TWI652090B

TWI652090B - 粒子線治療裝置

Info

Publication number: TWI652090B
Application number: TW107114026A
Authority: TW
Inventors: 山田由希子; 岩田高明
Original assignee: 日商日立製作所股份有限公司
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2019-03-01
Also published as: TW201900237A; WO2018207244A1

Abstract

本發明之目的在實現具備有支援射束軸的調整之射束調整裝置之粒子線治療裝置。粒子線治療裝置(100)具備有：支援射束軸的調整之射束調整裝置(18)，前述射束軸為粒子線照射裝置(4)中未利用掃描電磁鐵(25x,25y)時之帶電粒子束(44)的行進方向的軸。射束調整裝置(18)具備有射束調整計算機(17)，射束調整計算機(17)算出能夠使在第一屏幕監測器(30)上及在第二屏幕監測器(31)上之帶電粒子束(44)的射束位置存在於通過等中心點(48)之基準射束軌道(45)上之兩個x方向轉向電磁鐵(23a,23c)、兩個y方向轉向電磁鐵(23b,23d)的激磁電流的值，其中，該第一屏幕監測器係於掃描電磁鐵(25x,25y)的下游側配置成可在與射束軸相交的方向移動，該第二屏幕監測器係可裝拆地配置於粒子線照射裝置(4)的前端部(鼻端(39))。藉由射束調整計算機(17)而構成：計算射束位置之射束位置算出部(83)；算出在兩個x方向轉向電磁鐵(23a,23c)、兩個y方向轉向電磁鐵(23b,23d)的激磁電流的值之電流值算出部(85)；以及分別算出該電磁鐵(23a,23b,23c,23d)的偏向角度(偏向角)之偏向角算出部(84)。電流值算出部(85)根據偏向角算出部(84)利用兩個聯立方程式所算出的偏向角，來算出該電磁鐵(23a,23b,23c,23d)的激磁電流的值。

Description

粒子線治療裝置

本發明係關於照射質子束、碳離子束等帶電粒子束至癌等患部以進行治療之粒子線治療裝置。

一般而言，粒子線治療裝置係具備有：使帶電粒子束加速之加速器；輸送經加速器予以加速至具有設定的能量然後射出的帶電粒子束之射束輸送系統；以及設於射束輸送系統的下游側，用來使帶電粒子束照射至照射對象之粒子線照射裝置。

粒子線治療裝置所採用的照射方法，大致分為兩種。第一種照射方法係使帶電粒子束在散射體散射使之擴大，使擴大的帶電粒子束配合照射對象的形狀而形成照射野，一齊對作為照射對象之患者的患部全體照射射束之全域(broad)照射法。第二種照射方法係利用掃描電磁鐵使細鉛筆狀的射束以配合照射對象的形狀之方式在任意的位置掃描照射之掃描式照射法(點掃描法(spot scanning method)、光柵掃描法(raster scanning method)等)。另外，在幾種全域照射法之中，利用旋轉磁場使帶電粒子束同時在X方向、Y方向旋轉而使照射野平坦化之搖擺法(wobbler method)，係利用X方向、Y方向之兩台搖擺電磁鐵使帶電粒子束沿著圓形軌道高速掃描。

專利文獻1揭示了：由使帶電粒子束加速之加速器系統、及輸送從該加速器系統射出的高能射束到照射位置之射束輸送系統所構成，且在射束輸送系統具備有至少一個轉向電磁鐵及與之對應的至少一個射束位置監測器(monitor)之粒子線治療系統(粒子線治療裝置)。專利文獻1之粒子線治療系統(粒子線治療裝置)係根據射束位置監測器的檢測結果而驅動轉向電磁鐵(使轉向電磁鐵激磁)以修正射束位置。

專利文獻2揭示了：在將經加速器予以加速後的離子束(帶電粒子束)輸送至散射體照射法的照射裝置(粒子線照射裝置)之射束輸送裝置(射束輸送系統)具備有複數個輪廓監測器(profile monitor)之粒子線治療系統(粒子線治療裝置)。而且，專利文獻2揭示了：在將經加速器予以加速後的離子束(帶電粒子束)輸送至掃描照射法的照射裝置(粒子線照射裝置)之射束輸送裝置(射束輸送系統)具備有複數個輪廓監測器，且在照射裝置具備有一個輪廓監測器之粒子線治療系統(粒子線治療裝置)。專利文獻2之粒子線治療系統(粒子線治療裝置)係根據輪廓監測器所檢測出的射束尺寸而驅動四極電磁鐵(使四極電磁鐵激磁)以修正射束尺寸。

[先前技術文獻] [專利文獻]

(專利文獻1)國際公開WO2013/069090A1(0008段、0011段~0014段、0034段~0039段、第1圖、第10圖)

(專利文獻2)日本特開2011-206237號公報(0024段~0030段、0064段~0071段、第1圖、第8圖)

在專利文獻1所揭示的粒子線治療系統中，在與實際照射不同之準備階段的照射(亦即試驗照射)之際，係在將可裝拆的射束位置監測器設置在照射位置之狀態進行射束照射。專利文獻1之粒子線治療系統係以射束位置的變動是有再現性之週期性的變動為前提，在試驗照射之際以能夠消除射束位置的週期的變動之方式配合位置變動的週期而供給轉向電磁鐵的激磁電流值，且取得該週期的激磁電流值，將該週期的激磁電流值保存起來。專利文獻1之粒子線治療系統在實際照射之際在將射束位置監測器拆除的狀態下將保存的週期的激磁電流供給給轉向電磁鐵。亦即，專利文獻1之粒子線治療系統在實際照射之際係進行前授控制(feedforward control)。

另外，專利文獻2中雖然揭示了根據複數個輪廓監測器所檢測出的射束尺寸而驅動四極電磁鐵(使四極電磁鐵激磁)以修正射束尺寸之例，但並未揭示充分考慮帶電粒子束在目標照射位置(等中心點)的入射角度而調整轉向電磁鐵的激磁電流之技術。

專利文獻1之粒子線治療系統在設於照射頭(nozzle)內之掃描電磁鐵的下游並未配備兩個射束位置監測器。專利文獻2之粒子線治療系統在設於照射裝置內之掃描電磁鐵的下游也未配備兩個輪廓監測器。專利文獻1及專利文獻2之粒子線治療系統在掃描電磁鐵的下游都未配備兩個測定帶電粒子束的位置之監測器，無法正確地得知射向掃描電磁鐵的下游側之帶電粒子束的入射角度，所以帶電粒子束在目標照射位置(等中心點)的位置的精度不好。

要高精度地調整帶電粒子束在目標照射位置(等中心點)的位置，亦即要高精度地使照射裝置的實際的射束軸與粒子線治療裝置所設定的射束軸一致，必須在使帶電粒子束掃描之掃描電磁鐵的下游側的兩處測定帶電粒子束的位置。此外，在充分考慮帶電粒子束的入射角度而調整帶電粒子束在目標照射位置(等中心點)的位置方面，使用儘可能靠近目標照射位置(等中心點)之位置的帶電粒子束的入射角度的方式，較可高精度地調整帶電粒子束在目標照射位置(等中心點)的位置。

本發明係為了解決如上述的課題而完成者，其目的在實現具備有：在使帶電粒子束掃描之掃描電磁鐵的下游側的兩處測定帶電粒子束的位置，支援射束軸的調整之射束調整裝置之粒子線治療裝置。

