JP5822167B2 - 荷電粒子照射装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子照射装置および方法の分野に、および特に荷電粒子ビーム（９０）の供給を調整するための装置および方法に関する。

粒子を使用する放射線療法は、周囲の健康な組織に対する線量を最小化すると共に、標的容積に対して高い線量が供給されることができる正確な原体照射治療技法であると判明している。荷電粒子照射装置は、高エネルギー荷電粒子ビームを生成する加速装置、ビーム移送系および照射ユニットを備える。照射ユニットは、原体線量分布を標的容積に供給し、かつ、供給される線量を監視して測定する役割を果たす。様々な形の照射ユニットが存在し、原体線量を標的容積に供給するために異なる技法を適用する。粒子ビーム供給に使用される２つの主要な技法：より一般的な受動散乱技法およびより精巧な動的照射技法がある。

動的技法の一例は、いわゆるペンシルビーム走査（ＰＢＳ）技法である。ＰＢＳでは、狭粒子ペンシルビームが中心ビーム方向に対して直角の平面上で磁気的に走査される。標的容積内の横方向の整合が、走査磁石の適切な制御によって得られる。粒子ビームのエネルギーを変化させることによって、それらの固定された粒子エネルギーによって特徴づけられる標的容積内の異なる層が続いて照射されることができる。このように、粒子放射線量が３次元標的容積全体に供給されることができる。

同じビームから対象までの幾何学形状を保つ間、標的容積に供給される全層照射の合計は、治療ビームまたは治療フィールドと呼ばれる。ガントリ装置を備える荷電粒子照射装置を使用する時、種々の治療ビームが異なるガントリ角度から標的容積まで供給されることができる。あるいは、ビームから対象までの幾何学形状はまた、ビームに対する対象の回転によって変更されることができる。同じ照射セッション中に供給されるべき全治療ビームの合計が、治療画分を定義している。画分中の荷電粒子照射装置によって供給されるべき治療ビームの幾何学形状および特性が、治療方針内に特定される。照射の前に、荷電粒子照射装置が、供給されるべき治療ビームの特性を特定する治療方針システムから治療方針を受け取る。荷電粒子照射装置は、治療方針内に特定される所定の組の治療ビームパラメータに基づいて治療ビームの供給のために構成可能である。

ペンシルビーム走査技法の多数の変形例が、存在する。層照射が標的容積内の個別スポット位置において規定された粒子線量を供給することによってかつビーム中間スポット位置を分断することによって実行されるいわゆるスポット走査技法が、ある。別の方法は、ビームスポットが所定の走査パターン後に連続的に走査される連続走査技法である。層の走査中に、粒子強度は、治療方針内に特定されるように、標的容積内の正しい場所で正しい粒子放射線量を供給するために瞬間毎に変化することができる。より高度なビーム供給システムでは、さらに、走査速度が、粒子強度を変調する付加的な自由度を有するために瞬間毎に調節されることができる。走査技法の他の変形例が、提唱されている。例えば、各スポット位置で粒子エネルギーが、次のスポット位置に進行する前に深くターゲット領域を覆うように変化する走査技法。さらにより高度な技法が、スポット位置および粒子エネルギーの両方が共に変化する技法である。

ＰＢＳ技法によって、均質の線量分布が標的容積に供給されることができるだけでなく、また、先端治療方針システムによって特定されるように、異質な線量分布も供給されることができる。一般的に、（例えば別のガントリ角度を選択することによって、またはビーム方向に対して対象を回転させることによって）異なるビーム方向から来るいくつかの治療ビームの組み合わせが、また、隣接する正常組織を保護すると共に、標的容積内の線量を最大化するカスタム調製された放射線量を生成するために必要である。その結果、１つの単一治療ビーム方向から得られる標的容積内の３次元線量分布は、均一でないかもしれない。治療画分の全治療ビームからの線量寄与の総体が供給される時、それは均一である。標的容積内に均質のかつ原体線量まで加える異質な治療ビームの供給は、強度変調粒子療法（ＩＭＰＴ）と呼ばれる。治療ビームの規格は、治療ビームの数および方向ならびに各治療ビームの各層内の各スポット位置に対して供給されるべき粒子強度を特定するために最適化アルゴリズムを使用して先端治療方針システムによって実行される。

ペンシルビーム走査と異なる動的粒子放射線技法の別の例は、いわゆる揺動技法であり、また、均一走査技法とも呼ばれ、均一線量が標的容積に層毎に供給され、および、ビームが固定された幾何学的走査パターンの上に連続的に走査される。この方法では、ビームは標的容積の輪郭をたどらないが、ビームは所定の幾何学的領域（正方形、長方形、円、．．．）内で走査され、横方向の整合がマルチリーフコリメータまたは患者特定の開口を用いて達成される。

