JP2021065413A - 粒子線治療装置およびエネルギー調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、複数種の荷電粒子ビームを患者に照射する粒子線治療装置が、十分な量の荷電粒子ビームを患者に照射することである。【解決手段】粒子線治療装置１００は、第１の荷電粒子ビームを加速する第１ライナック２と、第１の荷電粒子ビームとは質量電荷比が異なる第２の荷電粒子ビームを加速する第２ライナック４とを備えている。また、粒子線治療装置１００は、第１ライナック２によって加速された第１の荷電粒子ビームの軌道と第２ライナック４によって加速された第２の荷電粒子ビームの軌道とを併せる偏向電磁石１１を備えている。さらに、粒子線治療装置１００は、偏向電磁石１１によって導かれた第１の荷電粒子ビームおよび第２の荷電粒子ビームを加速するシンクロトロン２０を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、粒子線治療装置およびエネルギー調整方法に関し、特に、複数種の荷電粒子ビームを加速する技術に関する。

粒子線を患部に照射する粒子線治療が広く行われている。一般に、粒子線治療では加速器を備える粒子線治療装置が用いられる。加速器には、炭素イオンやヘリウムイオン等のイオン粒子が注入され、治療に必要なエネルギーを有するようになるまでイオン粒子が加速される。加速器によって加速されたイオン粒子によるビームは、粒子線治療装置から患部に向けて照射される。

粒子線治療装置には、特許文献１に示されているように、２種類の荷電粒子ビームを患者に照射し、患者を貫通した一方の荷電粒子ビームの状態量を測定することで、他方の荷電粒子ビームの体内での停止位置を測定するものがある。

特許文献１に記載の粒子ビーム発生装置（粒子線治療装置）では、２つのイオン源により発生した２種類のイオン粒子が混合チャンバで混合される。混合後の荷電粒子ビームは共通の線型加速器（ライナック）およびシンクロトロンによって加速される。これによって、患者の体内で停止する第１の荷電粒子ビームと、患者の体を貫通する第２の荷電粒子ビームとが共に患者へ照射される。

粒子ビーム発生装置は、患者の体を貫通した第２の荷電粒子ビームの位置や残飛程を測定することで、第１の荷電粒子ビームが患者の体内で停止した位置を求める。ここで、残飛程は、粒子ビーム発生装置から発せられた荷電粒子ビームが、仮に水等の予め定められた物体に入射した場合に、その物体に入射してから停止するまでの距離として定義される。粒子ビーム発生装置は、第１の荷電粒子ビームが停止した位置を参照し、次回に発生する第１の荷電粒子ビームおよび第２の荷電粒子ビームの状態を制御する。これによって、次回の照射において第１の荷電粒子ビームがより正確に患部へ照射される。

特表２０１３−５３３９５３号公報

特許文献１に記載されている粒子ビーム発生装置では、原子番号の異なる２種類の荷電粒子ビームに対して共通に設けられた線形加速器によって、シンクロトロンへの入射に適したエネルギーに達するまでこれら２種類の荷電粒子ビームが加速される。そのため、第１の荷電粒子ビームの核子あたりの運動量（以下の説明では、核子あたりの運動量は、単に運動量と称される。）と第２の荷電粒子ビームの運動量は、線形加速器の出口において異なる。この運動量の差異は、第１および第２の荷電粒子ビームの両者の核子あたりの静止質量が核子同士の結合エネルギーの違いにより異なることに起因する。

特許文献１に記載されている粒子ビーム発生装置において、シンクロトロンを構成する電磁石の励磁量を第１の荷電粒子ビームの運動量に応じた値とした場合には次のような問題が生じ得る。すなわち、第２の荷電粒子ビームの軌道がシンクロトロン内において理想的な軌道から外れてしまい、第２の荷電粒子ビームの位置や残飛程の測定に必要な量が患者へ照射されない可能性がある。

一方、シンクロトロンを構成する電磁石の励磁量を第２の荷電粒子ビームの運動量に応じた値とした場合には次のような問題が生じ得る。すなわち、第１の荷電粒子ビームの軌道がシンクロトロン内において理想的な軌道から外れてしまい、治療に必要な量の第１の荷電粒子ビームが患者に照射されない可能性がある。

本発明の目的は、複数種の荷電粒子ビームを患者に照射する粒子線治療装置が、十分な量の荷電粒子ビームを患者に照射することである。

本発明は、第１の荷電粒子ビームを加速する第１の加速器と、前記第１の荷電粒子ビームとは質量電荷比が異なる第２の荷電粒子ビームを加速する第２の加速器と、前記第１の加速器によって加速された前記第１の荷電粒子ビームの軌道と前記第２の加速器によって加速された前記第２の荷電粒子ビームの軌道とを併せる偏向器と、前記偏向器によって導かれた前記第１の荷電粒子ビームおよび前記第２の荷電粒子ビームを加速する第３の加速器と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数種の荷電粒子ビームを患者に照射する粒子線治療装置が、十分な量の荷電粒子ビームを患者に照射することができる。

粒子線治療装置の構成を模式的に示す図である。 入射器の構成を模式的に示す図である。 低エネルギー輸送系の構成を模式的に示す図である。 デバンチャに印加される高周波電圧を調整する処理のフローチャートである。

本発明の各実施形態に係る粒子線治療装置が図面を用いて説明される。複数の図面に示された同一の事項については同一の符号が付されており、説明の重複が避けられている。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る粒子線治療装置１００が図１および図２を参照して説明される。図１には本実施形態に係る粒子線治療装置１００の構成が模式的に示されている。粒子線治療装置１００は、第１イオン源１、第１ライナック２、第２イオン源３、第２ライナック４、低エネルギービーム輸送系１０、シンクロトロン２０、高エネルギービーム輸送系３０、測定装置６０および制御装置７０を備えている。

ここでは、粒子線治療装置１００の構成および動作の概要が説明される。第１イオン源１は第１の荷電粒子ビームを生成する。第１ライナック２は第１の荷電粒子ビームをシンクロトロン２０への入射に適した運動エネルギーに達するまで加速する。第２イオン源３は、第１の荷電粒子ビームとは質量電荷比が異なる第２の荷電粒子ビームを生成する。第２ライナック４は第２の荷電粒子ビームをシンクロトロン２０への入射に適した運動エネルギーに達するまで加速する。以下の説明において荷電粒子ビームは、単にビームと称される。また、以下の説明において運動エネルギーは、単にエネルギーと称される。

