CN104941076A - 电荷粒子束照射系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够缩短电荷粒子束向照射对象的照射时间的电荷粒子束照射系统。具备：电荷粒子束产生装置，其加速地射出电荷粒子束；照射装置，其具有扫描电荷粒子束的扫描电磁铁，向照射对象的多个照射点射出加速后的电荷粒子束；射束射线量测量器，其求出通过照射装置内的电荷粒子束的射线量；射束位置测量器，其求出通过扫描电磁铁扫描的电荷粒子束的位置和宽度的任意一方或双方。

Description

电荷粒子束照射系统

技术领域

本发明涉及一种向肿瘤等患部照射电荷粒子束而进行治疗的电荷粒子束照射系统。

背景技术

作为本技术领域的背景技术，有日本特开2011-177374号公报(专利文献1)。专利文献1公开一种电荷粒子束照射系统，其在点扫描法的粒子线治疗中，能够缩短照射时间。该电荷粒子束照射系统由电荷粒子产生装置、射束输送系统、照射装置构成，控制装置在每次对点的照射结束时，根据从照射装置内的射束位置测量装置得到的输出来计算电荷粒子束的位置/宽度。

专利文献1：日本特开2011-177374号公报

发明内容

在治疗中，为了减少对患者的负担、增加能够治疗的患者数，希望缩短治疗时间。在点扫描法中，作为其一个手段，有以下的方法，即使得一次向一个照射区间(点)赋予的照射射线量增加，使射线量的重叠照射(repaint)次数减少，由此缩短照射时间而提高射线量率。

解决上述问题的本发明的特征在于一种电荷粒子束照射系统，其具备：电荷粒子束产生装置，其加速地射出电荷粒子束；照射装置，其具有扫描加速后的电荷粒子束的扫描电磁铁，在针对在电荷粒子束的前进方向上将照射对象分割为多个而成的每个层而设定的多个照射点上，向照射对象射出加速后的电荷粒子束；射束射线量测量器，其求出通过照射装置内的电荷粒子束的射线量；射束位置测量器，其求出通过扫描电磁铁扫描的电荷粒子束的位置和宽度的任意一方或其双方，其中射束位置测量器针对每个照射点求出电荷粒子束的位置和宽度的任意一方或其双方并判定是否处于允许范围内，进而针对多个照射点中的一部分或全部的照射点，对于分割为多个照射分区而管理射线量的分段，在向点照射电荷粒子束的过程中，对每个分段求出电荷粒子束的位置和宽度的任意一方或其双方，判定是否处于允许范围内。

发明效果

根据本发明，能够缩短电荷粒子束向照射对象的照射时间。

附图说明

图1是表示作为本发明的适合的一个实施方式的电荷粒子束照射系统的整体结构的概要图。

图2是表示构成实施例1的电荷粒子束照射系统的照射装置和照射控制装置的结构的概要图。

图3是表示照射电荷粒子束的照射对象的在相对于体表面的深度方向上的分区(分层)的说明图。

图4是说明某层L_i的照射点A_i，j中的分割为多个射束照射区间S_k(分段S_k)的照射点A_i，j的说明图。

图5是表示电荷粒子束照射系统计算电荷粒子束的位置和宽度的流程的流程图。

图6是以图4的照射点No.2(A_i，2)为例子，表示实施例1的电荷粒子束照射系统测量点和各分段处的电荷粒子束的射束射线量和计算射束位置和宽度的定时的图。

图7是表示构成实施例2的电荷粒子束照射系统的照射装置和照射控制装置的结构的概要图。

图8是以图4的照射点No.2(A_i，2)为例子，表示实施例2的电荷粒子束照射系统测量点和各分段处的电荷粒子束的射束射线量和计算射束位置和宽度的定时的图。

附图标记说明

电荷粒子束照射系统1；电荷粒子束产生装置2；射束输送系统3；治疗室4；照射装置5、5A；控制装置6；治疗计划装置7；直线加速器(linac)8；圆形加速器(synchrotron)9；射束导管21；偏向电磁铁22；入射器23；射出用的高频施加装置24；射出用反射器28；加速装置(加速空腔)29；偏向电磁铁31；射束路径32；患者用床41；外壳50；第一扫描电磁铁(X方向扫描电磁铁)51；第二扫描电磁铁(Y方向扫描电磁铁)52；射束位置监视器53；射线量监视器54、54A、54B；第一扫描电磁铁电源55；第二扫描电磁铁电源56；电源控制装置57；射束位置测量装置58；射束射线量测量装置59、59A、59B；加速器/输送系统控制装置61；中央控制装置62；照射控制装置63；第一射线量计数器64、64A；第二射线量计数器65、65B。

