CN106163616B - 粒子射线照射装置 - Google Patents

Abstract

粒子射线照射装置(50)对一个照射位置(12)多次照射粒子射线(10)。存储部(3)存储各次应照射的剂量(分割目标剂量)。剂量监视器(5)测量照射至照射位置(12)的粒子射线(10)的剂量。第1次照射时，利用剂量监视器(5)测量的剂量到达分割目标剂量后，控制部(4)发出遮断信号(15)。剂量监视器(5)测量从发出遮断信号(15)后至实际遮断粒子射线(10)的期间内照射的剂量(过剩剂量)(14)。然后设为校正剂量值＝分割目标剂量‑过剩剂量。也可以改设为校正剂量值＝分割目标剂量‑过剩剂量预测值。第2次照射时，利用剂量监视器(5)测量的剂量到达校正剂量值后，控制部(4)发出遮断信号(15)。通过该校正，减少点扫描法中超出所计划的剂量的照射剂量。

Description

粒子射线照射装置

[技术领域]

本发明涉及一种对肿瘤等患处照射粒子射线进行治疗的粒子射线治疗装置，其是用来相应于患处的三维形状以规定剂量照射粒子射线的粒子射线照射装置。

[背景技术]

粒子射线治疗是通过使用加速器等机器将质子或碳离子等带电粒子加速至数百兆电子伏左右并照射患者，从而对体内的肿瘤施加剂量，治疗癌症的方法。此时重要的是，相对于肿瘤而形成的剂量分布尽量接近由医生指示的剂量分布即目标分布。多数情况下，目标分布是在肿瘤内剂量均匀且肿瘤外的剂量尽量低于肿瘤内的剂量的分布。

一般，将通过加速器进行加速后的粒子射线照射至物体(包括人体)上时，物体内的三维剂量分布具有在某一点会出现剂量最大峰值的特性。该剂量最大峰值被称为布拉格峰。此外，三维空间中在某一点具有剂量最大峰值时，将该峰值位置定义为该粒子射线的“照射位置”。为了使用具有以上峰值构造的粒子射线，三维地形成目标分布，需要花费若干工夫。

作为形成目标分布的方法之一，可列举扫描照射法。要使用该方法时，首先要使用利用电磁铁等使粒子射线朝与粒子射线的前进方向即Z方向垂直的两个方向即X和Y方向任意偏转的机构。并且，还必须具有可通过调整粒子能量，将形成布拉格峰的位置在Z方向上任意调整的功能。一般，对粒子射线实施输送和遮断的粒子射线产生输送装置具有将粒子射线进行加速的加速器，该加速器也具有能量调节功能。然后，在肿瘤内设定多个照射位置(也称为点)，使用上述两个机构，对各照射位置依序照射粒子射线。通过事先调整分别施加至各照射位置的剂量的平衡，并将施加至各照射位置的各剂量分布进行合计，最终形成目标分布。

一般，使粒子射线的照射方向朝XY方向偏转，从某照射位置移动至下一个照射位置所花费的时间为1ms以下，通过能量变更使布拉格峰位置向Z方向移动所花费的时间为100ms左右。因此，作为对各照射位置的照射顺序，一般首先以一种能量向XY方向扫描粒子射线，对与该能量对应的所有照射位置照射过粒子射线后，切换为下一种能量。

由于要变更能量，所以在使照射位置向Z方向移动时，必须停止粒子射线的照射，也就是说必须将其遮断。扫描照射法根据XY方向的扫描方法，还可细分为以下各方法。

在从某照射位置至下一个照射位置的移动中遮断粒子射线的方法称为点扫描法或离散点扫描法(例如专利文献1、专利文献2)。例如可通过以下方法实现，即具有测量对各照射位置进行照射的剂量的机构，在到达应照射至该照射位置的事先决定的剂量值的时刻，遮断粒子射线并将粒子射线移动至下一个照射位置。

在从某照射位置至下一个照射位置的移动中不遮断粒子射线时，还可进一步细分为两种方法。一种方法为，具有测量对各照射位置进行照射的剂量的机构，在剂量到达某固定值的时刻，不遮断射束而直接扫描向下一个照射位置的方法，这被称为光栅扫描法。由于在扫描粒子射线的期间内仍进行照射，所以会将在未进行扫描且停滞在照射位置时施加的剂量分布与扫描中施加的剂量分布的合计调节为目标分布。

在从某照射位置至下一个照射位置的扫描中不遮断粒子射线时的另一种方法为行扫描法。该方法为始终持续扫描，以不使粒子射线停滞在各照射位置的方式对照射对象照射粒子射线的方法。其具有将单位时间内施加的剂量即射束强度保持固定的功能以及能够任意变更扫描速度的功能，在应施加较多剂量的照射位置附近以低速扫描粒子射线，在应施加较少剂量的照射位置附近以高速扫描粒子射线。如此，通过一边与应对各照射位置施加的剂量成反比地调整扫描速度一边扫描粒子射线，从而将最终的合计剂量分布调整为目标分布。

以上的各扫描照射法中，由于在实际的照射中存有各种不确定因素，所以即使计算上应该能够获得目标分布，但实际上获得的剂量分布有可能并非目标分布。作为不确定因素，例如可列举粒子射线强度和位置的不稳定性、患者固定位置的误差、患者CT数据的误差以及控制机器的信号延迟和噪声等。由于这些因素的影响，实际的剂量分布可能会与计算值存在差异。此外，尤其是肿瘤出现在肝脏或肺等呼吸器官时，肿瘤位置和肿瘤周边的状况等会因患者的呼吸而随时间发生变化，因此难以按计划对患处施加剂量。

