专利名称：粒子线治疗计划装置及粒子线治疗装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将利用粒子线加速器加速的带电粒子束照射在癌症患部上而进行癌症治疗的粒子线治疗装置及进行粒子线治疗的治疗计划的粒子线治疗计划装置。
背景技术：
粒子线癌症治疗装置是将利用粒子线加速器加速的带电粒子束照射在癌症患部上而进行癌症治疗的装置。带电粒子束在利用同步加速器或称为回旋加速器的粒子线加速器加速到光速左右后，利用粒子束输送系统输送到照射喷嘴，在照射喷嘴内以与患部形状一致的方式形成照射区域，并照射在患者上。在照射喷嘴中，作为使带电粒子束形成照射区域的方法，有利用散射体放大带电粒子束并利用准直器去除必要的部分进行照射的散射体照射法、或利用扫描电磁铁使利用粒子束输送系统输送来的带电粒子束与患部形状一致地 进行直接扫描并照射的扫描照射法。扫描照射法由于直接利用电磁铁使由粒子线加速器加速且利用粒子束输送系统输送来的细小的带电粒子束进行扫描并进行照射，因此能形成与患部形状一致的剂量分布。作为位于散射体照射法和扫描照射法的中间的照射方法，有非专利文献I、非专利文献2所示的那样的被称为均匀扫描的照射方法。均匀扫描是以利用扫描电磁铁使利用散射体放大的带电粒子束在横向上形成一样的剂量分布的方式进行扫描并照射的照射法。在均勻扫描中，在深度方向的剂量分布放大即SOBP(Spread Out Bragg Peak)形成上使用脊形过滤器。或通过将患部分割为多层后，移动利用带电粒子束的能量变化进行照射的层，以深度方向的剂量分布相同的方式适当地分配各层的带电粒子束照射量，进行SOBP形成。在均匀扫描中，也可使用用于使剂量分布与患部底形状一致的作为患者固有器具的物块。在均匀扫描中，为了决定与患部形状一致的横向的照射区域形状，使用自动对照射区域形状进行整形的多叶式瞄准仪、或利用放电加工等从金属板挖掘与患部形状一致的形状的患者准直器。在均匀扫描中，只使用一个准直器开口形状，但如非专利文献3所示，有将患部分割为层并使多叶式瞄准仪开口与各层的照射区域形状一致地进行照射的被称为层叠原体照射的照射法。层叠原体照射将患部分割为多个层，以与均匀扫描相同地利用扫描电磁铁使横向的剂量分布为相同的方式对各层进行扫描并照射。在层叠原体照射中，由于在使用作为患者固有器具的物块而使剂量分布与患部底面形状一致之后，照射各层时利用多叶式瞄准仪使横向的照射区域与患部各层的横向形状一致地进行照射，因此能形成与患部形状一致的剂量分布。层叠原体照射在规定各层的照射时的横向的照射区域上使用多叶式瞄准仪，在每个层上自动地使照射区域形状变化。在层叠原体照射中，利用相同能量的带电粒子束照射层分割了的患部各层，通过改变带电粒子束的能量，移动进行照射的层。层叠原体照射与散射体照射法、均匀扫描相比，能形成与患部形状一致的剂量分布。如上所述，均匀扫描和层叠原体照射都扫描利用散射体放大了的带电粒子束并在横向上进行照射，但与扫描照射法相比，由于还扫描粒子束尺寸大的带电粒子束，因此横向需要以利用准直器与患部形状一致的方式形成照射区域。在均匀扫描中，使用利用放电加工进行挖掘的患者准直器、或自动整形为患部形状的多叶式瞄准仪，在层叠原体照射中，由于需要对每个层分割了的各层改变准直器开口，因此使用多叶式瞄准仪。在均匀扫描或层叠原体照射中，为了在与带电粒子束行进方向正交的横向上形成一样的剂量分布，如专利文献I及非专利文献I 4所示，利用散射体放大带电粒子束，使与扫描照射法相比更大的粒子束尺寸的带电粒子束一边在横向上扫描一边进行照射。