最高精度で荷電粒子ビームを供給するために、荷電粒子照射装置によって生成されるビームの線量および位置が、水ファントムを使用して定期的に較正される。水ファントムは、標準較正装置である。通常、それは可動電離箱または半導体検出器を備える水で充満したタンクである。

また、最高精度で荷電粒子ビームを供給するために、例えば、電離箱、画素箱または剥離箱のような監視手段が、ビームの線量および位置のオンライン監視のために、照射ユニット内に、および／または照射ユニット上流のビーム移送系内に、および／または患者と照射ユニットとの間の患者寝台上に、含まれる。

ビームの位置合わせの狂いを回避することが、特に重要である。ビームの位置合わせの狂いの原因が、（非特許文献１）において検討されている。ビームの位置合わせの狂いは、系統誤差および／または偶然誤差によって引き起こされる可能性がある。一般的な系統誤差は、扱いにくく加重構造体であるガントリの弾性変形によって引き起こされる。ビーム位置合わせに関する他の系統誤差は、例えば製造誤差によってまたは走査磁石の初期の位置合わせによって引き起こされる可能性がある。偶然誤差は、温度効果によってまたはガントリの回転中の個々のビーム移送要素の再現不可能な位置合わせ変化によってしばしば引き起こされる。この参考文献では、著者は、監視手段がビームの間違った位置を検出する場合、ビームの供給を止め、そして次に、走査磁石の設定を調節することによってビーム位置を補正することを示唆するだけである。

（特許文献１）が、グリッドスキャナイオンビーム療法のフィードバック制御のための方法を開示し、そこにおいて、グリッドスキャナが、
−ビームの中央に対して水平および垂直にイオンビームを向けるためのビーム走査磁石であって制御および読み出しモジュールによって制御される走査磁石と、
−ビーム位置測定のための監視手段と、
−機器の装置の間の起動および読み出しシーケンスを制御するシーケンス制御装置と、を有し、
この方法が以下の諸ステップを含む：
−第１のスポットの所望の位置による前記第１のスポットに照射するビームの、前記監視手段で測定される位置の比較ステップと、
−実行された比較に従って走査磁石に供給する補正値の決定ステップと、
−前記第１のスポットに対するビーム位置の再調整のために補正値をスキャナ磁石に設定するステップと、
−照射されるべき他のスポットに対して上記のステップを繰り返すステップ。
この方法では、所望のビーム位置に関して第１のスポットの照射に対するビームの位置の不一致を有する確率が、高い。さらに、著者が、図３ａに４９ビーム位置の図およびこの図の最上部左側角から始まる照射の方法、したがって、腫瘍の末端で始まる照射方法を記載する。ビームが第１のスポットに照射するために不正確に配置される高い確率があるので、健康な組織に照射する確率が高い。また、この照射方法では、ビーム再調整がビーム位置毎に実施され、およびしたがって時間がかかる。この装置は、各スポットに対する補正値を決定するための高速エレクトロニクスを必要とする。

他の文献（特許文献２）および（特許文献３）が、監視手段を使用してビームによってとられる方向の監視、その後に続く、走査または操向磁石に設定する補正値を計算し、かつ補正値に従って走査または操向磁石を設定することによるビーム軌道の補正を開示する。

米国特許第６６７７５９７号明細書 欧州特許第２００５９９３号明細書 欧州特許第１３４８４６５号明細書

Ｓ．Ａ．Ｒｅｉｍｏｓｔｅｒ、Ｍ．Ｐａｖｌｏｖｉｃ著、「「Ｒｉｅｓｅｎｒａｄ」イオンガントリにおけるビーム位置決め精度の工学設計および研究」、Ｎｕｃｌｅａｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａ ４５６ ５２００１ ） ３９０−４１０

上述した技法は、いくつかの欠点を提示する。ペンシルビーム走査技法またはスポット走査技法による腫瘍の治療にとって、ビームの位置合わせにおける系統または偶然誤差を有する確率は高く、およびこの場合に、標的容積、すなわち腫瘍内に含まれる最初の小容積要素の照射は、適している標的となる容積要素で始まらず、健康な組織の一部である可能性がある別の容積要素で始まる。ｆ．ｉ．連続走査によって腫瘍または腫瘍の層に照射するために、ビームが間違った位置で第１の容積要素に照射する場合、誤差が、照射されるべき次の要素体積に対して作られる。また、Ｒｅｉｓｍｏｓｔｅｒ他の上述した参考文献で述べたように、標的容積要素に関するビームの位置合わせの狂いが、ガントリの回転の後で生じる可能性がある。走査磁石の良好な位置合わせおよび設定が正確な治療を保証することにとって重要であるので、治療方針に従って標的容積（すなわち腫瘍）に含まれる明確な第１の標的容積要素から始まり、およびしたがって、腫瘍に含まれる定義された第１のおよび更なる容積要素に関する供給の誤差を最小化する、正確な方法で荷電粒子ビームによって腫瘍を走査することが可能である荷電粒子照射装置および方法に対する必要性が、ある。この方法は、水ファントムを使用して時間がかかる較正の必要性を限定する多数の患者の治療を可能にするために効率的ですばやくなければならない。

