CN108348767B - 粒子束治疗系统 - Google Patents

Abstract

本发明依赖于作为照射对象的患者(4)的患部(41)，能够基于预先的选择来选择实施光栅扫描方式和离散点扫描方式的其中一种照射方式，并且构成为能够由一台照射装置(500)来实施光栅扫描方式和离散点扫描方式的其中一种照射方式。由此，提供能够实现兼得更高精度的照射和高剂量率化的兼得的小型的粒子束治疗系统。

Description

粒子束治疗系统

技术领域

本发明涉及粒子束治疗系统。

背景技术

以使所计划的剂量分布与实际的剂量分布一致并在患部内得到均匀的剂量分布为目的，在专利文献1中，记载有一种粒子束流照射装置，其特征在于，具备：生成粒子束流的射束生成部；控制粒子束流的射出的射束射出控制部；射束扫描指示部，其二维地依次指示粒子束流的位置，以便对于在粒子束流的轴向上分割照射对象的患部而成的切片，沿设定于该切片的预定的轨迹图案扫描粒子束流；以及基于来自射束扫描指示部的指示信号来二维地扫描粒子束流的射束扫描部，束流扫描指示部指示上述扫描位置，以便在沿顺时针方向扫描轨迹图案后，沿逆时针方向扫描该轨迹图案。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-66106号公报

发明内容

发明所要解决的课题

公知有向癌症等患者的患部照射质子、碳离子等任一粒子束(离子射束，以下也记载为带电粒子射束)的治疗方法。该治疗所使用的粒子束照射系统具备带电粒子射束产生装置、射束输送系统、以及照射装置。

作为照射装置的照射方式，公知有散射体方式和射束扫描方式，散射体方式是在利用散射体来扩展束流后与患部形状相符地用准直器来切出射束形状，射束扫描方式是使较细的射束在患部区域内扫描。

在使用了射束扫描方式的粒子束照射系统中，由带电粒子射束产生装置的加速器加速后的带电粒子射束经由射束输送系统到达照射装置，并利用照射装置所具备的扫描用电磁铁而在垂直于射束推进方向的面内进行扫描，从照射装置照射至患者的患部。

在射束扫描方式中，作为形成相同的照射区域分布的方法，公知有在使上述的较细的射束适当地散射后呈圆形、螺旋状、或者Z字形状地进行扫描的摇摆法(wobblermethod)。在该情况下，需要利用准直器以与患部形状相符的方式切出所形成的相同分布。

另一方面，作为形成使由较细的射束赋予的剂量分布与患部形状相吻合以及形成不同的任意剂量分布的方法，公知有点扫描法。这是将患部形状分割成微小的小区域(照射点)，并按照该每个区划来预先设定所希望的照射剂量并进行照射的方法。

点扫描法存在大致分为离散点扫描法以及光栅扫描法这两种的照射法，且在专利文献1中记载各自处理的流程。如在专利文献1中定义那样，离散点扫描法是在使粒子束射束的位置从某照射点向下一个照射点移动的期间停止射束射出并在移动结束后再开始射束射出的方法，光栅扫描法是在扫描同一切片的期间不中断地连续进行射束射出的方法。分别安装有这两个点扫描法的两个粒子束治疗系统因相互要求的加速器的设备规格、加速器的射出控制、射束监视等而设备的性能、控制内容不同。并且，也没有这两个点扫描法能够相互代替且分开使用的需求的启示。

但是，作为粒子束治疗系统一般的需求，有以更高精度的照射为目标的要求，同时也有用于增加能够治疗的患者数量的高剂量率化的要求。对于这样的课题，本发明人发现了以下的观点。

离散点扫描法和光栅扫描法在不同情况下分别产生优点。尤其，离散点扫描法在动体追踪中能够进行高精度的照射。由于可在不进行粒子束照射的点间能够进行为了追踪患部的动作所需的患部追踪用的X射线照射，所以在剂量管理精度、患部识别精度方面有利。与此相对，光栅扫描法由于连续照射的期间较长，从而总处理能力有利，并且在动作较少的脏器、定期地以决定的时间连续扫描的情况下有利。

但是，在采用多个安装有简单不同的点扫描法的喷嘴的系统、具有多个安装有不同的照射法的治疗室的系统中，存在治疗室内的喷嘴的处理、空间的问题。尤其在患者较多的城市地区所在地的医院内，不推荐简单增加粒子束治疗系统的占地尺寸、治疗室数量。

本发明是根据这样的观点而完成的，其目的在于提供能够实现更高精度的照射和高剂量率化的并存的小型的粒子束治疗系统。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，例如采用方案所记载的结构。

本发明包括多个解决上述课题的方案，举出其一个例子是一种粒子束治疗系统，将照射对象分割成多个小区域，并向该多个小区域依次照射粒子束，上述粒子束治疗系统的特征在于，具备：加速器，其将上述粒子束进行加速；照射装置，其将由该加速器加速后的粒子束照射至目标对象；以及控制装置，其控制上述加速器和上述照射装置，对于上述加速器、上述照射装置以及上述控制装置而言，能够由上述照射装置来实施在向下一个小区域移动时不停止上述粒子束的照射的照射方式以及停止上述粒子束的照射的照射方式的任一种照射方式。

