TW201345582A - 粒子射線掃描照射系統 - Google Patents

Abstract

本發明之粒子射線掃描照射系統係包括：計算機，用以確定對患者的腫瘤區域之粒子射線的照射順序；以及粒子射線照射裝置，依據所確定之粒子射線的照射順序而將粒子射線照射至患者的腫瘤區域。計算機係執行下列步驟：從配置於腫瘤區域之複數個照射點中選擇能考量到之全部的照射點的配對之組合，並判斷當粒子射線移動於構成所選擇之配對之二個照射點之間時，是否在粒子射線的移動路徑有與臟器區域之交差點之步驟；依據該判斷結果，來決定以矩陣係數表現是否在移動路徑有與臟器區域之交差點之損失矩陣之步驟；以及依據最佳化演算法來評估移動路徑的評估函數，並依據由該評估所得到之評估函數的最佳化解來確定粒子射線的照射順序之步驟。

Description

粒子射線掃描照射系統

本發明係關於一種粒子射線治療裝置，尤其關於配合患部的三維形狀而照射粒子射線之粒子射線掃描(scanning)照射系統(system)。

在粒子射線治療中，加速至光速的約70%之質子射線或碳射線等係照射於患部。該等高能量粒子射線係在照射至體內的腫瘤等時，顯現以下特徵。第一，所照射之粒子射線係幾乎停止於與粒子射線能量的約1.7次方成比例的深度位置。第二，所照射之粒子射線對於在體內停止為止所經過之路經所賦予之能量的密度係在粒子射線的停止位置成為最大。粒子射線的能量密度係稱為劑量。沿著粒子射線通過於體內之路徑而形成之特有的深部劑量分布曲線係稱為布拉格曲線(Bragg curve)。

將粒子射線的劑量顯示最大值之部位稱為布拉格峰(Bragg peak)。粒子射線掃描照射系統係配合腫瘤的三維形狀而掃描該布拉格峰的位置。各掃描位置之峰的劑量係於預先以圖像診斷所決定之目標(腫瘤區域)中，以形成預定的三維劑量分布之方式予以調整。

粒子射線的停止位置的掃描方法係區分為朝向與粒子射線的照射方向大致垂直之橫方向(X、Y方向)進行掃描之方法，以及朝向屬於粒子射線照射方向之深度方向(Z方向)進行掃描之方法。朝向橫方向進行之掃描係存在有使患者 對於粒子射線進行移動之方法，以及使用電磁鐵等使粒子射線的位置移動之方法。一般而言係採用後者之使用電磁鐵之方法。

朝向深度方向進行之掃描方法係改變粒子射線的能量者為唯一的方法。關於改變能量之方法係設想有以下兩種方法：以加速器改變粒子射線的能量之方法；以及使用設置於射線輸送系統或照射系統之稱為射程移位器(range shifter)之能量變換裝置之方法。現今係大多採用使用能量變換裝置之方法。射程移位器亦包含有進行能量之分析及運動量之選擇之Energy Selection System(能量選擇系統)之裝置。

使粒子射線朝向橫方向進行掃描之方法係分類為點掃描(spot scanning)照射法及混合掃描(hybrid)照射法之二種基本的照射方法。點掃描照射法係照射粒子射線，而在預定照射位置之照射量達到計畫值時，暫時將粒子射線的射束強度減弱(參照非專利文獻1)。此時，一般而言粒子射線的射束強度係設為0。在將粒子射線照射於下一個照射位置時，係變更掃描電磁鐵的電流值而再度增加粒子射線的射束強度之後，才照射粒子射線。亦有進行使粒子射線由加速器再度射出，以取代使粒子射線的射束強度增加。

混合掃描照射法雖在將粒子射線在經計畫之位置照射達經計畫之量之基本做法上與點掃描照射法相同，惟在使粒子射線之位置移動至下一個照射位置時，係不停止粒子 射線射束的射出，而一面照射粒子射線射束一面使粒子射線進行掃描(參照非專利文獻2)。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2011-212418號公報