第１の態様に従って、本発明は、標的容積に照射するための荷電粒子照射装置であって、各々供給されるべき規定された線量を有する一連の規定された照射点を定義する治療方針を受け取るために適応され、加速器、ビーム移送システムおよび少なくとも１個の走査磁石を有する照射ユニット、線量検出器および前記走査磁石と前記標的容積の間に設置される少なくとも１台のビーム位置モニタ、対応する磁気設定が適用される時、ビームが前記規定された照射点を指すように、走査磁石の公称磁気設定に対応する任意の前記規定された照射点に対して算出するための手段および前記ビーム位置モニタにおいて対応する予想される位置を算出するための手段を備えるコントローラを備える装置に関する。
本発明によれば、このコントローラが更に、
ａ）同調基準点を前記一連の規定された照射点から選択するための手段と、
ｂ）前記選択された同調基準点に与えられるべき規定された同調線量を特定するための手段であって、前記規定された同調線量が前記選択された同調基準点において前記規定された線量と同等であるかまたはより少ない手段と、
ｃ）ビーム位置モニタによって与えられるビーム位置と前記選択された同調基準点に対する前記ビーム位置モニタにおいて予想される位置を比較するための手段と、
ｄ）前記選択された同調基準点に対して前記ビーム位置モニタにおいて予想される位置にビーム位置モニタによって与えられるビーム位置を位置合わせするために、走査磁石の前記公称磁気設定に適用されるべき第１の補正を計算するための手段と、
ｅ）前記第１の補正に従って全ての前記規定された照射点に対して走査磁石の公称磁気設定を補正するための手段と、を備える。
それゆえに、本発明に従う装置は、全規定された照射点に対する走査磁石の磁気設定に適用されるべき補正を決定することが可能であるために、１つの基準点でビーム位置の１つの単一測定を実行する必要があるだけである。

同調基準点を選択するための手段は、好ましくは、最も高い規定された線量を備えた照射点の間で、または閾値より上の規定された線量を有する照射点の凸形の領域の中心で、または閾値より上の規定された線量を有する照射点の凸形の領域で無作為に、のいずれかで同調基準点を選択するのに適している。

好ましくは、規定された同調線量を特定するための手段が、選択された同調基準点に対して規定された線量の１０分の１より小さい、好ましくは１００分の１より小さい規定された同調線量を特定するのに適している。

より好ましくは、前記コントローラが前記規定された同調線量を前記選択された同調基準点に対するまたは最も近い照射点に対する規定された線量から減ずるための手段を更に備える。

第２の態様に従って、本発明は、標的容積に照射するための荷電粒子照射装置であって、各々供給されるべき規定された線量を有する一連の規定された照射点を定義する治療方針を受け取るために適応され、加速器、ビーム移送システムおよび少なくとも１個の走査磁石を有する照射ユニット、線量検出器および前記走査磁石と前記標的容積の間に設置される少なくとも１台のビーム位置モニタ、対応する磁気設定が適用される時、ビームが前記規定された照射点を指すように、走査磁石の公称磁気設定に対応する任意の前記規定された照射点に対して算出するための手段および前記ビーム位置モニタにおいて対応する予想される位置を算出するための手段を備えるコントローラを備える装置において、荷電粒子ビームの供給を調整するための方法に関する。
本発明に従って、この方法が以下のステップを含む：
ａ）同調基準点を前記一連の規定された照射点から選択するステップと、
ｂ）前記選択された同調基準点に与えられるべき規定された同調線量を特定するステップであって、前記規定された同調線量が前記選択された同調基準点において前記規定された線量と同等であるかまたはより少ないステップと、
ｃ）ビーム位置モニタによって与えられるビーム位置と前記選択された同調基準点に対する前記ビーム位置モニタにおいて予想される位置を比較するステップと、
ｄ）前記選択された同調基準点に対して前記ビーム位置モニタにおいて予想される位置にビーム位置モニタによって与えられるビーム位置を位置合わせするために、走査磁石の前記公称磁気設定に適用されるべき第１の補正を計算するステップと、
ｅ）前記第１の補正に従って全ての前記規定された照射点に対して走査磁石の公称磁気設定を補正するステップ。

