專利名稱：粒子線治療計劃裝置及粒子線治療裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及將利用粒子線加速器加速的帶電粒子束照射在癌癥患部上而進行癌癥治療的粒子線治療裝置及進行粒子線治療的治療計劃的粒子線治療計劃裝置。
背景技術：
粒子線癌癥治療裝置是將利用粒子線加速器加速的帶電粒子束照射在癌癥患部上而進行癌癥治療的裝置。帶電粒子束在利用同步加速器或稱為回旋加速器的粒子線加速器加速到光速左右后，利用粒子束輸送系統輸送到照射噴嘴，在照射噴嘴內以與患部形狀一致的方式形成照射區域，并照射在患者上。在照射噴嘴中，作為使帶電粒子束形成照射區域的方法，有利用散射體放大帶電粒子束并利用準直器去除必要的部分進行照射的散射體照射法、或利用掃描電磁鐵使利用粒子束輸送系統輸送來的帶電粒子束與患部形狀一致地 進行直接掃描并照射的掃描照射法。掃描照射法由于直接利用電磁鐵使由粒子線加速器加速且利用粒子束輸送系統輸送來的細小的帶電粒子束進行掃描并進行照射，因此能形成與患部形狀一致的劑量分布。作為位于散射體照射法和掃描照射法的中間的照射方法，有非專利文獻I、非專利文獻2所示的那樣的被稱為均勻掃描的照射方法。均勻掃描是以利用掃描電磁鐵使利用散射體放大的帶電粒子束在橫向上形成一樣的劑量分布的方式進行掃描并照射的照射法。在均勻掃描中，在深度方向的劑量分布放大即SOBP(Spread Out Bragg Peak)形成上使用脊形過濾器。或通過將患部分割為多層后，移動利用帶電粒子束的能量變化進行照射的層，以深度方向的劑量分布相同的方式適當地分配各層的帶電粒子束照射量，進行SOBP形成。在均勻掃描中，也可使用用于使劑量分布與患部底形狀一致的作為患者固有器具的物塊。在均勻掃描中，為了決定與患部形狀一致的橫向的照射區域形狀，使用自動對照射區域形狀進行整形的多葉式瞄準儀、或利用放電加工等從金屬板挖掘與患部形狀一致的形狀的患者準直器。在均勻掃描中，只使用一個準直器開口形狀，但如非專利文獻3所示，有將患部分割為層并使多葉式瞄準儀開口與各層的照射區域形狀一致地進行照射的被稱為層疊原體照射的照射法。層疊原體照射將患部分割為多個層，以與均勻掃描相同地利用掃描電磁鐵使橫向的劑量分布為相同的方式對各層進行掃描并照射。在層疊原體照射中，由于在使用作為患者固有器具的物塊而使劑量分布與患部底面形狀一致之后，照射各層時利用多葉式瞄準儀使橫向的照射區域與患部各層的橫向形狀一致地進行照射，因此能形成與患部形狀一致的劑量分布。層疊原體照射在規定各層的照射時的橫向的照射區域上使用多葉式瞄準儀，在每個層上自動地使照射區域形狀變化。在層疊原體照射中，利用相同能量的帶電粒子束照射層分割了的患部各層，通過改變帶電粒子束的能量，移動進行照射的層。層疊原體照射與散射體照射法、均勻掃描相比，能形成與患部形狀一致的劑量分布。如上所述，均勻掃描和層疊原體照射都掃描利用散射體放大了的帶電粒子束并在橫向上進行照射，但與掃描照射法相比，由于還掃描粒子束尺寸大的帶電粒子束，因此橫向需要以利用準直器與患部形狀一致的方式形成照射區域。在均勻掃描中，使用利用放電加工進行挖掘的患者準直器、或自動整形為患部形狀的多葉式瞄準儀，在層疊原體照射中，由于需要對每個層分割了的各層改變準直器開口，因此使用多葉式瞄準儀。在均勻掃描或層疊原體照射中，為了在與帶電粒子束行進方向正交的橫向上形成一樣的劑量分布，如專利文獻I及非專利文獻I 4所示，利用散射體放大帶電粒子束，使與掃描照射法相比更大的粒子束尺寸的帶電粒子束一邊在橫向上掃描一邊進行照射。作為一邊利用掃描電磁鐵掃描該更大的粒子束尺寸的帶電粒子束，一邊使高斯分布形狀的劑量分布重合而形成一樣的分布的方法，有專利文獻I及非專利文獻I 4所示的各種方法。非專利文獻I所示的光柵掃描不利用加速器接通斷開帶電粒子束且以一筆寫下來的方式連續地掃描矩形形狀的掃描路徑。通過使光柵掃描的掃描線的間隔相對于帶電粒子束的粒子束尺寸O設為<2 O，能夠形成一樣的劑量分布區域。非專利文獻2所示的鋸齒形掃描在XY平面內獨立地決定X方向和Y方向的帶電 粒子束的掃描速度，與光柵掃描相同地，通過不接通斷開帶電粒子束地以一筆寫下來的方式連續地以鋸齒形形狀進行掃描。在鋸齒形掃描中，與光柵掃描相同，通過使構成鋸齒形狀的掃描線的間隔相對于帶電粒子束尺寸O設為<2 O，能夠形成一樣的劑量分布區域。非專利文獻3所示的單圓掃描與光柵掃描、鋸齒形掃描相同地不接通斷開帶電粒子束且利用圓形的掃描路徑連續地進行掃描。在圓形的掃描路徑的中心部分形成有一樣的劑量分布區域。非專利文獻4所示的螺旋掃描不接通斷開帶電粒子束且利用螺旋形的掃描路徑連續地進行掃描。與單圓掃描相同地，在螺旋形的掃描路徑的中心部分形成有一樣的劑量分布區域。專利文獻I所示的線掃描在光柵掃描中組合利用加速器接通斷開帶電粒子束的控制，在XY平面內，X方向接通帶電粒子束而連續地照射，Y方向斷開帶電粒子束而不進行照射。該線掃描使X方向的連續的線狀的劑量分布在Y方向上重合，從而形成一樣的劑量分布區域。 在以上的掃描方法中，光柵掃描、鋸齒形掃描、螺旋掃描、線掃描與單圓掃描相比，由于利用散射體放大的帶電粒子束的粒子束尺寸比單圓掃描的粒子束尺寸小，因此能夠使散射體的厚度薄，能夠減少帶電粒子束的利用散射體的能量損失，因此，具有能夠延長射程的優點。另外，由于帶電粒子束的粒子束尺寸小，因此與單圓掃描相比，具有能夠提高粒子束利用效率的優點。另一方面，由于帶電粒子束的粒子束尺寸小，因此具有掃描路徑變長且用于在橫向上形成一樣的劑量分布的一面掃描時間變長的傾向。現有技術文獻專利文獻I :日本特許第3518270號公報非專利文獻非專利文獻 I V. A. AnferovZiScan pattern optimization for uniform protonbeam scanning，，，Med. Phys. 36 (2009) 3560-3567.非專利文獻2 :S. Yonai, et al. , “Evaluation of beam wobbling methods forheavy-ion radiotherapy，，，Med. phys. 35 (2008) 927-938.非專利文獻 3 :T. kanai, et al. , “Commissioning of a conformal irradiationsystem for heavy-ion radiotherapy using a layer-stacking method”， Med.phys. 33(2006)2989-2997.