射束位置监视装置以及带电粒子束照射系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种射束位置监视装置以及带电粒子束照射系统，尤其涉及适合于监 视质子或碳离子等离子束向癌患部的照射位置的射束位置监视装置以及带电粒子束照射 系统。
【背景技术】
[0002] 已知使用带电粒子束照射系统，将质子以及碳等离子束向患者的癌患部照射，来 治疗癌的方法。带电粒子束照射系统具备：离子源、加速器、射束输送系统、旋转台架以及照 射装置。作为在带电粒子束照射系统中使用的加速器，已知同步加速器以及回转加速器。
[0003] 在离子源产生的离子束在使用同步加速器或回转加速器等加速器加速至希望的 能量后，从加速器向射束输送系统射出。将射出的离子束通过射束输送系统向设置在旋转 台架上的照射装置输送。通过使旋转台架旋转，照射装置围绕旋转台架的旋转轴旋转，从而 与离子束针对治疗床上承载的患者的癌患部的照射方向一致。因此，与通过旋转台架设定 的照射方向上的从作为离子束照射目标的患部的体表面开始的深度以及患部的形状相符 地照射向照射装置输送的离子束。
[0004] 作为向癌患部照射离子束的主要的照射方法，有散射体法以及射束扫描法。在散 射体法中，使用散射体将离子束向与照射装置的轴心垂直的方向扩展，向患部照射使用准 直器与在该轴心的垂直方向的患部的剖面形状相符地切出的尚子束。在射束扫描法中，与 患部的形状相符地使用扫描电磁铁向与照射装置的轴心垂直的方向扫描离子束，通过加速 器或降能器使离子束的能量变化来向深度方向照射离子束。
[0005] 基于散射体法以及射束扫描法的各个离子束向患部的照射，通过设置在照射装置 上的离子束照射机构来决定。在应用散射体法的带电粒子束照射系统中，将散射体、脊形滤 波器以及准直器设置在照射装置上。在应用射束扫描法的带电粒子束照射系统中，将扫描 离子束的扫描电磁铁设置在照射装置上。通过使用射束扫描法，可将在加速器内加速后的 离子束有效地用于向患部的照射。
[0006] 在日本特开平10-118204号公报、日本特开2004-358237号公报以及日本特开 2011-177374号公报中记载了采用射束扫描法的带电粒子束照射系统的例子。这些公开公 报记载了在离子束的照射方向上，将癌患部从体表面开始分割为多个层，通过扫描细的离 子束来对各层内的照射位置即多个照射点照射离子束的带电粒子束照射方法。通过扫描控 制装置对变更离子束的位置的扫描电磁铁进行控制，由此来进行在层内向邻近照射点的离 子束的移动。此外，从深层向浅层（或从浅层向深层）的离子束的移动通过加速器或降能 器改变离子束保有的能量来进行。离子束的能量越大，离子束的后述的布雷格峰（布雷格 Peak)越能到达人体的较深的位置。
[0007] 在射束扫描法中，当向人体照射了离子束时，在人体的深度方向，表示日本特开 10-118204号公报的图3所示的剂量分布，在布雷格峰剂量最大，并且在超过布雷格峰的深 度剂量分布急剧减少。在使用离子束的癌治疗中，使用在布雷格峰剂量最大，且在超过布雷 格峰的深度剂量分布急剧减少的性能。
[0008] 在射束扫描法中，当向患部的各层的各个扫描点的目标位置照射离子束时，为了 将剂量分布的相同度抑制在规定范围内，需要在与各照射点的目标位置对应的容许范围内 照射离子束。如果向对应的容许范围外照射离子束时，停止向患部照射该离子束（日本特 开2011-177374号公报以及日本特开2011-206495号公报）。
[0009] 通过使照射点的尺寸细小化，能够提高离子束向患部的集中性。但是，在使离子束 细小化时，针对离子束的照射位置误差的剂量分布的相同度的灵敏度提高，因此对照射离 子束的照射点要求更高的位置精度。因此，需要使患部的剂量分布的相同度的监视严格。 使剂量分布的相同度的监视严格是指使针对照射点的目标位置与实际的照射位置的误差 的照射点的容许范围变窄。然而，当使针对照射点的容许范围变窄时，不会对患部的全体剂 量分布产生影响，在产生了实际的照射点的位置的误差时，该照射点也会脱离容许范围。因 此，无法稳定地进行癌治疗。