同調基準点を選択するステップが、最も高い規定された線量を備えた照射点の間で、または閾値より上の規定された線量を有する照射点の領域の中心で、または閾値より上の規定された線量を有する照射点の領域で無作為にさえ、同調基準点を選択することができる。

好ましくは、規定された同調線量を特定するステップが、選択された同調基準点に対してまたは最も近い照射点に対して規定された線量の１００分の１より小さい規定された同調線量を特定する。

この方法が、前記規定された同調線量を前記選択された同調基準点に対する規定された線量から減ずるステップを更に含むことができる。

本発明に従う例示的な荷電粒子照射装置の概略図である。 本発明に用いられる照射ユニットのより詳細な図である。

図１は、本発明に従う例示的な荷電粒子照射装置１０の一般的な概略図である。それは、例えば陽子、α粒子または炭素イオンのような荷電粒子を加速するための例えばサイクロトロンまたはシンクロトロンであることができる加速器２０を備える。ビーム移送系３０は、標的５０が位置する位置まで荷電粒子のビーム９０を移送する。標的５０は、ビームを測定するためのファントムまたは治療されるべき患者（の一部）のどちらかであることができる。照射ユニット４０は、治療方針の要件に従ってビームを成形するかまたは向ける機能を実行する。コントローラ８０はとりわけ、照射ユニット４０を制御する機能を実行する。治療方針システム６０（荷電粒子照射装置１０の一部分でないが、明確にするため図１に示される）が、コントローラ８０に治療方針７０を供給する。ペンシルビーム走査（ＰＢＳ）技法の場合、治療方針は一組の規定された照射点を備え、前記点でそれぞれ供給されるべき規定された線量と関連している。照射点は、通常「層」として関連づけられ、各層が標的内に所定の深度で位置する。

図２は、本発明に用いられる照射ユニット４０のより詳細な図である。照射ユニット４０は、主ビーム軸（Ｚ）に対して垂直な第１の方向（Ｘ）にビーム９０をそらすための第１の走査磁石１００およびまた、主ビーム軸（Ｚ）に対してかつ第１の方向（Ｘ）に対して垂直な第２の方向（Ｙ）に、ビーム９０をそらすための第２の走査磁石１１０を備える。加えて、ビーム位置モニタ１３０がビームの（Ｘ，Ｙ）位置を測定するために設けられる。ビーム位置モニタ１３０は、例えば垂直に配設される一組のワイヤカウンタまたは電離箱のＸＹマトリクスであることができる。照射ユニット４０は、任意選択でまた、線量検出器１２０を備えることができる。この線量検出器１２０は、例えば完全平面電離箱であることができる。線量検出器は、それを横断するビーム９０によって標的５０に供給される線量を測定する。