本發明之粒子線治療裝置係具備有：使帶電粒子束加速之加速器系統；輸送經加速度系統加速後的帶電粒子束之射束輸送系統；利用掃描電磁鐵使經射束輸送系統輸送來的帶電粒子束進行掃描而照射至照射對象之粒子線照射裝置；以及支援射束軸的調整之射束調整裝置，前述射束軸為粒子線照射裝置中未利用掃描電磁鐵的情況之帶電粒子束的行進方向的軸。射束輸送系統係具備有：使帶電粒子束往與其行進方向垂直之x方向偏向之兩個x方向轉向電磁鐵(steering electromagnet)；使帶電粒子束往與行進方向及x方向垂直之y方向偏向之兩個y方向轉向電磁鐵；以及分別供給激磁電流至兩個x方向轉向電磁鐵、兩個y方向轉向電磁鐵之轉向電磁鐵電源。射束調整裝置係具備有：在粒子線照射裝置的掃描電磁鐵的下游側配置成可在與射束軸相交的方向移動，藉由發光來檢測出帶電粒子束的射束位置之第一屏幕監測器(screen monitor)；在第一屏幕監測器的下游側可裝拆地配置於靠近照射對象之粒子線照射裝置的前端部，藉由發光來檢測出帶電粒子束的射束位置之第二屏幕監測器；分別觀測第一屏幕監測器、第二屏幕監測器的射束發光面之兩個攝影機(camera)；以及算出兩個x方向轉向電磁鐵、兩個y方向轉向電磁鐵的激磁電流的值之射束調整計算機。藉由射束調整計算機而構成下列者：計算出以從兩個攝影機輸出的影像訊號為根據之在第一屏幕監測器上之帶電粒子束的射束位置亦即第一射束位置、以及在第二屏幕監測器上之帶電粒子束的射束位置亦即第二射束位置之射束位置算出部；算出能夠使第一射束位置及第二射束位置存在於通過作為目標照射位置之等中心點(isocenter)之基準射束軌道上之兩個x方向轉向電磁鐵、兩個y方向轉向電磁鐵的激磁電流的值之電流值算出部；以及分別算出兩個x方向轉向電磁鐵、兩個y方向轉向電磁鐵的偏向角度亦即偏向角之偏向角算出部。射束位置算出部係計算出在根據第一屏幕監測器的影像訊號而生成的第一監測器影像中及在根據第二屏幕監測器的影像訊號而生成的第二監測器影像中之各個帶電粒子束所造成的射束發光的亮度的重心亦即亮度重心、或以高斯分佈來擬合(fitting)亮度等高線的情況的高斯分佈的中心亦即分佈中心，算出在第一監測器影像中之亮度重心或分佈中心來作為在第一屏幕監測器之第一射束位置，算出在第二監測器影像中之亮度重心或分佈中心來作為在第二屏幕監測器之第二射束位置，以及算出在第一屏幕監測器上之帶電粒子束的第一射束位置與基準射束軌道之差亦即第一偏移座標、以及在第二屏幕監測器上之帶電粒子束的第二射束位置與基準射束軌道之差亦即第二偏移座標。偏向角算出部係算出：能夠使在第一屏幕監測器上之帶電粒子束的第一偏移座標、及在第二屏幕監測器上之帶電粒子束的第二偏移座標為零之兩個x方向轉向電磁鐵中之上游側的x方向轉向電磁鐵所致的偏向角亦即偏向角θx₀、兩個x方向轉向電磁鐵中之下游側的x方向轉向電磁鐵所致的偏向角亦即偏向角θx₁、兩個y方向轉向電磁鐵中之上游側的y方向轉向電磁鐵所致的偏向角亦即偏向角θy₀、兩個y方向轉向電磁鐵中之下游側的y方向轉向電磁鐵所致的偏向角亦即偏向角θy₁。電流值算出部係根據偏向角算出部所算出的偏向角，算出兩個x方向轉向電磁鐵、兩個y方向轉向電磁鐵的激磁電流的值。偏向角θx₀及偏向角θx₁係解由第一式、第二式所組成的聯立方程式所得到之值，偏向角θy₀及偏向角θy₁係解由第三式、第四式所組成的聯立方程式所得到之值，將第一偏移座標的x座標、y座標分別表示成△x₂,△y₂，將第二偏移座標的x座標、y座標分別表示成△x₃,△y₃，將上游側的x方向轉向電磁鐵與下游側的x方向轉向電磁鐵之間之x方向的輸送矩陣(transport matrix)的成分表示成AX₁₁,AX₁₂,AX₂₁,AX₂₂，將上游側的y方向轉向電磁鐵與下游側的y方向轉向電磁鐵之間之y方向的輸送矩陣的成分表示成AY₁₁,AY₁₂,AY₂₁,AY₂₂，將下游側的x方向轉向電磁鐵與第一屏幕監測器之間之x方向的輸送矩陣的成分表示成BX₁₁,BX₁₂,BX₂₁,BX₂₂，將下游側的y方向轉向電磁鐵與第一屏幕監測器之間之y方向的輸送矩陣的成分表示成BY₁₁,BY₁₂,BY₂₁,BY₂₂，將第一屏幕監測器與第二屏幕監測器之間之x方向的輸送矩陣的成分表示成CX₁₁,CX₁₂,CX₂₁,CX₂₂，將第一屏幕監測器與第二屏幕監測器之間之y方向的輸送矩陣的成分分別表示成CY₁₁,CY₁₂,CY₂₁,CY₂₂。

第一式為-△x₂=BX₁₁AX₁₂θx₀+BX₁₂(AX₂₂θx₀+θx₁)，第二式為-△x₃=CX₁₁{BX₁₁AX₁₂θx₀+BX₁₂(AX₂₂θx₀+θx₁)}+CX₁₂{BX₂₁AX₁₂θx₀+BX₂₂(AX₂₂θx₀+θx₁)}，第三式為-△y₂=BY₁₁AY₁₂θy₀+BY₁₂(AY₂₂θy₀+θy₁)，第四式為-△y₃=CY₁₁{BY₁₁AY₁₂θy₀+BY₁₂(AY₂₂θy₀+θy₁)}+CY₁₂{BY₂₁AY₁₂θy₀+BY₂₂(AY₂₂θy₀+θy₁)}。

本發明之粒子線治療裝置具備有：算出能夠使在可移動地配置於掃描電磁鐵的下游側之第一屏幕監測器上及在可裝拆地配置於粒子線照射裝置的前端部之第二屏幕監測器上之帶電粒子束的射束位置，存在於通過等中心點之基準射束軌道上之兩個x方向轉向電磁鐵、兩個y方向轉向電磁鐵的激磁電流的值之射束調整裝置，因此可高精度地使照射裝置的實際的射束軸與粒子線治療裝置所設定的射束軸一致，可相較於以往提高照射精度。

2‧‧‧加速器系統

3‧‧‧射束輸送系統

4‧‧‧粒子線照射裝置

17‧‧‧射束調整計算機

18‧‧‧射束調整裝置

23a、23b、23c、23d‧‧‧轉向電磁鐵

24a、24b、24c、24d‧‧‧轉向電磁鐵電源

25x、25y‧‧‧掃描電磁鐵

26、27a、27b、27c‧‧‧真空導管

28‧‧‧配置變更裝置

30、31‧‧‧屏幕監測器

39‧‧‧前端部

43‧‧‧患部(照射對象)

44‧‧‧帶電粒子束

45‧‧‧基準射束軌道

46‧‧‧頂板

48‧‧‧等中心點

52‧‧‧屏幕監視器移動裝置

53‧‧‧窗

54‧‧‧支持棒

55‧‧‧驅動裝置

56、57‧‧‧攝影機

59‧‧‧屏幕監測器支架

71‧‧‧卡合部(照射裝置卡合部)

72‧‧‧爪

74‧‧‧卡合部(支架卡合部)

83‧‧‧射束位置算出部

84‧‧‧偏向角算出部

85‧‧‧電流值算出部

86‧‧‧電流值設定部

100‧‧‧粒子線治療裝置

Ia、Ib、Ic、Id‧‧‧激磁電流

Pb、Pc‧‧‧射束位置

Sig1、sig2‧‧‧影像訊號

θ_a、θ_b、θ_c、θ_d‧‧‧偏向角

△Ia、△Ib、△Ic、△Id‧‧‧偏差電流值

第1圖係本發明的實施形態1之粒子線治療裝置的概略構成圖。

第2圖係顯示在治療之際之第1圖中的粒子線照射裝置的構成之構成圖。

第3圖係顯示在射束軸調整之際之第1圖中的粒子線照射裝置的構成之構成圖。

第4圖係顯示第3圖中的鼻端與屏幕監測器支架的卡合部之放大圖。

第5圖係用來說明相對於配置變更裝置之上游側的屏幕監測器的位置調整之圖。

第6圖係用來說明配置變更裝置的位置調整之圖。

第7圖係用來說眀下游側的屏幕監測器的位置調整之圖。

第8圖係顯示上游側的屏幕監測器之圖。

第9圖係顯示上游側的屏幕監測器的監測器影像之圖。

第10圖係顯示下游側的屏幕監測器及監測器影像之圖。

第11圖係顯示調整漂移線上的射束軸的調整程序之流程圖。

第12圖係用來說明轉向電磁鐵的偏向角的計算方法之圖。

第13圖係用來說明轉向電磁鐵的偏向角之圖。

第14圖係實行第11圖的程序之射束調整計算機的功能方塊圖。

第15圖係顯示射束調整計算機的硬體構成之圖。

第16圖係顯示調整漂移線上的射束軸的另一調整程序之流程圖。

第17圖係實行第16圖的程序之射束調整計算機的功能方塊圖。

實施形態1.

