JP2016101248A - 荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム照射位置特定装置ならびに荷電粒子ビーム照射位置特定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】照射位置を精度よく測定してそのデータを記録に残すことができる荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム照射位置特定装置ならびに荷電粒子ビーム照射位置特定方法を提供する。【解決手段】出射された荷電粒子ビームが被照射体２１２を照射したときに、照射位置から発生する音響信号（弾性波）をセンサ２４２で検知する。また、被照射体２１２情報を活用して弾性波信号を詳細に解析するための被照射体２１２の性質を考慮した解析モデルを作成し、検知した弾性波をこの解析モデルに基づいて数値解析して弾性波の発生位置を求めることで実際の照射位置を求める。【選択図】 図８

Description

本発明は、荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム照射位置特定装置ならびに荷電粒子ビーム照射位置特定方法に係り、特には、荷電粒子ビームを照射した照射対象位置を特定するに好適な荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム照射位置特定装置ならびに荷電粒子ビーム照射位置特定方法に関する。

癌治療等に用いる荷電粒子ビーム装置で、照射する荷電粒子ビームの照射範囲を実測し、記録に残すために、特許文献１には、出射された荷電粒子ビームが目標を照射したとき、照射箇所から発生する音響信号を検出器で検知し、検知した音響信号に基づいて演算手段で実際の照射箇所を求めることで、実際の照射箇所を記録する発明が記載されている。

特開平１０−５２５０９号公報

がんの死亡数と罹患数は現在も増加し続けており、治療方法を確立することが急務である。主な治療方法としては手術療法・放射線療法・化学療法の３つがあり、近年、放射線療法と化学療法の技術は格段に向上している。

化学療法は、がん細胞を分子レベルで判断し作用することが可能な分子標的薬の開発により、効率が良い治療と副作用の軽減が期待されている。化学療法の副作用は、標的とするがん細胞以外の正常な細胞にも作用することで生じ、投薬種・患者によって症状や身体への負荷が異なる。

放射線療法は、高線量を所望の照射範囲に集中する技術開発により、同じく効率が良い治療と副作用の軽減が期待されている。放射線療法の副作用は、標的とするがん細胞以外の細胞も照射されることで生じる可能性があり、副作用が生じた場合、炎症などの症状が知られる。ただし、放射線療法の副作用は生じたとしてもほとんどが一時的で、身体への負担は化学療法と比べて非常に軽いとされる。したがって放射線治療においては、がんの位置及び形状と、放射線の高線量領域の位置及び形状が精度良く一致していることが重要となる。

従来の荷電粒子ビーム装置では、照射治療前に、患者の患部位置と荷電粒子ビームの照射位置と照射範囲とが一致するように位置決めをすることにより、精度の高い照射治療を行っている。加えて、荷電粒子ビームの照射位置と照射範囲を測定し、治療照射の照射位置と照射範囲を記録に残すことでさらなる高精度化が望める。

照射位置と照射範囲を精度よく測定する一つの方法として、荷電粒子ビームを生体あるいは金属などの対象に照射するときに照射位置から音響信号が発生する現象を利用した方法がある。この方法は、例えば、上述した特許文献１に記載されている。

ここで、脂肪中を伝搬する場合の音速は約１４５０［ｍ／ｓ］、血液・筋肉・臓器中を伝搬する場合の音速は約１５３０〜１６３０［ｍ／ｓ］、骨中を伝搬する音速は約２７００〜４１００［ｍ／ｓ］などと、体を構成する組織・形状や、人・生物個体によっても若干異なってくる。

また、図１６に示すように、Ｖｉを媒質ｉにおける媒質音速、Ｖｉｉを媒質ｉｉにおける媒質音速、θｉを入射角、θｔを屈折角としたときに、次式１に示す関係に従う屈折現象が生じる（スネルの法則）。

Ｖｉ×ｓｉｎ（θｔ）＝Ｖｉｉ×ｓｉｎ（θｉ） （式１）

このため、上述した特許文献１のように人体の組織を均一であるとして、センサ配置情報と、取得した音響信号がセンサに到達する時間分布の情報に基づく単純な幾何的な計算から求める場合、上述した人体の組織による音速差や、スネルの法則により、計算により求めた照射位置が実際の照射位置とで数ミリの誤差が生じる可能性がある。

本発明の目的は、照射位置を精度よく測定することができる荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム照射位置特定装置ならびに荷電粒子ビーム照射位置特定方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、荷電粒子ビームを加速・出射する加速器と、この加速器から出射された荷電粒子ビームを照射する照射装置と、前記加速器および前記照射装置を制御する制御装置と、前記照射装置によって照射された前記荷電粒子ビームの静止時に発生する弾性波を複数位置で検出可能な複数のセンサを有する弾性波計測装置と、この弾性波計測装置の動作を制御する弾性波計測制御装置と、前記弾性波計測装置の前記センサで計測した前記弾性波の波形データを保存する保存部と、前記荷電粒子ビームの被照射体の計測外形や組成・センサ配置のモデルの作成に必要な情報を保有するデータベースと、このデータベースに保有されたモデル作成必要情報を用いてモデルを作成し、このモデル上で、前記保存部に保存された前記波形データを入力値として用いて時間依存の演算を実施することで前記荷電粒子ビームの照射位置を演算する弾性波計測処理装置と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、荷電粒子ビームを照射した位置を精度よく実測し、記録に残すことができるようになる。

本発明の第１の実施形態の荷電粒子ビーム装置の機能ブロック図の一例を示す図である。 第１の実施形態の荷電粒子ビーム照射位置特定装置の機能ブロック図の一例を示す図である。 第１の実施形態の荷電粒子ビーム装置における弾性波計測に適したセンサの一例を示す図である。 第１の実施形態の荷電粒子ビーム装置における弾性波計測に適したセンサの他の一例を示す図である。 第１の実施形態の荷電粒子ビーム装置における弾性波計測に適したセンサの他の一例を示す図である。 第１の実施形態の荷電粒子ビーム装置を用いた治療スキームの流れの一例を示すフロー図である。 本発明の第１の実施形態の荷電粒子ビーム照射位置特定方法における弾性波計測・処理の流れの一例を示すフロー図である。 第１の実施形態の荷電粒子ビーム照射位置特定方法における取得データの処理の一例を示す模式図である。 第１の実施形態の荷電粒子ビーム照射位置特定方法において用いる２次元断層モデルの模式図の一例である。 第１の実施形態の荷電粒子ビーム照射位置特定方法において用いる３次元モデルの模式図の一例である。 第１の実施形態の荷電粒子ビーム照射位置特定方法における弾性波解析に必要となる組織ごとのデータベースの一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態の荷電粒子ビーム照射位置特定方法における弾性波計測・処理の流れの一例を示すフロー図である。 第２の実施形態の荷電粒子ビーム照射位置特定方法における取得データの処理の一例を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態の荷電粒子ビーム照射位置特定方法における弾性波計測・処理の流れの一例を示すフロー図である。 第３の実施形態の荷電粒子ビーム照射位置特定方法における取得データの処理の一例を示す模式図である。 弾性波の屈折を示すスネルの法則の概略の模式図である。