專利文獻2：日本特開2011-156340號公報

專利文獻3：日本特開2008-011963號公報

專利文獻4：日本特開2008-099807號公報

專利文獻5：日本特開2010-279702號公報

(非專利文獻)

非專利文獻1：T. Inaniwa et al., Medical Physics, 34(8)2007, 3302-3311

非專利文獻2：J.H. Kang et al., Medical Physics, 34(9)2007, 3457-3464

在非專利文獻2所記載之粒子射線掃描照射裝置中，係將同一分層(slice)內的照射位置定義為照射點，且必須預先決定照射點的照射順序。再者，在藉由最佳化手法來決定照射順序(Scanning Sequence)時，係使用各個點間的幾何學距離來作為成本函數(Cost Function)。

在決定同一分層內的點的照射順序時，若使用點間的幾何學距離作為成本函數，則會產生粒子射線射束通過應避免照射之重要臟器區域之狀況(case)。亦即，在點間移 動時粒子射線通過重要臟器區域之狀況並未反映在照射路徑的最佳化過程。本發明之目的在於，在掃描照射時，降低粒子射線通過重要臟器區域之機率。

本發明之粒子射線掃描照射系統係具備：計算機，用來確定對患者的腫瘤區域之粒子射線的照射順序；以及粒子射線照射裝置，依據所確定之粒子射線的照射順序而將粒子射線照射至患者的腫瘤區域。計算機係執行下列步驟：第一步驟(step)，將患者的腫瘤區域分割為複數個分層(slice，有稱為斷層的情形)；第二步驟，特定以第一步驟分割為分層之腫瘤區域與存在於腫瘤區域的周圍之健康的臟器區域之位置關係；第三步驟，將複數個粒子射線的照射點配置於在第一步驟中分割為分層之腫瘤區域；第四步驟，從在第三步驟中配置於腫瘤區域之複數個照射點中選擇能考量到之全部的照射點的配對之組合，並判斷當粒子射線移動於構成所選擇之配對之二個照射點之間時，是否在粒子射線的移動路徑有與臟器區域之交差點；第五步驟，依據第四步驟之判斷結果，來決定以矩陣係數表現是否在移動路徑有與臟器區域之交差點之損失矩陣(penalty matrix)；以及第六步驟，依據最佳化演算法(algorithm)來評估移動路徑的評估函數，並依據由該評估所得到之評估函數的最佳化解來確定粒子射線的照射順序。

本發明之粒子射線掃描照射系統係具有下列功效：即 便在不停止射束之掃描之情形中，亦可減低賦予至鄰接於照射區域之重要臟器區域之非必要被照射劑量。

實施形態1

以下依據圖式說明本發明之實施形態。第1圖係顯示粒子射線掃描照射系統的整體構成。粒子射線掃校照射系統100係包含：粒子射線治療照射控制系統25；粒子射線照射裝置26；治療計劃系統50；以及QA測定評估裝置53。治療計劃系統50係包含：治療計畫資料(data)管理裝置51；治療計畫裝置54；以及輪廓作成裝置55。粒子射線治療照射控制系統25係包含：照射系統資料管理裝置52；治療控制裝置56；機器控制裝置57；以及定位裝置58。

治療計畫裝置54係作成治療計畫，並依據治療計畫進行劑量計算之模擬(simulation)。治療計畫裝置56係控制粒子射線照射裝置26，且按照從照射系統資料管理裝置52取得之治療計畫條件來照射粒子射線。在實際照射之粒子射線的劑量係由治療控制裝置56進行測定。測定的結果係傳送至治療計畫資料管理裝置51。治療計畫資料管理裝置51係進行由治療計畫裝置54、輪廓作成裝置55所作成之資料的管理。照射系統資料管理裝置52係管理治療控制裝置56、機器控制裝置57、以及定位裝置58所使用之資料、治療記錄、測定記錄等。QA測定評估裝置53係對測定結果、治療計畫、以及模擬結果之關係進行比較評估。