第1圖係本發明的實施形態1之粒子線治療裝置的概略構成圖。第2圖係顯示在治療之際之第1圖中的粒子線照射裝置的構成之構成圖。第3圖係顯示在射束軸調整之際之第1圖中的粒子線照射裝置的構成之構成圖。第4圖係顯示第3圖中的鼻端與屏幕監測器支架的卡合部之放大圖。第5圖係用來說明相對於配置變更裝置之上游側的屏幕監測器的位置調整之圖。第6圖係用來說明配置變更裝置的位置調整之圖。第7圖係用來說眀下游側的屏幕監測器的位置調整之圖。第8圖係顯示上游側的屏幕監測器之圖，第9圖係顯示上游側的屏幕監測器的監測器影像之圖。第10圖係顯示下游側的屏幕監測器及監測器影像之圖。第11圖係顯示調整漂移線上的射束軸的調整程序之流程圖。第12圖係用來說明轉向電磁鐵的偏向角的計算方法之圖，第13圖係用來說明轉向電磁鐵的偏向角之圖。第14圖係實行第11圖的程序之射束調整計算機的功能方塊圖，第15圖係顯示射束調整計算機的硬體構成之圖。

實施形態1之粒子線治療裝置100係具備有：由離子源(未圖示)、入射器11、四極電磁鐵12a,12b等所構成之入射系統1；使從入射器11射出的帶電粒子束44繞圈而加速到具有必要的能量之同步加速器(synchrotron)等加速器系統2；將經該加速器系統2予以加速到具有必要的能量之帶電粒子束44輸送到粒子線照射裝置4之射束輸送系統3；使帶電粒子束44配合患者42的患部43(照射對象)形成照射野而進行照射之粒子線照射裝置4；控制入射系統1、加速器系統2、射束輸送系統3、粒子線照射裝置4之照射控制裝置5；以及支援粒子線照射裝置4的射束軸的調整之射束調整裝置18。射束調整裝置18所支援調整之射束軸，係粒子線照射裝置4中未利用掃描電磁鐵25x,25y使帶電粒子束掃描的情況之帶電粒子束44的行進方向的軸。

第1圖中，在入射器11產生之帶電粒子束44入射至同步加速器等之加速器系統2，在加速器系統2中加速到具有必要的能量。在加速器系統2中加速後之帶電粒子束44，從射出用偏向電磁鐵20射出而進入射束輸送系統3，經由後述的各種電磁鐵調整射束的軌道而被輸送到粒子線照射裝置4，由粒子線照射裝置4使之照射到患者42的患部43(照射對象)。射束輸送系統3係具備有：調整帶電粒子束44的射束尺寸之複數個四極電磁鐵22a,22b,22c,22d,22e,22f,22g,22h,22i,22j、修正射束軌道之轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d、使射束的方向偏向之偏向電磁鐵21a,21b,21c、檢測出帶電粒子束44的射束位置之屏幕監測器(screen monitor)29、以及供給激磁電流Ia,Ib,Ic,Id至轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d且分別控制各激磁電流Ia,Ib,Ic,Id之轉向電磁鐵電源24a,24b,24c,24d。射束調整裝置18係具備有：射束調整計算機17；以及配置成分別觀測粒子線照射裝置4中配置的屏幕監測器30,31的表面，亦即會因為帶電粒子束44而發光的發光面之攝影機56,57。轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d係使帶電粒子束44偏向而修正射束軌道。

粒子線照射裝置4係具備有：掃描電磁鐵25x,25y；配備有複數個散射體(未圖示)及屏幕監測器30之配置變更裝置28；真空導管(duct)26,27a,27c；以及鼻端(snout)39。另外，雖未圖示，粒子線照射裝置4還具備有例如：線量監測器、脊狀過濾器(ridge filter)、可變幅度變換器(range shifter)、位置監測器、塊式準直器(block collimator)、多葉式準直器(multi-leaf collimator)、補償濾過器、以及患者準直器。配置變更裝置28除了屏幕監測器30以外也具備有其他的構成物。配置變更裝置28具備有：屏幕監測器30、真空導管27b、連接至屏幕監測器30之支持棒54、以及驅動支持棒54之驅動裝置55。支持棒54及驅動裝置55係使屏幕監測器30移動之屏幕監測器移動裝置52。例如，驅動裝置55係利用壓縮空氣使支持棒54移動。

掃描電磁鐵25x,25y係使照射野擴大之電磁鐵，係為例如轉向電磁鐵。帶電粒子束44行進之射束行進方向係s方向，帶電粒子束44行進之射束軸係s軸(s方向的軸)。掃描電磁鐵25x使帶電粒子束44在與s軸垂直之方向(x方向)掃描，掃描電磁鐵25y使帶電粒子束44在與s軸及x軸垂直之方向(y方向)掃描。未圖示的散射體係由鉛等所構成，使帶電粒子束44散射。未圖示的脊狀過濾器係由鋁等所構成，係依據照射對象(患部43)的厚度而使布拉格峰(Bragg peak)的寬度擴大。未圖示的可變幅度變換器係變更帶電粒子束44的能量，變更帶電粒子束44的飛程。未圖示的線量監測器係檢測帶電粒子束44的線量。未圖示的位置監測器係檢測經掃描電磁鐵25x,25y掃描之帶電粒子束44通過時的射束資訊。根據此射束資訊，未圖示的資料處理裝置演算出帶電粒子束44的通過位置(重心位置)及尺寸。照射控制裝置5係根據利用未圖示的治療計畫裝置而作成的治療計畫資料而使帶電粒子束44之照射開始，等到線量監測器所測定的線量達到目標線量就使帶電粒子束44停止。

未圖示的塊式準直器係限制與帶電粒子束44的射束軸垂直的射束範圍。未圖示的多葉式準直器係由葉子部及葉子驅動機構所構成，葉子部由複數個葉子板組成，葉子驅動機構驅動各個葉子板，多葉式準直器將與帶電粒子束44的射束軸垂直之照射野(平面形狀)調整成與患部形狀大致吻合。未圖示的補償濾過器係將帶電粒子束44的能量調整成與照射對象(患部43)的深度形狀(distal shape)相配合。未圖示的患者準直器係再調整經多葉式準直器調整過的與射束軸垂直之照射野(平面形狀)使之高精度地與患部形狀吻合。另外，對於小尺寸的患部43，有時並不使用多葉式準直器，只使用塊式準直器及患者準直器將與射束軸垂直之照射野(平面形狀)調整成與患部形狀吻合。對於大尺寸的患部43，也有不使用患者準直器，只使用塊式準直器及多葉式準直器將與射束軸垂直之照射野(平面形狀)調整成與患部形狀吻合之情形。

等中心點48係將帶電粒子束44照射至照射對象(患部43)之照射中心，係射束軸調整的基準。基準射束軌道45係未利用掃描電磁鐵25x,25y掃描的情況之帶電粒子束44通過等中心點48之射束軌道。漂移線(drift line)47係從上游側的掃描電磁鐵25x到等中心點48之帶電粒子束44掃描的s方向的範圍。

屏幕監測器30係配置於真空中。在真空導管27b設有觀察屏幕監測器30之窗53，且利用攝影機56從此窗53拍攝屏幕監測器30的影像。未圖示的線量監測器、脊狀過濾器、可變幅度變換器、位置監測器係配置於比例如頂板46更靠近射束的上游側。鼻端39係收納未圖示塊式準直器、未圖示的多葉式準直器之突端。

如第2圖所示，在將帶電粒子束44照射至照射對象(患部43)之治療之際，使屏幕監測器30退避到帶電粒子束44不會射到之位置。亦即，治療之際，利用屏幕監測器移動裝置52使屏幕監測器30移動到退避位置。在第2圖中以虛線表示之屏幕監測器30a係在射束軸調整之際的屏幕監測器30。在射束軸調整之際，利用屏幕監測器移動裝置52使屏幕監測器30移動到射束測定位置(屏幕監測器30a的位置)。