以下に本発明の荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム照射位置特定装置ならびに荷電粒子ビーム照射位置特定方法の実施形態を、図面を用いて説明する。

＜第１の実施形態＞
本発明の荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム照射位置特定装置ならびに荷電粒子ビーム照射位置特定方法の第１の実施形態を、図１乃至図１１を用いて説明する。

図１は本実施形態の荷電粒子ビーム装置のブロック図、図２は弾性波計測装置のブロック図、図３乃至図５は弾性波計測に適したセンサの例、図６は治療スキームを示すフロー図、図７は弾性波計測・処理方法を示すフロー図、図８は取得データの処理を示す模式図、図９は２次元断層モデルの模式図、図１０は３次元モデルの模式図、図１１は弾性波解析に必要となる組織ごとのデータベースの一例である。

まず、図１を用いて一般的な照射装置と本発明の計測装置の構成と役割を説明する。

図１において、荷電粒子ビーム装置は、治療室内の治療ベッドに固定された被照射体（患者）２１２の患部に荷電粒子ビームを照射して治療を施すものであり、荷電粒子ビームを発生、加速、輸送、照射する照射系１００、被照射体２１２に照射される荷電粒子ビームを計測する計測体系２００、弾性波計測制御装置２５０、弾性波計測処理装置２６０、弾性波計測結果保持装置２７０、Ｘ線計測制御・処理装置３００、被照射体情報取得装置４００、照射制御装置５００、照射計画装置・照射メンテナンス装置６００等からなる。

照射系１００は、加速器１１０、ビーム輸送系１２０、ガントリ１３０、照射野形成装置・照射ノズル１４０とから構成される。

加速器１１０は荷電粒子ビームを加速し、ビーム輸送系１２０に対して出射する。加速器１１０の種類としては、例えば、シンクロトロンやサイクロトロン、直線加速器が挙げられる。またこの加速器で加速し、被照射体２１２に照射する荷電粒子ビームは陽子や陽子より質量の重い炭素等の重粒子イオン、中性子などが挙げられる。

ビーム輸送系１２０は、加速器１１０の下流側に接続されており、加速器１１０とガントリ１３０や照射野形成装置・照射ノズル１４０とを接続する。

ガントリ１３０は、アイソセンタ（図示せず）を中心に回転可能な構成であり、ビームの照射角度を決める。ガントリ１３０が回転することによって、被照射体２１２に照射する荷電粒子ビームの照射角度を変更することができる。

照射野形成装置・照射ノズル１４０は、加速器１１０から出射された荷電粒子ビームを照射する装置であり、例えば照射方式がスポットスキャニング方式の場合、荷電粒子ビームの進行方向の上流側から順番に、上流ビームモニタ、走査電磁石、線量モニタおよび下流ビームモニタがビーム経路に沿って配置される。照射野形成装置・照射ノズル１４０は、スキャニングビームの照射野を形成する。

この照射野形成装置・照射ノズル１４０による荷電粒子ビームの照射方式は、上述したスポット毎に粒子線の出射を停止するスポットスキャニング方式の他に、粒子線の出射を停止しないラスタースキャニング方式、患部の形状に合わせてビームを照射する際に散乱体でビーム径を拡大したのちコリメータで周辺部を削ってビームを整形する散乱体方式など、様々な方式を採用することができる。

計測体系２００は、被照射体２１２に照射される荷電粒子ビームを計測する装置群であり、被照射体２１２の位置決めに使用する透過撮像を取得するＸ線計測装置２３０および弾性波計測装置２４０からなる計測体系２２０、撮像結果から荷電粒子ビームの中心位置が患部位置に一致するよう固定するための寝台２１０を備え、寝台２１０に固定された被照射体２１２の位置合わせを実施する。

Ｘ線計測制御・処理装置３００は、被照射体２１２に対する照射計画を作成するために必要な被照射体２１２の断面を撮像し、記録する装置であり、荷電粒子ビームの被照射体２１２の計測外形や組成・センサ配置のモデルの作成に必要な情報を保有するデータベース３２０、このデータベース３２０に記録される情報を整理し、制御するための制御・処理装置３１０を備える。

被照射体情報取得装置４００は、Ｘ線ＣＴ装置などからなり、あらかじめ被照射体２１２の断層撮像を行い、被照射体２１２となる領域である患部及び周囲の組織の位置や形状の情報を取得するための装置である。被照射体情報取得装置４００は、求めた患部及び周囲の組織の位置や形状の情報をＸ線計測制御・処理装置３００のデータベース３２０に対して出力する。

照射制御装置５００は、照射計画装置・照射メンテナンス装置６００、照射系１００、弾性波計測制御装置２５０に接続され、これらの各装置の動作を制御する。この照射制御装置５００は、照射計画装置・照射メンテナンス装置６００からの設定データに基づいて、加速器運転のための運転パラメータの設定値、照射野を形成するための運転パラメータ、計画されるビーム位置およびビーム幅、線量の設定値を算出する機能を備えている。これらの運転パラメータおよびモニタ設定値は、照射制御装置５００から照射系１００および弾性波計測制御装置２５０に出力される。