非專利文獻4:M. Komori, et al. ,“Optimization of Spiral-ffobbler System forHeavy-ion Radiotherapy”, Jpn.J.AppI. phys. 43(2004)6463-6467在均勻掃描中，利用與由患部的大小決定的照射區域尺寸對應的橫向的粒子束掃描路徑進行照射。因此，在準直器開口區域比照射區域尺寸進入內側的區域，在準直器開口區域的外側也進行照射。因此，粒子束掃描路徑變長，有對照射來說必要的時間變長的傾向。另外，由于對準直器開口區域的外側進行照射，帶電粒子束的損失量多。在層疊原體照射中，以往從深層到淺層在全部的層基于相同的掃描路徑進行粒子束掃描。因此，在層疊原體照射中，在照射淺層時，即使在多葉式瞄準儀較小地關閉的場合，也以與深層相同的掃描路徑掃描帶電粒子束。因此，在淺層中，患部的投影形狀變小，即使在多葉式瞄準儀開口變小的場合，也對開口區域的外側進行照射。因此，在淺層具有對照射來說必要的時間變長的傾向。另外，在淺層由于對多葉式瞄準儀開口區域的外側進行照射，帶電粒子束的損失量多。

發明內容
本發明的治療計劃裝置對均勻掃描的橫向的帶電粒子束掃描路徑考慮準直器開口形狀，來決定極力減少準直器開口區域以外的照射的最佳的掃描路徑。另外，本發明在層疊原體照射中在橫向上一樣地照射層分割了的患部各層時，最深層的多葉式瞄準儀開口區域最大，隨著朝向淺層，多葉式瞄準儀開口區域變小，在淺層的照射中，在多葉式瞄準儀開口區域變小的場合，以能夠一樣地只照射開口區域的方式使掃描路徑變化。例如，在利用單圓掃描在橫向上照射各層的場合，在淺層中，在多葉式瞄準儀開口區域變小的場合，以能夠一樣地只照射該變小的開口區域的方式減小單圓掃描的旋轉半徑。均勻掃描的治療計劃裝置以X射線CT畫像為基礎探索患部內部，計算準直器開口形狀。之后，治療計劃裝置計算用于以一樣的劑量只照射該準直器開口區域的帶電粒子掃描路徑。層疊原體照射的治療計劃裝置以X射線CT畫像為基礎對患部進行層分割，計算照射各層時的多葉式瞄準儀開口。之后，治療計劃裝置計算用于一樣地只照射各層的多葉式瞄準儀開口區域的必要最低限的掃描路徑。這樣，治療計劃裝置考慮準直器開口區域，計算用于一樣地只照射開口區域的最低限的帶電粒子束的掃描路徑。另外，作為其他方法，在層疊原體照射中，各層的照射區域量能夠由照射層分割了的患部各層的多葉式瞄準儀開口區域定義。例如，在某層的多葉式瞄準儀開口區域包含于直直徑IOcm的圓的場合，該層的照射區域尺寸為直徑10cm。另外，光柵的照射區域尺寸也能夠定義。在某層的開口區域包含于IOcmX IOcm的正方形區域的場合,該層的照射區域尺寸為IOcmX 10cm。將與如上定義的照射區域尺寸對應的掃描路徑作為圖表，粒子線治療裝置的控制裝置在存儲器上具有上述圖表。在治療計劃裝置中，計算各層的照射區域尺寸，在淺層，在多葉式瞄準儀開口區域變小的場合，即照射區域尺寸變小的場合，控制裝置從存儲在存儲器上的多個掃描路徑中選擇與該較小的照射區域尺寸對應的掃描路徑。通過追加這種控制裝置，在層分割了的各層的照射中，能利用覆蓋各層的橫向形狀的最低限的掃描路徑照射帶電粒子束并使橫向的劑量分布一樣。利用以上的方法，在均勻掃描中，能進行利用一樣的劑量分布只照射準直器開口區域，減少準直器開口區域以外的照射的照射。另外，在層疊原體照射中，能利用與各層的多葉式瞄準儀開口區域對應的最低限的照射路徑照射帶電粒子束。其結果，在均勻掃描中，在使掃描路徑比以往更縮短化時，能縮短對照射來說必要的時間。在層疊原體照射法中，在淺層，能夠使掃描路徑比以往縮短化，能夠縮短對照射必要的時間。另外，在均勻掃描、層疊原體照射的任意的場合都能減少準直器開口區域外側的帶電粒子束的照射。本發明的效果如下。根據本發明，在均勻掃描法或層疊原體照射法中，能夠比以往縮短帶電粒子束掃描路徑，能夠縮短治療時間。


圖I是表示本發明的粒子線治療裝置和控制裝置的整體結構的圖。圖2是表示本發明的照射噴嘴和控制裝置的結構的圖。圖3是表示利用層疊原體照射對球形的患部進行照射的樣式的圖。圖4 (a)是表示相對于圖3所示的球形的患部，從粒子束照射方向觀察治療計劃裝置計算的最深的層I的形狀和相對于該層I的形狀的多葉式瞄準儀開口的計算結果的圖。(b)是表示相對于圖3所示的球形的患部，從粒子線照射方向觀察從治療計劃裝置計算的最深的層計數為第六層的層6的形狀、和相對于該層6的形狀的多葉式瞄準儀計算結果的圖。圖5是表示在層疊原體照射中，利用治療計劃裝置以深度方向的劑量分布為一樣的方式調節各層的照射量，形成SOBP的圖。圖6是表示在層疊原體照射中，治療計劃裝置計算深度方向的劑量分布為一樣的各層的照射量的結果的圖。圖7是表示在層疊原體照射中，利用光柵掃描對各層進行橫向照射的場合的掃描路徑的圖。圖8是表示在層疊原體照射中，利用鋸齒形掃描對各層進行橫向照射的場合的掃描路徑的圖。圖9是表示在層疊原體照射中，利用單圓掃描對各層進行橫向照射的場合的掃描路徑的圖。圖10是表示在層疊原體照射中，利用螺旋掃描對各層進行橫向照射的場合的掃描路徑的圖。圖11是表示在層疊原體照射中，利用線掃描對各層進行橫向照射的場合的掃描路徑的圖。圖12(a)是表示相對于圖3所示的球形的患部，相對于層疊原體照射的治療計劃決定的最深的層I的多葉式瞄準儀開口區域和根據本發明的光柵掃描的掃描路徑的圖，(b)是表示相對于圖3所示的球形的患部，相對于層疊原體照射的治療計劃決定的位于淺側的層6的多葉式瞄準儀開口區域和根據本發明的光柵掃描的掃描路徑的圖。圖13是表示在層疊原體照射中，根據本發明進行光柵掃描的場合的掃描電磁鐵激勵電流值的表格。圖14(a)是表示在層疊原體照射中，在橫向照射上使用光柵掃描的場合的、與照、射區域尺寸25cmX25cm對應的掃描路徑的圖，(b)是表不在層疊原體照射中，在橫向照射上使用光柵掃描的場合的、與照射區域尺寸15cmX15cm對應的掃描路徑的圖，(c)是表示在層疊原體照射中，在橫向照射上使用光柵掃描的場合的、與照射區域尺寸IO c m X IO c m對應的掃描路徑的圖。圖15(a)是表示相對于圖3所示的球形的患部，相對于層疊原體照射的治療計劃決定的最深的層I的多葉式瞄準儀開口區域和根據本發明的鋸齒形掃描的掃描路徑的圖，(b)是表示相對于圖3所示的球形的患部，相對于層疊原體照射的治療計劃決定的位于淺側的層6的多葉式瞄準儀開口區域和根據本發明的鋸齒形掃描的掃描路徑的圖。