铁7a、7b、多个四极电磁铁8a、8b、8c、8d、8e、8f、8g、她、射束分布监视器lla、nb、射束解析 装置14、电磁铁电源15、光学参数计算装置17。入射系统1及加速器3的四极电磁铁的标 号统一使用6,在区别说明的情况下使用6a至6n。加速器3的偏转电磁铁的标号统一使用 5,在区别说明的情况下使用5a至5m。射束输送系统4的偏转电磁铁的标号统一使用7,在 区别说明的情况下使用7a、7b。射束输送系统4的四极电磁铁的标号统一使用8,在区别说 明的情况下使用8a至化。射束分布监视器的偏转电磁铁的标号统一使用11，在区别说明 的情况下使用1la、11b。
[0018] 偏转电磁铁5、7使带电粒子射束偏转，四极电磁铁6、8使带电粒子射束聚集或发 散。带电粒子射束的射束坐标系中，将带电粒子射束的前进方向（S方向）的轴称为S轴， 将与S轴垂直、且向加速器3的环绕轨道面的外侧扩展的方向即X方向的轴称为X轴，将与 S轴及y轴垂直的y方向的轴称为y轴。加速腔9对在加速器3内进行环绕的带电粒子射 束进行加速。X方向踢电极10是为了将带电粒子射束出射至射束输送系统4而利用电场将 带电粒子射束从环绕方向按压向外周侧（X方向）的电极。射束分布监视器11检测用于计 算带电粒子射束的射束位置、射束大小等的射束分布数据。射束输送系统4将带电粒子射 束经由粒子射线照射装置58输送至照射位置T。
[0019] 由入射器2的离子源产生的质子射线等粒子射线即带电粒子射束在入射器2的前 级加速器中被加速，利用四极电磁铁6曰、化使带电粒子射束聚集或发散，从而入射至加速 器3。此处，加速器3W同步加速器为例进行说明。带电粒子射束将被加速至规定的能量。 带电粒子射束从设置于加速器3的偏转电磁铁7a进入射束输送系统4,经由粒子射线照射 装置58输送至照射位置T，对患者的照射对象45(参照图2)即患部进行照射。粒子射线照 射装置58对射束进行扩大、或扫描射束，从而将带电粒子射束照射至照射对象45 (参照图 2)，W形成所期望的照射野。
[0020] 图2中，粒子射线照射装置58包括：在与带电粒子射束31垂直的方向即X方向 及Y方向上扫描带电粒子射束31的X方向扫描电磁铁32及Y方向扫描电磁铁33、位置监 视器34、剂量监视器35、剂量数据转换器36、射束数据处理装置41、扫描电磁铁电源37、控 制粒子射线照射装置58的照射管理装置38。照射管理装置38包括照射控制计算机39和 照射控制装置40。剂量数据转换器36包括触发器生成部42、点计数器43、点间计数器44。 图2中，带电粒子射束31的前进方向-Z方向。另外，-Z方向为射束坐标系的s方向，但图 2中的X方向、Y方向不一定与射束坐标系的X方向、y方向相一致。
[0021] X方向扫描电磁铁32是在X方向上扫描带电粒子射束31的扫描电磁铁，Y方向扫 描电磁铁33是在Y方向上扫描带电粒子射束31的扫描电磁铁。位置监视器34检测出射 束信息，该射束信息用于计算由X方向扫描电磁铁32及Y方向扫描电磁铁33所扫描的带 电粒子射束31通过的射束中的通过位置（重屯、位置）及尺寸。射束数据处理装置41基于 由位置监视器34检测出的多个模拟信号（射束信息）构成的射束信息，来计算带电粒子射 束31的通过位置（重屯、位置）及尺寸。射束数据处理装置41生成表示带电粒子射束31 的位置异常、尺寸异常的异常检测信号，并将该异常检测信号输出到照射管理装置38。
[0022] 剂量监视器35检测出带电粒子射束31的剂量。照射管理装置38基于由未图示 的治疗计划装置生成的治疗计划数据，控制照射对象45的带电粒子射束31的照射位置，若 由剂量监视器35测定到的、并由剂量数据转换器36转换成数字数据的剂量达到目标剂量， 则带电粒子射束31移动到下一个照射位置。扫描电磁铁电源37基于从照射管理装置38 输出的对X方向扫描电磁铁32及Y方向扫描电磁铁33输入的控制（指令），使X方向扫描 电磁铁32及Y方向扫描电磁铁33的设定电流改变。
[0023] 运里，将粒子射线照射装置58的扫描照射方式设为混合扫描照射方式（在改变射 束照射位置（点）的情况下不停止射束的方式）来进行说明，具体而言，如在改变带电粒子 射束31的照射位置时不使带电粒子射束31停止的光栅扫描照射方式那样进行，且如点扫 描照射方式那样射束照射位置在点位置间依次进行移动的方式。点计数器43测量带电粒 子射束31的射束照射位置停留的期间的照射剂量。点间计数器44测量带电粒子射束31 的射束照射位置移动的期间的照射剂量。触发器生成部42在射束照射位置的带电粒子射 束31的剂量达到目标照射剂量时生成剂量已满信号。