本発明によれば、コントローラ８０が以下の機能を実行する：
ａ）治療方針システム６０から治療方針７０を受け取った後に、同調基準点を受け取られた一連の規定された照射点１４０から選択する、
ｂ）前記選択された同調基準点に与えられるべき規定された同調線量であって前記選択された同調基準点において前記規定された線量と同等であるかまたはより少ない前記規定された同調線量を特定し、同調基準点が次いで、それが規定された同調線量を受け取るまで、ビームによって照射される、
ｃ）規定された同調線量による同調基準点の照射の間に、ビーム位置モニタ（１３０）によって与えられるビーム位置と前記選択された同調基準点に対する前記ビーム位置モニタ１３０において予想される位置を比較する、
ｄ）前記選択された同調基準点に対して前記ビーム位置モニタ１３０において予想される位置にビーム位置モニタ１３０によって与えられるビーム位置を位置合わせするために、走査磁石（１００；１１０）の前記公称磁気設定に適用されるべき第１の補正を計算する、この第１の補正は、磁石電流の単純な線形補正であることができる。位置偏向の関数において磁石電流補正を与えるパラメータが、好ましくは測定または計算によって前もって決定される、
ｅ）前記第１の補正に従って全ての前記規定された照射点に対して走査磁石の公称磁気設定を補正する。
機能ｅ）を実行するために、コントローラ８０は例えば各規定された照射点に対する走査磁石の公称磁気設定に適用されるべき補正を最初に計算することができ、各補正が前記第１の補正の関数であり、そして次に、計算された補正に基づいて各規定された照射点に対する走査磁石の補正磁気設定を計算して保存し、そして次に、標的上でビームを走査する時、補正磁気設定に従って走査磁石を制御する。
あるいは、コントローラが走査照射プロセスの間に照射点毎にこれらの補正を計算して適用することができる。
各規定された照射点に対する走査磁石の公称磁気設定に適用される補正は、例えば全て第１の補正の同じ関数であることができる：
点「１」に対する補正＝点「２」に対する補正＝．．．．＝点「ｎ」に対する補正＝ｆ（第１の補正）
特定の場合には、各規定された照射点に対する補正は、第１の補正に等しい。
あるいは、各規定された照射点に対する走査磁石の公称磁気設定に適用されるべき補正は、第１の補正の異なる関数であることができる：
点「１」に対する補正＝ｆ１（第１の補正）、
点「２」に対する補正＝ｆ２（第１の補正）、
点「ｎ」に対する補正＝ｆｎ（第１の補正）、
ここでｆ１、ｆ２、．．．．、ｆｎは少なくとも２つの関数が互いに異なる関数である。
任意の補正が実際、２つの補正値：第１の走査磁石１００に対する１つの値（「Ｘ」補正）および第２の走査磁石１１０に対する別の値（「Ｙ」補正）を備えることがもちろん理解されなければならない。
別の特定の場合には、所定の照射点に対する補正は、第１の補正のおよびその照射点のＸ，Ｙ位置の関数である：
点「ｉ」に対する「Ｘ」補正＝ｆ（Ｘｉ、第１の補正＿Ｘ）、
点「ｉ」に対する「Ｙ」補正＝ｆ（Ｙｉ、第１の補正＿Ｙ）、
ここで、Ｘｉ，Ｙｉはそれぞれ点「ｉ」のＸ，Ｙ座標であり、そして、「第１の補正＿Ｘ」は第１の走査磁石１００に対する第１の補正であり、および、「第１の補正＿Ｙ」は第２の走査磁石１１０に対する第１の補正である。