利用第3圖來說明射束軸調整之際之粒子線照射裝置4。射束軸調整係在粒子線治療裝置100啟動之際、及維修作業(maintenance)之際進行。屏幕監測器30由屏幕監測器移動裝置52使之從第2圖所示的退避位置移動到射束測定位置。射束軸調整之際，使治療之際配置於鼻端39的下游側之未圖示的補償過濾器及患者準直器移動到離開基準射束軌道45之位置，在鼻端39的下游側配置屏幕監測器支架59、屏幕監測器31、攝影機57，來取代補償過濾器及患者準直器。另外，用來觀測屏幕監測器30之表面的攝影機56係配置於配置變更裝置28的窗53附近。第3圖顯示以相對於與屏幕監測器30的表面垂直之法線傾斜一個角度而配置該攝影機56之例。另外，第3圖顯示將用來觀測屏幕監測器31之表面的攝影機57配置成與垂直於屏幕監測器31的表面之法線平行之例。

屏幕監測器支架59其上游側的端部具備有複數個卡合部74，以與設於鼻端39的下端部之複數個卡合部71卡合而固定。卡合部71在屏幕監測器支架59側具有突出爪72。卡合部71的爪72從卡合部74的下游側的面，亦即下游面75，將卡合部74向鼻端39側壓。藉此，使屏幕監測器支架59相對於鼻端39在與基準射束軌道45平行之s方向的位置固定。另外，卡合部74的外周面76與相向的卡合部71的內周面73接觸。藉此，使屏幕監測器支架59相對於鼻端39在與基準射束軌道45垂直之x方向及y方向的位置固定。卡合部71係照射裝置卡合部，卡合部74係支架卡合部。

接著，說明屏幕監測器30,31的位置調整方法。配置於配置變更裝置28的內部之屏幕監測器30係相對於配置變更裝置28而定位。屏幕監測器30係四角形(方形)的板狀的發光體，且如第8圖所示，各邊的中央設有基準標記62，並設有連結相向的基準標記62之位置基準線63,64。第8圖顯示屏幕監測器30的外形為正方形，且位置基準線63與位置基準線64垂直之例。如第5圖所示，屏幕監測器30係定位於屏幕監測器30的中心點(例如位置基準線63與位置基準線64的交點)通過基準軸65之位置。如後述，將配置變更裝置28配置成該基準軸65與基準射束軌道45一致。此位置係射束測定位置。屏幕監測器30係由屏幕監測器移動裝置52使之沿著監測器移動線60而移動，所以在射束軸調整之際，射束測定位置係利用屏幕監測器移動裝置52而調整。虛線61係與位置基準線64平行之線。第5圖顯示基準軸65與監測器移動線60以角度β相交，虛線61與監測器移動線60以角度α相交之例。第5圖中，角度β為90°。

如第6圖所示，配置變更裝置28係例如以設定在基準射束軌道45上的裝置基準位置50及等中心點48為基準而配置。具體而言，係藉由使基準軸65與基準射束軌道45一致，使配置變更裝置28的s方向的基準與裝置基準位置50及等中心點48對準，而使配置變更裝置28定位及固定。配置變更裝置28的s方向的基準，係為例如配置變更裝置28的上游側的面77、或配置變更裝置 28的下游側的面78。調整過位置之屏幕監測器30藉由按照使用者的遠端指示所進行之屏幕監測器移動裝置52的驅動而配置到射束測定位置或退避位置。屏幕監測器30在粒子線照射裝置4的掃描電磁鐵25x,25y的下游側配置成可移動。屏幕監測器30在射束軸調整之際移動到射束測定位置，在治療之際從射束測定位置移動到退避位置。

如第7圖所示，屏幕監測器31係以裝置基準位置50及等中心點48為基準而相對於屏幕監測器支架59定位。屏幕監測器31係構成為與屏幕監測器30一樣。屏幕監測器31係四角形(方形)的板狀的發光體，且如第10圖所示，各邊的中央設有基準標記62，並設有連結相向的基準標記之位置基準線63,64。第10圖顯示屏幕監測器31的外形為正方形，且位置基準線63與位置基準線64垂直之例。屏幕監測器31係定位於屏幕監測器31的中心點(例如位置基準線63與位置基準線64的交點)與基準射束軌道45上的等中心點48一致之位置。更具體而言，屏幕監測器31係在固定於鼻端39之屏幕監測器支架59內，定位於屏幕監測器31的中心點(例如位置基準線63與位置基準線64的交點)與基準射束軌道45上的等中心點48一致之位置。

相對於屏幕監測器支架59而調整過位置之屏幕監測器31，係藉由使用者的手動操作而配置到射束測定位置或退避位置。屏幕監測器31在最靠近照射對象(患部43)之粒子線照射裝置4的前端部(亦即鼻端39)的下游側，配置成可裝拆。屏幕監測器31在射束軸調整之際裝到鼻端39的下游側，在治療之際從鼻端39的下游側脫離。

屏幕監測器支架59以嵌合方式，亦即利用卡合部71,74而嵌合之方式固定至鼻端39。因此，在下次的射束軸調整之際，只要將屏幕監測器支架59固定至鼻端39，就將屏幕監測器31配置到以裝置基準位置50及等中心點48為基準之預定的位置。

接著，說明調整漂移線47上的射束軸之調整程序。在調整漂移線47上的射束軸之際，粒子線照射裝置4係構成為如第3圖所示的構成。在步驟S001，利用攝影機從上游側依序拍攝屏幕監測器30,31上的射束位置Pb,Pc的影像，算出射束位置Pb,Pc(射束位置算出程序)。採用板狀的發光體之屏幕監測器並無法讓帶電粒子束通過到下游側，所以要使在觀測對象之屏幕監測器的上游側之屏幕監測器離開基準射束軌道45而移動到退避位置。在測定屏幕監測器30上的帶電粒子束44的射束位置Pb之際，使在比屏幕監測器30更上游側之屏幕監測器29移動到退避位置。

以下，詳細說明形成為板狀的發光體之屏幕監測器29,30,31的構成。屏幕監測器29,30,31係具備有：基板；以及配置於基板的上游側之受到帶電粒子束44的撞擊就會發光之增感紙。例如，增感紙可採用FUJIFILM Medical製的增感紙PS-H。當帶電粒子束44照射到配置於基準射束軌道45上之屏幕監測器30，就如第8圖所示在屏幕監測器30上產生射束發光66。第8圖顯示射束發光66具有複數條亮度等高線之例。中央側的亮度等高線的亮度比外側的亮度等高線高。射束發光66係由攝影機56加以拍攝，並將影像訊號sig1發送至射束調整計算機17。射束調整計算機17係具備有處理器91、記憶體92、以及監視器93，藉由處理器91執行記憶體92中記憶的程式而實現各種功能。射束調整計算機17根據影像訊號sig1而如第9圖所示使屏幕監測器30的監測器影像顯示於射束調整計算機17的監視器93。攝影機56係相對於與屏幕監測器30的表面垂直之法線傾斜一個角度而配置，所以拍攝出的屏幕監測器30的外形係為x方向縮減之長方形。射束調整計算機17從屏幕監測器30的監測器影像計算出射束發光66的亮度的重心，算出此亮度的中心作為射束位置Pb。將算出的射束位置Pb記憶於射束調整計算機17的記憶體92中。

然後，藉由按照使用者的遠端指示而進行之屏幕監測器移動裝置52的驅動，使屏幕監測器30移動到退避位置(第2圖中的屏幕監測器30之位置)。當帶電粒子束44照射到配置於基準射束軌道45上之屏幕監測器31，就如第10圖所示在屏幕監測器31上產生射束發光67。第10圖顯示射束發光67與第8圖的射束發光66一樣具有複數條亮度等高線之例。中央側的亮度等高線的亮度比外側的亮度等高線高。射束發光67係由攝影機57加以拍攝，並將影像訊號sig2發送至射束調整計算機17。射束調整計算機17根據影像訊號sig2而如第10圖所示使屏幕監測器31的監測器影像顯示於射束調整計算機17的監視器93。攝影機57係配置成平行於與屏幕監測器31的表面垂直之法線，所以拍攝出的屏幕監測器31的外形仍維持正方形。射束調整計算機17從屏幕監測器31的監測器影像計算出射束發光67的亮度的重心，算出此亮度的重心作為射束位置Pc。將所算出的射束位置Pc記憶於射束調整計算機17的記憶體92中。

在步驟S002，射束調整計算機17算出轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d的偏向角θ_a,θ_b,θ_c,θ_d(偏向角算出程序)。算出轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d的偏向角θ_a,θ_b,θ_c,θ_d的方法將在後面說明。