[0024] 示出利用RF扫描（sweep)法使带电粒子射束31从加速器3射束出射时的射束输 送系统4。图1的粒子射线治疗装置20的入射系统1、加速器（同步加速器）3、射束输送 系统4中，利用后述的步骤获得在照射位置T中基本没有色差（射束不移动）的光学系统。 图3是表示本发明的实施方式1的射束输送系统中的校正前的射束轨道的图。图3中，W 直线状表示设计射束输送系统4的光学系统的起点S至终点（照射位置）T。图3的横轴是 带电粒子射束31的前进方向的轴即S轴，纵轴是X方向的距离ΔΧ。图5是说明出射到本 发明的实施方式1的射束输送系统的射束电流的图。图6是表示本发明的实施方式1的射 束输送系统的起点的相位空间分布的图。图6的横轴是与射束轨道中屯、轴垂直的X方向的 距离AX，纵轴是相对于ΔΧ的射束轨道中屯、轴的斜率ΔΧ'。
[0025] 如上所述，对于实际的带电粒子射束31，间断的电流值在零和零W外的值之间反 复，在时刻tl、t2、t3,带电粒子射束31的相位空间分布不同。 例如，带电粒子射束31的相位空间分布在时刻tl(溢出（spill)开始）的情况下为相 位空间分布24曰，在时刻t2 (溢出中央）的情况下为相位空间分布24b，在时刻t3 (溢出结 束）的情况下为相位空间分布24c。图3的射束轨道21a是时刻tl(溢出开始）时的射束 轨道，是与相位空间分布24a相对应的射束轨道。射束轨道2化是时刻t2(溢出中央）时 的射束轨道，是与相位空间分布24b相对应的射束轨道。射束轨道21c是时刻t3 (溢出结 束）时的射束轨道，是与相位空间分布24c相对应的射束轨道。
[00%] 步骤SI中，利用光学参数计算装置17计算同步加速器（加速器3)处于理想状态 时的光学参数。该光学参数输出至设备控制装置16,设备控制装置16基于光学参数计算 各电磁铁的电流值，并将电流值发送至电磁铁电源15。电磁铁电源15设定射束输送系统4 的电磁铁（偏转电磁铁7、四极电磁铁8)的电流。另外，电磁铁电源15也设定入射系统1 和加速器3的电磁铁（偏转电磁铁5、四极电磁铁6)的电流。
[0027] 步骤S2中，利用设备控制装置16将与加速器3的光学参数相对应的指令值发送 至RF加速电源12、电磁铁电源15,根据运些指令值驱动各装置（偏转电磁铁5、四极电磁铁 6、加速腔9)，对带电粒子射束31进行加速并使其出射。另外，此处为RF扫描法，因此出射 时适当地扫描RF加速电源12的RF频率，但不驱动RF踢电源13。图1中记载了X方向踢 电极10、RF踢电源13,但RF扫描法不使用它们，因此也可W从加速器3中去除。
[0028] 步骤S3中，利用射束分布监视器1la、1化获取从加速器3出射的带电粒子射束31 的各时间的分布数据，利用射束解析装置14来解析射束位置。获取分布数据的时间为从出 射开始到出射结束为止的时间，为图5的时刻tl到t3的时间。
[0029] 步骤S4中，从分布数据的位置变动信息计算出式（1)、式（2)所示的运动量分散函 数na、ηb。P为运动量，Δρ是与作为基准的时刻to的运动量之间的运动量差分，Δχ是 与作为基准的时刻to的X方向的位置之间的位置差分。另外，下标a表示射束分布监视器 11a中的数值，下标b表示射束分布监视器Ub中的数值。
[0030][数学式U AXa=ηa·Δρ/ρ AXa, =η。·Αρ/ρ…（1)
[00川[数学式引Axb=ηb·Αρ/ρ AV=Hb·Ap/p…似 阳03引步骤S5中，计算出起点s的运动量分散函数（ηX，ηX'）、（ηy,ηy'）及光学参 数，并输出至设备控制装置16。分别用式（3)、式（4)表示射束分布监视器lla、Ub的运动 量分散函数。另外，右边的下标i表示输入，即表示起点S。式（3)、式（4)中，Ma、Mb是从 起点S到射束分布监视器11a、Ub为止的射束传递矩阵，W式巧）、式（6)来表示。 阳03引[数学式引
…巧）
[0034][数学式"
阳03引[数引
[0037]光学参数计算装置17中，利用式（3)、式（4)来计算起点S的运动量分散化函数 (ηX，ηX'）、（ηy,ηy'）。例如，计算出成为图6的相位空间分布23的运动量分散化函数 (ηX，ηX'）、（ηy，ηy'）。根据式（7)计算出使终点T即照射位置的运动量分散函数成为 (〇,〇)(条件1)的光学参数，并输出至光学参数计算装置17。条件1是由射束分布监视器 11检测出分布数据时的照射位置（终点T)的开始条件。 阳0測[数学式7]
…巧)
[0039]步骤S6中，设备控制装置16再次将基于满足条件1的光学参数的电流值传输至 电磁铁电源15,对各电磁铁设定规定的电流。 W40] 在各电磁铁设定为步骤S6的电流值的情况下，如图4、图9、图10所示那样照射位 置（终点T)的射束不会移动，如图7、图8所示色差基本成为零（实质为零）。图4是表示 本发明的实施方式1的射束输送系统中的校正后的射束轨道的图。图7是表示本发明的实 施方式1的射束输送系统的终点的校正前的相位空间分布的图，图8是表示本发明的实施 方式1的射束输送系统的终点的校正后的相位空间分布的图。图9是表示本发明的实施方 式1的射束输送系统的终点的校正前的射束点配置的图，图10是表示本发明的实施方式1 的射束输送系统的终点的校正后的射束点配置的图。
[0041] 图4的射束轨道22a是时刻tl(溢出开始）时校正后的射束轨道，图3是射束轨 道21a经过校正后的射束轨道。射束轨道2化是时刻t2 (溢