JP4118433B2 - 荷電粒子線照射装置及びその装置に用いるエネルギーコンペンセータ、並びに荷電粒子線照射方法 - Google Patents

荷電粒子線照射装置及びその装置に用いるエネルギーコンペンセータ、並びに荷電粒子線照射方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被照射体中の被照射部に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置及びその装置に用いるエネルギーコンペンセータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図11は、文献「E. Pedroni, Hadrontherapy in Oncology, Proceedings of the FirstInternational Symposium on Hadrontherapy, Como, Italy, 18−21 October 1993, Ugo Amaldi and Borje Lasseon, 434−452」に示された従来の荷電粒子線照射装置の構成を示す断面図である。図11は患者の体内にある腫瘍に荷電粒子線を照射する様子を示している。図11において、1は荷電粒子線照射装置、2は荷電粒子線発生装置(図示せず)から放射された荷電粒子線、3は荷電粒子線2のビームエネルギーを変更させるエネルギーシフタ、4は荷電粒子線2を散乱して広げる散乱体、5は荷電粒子線発生装置(図示せず)から放射され、散乱体4で広げられた荷電粒子線、6は荷電粒子線5の照射範囲を制限する多葉コリメータ、7は荷電粒子線5のビームエネルギーを変調するエネルギーコンペンセータ、8は荷電粒子線5の被照射体である患者、9は患者8の体内にある腫瘍である。
【0003】
エネルギーシフタ3は複数の薄い板で構成されており、荷電粒子線2が透過する板の枚数を変えることによりその厚さを変えて荷電粒子線2のエネルギー減衰量を変え、荷電粒子線5を腫瘍9に照射した場合の荷電粒子線5の停止位置を変えることができる。また、エネルギーコンペンセータ7は荷電粒子線5のエネルギーを吸収する材料で形成されており、荷電粒子線5を腫瘍9に照射した場合の荷電粒子線5の停止位置の軌跡が腫瘍9の奥側境界面の形状と略一致するような三次元形状をしている。また、多葉コリメータ6は荷電粒子線5を腫瘍9に照射した場合の荷電粒子線5の照射範囲が腫瘍9内となるように、荷電粒子線5の通過範囲を荷電粒子線2の進行方向と垂直な面内において自由に制限することができる。
【0004】
次に動作について説明する。
患者8の体内にある腫瘍9に荷電粒子線5を照射する場合、先ず、エネルギーシフタ3の厚さを調節し、荷電粒子線5を腫瘍9に照射した場合の荷電粒子線5の停止位置が腫瘍9の奥側境界面のすぐ内側となるようにする。また、多葉コリメータ6を調節し、荷電粒子線5を腫瘍9に照射した場合の荷電粒子線5の照射範囲が腫瘍9内になるようにする。そして、このような状態で、荷電粒子線制御装置(図示せず)を用いて荷電粒子線2をON/OFF制御することにより、荷電粒子線を所定粒子数だけ照射する。
【0005】
その後、エネルギーシフタ3の厚さを所定量だけ増やし(例えば、水相当で4mm)、荷電粒子線5を患者8に照射した場合の荷電粒子線5の停止位置が少し手前側となるようにする。また、多葉コリメータ6を調節し、荷電粒子線5を患者8に照射した場合の荷電粒子線5の停止位置が腫瘍9内になるようにする。そして、このような状態で、荷電粒子線制御装置(図示せず)を用いて荷電粒子線2をON/OFF制御することにより、荷電粒子を所定粒子数だけ照射する。
【0006】
以後、荷電粒子線5を腫瘍9に照射した場合の荷電粒子線5の停止位置が、腫瘍9の手前側境界面の近傍になるまで、同様の工程を繰り返す。
【0007】
なお、図11中、10は荷電粒子線5の停止位置の軌跡を示す。図11では、符号10は一部の軌跡についてのみ付している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来の荷電粒子線照射装置は以上のように構成されているので、エネルギーコンペンセータ7は複雑な3次元形状をしている。このため、エネルギーコンペンセータ7の作成に時間がかかるという課題があった。
【0009】
また、従来の荷電粒子線照射装置は以上のように構成されているので、患者8ごと、腫瘍9ごと、さらには同じ腫瘍9でも荷電粒子線5の照射角度ごとにエネルギーコンペンセータ7を形成しなければならない。すなわち、エネルギーコンペンセータ7を繰り返し使用することができない。このため、荷電粒子線の照射により放射化された使用済みのエネルギーコンペンセータ7の保管と廃棄のコストがかかるという課題があった。
【0010】
また、従来の荷電粒子線照射装置は以上のように構成されているので、散乱体4により荷電粒子線2を散乱して広げている。このため、荷電粒子線2の利用効率が低い(3割以下)という課題があった。
【0011】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、作成が容易であって繰り返し使用することができるエネルギーコンペンセータを備えた荷電粒子線照射装置及びその装置における荷電粒子線照射方法を得ることを目的とする。
【0012】
また、この発明は荷電粒子線の利用効率の高い荷電粒子線照射装置及びその装置における荷電粒子線照射方法を得ることを目的とする。
【0013】
また、この発明は単純な構成であって繰り返し使用することができるエネルギーコンペンセータを得ることを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、荷電粒子線を放射する荷電粒子線発生手段と、荷電粒子線が照射のために入射される方向であるZ方向に直交するX方向において所定の厚さを有する複数の層状領域から構成される3次元照射領域中の所定の層状領域に荷電粒子線発生手段から放射された荷電粒子線を照射させる層状領域照射手段と、荷電粒子線のビームエネルギーを変更させるエネルギー変更手段と、荷電粒子線の照射範囲をX及びZ方向に直交するY方向と平行な方向において制限する照射範囲制限手段と、荷電粒子線のビームエネルギーを変調するエネルギーコンペンセータと、荷電粒子線が照射される層状領域を変更する照射層状領域変更手段とを備え、エネルギーコンペンセータは、Y方向及びZ方向において複数の層をなして互いに平行に配置された複数の棒と、各棒をX方向と平行な方向に独立に移動させ荷電粒子線通過領域に出入りさせる棒駆動手段とを備えたものである。
