CN106669048A - 粒子射线照射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的粒子射线照射装置具备：加速器(2)，其射出脉冲状的粒子射束；屏蔽构件(5)，其具备将从该加速器(2)射出的脉冲状的粒子射束向照射对象物(4)的照射进行屏蔽的功能；数据库(7)，其与加速器(2)的驱动条件对应地存储粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性；运算构件(8)，其根据向照射对象物(4)照射的目标累积粒子数量和被存储在数据库(7)中的粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性，算出屏蔽构件(5)的屏蔽动作的时机；和屏蔽控制构件(6)，其根据由运算构件(8)运算的屏蔽构件(5)的屏蔽动作的时机，控制屏蔽构件(5)。
Description
技术领域
本发明涉及治疗肿瘤等病灶的粒子射线治疗所使用的粒子射线照射装置。
背景技术
粒子射线照射装置是将由加速器加速的氢离子、碳离子等射束状的粒子向对象物照射的装置。在将粒子射束向肿瘤等病灶部照射的情况下，为了将该病灶确实地除去，且不损伤其背后的健全的内脏器官，需要进行高精度的照射粒子数量的控制。
在以往的粒子射线照射装置中，控制将脉冲状的粒子射束射出的加速器的加速频率等射束控制参数，控制每1个脉冲的粒子数量，且使用射束光闸，控制所照射的脉冲的数量(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-233300号(3-4页、图1)
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在控制加速器的射束控制参数来控制每1个脉冲的粒子数量的以往的方法中，根据与预先确定的离散的射束控制参数和每1个脉冲的粒子数量相对应的表格，设定每1个脉冲的粒子数量。因此，所照射的粒子射线的累积粒子数量被限定为每1个脉冲的粒子数量或其倍数，难以设定为任意的值。
本发明是为解决上述那样的课题而做出的，其目的在于得到一种能够将照射的粒子射线的累积粒子数量设定为任意的值的粒子射线照射装置。
用于解决课题的手段
本发明的粒子射线照射装置具备：加速器，其射出脉冲状的粒子射束；屏蔽构件，其具有将从该加速器射出的脉冲状的粒子射束向照射对象物的照射进行屏蔽的功能；数据库，其与加速器的驱动条件对应地存储粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性；运算构件，其根据向照射对象物照射的目标累积粒子数量和被存储在数据库中的粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性，算出屏蔽构件的屏蔽动作的时机；和屏蔽控制构件，其根据由运算构件运算的屏蔽构件的屏蔽动作的时机，控制屏蔽构件。
发明效果
本发明具备：数据库，其与加速器的驱动条件对应地存储粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性；和运算构件，其根据向照射对象物照射的目标累积粒子数量和被存储在数据库中的粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性，算出屏蔽构件的屏蔽动作的时机，所以，能够将照射的粒子射线的累积粒子数量设定为任意的值。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的粒子射线照射装置的示意图。
图2是说明本发明的实施方式1的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性的说明图。
图3是说明本发明的实施方式1的1个脉冲中的累积照射粒子数量的说明图。
图4是说明本发明的实施方式1的1个脉冲中的照射粒子数量的说明图。
图5是表示本发明的实施方式2的粒子射线照射装置的示意图。
图6是表示本发明的实施方式3的粒子射线照射装置的示意图。
图7是表示本发明的实施方式4的粒子射线照射装置的示意图。
附图标记说明
1：粒子射线照射装置；2：加速器；3：射束线路；4：照射对象物；5：冲击电磁铁；6：冲击电磁铁控制机构；7：数据库；8：运算处理部；9：粒子数量测定监视器；11：离子源；12：高频加速机构；21：扫描电磁铁；22：扫描电磁铁控制构件；31：呼吸监视器
具体实施方式
实施方式1.
