照射装置。
29.一种粒子射线治疗装置，其特征在于，包括：
离子束产生装置，该离子束产生装置产生带电粒子束，利用加速器加速到预定的能量；
离子束传输系统，该离子束传输系统传输由所述离子束产生装置进行了加速的带电粒子束；
粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置将由所述离子束传输系统传输的带电粒子束照射到照射对象；以及
旋转机架，该旋转机架使所述粒子射线照射装置的照射方向旋转，
所述粒子射线照射装置是权利要求15所述的粒子射线照射装置。
30.一种粒子射线治疗装置，其特征在于，包括：
离子束产生装置，该离子束产生装置产生带电粒子束，利用加速器加速到预定的能量；
离子束传输系统，该离子束传输系统传输由所述离子束产生装置进行了加速的带电粒子束；
粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置将由所述离子束传输系统传输的带电粒子束照射到照射对象；以及
旋转机架，该旋转机架使所述粒子射线照射装置的照射方向旋转，
所述粒子射线照射装置是权利要求17所述的粒子射线照射装置。
31.一种粒子射线治疗装置，其特征在于，包括：
离子束产生装置，该离子束产生装置产生带电粒子束，利用加速器加速到预定的能量；
离子束传输系统，该离子束传输系统传输由所述离子束产生装置进行了加速的带电粒子束；
粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置将由所述离子束传输系统传输的带电粒子束照射到照射对象；以及
旋转机架，该旋转机架使所述粒子射线照射装置的照射方向旋转，
所述粒子射线照射装置是权利要求18所述的粒子射线照射装置。
32.一种粒子射线治疗装置，其特征在于，包括：
离子束产生装置，该离子束产生装置产生带电粒子束，利用加速器加速到预定的能量；
离子束传输系统，该离子束传输系统传输由所述离子束产生装置进行了加速的带电粒子束；
粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置将由所述离子束传输系统传输的带电粒子束照射到照射对象；以及
旋转机架，该旋转机架使所述粒子射线照射装置的照射方向旋转，
所述粒子射线照射装置是如权利要求20所述的粒子射线照射装置。
33.如权利要求21所述的粒子射线治疗装置，其特征在于，
包括治疗计划装置，该治疗计划装置制成包括所述粒子射线照射装置及所述旋转机架的动作条件的治疗计划，
所述治疗计划装置包括：
照射野配置部，该照射野配置部根据所述带电粒子束所照射的照射对象的末端形状来配置具有一个所述SOBP宽度的所述外侧柱状照射野，并将所述内侧柱状照射野铺满配置在所述照射对象的内侧；以及
最优化计算部，该最优化计算部将所述照射野配置部铺满所述外侧柱状照射野及所述内侧柱状照射野的状态作为初始状态，来调整所述外侧柱状照射野及所述内侧柱状照射野的配置，使得照射到所述照射对象的照射剂量在预定的范围内。
34.如权利要求33所述的粒子射线治疗装置，其特征在于，
所述照射野配置部在根据所述照射对象的末端形状配置所述外侧柱状照射野之后，再根据所述照射对象的未配置有所述外侧柱状照射野的内侧的形状来配置所述内侧柱状照射野。
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