シンクロトロン２０は、第１ライナック２から取り出された第１のビームと、第２ライナック４から取り出された第２のビームとを、所定のエネルギーに達するまで加速する。シンクロトロン２０によって加速された第１のビームおよび第２のビームは、高エネルギービーム輸送系３０へ取り出され、患者５０中の患部５１へ照射される。

第１のビームは患者５０の体内で停止し、第２のビームは患者５０を貫通する。測定装置６０は患者５０を貫通した第２のビームの線量、位置、残飛程等の物理的な状態量を測定し、制御装置７０はこれらの測定値から患者５０の体内における第１のビームの停止位置を算出する。

このように、粒子線治療装置１００は、第１の加速器および第２の加速器として第１ライナック２および第２ライナック４を備えている。後述するように、低エネルギービーム輸送系１０には、第１ライナック２によって加速された第１のビームの軌道と、第２ライナック４によって加速された第２のビームの軌道とを併せる偏向器としての偏向電磁石１１が設けられている。

第１のビームおよび第２のビームに対して個別にライナックが設けられ、さらに偏向電磁石１１が設けられていることで、イオン粒子の質量荷電比が異なる第１のビームおよび第２のビームの軌道が併せられる。シンクロトロン２０は、偏向電磁石１１によって導かれた第１のビームおよび第２のビームを加速する。粒子線治療装置１００では、シンクロトロン２０によって加速された第１のビームおよび第２のビームが患者５０に照射される。

次に、粒子線治療装置１００の具体的な構成および動作が説明される。粒子線治療装置１００は制御装置７０によって制御される。制御装置７０は、プロセッサ７２および記憶デバイス７４を備えている。プロセッサ７２は、記憶デバイス７４に記憶されたプログラムを読み込み実行する。プロセッサ７２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ、インターフェース等を備えたコンピュータや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラム可能な演算デバイスであってよい。コンピュータは、粒子線治療装置１００の外部に設けられたものであってもよいし、粒子線治療装置１００に備えられたものであってもよい。

プログラムは記憶デバイス７４に記憶されており、プロセッサ７２によって読み出される。また、プログラムは、外部に設けられたコンピュータからプロセッサ７２に読み込まれ、プロセッサ７２にインストールされてもよい。外部のコンピュータは、制御装置７０に直接接続されたものでもよいし、インターネット等の通信回線に接続されたものでもよい。制御装置７０が実行する処理の一部は、外部のコンピュータが実行してもよい。

制御装置７０が備える記憶デバイス７４には、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード等が用いられてよい。記憶デバイス７４は、インターネット等の通信回線上にあるストレージであってもよい。制御装置７０が実行する処理は、分散処理を実行する複数のコンピュータによって実行されてもよい。

プロセッサ７２はプログラムを実行することで、第１ライナック２、第２ライナック４、低エネルギービーム輸送系１０、シンクロトロン２０、高エネルギービーム輸送系３０および測定装置６０を制御する。第１ライナック２、第２ライナック４、低エネルギービーム輸送系１０、シンクロトロン２０、高エネルギービーム輸送系３０および測定装置６０は制御装置７０の制御に応じて動作する。

第１ライナック２より取り出された第１のビームと第２ライナック４により取り出された第２のビームは、低エネルギービーム輸送系１０を経由してシンクロトロン２０へ入射される。低エネルギービーム輸送系１０は、上流側の四極電磁石１２、偏向電磁石１１、荷電変換膜１４および下流側の四極電磁石１２を備えている。

偏向電磁石１１の上流側の四極電磁石１２は、ビームの形状を偏向電磁石１１への入射に適した形状に整える。偏向電磁石１１は、第１のビームと第２のビームを略同一の軌道に合流させ、第１のビームの軌道と第２のビームの軌道とを併せる。なお、「略同一」の用語は、同一であることの他、相違があったとしても第１のビームと第２のビームをシンクロトロン２０によって共に加速することが可能となる程度に近似していることを意味する。

荷電変換膜１４は、第１のビームを構成するイオン粒子の価電子の数と、第２のビームを構成するイオン粒子の価電子の数との関係を調整する荷電変換器としての機能を有する。すなわち、荷電変換膜１４は、ビームを構成するイオン粒子から所定数の電子を剥ぎ取りイオン粒子の価数を変化させる。これによって、第１のビームおよび第２のビームが共通のシンクロトロン２０で加速され得る。荷電変換膜１４の下流側の四極電磁石１２は、ビームの形状をシンクロトロン２０への入射に適した形状に整える。

シンクロトロン２０は、入射用インフレクタ２１、偏向電磁石２２、四極電磁石２３、六極電磁石２４、高周波加速空胴２５、取り出し用高周波電圧印加装置２６、取り出し用の静電デフレクタ２７、および取り出し用のセプタム電磁石２８を備えている。

偏向電磁石２２はシンクロトロン２０中を周回するビームを偏向して所定の周回軌道を形成する。以下の説明において、シンクロトロン２０中を周回するビームは周回ビームと称され、その周回軌道は周回ビーム軌道と称される。

本実施形態では、周回ビームの進行方向に沿った方向は進行方向と称される。また、進行方向に垂直で偏向電磁石２２の動径方向に沿った方向は水平方向と称される。さらに、進行方向および水平方向の両方に垂直な方向は垂直方向と称される。進行方向については、ビームが進む方向が正方向として定義される。水平方向については、シンクロトロン２０の外側方向が正方向として定義される。垂直方向については、図面手前方向が正方向として定義される。

また、シンクロトロン２０では、設計上の周回ビーム軌道は中心軌道と称される。周回ビームのイオン粒子は中心軌道の周りを水平方向および垂直方向に振動しており、この振動はベータトロン振動と称される。また、シンクロトロン２０における１周あたりのベータトロン振動の振動数はチューンと称される。

四極電磁石２３は、周回ビームに収束あるいは発散の力を加えて周回ビームのチューンを周回ビームが安定となる値に保つ。高周波加速空胴２５は周回ビームに進行方向の高周波電圧を印加して周回ビームを進行方向の所定の位相に高周波捕獲し、所定のエネルギーまで加速する。以下の説明では、進行方向の高周波電圧は加速電圧と称される。