【0015】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、層状領域照射手段が、荷電粒子線をX方向と平行な方向に偏向させるX方向偏向手段と、Y方向と平行な方向にスキャンさせるY方向スキャン手段とを備えたものである。
【0016】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、Y方向スキャン手段が、照射範囲制限手段としても機能するものである。
【0017】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、Z方向において隣接して積層する2つの棒の層のうちの一方の層を構成する棒の隙間と、他方の層を構成する棒の隙間とが重ならないように、棒が配置しているものである。
【0018】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、エネルギーコンペンセータが、棒の先端を支持する先端支持部を備えたものである。
【0019】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、照射層状領域変更手段が、3次元照射領域をX方向と平行な方向に移動させる3次元照射領域移動手段であるものである。
【0020】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、エネルギーコンペンセータをX方向と平行な方向に移動させるエネルギーコンペンセータ移動手段を備えたものである。
【0021】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、エネルギーコンペンセータが、棒と棒駆動手段とを一体としてX方向と平行な方向に移動させる移動手段を備えたものである。
【0022】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、エネルギーコンペンセータが、エネルギー変更手段としても機能するものである。
【0023】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、荷電粒子線発生手段が、エネルギー変更手段としても機能するものである。
【0024】
この発明に係るエネルギーコンペンセータは、二次元平面上に、複数の層をなして当該平面に垂直に配置された複数の棒と、各棒を平面に垂直な方向に独立に移動させる棒駆動手段とを備えたものである。
【0025】
この発明に係る荷電粒子線照射方法は、3次元照射領域を、荷電粒子線の照射方向であるZ方向に直交するX方向において所定の厚さを有するn個の層状領域に分割する第1工程と、荷電粒子線を照射する層状領域を第i(i=1,2,3,・・・,n)番目の層状領域に設定する第2工程と、荷電粒子線の照射範囲がX及びZ方向に直交するY方向と平行な方向において第i番目の層状領域内となるように制限し、Y−Z面上に複数の層をなして、当該Y−Z面に垂直に複数配列されたX方向に独立駆動可能な棒の少なくとも一部をX方向へ駆動して、棒のZ方向の合計厚さを第i番目の層状領域内でY方向位置に依存して調整することにより、荷電粒子線のビームエネルギーを、荷電粒子線の停止位置の軌跡が第i番目の層状領域の奥側境界面の形状と略一致するように変調して、第i番目の層状領域に荷電粒子線を照射する第3工程と、第i番目の層状領域における荷電粒子線の照射が終了した場合、i≠nのとき、荷電粒子線を照射する層状領域を第i+1番目の層状領域に設定して第3工程を行い、i=nのとき、荷電粒子線の照射を終了する第4工程とを備えたものである。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による荷電粒子線照射装置を示す構成図である。図1は患者の体内にある腫瘍に荷電粒子線を照射する様子を示している。図1において、11は荷電粒子線照射装置、12は荷電粒子線を放射する、加速器などから構成された荷電粒子線発生装置(荷電粒子線発生手段)、13は荷電粒子線発生装置12から放射された荷電粒子線をON/OFF制御する、電磁石などから構成された荷電粒子線制御装置、14は荷電粒子線発生装置12から放射された荷電粒子線の進行方向を切り替える、電磁石などから構成された荷電粒子線輸送装置、15は荷電粒子線発生装置12から放射された荷電粒子線、16は荷電粒子線15をX方向と平行な方向に偏向させるX方向偏向用電磁石(層状領域照射手段、照射層状領域変更手段、X方向偏向手段)、17は荷電粒子線15をY方向と平行な方向にスキャンさせるY方向スキャン用電磁石(層状領域照射手段、Y方向スキャン手段)、18は荷電粒子線発生装置12から放射され、X方向偏向用電磁石16により偏向され、Y方向スキャン用電磁石17によりスキャンされた荷電粒子線、19は荷電粒子線18のビームエネルギーを変調するエネルギーコンペンセータ、20は荷電粒子線18の通過位置、その通過位置における通過粒子数などを計測するビームモニタ、21は荷電粒子線18のビームエネルギーを変更させるエネルギーシフタ(エネルギー変更手段)、22は荷電粒子線18の照射範囲を制限するコリメータ(照射範囲制限手段)、23は装置全体を制御するコンピュータ、24は荷電粒子線18の被照射体である患者、25は患者24の体内にある腫瘍(3次元照射領域)である。
【0027】
図2は患者の体内にある腫瘍をZ方向から見たときの平面図である。図2はコリメータの手前側から患者の体内にある腫瘍を見たときの様子を示している。図3は腫瘍の斜視図である。図3は腫瘍に荷電粒子線を照射したときの様子を示している。この荷電粒子線照射装置11では、腫瘍25が、X方向と平行な方向において所定の厚さ(例えば、5mm)を有する複数の層状領域から構成されるものとみなす。図2及び図3では、腫瘍25が、X方向と平行な方向において所定の厚さを有する複数の層状領域から構成されるものとして示している。図2及び図3において、25aは腫瘍25を構成する層状領域である。図2及び図3では、符号25aを代表的な層状領域についてのみ付している。また、図2において、25bは層状領域25aの中心面である。図2では、符号25bを代表的な層状領域25aの中心面についてのみ付している。図3において、25cは層状領域25aの奥側境界面である。図3では、符号25cを代表的な層状領域25aの奥側境界面についてのみ付している。図3において、矢印aは荷電粒子線をX方向と平行な方向に偏向させたときの最大偏向範囲を示し、矢印bは荷電粒子線をY方向と平行な方向にスキャンさせたときの最大スキャン範囲を示す。