圖16(a)是表示相對于圖3所示的球形的患部，相對于層疊原體照射的治療計劃決定的最深的層I的多葉式瞄準儀開口區域和根據本發明的單圓掃描的掃描路徑的圖，(b)是表示相對于圖3所示的球形的患部，相對于層疊原體照射的治療計劃決定的淺側的 層6的多葉式瞄準儀開口區域和根據本發明的單圓掃描的掃描路徑的圖。圖17(a)是表示相對于圖3所示的球形的患部，相對于層疊原體照射的治療計劃決定的最深的層I的多葉式瞄準儀開口區域和根據本發明的螺旋掃描的掃描路徑的圖，(b)是表示相對于圖3所示的球形的患部，相對于層疊原體照射的治療計劃決定的淺側的層6的多葉式瞄準儀開口區域和根據本發明的螺旋掃描的掃描路徑的圖。圖18(a)是表示相對于圖3所示的球形的患部，相對于層疊原體照射的治療計劃決定的最深的層I的多葉式瞄準儀開口區域和根據本發明的線掃描的掃描路徑的圖，(b)是表示相對于圖3所示的球形的患部，相對于層疊原體照射的治療計劃決定的淺側的層6的多葉式瞄準儀開口區域和根據本發明的線掃描的掃描路徑的圖。圖19是表示在層疊原體照射中，根據本發明進行線掃描的場合的掃描電磁鐵激勵電流值和粒子束接通斷開控制信號的圖表。圖20是表示在均勻掃描中，準直器開口區域和現有的光柵掃描路徑的圖。圖21是表不在均勻掃描中，根據本發明進行光柵掃描的場合的準直器開口和光柵掃描路徑的圖。圖22是表示在均勻掃描中，準直器開口區域和現有的線掃描路徑的圖。圖23是表示在均勻掃描中，根據本發明進行線掃描的場合的準直器開口和線掃描路徑的圖。圖中5-患者，21-入射器，22-加速器，31-粒子束輸送系統偏轉電磁鐵，41-掃描電磁鐵，42-散射體，43-脊形過濾器，44-平坦度監視器，45-劑量監視器，46-多葉式瞄準儀，47-物塊，48-射程移位器，51-患部，61-掃描電磁鐵電源，63-脊形過濾器驅動部，64-平坦度監視信號取得部，65-劑量監視信號取得部，66-多葉式瞄準儀驅動部，71-掃描電磁鐵電源控制部，73-脊形過濾器控制部，74-劑量平坦度運算部，75-粒子束照射量管理部，76-多葉式瞄準儀控制裝置，100-粒子線治療控制裝置，101-加速器、粒子束輸送系統控制裝置，102-整體控制裝置，103-照射噴嘴控制裝置，104-治療計劃裝置，200-粒子線加速器，300-粒子束輸送系統，400-照射噴嘴，500-床裝置，601-線掃描的掃描路徑，602-光柵掃描的掃描路徑，603-鋸齒形掃描的掃描路徑，604-單圓掃描的掃描路徑，605-螺旋掃描的掃描路徑。
具體實施例方式使用

用于實施本發明的優選方式。圖I表示本發明的粒子線治療裝置的整體結構。帶電粒子束由入射器21入射到加速器22，并被加速到期望的能量。由粒子線加速器200加速的帶電粒子束利用由多個電磁鐵排列構成的粒子束輸送系統300輸送到照射噴嘴400。帶電粒子束在利用照射噴嘴400整形為與患部形狀一致后，照射在橫躺在床裝置500上的患者5上。治療計劃裝置104以X射線CT畫像等患者的體內信息為基礎，醫生特定患部,建立用于以一樣的劑量照射患部的照射計劃。帶電粒子束的照射位置、照射量等信息從治療計劃裝置104送到粒子線治療裝置的整體控制裝置102。根據該信息，整體控制裝置102適當地與加速器、粒子束輸送系統控制裝置101和照射噴嘴控制裝置103交換信息來進行照射。 圖2表示本發明的照射噴嘴400和照射噴嘴控制裝置103。在照射噴嘴400上配置有用于從上游在橫向上掃描帶電粒子束的水平、垂直掃描用的各一塊掃描電磁鐵41A、41B ;用于放大帶電粒子束的粒子束尺寸的散射體42 ;放大深度方向的布拉格峰的脊形過濾器43 ;用于確認帶電粒子束照射時的橫向的劑量分布的一樣度的平坦度監視器44 ;用于測定帶電粒子束的照射量的劑量監視器45 ;多葉式瞄準儀46 ;用于使深度方向的劑量分布與患部底形狀一致的作為患者固有器具的物塊47 ;用于對帶電粒子束的到達深度進行微調的射程移位器48。說明均勻掃描的治療計劃的流程。與均勻掃描對應的治療計劃裝置104以X射線CT畫像為基礎探索位于患部51內的點，計算從帶電粒子束照射方向觀察的準直器開口形狀。另外，計算位于患部51內的各點的水當量，為了在深度方向上以一樣的劑量照射患部區域，計算必要的水當量的患部厚度、即必要的SOBP長。另外，在均勻掃描中使用物塊的場合，利用位于患部51底面的各點的水當量以帶電粒子束的到達位置與患部底面一致的方式計算物塊47的挖掘形狀。準直器開口形狀能根據需要給與界限。之后，實施劑量分布計算而計算用于利用一樣的劑量照射患部的帶電粒子束照射量。作為治療計劃裝置104的輸出的準直器開口形狀、SOBP長、物塊形狀、帶電粒子束掃描路徑和照射量被發送到粒子線治療裝置的整體控制裝置102。另外，在均勻掃描中，將患部分割為層，以相同能量的帶電粒子束照射各層，使改變帶電粒子束的能量地照射的層變化，適當地分配各層的照射量而能在患部深度方向上形成一樣的劑量分布。在該場合，照射的帶電粒子束的能量也從治療計劃裝置104輸出到整體控制裝置102。對均勻掃描的照射順序進行說明。在開始照射前，利用整體控制裝置102將準直器開口形狀輸送到照射噴嘴控制裝置103。在均勻掃描中，在使用多葉式瞄準儀的場合，多葉式瞄準儀控制裝置76將該形狀輸送到多葉式瞄準儀驅動部66，使多葉式瞄準儀46移動而設定開口形狀。另外，在均勻掃描中，在使用放電加工的患者準直器的場合，預先挖掘為預先規定的形狀并在照射前設在照射噴嘴的規定的位置。若準直器的設定結束，則多葉式瞄準儀驅動部66將結束信號輸送到多葉式瞄準儀控制裝置76。另外，在使用物塊的場合，在照射前根據挖掘形狀進行挖掘，并設置在照射噴嘴內的規定位置。SOBP長利用整體控制裝置102輸送到照射噴嘴控制裝置103內的脊形過濾器控制部73，脊形過濾器控制部73根據SOBP長選擇對應的脊形過濾器43，以將該脊形過濾器設置在脊形過濾器控制部63上的方式輸送信號。若脊形過濾器43設置結束，則向該脊形過濾器控制部73輸送設定結束信號。另外，掃描電磁鐵電源控制部71從整體控制裝置102接受開始掃描的起點的激勵電流值，輸送到掃描電磁鐵電源61A、61B而設定。若設定結束，則掃描電磁鐵電源61A、61B將結束信號輸送到掃描電磁鐵電源控制部71。