照射計画装置・照射メンテナンス装置６００は、あらかじめ被照射体情報取得装置４００によって取得された被照射体２１２となる領域である患部及び周囲の組織の位置や形状の情報等、患部位置・範囲の治療前および治療過程の情報から必要な照射線量と照射範囲等の照射計画情報を作成し、記憶している。照射計画情報は、照射データ（荷電粒子ビームのエネルギーやエネルギー幅等のビームエネルギー情報、ノズル位置等の照射位置情報、各照射位置に対する荷電粒子ビームの目標線量値等）等を含んでいる。また、この照射計画装置・照射メンテナンス装置６００は、弾性波計測処理装置２６０で求めた照射位置の情報に基づいて新たな照射計画を再度作成（更新）する。

次に、図１を用いて一般的な照射装置と本発明の計測装置の動作を説明する。

図１において、照射前には、あらかじめ被照射体情報取得装置４００で被照射体２１２の断層撮像を行い、被照射体２１２となる領域である患部及び周囲の組織の位置や形状を求め、データベース３２０に記録しておく。このＣＴ撮像データを基に、照射計画装置・照射メンテナンス装置６００は照射計画を作成する。

次に、計測体系２００において、被照射体２１２の位置決めに使用するＸ線計測装置２３０で透過撮像を取得し、撮像結果から荷電粒子ビームの中心位置が患部位置に一致するように寝台２１０および寝台２１０に固定された被照射体２１２の位置合わせを実施する。

次いで、治療のための照射計画を基に、照射制御装置５００によって照射系１００を制御して荷電粒子ビームを患部へ照射する。

照射系１００では、加速器１１０で粒子を加速し、輸送系１２０を経て入射してきた荷電粒子ビームを、ガントリ１３０を用いて照射野形成装置・照射ノズル１４０から被照射体２１２に照射する。所望の位置に照射されているかは、荷電粒子ビームが輸送されてから出射されるまでの経路に設置したモニタで荷電粒子ビームの軌道や強度を監視して判断する。

本発明では、上述の照射装置構成に、弾性波計測装置２４０と、弾性波計測制御装置２５０と、弾性波計測処理装置２６０と、弾性波計測結果保持装置２７０とが加わる。これらの弾性波計測装置２４０、弾性波計測制御装置２５０、弾性波計測処理装置２６０および弾性波計測結果保持装置２７０は、荷電粒子ビーム照射位置特定装置１０００を構成する。

次に図２を用いてこれら４つの弾性波を計測・活用するための装置について、構成と役割を説明する。

弾性波計測装置２４０は、照射された荷電粒子ビームの静止時に発生する弾性波を計測する装置であり、照射された荷電粒子ビームが静止する際に発生する弾性波を複数位置で検出可能な、２つ以上のセンサ２４２と、このセンサ２４２で受けた弾性波を電気信号として変換したのちに増幅、Ａ／Ｄ変換などして波形データとして取得するとともに、センサ位置検出装置２５２で検出したセンサ位置情報とを取得し、波形情報記憶装置２５６に出力する受信装置２４４、センサ２４２を駆動させる駆動装置２４６からなる。

センサ２４２は、弾性波を検出する素子が複数２次元もしくは３次元上に配備されている。そのセンサ２４２の具体例について以下説明する。

弾性波を検知するセンサ２４２としては、例えば、ハイドロフォン、アコースティックエミッションセンサ、医療や工業で使用される超音波センサなどが挙げられる。

また、図３〜図５に示すように、静止時に発生する弾性波を検知し、位置を特定するために、被照射体２１２の体表に弾性波信号を取得できる複数（Ｎ個）の素子からなるアレイセンサ２４２Ａ，２４２Ｂ，２４２Ｃを固定することが望ましい。

例えば、図３に示すアレイセンサ２４２Ａは、体表に２次元ないし３次元に分布する素子２４２Ａ１からなるセンサの例である。ケーブル２４２Ａ２によって計測された各素子からの電気信号は受信装置２４４に対して出力される。

また、図４に示すアレイセンサ２４２Ｂは、被照射体２１２を固定する寝台２１０の上面２１０Ａ（被照射体２１２との接触面）に素子２４２Ｂ１をあらかじめ埋め込み、配列したセンサの例である。

また、図５に示す多関節式アレイセンサ２４２Ｃは、被照射体２１２を固定し、かつ、被照射体２１２のわずかな動きも検知可能な多関節機構２４２Ｃ２に、素子２４２Ｃ１を複数配列したセンサの例である。

図２に戻り、弾性波計測制御装置２５０は、弾性波計測装置２４０の動作を制御する装置であり、センサ位置検出装置２５２、同期装置２５４、波形情報記憶装置２５６および駆動制御装置２５８からなる。

被照射体２１２とアレイセンサ２４２の素子位置との位置関係は弾性波の発生位置を求めるために重要な情報である。そこで、センサ位置検出装置２５２は、被照射体２１２とアレイセンサ２４２の素子位置との位置関係を、アレイセンサ２４２を寝台２１０に固定し寝台２１０を基準にして幾何的に演算する方法、図１の被照射体２１２の計測体系２２０中のＸ線計測装置２３０で被照射体２１２の照射部位の位置合わせを実施する際に得られる情報を活用する方法などにより、被照射体２１２とアレイセンサ２４２の素子位置との位置関係を検出する。

同期装置２５４は、受信装置２４４に対して照射制御装置５００からの外部信号（照射開始信号）に基づいて受信開始信号を出力する装置であり、照射系１００の照射開始タイミングにあわせて波形データを取得するようセンサ２４２の計測開始と照射開始タイミングとを同期させる。

波形情報記憶装置２５６は、弾性波計測装置２４０のセンサ２４２で計測した弾性波信号を弾性波の波形データとして記憶するとともに、センサ位置検出装置２５２で検出したセンサ位置情報を記憶する。

駆動制御装置２５８は、センサ２４２の位置を変更するための装置である。例えば、図３に示すようなアレイセンサ２４２Ａを用いる場合で、広範囲に腫瘍が分布・離散する等の複数の治療個所がある場合に、より感度良く弾性波を受信できるようにセンサ自体を動かすことが望ましい。この駆動制御装置２５８は、そのような場合にセンサ２４２の位置を移動させるための装置である。

弾性波計測処理装置２６０は、弾性波計測結果を処理する装置であり、従来のように被照射体２１２を均質媒体とみなした幾何的計算処理を実施するのではなく、データベース３２０に保有されたモデル作成必要情報を用いてモデルを作成し、このモデル上で、波形情報記憶装置２５６に保存された波形データおよびセンサ２４２の位置情報を入力値として用いて時間依存の演算を実施することで、荷電粒子ビームの照射位置や荷電粒子ビームの照射範囲（照射分布）を演算するための装置である。弾性波計測処理装置２６０は、モデル作成装置２６２、解析装置２６４および解析結果評価装置２６６からなる。