在步驟S003，算出與在步驟S002中所算出的偏向角θ_a,θ_b,θ_c,θ_d對應之轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d的激磁電流Ia,Ib,Ic,Id的值(電流值算出程序)。具體而言，係根據轉向電磁鐵的磁場、帶電粒子束的能量、轉向電磁鐵的偏向角之關係式，從帶電粒子束44的每個能量的偏向角θ來算出磁場B。根據轉向電磁鐵的磁場、激磁電流的值(激磁電流值)之關係式或轉換表，將所算出的磁場B轉換為激磁電流的值I。

在步驟S004，將激磁電流Ia,Ib,Ic,Id的值分別設定至各個轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d的轉向電磁鐵電源24a,24b,24c,24d(電流值設定程序)。

說明步驟S002之程序，亦即偏向角算出程序中之算出轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d的偏向角θ_a,θ_b,θ_c,θ_d之方法。利用轉向電磁鐵進行之射束軸的調整，通常係x方向及y方向分別獨立調整。例如，轉向電磁鐵23a,23c係x方向用的轉向電磁鐵，轉向電磁鐵23b,23d係y方向用的轉向電磁鐵。如第12圖所示，利用兩個轉向電磁鐵70a,70b進行x方向的射束軸調整或y方向的射束軸調整。進行x方向的射束軸調整之情況，兩個轉向電磁鐵70a,70b分別為轉向電磁鐵23a,23c。同樣的，進行y方向的射束軸調整之情況，兩個轉向電磁鐵70a,70b分別為轉向電磁鐵23b,23d。虛線81a,81b,81c.81d係用來表示第12圖的區間R1,R2,R3之線。此外，虛線81a,81b為通過第13圖中的射束軌道的變化點之線，虛線81d為通過等中心點48之線。

帶電粒子束之射束輸送，係使用輸送矩陣加以表現。此處也使用輸送矩陣來探討帶電粒子束44之射束輸送。第12圖中顯示配置於基準射束軌道45上之屏幕監測器29、轉向電磁鐵70a,70b、及屏幕監測器30,31。射束軌道68係射束調整前之帶電粒子束44的射束軌道。屏幕監測器29,30,31上的射束調整前的射束位置分別為Pa,Pb,Pc。射束位置係以s座標、x座標、y座標表示，所以將射束位置Pa,Pb,Pc分別表示成(s₁,x₁,y₁)、(s₂,x₂,y₂)、(s₃,x₃,y₃)。使用輸送矩陣之射束輸送亦可使用在位置(x,y)之角度(x’,y’)。符號’表示針對s進行微分，亦即表示d/ds。

在此，說明x方向的射束軸調整。Y方向的射束軸調整也與x方向的射束軸調整一樣。射束輸送中的帶電粒子束44受到射束輸送系統3的機器及粒子線照射裝置4的機器所產生的磁場的作用，位置及角度會變化。在轉向電磁鐵70a與轉向電磁鐵70b之間的區間R1，帶電粒子束44受到第1圖所示的偏向電磁鐵、四極電磁鐵所產生的磁場的作用A。在轉向電磁鐵70b與屏幕監測器30之間的區間R2，帶電粒子束44受到第1圖所示的偏向電磁鐵、四極電磁鐵、第2圖的掃描電磁鐵25x,25y等所產生的磁場的作用B。在射束軸調整之際，並不利用激磁電流使掃描電磁鐵25x,25y激磁，但也有殘留磁場等之影響。在屏幕監測器30與屏幕監測器31之間的區間R3，帶電粒子束44受到在比屏幕監測器30更下游側的機器所產生的磁場的作用C。作用A、B、C可分別如式(1)、式(2)、式(3)所示表示成輸送矩陣A、B、C。

[數式3]

輸送矩陣A、B、C可透過計算而求出，可在事前先準備好。在屏幕監測器29上之x方向的位置及角度、與在屏幕監測器30,31上之x方向的位置及角度之關係，一般係表示成如數式(4)、(5)。其中，(x₁,x’₁)係在屏幕監測器29上之x方向的位置x₁、x方向的角度x’₁，亦即在射束軌道68的軌道上的位置Pa之x方向的位置x₁、x方向的角度x’₁。(x₂,x’₂)係在屏幕監測器30上之x方向的位置x₂、x方向的角度x’₂，亦即在射束軌道68的軌道上的位置Pb之x方向的位置x₂、x方向的角度x’₂。(x₃,x’₃)係在屏幕監測器31上之x方向的位置x₃、x方向的角度x’₃，亦即在射束軌道68的軌道上的位置Pc之x方向的位置x₃、x方向的角度x’₃。

接著，說明第12圖的轉向電磁鐵70a,70b的偏向角θ₀,θ₁的算出方法。偏向角θ₀係如第13圖所示，係射入至轉向電磁鐵70a之帶電粒子束的射束軌道69的延長線82a、與經轉向電磁鐵70a使之偏向後的射束軌道69所夾的角度。偏向角θ₁係射入至轉向電磁鐵70b之帶電粒子束的射束軌道69的延長線82b、與經轉向電磁鐵70b使之偏向後的射束軌道69(基準射束軌道45)所夾的角度。如第13圖所示，利用轉向電磁鐵70a,70b將射束軌道調整成在轉向比電磁鐵70b更下游側，以使射束軌道69與基準射束軌道45一致。座標S1,S2,S3係虛線81a,81b,81d與s軸相交的座標。

射束輸送系統3的射束軸調整，係從上游側往下游側依序調整，所以會將帶電粒子束44在屏幕監測器29上之射束位置Pa調整到在基準射束軌道45上。x方向的位置x₁、y方向的位置y₁都會為0，亦即x₁=0，y₁=0。如此，將帶電粒子束44在屏幕監測器29上之射束位置Pa調整到在基準射束軌道45上，將在此狀態下之屏幕監測器30,31所測定的x方向的射束位置分別表示成△x₂,△x₃。x方向的射束位置△x₂,△x₃係以屏幕監測器30,31上之基準射束軌道45通過的點為原點而表示的位置。另外，x方向的射束位置△x₂可說是以基準射束軌道45為基準之在屏幕監測器30上的偏移(offset)座標。x方向的射束位置△x₃可說是以基準射束軌道45為基準之在屏幕監測器31上的偏移座標。因為調整轉向電磁鐵70a,70b的偏向角θ₀,θ₁，係要使在屏幕監測器30,31上之x方向的射束位置通過各屏幕監測器30,31的中央，所以必須使△x₂=0,△x₃=0。換言之，只要將轉向電磁鐵70a,70b的偏向角θ₀,θ₁調整成能夠對於在屏幕監測器30,31上射束位置分別產生-△x₂的作用、-△x₃的作用即可。

使用一般的式(4)、式(5)，可將包含偏向角θ₀,θ₁之位置及角度，亦即(-△x₂,-△x’₂)、(-△x₃,-△x’₃)表示成如以下之式(6)、式(7)。

包含偏向角θ₀,θ₁之位置-△x₂,-△x₃，係表示利用轉向電磁鐵70a,70b所產生之位置變更作用。包含偏向角θ₀,θ₁之角度-△x’₂,-△x’₃，係表示利用轉向電磁鐵70a,70b所產生之角度變更作用。轉向電磁鐵70a並不會變更x方向的位置，所以轉向電磁鐵70a所產生之x方向的位置變更作用為0。轉向電磁鐵70a會使x方向的角度變更一個偏向角θ₀之值，所以轉向電磁鐵70a所產生之x方向的角度變更作用為θ₀。在式(6)、式(7)中，以0及θ₀為成分之2×1之矩陣係轉向電磁鐵70a的作用，亦即x方向的位置變更作用及x方向的角度變更作用，以向量形式來表現的話即為(0,θ₀)。

轉向電磁鐵70b並不會變更x方向的位置，所以轉向電磁鐵70b所產生之x方向的位置變更作用為0。轉向電磁鐵70b會使x方向的角度變更一個偏向角θ₁之值，所以轉向電磁鐵70b所產生之x方向的角度變更作用為θ₁。在式(6)、式(7)中，以0及θ₁為成分之2×1之矩陣係轉向電磁鐵70b的作用，亦即x方向的位置變更作用及x方向的角度變更作用，以向量形式來表現的話即為(0,θ₁)。