這樣，由于照射開始的準備結束了，因此整體控制裝置102將粒子束接通信號輸送到加速器、粒子束輸送系統控制裝置101，同時，通過將掃描開始信號輸送到照射噴嘴控制裝置103內的掃描電磁鐵電源控制部71，開始照射。劑量監視器45測定照射的帶電粒子束的電荷量，照射噴嘴控制裝置103內的粒子束照射量管理部75當達到由治療計劃裝置104規定的照射量時，輸出照射結束信號。照射結束信號利用照射噴嘴控制裝置103輸送到整體控制裝置102，整體控制裝置102立即將粒子束斷開信號輸送到加速器、粒子束輸送系統控制裝置101。由此，照射結束。在照射中，平坦度監視器44確認照射中的橫向的劑量分布是否一樣。若檢測出超過容許值而使平坦度惡化，則輸送到整體控制裝置102，立即進行粒子束斷開的處理。另外，在將患部分割為多個層，掃描相同能量的帶電粒子束而照射各層的場合，若 某層的照射結束，則將與下一層對應的帶電粒子束的能量輸送到加速器、粒子束輸送系統控制裝置101，掃描電磁鐵電源控制部71在掃描開始點設定掃描電磁鐵電源61A、61B的激勵電流值。該設定結束后，再次開始粒子束照射。若達到由治療計劃裝置104決定的各層的照射量，則粒子束停止，結束該層的照射。對全部的層重復進行該照射。作為使帶電粒子束的能量變化的方法，有利用加速器進行能量變更的方法、或將設置在照射噴嘴內的射程移位器粒子束輸送系統中途的被稱為楔(〒4 ^ > 一夕' )的物質以適當的量插入粒子束通過中途等方法。說明層疊原體照射的治療計劃的流程。與層疊原體照射對應的治療計劃裝置104計算位于患部內部的各點的水當量，分割為能利用相同能量的帶電粒子束照射的層。由此，規定患部各層的立體形狀，使各層與從帶電粒子束行進方向觀察的形狀一致，計算各層的多葉式瞄準儀開口形狀。另外，計算覆蓋各層的多葉式瞄準儀開口區域的照射區域尺寸。照射區域尺寸以對角線長IOcm等長方形形狀、或直徑IOcm等圓形形狀表現。各層的多葉式瞄準儀開口形狀能根據需要賦予界限。治療計劃裝置104計算用于利用一樣的劑量照射各層的多葉式瞄準儀開口區域的帶電粒子束的掃描路徑。之后，實施劑量分布計算，計算用于利用一樣的劑量照射患部的各層的帶電粒子束照射量。作為治療計劃裝置104的輸出的帶電粒子束掃描路徑和照射量被發送到粒子線治療裝置的整體控制裝置102。使用圖3在利用層疊原體照射對球形的患部進行照射的場合下更具體地說明以上的層疊原體照射的治療計劃裝置104的動作。治療計劃裝置104計算位于球形的患部51的底面的各點的水當量，以帶電粒子束的到達位置與患部底面一致的方式計算物塊47的挖掘形狀。另外，計算患部51內部的各點的水當量，以能夠利用相同的帶電粒子束能量照射的方式層分割患部51，計算用于照射各層的帶電粒子束的能量、或用于使到達射程與各層一致的射程移位器48的插入量。在圖3中，表示將球體的患部51分割為從層I到層8共計8層的圖，層I表示最深的層，層2、層3依次位于較淺的位置。層6表示從較深的層開始計數的第6層。治療計劃裝置104探索位于相同層的層內的各點，計算各層的多葉式瞄準儀46的開口形狀。圖4(a)、(b)分別表示最深的層I和從最深的層開始計數第6層的層6的從粒子束行進方向觀察的層的橫向形狀、以及利用治療計劃裝置104的多葉式瞄準儀開口的計算結果。如圖4(a)、(b)所示，治療計劃裝置以與各層的橫向形狀一致的方式決定多葉式瞄準儀46開口區域。另外，多葉式瞄準儀46的開口區域根據來自治療計劃裝置104的指定而適當地賦予界限，如圖4所示，多葉式瞄準儀開口相對于患部51形狀具有間隙而較寬。在層疊原體照射中，由于使用物塊，最深層為了照射從粒子束行進方向觀察的患部的最大外周，最深層的多葉式瞄準儀開口也最大，隨著向淺層，多葉式瞄準儀漸漸關閉。觀察圖4可以看出，若比較作為最深層的層I和層6，由于層6的投影形狀小，因此位于較淺側的層6的多葉式瞄準儀開口比層I小。若決定了各層的多葉式瞄準儀開口，則治療計劃裝置104計算用于使帶電粒子束利用一樣的劑量分布照射多葉式瞄準儀開口區域的適當的掃描路徑。用于使帶電粒子束在橫向上一樣地照射的掃描路徑有后述的多種方法。最后，治療計劃裝置104決定用于利用一樣的劑量照射層分割了的患部的各層的帶電粒子束的照射量。如圖5所示，通過適當地決定各層的照射量，能在深度方向上形成一樣的劑量分布SOBP(SpreadOut Bragg Peak)。圖5表示用于利用一樣的劑量照射球體的從層I到層8的各層的照射量的計算結果。作為來自治療計劃裝置104的輸出的帶電粒子束掃描路徑和各層的帶電粒子束照射量被送到粒子線治療裝置的整體控制裝置102。用于在橫向上形成一樣的劑量分布的掃描路徑的信息變換為水平、垂直掃描電磁鐵的目標激勵電流值的排列，被輸送到整 體控制裝置102。該目標激勵電流值被送到照射噴嘴控制裝置103內的掃描電磁鐵電源控制部71,掃描電磁鐵電源控制部71將激勵電流值送到掃描電磁鐵電源61A、61B。對層疊原體照射的照射順序進行說明。首先，在開始某層的照射前，利用整體控制裝置102將多葉式瞄準儀46的開口形狀輸送到多葉式瞄準儀控制裝置76。根據該信息，多葉式瞄準儀驅動部66使多葉式瞄準儀46移動而設定開口形狀。若結束，則多葉式瞄準儀驅動部66將結束信號輸送到多葉式瞄準儀控制裝置76。另外，掃描電磁鐵電源控制部71從整體控制裝置102接受開始掃描的起點的激勵電流值，輸送到掃描電磁鐵電源61A、61B而設定。若設定結束，則掃描電磁鐵電源61A、61B將結束信號輸送到掃描電磁鐵電源控制部71。由于開始照射作為該照射的層的準備結束了，因此整體控制裝置102將粒子束接通信號輸送到粒子束輸送系統控制裝置101，同時，通過將掃描開始信號輸送到照射噴嘴控制裝置103內的掃描電磁鐵電源控制部71，開始某層的照射。劑量監視器45測定在照射中照射某層的帶電粒子束的電荷量，若到達由治療計劃裝置104規定的照射量，則照射噴嘴控制裝置103內的粒子束照射量管理部75輸出該層的照射結束信號。照射結束信號利用照射噴嘴控制裝置103輸送到整體控制裝置102，整體控制裝置102立即將粒子束斷開信號輸送到加速器、粒子束輸送系統控制裝置101。由此，某層的照射結束。另外，在某層的照射中，平坦度監視器44確認照射中的橫向的劑量分布是否一樣。若檢測出超過容許值而使平坦度惡化，則被輸送到整體控制裝置102，立即進行粒子束斷開的處理。若某層的照射結束，則轉移到下一層的照射的準備。整體控制裝置102將與下一層對應的帶電粒子束的能量輸送到加速器、粒子束輸送系統控制裝置101，將與下一層對應的多葉式瞄準儀開口形狀輸送到多葉式瞄準儀控制裝置76。