作为解决上述问题的方法，已有了重扫或也被称为重绘的方法(例如参照专利文献1、专利文献2)。该方法是将对各照射位置进行的粒子射线照射分割成多次来实施的方法。该方法基于通过对多次的剂量分布进行合计来使误差平均化并减小误差的思路。该分割次数被称为重扫次数。作为照射的顺序，首先以某能量向XY方向扫描粒子射线，并对与该能量对应的所有照射位置各照射1次。其后，不变更能量，再次照射各照射位置。将其重复重扫次数，照射重扫次数后，变更为下一个能量。每个能量的重扫次数可以不同，也可以所有能量的重扫次数都相同。一般重扫次数越大，则上述误差的影响则越会被平均化并减小。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利第3874766号公报(图1、图7)

[专利文献2]日本专利第3737098号公报(图1、图7)

[发明内容]

[发明所要解决的技术问题]

重扫可适用于点扫描法、光栅扫描法以及行扫描法中的任一种方法。任一种方法的情况下，增加重扫次数后，每1次应照射至各照射位置的剂量值均必须相应地减小。

点扫描法中，虽然会在对各照射位置施加每1次应照射的剂量值后遮断射束，但在从装置判断出已施加应照射的剂量值至实际遮断射束的期间内必然会存在并非零的时间差(大约数十～数百μ秒左右)，在该时间段中照射的剂量会作为过剩剂量(计划外剂量)施加给患者。

此外，还存在若重扫次数越多，则所述过剩剂量的值也会越多的课题。

因此，本发明的目的在于，显著减少在点扫描法中因射束的遮断延迟而出现的多次过剩剂量的总量。

[解决技术问题所采用的技术方案]

本发明的粒子射线照射装置，其具有：粒子射线产生输送装置，其对经过加速的粒子射线进行输送和遮断；扫描装置，其使自粒子射线产生输送装置输送出的粒子射线朝与前进方向垂直的2个方向偏转，使照射至照射对象上的照射位置移动；控制部，其控制粒子射线产生输送装置和扫描装置；以及剂量监视器，其测量粒子射线的剂量，对每个照射位置多次照射粒子射线，并在照射位置移动时遮断粒子射线。本发明的粒子射线照射装置还具有存储部，其存储照射位置的位置信息以及对照射位置照射1次的剂量即分割目标剂量，剂量监视器在所测量的剂量到达分割目标剂量的值时，测量从该到达时至遮断粒子射线的照射的期间内照射的过剩剂量。本发明的粒子射线照射装置的控制部的特征在于，在对照射位置实施第1次照射时，控制粒子射线产生输送装置和扫描装置，以重复下述动作直至到达位于照射对象的相同深度的最后的照射位置，即在利用剂量监视器测量出的与一个照射位置对应的测量剂量到达分割目标剂量的值时，使粒子射线产生输送装置遮断粒子射线的照射，并且使扫描装置进行与下一个照射位置对应的偏转控制，之后，再次使粒子射线产生输送装置开始照射粒子射线，在对照射位置实施第2次以后的照射时，控制粒子射线产生输送装置和扫描装置，以对位于照射对象的相同深度的所有照射位置重复下述动作直至事先指定的次数，即在利用剂量监视器测量出的与一个照射位置对应的测量剂量到达将分割目标剂量的值减去该照射位置的前一次的过剩剂量的值后的校正剂量值时，使粒子射线产生输送装置遮断粒子射线的照射，并且使扫描装置进行与下一个照射位置对应的偏转控制，之后，再次使粒子射线产生输送装置开始照射粒子射线。

[发明效果]

根据本发明的粒子射线照射装置，由于在第2次以后的照射时，会基于将分割目标剂量的值减去该照射位置的前一次的过剩剂量的值后的校正剂量值遮断粒子射线，所以能够显著减少点扫描法中因射束的遮断延迟而出现的多次过剩剂量的总量。

[附图说明]

图1是本发明的实施方式1的粒子射线照射装置的概略结构图。

图2是显示图1的粒子射线照射装置的动作的流程图。

图3是用来说明遮断射束时的过剩剂量的图。

图4是用来说明存储在图1的存储部中的信息例的概略图。

图5是用来说明存储在图1的存储部中的照射中途的信息例的概略图。

图6是用来说明存储在本发明的实施方式2的存储部中的信息例的概略图。

图7是用来说明存储在本发明的实施方式2的存储部中的照射中途的信息例的概略图。

图8是用来说明存储在本发明的实施方式3的存储部中的信息例的概略图。

图9是用来说明存储在本发明的实施方式3的存储部中的照射中途的信息例的概略图。

图10是本发明的实施方式4的粒子射线照射装置的概略结构图。

图11是显示本发明的实施方式5的粒子射线照射装置的动作的流程图。

图12是用来说明存储在本发明的实施方式5的存储部中的信息例的概略图。

图13是用来说明存储在本发明的实施方式5的存储部中的其他信息例的概略图。

[具体实施方式]

实施方式1.

