CN112752595B - 粒子束治疗装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种粒子束治疗装置及其控制方法，目的在于减轻对粒子束治疗装置的操作者的负担。位置姿势设定器(32)使作为照射喷嘴(16)及治疗台(18)中的能够运动的至少一方的可动体运动，设定照射喷嘴(16)及治疗台(18)的相对位置姿势。移动路径决定器(44)求出使与多个规定条件中的1个条件适合的可动体的位置姿势适合于另1个条件时的可动体的移动路径。评价值决定器(46)求出使可动体的位置姿势与多个规定条件的每一个适合时的评价值。该评价值是使可动体按照移动路径移动的情况下的评价值。顺序决定器(48)根据评价值来决定使可动体的位置姿势与各规定条件适合的设定顺序。位置姿势设定器(32)按照由移动路径决定器(44)求出的移动路径使可动体移动，使可动体的位置姿势与多个规定条件的每一个适合。

Description

粒子束治疗装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及粒子束治疗装置及其控制方法，特别是涉及设定照射喷嘴或治疗台的位置或姿势的技术。

背景技术

在癌症治疗中，近年来，对患部照射质子束、碳离子束等粒子束的粒子束治疗受到关注。图16示意性地示出了一般的粒子束治疗装置100。在粒子束治疗装置100中，基于通过加速器加速至具有必要的能量的粒子的粒子束108从照射喷嘴104照射到患部。

为了避开正常组织而将粒子束108照射到患部，粒子束治疗装置100具有从各方向对患部照射粒子束108的机构。即，粒子束治疗装置100具有通过旋转机架106而呈圆弧状移动的照射喷嘴104、以及位置和姿势能够调整的治疗台102。通过旋转机架106的动作和载置患者的治疗台102的动作，从各方向对患部照射粒子束108。

在以下的专利文献1中，作为与本发明相关的技术，记载了决定放射线治疗中的照射条件的技术。在专利文献1中，记载了规定照射强度、照射方向的与放射线束相关的条件作为照射条件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-23741号公报

发明内容

发明要解决的课题

在使用了粒子束治疗装置的治疗时，预先制作称为治疗计划的数据。治疗计划针对照射喷嘴和治疗台确定多个规定条件。各规定条件例如确定照射喷嘴及治疗台的位置或姿势。在1种治疗中，多个规定条件一个条件一个条件地依次应用于照射喷嘴及治疗台。由此，照射喷嘴以及治疗台依次被设定为由各规定条件确定的位置以及姿势。每当对照射喷嘴和治疗台应用1个规定条件时，都进行针对患部的粒子束的照射等操作。

一般情况下，在治疗计划中，未确定对照射喷嘴以及治疗台应用多个规定条件的顺序。因此，操作者一边参照治疗计划一边经验性地决定多个规定条件的应用顺序。在粒子束治疗的技术领域中，期望减轻这样的操作者的负担。

本发明的目的在于减轻对粒子束治疗装置的操作者的负担。

用于解决课题的手段

本发明的特征在于，具有：照射喷嘴，其照射粒子束；治疗台，其载置患者；以及控制装置，其使作为所述照射喷嘴以及所述治疗台中的能够运动的至少一方的可动体运动，设定所述照射喷嘴以及所述治疗台的相对位置姿势，所述控制装置求出使与多个规定条件中的1个条件适合的所述可动体的位置姿势适合于另1个条件时的所述可动体的移动路径，求出表示使所述可动体按照所述移动路径移动而进行1种治疗时的所述可动体的运动状况的评价值，所述评价值是使所述可动体的位置姿势与多个所述规定条件的每一个适合时的评价值，根据所述评价值来决定使所述可动体的位置姿势与多个所述规定条件的每一个适合的设定顺序，使所述可动体按照所述移动路径移动，使得与多个所述规定条件中的1个条件适合的所述可动体的位置姿势适合于另1个条件。

发明效果

根据本发明，减轻了对粒子束治疗装置的操作者的负担。

附图说明

图1是示意性地表示第一实施方式的粒子束治疗装置的图。

图2是表示粒子束治疗装置的具体结构的图。

图3是表示由初始治疗计划确定出的规定条件的例子的图。

图4是概念性地表示5个规定条件的图。

图5是概念性地表示移动时间最小的设定顺序的图。

图6是表示显示装置所示的图像的例子的图。

图7是表示变更设定顺序的操作的图。

图8是表示治疗的准备的流程的流程图。

图9是控制装置执行的治疗动作的流程图。

图10是示意性地表示第二实施方式的粒子束治疗装置的图。

图11是表示由初始治疗计划确定出的规定条件的例子的图。

图12是概念性地表示移动时间最小的设定顺序的图。

图13是表示显示装置所示的图像的例子的图。

图14是表示通过指定顺位的输入来变更设定顺序的操作的图。

图15是表示显示装置所显示的图像的图。

图16是示意性地表示一般的粒子束治疗装置的图。

具体实施方式

以下，一边参照各附图一边对本发明的各实施方式的粒子束治疗装置进行说明。对多个附图所示的相同事项标注相同的符号，避免重复说明。

(1)粒子束治疗装置的结构

图1示意性地示出了本发明的第一实施方式的粒子束治疗装置1。在图1中，从操作者观察，向上被确定为z轴正方向。此外，在被旋转机架14包围的区域从里侧向近前侧延伸的方向被确定为y轴正方向。并且，作为与z轴以及y轴垂直的坐标轴而确定x轴。

粒子束治疗装置1是对患部照射质子、碳离子等重粒子的粒子束的装置。粒子束治疗装置1具有：加速器10、射束输送装置12、旋转机架14、照射喷嘴16、治疗台18、控制装置20、操作装置22以及显示装置24。

粒子束治疗装置1通过加速器10、射束输送装置12以及照射喷嘴16而生成粒子束。加速器10可以设置在与治疗室不同的房间中。加速器10可以是同步加速器型加速器或回转加速器型加速器等加速器。加速器10将粒子加速到具有必要的能量。射束输送装置12将通过加速器10得到的粒子束引导至照射喷嘴16。照射喷嘴16照射由射束输送装置12引导的粒子束。