具体实施方式

以下，使用附图说明各实施例。

[实施例1]

使用图1说明作为本发明的适合的一个实施例的电荷粒子束照射系统。图1是表示本实施例的电荷粒子束照射系统1的整体结构的概要图。在电荷粒子束照射系统1中，使用质子线作为向照射目标即癌的患部照射的电荷粒子束。也可以使用重粒子线(例如碳元素射线)来代替质子线。

电荷粒子束照射系统1具备电荷粒子束产生装置2、射束输送系统3、照射装置5以及控制装置6。将照射装置5和患者用床41配置在治疗室4内。将照射装置5配置为与患者用床41相对。

电荷粒子束产生装置2具备离子源(未图示)、作为前级加速器的直线加速器(linac)8和圆形加速器(synchrotron：同步加速器)9。直线加速器8将通过离子源生成的电荷粒子加速到预定的能量为止而入射到同步加速器9。同步加速器9将入射的电荷粒子加速到预定的能量为止而射出。在本实施例中，作为圆形加速器以同步加速器为例子进行说明，但例如也可以使用回旋加速器那样的不具备前级加速器8的加速器、同步回旋加速器等其他加速器来代替同步加速器。

同步加速器9具备构成电荷粒子束的盘旋轨道的环状的射束导管21、多个偏向电磁铁22、多个四极电磁铁(未图示)、入射器23、射出用的高频施加装置24、射出用反射器28、向电荷粒子束施加高频电压的加速装置(加速空腔)29。高频施加装置24具备射出用高频电极25、开闭开关26、以及高频电源27。射出用高频电极25被设置在射束导管21中，经由开闭开关26与高频电源27连接。如图1所示，沿着射束导管21配置加速装置29、多个偏向电磁铁22、四极电磁铁以及射出用反射器28。高频电源装置(未图示)与加速装置29连接。

射束输送系统3具备将同步加速器9和照射装置5连接起来的射束路径(射束导管)32，在该射束路径32上具备多个四极电磁铁(未图示)和多个偏向电磁铁31。射束路径32在射出用反射器28附近与同步加速器9的环状的射束导管21连接。射束输送系统3向照射装置5输送通过电荷粒子束产生装置2加速后的电荷粒子束。

照射装置5如图2所示，具备外壳50、第一扫描电磁铁(X方向扫描电磁铁)51、第二扫描电磁铁(Y方向扫描电磁铁)52、射束位置检测器(射束位置监视器)53、射束射线量检测器(射束射线量监视器)54、第一扫描电磁铁电源55、第二扫描电磁铁电源56、电源控制装置57、射束位置测量装置58、射束射线量测量装置59。在外壳50内，将第一扫描电磁铁51、第二扫描电磁铁52、射束位置监视器53、射束射线量监视器54配置在所通过的电荷粒子束的射束轨道上。

在与入射到外壳50内的电荷粒子束的射束前进方向垂直的平面内，将某一个方向作为X方向，将与该X方向垂直的方向作为Y方向。第一扫描电磁铁51在X方向上扫描所通过的电荷粒子束，第二扫描电磁铁52在Y方向上扫描所通过的电荷粒子束。电源控制装置57根据来自照射控制装置63的指令信号，控制第一扫描电磁铁电源55和第二扫描电磁铁电源56。第一扫描电磁铁电源55向第一扫描电磁铁51施加预定的励磁电流，第二扫描电磁铁电源56向第二扫描电磁铁52施加预定的励磁电流。