图1是本发明的实施方式1的粒子射线照射装置的概略结构图。本发明的实施方式1的粒子射线照射装置50具有：粒子射线产生输送装置1，其将带电粒子加速至必要的能量，然后将经过加速的带电粒子产生为粒子射线10，并输送至扫描装置2；以及扫描装置2，其使通过粒子射线产生输送装置1产生的粒子射线10朝与粒子射线的前进方向即Z方向垂直的两个方向、也就是说X和Y方向偏转，对患者肿瘤内即照射对象11的任意位置实施扫描。通常，粒子射线产生输送装置1具有：加速器，其加速带电粒子；以及输送系统，其将粒子射线10从加速器输送至扫描装置2。扫描装置2具有：X方向扫描装置21，其使粒子射线10朝X方向偏转；以及Y方向扫描装置22，其使粒子射线10朝Y方向偏转。

并且，粒子射线照射装置50还具有：存储部3，其存储照射对象11上各照射位置12的位置信息、应照射至各照射位置12的粒子射线10的剂量值以及扫描装置2的扫描速度信息等；控制部4，其控制通过粒子射线产生输送装置1实施的粒子射线10的射出开始和遮断以及通过扫描装置2实施的粒子射线10的扫描；以及剂量监视器5，其测量将通过扫描装置2扫描的粒子射线10照射至照射对象11的各照射位置12的剂量值。另外，作为存储在存储部3中的各照射位置12的位置信息，例如可列举照射位置编号、各照射位置12的XY坐标系统的位置信息、用来使粒子射线10朝各照射位置12的X位置和Y位置偏转的扫描装置2的扫描电磁铁的励磁电流值以及与各照射位置12的Z位置对应的能量等。

通过将粒子射线10的能量设定为某一能量，按照上述照射方法一边使粒子射线10向XY方向移动一边进行照射，能够将粒子射线10照射至患处的某深度即某Z位置的XY二维的患处区域。本发明中，利用一种能量的粒子射线10对相同Z位置的XY二维的患处区域进行多次照射即重扫。

使用图2，说明本发明的粒子射线照射装置50的重扫动作。图2是显示图1的粒子射线照射装置的动作的流程图。步骤F01中，开始照射动作。首先，设定粒子射线产生输送装置1的参数，使粒子射线10的能量为照射的最初能量(步骤F02)。此外，设定扫描装置2的参数，使粒子射线10的照射位置12为与最初能量对应的最初照射位置12(步骤F03)。然后，产生粒子射线10，开始照射，与此同时开始利用剂量监视器5实施剂量测量(步骤F04)。步骤F05中，判定测量剂量的值有无到达存储在存储部3中的判定值。

对某照射位置12实施第1次照射时，在测量剂量的值(测量剂量值)到达存储在存储部3中的每1次的目标剂量的值(目标剂量值)即分割目标剂量的值(分割目标剂量值)后(步骤F05)，控制部4对粒子射线产生输送装置1发出遮断的指示，粒子射线产生输送装置1遮断粒子射线10(步骤F06)。判定对第1次照射的粒子射线10进行遮断的判定值为与各照射位置12对应的分割目标剂量值。此时，在步骤F06中，由于从该照射位置12的测量剂量值到达1次的目标剂量值后至实际遮断粒子射线10的期间内，会存在如图3所示的时间滞后，所以通过剂量监视器5测量在该时间滞后的期间内照射的剂量值即过剩剂量14的值(步骤F06)。该时间滞后一般小于1msec。

图3是用来说明遮断射束时的过剩剂量的图。横轴为时间，纵轴为在单位时间照射的剂量。图3中，还显示了用来指示粒子射线10的遮断的遮断信号15。在时刻t0通过遮断信号15的上升来指示粒子射线10的遮断，并且在经过时间滞后时间后即时刻t1，剂量分布13为零。图3中，从时刻t0至时刻t1的合计剂量的值为过剩剂量14的值。

步骤F07中，确认该照射位置12是否为相同能量内的最终照射位置，并且在该照射位置12并非相同能量内的最终照射位置时，移动至步骤F08。步骤F08中，控制部4命令向下一个照射位置12移动。向下一个照射位置12的移动完成后，实施步骤F05、步骤F06。

步骤F07中，确认该照射位置12是否为相同能量内的最终照射位置，并且在对与某能量对应的所有照射位置12各照射完1次时，移动至步骤F09。步骤F09中，判断有无照射规定的重扫次数，未照射完规定的重扫次数时，返回步骤F03，对相同能量的各照射位置12实施第2次、第3次乃至第n次(最后)的照射。步骤F09中，照射完规定的重扫次数(n次)时，移动至步骤F10。

步骤F05中，对某照射位置12实施第2次以后的照射时，在测量剂量值到达将存储在存储部3中的每1次的目标剂量值(分割目标剂量值)减去对相同的照射位置12实施前一次照射时测量出的过剩剂量的值(前一次的步骤F06)后的值(校正剂量值)后，步骤F06中，控制部4对粒子射线产生输送装置1发出遮断的指示，粒子射线产生输送装置1遮断粒子射线10。此时也与第1次照射时同样地，事先测量至实际遮断粒子射线10为止的期间内照射的过剩剂量。判定对第2次照射的粒子射线10进行遮断的判定值为与各照射位置12对应的校正剂量值。例如，对照射位置编号i的照射位置12进行遮断的校正剂量值通过d(i)-e(i)来表示。此处，d(i)是照射位置编号i的照射位置12的分割目标剂量值。e(i)是照射位置编号i的照射位置12的第1次即前一次测量出的过剩剂量的值(过剩剂量值)。然后同样地重复步骤F03至步骤F09，对相同能量的所有照射位置12实施照射。