发明的效果如下。

根据本发明，能够实现粒子束照射的更高精度照射和高剂量率化的并存。

附图说明

图1是示出本发明的优选的一个实施方式(第一实施方式)的粒子束治疗系统的整体简要结构的图。

图2是示出第一实施方式的粒子束治疗系统所使用的照射装置的结构的图。

图3是示出作为照射对象的患部的在深度方向上的特定层的图。

图4是示出应用了第一实施方式的粒子束治疗系统的离散点扫描方式的情况下的动作的时间图。

图5是示出应用了第一实施方式的粒子束治疗系统的光栅扫描方式的情况下的动作的时间图。

图6是示出第二实施方式的粒子束治疗系统的整体简要结构的图。

图7是示出第三实施方式的粒子束治疗系统的整体简要结构的图。

图8是示出第四实施方式的粒子束治疗系统的整体简要结构的图。

图9是示出第四实施方式的粒子束治疗系统的患部移动检测信号与能够射束照射信号的关系的图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的粒子束治疗系统的实施方式进行说明。

＜第一实施方式＞

使用图1至图5对本发明的粒子束治疗系统的第一实施方式进行说明。

首先，使用图1对整体结构进行说明。图1是示出第一实施方式的粒子束治疗系统的整体结构的简图。

粒子束治疗系统100由带电粒子射束产生装置200、将所产生的带电粒子射束引导直至治疗室400的射束输送系统300、在治疗室400内与患者4的患部41(图2中记载)的形状相符地照射带电粒子射束的照射装置500、以及控制装置600构成。

带电粒子射束产生装置200具有前段加速器21、和将由前段加速器21预先加速后的带电粒子加速直至预定的能量之后将其射出的同步加速器20。此外，例如也可以使用回旋加速器等之类的不具有前段加速器的加速器、直线加速器来代替该同步加速器20。

同步加速器20是将由前段加速器21加速后的带电粒子射束(质子、碳等重粒子离子、中性子等)加速直至预定能量的装置，具有用于使带电粒子射束环绕的多个偏转电磁铁22及多个四极电磁铁(未图示)、使环绕的带电粒子射束加速的加速装置23、以及射出加速直至预定的能量后的带电粒子射束的射出装置24。

射出装置24具有射出用高频施加电极(未图示)，该高频施加电极经由射出用开关25与高频电源26连接，利用射出用开关25的开闭来接通/断开带电粒子射束的射出。

射束输送系统300具有多个偏转电磁铁31和多个四极电磁铁(未图示)，会将从同步加速器20射出的带电粒子射束输送至照射装置500。

此处，使用图2对本实施方式的粒子束治疗系统100所使用的照射装置500的结构进行说明。图2是示出照射装置500的结构的图。

照射装置500具有：X方向扫描电磁铁51A，其用于水平(图中X方向)地扫描被同步加速器20加速且由射束输送系统300引导的带电粒子射束并与患者4的患部41的形状相吻合；和Y方向扫描电磁铁51B，其垂直(图中Y方向、与纸面垂直的方向)地扫描。上述扫描电磁铁51A、51B与扫描电磁铁电源61连接。扫描电磁铁电源61由电源控制装置62控制。由扫描电磁铁51A、51B偏转后的带电粒子射束穿过射束位置监视器52A以及剂量监视器53A并照射至作为照射对象的患部41。射束位置监视器52A与射束位置计测装置52B连接，射束位置计测装置52B计测带电粒子射束的位置以及宽度(扩展)。剂量监视器53A与照射剂量计测装置53B连接，照射剂量计测装置53B计测带电粒子射束的照射量。

此处，使用图2以及图3对点扫描法进行说明。图3是从带电粒子射束的上游侧观察患部41的说明图。

如图2所示，对于患者4的患部41，将该患部形状分割成三维的多个深度方向(图中Z方向)上的层。如图3所示，进一步在横切带电粒子射束的行进方向的方向亦即水平方向(图中X-Y方向)上二维地分割各层来设定多个剂量区划(小区域、以下记载为照射点42)。深度方向与带电粒子射束的到达进度对应地通过变更从同步加速器20射出的带电粒子射束的能量、或者因比照射装置500靠上游的能量吸收体插入等所产生的带电粒子射束的能量变更而变更，选择性地照射各层。在各层内，由扫描电磁铁51A、51B沿图3所示的例如路径43二维地扫描带电粒子射束，对各照射点42赋予规定剂量。照射至各照射点42的带电粒子射束的量由剂量监视器53A以及照射剂量计测装置53B计测，带电粒子射束的位置、其扩展(宽度)由射束位置监视器52A以及射束位置计测装置52B计测。

基于该点扫描方式的照射控制通过照射控制装置64控制从带电粒子射束产生装置200射出的射束来进行。

此处，点扫描法大致分为离散点扫描方式和光栅扫描方式，离散点扫描方式是在向下一个照射点42移动时停止带电粒子射束的照射的照射方式，光栅扫描方式是在向各照射点42照射目标剂量的带电粒子射束后并向下一个照射点42移动的期间也不停止带电粒子射束的照射的照射方式。