旋转机架14使照射喷嘴16遍及从下方到上方的圆弧状的区间而移动。由此，照射喷嘴16的旋转角度位置调整自如。旋转角度位置被定义为表示从基准点观察的方向的角度，所述基准点处于被旋转机架14包围的位置。通过调整照射喷嘴16的旋转角度位置来调整从照射喷嘴16照射的粒子束的方向。这里，作为基准点的例子，存在等中心、旋转机架的旋转中心。此外，理想的是旋转机架的旋转中心与机械的等中心处于大致相同的位置。

在治疗台18上载置有患者。治疗台18由xyz坐标表示的位置调整自如。并且，治疗台18由俯仰角、翻滚角以及偏航角表示的姿势也调整自如。偏航角定义为表示患者的头部朝向的方向的前头方向轴的绕z轴的角度。俯仰角定义为前头方向轴相对于xy平面的仰角。翻滚角定义为绕前头方向轴的旋转角。另外，在图中作为例子而记载了机器人臂型的治疗台，但也可以使用具有使治疗台的顶板分别在x轴、y轴以及z轴平行移动的x轴驱动机构、y轴驱动机构以及z轴驱动机构和旋转机构的治疗台。

在患者的治疗时，治疗台18移动到被照射喷嘴16移动的圆弧状的区间包围的位置。通过旋转机架14和治疗台18的动作，调整照射喷嘴16的旋转角度位置和治疗台18的位置以及姿势。由此，能够从各方向对患部照射粒子束。

操作装置22根据操作者的操作，将用于控制粒子束治疗装置1的操作信息输出给控制装置20。控制装置20控制加速器10、射束输送装置12、旋转机架14及治疗台18的动作。显示装置24显示与控制装置20的动作相应的图像。操作装置22可以由键盘、鼠标、触摸板、按钮、杆等构成。显示装置24可以是显示器装置。操作装置22也可以是组装在显示装置24中的触摸面板。

图2示出了粒子束治疗装置1的具体结构。控制装置20与图1所示的加速器10、射束输送装置12、旋转机架14、治疗台18、操作装置22及显示装置24连接。控制装置20还与治疗信息管理装置28及存储器30连接。治疗信息管理装置28与作为外部装置的治疗计划装置26连接。

控制装置20具有：位置姿势设定器32、治疗计划输入输出器42、移动路径决定器44、评价值决定器46、顺序决定器48以及显示和操作处理器52。此外，位置姿势设定器32具有治疗台驱动器34及机架驱动器38。治疗台驱动器34具有驱动电路36作为驱动治疗台18的致动器的电路。机架驱动器38具有驱动电路40作为驱动旋转机架14的致动器的电路。

控制装置20具有的各结构要素(位置姿势设定器32、治疗计划输入输出器42、移动路径决定器44、评价值决定器46、顺序决定器48以及显示和操作处理器52)的具体动作在后面进行说明。

控制装置20具有的多个结构要素中的一部分或者全部，除去驱动电路36以及40，也可以由处理器构成。处理器通过执行程序来实现各结构要素。该程序可以存储在作为存储介质的存储器30中。存储器30例如使用硬盘、USB存储器、SD卡等存储装置。存储器30也可以是处于因特网等通信线路上的储存装置。控制装置20具有的1个结构要素也可以由执行分散处理的多个处理器构成。

此外，控制装置20具有的多个结构要素中的一部分或者全部，除去驱动电路36以及40，也可以由外部的计算机构成。外部的计算机可以与控制装置20直接连接，也可以与因特网等通信线路连接。控制装置20具有的1个结构要素也可以由执行分散处理的外部的多个计算机构成。并且，控制装置20具有的多个结构要素中的一部分或者全部也可以由作为硬件的电子电路单独地构成。

治疗计划装置26例如使用与治疗信息管理装置28连接的外部的计算机。治疗信息管理装置28可以经由因特网等通信线路与治疗计划装置26连接。

(2)规定条件

治疗计划装置26将初始治疗计划TP0预先发送给治疗信息管理装置28。初始治疗计划TP0是用于供粒子束治疗装置1执行治疗动作的初始的信息。

治疗信息管理装置28存储初始治疗计划TP0。

在初始治疗计划TP0中，确定在进行1种治疗时针对照射喷嘴16以及治疗台18应用的多个规定条件。本实施方式中的各规定条件确定照射喷嘴16的旋转角度位置、治疗台18的位置以及姿势。在以下的说明中，照射喷嘴16的旋转角度位置、治疗台18的位置以及姿势称为“照射喷嘴16以及治疗台18的位置姿势”。

规定条件中存在设置用的规定条件和照射处理用的规定条件。设置是在粒子束的照射前进行的工序。在设置中，例如拍摄患部周边的X射线图像、CT图像。然后，根据通过拍摄而得到的图像，以治疗时的患部的位置与等中心一致的方式对准患者的位置。通过设置用的规定条件，确定照射喷嘴16的旋转角度位置、患部的位置对准时的治疗台18的位置以及姿势。

照射处理是对患部照射粒子束的处理。一般情况下，在1种治疗中，从多个不同方向对患部照射粒子束，从1个方向进行多次照射。因此，在初始治疗计划TP0中，针对多次照射的每一次确定了规定条件。通过照射处理用的规定条件，确定照射处理时的照射喷嘴16的旋转角度位置、治疗台18的位置以及姿势。

图3中示出了通过初始治疗计划TP0确定出的规定条件的例子。“规定条件”一栏所示的符号“Stp-1”～“Stp-4”是区别设置用的4个规定条件的符号。“规定条件”一栏所示的符号“Tx1”～“Tx4”是区别照射处理用的4个规定条件的符号。记载有符号“#”的栏的数字“1”～“4”表示使照射喷嘴16及治疗台18的位置姿势与各规定条件适合的顺序。

图3中示出了关于规定条件Stpi及Txi(i为1～4的整数)，照射喷嘴16的旋转角度位置相同，并且治疗台18的位置及姿势相同的例子。在横向排列的共通的栏中示出了与规定条件Stpi及Txi对应的项目。