步骤F09中，对与该能量对应的所有照射位置12照射完规定的重扫次数即n次照射后，移动至步骤F10。步骤F10中，判断能量是否为最后的能量，如果并非最后的能量，则移动至步骤F11。步骤F11中，变更粒子射线产生输送装置1的参数，使粒子射线10的能量为下一种能量。通过重复步骤F03至步骤F11，并重复同样的照射，直至步骤F10中判断为最后的能量，从而结束1次治疗(步骤F12)。

重扫的第2次以后中，控制部4为了判断对于某照射位置12的测量剂量值是否到达将存储在存储部3中的每1次的目标剂量值(分割目标剂量值)减去在对相同的照射位置12前一次照射时测量出的过剩剂量值后的值，需要在从测量对于某照射位置12的过剩剂量至下一次对相同的照射位置12进行照射的期间内，事先以某种形式保持有关过剩剂量的信息。

图4、图5中显示了为实现上述目的而采用的存储部3的结构的一例。图4是用来说明存储在图1的存储部中的信息例的概略图，图5是用来说明存储在图1的存储部中的照射中途的信息例的概略图。存储部3相对于各照射位置12，确保用来存储照射位置编号、重扫每1次的目标剂量(分割目标剂量)以及过剩剂量的存储器区域。初始状态的存储器信息33中，如图4所示，开始照射前的过剩剂量存储为0(零)。图4、图5中，显示了照射位置编号为1至m的例子。存储部3的分割目标剂量、过剩剂量中存储了与各照射位置编号对应的m个数据。存储m个分割目标剂量的存储器区域为分割目标剂量存储区域，存储m个过剩剂量的存储器区域为过剩剂量存储区域。另外，实际上，存储部3中除了照射位置编号、分割目标剂量以及过剩剂量以外，还存储着能量信息、照射位置12的坐标信息以及与该位置对应的扫描装置2的电磁铁的励磁电流值等信息，此处省略。

对于各照射位置12实施第1次照射时，若在从照射剂量值到达目标剂量值后至实际遮断粒子射线10的期间内测量过剩剂量，则如存储器信息34般写入与该照射位置12对应的过剩剂量值。图5中，在每次测量过剩剂量时，会写入与该照射位置12对应的过剩剂量值，并在照射位置编号为1至i-1的范围44a内记录着测量出的过剩剂量值e(1)至e(i-1)。照射位置编号为i至m的范围44b中，过剩剂量值保持为0。在对所有照射位置12各照射完1次的状态下，会将与所有照射位置12相对应的过剩剂量的值逐一记录。

然后，在对某照射位置12实施第2次照射时，控制部4实施以下控制，即分别从存储部3中读取与该照射位置12对应的每1次的目标剂量值(分割目标剂量值)和过剩剂量值，计算它们的差即校正剂量值，在照射剂量值到达该校正剂量值时遮断粒子射线10，并移动至下一个照射位置12。例如，对照射位置编号i的照射位置12进行遮断的判定值是通过d(i)-e(i)来表示的校正剂量值。如此，实施方式1的粒子射线照射装置50在对某照射位置12实施第k-1次照射时，预先存储测量出的过剩剂量值，并对相同的照射位置12实施第k次照射时，在照射剂量值到达目标剂量值(分割目标剂量值)与第k-1次的过剩剂量值的差即校正剂量值的时刻，遮断粒子射线10，并移动至下一个照射位置12，一边重复上述动作一边照射粒子射线10。

如上所述，实施方式1的粒子射线照射装置50具有结构如图4、图5所示的存储部3，因此能够利用第k次照射消除第k-1次照射时的过剩剂量值。以往，重扫的每次中会产生过剩剂量，因此将1次的过剩剂量值设为E后，n次的重扫的最后会检查出E×n的过剩剂量值。相对于此，实施方式1的粒子射线照射装置50能够将以往每次重扫中产生的过剩剂量值抑制至仅为重扫的最后1次的E，能够在总量上将过剩剂量值减少至以往的1/n。实施方式1的粒子射线照射装置50能够在没有过剩剂量增加的风险的状态下增加重扫次数，因此与以往相比，能够实施更高照射剂量精度的照射。

另外，虽然以将照射至各照射位置12的所有剂量用所有重扫次数进行等分来作为前提，但原理上只要与各照射位置12对应的各剂量合计值相同，则不论重扫的各次以何种比率进行分割，最终在照射对象11处获得的剂量分布都会相同。因此，在重扫的各次中，与某照射位置12对应的每1次的目标剂量的值并非必须每次相同。但是，重扫的本质上的目的在于，对于照射对象11即患者的呼吸和咳嗽等带来的动作等难以预测的照射误差对剂量分布施加的影响，通过分割来实现平均化。因此，认为若无特别原因，与某照射位置12对应的每1次的目标剂量的值优选为重扫的各次中每次相同。而且，如果以每1次的目标剂量在重扫的各次中每次相同为前提，那么通过采用图4、图5所示的存储部3的结构，能够减少使用的存储器容量。