【0028】
なお、図1において、エネルギーコンペンセータ19、患者24及び腫瘍25は、荷電粒子線15の進行方向を含み、かつYZ平面と平行な平面による断面を示している。
【0029】
荷電粒子線制御装置13は、荷電粒子線発生装置12から放射された荷電粒子線15の進行方向を、ON状態において荷電粒子線輸送装置14に入射するように偏向し、OFF状態において荷電粒子線輸送装置14に入射しないように偏向する。また、エネルギーシフタ21は複数の薄い板で構成されており、荷電粒子線18が透過する板の枚数を変えることによりその厚さを変えて荷電粒子線18のエネルギー減衰量を変え、荷電粒子線18を腫瘍25に照射した場合の荷電粒子線18の停止位置を変えることができる。また、コリメータ22はY方向と平行な方向に移動する2つの部分から構成されており、荷電粒子線18を腫瘍25に照射した場合の荷電粒子線18の照射範囲がY方向と平行な方向において層状領域25a内となるように、Y方向と平行な方向にスキャンされた荷電粒子線18の通過範囲をY方向と平行な方向において制限することができる。
【0030】
図4はこの発明の実施の形態1による荷電粒子線照射装置に用いるエネルギーコンペンセータの概略的な構成図である。図4において、19aは荷電粒子線18が通過する荷電粒子線通過領域、19bはX方向と平行な方向に移動して荷電粒子線通過領域19aに出入りする、荷電粒子線18を吸収する材料で形成された棒、19cは棒19bの基端部、19dは棒19bの先端部、19eは棒19bの基端部19cを支持する基端支持部、19fは棒19bを荷電粒子線通過領域19aに出したときに棒19bの先端部19dを支持する先端支持部、19gは基端支持部19eに設けられた、棒19bがX方向と平行な方向に移動するときのレールとして機能する筒状部、19hは先端支持部19fに形成された、棒19bの先端部19dを収納する収納凹部、19iは筒状部19gの周囲に巻かれたコイルからなる電磁石(棒駆動手段)、19jはN極を棒19bの基端部19c側に向けて、棒19bの基端部19cに取り付けられた永久磁石(棒駆動手段)である。図4では、図面を簡略化するため、棒19bを2つだけ示している。図5はこの発明の実施の形態1による荷電粒子線照射装置に用いるエネルギーコンペンセータを構成する複数の棒の配置を示す断面図である。図5は荷電粒子線15の進行方向を含み、かつYZ平面と平行な平面による断面を示している。図6はこの発明の実施の形態1による荷電粒子線照射装置に用いるエネルギーコンペンセータを構成する複数の棒の配置を示す斜視図である。図5及び図6は荷電粒子線18を患者24に照射した場合の荷電粒子線18の停止位置の軌跡が、層状領域25aの奥側境界面25cの形状と略一致するように棒19bが移動している状態を示している。図4から図6において、矢印cは荷電粒子線18の照射方向を示す。図1、図5及び図6では、符号19bを一部の棒についてのみ付している。
【0031】
エネルギーコンペンセータ19は、Y方向及びZ方向において複数の層をなして互いに平行に配置された複数の棒19bを備え、さらに、各棒19bをX方向と平行な方向に独立に移動させるため、棒19b毎に電磁石19i及び永久磁石19jを備えている。棒19bは、荷電粒子線18を腫瘍25に照射した場合の荷電粒子線18の停止位置の軌跡が層状領域25aの奥側境界面25cの形状と略一致するように移動する。荷電粒子線通過領域19aのX方向の幅は、腫瘍25のX方向の厚さより大きい。また、棒19bは、Z方向において隣接して積層する2つの棒19bの層のうち一方の層を構成する棒19bの隙間と、他方の層を構成する棒19bの隙間とが重ならないようにわずかにずれて配置している。これにより、棒19bの隙間からの荷電粒子線18の漏れが抑制される。また、棒19bは、荷電粒子線通過領域19aに出たときに先端支持部19fに、その先端部19dが支持される。これにより、棒19bのたわみが抑制され、棒19bの軸中心位置が高精度に再現される。
【0032】
なお、図5では、棒19bの断面の形状が矩形である場合について示したが、その他の形状であってもよく、棒19bの断面の形状を変えた場合にはその形状にあわせて筒状部19gの形状及び電磁石19iの形状を変える。また、図4では、棒19bの先端部19dが円錐状である場合について示したが、その他の形状であってもよく、棒19bの先端の形状を変えた場合にはその形状にあわせて収納凹部19hの形状を変える。また、棒19bの先端部19dをゴムなどの弾性物質で形成してもよく、その場合、棒19bの先端部19dが収納凹部19hにはまって停止するときの振動と騒音が低減する。また、図4では、棒19bを、電磁石19iと永久磁石19jとを用いて移動させる場合について示したが、永久磁石19jを電磁石に代え、2つの電磁石により棒を移動してもよい。また、図5では、すべての棒19bの断面の形状及びサイズが同じ場合について示したが、必ずしもすべての棒19bの断面の形状及びサイズを同じにする必要はない。断面のサイズが2mmから5mm程度であれば実用上問題はない。また、棒19bを形成する材料としては、人体に組成が近いものを用いるが、放射線に強いポリスチレンなどを用いることもできる。
【0033】
次に動作について説明する。
荷電粒子線照射装置11を用いて腫瘍25に荷電粒子線18を照射する場合、先ず、腫瘍25をX方向において所定の厚さを有するn個の層状領域25aに分割し(すなわち、腫瘍25がX方向と平行な方向において所定の厚さを有する複数の層状領域25aから構成されるものとみなす。)、n個の層状領域25aに1からnの番号を割り当てる。
【0034】
その後、荷電粒子線18が第1番目の層状領域25aの中心面25bを照射するようにX方向偏向用電磁石16の磁場を設定することにより、荷電粒子線18を照射する層状領域25aを第1番目の層状領域25aに設定する。なお、X方向偏向用電磁石16の磁場の設定は、予めコンピュータ23に入力されたデータに基づいて行う。