コントローラ８０によってステップｃ）、ｄ）およびｅ）内に実行される機能が、次に例示的な計算によって更に、詳述される。
ビーム位置モニタ１３０のレベルでのビームの位置が、関連するビーム位置モニタ内の座標（ＸＭｏｎｉｔｏｒ、ＹＭｏｎｉｔｏｒ）によって識別され、および、標的５０が位置するいわゆるアイソセンタのレベルでの同じビームの位置が、関連するアイソセンタ内の座標（Ｘｉｓｏｃ、Ｙｉｓｏｃ）によって識別される。関連するビーム位置モニタおよび関連するアイソセンタは、両方とも主ビーム軸（Ｚ）に垂直である。関連するアイソセンタは、主ビーム軸（Ｚ）上にその原点を有する。
スキャンされてないビーム（すなわち、両方の走査磁石１００および１１０がオフである）を考慮する時、４つのパラメータ（αｘ、βｘ、αｙ、βｙ）の組が、ビーム位置モニタ１３０でのこのスキャンされてないビームの位置と以下の等式を通してのアイソセンタでのその位置との間の相関を定義する：
Ｘｉｓｏｃ＝αｘ^＊ＸＭｏｎｉｔｏｒ＋βｘ
Ｙｉｓｏｃ＝αｙ^＊ＹＭｏｎｉｔｏｒ＋βｙ
これらの等式は、アイソセンタ平面のレベルでのおよびビーム位置モニタ１３０のレベルでの座標系を連結している。
アイソセンタ平面でのスキャンされてないビームの理論上の位置は、関連するアイソセンタ内の座標（ＩｓｏＸＵｎｓｃａｎ、ＩｓｏＹＵｎｓｃａｎ）を通して定義され、および、関連するビーム位置モニタ内の対応する座標が、上記の等式によって算出されることができる。
スキャンされてないビームのアイソセンタでのこれらの位置が、所定の照射点にビームをもたらすために、走査磁石１００、１１０によって加えられるべき偏向を算出するために考慮に入れられる必要がある。
実際に、照射位置１４０の１つに対する関連するアイソセンタ内のビームの予想される位置として位置座標（ＤｅｆＩＸ、ＤｅｆｌＹ）を考慮する。次いで、予想される位置（ＤｅｆＩＸ、ＤｅｆｌＹ）に到達するために走査磁石１００，１１０によって加えられるべき全偏向（ｄＸ、ｄＹ）が、以下を通して計算される：
ｄＸ＝ＤｅｆＩＸ＋ＩｓｏＸＯｆｆｓｅｔ
ｄＹ＝ＤｅｆｌＹ＋ＩｓｏＹＯｆｆｓｅｔ
ここで、
ＩｓｏＸＯｆｆｓｅｔ＝−ＩｓｏＸＵｎｓｃａｎ
ＩｓｏＹＯｆｆｓｅｔ＝−ＩｓｏＹＵｎｓｃａｎ
これらの偏向（ｄＸ，ｄＹ）に対応して、ビーム位置モニタにおける位置（ＸＭｏｎｉｔｏｒ、ＹＭｏｎｉｔｏｒ）が次に以下の関係を通して計算されることができる：
ＸＭｏｎｉｔｏｒ＝（ｄＸ^＊ＤｉｓｔａｎｃｅｔｏＸＭａｇｎｅｔ／ＳＡＤＸ）＋（ＩｓｏＸＵｎｓｃａｎ−βｘ）／αｘ
ＹＭｏｎｉｔｏｒ＝（ｄＹ^＊ＤｉｓｔａｎｃｅｔｏＹＭａｇｎｅｔ／ＳＡＤＹ）＋（ＩｓｏＹＵｎｓｃａｎ−βｙ）／αｙ
ここで、ＳＡＤＸおよびＳＡＤＹはそれぞれＸおよびＹにおけるソースから軸までの距離であり、ならびに、ＤｉｓｔａｎｃｅｔｏＸＭａｇｎｅｔおよびＤｉｓｔａｎｃｅｔｏＹｍａｇｎｅｔはビーム位置モニタからそれぞれの走査磁石までの距離である。
照射点に対する走査磁石の磁気設定を算出する時、課題は、それらが変化する可能性があるので、ＩｓｏＸｏｆｆｓｅｔおよびＩｓｏＹｏｆｆｓｅｔの値が周知でなく、および、それゆえに、補正が適用される必要があることである。
本発明の装置および方法が、同調基準点で測定を実行することによって決定されるＩｓｏＯｆｆｓｅｔ補正に対応する第１の補正に従って全照射点に対する公称磁界偏向（すなわち走査磁石の磁気設定）を補正することを提供する。
上記のように同調基準点で照射をする時、ビーム位置モニタにおいて予想される位置（ＸＥｘｐｅｃｔｅｄおよびＹＥｘｐｅｃｔｅｄ）とビーム位置モニタ１３０によって与えられるビーム位置（すなわち測定位置：ＸＭｅａｓｕｒｅｄおよびＹＭｅａｓｕｒｅｄ）を次のように比較する（すなわち、上に検討されたコントローラの機能ｃ）を実行する）：
ＤｅｌｔａＸＭｏｎｉｔｏｒ＝ＸＥｘｐｅｃｔｅｄ−ＸＭｅａｓｕｒｅｄ
ＤｅｌｔａＹＭｏｎｉｔｏｒ＝ＹＥｘｐｅｃｔｅｄ−ＹＭｅａｓｕｒｅｄ
これらの比較は次いで、以下の関係を通してアイソセンタでの位置誤差（ＸＥｒｒｏｒＩｓｏ、ＹＥｒｒｏｒＩｓｏ）と連結される：
ＸＥｒｒｏｒＩｓｏ＝αｘ．ＤｅｌｔａＸＭｏｎｉｔｏｒ
ＹＥｒｒｏｒＩｓｏ＝αｙ．ＤｅｌｔａＹＭｏｎｉｔｏｒ
これらの誤差は、同調基準点で測定される位置から予想される位置までビームをもたらすために走査磁石に適用される必要がある第１の補正に対応する（すなわち上に検討されたコントローラの機能ｄ）を実行する）。
更なるステップ（上に検討されたコントローラの機能ｅ））において、全ての規定された照射点に対する走査磁石の偏向に対する補正（すなわち前記磁石の磁気設定に対する補正）が、第１の補正に従ってなされる。全照射点に対する偏向を算出するために、ＸおよびＹにおける新規のＩｓｏＯｆｆｓｅｔが、次のように最初に算出される：
ＸＮｅｗＩｓｏＯｆｆｓｅｔ＝−ＩｓｏＸＵｎｓｃａｎ＋ＸＥｒｒｏｒＩｓｏ
ＹＮｅｗＩｓｏＯｆｆｓｅｔ＝−ＩｓｏＹＵｎｓｃａｎ＋ＹＥｒｒｏｒＩｓｏ
関連するアイソセンタ内の予想される位置（ＤｅｆｌＸ，ＤｅｆｌＹ）を有する照射点に対する合計走査磁界偏向（ＤＸ，ＤＹ）はそれで、次のように表現される：
ＤＸ＝ＤｅｆＩＸ＋ＸＮｅｗＩｓｏＯｆｆｓｅｔ
Ｄｙ＝ＤｅｆｌＹ＋ＹＮｅｗＩｓｏＯｆｆｓｅｔ
同じ等式が、関連するアイソセンタ内の予想される位置（ＤｅｆＩＸ、ＤｅｆｌＹ）を有する全照射点１４０に対して新規の合計磁界偏向（ＤＸ，ＤＹ）、すなわち走査磁石に適用されるべき磁気設定を算出するために使用される。
この例示的な計算方法は、走査磁石によって誘導される偏向が再現可能であり、かつ入射ビームから独立しているという想定に基づく。