高周波捕獲された周回ビームのイオン粒子の運動量は設計上の運動量を中心として振動しており、この振動はシンクロトロン振動と称される。周回ビームを加速する間は、制御装置７０は、偏向電磁石２２の励磁量と四極電磁石２３の励磁量を周回ビームの運動量に比例して増加させると共に加速電圧の周波数を適切な値に制御し、周回ビーム軌道および周回ビームのチューンを一定に保つ。以下の説明では、加速電圧の周波数は加速周波数と称される。

周回ビームの加速が完了した後、制御装置７０は、シンクロトロン２０における四極電磁石２３の励磁量を変更して周回ビームの水平チューンを周回ビーム粒子のベータトロン振動が不安定となる値に接近させる。

制御装置７０は、六極電磁石２４を励磁して周回ビームに中心軌道からの距離の２乗に比例する強度の磁場を発生させる。これによって、周回ビームのイオン粒子の水平方向の位置と傾きによって定義される位相空間上に、水平ベータトロン振動が安定する領域の境界であるセパラトリクスが形成される。

取り出し用高周波電圧印加装置２６は、周回ビームに水平チューンと同期する周波数の水平方向の高周波電圧を印加し、周回ビーム粒子の水平ベータトロン振動の振幅を増大させる。水平ベータトロン振動の振幅が増大してセパラトリクスを越えた周回ビーム粒子は、水平ベータトロン振動の振幅を急激に増大させ、静電デフレクタ２７に入射する。静電デフレクタ２７は、入射した周回ビーム粒子を水平方向に偏向し、セプタム電磁石２８に入射させる。

セプタム電磁石２８は、静電デフレクタ２７により偏向されたビーム粒子をさらに水平方向へ偏向する。これによって、ビーム粒子はシンクロトロン２０の外へ取り出される。なお、セプタム電磁石２８の代わりにビームを垂直方向に偏向するランバートソン電磁石が用いられてもよい。また、セプタム電磁石２８は、複数台の電磁石によって構成されてもよい。

シンクロトロン２０から取り出されたビームは、高エネルギービーム輸送系３０を経由した後に患部５１へ照射される。高エネルギービーム輸送系３０は、上流側の四極電磁石３２、偏向電磁石３１、下流側の四極電磁石３２および照射野形成装置４０を備えており、シンクロトロン２０から取り出されたビームを患部５１まで輸送する。照射野形成装置４０は、上流側の四極電磁石３２、偏向電磁石３１および下流側の四極電磁石３２を経由して運ばれてきたビームを整形し、照射線量が所定の値を超える領域の形状が患部５１の形状に合わせられた照射野を形成する。

本実施形態に係る粒子線治療装置１００では、走査電磁石（図示省略）によって患部５１の形状に合わせてビームを走査するスキャニング照射法が照射野の形成に用いられてよい。スキャニング照射において患者５０の体内で第１のビームが停止する深さ、すなわち進行方向の位置は、シンクロトロン２０から取り出される第１のビームのエネルギーを変化させることで制御される。

粒子線治療装置１００では、第１のビームは患者５０の体内、より好ましくは患部５１内で停止し照射野が形成される。一方、第２のビームは患者５０の体を貫通し、患者５０よりも下流側に設けられた測定装置６０へ入射する。測定装置６０は線量モニタ６１、ビーム位置モニタ６２および飛程モニタ６３を備えている。

線量モニタ６１は測定装置６０へ入射した第２のビームの量を測定する。ビーム位置モニタ６２は第２のビームの位置を測定する。第２のビームの位置は、ビーム進行方向に交わる平面内、例えば、ビーム進行方向に垂直な平面内における位置として定義される。

飛程モニタ６３は、測定装置６０へ入射した第２のビームの水中飛程を測定する。水中飛程は、ビームが水中を進むと仮定した場合に、水中へ入射してから停止するまでの間に進む距離として定義される。第２のビームは患者５０中を通過する間にエネルギーを失う。そのため、飛程モニタ６３によって測定される水中飛程は患者５０へ入射する前の第２のビームの水中飛程よりも患者５０の厚さ分だけ小さな値となる。

飛程モニタ６３により測定される第２のビームの水中飛程は、以下の説明では第２のビームの残飛程と称される。飛程モニタ６３には、ビームから与えられたエネルギーの量に応じて発光するシンチレータや、進行方向に多層構造を持つ電離箱が用いられてよい。

測定装置６０が測定した第２のビームの位置や残飛程の情報は制御装置７０へ出力される。制御装置７０は第２のビームの位置や残飛程の情報から患者５０の体内における第１のビームの停止位置を求める。第２のビームの残飛程の測定結果には患者５０内の臓器の移動等が原因で生じた実効的な厚さの変化に関する情報が含まれる。第２のビームの残飛程の情報を第１のビームの停止位置の算出に用いることで、第１のビームの停止位置がより正確に求められる。

制御装置７０は、第１のビームの停止位置の算出結果に基づいてシンクロトロン２０から第１のビームおよび第２のビームを取り出す状態を制御し、患部５１へビームを照射する。例えば、制御装置７０には、患者５０の体内における第１のビームの進行方向の停止位置に対し、予め目標値と許容範囲が記憶されてよい。

制御装置７０は、第１のビームの停止位置が許容範囲から逸脱した場合にシンクロトロン２０からのビーム取り出しを停止する処理を実行してよい。これによって、無駄なビームを患者５０に照射してしまうことが避けられる。また、制御装置７０は、第１のビームの停止位置が目標値に近付くか、あるいは一致するように、シンクロトロン２０から取り出される第１ビームおよび第２ビームのエネルギー等、第１ビームおよび第２ビームの照射状態を制御してもよい。

この処理では、治療中に患者５０の生理現象等により患部５１の位置または形状が変化した場合であってもその変化が検出され、第１のビームの停止位置が許容範囲内にある場合に、ビームが患者５０に照射される。そのため照射野が高精度に形成される。

なお、照射野形成装置４０で用いられる照射法はスキャニング照射法に限られず、様々な公知の照射法が用いられてよい。照射野形成装置４０は患者５０の周囲を回転し所望の方向から患者５０へビームを照射する回転ガントリー上に設けられてもよい。また、高エネルギービーム輸送系３０における上流側の四極電磁石３２、偏向電磁石３１および下流側の四極電磁石３２は必須の構成要素ではなく、シンクロトロン２０から取り出されたビームが照射野形成装置４０に直接入射されてもよい。