第2圖係顯示照射分層的定義之概念圖。從粒子射線 照射裝置26射出之粒子射線射束1係射入至載置於治療台6之患者6的體表面2。存在於患者的體內之腫瘤區域3係朝深度方向虛擬性地分割成薄的複數個照射分層4。於各個照射分層4係定義有二維性地配置之複數個照射點5。照射分層係指以相同能量的粒子射線所照射之點的位置的集合。

接著，依照第3圖說明掃描照射時之基本的粒子射線的照射順序。於圖中，係顯示有所特定之照射分層X之照射點的配置，以及粒子射線的照射路徑。粒子射線係原則上從照射開始點開始至照射結束點為止係依照一筆畫之路徑行進。粒子射線通常係藉由掃描移動而移動至相鄰的照射點。在照射點之間較為遠離時，為了跳過間距，粒子射線係進行空格(blank)移動而移動至下一個照射點。由於空格移動而省略了照射之點的個數係由於照射條件而有不同。空格移動係從空格開始點開始而至空格結束點結束。

第4圖係顯示照射層區域之腫瘤區域與重要臟器區域的關係之概念圖。於全部的照射點係賦予有位置座標(xi,yi)。配置於腫瘤區域3之照射點A與照射點B係分別具有位置座標(x1,y1)及位置座標(x2,y2)。幾何學直線10係以最短方式連接照射點A與照射點B之間之直線。於第4圖中，幾何學直線10並未通過重要臟器區域7。

粒子射線的照射順序係預先以治療計劃系統50予以計算。第5圖係顯示本發明之治療計畫系統50在軟體上的構成之方塊(block)圖。治療計劃系統50係由腫瘤目標區 域設定手段21、重要臟器區域設定手段22、照射位置群設定手段23、照射順序最佳化手段24等所構成。腫瘤目標區域設定手段21係將照射區域設定為腫瘤目標區域。重要臟器區域設定手段22係將欲儘可能避免被照射之健康的臟器區域設定為重要臟器區域。照射位置群設定手段23係將腫瘤目標體積區域區分為照射層區域，並於各照射層區域內設定照射位置群。照射順序最佳化手段24係於各照射層區域內決定各照射位置的照射順序。治療計畫裝置54係相當於照射位置群設定手段23及照射順序最佳化手段24等。輪廓作成裝置55係相當於腫瘤目標區域設定手段21及重要臟器區域設定手段22等。

接著，參照第6圖說明本發明之粒子射線掃描照射系統的動作。首先，依據患者的CT(Computed Tomography，電腦斷層掃描)資料等而使用治療計畫系統50抽出患者的體輪廓資訊、患部的三維資訊，並特定體表面2及腫瘤區域3(ST2)。腫瘤目標區域設定手段21係將粒子射線的照射區域設定為腫瘤目標體積區域。同時，使用重要臟器區域設定手段22來設定欲避免被照射之重要臟器區域。

接著，將腫瘤目標體積區域區分成照射層區域。於各照射層區域，係使用照射位置群設定手段23來設定具有三維形狀之腫瘤目標區域的照射分層(ST3)。於各照射分層內係設定照射點的位置群(ST4)。對於位於同一照射分層之照射點，係使用射入體表面2之粒子射線射束的射束能量大致相同者。在照射不同之照射分層時，係變更粒子射線射 束1的射束能量。

於各照射層區域中，藉由照射最佳化手段24來決定對照射點之照射順序。粒子射線一般而言雖於曲線上移動，惟在實施形態1中係處理粒子射線在直線上移動之情形。為了決定避開重要臟器區域之照射順序，首先針對照射分層所包含之全部的照射點算出任意的照射點配對的幾何學直線距離Lij，而準備進行照射路徑最佳化操作。幾何學直線距離Lij係表示為√{(xi-xj)＊(xi-xj)+(yi-yj)＊(yi-yj)}。記號i與記號j係顯示2個照射點的位置編號。