在“旋转机架”一栏中，通过各规定条件确定了旋转机架14的旋转角度位置。旋转机架14的旋转角度位置表示照射喷嘴16的旋转角度位置。通过规定条件Stp1以及Tx1，旋转机架14的旋转角度位置被确定为30°。通过规定条件Stp2以及Tx2，旋转机架14的旋转角度位置被确定为90°。通过规定条件Stp3及Tx3，旋转机架14的旋转角度位置被确定为155°。通过规定条件Stp4以及Tx4，旋转机架14的旋转角度位置被确定为40°。

在“治疗台”一栏中，通过各规定条件确定治疗台18的姿势。各规定条件实际上确定治疗台18的位置以及姿势。在图3中，为了简化标记，作为表示姿势的1个几何学量仅示出了偏航角。在以患部的位置为原点来定义治疗台18的偏航角的情况下，通过照射喷嘴16的旋转角度位置以及治疗台18的偏航角，来表示从患部观察到的粒子束的到来方向。该情况下，图3所示的各规定条件能够确定粒子束相对于患部的照射方向。

在图3所示的例子中，通过规定条件Stp1以及Tx1将治疗台18的偏航角确定为270°。通过规定条件Stp2以及Tx2将治疗台18的偏航角确定为250°。通过规定条件Stp3以及Tx3将治疗台18的偏航角确定为0°。通过规定条件Stp4以及Tx4将治疗台18的偏航角确定为180°。

在图4中概念性地示出了在图3所例示的4个规定条件中增加了启动条件Start(开始)的5个规定条件。在启动条件Start(开始)中，确定了患者乘降治疗台18时的照射喷嘴16的旋转角度位置、和治疗台18的位置以及姿势。在各规定条件之间连结的带双向箭头的直线表示在带双向箭头的直线的两侧所示的规定条件之间，照射喷嘴16及治疗台18的位置姿势能够迁移。在图4所示的例子中，假设同一条件下的患者的乘降。患者登上治疗台18时的条件与离开时的条件可以不同。

(3)针对多个规定条件的处理

(3-1)移动路径

参照图2对针对图4所例示那样的多个规定条件的处理进行叙述。治疗计划输入输出器42从治疗信息管理装置28读入初始治疗计划TP0。治疗计划输入输出器42从初始治疗计划TP0中提取表示治疗所需的多个规定条件的信息。

移动路径决定器44针对从多个规定条件中选择2个的所有组合，求出使与1个规定条件适合的治疗台18的位置以及姿势适合于另1个规定条件时的治疗台18的移动路径。即，移动路径决定器44针对多个规定条件的相互间求出治疗台18的移动路径。同样地，移动路径决定器44针对多个规定条件的相互间求出照射喷嘴16的移动路径。在图3以及图4所示的例子中，移动路径决定器44针对5个规定条件的相互间求出治疗台18和照射喷嘴16的移动路径。

移动路径决定器44从存储器30中读入与粒子束治疗装置1的三维形状相关的信息、与患者的大小相关的信息。移动路径决定器44例如以照射喷嘴16与患者不接触的方式求出照射喷嘴16以及治疗台18各自的移动路径。移动路径决定器44也可以以照射喷嘴16与治疗台18不接触的方式，求出照射喷嘴16以及治疗台18各自的移动路径。此外，移动路径决定器44也可以求出粒子束治疗装置1的治疗台18以外的部分与患者，或者粒子束治疗装置1的各部彼此不碰撞那样的移动路径。此外，移动路径决定器44例如以照射喷嘴16与患者不接触的方式，且以照射喷嘴16与治疗台18不接触的方式，求出照射喷嘴16及治疗台18各自的移动路径。

另外，在按照移动路径的治疗台18的移动中，有时治疗台18的位置恒定，伴有仅姿态发生变化的运动。该情况下，表示移动路径的信息中也包含表示治疗台18的位置恒定的情况下的治疗台18的姿势的变化的几何学量(变化前的姿势以及变化后的姿势)。

(3-2)评价值

在1种治疗中，照射喷嘴16及治疗台18的位置姿势分别按照多个规定条件依次迁移。在照射喷嘴16及治疗台18的位置姿势的迁移中，照射喷嘴16及治疗台18按照移动路径决定器44求出的移动路径而移动。评价值决定器46求出进行1种治疗时的评价值。评价值是表示进行1种治疗时的照射喷嘴16以及治疗台18中的至少一方的运动状况的值。

在评价值中例如存在进行1种治疗时的照射喷嘴16及治疗台18的移动时间。照射喷嘴16及治疗台18的移动时间不同时，照射喷嘴16及治疗台18的各移动时间中的较长一方可以被定义为照射喷嘴16及治疗台18双方的移动时间。在移动时间中可以包括设置和照射处理所需的时间。此外，评价值也可以是在进行1种治疗时给予照射喷嘴16以及治疗台18的功[J]。

此外，评价值也可以是表示在进行1种治疗时给予治疗台18的运动负荷的值。在给予治疗台18的运动负荷中例如存在进行1种治疗时的治疗台18的移动距离、移动时间。此外，给予治疗台18的运动负荷也可以是在进行1种治疗时给予治疗台18的动能[J]、给予治疗台18的力的时间累计值(运动量)[kg·m/s]。

(3-3)设定顺序

关于1种治疗，存在多种将多个规定条件应用于照射喷嘴16及治疗台18的位置姿势的顺序的候补。即，关于1种治疗，存在多种使照射喷嘴16及治疗台18的位置姿势依次与多个规定条件适合的顺序的候补即候补顺序。

评价值决定器46针对多种候选顺序的每一种求出评价值。顺序决定器48根据针对多种候补顺序的每一种求出的评价值，选择多种候补顺序中的1个。顺序决定器48将从多个候补顺序中选择出的1个候补顺序决定为实际执行1种治疗时的设定顺序。

在评价值是表示照射喷嘴16及治疗台18的移动时间、移动距离、或给予照射喷嘴16及治疗台18的功的值的情况下，顺序决定器48可以选择多个候补顺序中的评价值最小的作为设定顺序。顺序决定器48也可以从多个候补顺序中的、评价值小于预先确定的阈值的顺序中随机选择1个作为设定顺序。

在评价值表示治疗台18的运动负荷的情况下也同样，顺序决定器48可以选择多个候补顺序中的评价值最小的作为设定顺序。该情况下，顺序决定器48也可以从多个候补顺序中的、评价值小于预先确定的阈值的顺序中随机选择1个作为设定顺序。