將式(6)中的-△x₂及式(7)中的-△x₃展開的話，即成為如下之式(8)。

[數式8]-△x ₂=B ₁₁ A ₁₂ θ ₀+B ₁₂(A ₂₂ θ ₀+θ ₁)-△x ₃=C ₁₁{B ₁₁ A ₁₂ θ ₀+B ₁₂(A ₂₂ θ ₀+θ ₁)}+C ₁₂{B ₂₁ A ₁₂ θ ₀+B ₂₂(A ₂₂ θ ₀+θ ₁)}…(8)

如前述，輸送矩陣A,B,C的各成分A₁₁,A₁₂,A₂₁,A₂₂ B₁₁,B₁₂,B₂₁,B₂₂,C₁₁,C₁₂,C₂₁,C₂₂可透過計算而求出，為已知的常數。△x₂,△x₃為屏幕監測器30,31所測定出的x方向的射束位置，為已知的。因此，可藉由解式(8)之聯立方程式來算出偏向角θ₀,θ₁。

射束調整計算機17在實行第11圖的調整程序之際，係藉由射束調整計算機17上搭載的程式而構成第14圖所示的射束位置算出部83、偏向角算出部84、電流值算出部85、電流值設定部86之各個功能方塊。射束位置算出部83係實行步驟S001的程序之功能方塊，偏向角算出部84係實行步驟S002的程序之功能方塊，電流值算出部85係實行步驟S003的程序之功能方塊，電流值設定部86係實行步驟S004的程序之功能方塊。射束位置算出部83係計算在根據屏幕監測器30的影像訊號sig1而生成的監測器影像中之帶電粒子束44所引發的射束發光66的亮度的重心，算出此射束發光66的亮度的重心來作為帶電粒子束44在屏幕監測器30上的射束位置Pb。另外，射束位置算出部83計算在根據屏幕監測器31的影像訊號sig2而生成的監測器影像中之帶電粒子束44所引發的射束發光67的亮度的重心，算出此射束發光67的亮度的重心來作為帶電粒子束44在屏幕監測器31上的射束位置Pc。

偏向角算出部84係分別算出能夠使在屏幕監測器30上之帶電粒子束44的射束位置Pb及在屏幕監測器31上之帶電粒子束44的射束位置Pc存在於基準射束軌道45上之兩個x方向轉向電磁鐵(亦即轉向電磁鐵23a,23c)的偏向角度(亦即偏向角θ_a,θ_c)、以及兩個y方向轉向電磁鐵(亦即轉向電磁鐵23b,23d)的偏向角度(亦即偏向角θ_b,θ_d)。

電流值算出部85係根據轉向電磁鐵23a,23c的偏向角θ_a,θ_c而算出轉向電磁鐵23a,23c的激磁電流Ia,Ic的值，且更根據轉向電磁鐵23b,23d的偏向角θ_b,θ_d而算出轉向電磁鐵23b,23d的激磁電流Ib,Id的值。電流值設定部86係將電流值算出部85所算出的激磁電流Ia,Ib,Ic,Id設定至轉向電磁鐵電源24a,24b,24c,24d。

實施形態1之粒子線治療裝置100，係在射束軸調整之際在配置於從掃描電磁鐵25x,25y到等中心點48之漂移線47上之兩個屏幕監測器30,31，測出帶電粒子束44的射束位置Pb,Pc，根據此射束位置Pb,Pc來調整配置於射束輸送系統3中之轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d的偏向角θ_a,θ_b,θ_c,θ_d，因此可高精度地使粒子線照射裝置4的實際的射束軸與粒子線治療裝置100所設定的基準射束軸(沿著基準射束軌道45之軸)一致，可相較於以往使照射精度提高。

另外，實施形態1之粒子線治療裝置100，係在射束軸調整之際在配置於從掃描電磁鐵25x,25y到等中心點48之漂移線47上之兩個屏幕監測器30,31，測出帶電粒子束44的射束位置Pb,Pc，算出能夠使該射束位置Pb,Pc存在於通過作為目標照射位置的等中心點48之基準射束軌道45上之轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d的激磁電流Ia,Ib,Ic,Id的值，根據此激磁電流Ia,Ib,Ic,Id的值來調整配置於射束輸送系統3中之轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d的偏向角θ_a,θ_b,θ_c,θ_d，因此可高精度地使粒子線照射裝置4的實際的射束軸與粒子線治療裝置100所設定的基準射束軸(沿著基準射束軌道45之軸)一致，可相較於以往使照射精度提高。

實施形態1之粒子線治療裝置100，係為了測定帶電粒子束44的射束位置Pb,Pc而使用兩個屏幕監測器30,31。以下，說明使用兩個屏幕監測器30,31的優點。屏幕監測器30,31係為具備配置在基板上的增感紙之簡單的構造，與具備複數條導線(wire)之位置監測器或平坦度監測器相比較，具有較為便宜，且監測器的調整較容易進行之優點。位置監測器係在電離的氣體中配置複數個檢測通道(channel)(導線)，利用複數個檢出通道來檢測帶電粒子束的通過位置。位置監測器係收集256通道之程度的資料。平坦度監測器係為與位置監測器同樣的構造，在廣域照射法中收集30通道之程度的資料來測出帶電粒子束的平坦度。位置監測器及平坦度監測器係在每個檢測通道連接一條訊號線，與屏幕監測器相比較較為大型，且設置調整等較複雜。平坦度監測器與位置監測器相比較，雖然較小型，但檢測通道較少，所以只能以檢測通道數的精度來測定帶電粒子數的通過位置，亦即無法以如同屏幕監測器之高精度測定射束位置。屏幕監測器30,31與位置監測器及平坦度監測器不同，其構造簡單且可高精度測定射束位置。

實施形態1之粒子線治療裝置100，係具備有可在使粒子線照射裝置4的一部分維持真空之真空導管中移動之屏幕監測器30，因此可在射束軸調整之際在不破壞粒子線照射裝置4的真空的情況下，將屏幕監測器30配置在基準射束軌道45上，所以可容易地進行以屏幕監測器30測定射束位置之準備。另外，將在射束軸調整之際配置於漂移線47的下游側之屏幕監測器31，配置成可相對於屏幕監測器支架59而調整位置，因此只要將屏幕監測器支架59固定至鼻端39，就可將屏幕監測器31配置到以裝置基準位置50及等中心點48為基準之預定的位置。可容易地進行以配置於下游側之屏幕監測器31測定射束位置之準備。

第11、14圖顯示調整漂移線47上的射束軸之調整程序、射束調整計算機的功能方塊圖的一例，但亦可用其他的調整程序來調整漂移線47上的射束軸。第16圖係顯示調整漂移線上的射束軸的另一調整程序之流程圖，第17圖係實行第16圖的程序之射束調整計算機的功能方塊圖。第16圖之流程圖係將第11圖之流程圖中的步驟S003、S004換成步驟S005、S006者。以下，說明不同的部分。

在步驟S005，算出與在步驟S002中算出的偏向角θ_a,θ_b,θ_c,θ_d對應之轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d的激磁電流Ia,Ib,Ic,Id的值、以及算出觀測帶電粒子束44的射束發光之際之轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d的初始電流值與算出的激磁電流Ia,Ib,Ic,Id的值之差，亦即偏差電流值△Ia,△Ib,△Ic,△Id(電流值算出程序)。觀測帶電粒子束44的射束發光之際的初始電流值，係觀測帶電粒子束44的射束發光之際之當時的激磁電流值。在步驟S006，設定偏差電流值△Ia,△Ib,△Ic,△Id至各個轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d的轉向電磁鐵電源24a,24b,24c,24d(電流值設定程序)。

轉向電磁鐵電源24a,24b,24c,24d將觀測帶電粒子束44的射束發光之際的轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d的初始電流值加上在電流值設定程序中設定的偏差電流值△Ia,△Ib,△Ic,△id所得到的值之激磁電流Ia,Ib,Ic,Id 分別供給至轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d。

實行第16圖的步驟S005之電流值算出部85係根據轉向電磁鐵23a,23c的偏向角θ_a,θ_c而算出轉向電磁鐵23a,23c的激磁電流Ia,Ic的值，以及根據轉向電磁鐵23b,23d的偏向角θ_b,θ_d而算出轉向電磁鐵23b,23d的激磁電流Ib,Id的值。電流值算出部85算出觀測帶電粒子束44的射束發光之際之轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d的初始電流值與算出的激磁電流Ia,Ib,Ic,Id的值之差，亦即偏差電流值△Ia,△Ib,△Ic,△Id。電流值設定部86係將電流值算出部85所算出的偏差電流值△Ia,△Ib,△Ic,△Id設定至轉向電磁鐵電源24a,24b,24c,24d。