制御装置７０は、周回ビームの取り出しが完了した後、偏向電磁石２２の励磁量、四極電磁石２３の励磁量、加速周波数の設定値をシンクロトロン２０へのビーム入射時の値に変更し、次のビーム照射に備える。本実施形態に係る粒子線治療装置１００では、治療計画装置（図示省略）が予め定めたビームの照射が完了するまで、ビームの入射、加速、取り出しおよび照射が繰り返される。制御装置７０は、治療計画装置が定めた治療計画に従って、粒子線治療装置１００の各構成機器を制御する。

第１のビームおよび第２のビームを患者５０に照射する詳細な動作が図２を参照して説明される。図２には、本実施形態に係る粒子線治療装置１００のうち、シンクロトロン２０よりも上流側の部分である入射器１０２の構成が模式的に示されている。低エネルギービーム輸送系１０中を進むビームが、図２中の斜線で塗りつぶされた楕円によって模式的に表されている。

本実施形態では患者５０へ照射される第１のビームは６価の炭素イオン（Ｃ^６＋）により構成され、第２のビームは２価のヘリウムイオン（Ｈｅ^２＋）によって構成される。また、第１イオン源１から取り出された直後の第１のビームは主として４価の炭素イオン（Ｃ^４＋）により構成されている。

本実施形態では、第１イオン源１が主としてＣ^４＋により構成される第１のビームを生成する。第１ライナック２は第１イオン源１が生成したＣ^４＋のビームをシンクロトロン２０への入射に適したエネルギー、例えば核子あたり４ＭｅＶに達するまで加速する。第２イオン源３は主としてＨｅ^２＋により構成される第２のビームを生成する。第２ライナック４は第２のビームをシンクロトロン２０への入射に適したエネルギーに達するまで加速する。

第１ライナック２から取り出された第１のビームと第２ライナック４から取り出された第２のビームは核子あたりのエネルギーが大凡等しく、質量電荷比が異なる状態となっている。したがって、第１のビームと第２のビームが同一の偏向電磁石１１により偏向される場合、第１のビームと第２のビームは異なる偏向を受ける。第２のビームが偏向する量と第１のビームが偏向する量との関係は、第２のビームを構成するイオン粒子の質量電荷比と、第１のビームを構成するイオン粒子の質量電荷比に依存する。

第１のビームがＣ^４＋によって構成され、第２のビームがＨｅ^２＋によって構成され、偏向電磁石１１中のビーム軌道上における磁場積分値が等しい場合、第２のビームが偏向する量（角度）は第１のビームが偏向する量の１．５倍となる。

偏向電磁石１１は、第１のビームおよび第２のビームを偏向し、２種類のビームを略同一の軌道上に合流させる。前述のように第１のビームと第２のビームとでは偏向電磁石１１により偏向する量が異なる。そのため、本実施形態では、第１のビームおよび第２のビームが異なる位置および方向から偏向電磁石１１へ入射される。これによって、第１のビームおよび第２のビームが略同一の軌道上に合流し、第１のビームの軌道と第２のビームの軌道が併せられる。

本実施形態では、第１のビームの偏向電磁石１１に対する入射角度θ_１と、第２のビームの偏向電磁石１１に対する入射角度θ_２との間には、（数１）の関係がある。ここで、入射角度θ_１は、偏向電磁石１１へ入射する前の第１のビームの軌道と合流後のビームの軌道とがなす角度として定義される。入射角度θ_２は、偏向電磁石１１へ入射する前の第２のビームの軌道と合流後のビームの軌道とがなす角度として定義される。

また、第１のビームの偏向電磁石１１に対する入射位置ｘ_１と、第２のビームの偏向電磁石１１に対する入射位置ｘ_２との間には、（数２）の関係がある。ここで、第１のビームの入射位置は、第１のビームが偏向電磁石１１へ入射する位置と、第１のビームおよび第２のビームの合流後のビームの軌道が含まれる合流直線９０との間の距離ｘ_１によって表される。

また、第２のビームの入射位置は、第２のビームが偏向電磁石１１へ入射する位置と合流直線９０との間の距離ｘ_２によって表される。ここで、第２のビームの入射位置は、第２のビームが偏向電磁石１１へ入射する位置と、第１のビームおよび第２のビームの合流後のビーム軌道が含まれる合流直線９０との間の距離ｘ_２によって表される。

このように、粒子線治療装置１００では、第１のビームおよび第２のビームの偏向電磁石１１に対する入射角度および入射位置が、第１のビームを構成するイオン粒子の質量電荷比と、第２のビームを構成するイオン粒子の質量電荷比に基づいて定められている。すなわち、第１のビームを構成するイオン粒子の質量電荷比が、第２のビームを構成するイオン粒子との質量電荷比のａ倍である場合には、θ_２＝ａ・θ_１およびｘ_２＝ａ・ｘ_１が成立する。

粒子線治療装置１００では、この関係に基づいて、（数１）および（数２）を満たすように第１イオン源１、第１ライナック２、第２イオン源３、第２ライナック４および偏向電磁石１１が配置されている。

第１のビームと第２のビームは合流後に偏向電磁石１１とシンクロトロン２０との間に設けられた荷電変換膜１４へ入射する。荷電変換膜１４は第１のビームを構成するＣ^４＋から電子を剥ぎ取り、Ｃ^４＋をＣ^６＋に変化させる。一方で、第２のビームを構成するＨｅ^２＋は既に総ての電子が剥ぎ取られている状態であるため、荷電変換膜１４を通過しても第２のビームを構成するイオン粒子の価数は変化しない。

これにより、荷電変換膜１４通過後のビームは、質量電荷比が等しい２種類のビーム、すなわちＣ^６＋から構成されるビームと、Ｈｅ^２＋から構成されるビームが混合されたものとなる。シンクロトロン２０へ入射する第１のビームと第２のビームは、軌道が略同一であり、エネルギーが略同一であり、さらに質量電荷比が等しいため、第１のビームと第２のビームがシンクロトロン２０で共に加速される。

一般に、Ｃ^４＋はＣ^６＋に比べて発生割合が高い。したがって、第１イオン源１からは、Ｃ^６＋に比べて一定時間内により多くのＣ^４＋が取り出される。粒子線治療装置１００では、Ｃ^４＋から構成される第１のビームと、Ｈｅ^２＋から構成されるビームとが併せられ、荷電変換膜１４によって２種類のビームの質量電荷比が揃えられた上でシンクロトロン２０によって加速される。したがって、第１イオン源１が発生するＣ^４＋の量を十分な量とすることで、患者５０に照射される第１のビームの量が向上する。