图5概念性地示出了作为评价值的移动时间最小的设定顺序。照射喷嘴16及治疗台18的位置姿势(控制对象的位置姿势)迁移的顺序作为设定顺序用实线的箭头表示。在该设定顺序中，第一，控制对象的位置姿势从与启动条件Start(开始)适合的位置姿势迁移到与规定条件Stp1以及Tx1适合的位置姿势。第二，控制对象的位置姿势从与规定条件Stp1以及Tx1适合的位置姿势迁移到与规定条件Stp2以及Tx2适合的位置姿势。

第三，控制对象的位置姿势从与规定条件Stp2以及Tx2适合的位置姿势迁移到与规定条件Stp4以及Tx4适合的位置姿势。第四，控制对象的位置姿势从与规定条件Stp4以及Tx4适合的位置姿势迁移到与规定条件Stp3以及Tx3适合的位置姿势。第五，控制对象的位置姿势从与规定条件Stp3以及Tx3适合的位置姿势迁移到与启动条件Start(开始)适合的位置姿势。

(3-4)设定顺序的显示

显示和操作处理器52以由顺序决定器48决定出的设定顺序将各规定条件显示于显示装置24。图6中示出了显示装置24所显示的图像的示例。在显示画面54中示出了设定顺序显示部56和评价值显示部60。在设定顺序显示部56中按照图5所示的设定顺序示出了各规定条件的内容。

记载了符号“#”的一栏的数值“1”～“4”表示其右侧所示的规定条件的顺位。在该例子中，规定条件Stp1和Tx1的顺位是第一个，规定条件Stp2和Tx2的顺位是第二个。此外，规定条件Stp4和Tx4的顺位是第三个，规定条件Stp3和Tx3的顺位是第四个。

在“规定条件”一栏所示的规定条件Stpi及Txi(i为1～4的整数)下，照射喷嘴16的旋转角度位置相同，并且，治疗台18的位置及姿势相同。在“旋转机架”一栏中，示出了与规定条件Stpi及Txi对应的旋转机架14的旋转角度位置。在“治疗台”一栏中，示出了与规定条件Stpi以及Txi对应的偏航角。

在图6中，为了简化显示，将偏航角作为代表值示出了表示姿势的1个几何学量。关于治疗台18，除了偏航角以外，还可以示出其他表示姿势的角度，也可以表示位置。

与各规定条件Stpi及Txi对应起来的旋转机架14的旋转角度位置的具体数值与图3相同。与各规定条件Stpi及Txi对应起来的治疗台18的偏航角的具体数值也与图3相同。在评价值显示部60中，作为评价值示出了针对显示中的设定顺序而求出的移动时间。

这样，在显示画面54中以按照设定顺序的排列示出了各规定条件。此外，在显示画面54中通过数值示出了各规定条件的设定顺序。即，显示画面54示出了表示各规定条件的设定顺序的信息。

(3-5)设定顺序的变更

显示和操作处理器52在显示装置24显示与在操作装置22中进行的操作相应的图像。在图7中示出了对设定顺序显示部56所示的设定顺序进行变更的操作。如图7的上侧所示，显示了规定条件的符号、旋转机架14的旋转角度位置以及治疗台18的偏航角的区域通过用光标进行拖动以及释放而移动。在拖动时，通过光标按下编辑按钮58。在释放时，编辑按钮58被从光标释放。

在图7的上侧示出了显示规定条件的符号、旋转机架14的旋转角度位置、以及治疗台18的偏航角的区域移动中的显示画面54。在图7的下侧示出了该区域移动后的显示画面54。通过该显示动作，对显示各规定条件的顺序进行重新重列。在图7上侧的评价值显示部60中示出了设定顺序重新排列前的移动时间。此外，在图7下侧的评价值显示部60中示出了重新排列后的移动时间。

通过操作装置22、评价值决定器46、设定顺序变更器50、显示和操作处理器52以及治疗计划输入输出器42来进行显示顺序的重新排列。设定顺序变更器50根据从操作装置22读入的操作信息来识别由操作装置22进行的操作。设定顺序变更器50与重新排列各规定条件的显示顺序相应地决定新的设定顺序。评价值决定器46针对新的设定顺序求出评价值。显示和操作处理器52将针对新的设定顺序求出的评价值显示于显示装置24。

治疗计划输入输出器42生成表示最终决定出的设定顺序的治疗计划TP，将治疗计划TP发送给治疗信息管理装置28。治疗信息管理装置28存储治疗计划TP。

这样，在对设定顺序进行变更的处理中，在显示画面54中显示设定顺序，并且与从操作装置22读入的操作信息相应地，设定顺序变更器50对设定顺序进行变更，重新决定设定顺序。

(3-6)治疗的准备

图8示出了表示治疗准备的流程的流程图。该流程图表示的处理由控制装置20执行。在控制装置20包含处理器的情况下，通过执行程序，由在控制装置20的内部构成的各结构要素执行图8的流程图表示的处理。

治疗计划输入输出器42从治疗信息管理装置28读入初始治疗计划TP0(S101)。治疗计划输入输出器42从初始治疗计划TP0中提取表示应用于1种治疗的多个规定条件的信息。

移动路径决定器44求出使与1个规定条件适合的照射喷嘴16及治疗台18的位置姿势适合于另1个规定条件时的、照射喷嘴16及治疗台18的移动路径(S102)。移动路径决定器44针对多个规定条件的相互间求出移动路径。

评价值决定器46针对多种候补顺序的每一种求出评价值(S103)。如上所述，候补顺序是使照射喷嘴16及治疗台18的位置姿势依次与多个规定条件适合的顺序的候补。

顺序决定器48根据针对多种候补顺序的每一种求出的评价值，选择多种候补顺序中的1个。顺序决定器48作为设定顺序而决定选择出的1个候补顺序(S104)。如上所述，设定顺序是在实际的治疗中使照射喷嘴16和治疗台18的位置姿势与多个规定条件的每一个适合的顺序。