图1是用于实施本发明的实施方式1的粒子射线照射装置的示意图。如图1所示，本实施方式的粒子射线照射装置1具备：加速器2；作为屏蔽构件的冲击电磁铁5，其被配置在从该加速器2射出的脉冲状的粒子射束的射束线路3上，具有将粒子射束向照射对象物4的照射进行屏蔽的功能；作为屏蔽控制构件的冲击电磁铁控制机构6，其控制冲击电磁铁5的屏蔽动作；数据库7，其与加速器2的驱动条件对应地存储着粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性；以及作为运算构件的运算处理部8，其根据向照射对象物4的照射位置(照射点)照射的目标累积粒子数量和被存储在数据库7中的粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性，运算冲击电磁铁5的屏蔽动作的时机。本实施方式的粒子射线照射装置作为治疗肿瘤等病灶的粒子射线治疗所使用的装置来进行说明。在这种情况下，照射对象物4设想为患者等人体，但是严格意义上的照射对象物是肿瘤等病灶。
加速器2例如能够使用同步型、同步回旋型、固定磁场强聚焦型等圆形加速器，具备离子源11和高频加速机构12。
离子源11例如由灯丝和与该灯丝相向配置的引出电极构成。灯丝和引出电极之间的空间例如充填氢气或者甲烷气体。若使电流在灯丝流过，则从灯丝放出热电子，该热电子向引出电极侧加速移动，而此时热电子与被充填的气体碰撞，将这些气体等离子化。这样，离子源11在被充填的气体为氢的情况下，生成质子离子，在被充填的气体为甲烷气体的情况下，生成碳离子。此后，将这些质子离子或者碳离子称为粒子。在本实施方式中，向灯丝和引出电极之间施加的电压为一定，控制在灯丝流过的电流量，控制粒子数量。
作为高频加速机构12的例子，例如若为回旋型，则具备被配置在与由电磁铁形成的磁场正交的位置的一对D型的电极。该一对电极的每一个为半圆形状，以设有间隙的方式，半圆形状的直线部分彼此相向地进行配置。在该一对电极的中心部配置有离子源11。由离子源11生成的粒子接受因由电磁铁形成的磁场产生的洛伦兹力，进行环绕运动。粒子因施加在一对电极之间的电压而被加速，而与此相伴地，粒子的环绕轨道的半径逐渐增加。此时，仅与施加在一对电极之间的交流电压的频率同步的粒子在一对电极之间被加速，然而，通过使该交流电压的频率周期性地变化，由此使频率与环绕轨道同步的粒子加速。其结果为，被加速的粒子成为射束状且脉冲状的粒子射束。通过控制施加在一对电极之间的交流电压的电压(加速电压)，能够控制射束的能量。因此，本实施方式中的加速器的驱动条件是在灯丝流过的电流量和被施加在高频加速机构的电极上的加速电压。
作为屏蔽构件的冲击电磁铁5是由隔着射束线路3的2个电磁铁构成的空心构造，具备通过相对于由射束线路3输送的粒子射束高速地施加磁场，由此使粒子射束偏向并从射束线路3偏离的功能。作为该冲击电磁铁5的能力，例如，若射束线路3方向的空心部的长度为60cm，则在由电磁铁产生的磁场强度为1T时，粒子射束能够相对于射束线路3弯曲到约15°的方向。另外，从装置污染的观点出发，需要吸收从射束线路3偏离的粒子射束，使之消失，在本实施方式中，具备吸收从射束线路3偏离的粒子射束并使之消失的射束收集器13。
数据库7以在离子源11的灯丝流过的电流量和被施加在高频加速机构12的电极上的加速电压为参数，存储与该参数对应的粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性。作为粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性，是将1个脉冲进行时间分解了时的各分解时间的粒子数量(每单位时间的粒子数量)或者各分解时间的1个脉冲中的累积粒子数量等。
运算处理部8从数据库7接收与被设定的在离子源11的灯丝流过的电流量和被施加在高频加速机构12的电极上的加速电压相关联的粒子数量的时间依存性的数据，与从外部给予的目标累积粒子数量对应地运算照射的粒子射束的照射时间，算出冲击电磁铁5的屏蔽动作的时机。另外，目标累积粒子数量并不一定需要从外部给予，也可以预先存储在数据库7中。