在离散点扫描方式中由于在使带电粒子射束的照射位置从某格点向下一个格点移动的期间停止射束射出，并在移动结束后再开始射束射出，因而在扫描同一切片的期间断续进行射束射出。

为此，照射控制装置64在照射至多个照射点42中的一个点42的带电粒子射束的照射剂量达到目标剂量后控制扫描电磁铁51A、51B的励磁电流来扫描带电粒子射束，并将照射位置变更至下一个照射点42。而且，照射控制装置64在照射至一个点的带电粒子射束的照射剂量达到目标剂量后停止从带电粒子射束产生装置200射出的带电粒子射束。在该射束射出的停止状态下，进行控制以便控制扫描电磁铁51A、51B的励磁电流，扫描带电粒子射束，并将照射位置变更至下一个照射点42，并在该变更后开始从带电粒子射束产生装置200射出带电粒子射束。

以下，参照图4更具体地说明离散点扫描方式的动作的详细内容。图4的时间图示出照射图3所示的患部41内的某层的期间的动作。

图4中，横轴示出时间t。图4的(a)的纵轴是对从照射控制装置64经由中央控制装置65、加速器控制装置66向射出用开关25输出的开闭信号、即带电粒子射束的射出进行控制的射束接通/断开信号。图4的(a)中存在四个接通状态、即四个照射点42，将它们分别设为S1、S2、S3、S4。此处，最初的射束接通信号在医师、治疗师指示开始照射后，例如在经由同步加速器20的射束入射、加速等工序而包括带电粒子射束产生装置200在内的系统整体的动作准备结束且成为能够照射带电粒子射束的状态的时刻产生。

图4的(b)的纵轴表示由剂量监视器53A以及照射剂量计测装置53B测定所照射的带电粒子射束的照射量的值，在射束接通的同时对照射量进行积算，并且该计测信号被照射控制装置64获取。照射控制装置64在积算剂量达到预先决定的量后断开射束，并在将测定量存储于照射控制装置64的存储器后，照射剂量计测装置53B重置。此外，此处图示出按照每个照射点42重置由剂量监视器53A以及照射剂量计测装置53B计测的照射量，但也可以一直积算，根据其差量还判定照射量。

图4的(c)示出实际的带电粒子射束的照射电流，如图4的(b)所示，由于在达到预定剂量而断开射束后也存在断开的反应时间，所以示出照射微小量的带电粒子射束。在离散点扫描方式中，因射束断开后的过渡响应而在每个照射点产生漏电流，因而若加速器的射出控制、该设备所定的射出接通、断开响应性能不高，则会较大地影响均匀的剂量赋予。

图4的(d)的纵轴示出测定图4的(c)所示的照射射束的位置、宽度的的射束位置监视器52A以及射束位置计测装置52B的测定状态，例如照射控制装置64进行照射点S1的计测、即在M1的区间的信号收集。在图4的(d)所示的射束位置计测装置的信号收集结束后，照射控制装置64基于其所取得的信号运算射束位置、宽度(标准偏差)，并通过与预先设定于照射控制装置64的存储器的允许值进行比较来判定射束位置、宽度的值是否在所希望的误差范围内。

在射束位置、宽度的运算结果偏离于允许值的情况下，照射控制装置64产生联锁信号，停止向下一个照射点42的推进。例如在照射点42处的S1的射束位置、宽度运算结果偏离于允许值的情况下，在下一个区间S2的预定时间前的任意时机停止推进。在离散点扫描方式中，流动照射射束电流仅是向照射点照射的期间和之后的响应期间，监视器计测的期间也在其间进行，在未进行照射点间的照射的期间能够延迟地进行停止。

图4的(e)的纵轴示出如图3所示二维地扫描带电粒子的情况下的扫描电磁铁电源61的电流图案。该图案是在照射控制装置64中预先决定的图案，示出如下动作：在各照射点42处的照射剂量达到既定值且照射射束停止后依次变更励磁量，变更照射位置。

图4的(f)的纵轴示出扫描电磁铁电源61的状态，在变更励磁电流而电流偏差从所希望的范围偏离的期间，接通扫描电磁铁电源61(以下称作扫描中状态接通)，并在判定为励磁电流的变更结束且电流偏差进入了所希望的范围内后，断开扫描电磁铁电源61(以下称作扫描中状态断开)。即，在照射照射点42中S1的带电粒子射束后，在以区间B1实施向下一个照射点42的照射位置变更。

图4中，照射点42中S2的照射开始是照射点42中S1照射后的照射位置变更、即图4的(f)的扫描中状态接通结束的时机。在照射点42中S2照射后也重复照射点42中S1结束后的流程，推进图3所示的二维扫描。

反复进行图4的(a)～(f)的一系列动作，对图3所示的患部41的某深度方向上的层进行带电粒子射束的照射。各照射点42的照射剂量、照射位置、与此对应的扫描电磁铁电源61的励磁量根据预先决定的治疗计划，在治疗开始前从治疗计划装置67向中央控制装置65发送其内容，并保存于照射控制装置64内的存储器。根据该内容，照射控制装置64决定扫描电磁铁电源61的励磁图案，并且在中央控制装置65中将与在深度方向上层状地分割患部41的深度对应的能量发送至加速器控制装置66、输送系统控制装置68，并实施以相应的能量的运转。在结束照射患部41的一层的情况下，发送能量切换指示以便实施以与其它层相当的能量的运转。通过反复进行上述内容来结束患部41整体的照射。