另外，如上所述，掃描電磁鐵電源控制部71在掃描開始點設定掃描電磁鐵電源61A、61B的激勵電流值。作為使帶電粒子束的能量變化的方法，有利用加速器進行能量變更的方法、將設置在照射噴嘴內的射程移位器或粒子束輸送系統中途的被稱為楔的物質以適當的量插入粒子束通過中途等方法。在均勻掃描中，使利用散射體42放大的帶電粒子束與高斯分布形狀的劑量分布重合，以橫向的劑量分布一樣的方式一邊利用掃描電磁鐵41A、41B進行掃描一邊照射。另夕卜，在層疊原體照射中，利用相同能量的帶電粒子束以橫向的劑量分布一樣的方式一邊利用掃描電磁鐵41A、41B進行掃描一邊照射層分割了的患部51的各層。在均勻掃描或層疊原體照射中，作為用于利用掃描電磁鐵41A、41B在橫向上形成一樣的劑量分布的掃描方法，有光柵掃描、鋸齒形掃描、圓形掃描、螺旋掃描及線掃描等方法。圖7 圖11說明用于利用一樣的劑量分布在橫向上進行照射的帶電粒子束掃描路徑。圖7表示光柵掃描的場合的掃描路徑602。在圖7中，光柵掃描從起點接通粒子束，反復進行X方向掃描、Y方向掃描，直到終點。不利用加速器進行粒子束接通斷開且不 切斷帶電粒子束地以一筆寫下來的方式連續地從起點掃描到終點。就在Y方向上排列的掃描路徑的間隔而言，在作為帶電粒子束的尺寸為0時，滿足<2 O是合適的，此時能夠在XY平面內形成一樣的劑量分布。圖8表示鋸齒形掃描的掃描路徑603。鋸齒形掃描從圖8的原點接通粒子束，同時開始X方向掃描和Y方向掃描。通過同時進行X方向掃描和Y方向掃描,如圖8所不,掃描路徑傾斜地前進。若到達X方向、Y方向各自的端點，則倒轉掃描方向。在+X方向上掃描時，若到達X方向的端點，則將掃描方向倒轉為-X方向進行掃描。Y方向也相同。通過適當地選擇X方向、Y方向的掃描速度，描繪將圖8所示那樣的原點作為開始并返回原點的鋸齒狀的掃描路徑。鋸齒形掃描與光柵掃描相同地從原點到原點不切斷粒子束且連續地以一筆寫下來的方式進行掃描。與光柵掃描相同，通過將傾斜地前進的掃描線的間隔相對于粒子束尺寸O選擇為< 2 0，能得到一樣的劑量分布。圖9表示單圓掃描的掃描路徑604。單圓掃描以不切斷粒子束且連續地描繪單圓的方式進行掃描。通過適當地選擇掃描圓的半徑和帶電粒子束的粒子束尺寸，在中心部分形成一樣的劑量分布。圖10表示螺旋掃描的掃描路徑605。螺旋掃描多次反復從原點出發并返回原點的一個螺旋。與單圓掃描相同，在螺旋掃描的中心部分形成一樣的劑量分布。圖11表示線掃描的場合的掃描路徑601。在線掃描中，從圖7的起點接通粒子束并在X方向上掃描帶電粒子束，在圖7的終點斷開粒子束。之后，在Y方向上移動，再次在X方向上重復粒子束掃描。這樣，線掃描通過在粒子束在X方向上掃描的場合不切斷粒子束地進行掃描，在Y方向上掃描時切斷粒子束，使X方向的線狀的劑量分布在Y方向上重合，形成一樣的劑量分布。使在Y方向上排列的線的間隔與光柵掃描相同,通過相對于粒子束尺寸O為< 2 O，形成一樣的劑量分布。圖7 圖11所示的任意的橫向的掃描方法都將與掃描路徑對應的水平、垂直掃描電磁鐵的激勵電流值的排列作為圖表，預先存儲在圖I所示的粒子線治療裝置的整體控制裝置102內的存儲器上。將該激勵電流值輸送到圖2所示的照射噴嘴控制裝置103內的掃描電磁鐵電源控制部71。同時，通過利用整體控制裝置102將粒子束接通、粒子束斷開信號適當地送到加速器、粒子束輸送系統控制裝置101，進行根據圖7 圖11所示的掃描路徑的橫向的照射。(實施例一)在作為本發明的優選的實施例的第一實施例中，涉及在均勻掃描中利用光柵掃描在橫向上照射的場合。圖20表示現有的均勻掃描的光柵掃描路徑。在圖20中，涂斜線區域表示準直器開口區域，虛線表示覆蓋準直器開口區域的矩形的照射區域，實線表示光柵掃描路徑602。從圖20中記為起點的點開始光柵掃描，不切斷粒子束地重復X方向掃描、Y方向掃描，直到記為終點的點。在現有的均勻掃描中，如圖20所示，治療計劃裝置104相對于準直器開口區域求出覆蓋該區域的照射區域，計算用于利用一樣的劑量分布照射該照射區域的光柵掃描路徑602。或者，預先計算與照射區域對應的光柵掃描路徑，作為與照射區域對應的數據而預先具有。例如，在圖20中將以覆蓋患部的矩形區域的虛線表示的照射區域尺寸設為25cmX25cm，將粒子束尺寸以定為I o約2cm左右，將Y方向的掃描間隔設為粒子束尺寸的兩倍左右的4cm，將Y方向的掃描個數設為9個。X方向的掃描范圍利用連續粒子束照射X方向的照射區域尺寸25cm并形成一樣的劑量分布，考慮在端部的劑量分布的減少，定為從-18cm掃描到+18cm。 圖21表示本發明的治療計劃裝置104的光柵掃描路徑602。圖21中，涂斜線區域表示準直器開口區域與圖20相同。在圖21中，表示用于利用一樣的劑量分布只照射準直器開口區域的光柵掃描路徑。對本實施例中的治療計劃裝置104的光柵掃描的掃描路徑602的計算方法進行說明。求出準直器開口區域的Y方向的范圍。將帶電粒子束的粒子束尺寸定為例如I O約2cm。決定構成光柵掃描路徑的圖7的Y方向的掃描間隔而決定Y方向的掃描個數。例如，在圖21中，若Y方向的開口區域為-IOcm到+IOcm的寬度20cm，則將Y方向的掃描間隔定為粒子束尺寸2倍左右的4cm，將掃描線的個數定為7個。X方向的掃描范圍以能夠對每一個Y方向的掃描線考慮由粒子束尺寸引起的在端部的劑量分布的減少地利用一樣的劑量照射準直器開口區域的方式決定掃描區域。將決定的粒子束尺寸的信息發送到整體控制裝置102，利用噴嘴控制裝置適當地控制散射體的厚度。圖13表示與光柵掃描的場合的掃描路徑對應的激勵電流值的排列。圖13的排列為圖2所示的兩塊掃描電磁鐵41A、41B的激勵電流值的排列。將圖13所示的排列存儲在粒子線治療裝置的整體控制裝置102的存儲器上，整體控制裝置從上依次將激勵電流值送到掃描電磁鐵電源控制部71，進行橫向的掃描。如上那樣，在本實施例中，如圖21所示，在治療計劃裝置104計算了用于照射患部的準直器開口后，計算用于利用一樣的劑量只照射該準直器開口區域的最佳的光柵掃描路徑602。若比較圖20和圖21則可以看出，在圖21中，沒有在圖20中準直器開口進入照射區域尺寸內側的區域的掃描路徑。由此，與現有相比，能縮短光柵掃描路徑602的掃描距離，能使治療時間縮短化。另外，能夠減少相當于現有準直器開口區域以外的帶電粒子束，能夠有效地利用被輸送到照射噴嘴的帶電粒子束。