在外壳50内，将射束位置监视器53和射束射线量监视器54配置在第一扫描电磁铁51和第二扫描电磁铁52的下游侧(外壳50的出口侧)。射束位置监视器53和射束位置测量装置58是求出电荷粒子束的位置和宽度的射束射线量测量器。射束位置测量装置58接受来自射束位置监视器53的位置数据，测量所通过的电荷粒子束的位置和宽度(广度)。射束射线量监视器54和射束射线量测量装置59是测量所通过的电荷粒子束的射束射线量的射束射线量测量器。射束射线量测量装置59如果接收到来自射线量监视器54的射线量数据，则测量所通过的电荷粒子束的照射射线量。射束射线量测量装置59具有2个射线量计数器(第一射线量计数器64和第二射线量计数器65)。第一射线量计数器64在开始向照射点照射之前或同时被复位，在向同一照射点进行照射的过程中始终持续地计数电荷粒子束的照射射线量，如果照射射线量达到该点的目标射线量，则射束射线量测量装置59向中央控制装置62和照射控制装置63输出点射线量已满信号。如果通过第二射线量计数器65测量出的照射射线量达到预先设定的目标射线量ΔD，则射束射线量测量装置59向中央控制装置62和照射控制装置63输出分段射线量已满信号，并且将第二射线量计数器65的计数复位。在本实施例中，说明射束位置测量器是求出电荷粒子束的位置和宽度的双方的例子，但也可以是求出电荷粒子束的位置和宽度的任意一个的例子。另外，在本实施例中，以照射装置5具备射束位置测量装置58和射束射线量测量装置59的结构为例子进行说明，但也可以构成为照射控制装置63具备射束位置测量装置58和射束射线量测量装置59。

如图1所示，控制装置6具备加速器/输送系统控制装置61、中央控制装置62、照射控制装置63。加速器/输送系统控制装置61和照射控制装置63与中央控制装置62连接。中央控制装置62与治疗计划装置7连接。加速器/输送系统控制装置61控制构成电荷粒子束产生装置2的各设备和构成射束输送系统3的各设备。照射控制装置63控制构成照射装置5的各设备。

治疗计划装置7使用通过X射线CT装置摄影所得的患者的断层图像信息等，识别照射对象(例如癌患部)的位置和形状。治疗计划装置7决定电荷粒子束向患部的照射方向，在该照射方向(相对于患者的体表面的深度方向)上将照射对象(患部)分割为多个层L_i(i＝1、2、……、m)，即层L₁、L₂、L₃、……L_m(图3)。层L₁相对于体表面存在于最深的位置，层的深度按照层L₁、L₂、L₃、……L_m的顺序变浅，层L_m最浅。从箭头50的方向照射电荷粒子束。进而，在各层中，设定作为照射区域的多个照射点A_i，j(i＝1、2、……、m，j＝1、2、……、n)，确定其中心位置(目标位置)P_i，j以及这些中心位置的坐标(x_{i， j}，y_i，j)，决定电荷粒子束向照射点A_i，j的照射顺序。根据与照射区域整体对应的必要的照射射线量，决定每个照射点A_i，j的目标射线量R0_i，j。决定与各个层的深度对应的电荷粒子束的能量E_i，使得电荷粒子束到达各层L_i，在每个层形成布拉格峰值。治疗计划装置7在治疗开始之前，制作治疗计划信息，其包含照射对象的层L_i和照射点A_i，j各自的个数、照射点A_i，j的中心位置P_i，j、每个照射点A_i，j的目标射线量R0_i，j、照射点A_i，j的照射顺序和与各层L_i对应的电荷粒子束的能量E_i等。

说明本实施例的电荷粒子束照射系统1的动作。

中央控制装置62在治疗开始前，从治疗计划装置7接受患者的治疗计划信息。另外，中央控制装置62将承载了患者的治疗用床41定位到预定的位置，将照射装置5的中心轴配置为面向治疗用床41上的患者的照射对象。

医疗工作者(例如医生)在治疗用床41的定位完成时，向输入装置输入治疗开始信号。中央控制装置62如果接收到治疗开始信号，则向加速器/输送系统控制装置61和照射控制装置63输出照射准备开始指令。接收到照射准备开始指令的加速器/输送系统控制装置61启动电荷粒子束产生装置2和射束输送系统3，开始电荷粒子束的照射准备。加速器/输送系统控制装置61控制电荷粒子束产生装置2和射束输送系统3。另外，照射控制装置63如果接收到照射准备开始指令，则启动照射装置5开始电荷粒子束的照射准备。照射控制装置63控制照射装置5。