また、治療計画では、患部５１に照射される第１のビームの量が定められている。粒子線治療では、患部５１に照射されるビーム量が十分となるまで複数回に亘って患部５１に第１のビームが照射される。粒子線治療装置１００によれば、予め定められた量の第１のビームを患部５１に照射するための照射回数が削減され、治療に要する時間が短縮される。

上記では、第１のビームと第２のビームを共に患者５０へ照射する実施形態が示された。第１のビームと第２のビームは個別に患者５０に照射されてもよい。すなわち、第１のビームが第１ライナック２およびシンクロトロン２０によって加速され、第１のビームが患者５０に照射される処理と、第２のビームが第２ライナック４およびシンクロトロン２０によって加速され、第２のビームが患者５０に照射される処理とが、個別に実行されてよい。

例えば、第１イオン源１および第１ライナック２を動作させ、第２イオン源３および第２ライナック４を停止することで、第１のビームのみを加速し、第１のビームのみによる放射線治療が行われてもよい。

同様に、第２イオン源３および第２ライナック４を動作させ、第１イオン源１および第１ライナック２を停止することで、第２のビームのみを加速し、第２のビームのみによる放射線治療が行われてもよい。この場合、シンクロトロン２０の運転条件は、第２のビームのみがシンクロトロン２０へ入射される状態とされ、第２のビームが患部５１で停止するように、シンクロトロン２０から取り出される第２のビームのエネルギーが調整される。

上記では第１のビームが炭素イオンによって構成され、第２のビームがヘリウムイオンによって構成される実施形態が示された。第１のビームを構成するイオン粒子と、第２のビームを構成するイオン粒子の組み合わせは、炭素イオンおよびヘリウムイオンの組み合わせに限定されない。各イオン源から取り出されたビームの質量電荷比が異なり、荷電変換膜１４通過後の質量電荷比が等しくなるような２種類のイオンの組み合わせによって、第１のビームおよび第２のビームが構成されてよい。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る粒子線治療装置が図３および図４を参照して説明される。第２実施形態に係る粒子線治療装置は、図１における低エネルギービーム輸送系１０が、図３に示されている低エネルギービーム輸送系８０に置き換えられたものである

低エネルギービーム輸送系８０の構成は、図２に示される低エネルギービーム輸送系１０の構成に対し、第１ライナック２と偏向電磁石１１との間に、エネルギー調整器としてのデバンチャ１５が設けられている点が異なる。デバンチャ１５には第１ライナック２へ印加される高周波電圧と等しい周波数の進行方向の高周波電圧が印加されている。デバンチャ１５は、第１のビームがデバンチャ１５に到着したタイミングに応じて第１のビームを加速あるいは減速する。デバンチャ１５が第１のビームを加速あるいは減速する量は、デバンチャ１５へ印加する高周波電圧の位相および振幅を調整することにより制御される。

第２実施形態に係る粒子線治療装置の動作が以下に説明される。粒子線治療装置では、第１のビームおよび第２のビームが、第１のビームおよび第２のビームに対して個別に設けられた第１ライナック２および第２ライナック４によって加速される。そのため、第１ライナック２の出口における第１のビームのエネルギーと第２ライナック４の出口における第２のビームのエネルギーが異なることがある。

エネルギーが異なる第１のビームと第２のビームを共にシンクロトロン２０へ入射した場合、２種類のビームのうちいずれか一方の軌道がシンクロトロン２０内において理想的な軌道から外れてしまう可能性がある。この場合、シンクロトロン２０に入射したビームの量に対する、シンクロトロン２０から取り出されるビームの量の比率として定義される入射効率が低下する可能性がある。

すなわち、シンクロトロン２０の運転条件を第１のビームの入射に適した値に調整した場合、第２のビームの入射効率が低下する可能性がある。この場合、十分な量の第２のビームが患者５０に照射されず、患者５０を貫通した第２のビームの位置や残飛程の測定が困難になる可能性がある。ここで、シンクロトロン２０の運転条件には、偏向電磁石２２の励磁量や加速周波数等がある。

一方、シンクロトロン２０の運転条件を第２のビームの入射に適した値に調整した場合、第１のビームの入射効率が低下する可能性がある。この場合、十分な量の第１のビームが患者５０に照射されず、治療計画に従うために照射回数を増加させる必要が生じ、治療に要する時間が長くなってしまう可能性がある。

本実施形態に係る粒子線治療装置では、第１のビームを加速する第１ライナック２と偏向電磁石１１との間にデバンチャ１５が設けられている。デバンチャ１５は、シンクロトロン２０へ入射する第１のビームのエネルギーおよび第２のビームのエネルギーが近付くように、あるいは一致するように第１のビームを加速あるいは減速する。これによって、第１のビームと第２のビームの両方が、シンクロトロン２０から高い入射効率で取り出される。

第１のビームのエネルギーをデバンチャ１５を用いて第２のビームのエネルギーに近付けるか、あるいは一致させるため、デバンチャ１５に高周波電圧を印加しない状態における第１のビームのエネルギーと第２のビームのエネルギーの差が測定される。このエネルギー差を測定する手法としては次のようなものが考えられる。

例えば、荷電変換膜１４よりも下流側で偏向電磁石によってビームを偏向し、第１のビームが偏向する量と第２のビームが偏向する量との差をビームプロファイルモニタ等を用いて測定する手法が考えられる。しかし、この測定手法では低エネルギービーム輸送系１０中に追加の偏向電磁石とビームプロファイルモニタを設ける必要があるため、粒子線治療装置が大型となる。

そこで本実施形態では、シンクロトロン２０における第１のビームのエネルギーＥ１と、シンクロトロン２０における第２のビームのエネルギーＥ２がシンクロトロン２０を用いて測定される。そして、エネルギーＥ２からエネルギーＥ１を減算して求められるエネルギー差ΔＥ＝Ｅ２―Ｅ１に応じて求められた電圧が、デバンチャ１５に印加される。以下の説明では、シンクロトロン２０を用いて各ビームのエネルギーの測定を行う方法は、シンクロトロン測定法と称される。

シンクロトロン測定法において制御装置７０が実行する処理が以下に説明される。第１のビームのエネルギーを求めるため、制御装置７０は、第２イオン源３および第２ライナック４の動作を停止し、第１イオン源１および第１ライナック２を動作させる。これによってシンクロトロン２０には第１のビームのみが入射される。一方、第２のビームのエネルギーを求めるため、制御装置７０は、第１イオン源１および第１ライナック２の動作を停止し、第２イオン源３および第２ライナック４を動作させる。これによってシンクロトロン２０には第２のビームのみが入射される。