与此相对，光栅扫描方式在使带电粒子射束的照射位置从某格点向下一个格点移动的期间也不停止地继续进行射束射出。也就是说，在扫描同一切片的期间，不中断地连续进行射束射出。

为此，照射控制装置64在照射至多个照射点42中的一个点42的带电粒子射束的照射剂量达到目标剂量后控制扫描电磁铁51A、51B的励磁电流，扫描带电粒子射束，并将照射位置变更至下一个照射点42。在这一期间，照射控制装置64也不停止从带电粒子射束产生装置200射出的带电粒子射束，在使该射束射出的状态下进行控制以便控制扫描电磁铁51A、51B的励磁电流，扫描带电粒子射束，并将照射位置变更至下一个照射点42。

以下参照图5，更具体地说明光栅扫描方式的详细内容。图5的时间图示出照射本实施方式的图3所示的患部41内的某层的期间的动作。

图5中，横轴示出时间t。图5的(a)示出照射点42的推进，各区间S1、S2、S3、S4表示向各照射点42照射的照射区间。

图5的(b)的纵轴示出从带电粒子射束产生装置200射出且通过射束输送系统300之后入射至照射装置500的带电粒子射束电流。在光栅扫描方式中，由于伴随射束断开的过渡响应仅在切片的完成时产生，因而射束断开响应延迟所产生影响与离散点扫描法相比成为限定。

图5的(c)的纵轴示出照射装置500内的剂量监视器53A以及照射剂量计测装置53B的计测剂量的积算值。

图5的(d)的纵轴示出扫描电磁铁电源61的励磁电流。当图5的(c)所示的照射积算量达到在各点预先决定的计划剂量的同时结束该照射点42的照射，并开始向下一个照射点42移动。因此，反复进行如下动作：向下一个照射点42的照射首先在扫描电磁铁励磁量变更中进行，在该励磁量变更结束后直至所计划的剂量为止停止扫描电磁铁51A、51B的励磁量变更，并在剂量达到计划值的同时变更用于向下一个点过渡的扫描电磁铁51A、51B的励磁电流。而且，在上述期间也继续照射带电粒子射束。

图5的(e)的纵轴示出各照射点42处的射束位置监视器52A以及射束位置计测装置52B的计测状态，如上所述，在扫描中以及扫描停止中的剂量到达既定值为止的区间M1，由射束位置监视器52A以及射束位置计测装置52B进行各照射点42处的射束位置的计测。

在图5的(e)所示的射束位置计测装置的信号收集结束后，照射控制装置64基于所取得的信号来运算射束位置、宽度(标准偏差)，并通过与预先设定于照射控制装置64的存储器的允许值进行比较来判定射束位置、宽度的值是否在所希望的误差范围内。

图5中，照射点42中S2的照射开始是照射点42中S1照射结束后的时机。在照射点42中S2照射后也重复照射点42中S1结束后的流程，推进图3所示的二维扫描。

在反复进行图5的(a)～(e)的一系列动作时，也与图4的(a)～(f)的一系列动作的反复相同，根据治疗计划，对图3所示的患部41的某深度方向上的层进行带电粒子射束的照射。

在该光栅扫描方式中，停止射束的照射的是如下情况：在照射图3所示的患部41的某一层的过程中，照射点42间的间隔变大，从而无法忽视在该期间照射的剂量的情况；同样结束照射图3所示的某一层且向其它深度的层变更、即变更向照射装置500入射的带电粒子射束的能量的情况；以及产生了无法允许的射束停止要因的情况。

此外，在任一照射控制方式中，在由照射控制装置64内读取从射束位置监视器52A以及射束位置计测装置52B得到的信号后，由照射控制装置64运算射束位置和其宽度，照射控制装置64来判定该带电粒子射束的位置、宽度的运算值是否偏离于允许值。而且，在带电粒子射束的位置、宽度的运算值偏离于允许值的情况下，经由中央控制装置65向加速器控制装置66输出联锁信号，从而停止从带电粒子射束产生装置200射出的带电粒子射束。

在本实施方式的粒子束治疗系统中，依赖于作为照射对象的患者4的患部41，能够基于预先的选择来选择实施光栅扫描方式和离散点扫描方式中的任一种照射方式(哪一种照射方式)，并且构成为能够由一台共用的带电粒子射束产生装置200、一台共用的射束输送系统300、一台共用的照射装置500、多台共用的控制装置600来实施光栅扫描方式和离散点扫描方式中的任一照射方式。

以下，对所使用的结构进行说明。

控制装置600是控制同步加速器20、射束输送系统300以及照射装置500内的各设备的装置，具备加速器控制装置66、照射控制装置64、中央控制装置65、输送系统控制装置68以及治疗计划装置67。