显示和操作处理器52以由顺序决定器48决定出的设定顺序将各规定条件显示于显示装置24(S105)。在显示各规定条件的期间，显示和操作处理器52判定是否在操作装置22中进行了使各规定条件的显示结束的显示结束操作(S106)。

显示和操作处理器52在进行了显示结束操作时，使治疗计划输入输出器42执行步骤S110的处理。治疗计划输入输出器42生成表示最终决定出的设定顺序的治疗计划TP(S110)，将治疗计划TP发送给治疗信息管理装置28。治疗信息管理装置28存储治疗计划TP。治疗信息管理装置28通过存储治疗计划TP而存储最终决定出的设定顺序。

显示和操作处理器52在未进行显示结束操作时，判定是否通过操作装置22进行了重新排列各规定条件的显示顺序的操作(S107)。

显示和操作处理器52在未进行重新排列各规定条件的显示顺序的操作时，返回到步骤S105，继续将各规定条件显示于显示装置24(S105)。显示和操作处理器52在进行了重新排列各规定条件的显示顺序的操作时，调换显示顺序而将各规定条件显示于显示装置24(S108)。

设定顺序变更器50与重新排列各规定条件的显示顺序相应地，决定新的设定顺序(S109)。治疗计划输入输出器42生成表示最终决定出的设定顺序的治疗计划TP(S110)，将治疗计划TP发送给治疗信息管理装置28。治疗信息管理装置28存储治疗计划TP。

一般情况下，基于粒子束的治疗分多日来实施。在第二日以后的治疗中，治疗计划TP被从治疗信息管理装置28读入到控制装置20中。在第二日以后的治疗中，通过治疗计划TP来确定设定顺序，因此也可以未必变更设定顺序。但是，根据需要变更粒子束对患部的照射方向等的状况，也可以由控制装置20执行与针对初始治疗计划TP0的处理同样的处理。

(4)粒子束治疗装置的治疗动作

(4-1)参照了显示装置的操作者的操作

在执行图8的流程图表示的处理的同时，操作者对操作装置22进行操作来进行患部的治疗。首先，患者横卧在治疗台18上。操作者对操作装置22进行操作，使显示装置24显示应用于1种治疗的多个规定条件的设定顺序。

即，与针对操作装置22的操作响应地，显示和操作处理器52将应用于1种治疗的多个规定条件的设定顺序显示于显示装置24。操作者参照显示装置24，按照显示装置24所显示的设定顺序，针对每1次的设置或每1次的照射处理，将指定规定条件的条件指定信息输入给操作装置22。

与之相应地，操作装置22读入条件指定信息。每当读入指定1个规定条件的条件指定信息时，位置姿势设定器32使照射喷嘴16以及治疗台18的位置姿势与由条件指定信息所指定的规定条件适合。

在使照射喷嘴16的旋转角度位置与各规定条件适合时，机架驱动器38按照由移动路径决定器44求出的移动路径，使照射喷嘴16的旋转角度位置从先前的规定条件向下一规定条件变化。此外，在使治疗台18的位置及姿势与各规定条件适合时，治疗台驱动器34按照由移动路径决定器44求出的移动路径，使治疗台18的位置及姿势从先前的规定条件向下一规定条件变化。

在照射喷嘴16以及治疗台18的位置姿势与设置用的规定条件适合时进行设置。并且，在照射喷嘴16以及治疗台18的位置姿势与照射处理用的规定条件适合时进行照射处理。操作者从最初的规定条件到最后的规定条件为止，按照设定顺序将条件指定信息依次输入到操作装置22。与由操作装置22依次读入的条件指定信息相应地，位置姿势设定器32使照射喷嘴16以及治疗台18的位置姿势与各规定条件适合。

(4-2)按照设定顺序的半自动的动作

这样，也可以代替操作者按照显示装置24的显示来确认设定顺序，操作者按照设定顺序依次输入条件指定信息，而由控制装置20自己识别设定顺序，执行按照该识别的处理。该情况下，每当通过操作装置22进行触发操作时，位置姿势设定器32按照设定顺序使照射喷嘴16以及治疗台18的位置姿势与规定条件适合。触发操作是用于使照射喷嘴16及治疗台18的位置姿势迁移的操作。

图9中示出了控制装置20执行的治疗动作的流程图。该流程图表示的处理由操作装置22、显示和操作处理器52以及位置姿势设定器32执行。

显示和操作处理器52判定是否通过操作装置22进行了触发操作(S201)。在没有通过操作装置22进行触发操作的期间，位置姿势设定器32反复进行步骤S201的判定。另一方面，在通过操作装置22进行了触发操作时，位置姿势设定器32使照射喷嘴16和治疗台18的位置姿势与按照设定顺序的规定条件适合(S202)。

即，位置姿势设定器32在触发操作是第一次时，使照射喷嘴16以及治疗台18的位置姿势与设定顺序的顺位为第一个的规定条件适合。位置姿势设定器32在触发操作是第二次时，使照射喷嘴16和治疗台18的位置姿势与设定顺序的顺位为第二个的规定条件适合。……位置姿势设定器32在触发操作是第N次时，使照射喷嘴16和治疗台18的位置姿势与设定顺序的顺位为第N个的规定条件适合。其中，N是2以上的整数。

位置姿势设定器32在执行了步骤S202之后，判定使照射喷嘴16以及治疗台18的位置姿势适合的规定条件是否是最后的规定条件(S203)。位置姿势设定器32在规定条件不是最后的规定条件时，返回到步骤S201的处理。位置姿势设定器32在规定条件是最后的规定条件时，结束处理。

通过步骤S201～S203的处理，位置姿势设定器32使照射喷嘴16和治疗台18的位置姿势与各规定条件适合的同时从最初的规定条件迁移到最后的规定条件。

(5)相对位置姿势调整自如的粒子束治疗装置

在上述中，对照射喷嘴16的旋转角度位置和治疗台18的位置以及姿势调整自如的实施方式进行了叙述。这样，除了照射喷嘴以及治疗台双方的位置以及姿势调整自如的结构以外，也可以使用只有照射喷嘴以及治疗台中的一方的位置以及姿势调整自如的结构。此外，既可以是只有照射喷嘴及治疗台中的一方的位置或姿势调整自如，也可以是另一方的位置及姿势调整自如。