(實施例二)在作為本發明的優選的實施例的第二實施例中，涉及在均勻掃描中利用線掃描在橫向上照射的場合。圖22表示現有的均勻掃描的線掃描路徑。在圖22中，涂斜線區域表示準直器開口區域，虛線表示覆蓋準直器開口區域的矩形的照射區域，實線表示線掃描路徑601。從圖22中記為起點的點在X方向上開始線掃描,直到記為終點的點。這是線掃描的一條線的照射，將其在Y方向上反復進行而結束一面掃描。在現有的均勻掃描中，如圖22所示，治療計劃裝置104相對于準直器開口區域求出覆蓋該區域的照射區域，計算用于利用一樣的劑量分布照射該照射區域的線掃描路徑601。或者，預先計算與照射區域對應的光柵掃描路徑，作為與照射區域對應的數據而具有。例如，在圖22中將以覆蓋患部的矩形區域的虛線所示的照射區域尺寸設為25cmX25cm，將粒子束尺寸定為I o約2cm左右，將Y方向的掃描間隔定為粒子束尺寸的2倍左右的4cm，將Y方向的掃描個數定為9個。X方向的掃描范圍利用連續粒子束照射X方向的照射區域尺寸25cm并成為一樣的劑量分布，并考慮在端部的劑量分布的減少，定為從-18cm掃描到+18cm。圖23表示本發明的治療計劃裝置104的線掃描路徑601。圖23中，涂斜線區域表示準直器開口區域與圖22相同。在圖23中，表示用于利用一樣的劑量分布只照射準直器開口區域的線掃描路徑601。對本實施例中的治療計劃裝置104的線掃描的掃描路徑601的計算方法進行說明。求出準直器開口區域的Y方向的范圍。將帶電粒子束的粒子束尺寸定為例如I O約2cm。決定構成光柵掃描路徑的Y方向的掃描間隔而決定Y方向的掃描個數。例如，在圖23中，若Y方向的開口區域為-IOcm到+IOcm的寬度20cm，則將Y方向的掃描間隔定為粒子束尺寸2倍左右的4cm，將掃描線的個數定為7個。X方向的掃描范圍以能夠對每一個Y方向的掃描線考慮由粒子束尺寸引起的在端部的劑量分布的減少地利用一樣的劑量照射準直器開口區域的方式決定掃描區域。將決定的粒子束尺寸的信息發送到整體控制裝置102，利用噴嘴控制裝置適當地控制散射體的厚度。圖19表示與線掃描的場合的掃描路徑對應的激勵電流值和粒子束控制信號的排列。圖19的排列為圖2所示的兩塊掃描電磁鐵41A、41B的激勵電流值的排列。將圖19所示的排列存儲在粒子線治療裝置的整體控制裝置102的存儲器上，整體控制裝置從上按依次將激勵電流值送到掃描電磁鐵電源控制部71，另外，根據粒子束控制信號進行 粒子束接通斷開，從而進行橫向的線掃描。如上那樣，在本實施例中，如圖23所示，治療計劃裝置104在計算了用于照射患部的準直器開口后，計算用于利用一樣的劑量只照射該準直器開口區域的最佳的線掃描路徑601。若比較圖22和圖23則可以看出，在圖23中，沒有在圖22中準直器開口進入照射區域尺寸內側的區域的掃描路徑。由此，與現有相比，能縮短線掃描路徑601的掃描距離，能使治療時間縮短化。另外，能夠減少相當于現有準直器開口區域外側的帶電粒子束，能夠有效地利用被輸送到照射噴嘴的帶電粒子束。(實施例三)在作為本發明的優選的實施例的第一實施例中，在層疊原體照射中，涉及利用光柵掃描在橫向上照射層分割了的患部各層的場合。在現有的層疊原體照射中，利用圖7所不的光柵掃描的掃描路徑602照射全部的層。圖12(a)表不本實施例的最深的層I的光柵掃描的掃描路徑602,圖12(b)表不位于較淺的層的層6的光柵掃描的掃描路徑602。在圖12中，由于多葉式瞄準儀開口區域變小，因此層6的光柵掃描路徑與層I的光柵掃描路徑相t匕，縮短化。圖12的掃描路徑在治療計劃裝置104計算了層分割的患部各層的多葉式瞄準儀開口后，計算最小的掃描路徑。對治療計劃裝置104的光柵掃描的掃描路徑602的計算方法進行說明。求出多葉式瞄準儀的開口區域的X方向和Y方向的范圍。決定帶電粒子束的粒子束尺寸。例如，將粒子束尺寸定為I O約2cm。決定構成光柵掃描路徑的圖7的Y方向的掃描間隔而決定Y方向的掃描個數。例如，若Y方向的開口區域為-5cm到+5cm的寬度10cm，則將掃描間隔定為粒子束尺寸2倍以下的3. 5cm，將掃描線的個數定為5個。X方向的掃描范圍在X方向的開口區域考慮由粒子束尺寸引起的劑量分布的減少決定掃描區域。在各層，多葉式瞄準儀的開口區域不同，因此這樣對每一層計算光柵掃描路徑而決定。將決定的粒子束尺寸的信息發送到整體控制裝置102，利用噴嘴控制裝置適當地控制散射體的厚度。圖13表示與光柵掃描的場合的掃描路徑對應的激勵電流值的排列。圖13的排列為圖2所示的兩塊掃描電磁鐵41A、41B的激勵電流值的排列。將圖13所示的排列存儲在粒子線治療裝置的整體控制裝置102的存儲器上，整體控制裝置從上依次將激勵電流值送到掃描電磁鐵電源控制部71，進行橫向的掃描。如上那樣，在本實施例中，在層疊原體照射中，在治療計劃裝置104計算了照射層分割了的患部各層的多葉式瞄準儀開口后，計算用于利用一樣的劑量只照射各層的多葉式 瞄準儀開口區域的最低陷的光柵掃描路徑。由此，與現有的層疊原體照射相比，能縮短線各層的光柵掃描路徑的掃描長度，因此能使治療時間縮短化。另外，能夠比以往減少相當于多葉式瞄準儀封閉區域的帶電粒子束，能夠有效地利用被輸送到照射噴嘴的帶電粒子束。(實施例四)使用附圖對作為本發明的另一實施例的第二實施例進行說明。在實施例一中，治療計劃裝置104計算了各層的掃描路徑，但在本實施例中，在層疊原體照射利用光柵掃描照射層分割了的患部各層的場合，預先準備與照射區域尺寸對應的光柵掃描路徑，從其中選擇適于照射各層的掃描路徑。治療計劃裝置104計算層分割的患部各層的多葉式瞄準儀開口。治療計劃裝置104計算覆蓋該開口區域的最小的照射區域尺寸。所謂照射區域尺寸，意味著在例如IOcmX IOcm的場合,包括界限的多葉式貓準儀開口區域包含于IOcmX IOcm的內部。這樣，治療計劃裝置104計算在層疊原體照射中的層分割了的患部各層的照射區域尺寸。另一方面，預先計算并求出能在橫向上一樣地照射的、與照射區域尺寸對應的多個光柵掃描路徑。圖14表示與照射區域尺寸對應的掃描路徑。圖14(a)、(b)、(C)分別表示與照射區域尺寸25cmX 25cm、照射區域尺寸15cmX 15cm、照射區域尺寸IOcmX IOcm對應的光柵掃描的掃描路徑。與照射區域尺寸25cmX25cm對應的圖19(a)所不的光柵掃描的掃描路徑602能在橫向上一樣地照射矩形區域25cmX25cm的區域。與各照射區域尺寸對應的光柵掃描路徑的決定方式與實施例一所述的內容相同，在決定粒子束尺寸、Y方向的掃描線間隔、掃描個數后，以在X方向的掃描區域能夠一樣地對照射區域進行照射的方式決定。在圖14中，表示與三個照射區域尺寸對應的、三種掃描路徑，但實際更細地劃分照射區域尺寸，預先準備與各照射區域尺寸對應的掃描路徑。并且，將與這些多個光柵掃描路徑對應的圖13所示的掃描電磁鐵激勵電流值的排列與照射區域尺寸組合地預先存儲在粒子線治療裝置的整體控制裝置102的存儲器上。治療計劃裝置104將各層的照射區域尺寸輸送到整體控制裝置102。整體控制裝置102以從治療計劃裝置輸送來的各層的照射區域尺寸信息為基礎，從存儲在存儲器上的多個光柵掃描路徑中選擇與照射區域尺寸對應的光柵掃描路徑，將該掃描路徑的掃描電磁鐵激勵電流值的排列發送到掃描電磁鐵電源控制部71。