【0035】
その後、荷電粒子線18の停止位置の軌跡が第1番目の層状領域25aの奥側境界面25cの形状と略一致するように変調され、かつ、荷電粒子線18の照射範囲がY方向と平行な方向において第1番目の層状領域25a内となるように制限された荷電粒子線18を、荷電粒子線18のビームエネルギーを段階的に変えながら第1番目の層状領域25aに照射する。
【0036】
すなわち、この実施の形態では、荷電粒子線18の停止位置の軌跡が第1番目の層状領域25aの奥側境界面25cの形状と略一致するように荷電粒子線18を変調するために、エネルギーコンペンセータ19の棒19bを移動する。そして、荷電粒子線18を第1の層状領域25aに照射した場合の荷電粒子線18の軌跡が第1番目の層状領域25aの奥側境界面25cの形状と略一致するようにする。また、荷電粒子線18の照射範囲がY方向と平行な方向において第1番目の層状領域25a内となるように制限するために、コリメータ22を調節する。そして、荷電粒子線18を第1の層状領域25aに照射した場合の荷電粒子線18の照射範囲がY方向と平行な方向において第1番目の層状領域25a内となるようにする。また、エネルギーシフタ21の厚さを調節し、荷電粒子線18を第1の層状領域25aに照射した場合の荷電粒子線18の停止位置が第1の層状領域25aの奥側境界面25cのすぐ内側となるようにする。なお、エネルギーコンペンセータ19の棒19bの移動、コリメータ22の調節、及びエネルギーシフタ21の厚さ調節は、予めコンピュータ23に入力しておいてデータに基づいて行う。データとして、例えば、患者24の体内の電子密度、層状領域25aの奥側境界面25cの形状などである。
【0037】
そして、このような状態で、荷電粒子線制御装置13により、荷電粒子線発生装置12から放射された荷電粒子線15を、荷電粒子線輸送装置14に入射するように偏向し、荷電粒子線15をON状態にする。荷電粒子線輸送装置14に入射した荷電粒子線15は、荷電粒子線輸送装置14によりその進行方向が切り替えられ、X方向偏向用電磁石16により偏向され、X方向偏向用電磁石16により偏向された荷電粒子線18は第1番目の層状領域25aの中心面25bを照射する。
【0038】
そして、Y方向スキャン用電磁石17により荷電粒子線18を第1番目の層状領域25aの中心面25bの位置でスキャンする。ビームモニタ20により荷電粒子線18の通過位置、その通過位置における通過粒子数などを計測し、照射粒子数が所定粒子数に達した際、コンピュータ23は荷電粒子線制御装置13に荷電粒子線15をOFF状態にする信号を出し、荷電粒子線制御装置13により、荷電粒子線発生装置12から放射された荷電粒子線15を、荷電粒子線輸送装置14に入射しない方向に偏向し、荷電粒子線15をOFF状態とする。
【0039】
荷電粒子線15をOFF状態とした後、エネルギーシフタ21の厚さを所定量だけ増やし(例えば、水相当で4mm)、荷電粒子線18を第1の層状領域25aに照射した場合の荷電粒子線18の停止位置が少し手前側となるようにする。また、コリメータ22を調節して、荷電粒子線18を第1の層状領域25aに照射した場合の荷電粒子線18の照射範囲がY方向と平行な方向において第1番目の層状領域25a内となるようにする。そして、荷電粒子線制御装置13により、荷電粒子線発生装置12から放射された荷電粒子線15を、荷電粒子線輸送装置14に入射する方向に偏向し、荷電粒子線15をON状態とし、荷電粒子を所定粒子数だけ照射する。
【0040】
以後、荷電粒子線18を第1の層状領域25aに照射した場合の荷電粒子線18の停止位置が、第1の層状領域25aの手前側境界面の近傍になるまで、同様の工程を繰り返し、第1の層状領域25aに対する荷電粒子線18の照射を終了する。
【0041】
第1の層状領域25aに対する荷電粒子線18の照射が終了した後、荷電粒子線18が第2番目の層状領域25aの中心面25bを照射するようにX方向偏向用電磁石16の磁場を設定することにより、荷電粒子線18を照射する層状領域25aを第2番目の層状領域25aに設定する。そして、上述した場合と同様にして、第2の層状領域25aに対して荷電粒子線18を照射する。以後、同様に、第3番目から第n番目の層状領域25aに対して、順に荷電粒子線18を照射する。第n番目の層状領域25aに対する荷電粒子線18の照射終了後、荷電粒子線18の照射を終了する。
【0042】
なお、図1中、26は荷電粒子線18の停止位置の軌跡を示す。図1では符号26は一部の軌跡についてのみ付している。
【0043】
以上のように、この実施の形態1によれば、エネルギーコンペンセータ19は、Y方向及びZ方向において複数の層をなして互いに平行に配置された複数の棒19bと、各棒19bをX方向と平行な方向に独立に移動させ荷電粒子線通過領域19aに出入りさせる棒駆動手段とを備えたものであるので、エネルギーコンペンセータ19を容易に作成することができる効果が得られる。また、エネルギーコンペンセータ19を繰り返し使用することができる効果が得られる。
【0044】
また、エネルギーコンペンセータ19の作成が容易であり、かつエネルギーコンペンセータ19の繰り返し使用ができるので、治療効率が向上し、治療コストが低減する効果が得られる。
【0045】
また、この実施の形態1によれば、X方向偏向用電磁石16及びY方向スキャン用電磁石17を用いて荷電粒子線18を腫瘍25に照射するので、腫瘍25の所定の領域に荷電粒子線18を照射することができ、荷電粒子線18の利用効率が高くなる効果が得られる。
【0046】
また、荷電粒子線18を腫瘍25の所定の領域に照射することができるので、装置の放射化及びそれに伴う患者や放射線治療技師などへの被爆を低減する効果が得られる。
【0047】
また、この実施の形態1による荷電粒子線照射装置11を回転ガントリと称する荷電粒子線回転治療装置に組み込んだ場合、散乱体などを用いて照射野を形成する必要がないため、装置の小型化が図れる効果が得られる。
【0048】
なお、この実施の形態では、エネルギーシフタ21がエネルギーコンペンセータ19とコリメータ22との間に位置する場合について説明したが、図7に示ように、X方向偏向用電磁石16の上流側に位置する場合でも同様の効果が得られる。ただし、ビームエネルギーが変わる度に、X方向偏向用電磁石16の磁場を再設定し、荷電粒子線18が同じ層状領域を照射するようにする必要がある。