这样，在粒子束治疗装置中，照射喷嘴与治疗台之间的相对的位置及姿势的关系调整自如。在以下的说明中，照射喷嘴及治疗台的相对的位置及姿势的关系称为“相对位置姿势”。例如由固定于照射喷嘴以及治疗台中的一方的坐标系中的另一方的位置以及姿势来表示相对位置姿势。

能够通过使照射喷嘴以及治疗台中的一方的位置以及姿势、和另一方的位置以及姿势变化来调整照射喷嘴以及治疗台的相对位置姿势。在固定了照射喷嘴以及治疗台中的一方的情况下，能够通过使照射喷嘴以及治疗台中的另一方的位置以及姿势变化来调整相对位置姿势。在固定了照射喷嘴以及治疗台中的一方的位置或者姿势的情况下，能够通过使照射喷嘴以及治疗台中的一方的姿势或者位置、和另一方的位置以及姿势变化来调整相对位置姿势。

(6)第二实施方式

图10中示意性地示出了本发明的第二实施方式的粒子束治疗装置2。对与图1所示的结构要素相同的结构要素标注相同的符号。在粒子束治疗装置2中，照射喷嘴16被固定于墙壁62。另一方面，治疗台18的位置及姿势调整自如。照射喷嘴16从操作者观察时在横向上照射粒子束。

在治疗患者时，治疗台18移动到从照射喷嘴16照射放射线的位置。在此基础上调整治疗台18的姿势，从各方向对患部照射粒子束。控制装置200是从图2所示的控制装置20拆除了机架驱动器38的装置。

(7)关于各实施方式的总结

这样，本发明的各实施方式的粒子束治疗装置具有：照射粒子束的照射喷嘴16、载置患者的治疗台18、以及控制照射喷嘴16及治疗台18的动作的控制装置(20、200)。控制装置(20、200)具有的各结构要素以如下方式进行动作。位置姿势设定器32使作为照射喷嘴16以及治疗台18中的能够运动的至少一方的可动体运动，设定照射喷嘴16以及治疗台18的相对位置姿势。

移动路径决定器44求出使与多个规定条件中的1个条件适合的可动体的位置姿势适合于另1个条件时的可动体的移动路径。可动体的位置姿势被定义为可动体的位置以及姿势中的至少一方。移动路径决定器44可以针对多个规定条件的相互间求出可动体的移动路径。在表示移动路径的信息中也可以包含表示治疗台18的位置恒定的情况下的治疗台18的姿势的变化的几何学量。此外，根据实施方式的不同，在表示移动路径的信息中也可以包含表示照射喷嘴16的位置恒定的情况下的照射喷嘴16的姿势的变化的几何学量。

评价值决定器46求出使可动体的位置姿势与多个规定条件的每一个适合时的评价值。该评价值表示使可动体按照移动路径移动而进行1种治疗时的可动体的运动状况。顺序决定器48根据评价值来决定使可动体的位置姿势与多个规定条件的每一个适合的设定顺序。

位置姿势设定器32在进行1种治疗时，使可动体按照由移动路径决定器44求出的移动路径移动，使与多个规定条件中的1个条件适合的可动体的位置姿势适合于另1个条件。

本发明的各实施方式的粒子束治疗装置使用通过以下的(i)～(vi)的事项而成立的控制方法。控制装置(20、200)可以执行用于执行该控制方法的控制程序。

(i)移动路径决定器44求出使与多个规定条件中的1个条件适合的可动体的位置姿势适合于另1个条件时的可动体的移动路径。(ii)评价值决定器46求出使可动体按照移动路径移动，使可动体的位置姿势与多个规定条件的每一个适合时的评价值。(iii)顺序决定器48根据评价值来决定使可动体的位置姿势与多个规定条件的每一个适合的设定顺序。(iv)在1种治疗时，位置姿势设定器32按照上述移动路径使可动体移动，而使与多个规定条件中的1个条件适合的可动体的位置姿势适合于另1个条件。

(8)效果

根据本实施方式的粒子束治疗装置，根据评价值来决定针对可动体的位置姿势的设定顺序。因此，操作者可以不一边参照治疗计划一边经验性地决定设定顺序。由此，减轻了操作者的负担。

此外，根据本实施方式的粒子束治疗装置，表示设定顺序的信息和评价值显示于显示装置24。因此，通过评价值来表示决定出的设定顺序的妥当性。

在将评价值设为1种治疗中的可动体的移动时间的情况下，得到如下那样的效果。即，通过以评价值为适度的值(例如最小值)的方式来决定设定顺序，从而减轻给予患者的肉体压力或精神压力。并且，治疗所需的时间变短。

在将评价值设为1种治疗中给予可动体的功的情况下，得到如下那样的效果。即，通过以评价值为适度的值(例如最小值)的方式来决定设定顺序，从而降低粒子束治疗装置所消耗的电能。

在将评价值设为1种治疗中给予治疗台18的运动负荷的情况下，得到如下那样的效果。即，通过以评价值为适度的值(例如最小值)的方式来决定设定顺序，从而减轻给予患者的肉体压力或精神压力。

在显示装置24显示设定顺序和评价值，通过操作装置22中的操作来变更设定顺序的结构，得到如下那样的效果。即，除了评价值，还根据操作者的操作来决定设定顺序。在通过评价值有规则地决定了设定顺序的情况下，有时难以执行动作确认用的动作、与治疗的状况相应的适当的动作。根据本实施方式，能够通过操作者的操作来进行与不规则的状况相应的可动体的动作。

以照射喷嘴16与患者不接触的方式，或者以照射喷嘴16与治疗台18不接触的方式求出可动体的移动路径。或者，以照射喷嘴16与患者不接触的方式、且以照射喷嘴16与治疗台不接触的方式求出可动体的移动路径。由此，确保治疗时的安全。

(9)应用实施方式

以下，对针对上述实施方式的应用实施方式进行叙述。各应用实施方式应用了第一实施方式。在第一实施方式中，规定条件确定照射喷嘴16的旋转角度位置和治疗台18的位置以及姿势。通过使用确定治疗台18的位置以及姿势的规定条件，对于第二实施方式，同样的应用实施方式也成立。