再者，針對任意的照射點配對，係算出由成分C1與成分C0所構成之損失矩陣Pij(ST5)。成分C1係在從點位置(i)至點位置(j)為止的幾何學直線10通過重要臟器區域7被時賦予。成分C0係在從點位置(i)至點位置(j)為止的幾何學直線10未通過重要臟器區域7時被賦予。另外，係設為成分C1>成分C0，而為了便於說明，在實施形態1中係設為成分C1=1、成分C0=0。當通過照射點配對之幾何學直線通過重要臟器區域時，係藉由調整成分C1及成分C0，而可負擔更大的損失。

照射分層之照射點的掃描照射順序係藉由以將屬於評估函數之成本函數(CF：Cost Function)成為最小之方式進行最佳化來決定。成本函數係如以下所示，由包含於移動路徑之各移動步驟的評估參數(幾何學直線距離Lij)及損失矩陣Pij所構成。在依據幾何學直線距離Lij來取得使用損失矩陣Pij進行加權之評估因子之方法上，係設想有 賦予加法性加權之方法(CF1)、以及賦予乘法性加權之方法(CF2)。調整係數a係具有用以避開重要臟器區域之調整功能。若調整係數a愈大則愈難選定通過重要臟器區域之路徑。

CF1=Σij(Lij+a×Pij)

CF2=Σij(Lij+Wij) Wij=1(if Pij=0) Wij=a(if Pji=1)

成本函數係針對包含於同一個照射分層之全部的照射點配對來求取評估因子的數值和。就具體的最佳化演算法而言，一般而言係使用非專利文獻2所記載之快速模擬退火法(Fast Simulated Annealing)。即便其他最佳化演算法、例如使用遺傳性演算法，只要使用本實施形態之成本函數亦可得到同樣的效果。最佳計算之結果，係可優先地獲得可避開重要臟器區域7之照射順序。

第6圖所示之流程圖係顯示以快速模擬退火法來建構本實施形態之情形的具體動作。在決定損失矩陣之後，係產生初始的照射順序(ST6)。於此係單純地將以一筆劃線連接全部的照射點之照射順序設定為初始照射順序。針對該初始照射順序係計算成本函數，並得到現在的成本函數CF0(ST7)。接著，依據隨機數之產生而從照射分層內的照射點中選擇任意的二個照射點，並以該二個照射點為中心產生新的照射順序(ST8)。針對該新的照射順序候補算出成本函數CF，而得到新的CF1(ST9)。對新的CF1與現在的 CF0進行比較(ST10)，而在新的CF1比現在的CF0更小時，則採用新的照射順序，並設為現在的暫定照射順序CFz(ST11)。

而在比較之結果，新的CF1比現在的CF0更大時，則以一定的機率採用該新的照射順序(ST13)。採用之機率的基準係依據快速模擬退火法之溫度係數、假設之機率分布、以及新的CF1與現在的CF0之差來予以算出。若依照最佳化演算法，則優先獲得照射路徑的總長最短且可避開重要臟器區域之照射順序來作為最佳化解(ST12)。

結果，於使用粒子射線之掃描照射中，可得到避開需要減少非必要被照射之重要臟器之掃描照射的照射順序，而可實現精密度較佳之粒子射線照射系統。將按每個照射分層而得到之最佳化照射順序及各個照射點的位置座標(xi,yi)傳送至粒子射線照射控制系統25，來控制由實際的掃描電磁鐵、掃瞄電源及射束監視器(monitor)等機器所構成之粒子射線照射裝置26，而對腫瘤區域3的各分層照射由治療計畫所決定之粒子射線。

如此，依據本發明之實施形態1所示之粒子射線掃描照射系統，在使用粒子射線之掃描照射中，係可儘可能避開需要減少非必要被照射之重要臟器，並得到掃描照射的照射順序，而可實現精密度較佳之粒子射線照射系統。