作为一边利用扫描电磁铁扫描该更大的粒子束尺寸的带电粒子束，一边使高斯分布形状的剂量分布重合而形成一样的分布的方法，有专利文献I及非专利文献I 4所示的各种方法。非专利文献I所示的光栅扫描不利用加速器接通断开带电粒子束且以一笔写下来的方式连续地扫描矩形形状的扫描路径。通过使光栅扫描的扫描线的间隔相对于带电粒子束的粒子束尺寸O设为<2 O，能够形成一样的剂量分布区域。非专利文献2所示的锯齿形扫描在XY平面内独立地决定X方向和Y方向的带电 粒子束的扫描速度，与光栅扫描相同地，通过不接通断开带电粒子束地以一笔写下来的方式连续地以锯齿形形状进行扫描。在锯齿形扫描中，与光栅扫描相同，通过使构成锯齿形状的扫描线的间隔相对于带电粒子束尺寸O设为<2 O，能够形成一样的剂量分布区域。非专利文献3所示的单圆扫描与光栅扫描、锯齿形扫描相同地不接通断开带电粒子束且利用圆形的扫描路径连续地进行扫描。在圆形的扫描路径的中心部分形成有一样的剂量分布区域。非专利文献4所示的螺旋扫描不接通断开带电粒子束且利用螺旋形的扫描路径连续地进行扫描。与单圆扫描相同地，在螺旋形的扫描路径的中心部分形成有一样的剂量分布区域。专利文献I所示的线扫描在光栅扫描中组合利用加速器接通断开带电粒子束的控制，在XY平面内，X方向接通带电粒子束而连续地照射，Y方向断开带电粒子束而不进行照射。该线扫描使X方向的连续的线状的剂量分布在Y方向上重合，从而形成一样的剂量分布区域。 在以上的扫描方法中，光栅扫描、锯齿形扫描、螺旋扫描、线扫描与单圆扫描相比，由于利用散射体放大的带电粒子束的粒子束尺寸比单圆扫描的粒子束尺寸小，因此能够使散射体的厚度薄，能够减少带电粒子束的利用散射体的能量损失，因此，具有能够延长射程的优点。另外，由于带电粒子束的粒子束尺寸小，因此与单圆扫描相比，具有能够提高粒子束利用效率的优点。另一方面，由于带电粒子束的粒子束尺寸小，因此具有扫描路径变长且用于在横向上形成一样的剂量分布的一面扫描时间变长的倾向。现有技术文献专利文献I :日本特许第3518270号公报非专利文献非专利文献 I V. A. AnferovZiScan pattern optimization for uniform protonbeam scanning，，，Med. Phys. 36 (2009) 3560-3567.非专利文献2 :S. Yonai, et al. , “Evaluation of beam wobbling methods forheavy-ion radiotherapy，，，Med. phys. 35 (2008) 927-938.非专利文献 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.非专利文献4:M. Komori, et al. ,“Optimization of Spiral-ffobbler System forHeavy-ion Radiotherapy”, Jpn.J.AppI. phys. 43(2004)6463-6467在均匀扫描中，利用与由患部的大小决定的照射区域尺寸对应的横向的粒子束扫描路径进行照射。因此，在准直器开口区域比照射区域尺寸进入内侧的区域，在准直器开口区域的外侧也进行照射。因此，粒子束扫描路径变长，有对照射来说必要的时间变长的倾向。另外，由于对准直器开口区域的外侧进行照射，带电粒子束的损失量多。在层叠原体照射中，以往从深层到浅层在全部的层基于相同的扫描路径进行粒子束扫描。因此，在层叠原体照射中，在照射浅层时，即使在多叶式瞄准仪较小地关闭的场合，也以与深层相同的扫描路径扫描带电粒子束。因此，在浅层中，患部的投影形状变小，即使在多叶式瞄准仪开口变小的场合，也对开口区域的外侧进行照射。因此，在浅层具有对照射来说必要的时间变长的倾向。另外，在浅层由于对多叶式瞄准仪开口区域的外侧进行照射，带电粒子束的损失量多。