冲击电磁铁控制机构6在由运算处理部8算出的冲击电磁铁5的屏蔽动作的时机，控制冲击电磁铁5的屏蔽动作。
接着，对存储在数据库7中的与加速器2的驱动条件对应的粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性进行说明。在粒子射线照射装置进行的治疗开始前，在冲击电磁铁5和照射对象物4之间的射束线路3上设置粒子数量测定监视器9。该粒子数量测定监视器9能够测定在射束线路3通过的粒子数量。作为粒子数量测定监视器9，能够使用不会妨碍射束线路3的粒子射线的行进的例如电离箱。
电离箱在充满气体的容器内相向配置2片电极。若粒子射线在该电极之间通过，则电极之间的气体沿该粒子射线穿过的轨迹被电离，分离成具有正电荷的离子和具有负电荷的电子。因为向2个电极之间施加电压，所以，正离子朝向负的电极运动，电子朝向正的电极运动，产生短的脉冲电流。通过测定该电流，能够计量在电离箱通过的粒子射线的粒子数量。
将在离子源11的灯丝流过的电流量和被施加在高频加速机构12的电极的加速电压设定为在实际的治疗中应用时设想的各种值，将这些值作为参数，由粒子数量测定监视器9在射束线路3上测定粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性。通常，因为1个脉冲的持续时间是0.1～5μs(微秒)，所以，粒子数量测定监视器9以将该持续时间分割为20份的程度的分解时间来测定粒子数量。
图2是说明被存储在数据库7中的粒子射束中的1个脉冲的粒子数量的时间依存性的说明图。在图2中，横轴是时间，纵轴是累积粒子数量。虚线示意性地表示1个脉冲内的时间性的粒子分布形状。通过上述那样的方法，以在离子源11的灯丝流过的电流量和被施加在高频加速机构12的电极上的加速电压为参数，将与该参数对应的粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性存储在数据库7中。
如上所述，运算处理部8相对于从外部给予的目标累积粒子数量，运算照射的粒子射束的照射时间，算出冲击电磁铁5的屏蔽动作的时机。而且，冲击电磁铁控制机构6在由运算处理部8算出的冲击电磁铁5的屏蔽动作的时机控制冲击电磁铁5的屏蔽动作，然而，在冲击电磁铁控制机构6从运算处理部8接收屏蔽动作的时机并完成冲击电磁铁5的屏蔽动作之前，产生时间的偏差。为了在由运算处理部8运算的粒子射束的照射时间正确地完成冲击电磁铁5的屏蔽动作，需要对该时间的偏差进行校正。数据库7为了校正该时间的偏差，还预先存储有到冲击电磁铁控制机构6从运算处理部8接收屏蔽动作的时机完成冲击电磁铁5的屏蔽动作为止的时间的偏差。
接着，对进行实际的治疗时的动作进行说明。在下面的说明中，对使用单一脉冲的粒子射束照射规定的累积粒子数量的情况进行说明。
根据治疗计划等，决定为治疗病灶而向照射对象物4的照射点照射的粒子射束的目标累积粒子数量。使用例如输入终端等将所决定的目标累积粒子数量输入运算处理部8。运算处理部8参照与被储存在数据库7中的在灯丝流过的电流量和被施加在高频加速机构的电极上的加速电压相关联的粒子数量的时间依存性的数据，决定用于实现目标累积粒子数量的在灯丝流过的电流量和施加在高频加速机构的电极上的加速电压。另外，如上所述，目标累积粒子数量并不一定需要从外部给予，也可以预先存储在数据库7中。
由运算处理部8决定的在灯丝流过的电流量以及施加在高频加速机构的电极上的加速电压被传送至加速器2，开始加速器2的驱动。由设置在加速器2的射束线路3的出口侧的射束光闸隔断粒子射束，直至离子源11和高频加速机构12的动作稳定，粒子射束的脉冲内的粒子分布成为一定。在粒子射束的脉冲内的粒子分布成为一定的时点，打开射束光闸，开始照射粒子射束。将此时的时刻作为照射开始时刻tstart。
图3是说明本实施方式中的1个脉冲中的累积照射粒子数量的说明图。使由治疗计划等决定的目标累积粒子数量为D。如图3所示，被存储在数据库7中的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性的数据是离散的值。假设使最接近目标累积粒子数量D且比它少的累积粒子数量为D1、使最接近目标累积粒子数量D且比它多的累积粒子数量为D2，使到达累积粒子数量D1、D2的时间分别为t1、t2。此时，到达目标累积粒子数量的时间tirradiation通过下述算式算出。