實施形態2

在實施形態1中，當算出損失矩陣Pij時，係依據連接點位置(i)及點位置(j)之幾何學直線10是否通過重要 臟器區域7，來進行粒子射線是通過重要臟器區域7之判斷。就實際的粒子射線照射系統而言，在X方向及Y方向上的掃瞄電磁鐵的偏向加速度不同之情形較多。如第7圖所示，在X方向的偏向速度比Y方向的偏向速度更快時，若以將粒子射線從照射點A移動至照射點B之方式發出指示，實際之粒子射線先會從照射點A移動至點移動中間位置11，接著從點移動中間位置11移動至照射點B。粒子射線部分軌跡8係為在掃描照射時使粒子射線射束從照射點A掃描至照射點B時之前半的軌跡。粒子射線部分軌跡9係為使粒子射線射束從照射點A掃描至照射點B時之後半的軌跡。

於如此之情形中，亦可在照射點間進行粒子射線移動時，控制負責X方向位置之掃描電磁鐵X及負責Y方向位置之掃描電磁鐵Y的電源，而將粒子射線的移動軌跡作成為連接照射點之直線。然而，在如此之情形下，可能造成掃描電源的控制變得複雜。

在照射點間使粒子射線射束移動時，若X方向之掃描電磁鐵及Y方向之掃描電磁鐵分別以最大的掃描速度來使粒子射線移動，則可使掃描控制變得簡單。此時，連接照射點A及照射點B之幾何學直線10雖不會通過重要臟器區域7，惟會產生粒子射線部分軌跡8或粒子射線部分軌跡9通過重要臟器區域7之情形。

在實施形態2中，係並非以連接點位置(i)及點位置(j)之幾何學直線10為基準，而是以當掃描電磁鐵X及掃描電 磁鐵Y分別以最大的掃描速度來進行掃描時，粒子射線射束實際經過之粒子射線部分軌跡8及粒子射線部分軌跡9是否通過重要臟器區域7為基準，來進行粒子射線是否通過重要臟器區域7之判斷。在以位置座標(X1,Y1)來表示之照射點以X方向掃描速度(Vx)及Y方向掃描速度(Vy)進行移動時，在經過了時間t之照射點的位置座標(X(t),Y(t))係可以下式求得。依據描繪軌跡之曲線，而判斷粒子射線是否通過重要臟器區域7。

X(t)=X1+Vx×t

Y(t)=Y1+Vy×t

在判斷為某照射點配對通過重要臟器區域時，藉由對構成損失矩陣Pij之成分C1賦予較大之值，而可針對該照射點配對負擔更大之損失。依據實施形態2，可藉由更簡單之掃描控制來更加高速地進行掃描照射，同時可在照射中確實地避開重要臟器區域。結果，可實現精密度更佳之粒子射線掃描照射系統。或者，亦可對損失矩陣Pij賦予較大之調整係數a。

實施形態3

於實施形態1、2中，在算出損失矩陣Pij時，是否通過重要臟器區域7之判斷係僅以粒子射線所經過之中心軌跡來進行議論。在實際的掃描照射中，照射點係具有有限之大小(size)。於損失矩陣Pij之算出中，在考量上述之點的移動軌跡的同時，若亦考量點的大小，則可進一步提高精密度。

例如，對於第7圖所示之粒子射線部分軌跡8，只要考量實際的粒子射線點大小及形狀，並在照射點位置A與照射點位置B之移動時，判斷粒子射線射束是否會通過重要臟器區域7即可。如此，即便在粒子點大小較大時，亦可得到在以較佳精密度進行粒子射線射束掃描時，有粒子之區域避開重要臟器區域之最佳的照射順序。結果，可實現精密度更佳之粒子射線掃描照射系統。

實施形態4

於實施形態4中，為了求取成本函數而使用總移動時間Tij作為最佳化對象。亦即，使用總移動時間Tij取代幾何學直線距離Lij來計算成本函數。在從點位置(i)移動至點位置(j)時，移動時間係可使用X方向掃描速度(V_X)及Y方向掃描速度(Vy)而由以下之式來求得。其中，函數abs(A)係顯示取得數值A的絕對值，函數max(A,B)係顯示取得數值A與數值B中之較大值。