如上所述，实施方式1的粒子射线照射装置50具有：粒子射线产生输送装置1，其对经过加速的粒子射线10进行输送和遮断；扫描装置2，其使自粒子射线产生输送装置1输送出的粒子射线10朝与前进方向垂直的2个方向偏转，使照射至照射对象11上的照射位置12移动；控制部4，其控制粒子射线产生输送装置1和扫描装置2；以及剂量监视器5，其测量粒子射线10的剂量，该粒子射线照射装置对每个照射位置12多次照射粒子射线10，并在照射位置12移动时遮断粒子射线10。本发明的粒子射线照射装置50还具有存储部3，其存储照射位置12的位置信息以及对照射位置12照射1次的剂量即分割目标剂量，剂量监视器5在所测量的剂量到达分割目标剂量的值时，测量从该到达时至遮断粒子射线10的照射的期间内照射的过剩剂量14。本发明的粒子射线照射装置50的控制部4的特征在于，在对照射位置12实施第1次照射时，控制粒子射线产生输送装置1和扫描装置2，以重复下述动作直至到达位于照射对象11的相同深度的最后的照射位置12，即在由剂量监视器5测量出的对一个照射位置12的测量剂量到达分割目标剂量的值时，使粒子射线产生输送装置1遮断粒子射线10的照射，并且使扫描装置2进行与下一个照射位置12对应的偏转控制，之后，再次使粒子射线产生输送装置1开始照射粒子射线10，在对照射位置12实施第2次以后的照射时，控制粒子射线产生输送装置1和扫描装置2，以对位于照射对象11的相同深度的所有照射位置12重复下述动作直至事先指定的次数，即在由剂量监视器5测量出的对一个照射位置12的测量剂量到达将分割目标剂量的值减去该照射位置的前一次的过剩剂量14的值后的校正剂量值时，使粒子射线产生输送装置1遮断粒子射线10的照射，并且使扫描装置2进行与下一个照射位置12对应的偏转控制，之后，再次使粒子射线产生输送装置1开始照射粒子射线10，因此，通过在第2次以后的照射中，基于将分割目标剂量的值减去该照射位置的前1次的过剩剂量14的值后的校正剂量值来遮断粒子射线10，与以往相比能够显著减少点扫描法中因射束的遮断延迟而出现的多次过剩剂量14的总量。

实施方式2.

实施方式1中，说明了以使用所有重扫次数将照射至各照射位置12的所有剂量进行等分为前提的存储部3的结构例。但是，想要在重扫的各次中使1次的目标剂量的值即分割目标剂量值为每次不同的值时，无法采用如图4、图5所示的存储部3的结构。实施方式2中，说明在重扫的各次中能够使分割目标剂量值为每次不同的值的存储部3的结构例。

图6是用来说明存储在本发明的实施方式2的存储部中的信息例的概略图，图7是用来说明存储在本发明的实施方式2的存储部中的照射中途的信息例的概略图。实施方式2的存储部3在初始状态中，对于各照射位置12存储了所有照射位置编号以及总共n次的重扫中各次的分割目标剂量值。图6、图7中，显示了照射位置编号为1至m的例子。存储部3中，总共n次的分割目标剂量值分别存储着与照射位置编号对应的m个数据。如初始状态的存储器信息35般，照射位置编号从1至m的第1次的分割目标剂量值分别为d1(1)至d1(m)。照射位置编号从1至m的第k次的分割目标剂量值分别为dk(1)至dk(m)。存储m×k个分割目标剂量的存储器区域为分割目标剂量存储区域。在重扫的各次中使分割目标剂量值为每次不同的值时，第1次的分割目标剂量值d1(i)至第n次的分割目标剂量值dn(i)不同，但各次的分割目标剂量值能够自由设定。与实施方式1同样地，以利用所有重扫次数将照射至各照射位置12的所有剂量进行等分为前提时，与某照射位置12对应的每1次的分割目标剂量值在重扫的任意次中都为相同值。

以下说明实施方式2的粒子射线照射装置50的动作。对于各照射位置12实施第1次照射时，若在从照射剂量值到达分割目标剂量值后至实际遮断粒子射线10的期间内测量过剩剂量，则如存储器信息36般将与该照射位置12对应的重扫第2次的分割目标剂量改写为将原来的值减去该过剩剂量的值后的值。图7中，在每次测量过剩剂量时，会写入与该照射位置12对应的下一次的分割目标剂量值，并在照射位置编号为1至i-1的范围46a内，记录下一次的分割目标剂量值即校正剂量值dd2(1)至dd2(i-1)。此处，校正剂量值dd2(1)是将原来的分割目标剂量值d2(1)减去测量出的过剩剂量值e(1)后的值。校正剂量值dd2(i-1)是将原来的分割目标剂量值d2(i-1)减去测量出的过剩剂量值e(i-1)后的值。照射位置编号为i至m的第2次的分割目标剂量值仍为原来的分割目标剂量值d2(i)至分割目标剂量值d2(m)。