通过离子源生成的电荷粒子在通过直线加速器8加速后，通过同步加速器9被加速到预定的能量。在本实施例中，通过以下的照射方式为例子进行说明，即向照射对象的最深的层L₁照射电荷粒子束，在向层L₁内的全部照射点A_i，j各自的目标位置P_i，j照射了电荷粒子束后，顺序地向层L₂、L₂、……L_m的浅位置的层进行照射，但也可以是层L_m、L_m-1、……L₂、L₁的从浅位置的层向深位置的层依次照射电荷粒子束的照射方式。

照射控制装置63控制第一扫描电磁铁51和第二扫描电磁铁52各自的励磁电流，使得电荷粒子束的照射位置成为照射点A_i，j的目标位置(中心位置)P _i，j。具体地说，照射控制装置63向电源控制装置57输出励磁指令信号，使得根据照射点A_i，j的目的位置(中心位置)P_i，j的信息决定的励磁电流对第一扫描电磁铁51和第二扫描电磁铁52进行励磁。电源控制装置57控制第一扫描电磁铁电源55和第二扫描电磁铁电源56，用励磁电流对第一扫描电磁铁51和第二扫描电磁铁52励磁。照射控制装置63控制第一扫描电磁铁51和第二扫描电磁铁52的励磁电流，使得电荷粒子束到达层L₁的最初的照射点A_1，1的目标位置(中心位置)P_1，1(x_1，1，y_1，1)。

照射控制装置63如果判定为第一扫描电磁铁51和第二扫描电磁铁52的励磁电流被调整为电荷粒子束到达照射点A_i，j的目的位置P_i，j，则向加速器/输送系统控制装置61输出射束射出开始信号。加速器/输送系统控制装置61如果接收到射束射出开始信号，则从同步加速器9射出加速后的电荷粒子束。加速后的电荷粒子束通过射束输送系统3入射到照射装置5。

入射到照射装置5的电荷粒子束通过第一扫描电磁铁51在X方向上扫描，通过第二扫描电磁铁52在Y方向上扫描，照射到照射对象的层L₁内的照射点A_i，j的目标位置P_i，j(x_i，j，y_i，j)。

设置在照射装置5的射线量监视器54测量电荷粒子束的射束射线量，射束位置监视器53测量所通过的电荷粒子束的位置和宽度。

射线量监视器54向射束射线量测量装置59输出测量出的射线量数据。射束射线量测量装置59将接收到的射线量数据输入到第一射线量计数器64，求出照射点A_i，j处的积算射线量R_i，j，判定积算射线量R_i，j是否达到目标射线量R0_i，j。在积算射线量R_i，j没有达到目标射线量R0_i，j(R_i，j>R0_i，j)的情况下，继续向照射点A_i，j照射电荷粒子束。如果积算射线量R_i，j达到目标射线量R0_{i， j}，则射束射线量测量装置59向中央控制装置62和照射控制装置63输出点射线量已满信号。接收到点射线量已满信号的中央控制装置62向加速器/输送系统控制装置61输出射束停止信号。加速器/输送系统控制装置61停止电荷粒子束的照射。向照射点A_i，j照射电荷粒子束，如果积算射线量R_i，j达到目标射线量R0_i，j，则电荷粒子束射出停止，在停止了该电荷粒子束射出的状态下变更扫描电磁铁的励磁电流，在成为能够向下一个照射点照射电荷粒子束的状态后，开始电荷粒子束射出。

射束位置监视器53向射束位置测量装置58输出测量出的位置/宽度数据。如果积算射线量R_i，j达到目标射线量R0_i，j，射束位置测量装置58则根据接收到的位置/宽度数据，计算照射点A_i，j处的电荷粒子束的位置和宽度，判定是否是预先确定的允许范围内。在电荷粒子束的位置和宽度在允许范围内的情况下，射束位置测量装置58判断为向该照射点A_i，j的照射正常结束，开始向下一个照射点A_i，j+1照射电荷粒子束。如果针对层L_i的全部照射点完成了电荷粒子束的照射，则向下一个层L_i+1照射电荷粒子束。如果正常地向照射对象的全部层L_m照射了电荷粒子束，则对该患者的治疗结束。此外，在电荷粒子束的位置和宽度超出了允许范围的情况下，射束位置测量装置58判定为异常，向加速器/输送系统控制装置61、照射控制装置63、中央控制装置62输出异常信号。接收到异常信号的加速器/输送系统控制装置61不开始向下一个照射点A_i，j+1的电荷粒子束的照射而中止射束照射。