Tij=max(abs(xj-xi)/Vx,abs(yj-yi)/Vy)

為求簡便，雖假設逐行掃描(raster scan)之情形，並將X方向掃描速度(Vx)及Y方向掃描速度(Vy)設為固定值來記載數式，惟在如混合掃描之情形時，亦可考慮「停止狀態」→(加速)→「一定速度狀態」→(減速)→「停止狀態」及加減速來計算總移動時間Tij。

實施形態5

接著，使用第8圖及第9圖來說明本發明之實施形態5之粒子射線掃描照射系統的動作。第8圖係顯示分層自 動分割處理之例。分割照射分層4a係顯示照射分層4之前半部分，而分割照射分層4b係顯示照射分層4之後半部分。如第9圖所示，分割照射分層4a係於照射開始點開始，並於照射點A結束。同樣地，分割照射分層4b係於照射點B開始，並於照射結束點結束。於照射點A與照射點B之間係存在有重要臟器區域7。

實施形態5之粒子射線掃描照射系統的動作基本上係與前述實施形態相同。在實施形態1所說明之粒子射線掃描照射系統的各照射層區域內，使用照射順序最佳化手段24對各照射點的照射順序進行照射順序的最佳化之結果，係得到如第9圖所示之於照射開始點開始、於照射結束點結束之一筆畫之照射路徑。最佳化手法(快速虛擬退火法)係屬於機率性的手法，且可藉由調整係數a的值，得到於從照射點A連接照射點B之照射路徑包含有重要臟器區域7之照射順序。

照射順序最佳化手段24係將通過重要臟器區域7之從照射點A往照射點B之移動設為分歧的交界，而自動地將照射分層4二分割為分割照射分層4a及分割照射分層4b。之後，對於分割照射分層4a及分割照射分層4b產生個別的照射順序。分割照射分層4a及分割照射分層4b係重新定義為經過分割之二個分層。

藉由該處理，可使通過重要臟器區域7之路徑完全消除。將分割照射分層4a及分割照射分層4b設為個別之分層，並將該點位置資訊及各自的照射順序傳送至粒子射線 治療照射控制系統25，最後藉由粒子射線照射裝置26實施照射。結果，實施形態5之粒子射線掃描照射系統係具有以更高之精確度對患部照射粒子射線之功效。該方法亦同樣地可適用於通過重要臟器區域7之照射點配對數為三個以上之情形。