在对所有照射位置12各照射完1次的状态下，会成为改写为与所有照射位置12对应的重扫第2次的分割目标剂量的值的状态。然后，在第2次照射时实施以下控制，即读取改写后的分割目标剂量值即校正剂量值dd2(1)至dd2(m)，在照射剂量值到达该校正剂量值时遮断粒子射线10，并移动至下一个照射位置12。如此，实施方式2的粒子射线照射装置50一边重复以下动作一边照射粒子射线10，即改写为从与某照射位置12对应的第k次的分割目标剂量值中减去在对相同的照射位置12实施的第k-1次照射中测量出的过剩剂量值后的校正剂量值，在对相同的照射位置12实施第k次照射时，在照射剂量值到达改写后的校正剂量值的时刻遮断粒子射线10，并移动至下一个照射位置12。

实施方式2的粒子射线照射装置50与实施方式1相同，能够将以往每次重扫产生的过剩剂量值抑制至仅为重扫的最后1次的E，能够在总量上将过剩剂量值减少至以往的1/n，与以往相比能够显著减少点扫描法中因射束的遮断延迟而出现的多次过剩剂量的总量。实施方式2的粒子射线照射装置50能够在没有过剩剂量增加的风险的状态下增加重扫次数，因此与以往相比，能够实施更高照射剂量精度的照射。此外，实施方式2的粒子射线照射装置50能够在重扫的各次中使分割目标剂量的值为每次不同的值，容易地对分割目标剂量实施微调。

实施方式3.

存储部3的结构也可以采用实施方式1和实施方式2以外的结构。图8是用来说明存储在本发明的实施方式3的存储部中的信息例的概略图，图9是用来说明存储在本发明的实施方式3的存储部中的照射中途的信息例的概略图。实施方式3的存储部3相对于各照射位置12，确保用来存储照射位置编号、重扫每1次的目标剂量(分割目标剂量)以及修正后的目标剂量即校正剂量的存储器区域，在开始照射前的初始状态中，在校正剂量的值处存储着与重扫每1次的目标剂量(分割目标剂量)的值相同的值。图8、图9中，显示了照射位置编号为1至m的例子。如初始状态的存储器信息37般，在存储部3中，分割目标剂量和校正剂量都分别存储着与照射位置编号对应的m个数据。存储m个分割目标剂量的存储器区域为分割目标剂量存储区域，存储有m个校正剂量的存储器区域为判定值存储区域。

以下说明实施方式3的粒子射线照射装置50的动作。对各照射位置12实施第1次照射时，控制部4读取校正剂量的值(校正剂量值)，在照射剂量的值到达校正剂量值后遮断粒子射线10，并向下一个照射位置12移动。此时对从照射剂量的值到达校正剂量值后至实际遮断粒子射线10的期间内的过剩剂量进行测量后，如存储器信息38般，将与该照射位置12对应的校正剂量的值改写为将分割目标剂量值减去该过剩剂量值后的值。图9中，在每次测量过剩剂量时，会写入与该照射位置12对应的校正剂量值，并在照射位置编号为1至i-1的范围48a内记录有校正剂量值dd(1)至dd(i-1)。校正剂量值dd(1)是将校正剂量的初始值d(1)减去测量出的过剩剂量值e(1)后的值。校正剂量值dd(i-1)是将校正剂量的初始值d(i-1)减去测量出的过剩剂量值e(i-1)后的值。照射位置编号为i至m的范围48b中，校正剂量值仍旧为初始的d(i)至d(m)。在对所有照射位置12各照射完1次的状态下，与所有照射位置12对应的校正剂量的值已基于实际测量出的过剩剂量值进行了修正。

如此，实施方式3的粒子射线照射装置50一边重复以下动作一边照射粒子射线10，即在改写为将每1次的分割照射剂量值减去对某照射位置12实施第k-1次照射时测量出的过剩剂量值后的值，即与相同的照射位置12对应的校正剂量的值，并对相同的照射位置12实施第k次照射时，在照射剂量的值到达校正剂量值的时刻遮断粒子射线10，并向下一个照射位置12移动。另外，第1次的校正剂量值与分割目标剂量值相同，因此实施方式3的粒子射线照射装置50会按照与图2的流程图相同的动作实施照射。

实施方式3的粒子射线照射装置50与实施方式1相同，能够将以往每次重扫产生的过剩剂量值抑制至仅为重扫的最后1次的E，能够在总量上将过剩剂量值减少至以往的1/n，与以往相比能够显著减少点扫描法中因射束的遮断延迟而出现的多次过剩剂量的总量。实施方式3的粒子射线照射装置50能够在没有过剩剂量增加的风险的状态下增加重扫次数，因此与以往相比，能够实施更高照射剂量精度的照射。与实施方式1的粒子射线照射装置50同样地，与实施方式2的粒子射线照射装置50相比，实施方式3的粒子射线照射装置50能够减少使用的存储器容量。

实施方式4.

实施方式1至3中，剂量监视器5说明了测量剂量的监视器部为1个的例子，但也可如图10所示，剂量监视器5具有第1监视器部6和第2监视器部7这2个监视器部。图10是本发明的实施方式4的粒子射线照射装置的概略结构图。有时会在意1个监视器部中实施剂量测量控制切换时的死区时间等。如果利用第1监视器部6对某照射位置12进行照射剂量值到达目标剂量值为止的剂量测量，并利用第2监视器部7测量从到达后至实际遮断射束的期间内的过剩剂量值，则能够高精度地测量过剩剂量。与实施方式1至3的粒子射线照射装置50相比，实施方式4的粒子射线照射装置50能够高精度地测量过剩剂量，能够实施更高照射剂量精度的照射。

实施方式5.