本实施例的电荷粒子束照射系统1除了判定每个上述照射点A_i，j的电荷粒子束的位置和宽度以外，还针对多个照射点A_i，j中的一部分或全部的照射点分割照射点A_i，j，针对该分割后的每个射束照射区间S_k(k＝1、2、……，p)进行电荷粒子束的位置和宽度的判定。以下，使用图4、5、6说明详细。

首先，说明照射点A_i，j中的分割为多个射束照射区间S_k(分段S_k)的照射点A_i，j。以图4为例子进行说明。图4的点No.1表示某层L_i的第一个照射点A_i，1，点No.2表示第二个照射点A_i，2，点No.3表示第三个照射点A_i，3，点No.4表示第四个照射点A_i，4。图4的横轴表示时间t。电荷粒子束照射系统1针对其中的一部分或全部的照射点(图4的第二个照射点A_i，2和第四个照射点A_i，4)设定多个射束照射区间S_k(分段S_k)。为了说明，将针对某层L_i的第j个照射点A_i，j设定的射束照射区间(分段)表示为S_k，j(k＝1、2、……，p，j＝1、2、……，n)。

针对照射点A_i，j的目标射线量R0_i，j比分段目标射线量ΔD0大的照射点，分割为多个分段S_k，j。针对照射点A_i，j的目标射线量R0_i，j比分段目标射线量ΔD0小的照射点，不分割为多个分段。例如，将分段目标射线量ΔD0设为0.033MU。对于照射点No.1和照射点No.3，目标射线量R0_i，j比分段目标射线量ΔD0小，因此不分割为多个射束照射区间。对于照射点No.2和照射点No.4，目标射线量比分段目标射线量ΔD0大，因此分割为多个分段S_k，j。照射点No.2被分割为5个分段S_k，j(S_1，2)、(S_2，2)、(S_3，2)、(S_4，2)、(S_5，2)和剩余射线量，照射点No.4被分割为2个分段S_k，j(S_1，4)、(S_2，4)和剩余射线量。将射束照射区间(S_1，2)、(S_2，2)、(S_3，2)、(S_4，2)、(S_5，2)、(S_1，4)、(S_2，4)分别设定为0.033MU。在设定了1个分段S_k，j或多个分段S_k，j的照射点，除了所设定的分段S_k，j以外，将照射不满0.033MU的射线量的射束照射区间称为剩余射线量。如以上那样，在本实施例中，根据预定的射束射线量(分段目标射线量ΔD0)决定分割为多个射束照射区间(分段)的照射点A_i，j。具体地说，在将照射点A_i，j的目标射线量R0_i，j除以分段目标射线量ΔD0而不满1的情况下，不将照射点A_i，j分割为多个射束照射区间。在将照射点A_i，j的目标射线量R0_{i， j}除以预定的射束射线量而为1以上的情况下，将照射点A_i，j的目标射线量R0_{i， j}分割为每个预定的射束射线量(分段目标射线量ΔD0)，并进行分割使得全部的射束照射区间的射线量为预定的射束射线量(分段目标射线量ΔD0)以下。

在向针对一个照射点A_i，j设定的分段S_k，j照射电荷粒子束的情况下，即使在从射束照射区间(例如分段(S_1，2))切换为其他分段((S_2，2))的情况下，通过第一扫描电磁铁51和第二扫描电磁铁52照射电荷粒子束的目标位置P_i，j也不变，而保持该照射点A_i，j的目标位置P_i，j。针对设定为一个照射点A_i，j的分段S_k，j连续地照射电荷粒子束。在本实施例中，说明根据预定的射束射线量值决定分割为多个射束照射区间S_k，j(分段S_k，j)的照射点A_i，j的例子，但也可以代替预定的射束射线量值，而根据预定的时间间隔来分割为多个射束照射区间S_k，j(分段S_k，j)。另外，也可以使用将向照射点A_i，j的目标射线量R0_i，j除以预定的射束射线量值ΔD0时的整数的商，对向该照射点A_i，j的目标射线量R0_i，j进行等分割，由此分割为射束照射区间S_k，j(分段S_k，j)。