並且，本發明係於其發明之範圍內可自由地組合各實施形態，亦可適當地變更、省略各實施形態。

1‧‧‧粒子射線射束

2‧‧‧體表面

3‧‧‧腫瘤區域

4‧‧‧照射分層

4a、4b‧‧‧分割照射分層

5‧‧‧照射點

6‧‧‧治療台

7‧‧‧重要臟器區域

8、9‧‧‧部分粒子射線照射軌跡

10‧‧‧幾何學直線

11‧‧‧點移動中間位置

21‧‧‧腫瘤目標區域設定手段

22‧‧‧重要臟器區域設定手段

23‧‧‧照射位置群設定手段

24‧‧‧照射順序最佳化手段

25‧‧‧粒子射線治療照射控制手段

26‧‧‧粒子射線照射裝置

50‧‧‧治療計畫系統

51‧‧‧治療計畫資料管理裝置

52‧‧‧照射系統資料管理裝置

53‧‧‧QA測定評估裝置

54‧‧‧治療計畫裝置

55‧‧‧輪廓作成裝置

56‧‧‧治療控制裝置

57‧‧‧機器控制裝置

58‧‧‧定位裝置

100‧‧‧粒子射線掃描照射系統

第1圖係為顯示本發明之粒子射線掃描照射系統的裝置構成之整體圖。

第2圖係為說明患部經過分層後之狀態之圖。

第3圖係為顯示照射開始點與照射結束點的位置關係之圖。

第4圖係為顯示照射分層之腫瘤區域與重要臟器區域的位置關係之概念圖。

第5圖係為顯示本發明實施形態之粒子射線掃描照射系統的構成例之方塊圖。

第6圖係為顯示本發明實施形態之求取最佳化解的順序之流程圖。

第7圖係為顯示本發明實施形態之分割照射軌跡與幾何學直線的關係之圖。

第8圖係為顯示本發明實施形態5之分層自動分割處理的例之圖。

第9圖係為用以補充說明分層自動分割處理之圖。

21‧‧‧腫瘤目標區域設定手段

22‧‧‧重要臟器區域設定手段

23‧‧‧照射位置群設定手段

24‧‧‧照射順序最佳化手段

25‧‧‧粒子射線治療照射控制手段

26‧‧‧粒子射線照射裝置

Claims (9)

1. 一種粒子射線掃描照射系統，係包括：計算機，用以確定對患者的腫瘤區域之粒子射線的照射順序；以及粒子射線照射裝置，依據前述所確定之粒子射線的照射順序而將粒子射線照射至前述患者的腫瘤區域；且前述計算機係執行下列步驟：第一步驟，將前述患者的腫瘤區域分割為複數個分層；第二步驟，特定在前述第一步驟中分割為分層之腫瘤區域與存在於前述腫瘤區域的周圍之健康的臟器區域之位置關係；第三步驟，將複數個粒子射線的照射點配置於在前述第一步驟中分割為分層之腫瘤區域；第四步驟，從在前述第三步驟中配置於腫瘤區域之複數個照射點中選擇能考量到之全部的照射點的配對之組合，並判斷當粒子射線移動於構成前述所選擇之配對之二個照射點之間時，是否在粒子射線的移動路徑有與前述臟器區域之交差點；第五步驟，依據前述第四步驟之判斷結果，來決定以矩陣係數表現是否在前述移動路徑有與前述臟器區域之交差點之損失矩陣；以及第六步驟，依據最佳化演算法來評估前述移動路徑的評估函數，並依據由該評估所得到之前述評估函數的 最佳化解來確定前述粒子射線的照射順序；前述評估函數係為包含於移動路徑之各移動步驟的評估參數及包含前述損失矩陣之評估要素之總和。
2. 如申請專利範圍第1項所述之粒子射線掃描照射系統，其中，前述移動路經的評估參數係顯示連接構成配對之二個照射點之幾何學直線的長度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之粒子射線掃描照射系統，其中，前述移動路經的評估參數係顯示粒子射線在構成配對之二個照射點之間移動所需之時間。
4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述之粒子射線掃描照射系統，其中，前述損失矩陣的矩陣係數係在前述第四步驟中判斷為無交差點時對該矩陣係數分配一定之基準值，而在前述第四步驟中判斷為有交差點時對該矩陣係數分配比前述基準值更大之值。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之粒子射線掃描照射系統，其中，當於前述第四步驟中判斷是否在粒子射線的移動路徑有與臟器區域之交差點時，係使用於前述粒子射線的移動路徑連結構成配對之二個照射點之幾何學直線。
6. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之粒子射線掃描照射系統，其中，當於前述第四步驟中判斷是否在粒子射線的移動路徑有與臟器區域之交差點時，係使用粒子射線實際描繪於前述粒子射線的移動路徑之移動軌跡。
7. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之粒子射線掃描照射系統，其中，當於前述第四步驟中判斷是否在粒子射線的移動路徑有與臟器區域之交差點時，前述粒子射線的移動路徑係具有與前述照射點的大小相同大小之寬度。
8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之粒子射線掃描照射系統，復包括第七步驟，該步驟係當於前述第四步驟中判斷為於粒子射線的移動路徑具有與臟器區域之交差點時，進行下列處理：將構成配對之二個照射點設為分歧點並分割分層，且將前述經過分割之分層重新定義為二個分層。
9. 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之粒子射線掃描照射系統，其中，前述評估函數的總和係將能考量到之全部的照射點的配對的組合設為對象範圍。