第１のビームのエネルギーおよび第２のビームのエネルギーのそれぞれの測定において、制御装置７０は、シンクロトロン２０中を周回するビームが高周波捕獲されるように、偏向電磁石２２の励磁量を制御する。ビームが高周波捕獲されており、周回ビームの水平位置がシンクロトロン２０の中心軌道と一致する場合、シンクロトロン２０の設計上の周長Ｃ、加速周波数ｆ、ハーモニックナンバーｈおよび周回ビーム粒子の速度ｖとの間には（数３）で示される関係がある。

周長Ｃ、加速周波数ｆ、ハーモニックナンバーｈおよび周回ビーム粒子の速度ｖのうち、周長Ｃおよびハーモニックナンバーｈは予め定められた数値であり、制御装置７０には、周長Ｃおよびハーモニックナンバーｈが記憶されていてよい。制御装置７０は加速周波数ｆを測定し、（数３）に基づいて周回ビーム粒子の速度ｖを求める。

制御装置７０は、直接的に加速周波数を求める代わりに、偏向電磁石２２が励磁している磁界の大きさ等、加速周波数を導き出すことができるその他の物理量を測定し、周回ビーム粒子の速度ｖを測定してもよい。制御装置７０は、（数４）に従って、周回ビーム粒子の速度ｖの光速ｃに対する比率βを求める。

制御装置７０は、（数５）に基づいて、第１のビームおよび第２のビームのそれぞれについてエネルギーを求める。ただし、Ｅ_０はビーム粒子の静止質量エネルギーであり、第１のビームおよび第２のビームのイオン粒子が定まっているため、各ビームについて既知の値である。

（数５）は、エネルギーＥと、静止質量エネルギーＥ_０との間に（数６）の関係があることから導かれる数式である。

なお、制御装置７０は、（数３）〜（数５）に基づいて求められた、エネルギーＥと加速周波数ｆとの関係を表すその他の数式に基づいてエネルギーＥを求めてもよい。制御装置７０は、例えば、（数５）に（数４）を代入してβを消去した式、あるいは、（数５）に（数４）を代入してβを消去し、さらに、（数３）を代入してｖを消去した式等に基づいてエネルギーＥを求めてもよい。シンクロトロン測定法によれば、大型な装置によらず各ビームのエネルギーが測定される。

シンクロトロン測定法を用いてデバンチャ１５を制御する処理が、以下に説明される。図４には、デバンチャ１５に印加される高周波電圧を調整する処理のフローチャートが示されている。第１のビームのエネルギーを求めるため、制御装置７０は、第２イオン源３および第２ライナック４を停止する一方で第１イオン源１および第１ライナック２を動作させる。これによって、シンクロトロン２０へ第１のビームのみが入射される（Ｓ１）。

制御装置７０は、偏向電磁石２２の励磁量を、高周波捕獲後の周回ビーム電荷量が最大となる値、または所定の閾値を超える値に設定する（Ｓ２）。なお、シンクロトロン２０の加速周波数は高周波捕獲後の水平方向のビームの位置が中心軌道と一致するような偏向電磁石２２の励磁量に基づいて設定される。

制御装置７０は、シンクロトロン測定法に従って、シンクロトロン２０の加速周波数から第１のビームのエネルギーＥ１を算出する（Ｓ３）。高周波捕獲後の周回ビーム電荷量が最大となる状態、または所定の閾値を超える状態は、シンクロトロン２０の運転条件が第１のビームに対応した値に設定されている状態である。ここで、シンクロトロン２０の運転状態には、偏向電磁石２２の励磁量およびビームの加速周波数等がある。

第２のビームのエネルギーを求める際には、制御装置７０は、第１イオン源１および第１ライナック２を停止する一方で第２イオン源３および第２ライナック４を動作させる。これによって、シンクロトロン２０へ第２のビームのみが入射される（Ｓ４）。制御装置７０は、偏向電磁石２２の励磁量を、高周波捕獲後の周回ビーム電荷量が最大となる値、または所定の閾値を超える値に設定する（Ｓ５）。制御装置７０は、上記のシンクロトロン測定法に従って、シンクロトロン２０の加速周波数から第２のビームのエネルギーＥ２を算出する（Ｓ６）。

制御装置７０は、第２のビームのエネルギーＥ２から、第１のビームのエネルギーＥ１を減算し、エネルギー差ΔＥを算出する（Ｓ７）。制御装置７０は、（数８）に従って、デバンチャ１５に対する交流の印加電圧の振幅Ｖを求める（Ｓ８）。ここで、Ａは第１のビームを構成するイオン粒子の価数、Ｚは第１のビームを構成するイオン粒子の核子数、ｅは、第１のビームを構成するイオン粒子の素電荷ｅである。

制御装置７０は、ステップＳ６で求められた振幅Ｖを有し、振幅が最大となる時に第１のビームがデバンチャ１５を通過する位相を有する交流電圧をデバンチャ１５に印加する（Ｓ９）。これによってデバンチャ１５を通過する第１のビームは、エネルギーがΔＥだけ増加するように加速され、第１のビームのエネルギーと第２のビームのエネルギーが近付くか、あるいは一致する。

制御装置７０は、デバンチャ１５の印加電圧の振幅Ｖを（数８）で求まる値よりも大きな値に設定し、印加電圧の大きさが最大値より小さくなる時に第１のビームがデバンチャ１５を通過するように、印加電圧の位相を設定してもよい。これによって、デバンチャ１５を用いて第１のビームのエネルギーを補正する効果に加え、第１のビームのエネルギーの分散が低減され、第１のビームのシンクロトロン２０への入射効率が高められる。

シンクロトロン測定法を用いてデバンチャ１５を制御する処理は、次の（ｉ）〜（ｖ）の事項に基づく方法に基づいている。（ｉ）第２の荷電粒子ビームを第２ライナック４へ入射しない状態とし、第１のビームを第１ライナック２およびシンクロトロン２０で加速した状態で、シンクロトロン２０における第１のビームの加速状態量を求めること。（ｉｉ）第１のビームの加速状態量に基づいて、シンクロトロン２０における第１のビームのエネルギーＥ１（第１のエネルギー）を求めること。