发明内容
本发明的治疗计划装置对均匀扫描的横向的带电粒子束扫描路径考虑准直器开口形状，来决定极力减少准直器开口区域以外的照射的最佳的扫描路径。另外，本发明在层叠原体照射中在横向上一样地照射层分割了的患部各层时，最深层的多叶式瞄准仪开口区域最大，随着朝向浅层，多叶式瞄准仪开口区域变小，在浅层的照射中，在多叶式瞄准仪开口区域变小的场合，以能够一样地只照射开口区域的方式使扫描路径变化。例如，在利用单圆扫描在横向上照射各层的场合，在浅层中，在多叶式瞄准仪开口区域变小的场合，以能够一样地只照射该变小的开口区域的方式减小单圆扫描的旋转半径。均匀扫描的治疗计划装置以X射线CT画像为基础探索患部内部，计算准直器开口形状。之后，治疗计划装置计算用于以一样的剂量只照射该准直器开口区域的带电粒子扫描路径。层叠原体照射的治疗计划装置以X射线CT画像为基础对患部进行层分割，计算照射各层时的多叶式瞄准仪开口。之后，治疗计划装置计算用于一样地只照射各层的多叶式瞄准仪开口区域的必要最低限的扫描路径。这样，治疗计划装置考虑准直器开口区域，计算用于一样地只照射开口区域的最低限的带电粒子束的扫描路径。另外，作为其他方法，在层叠原体照射中，各层的照射区域量能够由照射层分割了的患部各层的多叶式瞄准仪开口区域定义。例如，在某层的多叶式瞄准仪开口区域包含于直直径IOcm的圆的场合，该层的照射区域尺寸为直径10cm。另外，光栅的照射区域尺寸也能够定义。在某层的开口区域包含于IOcmX IOcm的正方形区域的场合,该层的照射区域尺寸为IOcmX 10cm。将与如上定义的照射区域尺寸对应的扫描路径作为图表，粒子线治疗装置的控制装置在存储器上具有上述图表。在治疗计划装置中，计算各层的照射区域尺寸，在浅层，在多叶式瞄准仪开口区域变小的场合，即照射区域尺寸变小的场合，控制装置从存储在存储器上的多个扫描路径中选择与该较小的照射区域尺寸对应的扫描路径。通过追加这种控制装置，在层分割了的各层的照射中，能利用覆盖各层的横向形状的最低限的扫描路径照射带电粒子束并使横向的剂量分布一样。利用以上的方法，在均匀扫描中，能进行利用一样的剂量分布只照射准直器开口区域，减少准直器开口区域以外的照射的照射。另外，在层叠原体照射中，能利用与各层的多叶式瞄准仪开口区域对应的最低限的照射路径照射带电粒子束。其结果，在均匀扫描中，在使扫描路径比以往更缩短化时，能缩短对照射来说必要的时间。在层叠原体照射法中，在浅层，能够使扫描路径比以往缩短化，能够缩短对照射必要的时间。另外，在均匀扫描、层叠原体照射的任意的场合都能减少准直器开口区域外侧的带电粒子束的照射。本发明的效果如下。根据本发明，在均匀扫描法或层叠原体照射法中，能够比以往缩短带电粒子束扫描路径，能够缩短治疗时间。