在图11中示出了由初始治疗计划TP0确定出的规定条件的例子。在该例子中，通过初始治疗计划TP0确定了设置用的1个规定条件Stp1、照射处理用的3个规定条件Tx1～Tx3。与图3所示的例子不同，规定条件Stp1和规定条件Tx1～Tx3个别地确定照射喷嘴16的旋转角度位置。此外，规定条件Stp1和规定条件Tx1～Tx3个别地确定治疗台18的位置和姿势。

关于旋转机架14，通过各规定条件确定旋转角度位置。关于治疗台18，通过各规定条件确定位置以及姿势。为了简化表述，在图11中，作为表示姿势的1个量，仅示出了偏航角。

通过规定条件Stp1确定0°的角度作为旋转机架14的旋转角度位置。通过规定条件Tx1将旋转机架14的旋转角度位置确定为180°。通过规定条件Tx2将旋转机架14的旋转角度位置确定为60°。通过规定条件Tx3将旋转机架14的旋转角度位置确定为90°。

此外，通过规定条件Stp1将治疗台18的偏航角确定为270°。通过规定条件Tx1将治疗台18的偏航角确定为180°。通过规定条件Tx2将治疗台18的偏航角确定为0°。通过规定条件Tx3将治疗台18的偏航角确定为180°。

在图12中概念性地示出了作为评价值的移动时间最小的设定顺序。照射喷嘴16及治疗台18的位置姿势迁移的顺序用实线的箭头表示。在该设定顺序中，以启动条件Start(开始)、规定条件Stp1、规定条件Tx3、规定条件Tx1、规定条件Tx2以及规定条件Start(开始)的顺序，照射喷嘴16以及治疗台18的位置姿势进行迁移。

在图13中示出了显示装置24所示的图像的例子。对与图6所示的事项相同的事项标注相同的符号。设定顺序显示部56除了显示规定条件、旋转机架14的旋转角度位置以及治疗台18的偏航角的栏以外，还具有表示指定顺位的栏。

与各规定条件Stpi及Txi对应起来的旋转机架14的旋转角度位置的具体数值与图11相同。此外，与各规定条件Stpi及Txi对应起来的治疗台18的偏航角的具体数值与图11相同。

在显示画面54中，以最初决定出的设定顺序表示各规定条件。规定条件Stp1的顺位是第一个，规定条件Tx3的顺位是第二个。此外，规定条件Tx1的顺位是第三个，规定条件Tx2的顺位是第四个。

在该显示画面54中，进行由操作者变更设定顺序的操作。在填写指定顺位的一栏中，输入在变更后的设定顺序中表示与该栏对应起来的规定条件应该占据的顺位的数值。

在显示画面54中包含再计算按钮64。如图14的上侧所示，通过操作者的操作而在指定顺位的栏中输入指定顺位。在图14的上侧所示的例子中，对于规定条件Stp1输入1作为指定顺位，对于规定条件Tx1输入2作为指定顺位。

在输入了指定顺位之后，根据操作者的操作，在通过光标按下再计算按钮64时重新求出设定顺序。在将规定条件Stp1的顺位固定为第一个，将规定条件Tx1的顺位固定为第二个这样的制约条件下，根据评价值求出新的设定顺序。即，从多个候选顺序中的规定条件Stp1的顺序是第一个、规定条件Tx1的顺位是第二个的顺序中选择新的设定顺序。根据与候选顺序对应的评价值来进行该选择。

在图14的下侧所示的显示画面54中，以变更后的新的设定顺序示出了各规定条件。规定条件Stp1的顺位是第一个，规定条件Tx1的顺位是第二个。此外，规定条件Tx3的顺位是第三个，规定条件Tx2的顺位是第四个。作为针对新的设定顺序的评价值，在评价值显示部60中示出了移动时间。

通过操作装置22、显示和操作处理器52、设定顺序变更器50、显示装置24以及治疗计划输入输出器42来执行根据指定顺位来变更设定顺序的处理。显示和操作处理器52识别由操作装置22进行的操作。显示和操作处理器52与针对操作装置22进行的操作相应地，将图13所示的图像显示于显示装置24。通过操作装置22中的操作在显示画面54上输入指定顺位，通过按下再计算按钮64，显示和操作处理器52读入指定顺位。

设定顺序变更器50与读入了指定顺位相应地变更设定顺序。即，设定顺序变更器50选择多个候补顺序中的、指定了顺位的规定条件(制约规定条件)占据该指定顺位的顺序作为新的设定顺序。设定顺序变更器50根据与候选顺序对应的评价值来选择新的设定顺序。

显示和操作处理器52如图14的下侧所示，以变更后的新的设定顺序将各规定条件显示于显示装置24。显示和操作处理器52还将针对变更后的新的设定顺序求出的评价值显示于显示装置24。

治疗计划输入输出器42生成表示最终决定出的设定顺序的治疗计划TP，将治疗计划TP发送给治疗信息管理装置28。治疗信息管理装置28存储治疗计划TP。

这样，设定顺序变更器50在多个规定条件中存在制约规定条件时，以如下方式决定设定顺序。即，设定顺序变更器50将使位置姿势与多个规定条件的每一个适合的多种顺序中的、制约规定条件的顺位为指定顺位的顺序决定为新的设定顺序。

这里，示出了由操作者输入作为制约条件的指定顺位的例子。作为其他例子，也可以针对某个特定的规定条件预先确定指定顺位。例如，关于设置用的规定条件，可以将指定顺位确定为第一个。

根据本应用实施方式得到如下那样的效果。即，在动作确认用的动作等中，有时需要指定规定条件的顺位。此外，根据治疗的状况，期望将特定的规定条件的顺位设为上位。根据本应用实施方式，通过指定特定的规定条件的顺位，能够进行与不规则的状况相应的照射喷嘴16以及治疗台18的动作。

以下，对操作者能够参照治疗的经过的应用实施方式进行叙述。在图15中示出了显示装置24所显示的图像。对与图6、图7、图13以及图14所示的事项相同的事项标注相同的符号。