由此，能利用覆蓋各層的多葉式瞄準儀開口區域的最小的掃描路徑進行各層的橫向照射。因此，與實施例一相同，由于各層的掃描路徑與現有相比縮短了，因此能實現治療時間的縮短化。另外，能夠比以往更有效地利用輸送到照射噴嘴的帶電粒子束。在本實施例中，作為照射區域尺寸假設了正方形照射區域，但也可以是圓形。只要使照射區域尺寸為直徑10Cm、15Cm、20Cm并準備與之對應的光柵掃描的掃描路徑即可。(實施例五)使用附圖對作為本發明的另一實施例的第三實施例進行說明。在本實施例中，在層疊原體照射中，對利用鋸齒形掃描在橫向上照射層分割了的患部各層的場合進行說明。在現有的層疊原體照射中，利用圖8所示的鋸齒形掃描的掃描路徑603照射全部 的層。圖15(a)表示本實施例的最深的層I的鋸齒形掃描的掃描路徑603，圖15(b)表示位于較淺側的層6的鋸齒形掃描的掃描路徑603。在圖15中,層6的鋸齒形掃描路徑由于多葉式瞄準儀開口區域變小，因此與層I的鋸齒形掃描路徑相比，能夠縮短化。圖15的掃描路徑與實施例一相同，治療計劃裝置104在計算了層分割的患部各層的多葉式瞄準儀開口后，計算最小的鋸齒形掃描路徑。說明治療計劃裝置104的鋸齒形掃描的掃描路徑603的計算方法。求出各層的多葉式瞄準儀的X方向、Y方向各自的開口范圍。將粒子束尺寸定為例如I O約2cm，利用Y方向的開口范圍求出構成鋸齒形掃描的傾斜地前進的掃描線間隔和掃描線個數。X方向的掃描區域通過連續地照射帶電粒子束，并考慮在端部的劑量分布的減少而決定。相對于各層的多葉式瞄準儀開口區域計算掃描區域。本實施例的掃描電磁鐵激勵電流值的排列與圖13所不的相同。鋸齒形掃描的場合也與光柵掃描相同，在接通粒子束的狀態下以一筆寫下來的方式進行掃描。將圖13所示的掃描電磁鐵的激勵電流值排列存儲在整體控制裝置102的存儲器上，進行照射的方式與實施例一的光柵掃描的場合相同。另外，鋸齒形掃描的場合也如實施例二所示那樣，可以為預先準備與照射區域尺寸對應的多個鋸齒形掃描路徑的方法。由于治療計劃裝置104計算層分割的患部各層的照射區域尺寸并發送到整體控制裝置，因此以該信息為基礎選擇對應的鋸齒形掃描路徑。只要預先完成與圖14所示的照射區域尺寸對應的多個鋸齒形掃描路徑即可。(實施例六)使用附圖對作為本發明的另一實施例的第四實施例進行說明。在本實施例中，在層疊原體照射中，對利用單圓掃描在橫向上照射層分割了的患部各層的場合進行說明。在現有的層疊原體照射中，利用圖9所示的單圓掃描的掃描路徑604照射全部的層。圖16(a)表示本實施例的最深的層I的單圓掃描的掃描路徑604，圖15(b)表示位于較淺側的層6的單圓掃描的掃描路徑604。在圖16中，層6的單圓掃描路徑由于多葉式瞄準儀開口區域小，因此與層I的圓形掃描路徑相比，旋轉半徑小。圖16的掃描路徑與實施例一相同，治療計劃裝置104根據層分割的患部各層的多葉式瞄準儀開口，計算最小的旋轉半徑。說明治療計劃裝置104的單圓掃描的掃描路徑604的計算方法。利用各層的多葉式瞄準儀開口求出覆蓋開口范圍的圓的半徑。將該圓的半徑的大約I. 4倍左右作為單圓掃描的旋轉半徑。通過將粒子束尺寸設為從單圓掃描的旋轉半徑的0. 6倍到0. 7倍左右，能夠一樣地照射準直器開口區域。隨著照射的層變淺，在使旋轉半徑變小的場合，為了保持劑量分布的一樣度，使散射體的插入量變化而使粒子束尺寸與旋轉半徑對應地變小。利用圓形掃描的本實施例的掃描電磁鐵激勵電流值的排列與圖13所示的排列相同。將圖13的排列存儲在整體控制裝置102的存儲器上，進行照射的情況與實施例一的光柵掃描的場合相同。另外，單圓掃描的場合也如實施例二所示那樣，可以為預先準備與照射區域尺寸對應的多個單圓掃描路徑的方法。由于治療計劃裝置104計算層分割的患部各層的照射區域尺寸并發送到整體控制裝置，因此以該信息為基礎選擇對應的單圓掃描路徑。只要預先完成與圖14所示的照射區域尺寸對應的多個單圓掃描路徑即可。(實施例七)使用附圖對作為本發明的另一實施例的第五實施例進行說明。在本實施例中，在層疊原體照射中，對利用螺旋掃描在橫向上照射層分割了的患部各層的場合進行說明。在現有的層疊原體照射中，利用圖10所示的螺旋掃描的掃描路徑605照射全部的層。圖17 (a)表不本實施例的最深的層I的螺旋掃描的掃描路徑605,圖17 (b)表不位于較淺側的層6的螺旋掃描的掃描路徑605。在圖17中,層6的螺旋掃描路徑由于多葉式貓準儀開口區域變小，因此與層I的螺旋掃描路徑相比，最大半徑變小。圖18的掃描路徑與實施例一相同，治療計劃裝置104根據層分割的患部各層的多葉式瞄準儀開口，計算螺旋掃描的最大半徑。說明治療計劃裝置104的螺旋掃描的掃描路徑605的計算方法。利用各層的多葉式瞄準儀開口求出覆蓋開口范圍的圓的半徑。將粒子束尺寸定為例如I O約2cm，只要將在該圓的半徑上加上粒子束尺寸2倍左右的數值作為螺旋掃描路徑的最大半徑即可。由此，能夠以一樣的劑量分布照射開口區域。利用螺旋掃描的本實施例的掃描電磁鐵激勵電流值的排列與圖15所示的排列相同。將圖15的排列存儲在整體控制裝置102的存儲器上，進行照射的情況與實施例二的光柵掃描的場合相同。螺旋掃描的場合也如實施例二所示那樣，可以為預先準備與照射區域尺寸對應的多個螺旋掃描路徑的方法。治療計劃裝置104由于計算層分割的患部各層的照射區域尺寸并發送到整體控制裝置，因此以該信息為基礎選擇對應的螺旋掃描路徑。只要預先完成與圖14所示的照射區域尺寸對應的多個螺旋掃描路徑即可。(實施例八)使用附圖對作為本發明的另一實施例的第六實施例進行說明。在本實施例中，在層疊原體照射中，對利用線掃描在橫向上照射層分割了的患部各層的場合進行說明。