【0049】
また、この実施の形態では、荷電粒子線制御装置13により荷電粒子線15をON/OFF制御する場合について説明したが、荷電粒子線発生装置12により荷電粒子線15をON/OFF制御する場合でも同様の効果が得られる。例えば、荷電粒子線発生装置12として、加速器を用いた場合には、イオン源をON/OFF制御することにより荷電粒子線15をON/OFF制御することができる。
【0050】
また、この実施の形態では、X方向偏向用電磁石16の磁場を変えて荷電粒子線18を照射する層状領域25aを変える場合について説明したが、患者24を載せるベッド(図示せず)にX方向と平行な方向への移動手段を設け(これが、照射層状領域変更手段が、3次元照射領域をX方向と平行な方向に移動させる3次元照射領域移動手段である場合である。)、ベッドをX方向と平行な方向へ移動させることにより、荷電粒子線18を照射する層状領域25aを変えることもできる。この場合、エネルギーコンペンセータ19における荷電粒子線通過領域19aのX方向の幅は、層状領域25aのX方向の厚さだけあれば十分であり、荷電粒子線照射装置が小型化できる効果が得られる。
【0051】
また、この実施の形態では、エネルギーコンペンセータ19における荷電粒子線通過領域19aのX方向の幅が腫瘍25のX方向の厚さより広い場合について説明したが、エネルギーコンペンセータ19をX方向と平行な方向へ移動させる移動手段を設ける(これが、エネルギーコンペンセータをX方向と平行な方向に移動させるエネルギーコンペンセータ移動手段を備えた場合である。)ことにより、エネルギーコンペンセータ19における荷電粒子線通過領域19aのX方向の幅を、層状領域25aのX方向の厚さ程度とすることができる。また、エネルギーコンペンセータ19に棒19bと棒19bを駆動する手段とを一体としてX方向と平行な方向へ移動させる移動手段を設ける(これが、エネルギーコンペンセータが棒と棒駆動手段とを一体としてX方向と平行な方向へ移動させる移動手段を備えた場合である。)ことによっても、エネルギーコンペンセータ19における荷電粒子線通過領域19aのX方向の幅を、層状領域25aのX方向の厚さ程度とすることができる。ただし、これらの場合、X方向偏向用電磁石16の磁場の変更に合わせて、棒19bと棒19bを駆動する手段とを一体としてX方向と平行な方向へ移動させる必要がある。これらの場合、荷電粒子線照射装置が小型化できる効果が得られる。
【0052】
また、この実施の形態では、エネルギーシフタ21の厚さを増やす度にコリメータ22を調節して、荷電粒子線18を第1の層状領域25aに照射した場合の荷電粒子線18の照射範囲がY方向と平行な方向において層状領域25a内となるようにする場合について説明したが、エネルギーシフタ21の厚さを増やす度にY方向スキャン用電磁石17の磁場のスキャン範囲を再設定することにより荷電粒子線18の照射範囲がY方向と平行な方向において層状領域25a内となるようにすることができる。これが、Y方向スキャン手段を、荷電粒子線が照射される層状領域をY方向と平行な方向において制限する照射範囲制限手段として用いる場合である。この場合、コリメータ22が不要となり、荷電粒子線照射装置が簡略化し小型化する効果、荷電粒子線照射装置の信頼性が向上する効果、及び荷電粒子線照射装置のコストが下がる効果が得られる。
【0053】
また、この実施の形態では、エネルギーシフタ21の厚さを徐々に大きくして、荷電粒子線18を層状領域25aに照射した場合の荷電粒子線18の停止位置を奥側から手前側に徐々に移動させる場合について説明したが、荷電粒子線18を層状領域25aに照射した場合の荷電粒子線18の停止位置をランダムに移動させる場合であっても同様の効果が得られる。
【0054】
実施の形態2.
この実施の形態では、エネルギーコンペンセータを荷電粒子線のビームエネルギーを変更させるエネルギー変更手段としても用いる場合について説明する。
【0055】
図8はこの発明の実施の形態2による荷電粒子線照射装置を示す構成図である。図8は患者の体内にある腫瘍に荷電粒子線を照射する様子を示している。図8において、31は荷電粒子線照射装置、32は荷電粒子線18のビームエネルギーを変調するエネルギーコンペンセータ(エネルギー変更手段)、32bはX方向と平行な方向に移動して荷電粒子線通過領域に出入りする、荷電粒子線18を吸収する材料で形成された棒である。その他の構成要素は図1において同一符号を付して示したものと同一あるいは同等であるため、その説明は省略する。
【0056】
この実施の形態におけるエネルギーコンペンセータ32は、実施の形態1におけるエネルギーコンペンセータ19と同様の構造をしている。ただし、この実施の形態におけるエネルギーコンペンセータ32では、荷電粒子線18を腫瘍25に照射した場合の荷電粒子線18の停止位置の軌跡が層状領域25aの奥側境界面25cの形状と略一致するとともに、荷電粒子線18を腫瘍25に照射した場合の荷電粒子線18の停止位置が腫瘍25内となるように、棒32bが移動する。すなわち、エネルギーコンペンセータ32を用いて荷電粒子線18のビームエネルギーを減衰させることによって、荷電粒子線18を腫瘍25に照射した場合の荷電粒子線18の停止位置が腫瘍25内となるようにするため、図8に示すように、実施の形態1の場合に比べて、荷電粒子線18が通過する部分により多くの棒32bを配置する。
【0057】
以上のように、この実施の形態2によれば、エネルギーコンペンセータを荷電粒子線のエネルギーを変更させるエネルギー変更手段としても用いるので、実施の形態1の場合に必要であったエネルギーシフタが不要となり、荷電粒子線照射装置が簡略化し小型化する効果、荷電粒子線照射装置の信頼性が向上する効果、及び荷電粒子線照射装置のコストが下がる効果が得られる。
【0058】
なお、荷電粒子線発生装置12として、例えば、シンクロトロン加速器を用いた場合には、荷電粒子線発生装置12をエネルギー変更手段として用いることができる。この場合、上述した効果と同様の効果が得られる。ただし、ビームエネルギーが変わる度に、X方向偏向用電磁石16の磁場を再設定し、荷電粒子線18が同じ層状領域を照射するようにする必要がある。
【0059】
実施の形態3.