治疗计划装置67是作成用于照射带电粒子射束的计划的装置，基于与作为照射对象的患者4的患部41相关的信息，选择用光栅扫描方式和离散点扫描方式中的哪一种照射方式进行治疗并作成治疗计划。治疗计划装置67将所作成的治疗计划输出至中央控制装置65。

中央控制装置65向加速器控制装置66、照射控制装置64以及输送系统控制装置68的各控制装置输出控制信号，以便基于所输入的治疗计划并由光栅扫描方式和离散点扫描方式的任一照射方式进行针对患者4的患部41的照射控制。该中央控制装置65还具备显示选择了光栅扫描方式和离散点扫描方式中的哪一种照射方式的显示部65a。

加速器控制装置66具有在任一照射方式中都使用的共用控制部66a、仅在光栅扫描方式中使用的非停止控制部66b、以及仅在离散点扫描方式中使用的停止控制部66c，由加速器控制装置66控制同步加速器20等带电粒子射束产生装置200内的各装置。在加速器控制装置66中，基于来自中央控制装置65的控制信号，在用光栅扫描方式实施照射的情况下由共用控制部66a以及非停止控制部66b来实施控制，并在用离散点扫描方式实施照射的情况下由共用控制部66a以及停止控制部66c来进行控制。例如，共用控制部66a是在离散点扫描方式以及光栅扫描方式中共用的控制参数集，并且用于在两个方式的控制所共用的从前段加速器21入射粒子并由同步加速器20对粒子进行加速时的前段加速器21、偏转电磁铁22以及加速装置23的控制。非停止控制部66b是仅在光栅扫描方式中使用的控制参数集，且在控制射出装置24、射出用开关25时使用。停止控制部66c是仅在离散点扫描方式中使用的控制参数集，在控制射出装置24、射出用开关25时使用。此外，两个方式所共用的射出用电磁铁等设备以及射束射出控制需要达到满足离散点扫描方式的要求的射束电流响应速度。

并且，对于加速器控制装置66而言，通过在用光栅扫描方式进行照射时使用与离散点扫描方式对应的停止控制部66c，从而也能够用一个共用的控制部来控制两个方式。在该情况下，在用光栅扫描方式进行照射时，通常当照射剂量达到规定值后停止控制部66c发送射束断开信号时，直至完成扫描该切片为止进行控制以便以接通的状态维持射束。

照射控制装置64具有在任一照射方式中都使用的共用控制部64a、仅在光栅扫描方式中使用的非停止控制部64b、以及仅在离散点扫描方式中使用的停止控制部64c，并对照射装置500内的各装置进行控制。在照射控制装置64中，基于来自中央控制装置65的控制信号，在用光栅扫描方式实施照射的情况下由共用控制部64a以及非停止控制部64b来实施控制，并在用离散点扫描方式实施照射的情况下由共用控制部64a以及停止控制部64c来进行控制。例如，共用控制部64a是在离散点扫描方式以及光栅扫描方式中共用的控制参数集，例如对在两个方式中共用的扫描电磁铁电源61的电源控制进行控制。非停止控制部64b是仅在光栅扫描方式中使用的控制参数集，停止控制部64c是仅在离散点扫描方式中使用的控制参数集，例如对在两个方式中时机、控制方法不同的射束位置计测装置52B、照射剂量计测装置53B进行控制。

输送系统控制装置68对射束输送系统300内的偏转电磁铁31等各设备进行控制。

接下来，对本实施方式的效果进行说明。

本实施方式的粒子束治疗系统的基本的设备结构相同，并且能够由一台照射装置500来实现光栅扫描方式和离散点扫描方式这两个方式的照射，能够选择与照射对象相适的适当的方式，能够兼得照射精度提高以及高剂量率化，得到缩短照射时间等各种优点。例如，在边用X射线确认儿童癌症等患部的动作边与该动作同步地进行照射的情况下，用离散点扫描方式来高精度地实施照射。并且，在前列腺癌症等患部的动作较小的情况下，用光栅扫描方式以较长的时间连续地射出，从而能够缩短照射时间。并且，能够用单一系统来实现两个照射方式，因而也有系统廉价且能够实现治疗系统的小型化的优点。

此外，以作为射束的取出装置而使用具有射出用高频施加电极的射出装置24的情况为例进行了说明，但射束取出装置并不限定于射出装置24，也可以使用射出用四极电磁铁、电子感应加速器芯部(betatron core)等。

＜第二实施方式＞

使用图6对本发明的粒子束治疗系统的第二实施方式进行说明。对与图1至图5相同的结构标注同一符号，并省略说明。以下的实施方式中也相同。图6是示出第二实施方式的粒子束治疗系统的整体结构的简图。

对于本实施方式的粒子束治疗系统101而言，依赖于作为照射对象的患者4的患部41，也能够基于预先的选择来选择实施光栅扫描方式和离散点扫描方式中的任一照射方式，并且构成为能够由一台照射装置500来实施光栅扫描方式和离散点扫描方式的任一照射方式。

如图6所示，本实施方式的治疗计划装置67A具有选择部67a1，其在作成治疗计划时用于供操作人员选择用光栅扫描方式和离散点扫描方式中哪一种照射方式进行治疗，并作成该选择部67a1所选择的照射方式中的治疗计划。治疗计划装置67A将所作成的治疗计划输出至中央控制装置65。