实施方式1至4中，采用的是预先测量遮断粒子射线10时的过剩剂量值，并在下一次减少与其相应的量后进行照射的方法，但是根据粒子射线产生输送装置1的加速器的规格，有时图3所示的时间与施加剂量的关系(施加剂量特性)的再现性高，能够事先预测遮断粒子射线10时的过剩剂量值。例如，采用称为高频剔除法的方法时，已知其施加剂量特性的再现性高。施加剂量特性的再现性高这一情况已在Taku Inaniwa、et al.“Optimizationfor Fast-Scanning Irradiation in Particle Therapy”、Med.Phys.34、3302-3311(2007)中有所记载。施加剂量特性的再现性高时，即使使用事先预测的过剩剂量值而不测量过剩剂量值，也能够在没有过剩剂量增加的风险的状态下增加重扫次数。实施方式5中，说明施加剂量特性的再现性高时的照射方法。

图11是显示本发明的实施方式5的粒子射线照射装置的动作的流程图，图12是用来说明存储在本发明的实施方式5的存储部中的信息例的概略图。图11的流程图中，图2的流程图的步骤F05和步骤F06变更为步骤F15和步骤F16。图12的信息例39中，图4的信息例33的过剩剂量变更为过剩剂量预测值。图12中显示了照射位置编号为1至m的例子。存储部3的过剩剂量预测值中，存储着与各照射位置编号对应的m个数据。例如，照射位置编号为i处存储着过剩剂量预测值ee(i)。存储着m个过剩剂量预测值的存储器区域为过剩剂量预测值存储区域。

以下针对与图2的流程不同的部分，说明实施方式5的粒子射线照射装置的动作。步骤F15中，对某照射位置12实施第1次照射时，与图2同样，在测量剂量的值(测量剂量值)到达存储在存储部3中的每1次的目标剂量的值(目标剂量值)即分割目标剂量的值(分割目标剂量值)后，移动至步骤F16。步骤F16中，控制部4对粒子射线产生输送装置1发出遮断的指示，粒子射线产生输送装置1遮断粒子射线10。

步骤F15中，对某照射位置12实施第2次以后的照射时，在测量剂量值到达将存储在存储部3中的每1次的目标剂量值(分割目标剂量值)减去过剩剂量预测值后的值(校正剂量值)后，在步骤F16中，控制部4对粒子射线产生输送装置1发出遮断的指示，粒子射线产生输送装置1遮断粒子射线10。

实施方式5的粒子射线照射装置50在对某照射位置12实施第2次以后的照射时，将分割目标剂量值减去过剩剂量预测值的值即校正剂量值作为照射剂量的判定值，因此即使不测量过剩剂量值，也能够显著减少点扫描法中因射束的遮断延迟而出现的多次过剩剂量的总量。此外，实施方式5的粒子射线照射装置50即使不测量过剩剂量值，也能够在没有过剩剂量增加的风险的状态下增加重扫次数，与以往相比，能够实施更高照射剂量精度的照射。

另外，存储在存储部3中的信息例也可以是例如图13的其他信息例40。图13是用来说明存储在本发明的实施方式5的存储部中的其他信息例的概略图。图13的信息例40不单独存储分割目标剂量d(i)和过剩剂量预测值ee(i)，而事先存储将分割目标剂量d(i)减去过剩剂量预测值ee(i)后的校正剂量值dd(i)。存储m个校正量值的存储器区域为校正量存储区域。

另外，本发明在该发明的范围内中，可组合各实施方式或对各实施方式适当进行变形、省略。

[标号说明]

1 粒子射线产生输送装置

2 扫描装置

3 存储部

4 控制部

5 剂量监视器

6 第1监视器部

7 第2监视器部

10 粒子射线

11 照射对象

12 照射位置

14 过剩剂量

50 粒子射线照射装置

Claims (8)

1.一种粒子射线照射装置，具有：粒子射线产生输送装置，其对经过加速的粒子射线进行输送和遮断；扫描装置，其使自所述粒子射线产生输送装置输送出的所述粒子射线朝与前进方向垂直的2个方向偏转，使照射至照射对象上的照射位置移动；控制部，其控制所述粒子射线产生输送装置和所述扫描装置；以及剂量监视器，其测量所述粒子射线的剂量，该粒子射线照射装置对每个所述照射位置多次照射所述粒子射线，并在所述照射位置移动时遮断所述粒子射线，其特征在于，

具有存储部，其存储所述照射位置的位置信息以及对所述照射位置照射1次的剂量即分割目标剂量，

所述剂量监视器在所测量的剂量到达所述分割目标剂量的值时，测量从该到达时至遮断所述粒子射线的照射的期间内照射的过剩剂量，

所述控制部

在对所述照射位置实施第1次照射时，控制所述粒子射线产生输送装置和所述扫描装置，以重复下述动作直至到达位于所述照射对象的相同深度的最后的所述照射位置，即在利用所述剂量监视器测量出的与一个所述照射位置对应的测量剂量到达所述分割目标剂量的值时，使所述粒子射线产生输送装置遮断所述粒子射线的照射，并且使所述扫描装置进行与下一个所述照射位置对应的偏转控制，之后，再次使所述粒子射线产生输送装置开始照射所述粒子射线，