図9はこの発明の実施の形態3による荷電粒子線照射装置を示す構成図である。図9は患者の体内にある腫瘍に荷電粒子線を照射する様子を示している。図9において、41は荷電粒子線照射装置、42は荷電粒子線15を散乱して広げる散乱体(層状領域照射手段)、43は荷電粒子線発生装置12から放射され、散乱体42で広げられた荷電粒子線、44は荷電粒子線43の照射範囲を制限するコリメータである。その他の構成要素は図1において同一符号を付して示したものと同一あるいは同等であるため、その説明は省略する。
【0060】
図10はコリメータをZ方向から見たときの平面図である。図10において、44aはX方向と平行な方向に移動する2つの部分から構成されるX方向移動コリメータ(層状領域照射手段、照射層状領域変更手段)、44bはY方向と平行な方向に移動する2つの部分から構成されるY方向移動コリメータ(照射範囲制限手段)である。
【0061】
なお、図9において、エネルギーコンペンセータ19、患者24、腫瘍25、散乱体42及びコリメータ44は、荷電粒子線15の進行方向を含み、かつYZ平面と平行な平面による断面を示している。
【0062】
X方向移動コリメータ44aは、荷電粒子線43を腫瘍25に照射した場合に荷電粒子線43が所定の層状領域25aのみを照射するするように、荷電粒子線43の通過範囲をX方向と平行な方向において制限することができる。また、Y方向移動コリメータ44bは、荷電粒子線43を腫瘍25に照射した場合の荷電粒子線43の停止位置が腫瘍25内となるように、荷電粒子線43の通過範囲をY方向と平行な方向において制限することができる。
【0063】
次に動作について説明する。
荷電粒子照射装置41を用いて腫瘍25に荷電粒子線43を照射する場合、先ず、腫瘍25をX方向において所定の厚さを有するn個の層状領域25aに分割し(すなわち、腫瘍25がX方向と平行な方向において所定の厚さを有する複数の層状領域25aから構成されるものとみなす。)、n個の層状領域25aに1からnの番号を割り当てる。
【0064】
その後、荷電粒子線43が第1番目の層状領域25aを照射するようにX方向移動コリメータ44aを設定することにより、荷電粒子線43を照射する層状領域25aを第1番目の層状領域25aに設定する。なお、X方向移動コリメータ44aの設定は、予めコンピュータ23に入力されたデータに基づいて行う。
【0065】
その後、荷電粒子線43の停止位置の軌跡が第1番目の層状領域25aの奥側境界面25cの形状と略一致するように変調されかつ荷電粒子線43の照射範囲がY方向と平行な方向において第1番目の層状領域25a内となるように制限された荷電粒子線43を、荷電粒子線43のビームエネルギーを段階的に変えながら第1番目の層状領域25aに照射する。
【0066】
すなわち、この実施の形態では、荷電粒子線43の停止位置の軌跡が第1番目の層状領域25aの奥側境界面25cの形状と略一致するように荷電粒子線43を変調するために、エネルギーコンペンセータ19の棒19bを移動する。そして、荷電粒子線43を第1の層状領域25aに照射した場合の荷電粒子線43の軌跡が第1番目の層状領域25aの奥側境界面25cの形状と略一致するようにする。また、荷電粒子線43の照射範囲がY方向と平行な方向において第1番目の層状領域25a内となるように制限するために、Y方向移動コリメータ44bを調節する。そして、荷電粒子線43を第1の層状領域25aに照射した場合の荷電粒子線43の照射範囲がY方向と平行な方向において第1番目の層状領域25a内となるようにする。また、エネルギーシフタ21の厚さを調節し、荷電粒子線43を第1の層状領域25aに照射した場合の荷電粒子線43の停止位置が第1の層状領域25aの奥側境界面25cのすぐ内側となるようにする。なお、エネルギーコンペンセータ19の棒19bの移動、Y方向移動コリメータ44bの調節、及びエネルギーシフタ21の厚さ調節は、予めコンピュータ23に入力しておいてデータに基づいて行う。データとして、例えば、患者24の体内の電子密度、層状領域25aの奥側境界面25cの形状などである。
【0067】
そして、このような状態で、荷電粒子線制御装置13により、荷電粒子線発生装置12から放射された荷電粒子線15を、荷電粒子線輸送装置14に入射するように偏向し、荷電粒子線15をON状態にする。荷電粒子線輸送装置14に入射した荷電粒子線15は、荷電粒子線輸送装置14によりその進行方向が切り替えられ、散乱体42により広げられ、散乱体42により広げられた荷電粒子線43は第1番目の層状領域25aを照射する。照射粒子数が所定粒子数に達した際、コンピュータ23は荷電粒子線制御装置13に荷電粒子線15をOFF状態にする信号を出し、荷電粒子線制御装置13により、荷電粒子線発生装置12から放射された荷電粒子線15を、荷電粒子線輸送装置14に入射しない方向に偏向し、荷電粒子線15をOFF状態とする。
【0068】
荷電粒子線15をOFF状態とした後、エネルギーシフタ21の厚さを所定量だけ増やし(例えば、水相当で4mm)、荷電粒子線43を第1の層状領域25aに照射した場合の荷電粒子線43の停止位置が少し手前側となるようにする。また、Y方向移動コリメータ44bを調節して、荷電粒子線43を第1の層状領域25aに照射した場合の荷電粒子線43の照射範囲がY方向と平行な方向において第1番目の層状領域25a内となるようにする。そして、荷電粒子線制御装置13により、荷電粒子線発生装置12から放射された荷電粒子線43を、荷電粒子線輸送装置14に入射する方向に偏向し、荷電粒子線43をON状態とし、荷電粒子を所定粒子数だけ照射する。
【0069】
以後、荷電粒子線43を第1の層状領域25aに照射した場合の荷電粒子線43の停止位置が、第1の層状領域25aの手前側境界面の近傍になるまで、同様の工程を繰り返し、第1の層状領域25aに対する荷電粒子線43の照射を終了する。
【0070】
第1の層状領域25aに対する荷電粒子線43の照射が終了した後、荷電粒子線43が第2番目の層状領域25aを照射するようにX方向移動コリメータ44aを設定することにより、荷電粒子線43を照射する層状領域25aを第2番目の層状領域25aに設定する。そして、上述した場合と同様にして、第2の層状領域25aに対して荷電粒子線43を照射する。以後、同様に、第3番目から第n番目の層状領域25aに対して、順に荷電粒子線43を照射する。第n番目の層状領域25aに対する荷電粒子線43の照射終了後、荷電粒子線43の照射を終了する。
【0071】
なお、図9中、26は荷電粒子線43の停止位置の軌跡を示す。図1では符号26は一部の軌跡についてのみ付している。
【0072】