使用图5和图6，说明本实施例的电荷粒子束照射系统1对各射束照射区间S_k，j(分段S_k，j)的电荷粒子束的位置和宽度的计算。图5表示电荷粒子束照射系统1计算电荷粒子束的位置和宽度的流程的流程图。图6是以图4所示的照射点No.2(A_i，2)为例子，时序地表示电荷粒子束照射系统1测量点和各分段处的电荷粒子束的射束射线量和计算射束位置和宽度的定时的图。

图6(A)表示射束射线量测量装置59的第一射线量计数器64对射束射线量的测量结果，图6(B)表示射束射线量测量装置59的第二射线量计数器65对射束射线量的测量结果。如图6(A)所示，如果向照射点的射束积算射线量R_i，j达到目标射线量R0i_，j，则射束射线量测量装置59向中央控制装置62和照射控制装置63输出点射线量已满信号。另外，如图6(B)所示，如果各分段处的射束射线量达到目标射线量ΔD_k，则射束射线量测量装置59向照射控制装置63输出点射线量已满信号。图6(C)表示射束位置测量装置58对各分段处的射束位置的测量结果。图6(D)表示射束射线量测量装置59测量/判定各分段处的射束射线量和点处的射束积算射线量的定时。图6(E)表示射束位置测量装置58计算分段处的射束位置和宽度的定时，图6(F)表示射束位置测量装置58计算/判定点处的射束位置和宽度的定时。

电荷粒子束照射系统1开始向照射点A_i，j照射电荷粒子束(步骤S1)。射线量监视器54开始测量电荷粒子束的射束射线量，射束位置监视器53开始测量所通过的电荷粒子束的位置和宽度。射线量监视器54向射束射线量测量装置59输出测量出的射线量数据。射束射线量测量装置59将接收到的射线量数据输入到第二射线量计数器65，第二射线量监视器65求出各分段处的射束射线量。射束射线量测量装置59将对每个射束照射区间S_k，j(分段S_k，j)预先设定的目标射线量ΔD_k的信息存储在存储器(未图示)中。射束射线量测量装置59判定通过第二射线量计数器65求出的射束射线量是否达到了目标射线量ΔD_k(步骤S2)。如果该射束照射区间S_k，j(分段S_k，j)的射束射线量达到了目标射线量ΔD_k，则射束射线量测量装置59向照射控制装置63输出分段射线量已满信号，并且将第二射线量计数器65的计数复位。这样，射束射线量测量装置59在从射束照射区间变化到下一个射束照射区间时，将第二射线量计数器65复位，在下一个射束照射区间从0开始测定射束射线量。这样，第二射线量计数器65对每个射束照射区间测定射束射线量。

照射控制装置63预先计算将向照射点A_i，j的目标射线量分割为几个分段射线量并存储在存储器(未图示)中。照射控制装置63如果接收到来自射束射线量测量装置59的分段射线量已满信号，则判定该分段射线量已满信号是否是最终分段的分段射线量已满信号(步骤S3)。在分段射线量已满信号不是最终分段的分段射线量已满信号的情况下，照射控制装置63不中断电荷粒子束(继续进行射束照射)。在不是最终分段的情况下，射束射线量测量装置59计算上之前照射的射束照射区间S_k，j的电荷粒子束的位置和宽度(步骤S4)。射束射线量测量装置59判定该计算结果的射束位置和宽度是否是允许范围内(步骤S5)。在该判定超出了允许范围的情况下，射束射线量测量装置59向加速器/输送系统控制装置61、中央控制装置62、照射控制装置63输出异常信号。照射控制装置63马上中断电荷粒子束的照射，或者与接收下一个分段射线量已满信号同时(步骤S6)，中断电荷粒子束的照射(步骤S7)。