tirradiation＝{D×(t2-t1)-D1×(t2-t1)}/(D2-D1)+t1
加速器的高频加速机构12的加速频率和将射束光闸打开并照射粒子射束的时机可联动，能够使照射开始时刻tstart和粒子射束的脉冲的开始时刻一致。即，能够使照射开始时刻tstart与图3中的横轴的零时间一致。另外，数据库7预先存储有到冲击电磁铁控制机构6从运算处理部8接收屏蔽动作的时机完成冲击电磁铁5的屏蔽动作为止的时间的偏差trising。
运算处理部8使用打开射束光闸并开始照射粒子射束的时刻tstart、由上述算式算出的tirradiation和从数据库7接收的Trising，向冲击电磁铁控制机构6传送冲击电磁铁5的屏蔽动作的时机tgoal。此时，tgoal由下述的算式算出。
tgoal＝tstart+tirradiation-trising
冲击电磁铁5实际上在tgoal+trising的时机，使射束线路3的粒子射束偏向，使粒子射束从射束线路3偏离。图4是说明本实施方式中的1个脉冲中的照射粒子数量的说明图。如图4所示，在本实施方式中，在开始照射粒子射线的最初的单一脉冲中，从脉冲照射开始到时间tirradiation为止的脉冲内的粒子(图4中的影线部分)被照射在照射对象物4的照射点，时间tirradiation以后的脉冲内的粒子未被照射。
在这样构成的粒子射线照射装置中，因为使用预先存储在数据库中的与加速器的驱动条件对应的粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性，算出脉冲内的累积粒子数量成为目标累积粒子数量的时刻，将脉冲屏蔽，所以，能够将照射的粒子射线的累积粒子数量设定为任意的值。
以往，以1个脉冲的整体的累积粒子数量成为目标累积粒子数量的方式设定加速器的驱动条件，但是，因为是根据使预先确定的离散的射束控制参数(若为本实施方式，则是灯丝的电流量和加速电压)和每1个脉冲的粒子数量相对应的表格，来设定每1个脉冲的粒子数量，所以，难以完全地将每1个脉冲的粒子数量设定为任意的值。
像本实施方式这样，不变更加速器的射束控制参数，在每1个脉冲的粒子数量稳定后，使用屏蔽构件来设定累积粒子数量，所以，能够将累积粒子数量设定为任意的值。
另外，以往就存在在射束线路3的路径上设置屏蔽构件来控制累积粒子数量的方法。例如，已知由粒子射束照射系统的线量监视器对照射的线量的数据进行计数，若其累计值达到规定量，则关闭射束光闸，停止射束的照射的方法；预先求出射束控制参数和每1个脉冲的粒子数量的相关关系，在达到规定的累积粒子数量的时点，将粒子射束屏蔽的方法等。但是，在这样以往的方法中，由屏蔽构件将粒子射束屏蔽的时机是在粒子射束的脉冲之间，不可能在1个脉冲的中途将粒子射束屏蔽。原因是没有像本实施方式这样使用1个脉冲中的粒子数量的时间依存性。因此，在以往的通过屏蔽构件来控制累积粒子数量的方法中，粒子数量的控制只能通过依存于每1个脉冲的粒子数量的离散的值进行。另外，不能控制到比单一脉冲的粒子数量少的粒子数量。
在本实施方式中，因为使用1个脉冲中的粒子数量的时间依存性，所以，能够将累积粒子数量设定在任意的值，且还可以控制到比单一脉冲的粒子数量少的粒子数量。
另外，在本实施方式中，以作为加速器的驱动条件是在灯丝流过的电流量和被施加在高频加速机构的电极上的加速电压的情况进行了说明，但是，也可以根据加速器的方式等是其它的参数。
另外，在本实施方式中，作为屏蔽构件使用冲击电磁铁，但是，也可以替代冲击电磁铁，使用通过由电场使粒子射束偏向，切换粒子射束的轨道进行屏蔽的电场光闸等其它的机构。
另外，在本实施方式中，为了在粒子射线照射装置进行的治疗开始前测定粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性，并将它存储在数据库7中，而设置粒子数量测定监视器。
实施方式2.