以上のように、この実施の形態3によれば、エネルギーコンペンセータ19は、Y方向及びZ方向において複数の層をなして互いに平行に配置された複数の棒19bと、各棒19bをX方向と平行な方向に独立に移動させ荷電粒子線通過領域19aに出入りさせる棒駆動手段とを備えたものであるので、エネルギーコンペンセータ19の作成が容易である効果が得られる。また、エネルギーコンペンセータ19を繰り返し使用することができる効果が得られる。
【0073】
また、エネルギーコンペンセータ19の作成が容易であり、エネルギーコンペンセータ19を繰り返し使用することができるので、治療効率が向上し、治療コストが低減する効果が得られる。
【0074】
なお、この実施の形態では、コリメータ44として、X方向と平行な方向に移動する2つの部分から構成されるX方向移動コリメータ44aとY方向と平行な方向に移動する2つの部分から構成されるY方向移動コリメータ44bとから成るものを用いる場合について説明したが、荷電粒子線43を腫瘍25に照射した場合に荷電粒子線43が所定の層状領域25aのみを照射するように荷電粒子線43の通過範囲をX方向と平行な方向において制限することができ、かつ、荷電粒子線43を腫瘍25に照射した場合の荷電粒子線43の停止位置が腫瘍25内となるように荷電粒子線43の通過範囲をY方向と平行な方向において制限することができるものであれば、いかなる構成のものであっても同様の効果が得られる。
【0075】
上述した各実施の形態で説明した荷電粒子線照射装置及び荷電粒子線照射方法は荷電粒子線治療に限るものではなく、荷電粒子線照射を必要とする他の分野にも応用することができる。
【0076】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、荷電粒子線を放射する荷電粒子線発生手段と、荷電粒子線が照射のために入射される方向であるZ方向に直交するX方向において所定の厚さを有する複数の層状領域から構成される3次元照射領域中の所定の層状領域に荷電粒子線発生手段から放射された荷電粒子線を照射させる層状領域照射手段と、荷電粒子線のビームエネルギーを変更させるエネルギー変更手段と、荷電粒子線の照射範囲をX及びZ方向に直交するY方向と平行な方向において制限する照射範囲制限手段と、荷電粒子線のビームエネルギーを変調するエネルギーコンペンセータと、荷電粒子線が照射される層状領域を変更する照射層状領域変更手段とを備え、エネルギーコンペンセータは、Y方向及びZ方向において複数の層をなして互いに平行に配置された複数の棒と、各棒をX方向と平行な方向に独立に移動させ荷電粒子線通過領域に出入りさせる棒駆動手段とを備えるように荷電粒子線照射装置を構成したので、エネルギーコンペンセータの作成が容易でありかつエネルギーコンペンセータの繰り返し使用ができ、その結果、照射作業効率が向上し、照射作業コストが低減する効果がある。
【0077】
この発明によれば、層状領域照射手段が、荷電粒子線をX方向と平行な方向に偏向させるX方向偏向手段と、Y方向と平行な方向にスキャンさせるY方向スキャン手段とを備えるように荷電粒子線照射装置を構成したので、荷電粒子線の利用効率が高くなる効果がある。
【0078】
この発明によれば、Y方向スキャン手段が、照射範囲制限手段としても機能するように荷電粒子線照射装置を構成したので、荷電粒子線照射装置が簡略化し小型化する効果、荷電粒子線照射装置の信頼性が向上する効果、及び荷電粒子線照射装置のコストが下がる効果がある。
【0079】
この発明によれば、Z方向において隣接して積層する2つの棒の層のうちの一方の層を構成する棒の隙間と、他方の層を構成する棒の隙間とが重ならないように荷電粒子線照射装置を構成したので、棒の隙間からの荷電粒子線の漏れが抑制される効果がある。
【0080】
この発明によれば、エネルギーコンペンセータが、棒の先端を支持する先端支持部を備えるように荷電粒子線照射装置を構成したので、棒のたわみが抑制され、棒の軸中心位置が高精度に再現される効果がある。
【0081】
この発明によれば、照射層状領域変更手段が、3次元照射領域をX方向と平行な方向に移動させる3次元照射領域移動手段であるように荷電粒子線照射装置を構成したので、エネルギーコンペンセータにおける荷電粒子線通過領域のX方向の幅は層状領域のX方向の厚さだけあれば十分であり、荷電粒子線照射装置が小型化できる効果がある。
【0082】
この発明によれば、エネルギーコンペンセータをX方向と平行な方向に移動させるエネルギーコンペンセータ移動手段を備えるように荷電粒子線照射装置を構成したので、エネルギーコンペンセータにおける荷電粒子線通過領域のX方向の幅を層状領域のX方向の厚さ程度とすることができ、荷電粒子線照射装置が小型化できる効果がある。
【0083】
この発明によれば、エネルギーコンペンセータが、棒と棒駆動手段とを一体としてX方向と平行な方向に移動させる移動手段を備えるように荷電粒子線照射装置を構成したので、エネルギーコンペンセータにおける荷電粒子線通過領域のX方向の幅を層状領域のX方向の厚さ程度とすることができ、荷電粒子線照射装置が小型化できる効果がある。
【0084】
この発明によれば、エネルギーコンペンセータが、エネルギー変更手段としても機能するように荷電粒子線照射装置を構成したので、荷電粒子線照射装置が簡略化し小型化する効果、荷電粒子線照射装置の信頼性が向上する効果、及び荷電粒子線照射装置のコストが下がる効果がある。
【0085】
この発明によれば、荷電粒子線発生手段が、エネルギー変更手段としても機能するように荷電粒子線照射装置を構成したので、荷電粒子線照射装置が簡略化し小型化する効果、荷電粒子線照射装置の信頼性が向上する効果、及び荷電粒子線照射装置のコストが下がる効果がある。
【0086】
この発明によれば、二次元平面上に、複数の層をなして当該平面に垂直に配置された複数の棒と、各棒を平面に垂直な方向に独立に移動させる棒駆動手段とを備えるようにエネルギーコンペンセータを構成したので、エネルギーコンペンセータを容易に作成することができ、かつエネルギーコンペンセータを繰り返し使用することができる効果がある。
【0087】
この発明によれば、3次元照射領域を、荷電粒子線の照射方向であるZ方向に直交するX方向において所定の厚さを有するn個の層状領域に分割する第1工程と、荷電粒子線を照射する層状領域を第i(i=1,2,3,・・・,n)番目の層状領域に設定する第2工程と、荷電粒子線の照射範囲がX及びZ方向に直交するY方向と平行な方向において第i番目の層状領域内となるように制限し、Y−Z面上に複数の層をなして、当該Y−Z面に垂直に複数配列されたX方向に独立駆動可能な棒の少なくとも一部をX方向へ駆動して、棒のZ方向の合計厚さを第i番目の層状領域内でY方向位置に依存して調整することにより、荷電粒子線のビームエネルギーを、荷電粒子線の停止位置の軌跡が第i番目の層状領域の奥側境界面の形状と略一致するように変調して、第i番目の層状領域に荷電粒子線を照射する第3工程と、第i番目の層状領域における荷電粒子線の照射が終了した場合、i≠nのとき、荷電粒子線を照射する層状領域を第i+1番目の層状領域に設定して第3工程を行い、i=nのとき、荷電粒子線の照射を終了する第4工程とにより荷電粒子線照射方法を構成したので、照射作業効率が向上し、照射作業コストが低減する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による荷電粒子線照射装置を示す構成図である。