在分段射线量已满信号是最终分段的分段射线量已满信号的情况下，射束位置测量装置58不进行电荷粒子束的位置和宽度的计算。因此，并不单独地对最终分段的射束射线量ΔD_k、将目标射线量除以分段射线量时剩余的射线量Δd进行位置/宽度的计算和判定。在点照射结束后，作为点整体的积算射线量，对最终分段的射束射线量进行评价、判定。因此，在这些射线量照射中位置和宽度发生了异常时，设定分段射线量ΔD0的值，使得成为该射线量的照射对整体射线量、射线量分布的影响不超出允许范围的范围。

另外，也可以同时具有以下的联锁，即在射束位置测量装置58进行各分段处的电荷粒子束的射束位置和宽度的计算/判定的过程中输出了下一个分段射线量已满信号的情况下，电荷粒子束照射系统1中断或停止电荷粒子束的照射。或者，也可以进行以下的控制，即在进行分段射线量的积算的电荷粒子束位置/宽度的计算/判定的过程中，限制电荷粒子束的强度使得不满足下一个分段射线量。

如以上那样，在本实施例中，将向1个点照射的目标射线量分割为多个分段射线量，对每个该分段射线量计算电荷粒子束的射束位置和宽度并进行判定(判定射束位置和宽度的计算结果是否超出允许范围)，由此即使在向一个点进行照射的过程中电荷粒子束的射束位置和宽度产生异常，也能够在其影响不超出允许范围的情况下安全地停止射束照射，能够大幅缓和对能够向一个点照射的最大射线量的限制。

另外，根据本实施例，能够在确保安全的同时，缓和能够向一个照射点照射的射线量的上限，使得由于削减重叠照射数而照射中断的点判定次数减少，提高射线量率。

说明本实施例的电荷粒子束照射系统1A。本实施例的电荷粒子束照射系统1A具备将实施例1的照射装置5替换为照射装置5A的结构。对于和本实施例的电荷粒子束照射系统1A中的在实施例1中说明了的结构、附加了相同的符号的结构具有相同功能的部分，省略说明。

使用图7说明本实施例的照射装置5A。照射装置5A具备以下的结构，即将实施例1的照射装置5的射线量监视器54替换为2个射线量监视器(第一射线量监视器54A、第二射线量监视器54B)，将实施例1的射束射线量测量装置59替换为2个射束射线量测量装置(第一射束射线量测量装置59A、第二射束射线量测量装置59B)。第一射线量监视器54A与第一射束射线量测量装置59A连接，第二射线量监视器54B与第二射束射线量测量装置59B连接。第一射束射线量测量装置59A具有2个射线量计数器(第一射线量计数器64A、第二射线量计数器65A)。第二射束射线量测量装置59B具有2个射线量计数器(第一射线量计数器64B、第二射线量计数器65B)。第一射线量监视器54A和第一射束射线量测量装置59A构成第一射束射线量测量器，第二射线量监视器54B和第二射束射线量测量装置59B构成第二射束射线量测量器。在本实施例中，说明将第一射线量监视器54A配置在第二射线量监视器54B的下游侧(照射装置5A的出口侧)的例子，但也可以将第二射线量监视器54B配置在第一射线量监视器54A的下游侧(照射装置5A的出口侧)。

使用图8说明本实施例的电荷粒子束照射系统1A对各射束照射区间S_k，j(分段S_k，j)的电荷粒子束的位置和宽度的计算。图8是时序地表示电荷粒子束照射系统1A测量点和各分段处的电荷粒子束的射束射线量和计算射束位置和宽度的定时的图。在本实施例中，也以图4所示的照射点No.2(A_i，2)为例子，使用图8进行说明。

图8(A)表示第一射束射线量测量装置59A的第一射线量计数器64A对射束射线量的测量结果，图8(B)表示第一射束射线量测量装置59A的第二射线量计数器65A对射束射线量的测量结果。如图8(A)所示，如果向照射点的射束积算射线量R_i，j达到目标射线量R0_i，j，则第一射束射线量测量装置59A向中央控制装置62和照射控制装置63输出点射线量已满信号。另外，如图8(B)所示，如果各分段处的射束射线量达到目标射线量ΔD_k，则第一射束射线量测量装置59A向照射控制装置63输出点射线量已满信号。