在实施方式1中说明的粒子射线照射装置将粒子射线向一点照射点进行照射。但是，在粒子射线照射装置被使用在治疗肿瘤等病灶的粒子射线治疗的情况下，需要向成为照射对象的病灶整体照射粒子射线的功能。在实施方式2中，说明能够进行粒子射线的扫描照射的粒子射线照射装置。
图5是本实施方式的粒子射线照射装置的示意图。如图5所示，本实施方式的粒子射线照射装置1在实施方式1中说明的粒子射线照射装置中，追加扫描电磁铁21作为付与扫描照射的功能的扫描构件。在扫描电磁铁21连接用于控制该扫描电磁铁21的扫描电磁铁控制构件22。扫描电磁铁控制构件22能够接收来自数据库7的信号。扫描电磁铁21是由隔着射束线路3的2个电磁铁构成的空心构造，通过使在该电磁铁流过的电流值变化而使磁场变化，能够二维地使得粒子射束进行扫描。
为向成为照射对象的病灶整体照射粒子射线，需要三维地控制粒子射束。粒子射束具有在活体(身体)中前进某种程度的距离，然后急剧地给予周围高的能量并在此处消失这样的性质。粒子射束在活体内前进的距离取决于粒子射束的能量。因此，若假定粒子射束在活体内前进的方向为z轴方向，则例如使粒子射束的能量为一定，使用被称为射程位移器的厚板，使粒子射束的能量变化，据此，能够控制z轴方向的照射位置。通过将由扫描电磁铁扫描粒子射束的方向设定在xy平面，能够与射程位移器组合，三维地(xyz轴方向)控制粒子射束。
根据治疗计划，决定相对于成为照射对象的病灶应照射粒子射束的照射点的三维的位置和该照射点中的目标累积粒子数量。再有，根据治疗计划，对于照射点从位置和目标累积粒子数量来决定照射点的顺序。这些数据被输入数据库7。
在数据库7中，以在离子源11的灯丝流过的电流量和被施加在高频加速机构12的电极上的加速电压为参数，存储与该参数对应的粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性。再有，在数据库7中存储在各照射点的(x、y)位置、深度方向(z方向)的位置上的目标累积粒子数量以及照射点的顺序。
数据库7按照照射点的顺序，将最初的第1点的照射点的(x、y)位置向扫描电磁铁控制构件22传送，且将该照射点中的与在离子源11的灯丝流过的电流量和被施加在高频加速机构12的电极上的加速电压相关联的粒子数量的时间依存性以及目标累积粒子数量向运算处理部8传送。
运算处理部8根据从数据库7接收的数据，与目标累积粒子数量对应地运算照射的粒子射束的照射时间，算出第1点照射点中的冲击电磁铁5的屏蔽动作的时机。冲击电磁铁控制机构6在由运算处理部8算出的冲击电磁铁5的屏蔽动作的时机，控制冲击电磁铁5的屏蔽动作。
此后，按照与实施方式1相同的次序，对于第1点照射点照射粒子射束。在向第1点照射点的照射结束时，在由冲击电磁铁5进行了屏蔽的状态下，使照射位置向第2点照射点移动。在移动后，消除由冲击电磁铁5进行的屏蔽，对第2点以后的照射点也以同样的次序进行照射。数据库7在粒子射束针对第1点照射点的照射结束后，依次将照射点的数据向扫描电磁铁控制构件22以及运算处理部8传送，使对于各照射点照射目标累积粒子数量的粒子射束的情况反复。
在这样构成的粒子射线照射装置中，因为使用预先存储在数据库中的与加速器的驱动条件对应的粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性，算出脉冲内的累积粒子数量成为目标累积粒子数量的时刻，将脉冲屏蔽，所以，能够将照射的粒子射线的累积粒子数量设定为任意的值。
另外，因为具备具有扫描照射的功能的扫描构件，所以，能够将向成为照射对象的病灶的各照射点照射的粒子射线的累积粒子数量任意地设定为个别的值。
实施方式3.