一般情况下，粒子束治疗装置的治疗分多日进行。在显示画面54中显示与目前为止进行了治疗的天数、此后要进行治疗的天数对应的个数的标签部66。

在图15中示出了已经进行了2天的治疗，进行第三天的治疗时的显示画面54。与目前为止的治疗相应地生成的各治疗计划TP保存在治疗信息管理装置28中。在开始治疗时，控制装置20从治疗信息管理装置28读入通过目前为止的治疗而生成的治疗计划TP。操作者根据需要对标签部66进行操作，将过去进行的治疗中的设定顺序显示于显示装置24。

通过操作装置22、治疗计划输入输出器42、显示和操作处理器52以及显示装置24来执行将图15所示的显示画面54显示于显示装置24的处理。显示和操作处理器52识别由操作装置22进行的操作。在操作装置22中，在进行了用光标点击显示装置24所显示的标签部66的操作时，治疗计划输入输出器42从治疗信息管理装置28读入与被点击的标签部66对应的治疗计划TP。显示和操作处理器52将通过治疗计划输入输出器42读入的治疗计划TP显示于显示装置24。

根据本实施方式，对操作者示出了过去进行的治疗中的设定顺序。由此，对操作者示出决定接下来的治疗中的设定顺序时的判断材料。

在上述中示出了通过标签部66的点击来显示过去的设定顺序的例子。除了标签部66之外，也可以通过图标、按钮等的点击，而将过去的设定顺序显示于显示画面54。

符号说明

1、2、100粒子束治疗装置、10加速器、12射束输送装置、14、106旋转机架、16、104照射喷嘴、18、102治疗台、20控制装置、22操作装置、24显示装置、26治疗计划装置、28治疗信息管理装置、30存储器、32位置姿势设定器、34治疗台驱动器、36、40驱动电路、38机架驱动器、42治疗计划输入输出器、44移动路径决定器、46评价值决定器、48顺序决定器、50设定顺序变更器、52显示和操作处理器、54显示画面、56设定顺序显示部、58编辑按钮、60评价值显示部、62墙壁、64再计算按钮、66标签部、108粒子束、TP0初始治疗计划、TP治疗计划。

Claims (8)

1.一种粒子束治疗装置，其特征在于，具有：

照射喷嘴，其照射粒子束；

治疗台，其载置患者；以及

控制装置，其使作为所述照射喷嘴以及所述治疗台中的能够运动的至少一方的可动体运动，设定所述照射喷嘴以及所述治疗台的相对位置姿势，

所述控制装置求出使与多个规定条件中的1个条件适合的所述可动体的位置姿势适合于另1个条件时的所述可动体的移动路径，

所述控制装置求出表示使所述可动体按照所述移动路径移动而进行1种治疗时的所述可动体的运动状况的评价值，所述评价值是使所述可动体的位置姿势与多个所述规定条件的每一个适合时的评价值，

所述控制装置根据所述评价值来决定使所述可动体的位置姿势与多个所述规定条件的每一个适合的设定顺序，其中，关于所述1种治疗，存在将多个规定条件应用于照射喷嘴及治疗台的位置姿势的多个候补顺序，所述控制装置针对所述多个候补顺序的每一个候补顺序求出评价值，从所述多个候补顺序中选择出评价值小于预先确定的阈值或者评价值最小的1个候补顺序作为实际执行所述1种治疗时的设定顺序；

所述控制装置使所述可动体按照所述移动路径移动，使得与多个所述规定条件中的1个条件适合的所述可动体的位置姿势适合于另1个条件；

所述粒子束治疗装置具有：显示装置，其显示表示所述设定顺序的信息，

所述控制装置与显示表示所述设定顺序的信息的同时所读入的操作信息相应地，变更所述设定顺序。

2.根据权利要求1所述的粒子束治疗装置，其特征在于，

所述评价值是进行所述1种治疗时的所述可动体的移动时间。

3.根据权利要求1所述的粒子束治疗装置，其特征在于，

所述可动体是所述治疗台，

所述评价值表示进行所述1种治疗时给予所述可动体的运动负荷。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的粒子束治疗装置，其特征在于，

所述粒子束治疗装置具有：显示装置，其显示表示所述设定顺序的信息和所述评价值。

5.根据权利要求1所述的粒子束治疗装置，其特征在于，

所述显示装置显示针对变更后的所述设定顺序的所述评价值。

6.根据权利要求1所述的粒子束治疗装置，其特征在于，

在多个所述规定条件中存在指定了使所述可动体的位置姿势适合的顺位的制约规定条件时，所述控制装置将使所述可动体的位置姿势与多个所述规定条件的每一个适合的多种顺序中的该制约规定条件的顺位为指定顺位的顺序决定为所述设定顺序。

7.根据权利要求1所述的粒子束治疗装置，其特征在于，

所述控制装置以所述照射喷嘴不与所述治疗台或所述患者接触的方式求出所述移动路径。

8.一种粒子束治疗装置的控制方法，所述粒子束治疗装置具有照射粒子束的照射喷嘴和载置患者的治疗台，使作为所述照射喷嘴以及所述治疗台中的能够运动的至少一方的可动体运动，设定所述照射喷嘴以及所述治疗台的相对位置姿势，所述粒子束治疗装置还具有显示装置，其特征在于，

所述控制方法包括：

求出使与多个规定条件中的1个条件适合的所述可动体的位置姿势适合于另1个条件时的所述可动体的移动路径；

求出表示使所述可动体按照所述移动路径移动而进行1种治疗时的所述可动体的运动状况的评价值，所述评价值是使所述可动体的位置姿势与多个所述规定条件的每一个适合时的评价值；

根据所述评价值来决定使所述可动体的位置姿势与多个所述规定条件的每一个适合的设定顺序，其中，关于所述1种治疗，存在将多个规定条件应用于照射喷嘴及治疗台的位置姿势的多个候补顺序，针对所述多个候补顺序的每一个候补顺序求出评价值，从所述多个候补顺序中选择出评价值小于预先确定的阈值或者评价值最小的1个候补顺序作为实际执行所述1种治疗时的设定顺序；以及

使所述可动体按照所述移动路径移动，使得与多个所述规定条件中的1个条件适合的所述可动体的位置姿势适合于另1个条件；

与显示表示所述设定顺序的信息的同时所读入的操作信息相应地，变更所述设定顺序。

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