[0010] 当通过射束扫描法向照射点照射离子束时，根据在治疗计划中设定的照射点的目 标位置与被照射离子束的照射点的实际的照射位置之间的误差，产生照射的离子束的照射 点从容许范围脱离。在日本特开2011-177374号公报以及日本特开2011-206495号公报中 记载的带电粒子束照射方法中，当该误差大，被照射了离子束的照射点的位置脱离了针对 照射点的目标位置的容许范围时，停止向患部照射离子束。
[0011] 当停止向患部的离子束的照射时，为了找到在治疗计划中设定的照射点的目标位 置与照射了离子束的照射点的实际的照射位置之间的误差脱离容许范围的原因，需要检查 带电粒子束照射系统。如果在带电粒子束照射系统中存在发生这样的误差的不良部位，则 必须维修该不良部位。需要生成不会产生这样的误差的治疗计划。有时，带电粒子束照射 系统的检查维修需要较长时间。
[0012] 因此，当根据治疗计划设定的照射点的目标位置与照射了离子束的照射点的实际 照射位置之间的误差脱离了容许范围，向患部的离子束的照射停止时，每天可治疗的人数 减少。
[0013] 专利文献1 :日本特开平10-118204号公报
[0014] 专利文献2 :日本特开2004-358237号公报
[0015] 专利文献3 :日本特开2011-177374号公报
[0016] 专利文献4 :日本特开2011-206495号公报
【发明内容】
[0017] 本发明的目的在于，提供一种能够减少离子束照射的计划外停止，增加每天可治 疗的人数的射束位置监视装置以及带电粒子束照射系统。
[0018] 为了达成上述目的，本发明的特征为具备：误差运算装置，其求出通过照射装置照 射带电粒子束的射束照射对象内的目标位置与实际的照射位置的偏差，并根据该偏差来分 别求出针对实际的照射位置的系统误差以及随机误差，其中，所述实际的照射位置是根据 该目标位置在该射束照射对象内照射带电粒子束的位置，并通过设置在照射装置上的射束 位置监视器来进行测定；以及误差判定装置，其进行第一判定以及第二判定，其中，所述第 一判定是判定通过误差运算装置求出的系统误差是否在系统误差的第一容许范围内，所述 第二判定是判定通过误差运算装置求出的随机误差是否在随机误差的第二容许范围内。
[0019] 求出目标位置与实际的照射位置的偏差，根据该偏差分别求出系统误差以及随 机误差，作为带电粒子束的实际的照射位置相对于照射带电粒子束的目标位置的误差，判 定系统误差是否在系统误差的第一容许范围内，随机误差是否在随机误差的第二容许范围 内，由此降低系统误差脱离容许范围，并且随机误差脱离容许范围的概率。因此，向照射对 象，例如向患部的带电粒子束的照射停止的概率显著下降，使用带电粒子束照射系统向射 束照射对象的带电粒子束的照射的、计划外的停止明显减少。结果，能够增加每日可治疗的 人数。
[0020] 根据本发明，能够减少离子束照射的计划外停止，能够增加每日可治疗的人数。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明的优选实施例即实施例一的带电粒子束照射系统的结构图。
[0022] 图2A是表示使用了图1所示的带电粒子束照射系统的带电粒子束照射方法的顺 序的一部分的流程图。
[0023] 图2B是表示使用了图1所示的带电粒子束照射系统的带电粒子束照射方法的顺 序的剩余部分的流程图。
[0024] 图3是表示图2A所示的步骤S6的详细顺序的流程图。
[0025] 图4是表示系统误差以及随机误差各自的容许范围的说明图。
[0026] 图5是表示从通过离子束照射接受治疗的患者的癌患部的体表面开始的深度方 向的区域划分（分层）的说明图。
[0027] 图6是表示为了在照射离子束的目的区域（患部）的深度方向上得到一样的剂量 分布，在各层照射的剂量分布的一例的