在对所述照射位置实施第2次以后的照射时，控制所述粒子射线产生输送装置和所述扫描装置，以对位于所述照射对象的相同深度的所有所述照射位置重复下述动作直至事先指定的次数，即在利用所述剂量监视器测量出的与一个所述照射位置对应的测量剂量到达将所述分割目标剂量的值减去该照射位置的前一次的所述过剩剂量的值后的校正剂量值时，使所述粒子射线产生输送装置遮断所述粒子射线的照射，并且使所述扫描装置进行与下一个所述照射位置对应的偏转控制，之后，再次使所述粒子射线产生输送装置开始照射所述粒子射线。

2.根据权利要求1所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

所述存储部具有：分割目标剂量存储区域，其按照与所述照射位置对应的照射位置编号，存储有所述分割目标剂量的值；以及过剩剂量存储区域，其存储有所述过剩剂量的值，

在各所述照射位置编号的所述过剩剂量存储区域中，在每次测量所述过剩剂量时，存储与相应的所述照射位置编号对应的该过剩剂量的值，

所述校正剂量值是将存储在相应的所述照射位置编号的所述分割目标剂量存储区域中的值减去存储在相应的所述照射位置编号的所述过剩剂量存储区域中的值后的值。

3.根据权利要求1所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

所述存储部具有分割目标剂量存储区域，该分割目标剂量存储区域按照与所述照射位置对应的照射位置编号和照射顺序，存储有所述分割目标剂量的值，

每次测量所述过剩剂量时，测量过该过剩剂量的所述照射位置编号的下一次的所述分割目标剂量存储区域中，将此处存储的所述分割目标剂量的值减去该过剩剂量的值后的值存储为所述校正剂量值，

所述控制部在对所述照射位置实施第2次以后的照射时，将存储在与相应的照射位置编号和照射顺序对应的所述分割目标剂量存储区域中的所述校正剂量值作为开始测量所述过剩剂量的判定值。

4.根据权利要求1所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

所述存储部具有：分割目标剂量存储区域，其按照与所述照射位置对应的照射位置编号，存储所述分割目标剂量的值；以及判定值存储区域，其存储开始所述过剩剂量的下一次测量的判定值，

在各所述照射位置编号的所述判定值存储区域中，在每次测量所述过剩剂量时，将与相应的所述照射位置编号对应的所述分割目标剂量的值减去该过剩剂量的值后的值存储为所述校正剂量值，

所述控制部在对所述照射位置实施第2次以后的照射时，将存储在与相应的照射位置编号对应的所述判定值存储区域中的所述校正剂量值作为开始测量所述过剩剂量的判定值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

所述剂量监视器具有第1监视器部和第2监视器部，

所述第1监视器部测量到达开始测量所述过剩剂量的判定值为止的剂量，

所述第2监视器部测量通过所述第1监视器部测量出的剂量到达所述判定值后的剂量。

6.一种粒子射线照射装置，具有：粒子射线产生输送装置，其对经过加速的粒子射线进行输送和遮断；扫描装置，其使自所述粒子射线产生输送装置输送出的所述粒子射线朝与前进方向垂直的2个方向偏转，使照射至照射对象上的照射位置移动；控制部，其控制所述粒子射线产生输送装置和所述扫描装置；以及剂量监视器，其测量所述粒子射线的剂量，该粒子射线照射装置对每个所述照射位置多次照射所述粒子射线，并在所述照射位置移动时遮断所述粒子射线，其特征在于，

具有存储部，其存储所述照射位置的位置信息、对所述照射位置照射1次的剂量即分割目标剂量以及过剩剂量预测值，该过剩剂量预测值预测出从对于所述照射位置发出遮断照射的命令至实际遮断照射的期间内照射的剂量，

所述控制部

在对所述照射位置实施第1次照射时，控制所述粒子射线产生输送装置和所述扫描装置，以重复下述动作直至到达位于所述照射对象的相同深度的最后的所述照射位置，即在利用所述剂量监视器测量出的与一个所述照射位置对应的测量剂量到达所述分割目标剂量的值时，使所述粒子射线产生输送装置遮断所述粒子射线的照射，并且使所述扫描装置进行与下一个所述照射位置对应的偏转控制，之后，再次使所述粒子射线产生输送装置开始照射所述粒子射线，

在对所述照射位置实施第2次以后的照射时，控制所述粒子射线产生输送装置和所述扫描装置，以对位于所述照射对象的相同深度的所有所述照射位置重复下述动作直至事先指定的次数，即在利用所述剂量监视器测量出的与一个所述照射位置对应的测量剂量到达将所述分割目标剂量的值减去该照射位置的过剩剂量预测值后的校正剂量值时，使所述粒子射线产生输送装置遮断所述粒子射线的照射，并且使所述扫描装置进行与下一个所述照射位置对应的偏转控制，之后，再次使所述粒子射线产生输送装置开始照射所述粒子射线。

7.根据权利要求6所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

所述存储部具有：分割目标剂量存储区域，其按照与所述照射位置对应的照射位置编号，存储有所述分割目标剂量的值；以及过剩剂量预测值存储区域，其存储所述过剩剂量预测值。

8.根据权利要求6所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

所述存储部具有：分割目标剂量存储区域，其按照与所述照射位置对应的照射位置编号，存储有所述分割目标剂量的值；以及校正剂量存储区域，其存储所述校正剂量值。