此外，治疗计划装置67A以外的结构、动作是与上述的第一实施方式的粒子束治疗系统大致相同的结构、动作，从而省略详细说明。

在本发明的粒子束治疗系统的第二实施方式中，操作人员能够在治疗计划时从两个点扫描方式进行选择，或者能够变更方式，从而能够更高效地作成剂量分布精度以及照射时间的平衡优异的治疗计划。尤其在光栅扫描法的情况下，由于在照射点间也赋予剂量，所以整体的剂量分布不仅依赖于照射点的位置，还较大地依赖于其扫描路径、动体追踪控制的有无。因此，从用于提高剂量分布精度以及其计算能力看，优选由治疗计划装置67A来实施在治疗计划阶段中的比较、确认选择了各个点扫描方式的情况下的剂量分布，在治疗计划装置67A设置能够选择两个点扫描方式的功能的效果较大。

另外，将能够选择两个点扫描方式的治疗计划装置与能够用共用的一台照射装置来实施两个点扫描方式的粒子束治疗系统组合，从而在变更两个点扫描方式时，不需要依次修正若是不同的装置则成为所需的喷嘴、输送系统、加速器的状态或者其个体差异所引起的特性、性能的差异，认为也有提高剂量分布计算效率、或者提高剂量分布、又或者减少切换所花费的时间损失的效果。

＜第三实施方式＞

使用图7对本发明的粒子束治疗系统的第三实施方式进行说明。图7是示出第三实施方式的粒子束治疗系统的整体结构的简图。

对于本实施方式的粒子束治疗系统102而言，依赖于作为照射对象的患者4的患部41，也能够基于预先的选择来选择实施光栅扫描方式和离散点扫描方式中的哪一种照射方式，并且构成为能够由一台照射装置500来实施光栅扫描方式和离散点扫描方式的任一照射方式。

如图7所示，本实施方式的粒子束治疗系统102的中央控制装置65B具有输入部65b1，其从系统102外的治疗计划装置67B接收与作为照射对象的患者4的患部41相关的信息的输入。在中央控制装置65B中，对输入至该输入部65b1的与患者4的患部41相关的信息进行分析，决定利用光栅扫描方式和离散点扫描方式中的哪一种照射方式进行针对患者4的患部41的照射控制，并向加速器控制装置66、照射控制装置64以及输送系统控制装置68的各控制装置输出控制信号。

此外，中央控制装置65B、治疗计划装置67B以外的结构是与上述的第一实施方式的粒子束治疗系统大致相同的结构，从而省略详细说明。

在本发明的粒子束治疗系统的第三实施方式中，也得到与上述的粒子束治疗系统的第一实施方式大致相同的效果。

此外，中央控制装置65B的输入部65b1并不限于从系统102外的治疗计划装置67B接收与作为照射对象的患者4的患部41相关的信息的输入的方式，也能够采用在作成治疗计划时输入操作人员的选择的信息的方式、在作成治疗计划的时机以外输入操作人员的选择的信息的方式等。

并且，也可以构成为，在选择了光栅扫描法和离散点扫描法中的任一种的情况下，粒子束治疗系统102、中央控制装置65、或治疗计划装置67计算剂量分布精度、所得到的剂量率、或者治疗时间，或者除此之外还选择与基于在预先保存的表中记载的参数的数值相近的照射法，并将这些内容显示于显示部65a。在该情况下，基于该显示，之后操作人员向中央控制装置65B进行输入，来选择光栅扫描法和离散点扫描法中任一种。

＜第四实施方式＞

使用图8以及图9对本发明的粒子束治疗系统的第四实施方式进行说明。图8是示出第四实施方式的粒子束治疗系统的整体结构的简图。

在粒子束治疗系统中，为了形成与患部形状相符的剂量分布，确认患部位置是重要的。尤其，为了对于伴随呼吸等身体的动作而移动的患部提高剂量分布精度，存在如下方法：根据体表的动作来计测胸部的动作、或者利用MRI、X射线其它的放射线来计测患部、位于其周围的标记或密度较高的区域，从而使带电粒子射束与伴随患者的动作、呼吸而产生的患部的移动同步地照射。

由于光栅扫描方式连续地照射带电粒子射束，所以有不容易地对应需要不定期地进行带电粒子射束的接通、断开的呼吸同步照射的一面。并且，当在光栅扫描方式中为了在粒子束照射中追踪动体而辐射X射线的情况下，有怎么也不存在停止粒子束照射的适于暴露于X射线的时机的问题。并且，若尽管在粒子束照射中还实施用于追踪动体的X射线暴露，则在照射剂量的计测精度、患部识别精度方面有可能产生课题。本实施方式是如下粒子束治疗系统：在也对伴随这样的呼吸等身体的动作而移动的患部进行粒子束照射时，也用相同的装置来适当地分开使用照射方式，由此能够兼得剂量分布精度的提高以及高剂量率化。