（ｉｉｉ）第１のビームを第１ライナック２へ入射しない状態とし、第２のビームを第２ライナック４およびシンクロトロン２０で加速した状態で、シンクロトロン２０における第２のビームの加速状態量を求めること。（ｉｖ）第２のビームの加速状態量に基づいて、シンクロトロン２０における第２のビームのエネルギーＥ２（第２のエネルギー）を求めること。（ｖ）エネルギーＥ１およびＥ２の差異に基づいて、第１のビームまたは第２のビームに対して設けられたデバンチャ１５を制御して、第１のビームのエネルギーまたは第２のビームのエネルギーを調整すること。

ここで加速状態量は、加速周波数の他、および加速周波数を導くことができるその他の物理量として定義される。制御装置７０における記憶媒体としての記憶デバイス７４には、上記（ｉ）〜（ｖ）の事項に基づく方法に従った処理を実行するためのプログラムが記憶される。

本実施形態に係る粒子線治療装置では第１ライナック２と偏向電磁石１１との間にデバンチャ１５が設けられ、第１のビームのエネルギーが第２のビームのエネルギーに近付くか、あるいは一致するように第１のビームがデバンチャ１５により加速あるいは減速される。そのため、シンクロトロン２０への第１のビームの入射効率と第２のビームの入射効率が向上し、治療に要する時間が短縮される。

上記では第１ライナック２と偏向電磁石１１との間にデバンチャ１５が設けられた実施形態が示された。デバンチャ１５は第２ライナック４と偏向電磁石１１との間に設けられてもよい。この場合、デバンチャ１５は第２のビームを減速あるいは加速し、第２のビームのエネルギーを第１のビームに近付け、あるいは一致させる。

デバンチャ１５は、偏向電磁石１１とシンクロトロン２０との間のビーム軌道上に設けられてもよい。この場合、デバンチャ１５は第１のビームと第２のビームの両方を加速あるいは減速する。制御装置７０は、第１ライナック２に印加する高周波電圧の位相と、第２ライナック４に印加する高周波電圧の位相との差が、例えば１８０°異なるように第１ライナック２および第２ライナック４の高周波源（図示省略）を制御する。第１ライナック２の出口から偏向電磁石１１の出口までの距離と第２ライナック４の出口から偏向電磁石１１の出口までの距離は略同一とされる。

偏向電磁石１１で合流した第１のビームおよび第２のビームは、進行方向に沿って交互に並んだ状態となる。制御装置７０は、第１のビームがデバンチャ１５を通過する際に印加電圧が最大または最小となり、第２のビームがデバンチャ１５を通過する際に印加電圧が最小または最大となるように、デバンチャ１５に印加する高周波電圧の位相を制御する。

これによって、デバンチャ１５に対する印加電圧の振幅の２倍に相当するエネルギーの差が１台のデバンチャ１５によって補正される。したがって、第１のビームと第２のビームのエネルギーが略同一である条件の下で、デバンチャ１５に印加される高周波電圧の振幅が抑制され、デバンチャ１５の電源が小型となる。

上記では、第１のビームおよび第２のビームのエネルギーの差異に応じて、デバンチャ１５を制御する実施形態が示された。制御装置７０は、各ビームのエネルギーの代わりに運動量に基づく制御を実行してもよい。この場合、（数９）に示される関係に基づいて、エネルギーＥの代わりに運動量ｐを用いる式に（数５）〜（数８）が書き換えられた式が用いられる。

本実施形態に係る粒子線治療装置では第１の実施形態に係る粒子線治療装置１００と同様、第１のビームを構成するイオンと、第２のビームを構成するイオンの組み合わせは、炭素イオンおよびヘリウムイオンの組み合わせに限定されない。各イオン源から取り出されたビームの質量電荷比が異なり、荷電変換膜１４通過後の質量電荷比が等しくなるような２種類のイオンの組み合わせによって、第１のビームおよび第２のビームを構成してよい。

上記では、第１ライナック２によって加速された第１のビームの軌道と第２ライナック４によって加速された第２のビームの軌道とを併せる偏向器として、偏向電磁石１１を用いた実施形態が示された。偏向器としては、静電偏向器が用いられてよい。静電偏向器は、表面が対向する一対の電極を備えている。一対の電極に電圧を印加することで、一方の電極から他方の電極に向かう電場が発生する。一対の電極の間を通過するビームは、電場によって偏向する。

上記では、第１のビームを構成するイオン粒子の価電子の数と、第２のビームを構成するイオン粒子の価電子の数との関係を調整する荷電変換器として、荷電変換膜１４を用いた実施形態が示された。荷電変換器としては、レーザ発生器が用いられてよい。レーザ発生器は、ビームにレーザを照射して、イオン粒子の価電子を原子核から離脱させる。例えば荷電粒子がＣ^４＋である場合、レーザ発生器はＣ^４＋から２価の電子を離脱させて、Ｃ^６＋を生成する。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形、応用が可能なものである。上述した各実施形態は本発明を分かり易く説明するためのものであり、本発明は、必ずしも説明した総ての構成を備えるものに限定されない。

１ 第１イオン源、２ 第１ライナック（第１の加速器）、３ 第２イオン源、４ 第２ライナック（第２の加速器）、１０，８０ 低エネルギービーム輸送系、１１ 偏向電磁石（偏向器）、１３，２２ 偏向電磁石、１２，２３，３１，３２ 四極電磁石、１４ 荷電変換膜（荷電変換器）、１５ デバンチャ、２０ シンクロトロン（第３の加速器）、２１ 入射用インフレクタ、２４ 六極電磁石、２５ 高周波加速空胴、２６ 取り出し用高周波電圧印加装置、２７ 静電デフレクタ、２８ セプタム電磁石、３０ 高エネルギービーム輸送系、４０ 照射野形成装置、５０ 患者、５１ 患部、６０ 測定装置、６１ 線量モニタ、６２ ビーム位置モニタ、６３ 飛程モニタ、７０ 制御装置、７２ プロセッサ、７４ 記憶デバイス、９０ 合流直線、１００ 粒子線治療装置、１０２ 入射器。

Claims (14)