同調基準点の選択が、好ましくは健康な組織に照射する危険性を低下させるためになされる。このために、同調基準点は好ましくは、最も高い規定された線量を備えた照射点の間で、または閾値より上の規定された線量を有する照射点の凸形の領域の中心で、または閾値より上の規定された線量を有する照射点の凸形の領域で無作為に、のいずれかで選択される。
好ましくは、同調中に供給される同調線量が、（例えば、位置合わせの狂いが小さい時）同調基準点の規定された線量から、または（例えば、位置合わせの狂いがより重要な時）最も近い照射点の規定された線量からのいずれかから減じられる。
同調基準点の選ばれた位置が何であれ、同調線量は前記同調基準点の規定された線量に関して小さいとして好ましくは選択され、それでも、意味があるかつ正確な測定を実行するためにビーム位置モニタ１３０に十分である。好ましくは、同調線量は、同調基準点に対して規定された線量の１０分の１より少なく、より好ましくは１００分の１より少ない。

本発明の照射装置および方法を用いて、同調段階中に照射ユニット４０と標的５０との間にビーム止め具を挿入する何の必要も、ない。本発明は、（例えば２、３ミリメートルの直径のスポットサイズのような）小さいスポットサイズを使用する時、特に役立つ。実際に、小さいスポットサイズを使用する時、粒子ビームの小さい（２、３ミリメートル）位置合わせの狂いが、照射が規定された照射点から遠く離れて実行されることを引き起こす可能性がある。

本発明の状況において、「一連の規定された照射点」が必ずしも厳密に照射されるべき標的の全点を代表しなければならないというわけではなく、標的の一部分を代表することができるということが理解されなければならない。「一連の規定された照射点」が、標的の層またはさらに標的の層の一部分のような、標的の一部分だけを代表する場合には、いくつかの「同調基準点」が、−標的の各部分に対して１つ−および、それゆえに、本発明の有効範囲から逸脱することなく、いくつかの対応する第１の補正があることができる。

本発明が特定の実施態様に関して記載され、それが本発明の例証となり、かつ限定として解釈されるべきでない。さらに一般的にいえば、本発明が特に示されたおよび／または先に記載されたものによって限定されないことが、当業者によって認識される。本発明は、ありとあらゆる新規な特性特徴および特性特徴のありとあらゆる組み合わせに属する。
請求項内の参照番号は、それらの保護の有効範囲を限定しない。動詞「備える」、「含む」、「からなる」またはその他の変形、同じくそれらのそれぞれの活用形の使用は、述べられるもの以外の要素の存在を除外しない。
要素に先行する冠詞「ａ」、「ａｎ」または「ｔｈｅ」の使用は、複数のこの種の要素の存在を除外しない。

１０ 荷電粒子照射装置
２０ 加速器
３０ ビーム移送系
４０ 照射ユニット
５０ 標的
６０ 治療方針システム
７０ 治療方針
８０ コントローラ
９０ 荷電粒子ビーム
１００ 第１の走査磁石
１１０ 第２の走査磁石
１２０ 線量検出器
１３０ ビーム位置モニタ
１４０ 照射点

Claims (14)