在現有的層疊原體照射中，利用圖11所示的線掃描的掃描路徑601照射全部的層。圖18(a)表示本實施例的最深的層I的線掃描的掃描路徑601，圖18(b)表示位于較淺側的層6的線掃描的掃描路徑601。在本發明中，在從粒子束前進方向觀察層分割了的患部各層時，著眼于橫向的患部形狀在較淺層變小的情況。因此，多葉式瞄準儀開口區域而言，與較深層相比，若層變淺，則變小。因此，如圖18所示，以與照射最深的層I時的掃描路徑相比，照射較淺層6時的掃描路徑能夠一樣地只照射變小的多葉式瞄準儀開口區域的方式能使掃描路徑縮短化。由于治療計劃裝置計算各層的多葉式瞄準儀開口，因此治療計劃裝、置根據各層的多葉式瞄準儀開口區域計算能夠一樣地照射開口部分的劑量分布的最小的掃描路徑。說明治療計劃裝置104的線掃描的掃描路徑601的計算方法。求出多葉式瞄準儀的開口區域的X方向和Y方向的范圍。決定帶電粒子束的粒子束尺寸。將粒子束尺寸定為例如I O約2cm。決定構成線掃描路徑的圖11的Y方向的掃描間隔而決定Y方向的掃描個數。例如，若Y方向的開口區域為-5cm到+5cm的寬度10cm，則將掃描間隔定為粒子束尺寸2倍以下的3. 5cm,將掃描線的個數定為5個。X方向的掃描范圍在X方向的開口區域上考慮利用粒子束尺寸的線量分布的減少而決定掃描區域。由于在各層多葉式瞄準儀的開口區域不同，因此這樣對每層計算線掃描路徑而決定。若治療計劃裝置104計算各層的最佳的掃描路徑，則將該結果發送到粒子線治療裝置的整體控制裝置102。在整體控制裝置102中，將掃描路徑的坐標值變換為水平、垂直掃描電磁鐵的激勵電流值。另外，由于線掃描對每個掃描線進行粒子束接通、粒子束斷開的粒子束控制，因此對與掃描路徑對應的激勵電流值的排列追加粒子束控制信息。圖19表示 這樣計算的掃描電磁鐵的激勵電流值和粒子束控制信息的排列。將圖19的信息作為圖表，存儲在整體控制裝置102的存儲器上。將圖19所示的排列從上方依次將激勵電流值的信息送到掃描電磁鐵電源控制部71，將粒子束控制信號送到加速器、粒子束輸送系統控制裝置 101。根據以上，在對橫向的帶電粒子束的照射進行線掃描的層疊原體照射中，能利用一樣地照射的最小的掃描路徑只照射層分割了的患部各層的多葉式瞄準儀開口區域。掃描路徑與現有的層疊原體照射相比縮短了，其結果，能夠比以往縮短治療時間。另外，在各層的照射中，因為利用最低限的掃描路徑進行照射，因此減少相當于利用現有的層疊原體照射產生的多葉式瞄準儀遮蔽部分的帶電粒子束量，能夠比以往更有效地利用輸送到照射噴嘴的帶電粒子束。另外，線掃描的場合也如實施例二所示那樣，可以為預先準備與照射區域尺寸對應的多個線掃描路徑的方法。治療計劃裝置104由于計算層分割的患部各層的照射區域尺寸并送到整體控制裝置，因此以該信息為基礎選擇對應的線掃描路徑。只要預先完成與圖14所示的照射區域尺寸對應的多個線掃描路徑即可。
權利要求
1.一種治療計劃裝置，其計劃均勻掃描，該均勻掃描為利用電磁鐵掃描帶電粒子束，在橫向上形成一樣的劑量分布，該治療計劃裝置的特征在于， 考慮準直器開口部地計算最適當的橫向的掃描路徑。
2.根據權利要求I所述的治療計劃裝置，其特征在于， 上述橫向的掃描路徑是光柵掃描路徑。
3.根據權利要求I所述的治療計劃裝置，其特征在于， 上述橫向的掃描路徑是線掃描路徑。
4.一種治療計劃裝置，其計劃層疊原體照射，該層疊原體照射將患部分割為層，使用用于使劑量分布與患部形狀一致的物塊，一邊利用多葉式瞄準儀使橫向的照射區域形狀在各個層上變化一邊照射層分割了的患部各層，該治療計劃裝置的特征在于， 計算各層的多葉式瞄準儀開口，計算適于該計算出的開口區域的最小的帶電粒子束的掃描路徑，使帶電粒子束掃描路徑在各個層上變化。
5.一種粒子線治療裝置，其進行層疊原體照射，該層疊原體照射將患部分割為層，使用用于使劑量分布與患部形狀一致的物塊，一邊利用多葉式瞄準儀使橫向的照射區域形狀在各個層上變化一邊照射層分割了的患部各層，該粒子線治療裝置的特征在于， 上述粒子線治療裝置計算各層的多葉式瞄準儀開口，計算包括該計算出的開口區域的照射區域尺寸，粒子線治療裝置的控制裝置預先具有與該照射區域尺寸對應的多個掃描路徑，根據與上述計算出的照射區域尺寸對應的掃描路徑使帶電粒子束掃描路徑在各個層上變化。
6.根據權利要求4所述的治療計劃裝置，其特征在于， 照射上述各層的橫向的照射方法是光柵掃描。
7.根據權利要求4所述的治療計劃裝置，其特征在于， 照射上述各層的橫向的照射方法是鋸齒形掃描。
8.根據權利要求4所述的治療計劃裝置，其特征在于， 照射上述各層的橫向的照射方法是圓形掃描。
9.根據權利要求4所述的治療計劃裝置，其特征在于，照射上述各層的橫向的照射方法是螺旋掃描。
10.根據權利要求4所述的治療計劃裝置，其特征在于，照射上述各層的橫向的照射方法是線掃描。
11.根據權利要求5所述的粒子線治療裝置，其特征在于，照射上述各層的橫向的照射方法是光柵掃描。
12.根據權利要求5所述的粒子線治療裝置，其特征在于，照射上述各層的橫向的照射方法是鋸齒形掃描。
13.根據權利要求5所述的粒子線治療裝置，其特征在于，照射上述各層的橫向的照射方法是圓形掃描。
14.根據權利要求5所述的粒子線治療裝置，其特征在于，照射上述各層的橫向的照射方法是螺旋掃描。
15.根據權利要求5所述的粒子線治療裝置，其特征在于，照射上述各層的橫向的照射方法是線掃描。
全文摘要
本發明提供粒子線治療計劃裝置及粒子線治療裝置。在均勻掃描或層疊原體掃描中，能有效地利用帶電粒子束并縮短治療時間。在均勻掃描中，治療計劃裝置計算一樣地照射準直器開口區域的最佳的帶電粒子束掃描路徑。在層疊原體照射中，治療計劃裝置對每個層計算一樣地照射層分割了的患部各層的多葉式瞄準儀開口區域的最佳的帶電粒子束掃描路徑，或者，治療計劃裝置計算覆蓋各層的多葉式瞄準儀開口區域的最小的照射區域尺寸，選擇與存儲在粒子線治療控制裝置的存儲器上的照射區域尺寸對應的帶電粒子束掃描路徑。通過與準直器開口區域一致地使均勻掃描或在層疊原體照射的各層的橫向的帶電粒子束掃描路徑適當地變化，解決課題。
文檔編號A61N5/10GK102743821SQ201210113609
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月17日 優先權日2011年4月18日
發明者平本和夫, 秋山浩, 藤井佑介, 藤本林太郎, 藤高伸一郎 申請人:株式會社日立制作所