图8(C)表示第二射束射线量测量装置59B的第一射线量计数器64B对射束射线量的测量结果，图8(D)表示第二射束射线量测量装置59B的第二射线量计数器65A对射束射线量的测量结果。

图8(E)表示射束位置测量装置58的位置计数器(未图示)对各分段处的射束位置信息的积蓄。

图8(F)表示第一射束射线量测量装置59A和第二射束射线量测量装置59B测量各分段处的射束射线量和点处的射束积算射线量的定时。图8(G)表示射束位置测量装置58计算分段处的射束位置和宽度的定时，图8(H)表示射束位置测量装置58计算点处的射束位置和宽度的定时。

本实施例通过第一射束射线量测量器和第二射束射线量测量器的2台射束射线量测量器测量电荷粒子束的射线量值。通过2台射束射线量测量器管理射束射线量值，由此能够提供安全性更高的电荷粒子束照射系统。

根据本实施例，将向一个点照射的目标射线量分割为多个分段射线量，对每个该分段射线量计算电荷粒子束的射束位置和宽度并进行判定(判定射束位置和宽度的计算结果是否超出了允许范围)，由此即使在向一个点进行照射的过程中电荷粒子束的射束位置和宽度产生异常，也能够在其影响不超出允许范围的情况下安全地停止射束照射，能够大幅缓和对能够向一个点照射的最大射线量的限制。

根据本实施例，能够在确保安全的同时，缓和能够向一个照射点照射的射线量的上限，使得由于削减重叠照射数而中断照射的点判定次数减少，提高射线量率。

在实施例1和实施例2中，说明了射束位置测量器(射束位置监视器53和射束位置测量装置58)求出电荷粒子束的位置和宽度的双方并进行异常判定的例子，但也可以求出电荷粒子束的位置和宽度的任意一方并进行异常判定。

Claims (6)

1.一种电荷粒子束照射系统，其特征在于，

具备：

电荷粒子束产生装置，其加速地射出电荷粒子束；

照射装置，其具有扫描加速后的电荷粒子束的扫描电磁铁，向多个照射点射出加速后的上述电荷粒子束，该多个照射点是针对在上述电荷粒子束的前进方向上将照射对象分割为多个而成的每个层进行设定的；

射束射线量测量器，其求出通过上述照射装置内的电荷粒子束的射线量；

射束位置测量器，其求出通过上述扫描电磁铁扫描的电荷粒子束的位置和宽度的任意一方或其双方，其中

上述射束位置测量器，

针对每个上述照射点求出上述电荷粒子束的位置和宽度的任意一方或其双方，并判定是否处于允许范围内，

针对多个上述照射点中的一部分或全部的照射点，对于分割为多个照射分区而管理射线量的分段，在向该照射点照射电荷粒子束的过程中，对每个该分段求出上述电荷粒子束的位置和宽度的任意一方或其双方，判定是否处于允许范围内。

2.根据权利要求1所述的电荷粒子束照射系统，其特征在于，

根据上述电荷粒子束的预定的基准射线量值设定上述分段。

3.根据权利要求1所述的电荷粒子束照射系统，其特征在于，

根据预定的时间信息设定上述分段。

4.根据权利要求1所述的电荷粒子束照射系统，其特征在于，

使用将向某照射点的目标照射射线量除以上述基准射线量值时的整数的商，将向该照射点的目标照射射线量进行等分割，由此设定上述分段。

5.根据权利要求1～4的任意一项所述的电荷粒子束照射系统，其特征在于，

上述射束位置测量器针对在某照射点中设定的多个分段中的最后的分段，不求出上述电荷粒子束的位置和宽度，而根据对该照射点求出的上述电荷粒子束的位置和宽度的任意一方或其双方的信息，判定最终分段的位置和宽度是否处于上述允许范围内。

6.根据权利要求1～5的任意一项所述的电荷粒子束照射系统，其特征在于，具备：

控制装置，其在上述射束位置测量器判定为每个上述分段的上述电荷粒子束的位置和宽度的任意一方或其双方不处于上述允许范围内时，停止来自上述照射装置的电荷粒子束的射出。