モデル作成装置２６２は、データベース３２０の被照射体２１２情報を活用して、弾性波信号を詳細に解析するための解析モデルを作成する。

解析装置２６４は、モデル作成装置２６２において作成されたモデル上で取得した弾性波信号データを数値解析して弾性波の発生位置を求める。

解析結果評価装置２６６は、解析装置２６４で求められた解析結果を評価する。

これら弾性波計測処理装置２６０の各装置の動作の詳細については後述する。

弾性波計測結果保持装置２７０は、弾性波計測処理装置２６０で求めた照射位置や照射範囲を記録する装置であり、評価結果保持装置２７２、表示装置２７６、表示画面制御装置２７４とからなる。この弾性波計測結果保持装置２７０において保存されたデータは、照射計画装置・照射メンテナンス装置６００で次回の照射計画の作成にフィードバックして活用する。

評価結果保持装置２７２は、弾性波計測処理装置２６０によって求められた弾性波の発生位置情報および分布を保存する。

表示装置２７６は、弾性波計測処理装置２６０によって演算された荷電粒子ビームの照射位置である弾性波の発生位置やその発生範囲を表示するとともに、この弾性波の発生位置・範囲２１２Ａと照射計画位置・範囲２１２Ｂについて被照射体２１２情報を用いて可視化して比較できるよう表示する。

表示画面制御装置２７４は、表示装置２７６のユーザーインターフェースを操作するための装置である。

上記荷電粒子ビーム装置を用いた放射線治療について、図６および図７を用いて説明する。放射線治療は大きく分けて図６に示すような各ステップで構成される。

まず、ステップＳ０００で、開始する。

次いで、ステップＳ００１において、ＣＴ撮像等の各種診断結果から照射計画を策定する。

次いで、ステップＳ００２において、被照射体２１２の治療を実施するにあたり、寝台２１０を駆動して、被照射体２１２と照射位置の調整をする照射位置合わせを実施する。

次いで、ステップＳ００３において、被照射体２１２の患部に荷電粒子ビームを照射する。

ステップＳ００３における照射後、ステップＳ００４において、経過観察により再照射の必要性の判断を実施する。再照射が必要であれば、ステップＳ００１に戻って照射計画を再策定し、ステップＳ００２〜ステップＳ００４を実施する。十分な効果が得られ、再照射が不要となった際には、ステップＳ００５に処理を進め、治療を完了する。

本発明の計測を実施するには、図７に示すフローを用いる。このフローは、図６のステップＳ００３の段階で実施する。なお、以下の図７に示すフローは、図６に示した治療以外の目的として、ファントムや水などを被照射体２１２とした、装置のメンテナンスや調整の際に実施することができる。

まず、ステップＳ１００において、弾性波計測装置２４０のセンサ２４２を用いて弾性波計測を開始する。このステップＳ１００では、複数のセンサ２４２を用いて複数位置で計測する。

次いで、ステップＳ１０１において、弾性波の受信を開始する。受信を開始するには、例えば照射開始の信号を外部信号として、図２に表記した同期装置２５４で検知し、受信開始信号を受信装置２４４に対して出力し、受信装置２４４がセンサ２４２からの信号の入力を開始する。

次いで、ステップＳ１０２において、弾性波計測装置２４０の受信装置２４４を用いて、波形情報を一定時間記録する。

次いで、ステップＳ１０３において、弾性波計測処理装置２６０は、モデル作成装置２６２によって、センサ位置情報やＣＴ画像情報を基にして、荷電粒子ビームの被照射体２１２の計測外形や組成・センサ配置のモデルＡを作成し、解析装置２６４によって、このモデルＡ上でステップＳ１００−Ｓ１０２で計測された弾性波の波形データ情報の解析１を実施し、荷電粒子ビームの照射位置や照射範囲を特定する。詳細は後述する。

次いで、ステップＳ１０４において、弾性波計測処理装置２６０は、解析結果を処理し、弾性波計測結果保持装置２７０に対して出力する。

最後に、ステップＳ１０５で、弾性波計測を終了する。

ステップＳ１０３において実施する解析１で使用する解析アルゴリズムは、主として時間依存して解析するアルゴリズムであり、有限積分法・有限要素法など様々なアルゴリズムが挙げられる。また、時間依存して解析するアルゴリズム以外にも、レイトレース法のような幾何的な解析手法を用いても実現可能である。

また、ステップＳ１０３のモデル作成装置２６２によって作成し、弾性波の伝搬現象を解析する際に使用するモデルＡは、人体の組織情報を反映した解析メッシュである。この解析メッシュの作成にあたり、照射計画の策定上、患者の患部を特定するのに必須の項目であるＣＴ画像や超音波診断画像を利用する。特に、図９に示すような照射目標（２Ｄ）２１２Ｃを含む２次元（２Ｄ）のＣＴ断面４１０、あるいは図１０に示すような２ＤのＣＴ断面４１０を少しずつずらして撮像し３次元（３Ｄ）化した照射目標（３Ｄ）２１２Ｄを含むＣＴデータ４１０Ａは、画像の濃淡が、骨４１６、脂肪・筋肉４１４、臓器４１２、患部などの組織の密度などを示しているので、精密な弾性波の伝搬解析モデルを作成する上で有効である。さらに、図３から図５に示すアレイセンサ２４２Ａ，２４２Ｂ，２４２Ｃを用いて照射位置と照射範囲を特定する場合、図１０に示すような３ＤのＣＴデータが特に有効となる。また伝搬解析モデルを作成する際には、図１１に示すように、ＣＴ画像の濃淡を弾性波の伝搬解析に必要なデータ、すなわち、密度、弾性率、音速に対応させると良い。これによって、人体の組織を反映した弾性波の伝搬解析モデルを作成することができる。解析領域を定義する際には、センサ２４２の位置、計測対象（患者）の形状、骨４１６、脂肪・筋肉４１４、臓器４１２等の種類を入力情報として境界条件を作成し、解析領域をメッシュに分割する。なお、解析領域のメッシュサイズは、オペレータによる入力や、予め検出される弾性波の波長によって設定された数値を用いるなどの方法によって決定すればよい。