1. 標的容積（５０）に照射するための荷電粒子照射装置（１０）であって、各々供給されるべき規定された線量を有する一連の規定された照射点（１４０）を定義する治療方針（７０）を受け取るために適応され、加速器（２０）、ビーム移送システム（３０）および少なくとも１個の走査磁石（１００；１１０）を有する照射ユニット（４０）、線量検出器（１２０）および前記走査磁石（１００；１１０）と前記標的容積（５０）の間に設置される少なくとも１台のビーム位置モニタ、対応する磁気設定が適用される時、ビーム（９０）が前記規定された照射点を指すように、前記走査磁石の公称磁気設定に対応する任意の前記規定された照射点に関する計算を行うための手段および前記ビーム位置モニタ（１３０）において対応する予想される位置を算出するための手段を備えるコントローラ（８０）を備え、前記コントローラ（８０）が、更に
   ａ）１つの同調基準点を前記一連の規定された照射点から選択するための手段と、
   ｂ）選択された前記同調基準点に与えられるべき規定された同調線量を特定するための手段であって、前記規定された同調線量が選択された前記同調基準点において前記規定された線量と同等であるかまたはより少ない手段と、
   ｃ）前記ビーム位置モニタ（１３０）によって与えられるビーム位置と選択された前記同調基準点に対する前記ビーム位置モニタ（１３０）において前記予想される位置を比較するための手段と、
   ｄ）選択された前記同調基準点に対して前記ビーム位置モニタ（１３０）において前記予想される位置に前記ビーム位置モニタによって与えられる前記ビーム位置を位置合わせするために、前記走査磁石（１００；１１０）の前記公称磁気設定に適用されるべき第１の補正を計算するための手段と、
   ｅ）前記第１の補正に従って全ての前記規定された照射点に対して前記走査磁石の前記公称磁気設定を補正するための手段と、を備えることを特徴とする荷電粒子照射装置（１０）。
2. 前記同調基準点を選択するための前記手段が、最も高い規定された線量を備えた前記照射点（１４０）の間で、前記同調基準点を選択するように適応されることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子照射装置（１０）。
3. 前記同調基準点を選択するための前記手段が、閾値より上の規定された線量を有する照射点（１４０）の凸形の領域の中心で、前記同調基準点を選択するように適応されることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子照射装置（１０）。
4. 前記同調基準点を選択するための前記手段が、閾値より上の規定された線量を有する照射点（１４０）の凸形の領域で無作為に、前記同調基準点を選択するように適応されることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子照射装置（１０）。
5. 規定された同調線量を特定するための前記手段が、選択された前記同調基準点に対して前記規定された線量の１０分の１より小さい規定された同調線量を特定するように適応されることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれかに記載の荷電粒子照射装置（１０）。
6. 規定された同調線量を特定するための前記手段が、選択された前記同調基準点に対して前記規定された線量の１００分の１より小さい規定された同調線量を特定するように適応されることを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子照射装置（１０）。
7. 前記コントローラ（８０）が前記規定された同調線量を選択された前記同調基準点に対するまたは最も近い照射点に対する前記規定された線量から減ずるための手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれかに記載の荷電粒子照射装置（１０）。
8. 請求項１に記載の荷電粒子照射装置（１０）の作動方法であって、前記コントローラ（８０）が、
   ａ）１つの同調基準点を前記一連の規定された照射点（１４０）から選択するステップと、
   ｂ）選択された前記同調基準点に与えられるべき規定された同調線量を特定するステップであって、前記規定された同調線量が選択された前記同調基準点において前記規定された線量と同等であるかまたはより少ないステップと、
   ｃ）前記ビーム位置モニタ（１３０）によって与えられるビーム位置と選択された前記同調基準点に対する前記ビーム位置モニタ（１３０）において前記予想される位置を比較するステップと、
   ｄ）選択された前記同調基準点に対して前記ビーム位置モニタ（１３０）において前記予想される位置に前記ビーム位置モニタ（１３０）によって与えられる前記ビーム位置を位置合わせするために、前記走査磁石（１００；１１０）の前記公称磁気設定に適用されるべき第１の補正を計算するステップと、
   ｅ）前記第１の補正に従って全ての前記規定された照射点に対して前記走査磁石の前記公称磁気設定を補正するステップとを、実施することを特徴とする作動方法。
9. 前記同調基準点を選択する前記ステップが、最も高い規定された線量を備えた前記照射点（１４０）の間で、前記同調基準点を選択することを特徴とする請求項８に記載の作動方法。
10. 前記同調基準点を選択する前記ステップが、閾値より上の規定された線量を有する照射点（１４０）の凸形の領域の中心で、前記同調基準点を選択することを特徴とする請求項８に記載の作動方法。
11. 前記同調基準点を選択する前記ステップが、閾値より上の規定された線量を有する照射点（１４０）の凸形の領域で無作為に、前記同調基準点を選択することを特徴とする請求項８に記載の作動方法。
12. 規定された同調線量を特定する前記ステップが、選択された前記同調基準点に対して前記規定された線量の１０分の１より小さい規定された同調線量を特定することを特徴とする請求項８ないし１１のうちいずれかに記載の作動方法。
13. 規定された同調線量を特定する前記ステップが、選択された前記同調基準点に対して前記規定された線量の１００分の１より小さい規定された同調線量を特定することを特徴とする請求項１２に記載の作動方法。
14. 前記規定された同調線量を選択された前記同調基準点に対するまたは最も近い照射点に対する前記規定された線量から減ずるステップを更に含むことを特徴とする請求項８ないし１３のうちいずれかに記載の作動方法。

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