1. 第１の荷電粒子ビームを加速する第１の加速器と、
   前記第１の荷電粒子ビームとは質量電荷比が異なる第２の荷電粒子ビームを加速する第２の加速器と、
   前記第１の加速器によって加速された前記第１の荷電粒子ビームの軌道と前記第２の加速器によって加速された前記第２の荷電粒子ビームの軌道とを併せる偏向器と、
   前記偏向器によって導かれた前記第１の荷電粒子ビームおよび前記第２の荷電粒子ビームを加速する第３の加速器と、を備えることを特徴とする粒子線治療装置。
2. 請求項１に記載の粒子線治療装置であって、
   前記偏向器の下流側、かつ前記第３の加速器の上流側に設けられた荷電変換器を備え、
   前記荷電変換器は、
   前記第１の荷電粒子ビームを構成するイオン粒子の価電子の数と、前記第２の荷電粒子ビームを構成するイオン粒子の価電子の数との関係を調整するように構成されていることを特徴とする粒子線治療装置。
3. 請求項２に記載の粒子線治療装置であって、前記第１の荷電粒子ビームが炭素イオンにより構成され、前記第２の荷電粒子ビームがヘリウムイオンにより構成され、
   前記第１の加速器は、４価の炭素イオンにより構成される前記第１の荷電粒子ビームを加速し、
   前記荷電変換器は、前記第１の荷電粒子ビームを構成する４価の炭素イオンを６価の炭素イオンに変換することを特徴とする粒子線治療装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の粒子線治療装置であって、
   前記第１の荷電粒子ビームおよび前記第２の荷電粒子ビームの前記偏向器に対する入射角度および入射位置が、前記第１の荷電粒子ビームについての質量電荷比と、前記第２の荷電粒子ビームについての質量電荷比とに基づいて定められていることを特徴とする粒子線治療装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の粒子線治療装置であって、
   前記第１の荷電粒子ビームは患者の体内で停止し、
   前記第２の荷電粒子ビームは前記患者の体を貫通し、
   前記粒子線治療装置は、
   前記患者を貫通した前記第２の荷電粒子ビームの状態量を測定する測定装置と、
   前記第１の荷電粒子ビームの停止位置を前記状態量の測定結果に基づいて求めるプロセッサと、
   を備えることを特徴とする粒子線治療装置。
6. 請求項５に記載の粒子線治療装置であって、
   前記第１の荷電粒子ビームおよび前記第２の荷電粒子ビームの前記患者への照射状態が、前記第１の荷電粒子ビームの停止位置を求めた結果に基づいて制御されることを特徴とする粒子線治療装置。
7. 請求項６に記載の粒子線治療装置であって、前記第１の荷電粒子ビームの停止位置が許容範囲外である場合に、前記第３の加速器からの荷電粒子ビームの取り出しが停止されることを特徴とする粒子線治療装置。
8. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の粒子線治療装置であって、
   前記第１の荷電粒子ビームは前記患者の体内で停止し、
   前記第２の荷電粒子ビームは前記患者の体を貫通し、
   前記測定装置は、
   前記測定装置へ入射する前記第２の荷電粒子ビームの量を測定する線量モニタ、前記測定装置へ入射する前記第２の荷電粒子ビームの位置を測定するビーム位置モニタ、および前記患者を貫通した前記第２の荷電粒子ビームが予め定められた物体に入射してから停止するまでに進む距離を測定する飛程モニタのうち、少なくとも１つを備えることを特徴とする粒子線治療装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の粒子線治療装置であって、
   前記第１の加速器と前記第３の加速器との間、あるいは前記第２の加速器と前記第３の加速器との間に、荷電粒子ビームのエネルギーを調整するエネルギー調整器が設けられていることを特徴とする粒子線治療装置。
10. 請求項９に記載の粒子線治療装置であって、
    前記エネルギー調整器は、
    前記第３の加速器へ入射する前記第１の荷電粒子ビームのエネルギーと、前記第３の加速器へ入射する前記第２の荷電粒子ビームのエネルギーとを近付けあるいは一致させるように、前記第１の荷電粒子ビームまたは前記第２の荷電粒子ビームを、加速または減速することを特徴とする粒子線治療装置。
11. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の粒子線治療装置であって、
    前記偏向器と前記第３の加速器との間に、荷電粒子ビームのエネルギーを調整するエネルギー調整器が設けられていることを特徴とする粒子線治療装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の粒子線治療装置であって、
    前記第３の加速器がシンクロトロンであり、前記第１の荷電粒子ビームおよび前記第２の荷電粒子ビームの前記シンクロトロンにおけるエネルギーを前記シンクロトロンの加速状態量に基づいて測定することを特徴とする粒子線治療装置。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の粒子線治療装置であって、
    前記第１の荷電粒子ビームが前記第１の加速器および前記第３の加速器によって加速され、前記第１の荷電粒子ビームが前記患者に照射される処理と、前記第２の荷電粒子ビームが前記第２の加速器および前記第３の加速器によって加速され、前記第２の荷電粒子ビームが前記患者に照射される処理とが、個別に実行されることを特徴とする粒子線治療装置。
14. 第１の荷電粒子ビームを加速する第１の加速器と、
    前記第１の荷電粒子ビームとは質量電荷比が異なる第２の荷電粒子ビームを加速する第２の加速器と、
    前記第１の加速器および前記第２の加速器の下流側に設けられ、前記第１の荷電粒子ビームおよび前記第２の荷電粒子ビームのうちの少なくとも一方を加速する第３の加速器と、を備える粒子線治療装置を用いて、前記第１の荷電粒子ビームのエネルギーまたは前記第２の荷電粒子ビームのエネルギーを調整するエネルギー調整方法において、
    前記第２の荷電粒子ビームを前記第２の加速器へ入射しない状態とし、前記第１の荷電粒子ビームを前記第１の加速器および前記第３の加速器で加速した状態で、前記第３の加速器における前記第１の荷電粒子ビームの加速状態量を求め、前記第１の荷電粒子ビームの加速状態量に基づいて、前記第３の加速器における前記第１の荷電粒子ビームのエネルギーである第１のエネルギーを求め、
    前記第１の荷電粒子ビームを前記第１の加速器へ入射しない状態とし、前記第２の荷電粒子ビームを前記第２の加速器および前記第３の加速器で加速した状態で、前記第３の加速器における前記第２の荷電粒子ビームの加速状態量を求め、前記第２の荷電粒子ビームの加速状態量に基づいて、前記第３の加速器における前記第２の荷電粒子ビームのエネルギーである第２のエネルギーを求め、
    前記第１のエネルギーおよび前記第２のエネルギーの差異に基づいて、前記第１荷電粒子ビームまたは前記第２荷電粒子ビームに対して設けられたエネルギー調整器を制御して、前記第１の荷電粒子ビームのエネルギーまたは前記第２の荷電粒子ビームのエネルギーを調整することを特徴とするエネルギー調整方法。

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