図７の各ステップにおける、モデルＡ、解析１、出力について、図８を用いて以下詳細に説明する。

図７のフローにおけるステップＳ１０１とステップＳ１０２で、弾性波を検知する素子がＮ個ついたアレイセンサ２４２を用いて、被照射体２１２から収録したＮ個の波形をφ_１（ｔ），…，φ_Ｎ（ｔ）（１≦ｎ≦Ｎ）とする。収録開始時間は、同期装置２５４によって荷電粒子ビームの照射タイミングに概ねあわせて開始されており、収録時間は弾性波の波形が取得できる十分な時間Ｔとする。

波形の収録に成功すれば、これらＮ個の波形を時間反転し、時間反転波形φ_１’（ｔ），…，φ_Ｎ’（ｔ）（１≦ｎ≦Ｎ）を生成し、これを解析の初期の荷重条件とする。時間反転操作は、φ_ｎ’（ｔ）＝φ_ｎ（Ｔ−ｔ）である。

この時間反転させた荷重条件を、ステップＳ１０３において、例えばＣＴ画像をベースとしたモデル作成装置２６２により作成したモデルＡ上において、有限要素法などのアルゴリズムを用いて数値計算する。これを逆伝搬解析という。このような伝搬解析を実施する数値計算では、時間が経過するとともに各素子から進行する波面を観測することができ、ステップＳ１０４に示すように、各波面がある時間ｔｘにおいて集束し（重なり合い）、強度が強くなる。最も強度が強く観測される点が、音源位置（弾性波の発生位置）であり、すなわち照射位置および照射範囲となる。この音源位置を特定するには、解析後の解析メッシュの各画素における強度の時間変化を調べてもよいし、相関処理により演算してもよい。

次に、本実施形態の効果について説明する。

上述した本発明の荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム照射位置特定装置ならびに荷電粒子ビーム照射位置特定方法の第１の実施形態では、出射された荷電粒子ビームが被照射体２１２を照射したときに、照射位置から発生する音響信号（弾性波）をセンサ２４２で検知する。また、被照射体２１２の情報を活用して弾性波信号を詳細に解析するための被照射体２１２の性質を考慮した解析モデルを作成し、検知した弾性波をこの解析モデルに基づいて数値解析して弾性波の発生位置を求めることで実際の照射位置や照射範囲を求める。

これによって、人体のように非均質性を有する場合でも、精度よく荷電粒子ビームの実際の照射位置や照射範囲を求めることができ、医療用に好適な高精度の荷電粒子ビーム装置や荷電粒子ビーム照射位置特定装置、荷電粒子ビーム照射位置特定方法を提供することができる。また、荷電粒子ビームの照射制御の調整、あるいは、治療中にリアルタイムで照射位置・範囲を求めることができ、安全性や治療精度を高めることができる。

また、弾性波計測処理装置２６０で求めた照射位置に従い、照射計画を更新するため、被照射体２１２中の照射位置情報・範囲情報がより正確になり、ステップＳ００４で再照射が必要であると判断された場合などにおける次の照射計画の作成の際の照射計画の精度をより向上させることができる。

更に、照射系１００の照射開始タイミングにあわせて波形データを取得するようセンサ２４２の計測開始と照射開始タイミングとを同期させることで、データ数が膨大になることを抑制することができる。

また、被照射体２１２の計測外形や組成・センサ配置のモデルとして、ＣＴ断層データを用いて３次元化し、ＣＴ断層データの濃淡分布を基に音速・密度・弾性定数の情報を付与したモデルを作成することにより、より精度の高い人体の組織を反映した弾性波の伝搬解析モデルを作成することができ、より高精度な照射位置・範囲の特定が可能となる。

また、弾性波計測処理装置２６０によって演算された荷電粒子ビームの照射位置である弾性波の発生位置を表示することにより、照射目標とともに画像情報として表示することができ、よって直接測定に基づく照射位置・範囲の記録の確認を行うようにできるようになる。

また、弾性波の発生位置と照射計画位置について被照射体２１２情報を用いて可視化して比較表示することにより、先の照射における照射の精度の確認及び効果の確認がより容易となる。

また、センサ２４２を、弾性波を検出する素子が複数２次元もしくは３次元上に配備することにより、静止時に発生する弾性波の位置特定に必要な弾性波信号の取得精度をより向上させることができ、より高い精度で荷電粒子ビームの実際の照射位置と照射範囲を求めることができる。

また、弾性波計測処理装置２６０で求めた照射位置を記録する評価結果保持装置２７２を備えたことにより、データを記録に残すことができ、直接測定に基づく照射位置・範囲の記録の確認がより容易になる。

＜第２の実施形態＞
本発明の荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム照射位置特定装置ならびに荷電粒子ビーム照射位置特定方法の第２の実施形態を図１２および図１３を用いて説明する。本実施形態では、図１乃至図１１と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。以下の実施形態においても同様とする。
図１２は解析モデル変更を伴う弾性波計測・処理方法を示すフロー図、図１３は解析モデル変更を伴う場合の取得データの処理を示す模式図である。

第１の実施形態のような音源位置の特定方法に加えて、更に精密な解析モデルを作成することが位置特定の精度をより高めるために好適である。これは、以下のような理由による。

人体の場合、呼吸による外形の変化、自重による臓器４１２の変化、人の動きなどがある。この変化が大きい場合、図７および図８に示すステップＳ１０３とステップＳ１０４で、元々持っていた被照射体２１２情報（ＣＴデータ）を活用して作成したモデル上で解析しても、弾性波計測時と位置ずれが生じることが考えられる。このことは、このような位置ずれを考慮することによって、更に高い精度をもって照射位置と照射範囲を特定することができることを意味する。

そこで、本実施形態では、体表などの動きをモニタしておき、人体外形やそれにあわせたセンサ２４２の位置などの情報を更新して逆伝搬解析を実施する。

そのために、本実施形態の荷電粒子ビーム装置では、データベース３２０は、被照射体２１２となる領域である患部及び周囲の組織の位置や形状の情報に加えて、人体の外形変化やこの人体の外形変化に伴うセンサ２４２位置の変化の情報を更に保有している。この変化の情報も、例えば被照射体情報取得装置４００等で予め測定しておくことが望ましい。