將偏差電流值△Ia,△Ib,△Ic,△Id設定至轉向電磁鐵電源24a,24b,24c,24d之情況，因為知道與粒子線治療裝置100的啟動之際之轉向電磁鐵電源之差，亦即偏差電流值△Ia,△Ib,△Ic,△Id，所以知道偏差電流值的變化傾向，可適切地設定要進行維修作業之預定日。

如以上所述，實施形態1之粒子線治療裝置100具備有：使帶電粒子束44加速之加速器系統2；輸送經加速器系統2予以加速後的帶電粒子束44之射束輸送系統3；利用掃描電磁鐵25x,25y使經射束輸送系統3輸送來的帶電粒子束44掃描而照射照射對象(患部43)之粒子線照射裝置4；以及支援射束軸的調整之射束調整裝置18，該射束軸為粒子線照射裝置4中之未利用掃描電磁鐵25x,25y之情況的帶電粒子束44的行進方向。射束輸送系統3具備有：使帶電粒子束44往與其行進方向垂直之x方向偏向之兩個x方向轉向電磁鐵(轉向電磁鐵23a,23c)；使帶電粒子束44往與行進方向及x方向垂直之y方向偏向之兩個y方向轉向電磁鐵(轉向電磁鐵23b,23d)；以及分別供給激磁電流Ia,Ib,Ic,Id至兩個x方向轉向電磁鐵(轉向電磁鐵23a,23c)、兩個y方向轉向電磁鐵(轉向電磁鐵23b,23d)之轉向電磁鐵電源24a,24b,24c,24d。射束調整裝置18具備有：在粒子線照射裝置4的掃描電磁鐵25x,25y的下游側配置成可在與射束軸相交的方向移動，藉由發光來檢測出帶電粒子束44的射束位置之第一屏幕監測器(屏幕監測器30)；在第一屏幕監測器(屏幕監測器30)的下游側可裝拆地配置於靠近照射對象(患部43)之粒子線照射裝置4的前端部(鼻端39)，藉由發光來檢測出帶電粒子束44的射束位置之第二屏幕監測器(屏幕監測器31)；分別觀測第一屏幕監測器(屏幕監測器30)、第二屏幕監測器(屏幕監測器31)的射束發光面之兩個攝影機56,57；以及算出兩個x方向轉向電磁鐵(轉向電磁鐵23a,23c)、兩個y方向轉向電磁鐵(轉向電磁鐵23b,23d)的激磁電流Ia,Ib,Ic,Id的值之射束調整計算機17。射束調整計算機17算出：能夠使根據從兩個攝影機56,57輸出的影像訊號sig1,sig2而算出之在第一屏幕監測器(屏幕監測器30)上之帶電粒子束44的射束位置亦即第一射束位置(射束位置Pa)，以及在第二屏幕監測器(屏幕監測器31)上之帶電粒子束44的射束位置亦即第二射束位置(射束位置Pb) 存在於通過作為目標照射位置之等中心點48之基準射束軌道45上之兩個x方向轉向電磁鐵(轉向電磁鐵23a,23c)、兩個y方向轉向電磁鐵(轉向電磁鐵23b,23d)的激磁電流Ia,Ib,Ic,Id的值。實施形態1之粒子線治療裝置100藉由上述的構成，而可高精度地使粒子線照射裝置4的實際的射束軸與粒子線治療裝置100所設定的基準射束軸(沿著基準射束軌道45之軸)一致，可相較於以往使照射精度提高。

另外，前面揭示在屏幕監測器30,31設置位置基準線63,64之例，但沒有該位置基準線63,64亦無妨。屏幕監測器30,31上沒有位置基準線63,64之情況係以如下的方式調整屏幕監測器30,31的位置。使用者並不是直接用肉眼看屏幕監測器30,31的表面，而是使利用攝影機拍攝的屏幕監測器30,31的表面的影像顯示在監視器上，然後在調整屏幕監測器30,31的位置之際，根據屏幕監測器30,31的基準標記62而在監視器畫面上顯示相當於位置基準線63,64之基準線。如此的話，即使屏幕監測器30,31上沒有位置基準線63,64，也可調整屏幕監測器30,31的位置。

又，前面說明射束調整計算機17從屏幕監測器30,31的監測器影像計算兩者的射束發光66,67的亮度的重心(亮度重心)，算出該亮度的重心(亮度重心)作為射束位置Pb,Pc之例，但並不限於此例。射束調整計算機17亦可從屏幕監測器30,31的監測器影像取得其中的射束發光66,67的亮度的等高線(亮度等高線)再計算以高斯分佈擬合(fitting)該亮度等高線的情況的高斯分佈的中心(高斯分佈中心)，算出該分佈中心作為射束位置Pb,Pc。

在步驟S004之激磁電流Ia,Ib,Ic,Id的值之設定，並不限於由射束調整計算機17進行設定之情況。亦可將激磁電流Ia,Ib,Ic,Id的值保存在記錄媒體中，再透過記錄媒體將之設定至轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d。此外，還可由使用者以手動方式將激磁電流Ia,Ib,Ic,Id的值設定至轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d。同樣的，在步驟S006之偏差電流值△Ia,△Ib,△Ic,△Id之設定，並不限於由射束調整計算機17進行設定之情況。亦可將偏差電流值△Ia,△Ib,△Ic,△Id保存在記錄媒體中，再透過記錄媒體將之設定至轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d。此外，還可由使用者以手動方式將偏差電流值△Ia,△Ib,△Ic,△Id的值設定至轉向電磁鐵23a,23b,23c,23d。

又，前面說明將屏幕監測器31配置在等中心點48上之例，但並不限於與等中心點48一致的位置，亦可將之配置於等中心點48的下游側、或將之配置在粒子線照射裝置4的鼻端39的下游靠近等中心點48之上游側。以及，雖然說明粒子線照射裝置4具備掃描電磁鐵之例，但實施形態1之射束調整裝置18亦可適用於具備搖擺法的掃描電磁鐵之粒子線照射裝置4。另外，本發明可在其發明範圍內將各構成物予以組合、或將各構成物予以適當地變形、省略。