如图8所示，本实施方式的粒子束治疗系统103具备透视X射线拍摄装置510。

该透视X射线拍摄装置510分别各具有两台产生能够进行脉冲照射的拍摄用的X射线的X射线产生装置以及检测所产生的X射线的X射线受像机。X射线产生装置控制照射时机，各个设备以能够从双轴方向实施拍摄的方式设置在治疗室400内。即，X射线产生装置和X射线受像机配置为隔着患者所处的区域而面对，并且X射线受像机设置于照射区域形成装置侧。连结面对面的X射线产生装置与X射线受像机的两条线段设置为在患者4的患部41所处的区域内交叉。

使用图9对患部41的移动检测与射束照射的关系进行说明。图9的(a)是检测到患部41的移动的信号，对于该信号设定用于担保患部41处于所希望的位置、或者处于距所希望的位置的某范围内的阈值。而且，仅在患部41位置检测信号处于该阈值内的情况下照射射束。该情况下的本实施方式的能够由照射装置500照射的时机如图9的(b)所示，该信号伴随患者的移动而移动，因而该时机变得不定期。

如上所述，若采用检测患部41的移动并仅在该移动量处于所希望的范围内的情况下进行照射的方法，则难以实施光栅扫描方式中的粒子束照射，但若是离散点扫描方式则能够容易地对应。

因此，与作为照射对象的患者4的患部41相关的信息包括与是否检测患部41的移动相关的信息，治疗计划装置67C基于这些信息，对作为照射对象的患者4的患部41选择用光栅扫描方式和离散点扫描方式中的哪一种照射方式进行治疗并作成治疗计划。例如，在检测患部41的移动的情况下，基本上选择离散点扫描方式，在其它情况下选择光栅扫描方式。

治疗计划装置67C将所作成的治疗计划输出至中央控制装置65，中央控制装置65向加速器控制装置66、照射控制装置64以及输送系统控制装置68的各控制装置输出控制信号，以便基于从治疗计划装置67C输入的与患者4的患部41相关的信息来利用光栅扫描方式和离散点扫描方式中的任一照射方式进行针对患者4的患部41的照射控制。并且，在本实施方式中，在照射控制装置64中，在向患部41照射带电粒子射束时，利用透视X射线拍摄装置510取得透视X射线图像，并基于该所取得的透视X射线图像来进行粒子束的照射控制。

此外，上述以外的结构是与上述的第一实施方式的粒子束治疗系统大致相同的结构，并且其动作也基本上相同，因而省略详细说明。

在本发明的粒子束治疗系统的第四实施方式中，也得到与上述的粒子束治疗系统的第一实施方式大致相同的效果。

尤其根据本实施方式的粒子束治疗系统，在也对伴随呼吸等身体的动作而移动的患部进行粒子束照射时，不需要利用不同的治疗室或者不同的照射装置又或者多个切换喷嘴来实现两个方式的点扫描的照射装置，不会导致高成本化以及设置面积扩大，从而能够兼得剂量分布精度的提高以及高剂量率化。

此外，作为用于检测患者4的患部41的移动的机构，对使用透视X射线拍摄装置510的情况进行了说明，但移动检测机构并不限定于透视X射线拍摄装置510，也考虑监视体表的移动以此来检测呼吸性移动的方法、在患者的嘴边监视伴随患者的呼吸而产生的呼气、吸气的流动的方法等。

并且，透视X射线拍摄装置510也可以是从一个轴向进行拍摄的配置，并且能够使X射线产生装置与X射线受像机的配置反转地配置。

＜其它＞

此外，本发明并不限定于上述的实施方式，包括各种变形例。上述的实施方式是为了容易理解说明本发明而进行了详细说明，并非限定于必须具备所说明的所有结构。并且，也能够将某实施方式的结构的一部分置换成其它实施方式的结构，并且也能够在某实施方式的结构中追加其它实施方式的结构。并且，也能够对各实施方式的结构的一部分进行其它结构的追加、削除、置换。

例如，在从患者4的受理至治疗为止的过程中，设置根据照射对象来选择光栅扫描方式和离散点扫描方式中哪一种照射方式的机构即可，并且构成为使用由这样的选择机构选择的照射方式来由一台照射装置500向患部41照射带电粒子射束即可。

符号的说明

4—患者，20—同步加速器，21—前段加速器，22—偏转电磁铁，23—加速装置，24—射出装置，25—射出用开关，26—高频电源，31—偏转电磁铁，41—患部，42—照射点，43—路径，51A—X方向扫描电磁铁，51B—Y方向扫描电磁铁，52A—射束位置监视器，52B—射束位置计测装置，53A—剂量监视器，53B—照射剂量计测装置，61—扫描电磁铁电源，62—电源控制装置，64—照射控制装置，64a—共用控制部，64b—非停止控制部，64c—停止控制部，65、65B—中央控制装置，65a—显示部，65b1—输入部，66—加速器控制装置，66a—共用控制部，66b—非停止控制部，66c—停止控制部，67、67A、67B、67C—治疗计划装置，67a1—选择部，68—输送系统控制装置，100、101、102、103—粒子束治疗系统，200—带电粒子射束产生装置，300—射束输送系统，400—治疗室，500—照射装置，510—透视X射线拍摄装置，600—控制装置。