また、弾性波計測処理装置２６０のモデル作成装置２６２は、このデータベース３２０に保有された変化モデル作成必要情報を用いて変化モデル（モデルＢ）を作成し、この変化モデルを用いて荷電粒子ビームの照射位置を演算する。

次いで、図１２を用いて本実施形態の特定処理フローを、また図１３を用いてモデルＡ、モデルＢ、解析１、解析２、出力について詳細に説明する。

ステップＳ１００〜ステップＳ１０４およびステップＳ１０５は、図７および図８と同じである。

ステップＳ１０４の後、ステップＳ２００において、弾性波計測処理装置２６０の解析結果評価装置２６６によって、解析結果として十分な弾性波の発生位置の信号強度は得られたかどうかを判断する。このステップＳ２００では、例えば、ステップＳ１０３における逆伝搬解析によって得られた波形データにおいて波高値のピークが得られているか否かなどで判断する。ステップＳ２００で十分な信号強度が得られたと判断された場合は、ステップＳ１００−Ｓ１０４における処理で十分に弾性波発生位置の特定の精度が十分に担保されていると判断してステップＳ１０５に処理を進め、弾性波計測を終了する。これに対し得られなかったと判断された場合は、ステップＳ２０１に処理を進める。

次いでステップＳ２０１において、弾性波計測処理装置２６０の解析結果評価装置２６６によって、再解析が必要かどうかを判断する。このステップＳ２００では、例えば、まず、ステップＳ２００において判断された波高値のピークとなる時間ｔｘのうち、ピークのＸＸ％（例えば７０％、５０％等任意に設定する）までの場所の分布はどの位置であるかを評価する。そして、評価した結果、ピークのＸＸ％の位置が予想外の位置や予想外に広範囲に離散・分布し、さらに離散・分布の中心が本来の装置精度より大幅に超えているか否かで判断する。この場合、予想外の位置や予想外に広範囲に離散・分布し、さらに離散・分布の中心が本来の装置精度より大幅に超えている場合は再解析が必要であると判断し、予想外の位置や予想外に広範囲に離散・分布していない場合や離散・分布の中心が本来の装置精度より大幅に超えていない場合は位置特定精度は十分に担保されていると判断して再解析は不要であると判断する。ステップＳ２０１で再解析が不要と判断された場合にはステップＳ１０５に処理を進め、弾性波計測を終了する。これに対し再解析が必要であると判断された場合には処理をステップＳ２０２に進める。

ステップＳ２０２では、弾性波計測処理装置２６０のモデル作成装置２６２および解析装置２６４によって、人体の外形変化やそれに伴うセンサ２４２の位置の変化にあわせた作成モデルＢを作成し、この作成したモデルＢ上で解析２を実施する。本ステップにおいて、作成モデルＢは作成モデルＡより弾性波計測時の状況をより精度よくモデル化したものになり、解析１と解析２は基本的に同じ時間反転波形を用い、同じアルゴリズムで解析する。なお、モデルＢは、例えば、人体の外形変化やそれに伴うセンサ２４２の位置の変化を予め測定した情報をデータベース３２０に保有させておき、モデル作成装置２６２において作成すればよい。

次いで、ステップＳ２０３で、弾性波計測処理装置２６０は、解析結果を処理し、弾性波計測結果保持装置２７０に対してステップＳ２０２での解析結果を出力し、処理をステップＳ２００に戻す。

ステップＳ２００では、弾性波計測処理装置２６０の解析結果評価装置２６６によって、再度、十分な信号強度が得られたかを判断する。得られなかった場合、ステップＳ２０１にて同様の判断を繰り返す。

本発明の荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム照射位置特定装置ならびに荷電粒子ビーム照射位置特定方法の第２の実施形態においても、前述した第１の実施形態の荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム照射位置特定装置ならびに荷電粒子ビーム照射位置特定方法とほぼ同様な効果が得られる。

また、変化モデルを用いて荷電粒子ビームの照射位置を演算ことにより、呼吸による外形の変化、自重による臓器４１２の変化、人の動きなどが生じた場合であっても、このような位置ずれを考慮した弾性波発生位置の特定の解析を行うことができ、更に高い精度をもって照射位置や照射範囲を特定することができるようになる。

なお、ステップＳ１０３の時点から人体の外形変化やそれに伴うセンサ位置の変化にあわせた作成モデルＢを用いて解析しても良い。

＜第３の実施形態＞
本発明の荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム照射位置特定装置ならびに荷電粒子ビーム照射位置特定方法の第３の実施形態を図１４および図１５を用いて説明する。
図１４はデータを補完する場合の弾性波計測・処理方法を示すフロー図、図１５は取得データと補完したデータを用いた場合の処理を示す模式図である。

第１の実施形態のような音源位置の特定方法は、取得波形データが多いほど位置特定精度を高めることができる。これに対し、図８に示すような骨４１６が弾性波の発生位置とアレイセンサ２４２との間の位置する場合は、弾性波は骨４１６でほとんど反射されるため、一部の素子で弾性波を十分検知できない可能性がある。また、人体形状、治療装置形状によるアレイセンサ２４２の配置制限のため、十分な素子数で弾性波を検知できない可能性がある。このように検知可能な素子数に限りがある場合に、仮想素子を解析上で考えることによって十分な精度をもって照射位置と照射範囲を特定することができるようになる。

そのために、本実施形態の荷電粒子ビーム装置では、データベース３２０は、被照射体２１２となる領域である患部及び周囲の組織の位置や形状の情報に加えて、仮想の測定点を配置した仮想モデルの作成に必要な情報を更に保有している。

また、弾性波計測処理装置２６０のモデル作成装置２６２は、このデータベース３２０に保有された仮想モデル作成必要情報を用いて仮想モデルを作成し、この仮想モデル上で、仮想に配置した測定点の位置で新たに仮想取得波形を求め、この仮想取得波形データを入力値として用いて時間依存の演算を実施することで荷電粒子ビームの照射位置を演算する。

次いで、図１４を用いて本実施形態の特定処理フローを、また図１５を用いてモデルＡ、モデルＢ、モデルＣ、解析１、解析２、解析３とそれぞれの出力について詳細に説明する。