【図2】 患者の体内にある腫瘍をZ方向から見たときの平面図である。
【図3】 腫瘍の斜視図である。
【図4】 この発明の実施の形態1による荷電粒子線照射装置に用いるエネルギーコンペンセータの概略的な構成図である。
【図5】 この発明の実施の形態1による荷電粒子線照射装置に用いるエネルギーコンペンセータを構成する複数の棒の配置を示す断面図である。
【図6】 この発明の実施の形態1による荷電粒子線照射装置に用いるエネルギーコンペンセータを構成する複数の棒の配置を示す斜視図である。
【図7】 この発明の実施の形態1による荷電粒子線照射装置の変形例を示す構成図である。
【図8】 この発明の実施の形態2による荷電粒子線照射装置を示す構成図である。
【図9】 この発明の実施の形態3による荷電粒子線照射装置を示す構成図である。
【図10】 コリメータをZ方向から見たときの平面図である。
【図11】 従来の荷電粒子線照射装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
11,31,41 荷電粒子線照射装置、12 荷電粒子線発生装置(荷電粒子線発生手段)、16 X方向偏向用電磁石(層状領域照射手段、照射層状領域変更手段、X方向偏向手段)、17 Y方向スキャン用電磁石(層状領域照射手段、Y方向スキャン手段)、19 エネルギーコンペンセータ、19a 荷電粒子線通過領域、19b,32b 棒、19f 先端支持部、19i 電磁石(棒駆動手段)、19j 永久磁石(棒駆動手段)、21 エネルギーシフタ(エネルギー変更手段)、22 コリメータ(照射範囲制限手段)、25 腫瘍(3次元照射領域)、32 エネルギーコンペンセータ(エネルギー変更手段)、42散乱体(層状領域照射手段)、44a X方向移動コリメータ(層状領域照射手段、照射層状領域変更手段)、44b Y方向移動コリメータ(照射範囲制限手段)。

Claims (12)

  1. 荷電粒子線を放射する荷電粒子線発生手段と、上記荷電粒子線が照射のために入射される方向であるZ方向に直交するX方向において所定の厚さを有する複数の層状領域から構成される3次元照射領域中の所定の層状領域に上記荷電粒子線発生手段から放射された荷電粒子線を照射させる層状領域照射手段と、上記荷電粒子線のビームエネルギーを変更させるエネルギー変更手段と、上記荷電粒子線の照射範囲を上記X及びZ方向に直交するY方向と平行な方向において制限する照射範囲制限手段と、上記荷電粒子線のビームエネルギーを変調するエネルギーコンペンセータと、上記荷電粒子線が照射される上記層状領域を変更する照射層状領域変更手段とを備え、
    上記エネルギーコンペンセータは、上記Y方向及びZ方向において複数の層をなして互いに平行に配置された複数の棒と、各棒を上記X方向と平行な方向に独立に移動させ荷電粒子線通過領域に出入りさせる棒駆動手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子線照射装置。
  2. 層状領域照射手段は、荷電粒子線をX方向と平行な方向に偏向させるX方向偏向手段と、Y方向と平行な方向にスキャンさせるY方向スキャン手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載の荷電粒子線照射装置。
  3. Y方向スキャン手段は、照射範囲制限手段としても機能することを特徴とする請求項2記載の荷電粒子線照射装置。
  4. Z方向において隣接して積層する2つの棒の層のうちの一方の層を構成する棒の隙間と、他方の層を構成する棒の隙間とが重ならないように、棒が配置していることを特徴とする請求項1記載の荷電粒子線照射装置。
  5. エネルギーコンペンセータは、棒の先端を支持する先端支持部を備えたことを特徴とする請求項1記載の荷電粒子線照射装置。
  6. 照射層状領域変更手段は、3次元照射領域をX方向と平行な方向に移動させる3次元照射領域移動手段であることを特徴とする請求項1記載の荷電粒子線照射装置。
  7. エネルギーコンペンセータをX方向と平行な方向に移動させるエネルギーコンペンセータ移動手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の荷電粒子線照射装置。
  8. エネルギーコンペンセータは、棒と棒駆動手段とを一体としてX方向と平行な方向に移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の荷電粒子線照射装置。
  9. エネルギーコンペンセータは、エネルギー変更手段としても機能することを特徴とする請求項1記載の荷電粒子線照射装置。
  10. 荷電粒子線発生手段は、エネルギー変更手段としても機能することを特徴とする請求項1記載の荷電粒子線照射装置。
  11. 二次元平面上に、複数の層をなして当該平面に垂直に配置された複数の棒と、各棒を上記平面に垂直な方向に独立に移動させる棒駆動手段とを備えたエネルギーコンペンセータ。
  12. 3次元照射領域を、荷電粒子線の照射方向であるZ方向に直交するX方向において所定の厚さを有するn個の層状領域に分割する第1工程と、
    荷電粒子線を照射する上記層状領域を第i(i=1,2,3,・・・,n)番目の層状領域に設定する第2工程と、
    上記荷電粒子線の照射範囲が上記X及びZ方向に直交するY方向と平行な方向において第i番目の層状領域内となるように制限し、上記Y−Z面上に複数の層をなして、当該Y−Z面に垂直に複数配列された上記X方向に独立駆動可能な棒の少なくとも一部を上記X方向へ駆動して、上記棒のZ方向の合計厚さを上記第i番目の層状領域内で上記Y方向位置に依存して調整することにより、上記荷電粒子線のビームエネルギーを、上記荷電粒子線の停止位置の軌跡が上記第i番目の層状領域の奥側境界面の形状と略一致するように変調して、上記第i番目の層状領域に上記荷電粒子線を照射する第3工程と、
    上記第i番目の層状領域における上記荷電粒子線の照射が終了した場合、i≠nのとき、上記荷電粒子線を照射する上記層状領域を第i+1番目の層状領域に設定して第3工程を行い、i=nのとき、上記荷電粒子線の照射を終了する第4工程とを備えた荷電粒子線照射方法。
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