Claims

一種粒子線治療裝置，具備有：使帶電粒子束加速之加速器系統；輸送經前述加速度系統加速後的前述帶電粒子束之射束輸送系統；利用掃描電磁鐵使經前述射束輸送系統輸送來的前述帶電粒子束進行掃描而照射至照射對象之粒子線照射裝置；以及支援射束軸的調整之射束調整裝置，前述射束軸為前述粒子線照射裝置中未利用前述掃描電磁鐵進行掃描的情況之前述帶電粒子束的行進方向的軸，前述射束輸送系統係具備有：使前述帶電粒子束往與其行進方向垂直之x方向偏向之兩個x方向轉向電磁鐵；使前述帶電粒子束往與前述行進方向及前述x方向垂直之y方向偏向之兩個y方向轉向電磁鐵；以及分別供給激磁電流至兩個前述x方向轉向電磁鐵、兩個前述y方向轉向電磁鐵之轉向電磁鐵電源，前述射束調整裝置係具備有：在前述粒子線照射裝置的前述掃描電磁鐵的下游側配置成可在與前述射束軸相交的方向移動，藉由發光來檢測出前述帶電粒子束的射束位置之第一屏幕監測器；在前述第一屏幕監測器的下游側可裝拆地配置於靠近前述照射對象之前述粒子線照射裝置的前端部，藉由發光來檢測出前述帶電粒子束的射束位置之第二屏幕監測器；分別觀測前述第一屏幕監測器、前述第二屏幕監測器的射束發光面之兩個攝影機；以及算出兩個前述x方向轉向電磁鐵、兩個前述y方向轉向電磁鐵的前述激磁電流的值之射束調整計算機，藉由前述射束調整計算機而構成下列者：計算出以從兩個前述攝影機輸出的影像訊號為根據之在前述第一屏幕監測器上之前述帶電粒子束的射束位置亦即第一射束位置、以及在前述第二屏幕監測器上之前述帶電粒子束的射束位置亦即第二射束位置之射束位置算出部；算出能夠使前述第一射束位置及前述第二射束位置存在於通過作為目標照射位置之等中心點之基準射束軌道上之兩個前述x方向轉向電磁鐵、兩個前述y方向轉向電磁鐵的前述激磁電流的值之電流值算出部；以及分別算出兩個前述x方向轉向電磁鐵、兩個前述y方向轉向電磁鐵的偏向角度亦即偏向角之偏向角算出部，前述射束位置算出部係計算出在根據前述第一屏幕監測器的前述影像訊號而生成的第一監測器影像中及在根據前述第二屏幕監測器的前述影像訊號而生成的第二監測器影像中之各個前述帶電粒子束所造成的射束發光的亮度的重心亦即亮度重心、或以高斯分佈來擬合亮度等高線的情況的高斯分佈的中心亦即分佈中心，算出在前述第一監測器影像中之前述亮度重心或前述分佈中心來作為在前述第一屏幕監測器上之前述第一射束位置，算出在前述第二監測器影像中之前述亮度重心或前述分佈中心來作為在前述第二屏幕監測器上之前述第二射束位置，以及算出在前述第一屏幕監測器上之前述帶電粒子束的前述第一射束位置與前述基準射束軌道之差亦即第一偏移座標、以及在前述第二屏幕監測器上之前述帶電粒子束的前述第二射束位置與前述基準射束軌道之差亦即第二偏移座標，前述偏向角算出部係算出：能夠使在前述第一屏幕監測器上之前述帶電粒子束的前述第一偏移座標、及在前述第二屏幕監測器上之前述帶電粒子束的前述第二偏移座標為零之兩個前述x方向轉向電磁鐵中之上游側的前述x方向轉向電磁鐵所致的前述偏向角亦即偏向角θx₀、兩個前述x方向轉向電磁鐵中之下游側的前述x方向轉向電磁鐵所致的前述偏向角亦即偏向角θx₁、兩個前述y方向轉向電磁鐵中之上游側的前述y方向轉向電磁鐵所致的前述偏向角亦即偏向角θy₀、兩個前述y方向轉向電磁鐵中之下游側的前述y方向轉向電磁鐵所致的前述偏向角亦即偏向角θy₁，前述電流值算出部係根據前述偏向角算出部所算出的前述偏向角，算出兩個前述x方向轉向電磁鐵、兩個前述y方向轉向電磁鐵的前述激磁電流的值，前述偏向角θx₀及前述偏向角θx₁係解由第一式、第二式所組成的聯立方程式所得到之值，前述偏向角θy₀及前述偏向角θy₁係解由第三式、第四式所組成的聯立方程式所得到之值，將前述第一偏移座標的x座標、y座標分別表示成△x₂,△y₂，將前述第二偏移座標的x座標、y座標分別表示成△x₃,△y₃，將上游側的前述x方向轉向電磁鐵與下游側的前述x方向轉向電磁鐵之間之前述x方向的輸送矩陣的成分表示成AX₁₁,AX₁₂,AX₂₁,AX₂₂，將上游側的前述y方向轉向電磁鐵與下游側的前述y方向轉向電磁鐵之間之前述y方向的輸送矩陣的成分表示成AY₁₁,AY₁₂,AY₂₁,AY₂₂，將下游側的前述x方向轉向電磁鐵與前述第一屏幕監測器之間之前述x方向的輸送矩陣的成分表示成BX₁₁,BX₁₂,BX₂₁,BX₂₂，將下游側的前述y方向轉向電磁鐵與前述第一屏幕監測器之間之前述y方向的輸送矩陣的成分表示成BY₁₁,BY₁₂,BY₂₁,BY₂₂，將前述第一屏幕監測器與前述第二屏幕監測器之間之前述x方向的輸送矩陣的成分表示成CX₁₁,CX₁₂,CX₂₁,CX₂₂，將前述第一屏幕監測器與前述第二屏幕監測器之間之前述y方向的輸送矩陣的成分表示成CY₁₁,CY₁₂,CY₂₁,CY₂₂，前述第一式為-△x₂=BX₁₁AX₁₂θx₀+BX₁₂(AX₂₂θx₀+θx₁)，前述第二式為-△x₃=CX₁₁{BX₁₁AX₁₂θx₀+BX₁₂(AX₂₂θx₀+θx₁)}+CX₁₂{BX₂₁AX₁₂θx₀+BX₂₂(AX₂₂θx₀+θx₁)}，前述第三式為-△y₂=BY₁₁AY₁₂θy₀+BY₁₂(AY₂₂θy₀+θy₁)，前述第四式為-△y₃=CY₁₁{BY₁₁AY₁₂θy₀+BY₁₂(AY₂₂θy₀+θy₁)}+CY₁₂{BY₂₁AY₁₂θy₀+BY₂₂(AY₂₂θy₀+θy₁)}。
如申請專利範圍第1項所述之粒子線治療裝置，其中，前述電流值算出部係算出：根據前述x方向轉向電磁鐵的前述偏向角所算出之前述激磁電流的值、與觀測前述帶電粒子束的發光之際之前述x方向轉向電磁鐵的前述激磁電流的值之差，亦即前述激磁電流的偏差值；以及根據前述y方向轉向電磁鐵的前述偏向角所算出之前述激磁電流的值、與觀測前述帶電粒子束的發光之際之前述y方向轉向電磁鐵的前述激磁電流的值之差，亦即前述激磁電流的偏差值，前述轉向電磁鐵電源係：將兩個前述x方向轉向電磁鐵、兩個前述y方向轉向電磁鐵各自的前述偏差值加上其各自的當時的前述激磁電流的值所得到的電流值之前述激磁電流，分別供給至對應的兩個前述x方向轉向電磁鐵、兩個前述y方向轉向電磁鐵。
如申請專利範圍第1或2項所述之粒子線治療裝置，其中，前述粒子線照射裝置係具備有使前述第一屏幕監測器移動之配置變更裝置，在調整前述帶電粒子束的前述射束軸之際，利用前述配置變更裝置使前述第一屏幕監測器配置在前述基準射束軌道上。
如申請專利範圍第1或2項所述之粒子線治療裝置，其中，前述第二屏幕監測器係設置於屏幕監測器支架，前述屏幕監測器支架係在要調整前述帶電粒子束的前述射束軸之際配置到前述粒子線照射裝置的前述前端部。
如申請專利範圍第3項所述之粒子線治療裝置，其中，前述第二屏幕監測器係設置於屏幕監測器支架，前述屏幕監測器支架係在要調整前述帶電粒子束的前述射束軸之際配置到前述粒子線照射裝置的前述前端部。
如申請專利範圍第4項所述之粒子線治療裝置，其中，前述屏幕監測器支架係具有與設置於前述粒子線照射裝置的前述前端部之複數個照射裝置卡合部卡合之複數個支架卡合部，前述照射裝置卡合部係具有與前述支架卡合部之前述帶電粒子束的行進方向的下游側的面接觸之爪。
如申請專利範圍第5項所述之粒子線治療裝置，其中，前述屏幕監測器支架係具有與設置於前述粒子線照射裝置的前述前端部之複數個照射裝置卡合部卡合之複數個支架卡合部，前述照射裝置卡合部係具有與前述支架卡合部之前述帶電粒子束的行進方向的下游側的面接觸之爪。
如申請專利範圍第1或2項所述之粒子線治療裝置，其中，前述第一屏幕監測器及前述第二屏幕監測器的表面為四角形，且在前述第一屏幕監測器及前述第二屏幕監測器的各邊的中央設有基準標記。
如申請專利範圍第3項所述之粒子線治療裝置，其中，前述第一屏幕監測器及前述第二屏幕監測器的表面為四角形，且在前述第一屏幕監測器及前述第二屏幕監測器的各邊的中央設有基準標記。
如申請專利範圍第4項所述之粒子線治療裝置，其中，前述第一屏幕監測器及前述第二屏幕監測器的表面為四角形，且在前述第一屏幕監測器及前述第二屏幕監測器的各邊的中央設有基準標記。
如申請專利範圍第5項所述之粒子線治療裝置，其中，前述第一屏幕監測器及前述第二屏幕監測器的表面為四角形，且在前述第一屏幕監測器及前述第二屏幕監測器的各邊的中央設有基準標記。
如申請專利範圍第6項所述之粒子線治療裝置，其中，前述第一屏幕監測器及前述第二屏幕監測器的表面為四角形，且在前述第一屏幕監測器及前述第二屏幕監測器的各邊的中央設有基準標記。
如申請專利範圍第7項所述之粒子線治療裝置，其中，前述第一屏幕監測器及前述第二屏幕監測器的表面為四角形，且在前述第一屏幕監測器及前述第二屏幕監測器的各邊的中央設有基準標記。