ステップＳ１００〜ステップＳ１０４およびステップＳ１０５は、図７および図８と同じである。

ステップＳ１０４の後、ステップＳ２００に処理を進める。このステップＳ２００は、図１２および図１３と同じであり、十分な信号強度が得られたと判断された場合はステップＳ１０５に処理を進め、得られなかったと判断された場合は、ステップＳ２０１に処理を進める。

次のステップＳ２０１も、図１２および図１３と概略同じであり、再解析が不要と判断された場合にはステップＳ１０５に処理を進め、弾性波計測を終了する。これに対し再解析が必要であると判断された場合には処理をステップＳ３００に進める。

ステップＳ３００では、まず、弾性波計測処理装置２６０のモデル作成装置２６２によって、例えば図１５中のステップＳ３００に示しているように、新たに仮想の測定点Ｎ＋１，Ｎ＋２…を配置したモデルＣを作成する。このモデルＣは、ＣＴ断層を見て、ろっ骨など骨の真上にセンサが配置されない（センサに発生した弾性波が到達する、かつ、実際にはセンサが無い）部分を選択した情報を予めオペレータがデータベース３２０に保有させておき、モデル作成装置２６２において作成すればよい。また、このステップＳ３００では、弾性波計測処理装置２６０の解析装置２６４によって、まず、図中メッシュを画素_ｉｊ、メッシュのある特定の画素における波形の強度の変化をξ_ｉｊ（ｔ）としたときに、ステップＳ１０３で解析することによって出力され、ステップＳ１０４で得られた弱い信号に基づき、波がどんどん逆伝搬していく静止画像データを時間方向に重ねることで特定の範囲（弾性波の発生したらしき範囲、音源）近傍の画素（ｉ，ｊ）の範囲を特定するとともに、ステップＳ１０３におけるモデルＡ、解析１の結果から、音源近傍の画素における強度変化ξ_ｉｊ（ｔ）を演算する。

次いで、ステップＳ３０１において、弾性波計測処理装置２６０の解析装置２６４によって、仮想に配置したＮ＋１，Ｎ＋２…の位置で新たに仮想取得波形φ_Ｎ＋１（ｔ）、φ_Ｎ＋２（ｔ）…を求める。このステップＳ３０１では、解析３として、ステップＳ３００で求めた音源近傍の画素における強度変化ξ_ｉｊ（ｔ）を暫定的な照射位置と仮定し、この位置から強度変化ξ_ｉｊ（ｔ）に応じた強度の弾性波が生じたと仮定して仮想取得波形を演算する。この解析３も、解析１や解析２と同様のアルゴリズムを用いることが望ましい。

ステップＳ３０２では、弾性波計測処理装置２６０の解析装置２６４によって、新たに得たＮ＋１，Ｎ＋２…の仮想取得波形を時間反転して仮想の荷重条件φ_Ｎ＋１（ｔ）、φ_Ｎ＋２（ｔ）…を作成する。

次いで、同様に、ステップＳ２０２のモデルＢで弾性波計測処理装置２６０の解析装置２６４によって、解析２を用いて、ステップＳ１０３で作成したＮ個の波形の荷重条件とステップＳ３０２で新たに作成した仮想の荷重条件との逆伝搬解析を実施する。

その後、ステップＳ２０３において弾性波計測処理装置２６０は、解析結果を処理し、弾性波計測結果保持装置２７０に対してステップＳ２０２での解析結果を出力して、処理をステップＳ２００に戻し、ステップＳ１０５に到達するまで処理を繰り返す。

本発明の荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム照射位置特定装置ならびに荷電粒子ビーム照射位置特定方法の第３の実施形態においても、前述した第１の実施形態の荷電粒子ビーム装置および荷電粒子ビーム照射位置特定装置ならびに荷電粒子ビーム照射位置特定方法とほぼ同様な効果が得られる。

また、仮想の測定点を配置した仮想モデルを作成し、この仮想モデル上で、仮想に配置した測定点の位置で新たに仮想取得波形を求め、この仮想取得波形データを入力値として用いて時間依存の演算を実施することで荷電粒子ビームの照射位置を演算することにより、骨４１６の存在によって弾性波を十分に検知できない場合や、人体形状、治療装置形状によるアレイセンサ２４２の配置制限がある場合に生じる十分な素子数で弾性波を検知できないとのケースでも、十分な強度をもって照射位置や照射範囲を特定することができ、高い精度をもって照射位置と照射範囲を特定することができる。

＜その他＞
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成・処理を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成・処理の一部を他の実施形態の構成・処理に置き換えることも可能であり、また、ある実施形態の構成・処理に他の実施形態の構成・処理を加えることも可能である。また、各実施形態の構成・処理の一部について、他の構成・処理の追加・削除・置換をすることも可能である。

例えば、荷電粒子ビームが輸送されてから出射されるまでに設置したモニタで、荷電粒子ビームの照射線上は計算で求めることが可能であるので、この情報を活用して、荷電粒子ビームの通過した位置情報を予め求めておき、この情報を利用して荷電粒子ビームの静止位置を特定することができる。

１００…照射系、
１１０…加速器、
１２０…ビーム輸送系、
１３０…ガントリ、
１４０…照射野形成装置・照射ノズル、
２００…計測体系、
２１０…寝台、
２１０Ａ…寝台上面（照射対象との接触面）、
２１２…被照射体、
２１２Ａ…弾性波の発生位置・範囲、
２１２Ｂ…照射計画位置・範囲、
２１２Ｃ…照射目標（２Ｄ）、
２１２Ｄ…照射目標（３Ｄ）、
２２０…被照射体計測体系、
２３０…Ｘ線計測装置、
２４０…弾性波計測装置、
２４２…センサ、
２４２Ａ…アレイセンサ、
２４２Ａ１…素子、
２４２Ａ２…ケーブル、
２４２Ｂ…アレイセンサ、
２４２Ｂ１…素子、
２４２Ｃ…多関節式アレイセンサ、
２４２Ｃ１…素子、
２４２Ｃ２…関節機構、
２４４…受信装置、
２４６…駆動装置、
２５０…弾性波計測制御装置、
２５２…センサ位置検出装置、
２５４…同期装置、
２５６…波形情報記憶装置（保存部）、
２５８…駆動制御装置、
２６０…弾性波計測処理装置、
２６２…モデル作成装置、
２６４…解析装置、
２６６…解析結果評価装置、
２７０…弾性波計測結果保持装置、
２７２…評価結果保持装置、
２７４…表示画面制御装置、
２７６…表示装置、
３００…Ｘ線計測制御・処理装置、
３１０…制御・処理装置、
３２０…データベース（被照射体情報保持装置）、
４００…被照射体情報取得装置、
４１０…ＣＴ断面、
４１０Ａ…ＣＴデータ、
４１２…臓器、
４１４…脂肪・筋肉、
４１６…骨、
５００…照射制御装置、
６００…照射計画装置・照射メンテナンス装置、
１０００…荷電粒子ビーム照射位置特定装置。