图I是表示本发明的粒子线治疗装置和控制装置的整体结构的图。图2是表示本发明的照射喷嘴和控制装置的结构的图。图3是表示利用层叠原体照射对球形的患部进行照射的样式的图。图4 (a)是表示相对于图3所示的球形的患部，从粒子束照射方向观察治疗计划装置计算的最深的层I的形状和相对于该层I的形状的多叶式瞄准仪开口的计算结果的图。(b)是表示相对于图3所示的球形的患部，从粒子线照射方向观察从治疗计划装置计算的最深的层计数为第六层的层6的形状、和相对于该层6的形状的多叶式瞄准仪计算结果的图。图5是表示在层叠原体照射中，利用治疗计划装置以深度方向的剂量分布为一样的方式调节各层的照射量，形成SOBP的图。图6是表示在层叠原体照射中，治疗计划装置计算深度方向的剂量分布为一样的各层的照射量的结果的图。图7是表示在层叠原体照射中，利用光栅扫描对各层进行横向照射的场合的扫描路径的图。图8是表示在层叠原体照射中，利用锯齿形扫描对各层进行横向照射的场合的扫描路径的图。图9是表示在层叠原体照射中，利用单圆扫描对各层进行横向照射的场合的扫描路径的图。图10是表示在层叠原体照射中，利用螺旋扫描对各层进行横向照射的场合的扫描路径的图。图11是表示在层叠原体照射中，利用线扫描对各层进行横向照射的场合的扫描路径的图。图12(a)是表示相对于图3所示的球形的患部，相对于层叠原体照射的治疗计划决定的最深的层I的多叶式瞄准仪开口区域和根据本发明的光栅扫描的扫描路径的图，(b)是表示相对于图3所示的球形的患部，相对于层叠原体照射的治疗计划决定的位于浅侧的层6的多叶式瞄准仪开口区域和根据本发明的光栅扫描的扫描路径的图。图13是表示在层叠原体照射中，根据本发明进行光栅扫描的场合的扫描电磁铁激励电流值的表格。图14(a)是表示在层叠原体照射中，在横向照射上使用光栅扫描的场合的、与照、射区域尺寸25cmX25cm对应的扫描路径的图，(b)是表不在层叠原体照射中，在横向照射上使用光栅扫描的场合的、与照射区域尺寸15cmX15cm对应的扫描路径的图，(c)是表示在层叠原体照射中，在横向照射上使用光栅扫描的场合的、与照射区域尺寸IO c m X IO c m对应的扫描路径的图。图15(a)是表示相对于图3所示的球形的患部，相对于层叠原体照射的治疗计划决定的最深的层I的多叶式瞄准仪开口区域和根据本发明的锯齿形扫描的扫描路径的图，(b)是表示相对于图3所示的球形的患部，相对于层叠原体照射的治疗计划决定的位于浅侧的层6的多叶式瞄准仪开口区域和根据本发明的锯齿形扫描的扫描路径的图。图16(a)是表示相对于图3所示的球形的患部，相对于层叠原体照射的治疗计划决定的最深的层I的多叶式瞄准仪开口区域和根据本发明的单圆扫描的扫描路径的图，(b)是表示相对于图3所示的球形的患部，相对于层叠原体照射的治疗计划决定的浅侧的 层6的多叶式瞄准仪开口区域和根据本发明的单圆扫描的扫描路径的图。图17(a)是表示相对于图3所示的球形的患部，相对于层叠原体照射的治疗计划决定的最深的层I的多叶式瞄准仪开口区域和根据本发明的螺旋扫描的扫描路径的图，(b)是表示相对于图3所示的球形的患部，相对于层叠原体照射的治疗计划决定的浅侧的层6的多叶式瞄准仪开口区域和根据本发明的螺旋扫描的扫描路径的图。图18(a)是表示相对于图3所示的球形的患部，相对于层叠原体照射的治疗计划决定的最深的层I的多叶式瞄准仪开口区域和根据本发明的线扫描的扫描路径的图，(b)是表示相对于图3所示的球形的患部，相对于层叠原体照射的治疗计划决定的浅侧的层6的多叶式瞄准仪开口区域和根据本发明的线扫描的扫描路径的图。图19是表示在层叠原体照射中，根据本发明进行线扫描的场合的扫描电磁铁激励电流值和粒子束接通断开控制信号的图表。图20是表示在均匀扫描中，准直器开口区域和现有的光栅扫描路径的图。图21是表不在均勻扫描中，根据本发明进行光栅扫描的场合的准直器开口和光栅扫描路径的图。图22是表示在均匀扫描中，准直器开口区域和现有的线扫描路径的图。图23是表示在均匀扫描中，根据本发明进行线扫描的场合的准直器开口和线扫描路径的图。