在将粒子射线照射装置用于治疗肿瘤等病灶的粒子射线治疗的情况下，必须避免过量照射。在实施方式3中，对具备用于避免过量照射的安全装置的粒子射线照射装置进行说明。
图6是本实施方式的粒子射线照射装置的示意图。如图6所示，本实施方式的粒子射线照射装置1连接有被设置在作为屏蔽构件的冲击电磁铁5和照射对象物4之间的粒子数量测定监视器9和加速器2。
在本实施方式中，进行通常的治疗时的动作与实施方式1相同。但是，考虑了如下的情况：由于在数据库7和运算处理部8之间、在运算处理部8和冲击电磁铁控制机构6之间等进行信号传递期间产生的噪音等，使得控制信号被错误地传递。其结果为，存在被照射的累积粒子数量会超过目标累积粒子数量(过量照射)的可能性。
在本实施方式中，在冲击电磁铁5和照射对象物4之间具备粒子数量测定监视器9，由该粒子数量测定监视器9计量实际的向照射对象物4照射的粒子数量，若在向照射对象物4照射的粒子数量超过了目标累积粒子数量的情况下，则将加速器2的射束光闸关闭，停止照射粒子射束。
在这样构成的粒子射线照射装置中，因为与实施方式1同样，使用被预先存储在数据库中的与加速器的驱动条件对应的粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性，算出1个脉冲内的累积粒子数量成为目标累积粒子数量的时刻，将脉冲屏蔽，所以，能够将照射的粒子射线的累积粒子数量设定为任意的值。另外，因为具备粒子数量测定监视器9，所以，即使在存在控制信号被错误地传递，引起过量照射的可能性的情况下，也可以将向照射对象物的过量照射抑制在最小限度。
实施方式4.
在将粒子射线照射装置用于治疗因呼吸而移动的病灶的粒子射线治疗的情况下，存在由于该移动量而使得粒子射线照射到病灶以外的部位的可能性。在实施方式4中，对具备如下功能的粒子射线照射装置进行说明：为了避免向病灶以外的部位的照射，而在因呼吸而产生的病灶的移动量为一定量以上时，将射束照射中断。
图7是本实施方式的粒子射线照射装置的示意图。如图7所示，本实施方式的粒子射线照射装置1在实施方式3的图6所示的粒子射线照射装置中，进一步具备作为测定病灶的移动量的移动量传感器发挥功能的呼吸监视器31。呼吸监视器31是被安装在作为照射对象物4的患者的身体的表面的部件，被安装在病灶因呼吸而移动时与其移动量成比例地移动的身体的表面。呼吸监视器31的输出与冲击电磁铁控制机构6连接。另外，呼吸监视器31被安装在不妨碍粒子射束的照射的位置。
接着，对本实施方式的实际的运用进行说明。首先，使用呼吸监视器31，获取患者的身体的表面的基准位置和患者的身体的表面从该基准位置开始的移动量之间的关系。接着，使用例如MRI(Magnetic Resonanse Imaging：核磁共振成像)检查等技法，求出该患者的身体的表面的移动量和成为治疗的对象的病灶的移动量之间的关系。将相应于存在向病灶以外的部位照射粒子射线的可能性的情况下的病灶的移动量的、呼吸监视器31中的患者身体的表面从基准位置开始的移动量设定作为阈值。
开始粒子射线治疗，在由呼吸监视器31测定的移动量高于该阈值时，从呼吸监视器31向冲击电磁铁控制机构6传送信号，立即使冲击电磁铁的屏蔽动作工作，使粒子射线从射束线路3偏离。在移动量在该阈值以下时，从呼吸监视器31向冲击电磁铁控制机构6传送信号，立即使冲击电磁铁的屏蔽动作停止，将粒子射线向射束线路3传送。将像这样使用呼吸监视器检查因呼吸而产生的病灶的移动来控制粒子射线的照射的系统定义为呼吸同步系统。