Claims (16)

1. 荷電粒子ビームを加速・出射する加速器と、
   この加速器から出射された荷電粒子ビームを照射する照射装置と、
   前記加速器および前記照射装置を制御する制御装置と、
   前記照射装置によって照射された前記荷電粒子ビームの静止時に発生する弾性波を複数位置で検出可能な複数のセンサを有する弾性波計測装置と、
   この弾性波計測装置の動作を制御する弾性波計測制御装置と、
   前記弾性波計測装置の前記センサで計測した前記弾性波の波形データを保存する保存部と、
   前記荷電粒子ビームの被照射体の計測外形や組成・センサ配置のモデルの作成に必要な情報を保有するデータベースと、
   このデータベースに保有されたモデル作成必要情報を用いてモデルを作成し、このモデル上で、前記保存部に保存された前記波形データを入力値として用いて時間依存の演算を実施することで前記荷電粒子ビームの照射位置を演算する弾性波計測処理装置と、を備えた
   ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
2. 請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
   前記荷電粒子ビームの照射計画を作成する照射計画装置を更に備え、
   この照射計画装置は、前記弾性波計測処理装置で求めた照射位置に従い、照射計画を更新する
   ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
3. 請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
   前記弾性波計測制御装置は、前記照射装置の照射開始タイミングにあわせて前記波形データを取得するよう前記センサの計測開始と照射開始タイミングとを同期させる同期装置を有する
   ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
4. 請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
   前記弾性波計測処理装置は、前記被照射体の計測外形や組成・センサ配置のモデルとして、ＣＴ断層データを用いて３次元化し、ＣＴ断層データの濃淡分布を基に音速・密度・弾性定数の情報を付与したモデルを作成する
   ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
5. 請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
   前記弾性波計測処理装置によって演算された前記荷電粒子ビームの照射位置を可視化する表示装置を更に備えた
   ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
6. 請求項５に記載の荷電粒子ビーム装置において、
   前記表示装置は、更に、前記荷電粒子ビームの照射位置と照射計画における荷電粒子ビームの照射計画位置とを比較表示する
   ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
7. 請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
   前記センサは、前記弾性波を検出する素子が複数２次元もしくは３次元上に配備されたものである
   ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
8. 請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
   前記データベースは、人体の外形変化やこの人体の外形変化に伴うセンサ位置の変化にあわせた変化モデルの作成に必要な情報を更に保有し、
   前記弾性波計測処理装置は、前記変化モデル作成必要情報を用いて変化モデルを作成し、この変化モデルを用いて前記荷電粒子ビームの照射位置を演算する
   ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
9. 請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
   前記データベースは、仮想の測定点を配置した仮想モデルの作成に必要な情報を更に保有し、
   前記弾性波計測処理装置は、前記仮想モデル作成必要情報を用いて仮想モデルを作成し、この仮想モデル上で、仮想に配置した測定点の位置で新たに仮想取得波形を求め、この仮想取得波形データを入力値として用いて時間依存の演算を実施することで前記荷電粒子ビームの照射位置を演算する
   ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
10. 請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
    前記弾性波計測処理装置で求めた照射位置を記録する記録装置を更に備えた
    ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
11. 請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
    前記弾性波計測処理装置は、更に前記荷電粒子ビームの照射範囲を演算する
    ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
12. 荷電粒子ビームの静止時に発生する弾性波を複数位置で検出可能な複数のセンサを有する弾性波計測装置と、
    この弾性波計測装置の動作を制御する弾性波計測制御装置と、
    前記弾性波計測装置の前記センサで計測した前記弾性波の波形データを保存する保存部と、
    前記荷電粒子ビームの被照射体の計測外形や組成・センサ配置のモデルを保有するデータベースと、
    このデータベースに保有された前記モデル上で、前記保存部に保存された前記波形データを入力値として用いて時間依存の演算を実施することで、前記荷電粒子ビームの照射位置を演算する弾性波計測処理装置と、を備えた
    ことを特徴とする荷電粒子ビーム照射位置特定装置。
13. 加速器から出射された荷電粒子ビームを照射する際に前記荷電粒子ビームの静止時に発生する弾性波を複数のセンサを用いて複数位置で計測する計測ステップと、
    前記荷電粒子ビームの被照射体の計測外形や組成・センサ配置のモデルを作成する作成ステップと、
    前記計測ステップで計測された前記弾性波の波形データおよび前記作成ステップで作成された前記モデルを用いて時間依存の演算を実施することで前記荷電粒子ビームの照射位置を特定する演算ステップと、を有する
    ことを特徴とする荷電粒子ビーム照射位置特定方法。
14. 請求項１３に記載の荷電粒子ビーム照射位置特定方法において、
    前記作成ステップでは、人体の外形変化やこの人体の外形変化に伴うセンサ位置の変化にあわせた変化モデルを作成し、
    前記演算ステップでは、前記変化モデルを用いて前記荷電粒子ビームの照射位置を特定する
    ことを特徴とする荷電粒子ビーム照射位置特定方法。
15. 請求項１３に記載の荷電粒子ビーム照射位置特定方法において、
    前記作成ステップでは、仮想の測定点を配置した仮想モデルを作成し、
    前記演算ステップでは、前記仮想モデルを用いて前記荷電粒子ビームの照射位置を特定する
    ことを特徴とする荷電粒子ビーム照射位置特定方法。
16. 請求項１３に記載の荷電粒子ビーム照射位置特定方法において、
    前記計測ステップでは、前記荷電粒子ビームの照射開始とともに弾性波の受信を開始する
    ことを特徴とする荷電粒子ビーム照射位置特定方法。

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