Claims (12)

1.一种粒子束治疗系统，将照射对象分割成多个小区域，并向该多个小区域依次照射粒子束，上述粒子束治疗系统的特征在于，具备：

加速器，其将上述粒子束进行加速；

照射装置，其将由该加速器加速后的粒子束照射至目标对象；以及

控制装置，其控制上述加速器和上述照射装置，

对于上述加速器、上述照射装置以及上述控制装置而言，能够由上述照射装置来实施在向下一个小区域移动时不停止上述粒子束的照射的照射方式以及停止上述粒子束的照射的照射方式的任一照射方式，

上述控制装置具有控制上述照射装置的照射控制装置，

该照射控制装置具有：共用控制部，其是在任一照射方式中都使用的共用的控制参数集，并至少控制扫描电磁铁电源的电源控制；非停止控制部，其是仅在上述不停止的照射方式中使用的控制参数集，并至少控制射束位置计测装置、照射剂量计测装置；以及停止控制部，其是仅在上述停止的照射方式中使用的控制参数集，并至少控制射束位置计测装置、照射剂量计测装置。

2.根据权利要求1所述的粒子束治疗系统，其特征在于，

还具备作成用于照射上述粒子束的计划的计划装置，

该计划装置基于与上述照射对象相关的信息，在上述不停止的照射方式和上述停止的照射方式中的任一种照射方式中均能够作成治疗计划，并且基于所作成的治疗计划由上述照射装置实施上述不停止的照射方式和上述停止的照射方式中的任一照射方式。

3.根据权利要求1所述的粒子束治疗系统，其特征在于，

还具备作成用于照射上述粒子束的计划的计划装置，

该计划装置基于操作人员的选择来选择以上述不停止的照射方式和上述停止的照射方式的哪一种照射方式进行治疗并作成治疗计划，并且基于该治疗计划来由上述照射装置实施上述不停止的照射方式和上述停止的照射方式中任一照射方式。

4.根据权利要求1所述的粒子束治疗系统，其特征在于，

具有接受与上述照射对象相关的信息的输入部，

基于在该输入部中被输入的与上述照射对象相关的信息来选择实施上述某一种照射方式。

5.根据权利要求1所述的粒子束治疗系统，其特征在于，

还具备透视X射线拍摄装置，

在照射时由该透视X射线拍摄装置取得透视X射线图像，在基于该所取得的透视X射线图像来进行上述粒子束的照射控制的情况下，以向上述下一个小区域移动时停止上述粒子束的照射的照射方式进行照射。

6.根据权利要求1所述的粒子束治疗系统，其特征在于，

依赖于上述照射对象，能够预先选择实施哪一种照射方式。

7.根据权利要求1所述的粒子束治疗系统，其特征在于，

还具备显示部，其显示选择了上述不停止的照射方式和上述停止的照射方式中的哪一种照射方式。

8.根据权利要求1所述的粒子束治疗系统，其特征在于，

上述控制装置具有控制上述加速器的加速器控制装置，

上述加速器控制装置具有：加速器共用控制部，其是在任一照射方式中都使用的共用的控制参数集，并至少控制前段加速器、偏转电磁铁和加速装置；加速器非停止控制部，其是仅在上述不停止的照射方式中使用的控制参数集，并至少控制射出装置、射出用开关；以及加速器停止控制部，其是仅在上述停止的照射方式中使用的控制参数集，并至少控制射出装置、射出用开关。

9.根据权利要求1所述的粒子束治疗系统，其特征在于，

在上述加速器共用控制部使用的上述共用的控制参数集中的、两个方式所共用的设备以及射束射出控制达到满足上述停止的照射方式的要求的射束电流响应速度。

10.一种粒子束治疗系统，其特征在于，具备：

加速器，其将粒子束进行加速；

照射装置，其将由该加速器加速后的粒子束照射至目标对象；

控制装置，其控制上述加速器和上述照射装置；以及

输入部，其接收与用光栅扫描法和离散点扫描法中的某一种照射方式进行照射相关的信息，

上述控制装置具有控制上述照射装置的照射控制装置，

上述照射控制装置基于由上述输入部接收的信息来选择某一种方式：

使用共用控制部以及非停止控制部，其中，上述共用控制部是在任一照射方式中都使用的共用的控制参数集并至少控制扫描电磁铁电源的电源控制，上述非停止控制部是仅在上述光栅扫描法中使用的控制参数集，并至少控制射束位置计测装置、照射剂量计测装置；或者

使用共用控制部以及停止控制部，其中，上述共用控制部是在任一照射方式中都使用的共用的控制参数集并至少控制扫描电磁铁电源的电源控制，上述停止控制部是仅在上述离散点扫描法中使用的控制参数集，并至少控制射束位置计测装置、照射剂量计测装置。

11.根据权利要求10所述的粒子束治疗系统，其特征在于，

经由共用的喷嘴来进行基于上述光栅扫描法以及上述离散点扫描法的照射。

12.根据权利要求10所述的粒子束治疗系统，其特征在于，

由共用的加速器控制装置来进行基于上述光栅扫描法以及上述离散点扫描法的照射中的上述加速器的射出控制。

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