在由呼吸同步系统在粒子射线的1个脉冲的中途将照射中断时，向照射对象物的累积粒子数量未到达目标累积粒子数量。为使粒子射线的向病灶的累积粒子数量成为目标累积粒子数量，只要进行下面那样的技法即可。
在由呼吸同步系统隔断了照射时，将被粒子数量测定监视器9记录的累积粒子数量向运算处理部8传递。运算处理部8将从目标累积粒子数量减去被传递的累积粒子数量后的粒子数量作为新的目标累积粒子数量，根据被记录在数据库7中的粒子数量的时间依存性，以与实施方式1相同的方法实施照射。
在这样构成的粒子射线照射装置中，通过使用呼吸同步系统，即使病灶因呼吸而移动，也能够避免向病灶以外的部位的照射。再有，因为能够即使由呼吸同步系统在1个脉冲内隔断粒子射线的照射，也考虑到被隔断为止的累积粒子数量来决定下个脉冲的隔断时机，所以，即使使用呼吸同步系统，也能够将照射的粒子射线的累积粒子数量设定为任意的值。
另外，在本实施方式中，表示了将呼吸监视器作为移动量传感器来使用的例子，然而，作为测定病灶的移动量的移动量传感器，也可以使用其它的方法。例如，在病灶或者病灶的附近注入成为标记的金属，使用MRI等实时测定该金属的移动量，据此，也可以作为移动量传感器。
另外，也可以将在本实施方式中说明的粒子射线照射装置的结构和在实施方式2或3中说明的粒子射线照射装置的结构相组合。
Claims (7)
1.一种粒子射线照射装置，其特征在于，具备：
加速器，其射出脉冲状的粒子射束；
屏蔽构件，其具备将从该加速器射出的脉冲状的粒子射束向照射对象物的照射进行屏蔽的功能；
数据库，其与所述加速器的驱动条件对应地存储所述粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性；
运算构件，其根据向所述照射对象物照射的目标累积粒子数量和被存储在所述数据库中的所述粒子射束的1个脉冲中的粒子数量的时间依存性，算出所述屏蔽构件的屏蔽动作的时机；和
屏蔽控制构件，其根据由所述运算构件算出的所述屏蔽构件的屏蔽动作的时机，控制所述屏蔽构件。
2.如权利要求1所述的粒子射线照射装置，其特征在于，还具备对于所述照射对象物二维地扫描所述粒子射线射束的扫描构件。
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，所述屏蔽构件是冲击电磁铁。
4.如权利要求3所述的粒子射线照射装置，其特征在于，还具备射束收集器，其吸收因所述冲击电磁铁而向照射对象物的方向以外的方向偏向的粒子射束并使之消失。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的粒子射线照射装置，其特征在于，具备测定向所述照射对象物照射的粒子射束的粒子数量的粒子数量测定监视器。
6.如权利要求5所述的粒子射线照射装置，其特征在于，还具备检测照射对象物的移动量的移动量传感器，
在由所述移动量传感器检测出的照射对象物的移动量高于阈值时，由所述屏蔽构件将射束屏蔽。
7.如权利要求6所述的粒子射线照射装置，其特征在于，
在由所述移动量传感器检测出的照射对象物的移动量高于阈值时，由所述屏蔽构件屏蔽射束的情况下，
将由所述粒子数量测定监视器测定出的向所述照射对象物照射的粒子射束的粒子数量向所述运算构件传送，
所述运算构件算出从所述目标累积粒子数量减去从所述粒子数量测定监视器传送的所述粒子数量后的新的目标累积粒子数量。
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