图中5-患者，21-入射器，22-加速器，31-粒子束输送系统偏转电磁铁，41-扫描电磁铁，42-散射体，43-脊形过滤器，44-平坦度监视器，45-剂量监视器，46-多叶式瞄准仪，47-物块，48-射程移位器，51-患部，61-扫描电磁铁电源，63-脊形过滤器驱动部，64-平坦度监视信号取得部，65-剂量监视信号取得部，66-多叶式瞄准仪驱动部，71-扫描电磁铁电源控制部，73-脊形过滤器控制部，74-剂量平坦度运算部，75-粒子束照射量管理部，76-多叶式瞄准仪控制装置，100-粒子线治疗控制装置，101-加速器、粒子束输送系统控制装置，102-整体控制装置，103-照射喷嘴控制装置，104-治疗计划装置，200-粒子线加速器，300-粒子束输送系统，400-照射喷嘴，500-床装置，601-线扫描的扫描路径，602-光栅扫描的扫描路径，603-锯齿形扫描的扫描路径，604-单圆扫描的扫描路径，605-螺旋扫描的扫描路径。
具体实施例方式使用
用于实施本发明的优选方式。图I表示本发明的粒子线治疗装置的整体结构。带电粒子束由入射器21入射到加速器22，并被加速到期望的能量。由粒子线加速器200加速的带电粒子束利用由多个电磁铁排列构成的粒子束输送系统300输送到照射喷嘴400。带电粒子束在利用照射喷嘴400整形为与患部形状一致后，照射在横躺在床装置500上的患者5上。治疗计划装置104以X射线CT画像等患者的体内信息为基础，医生特定患部,建立用于以一样的剂量照射患部的照射计划。带电粒子束的照射位置、照射量等信息从治疗计划装置104送到粒子线治疗装置的整体控制装置102。根据该信息，整体控制装置102适当地与加速器、粒子束输送系统控制装置101和照射喷嘴控制装置103交换信息来进行照射。 图2表示本发明的照射喷嘴400和照射喷嘴控制装置103。在照射喷嘴400上配置有用于从上游在横向上扫描带电粒子束的水平、垂直扫描用的各一块扫描电磁铁41A、41B ;用于放大带电粒子束的粒子束尺寸的散射体42 ;放大深度方向的布拉格峰的脊形过滤器43 ;用于确认带电粒子束照射时的横向的剂量分布的一样度的平坦度监视器44 ;用于测定带电粒子束的照射量的剂量监视器45 ;多叶式瞄准仪46 ;用于使深度方向的剂量分布与患部底形状一致的作为患者固有器具的物块47 ;用于对带电粒子束的到达深度进行微调的射程移位器48。说明均匀扫描的治疗计划的流程。与均匀扫描对应的治疗计划装置104以X射线CT画像为基础探索位于患部51内的点，计算从带电粒子束照射方向观察的准直器开口形状。另外，计算位于患部51内的各点的水当量，为了在深度方向上以一样的剂量照射患部区域，计算必要的水当量的患部厚度、即必要的SOBP长。另外，在均匀扫描中使用物块的场合，利用位于患部51底面的各点的水当量以带电粒子束的到达位置与患部底面一致的方式计算物块47的挖掘形状。准直器开口形状能根据需要给与界限。之后，实施剂量分布计算而计算用于利用一样的剂量照射患部的带电粒子束照射量。作为治疗计划装置104的输出的准直器开口形状、SOBP长、物块形状、带电粒子束扫描路径和照射量被发送到粒子线治疗装置的整体控制装置102。另外，在均匀扫描中，将患部分割为层，以相同能量的带电粒子束照射各层，使改变带电粒子束的能量地照射的层变化，适当地分配各层的照射量而能在患部深度方向上形成一样的剂量分布。在该场合，照射的带电粒子束的能量也从治疗计划装置104输出到整体控制装置102。对均匀扫描的照射顺序进行说明。在开始照射前，利用整体控制装置102将准直器开口形状输送到照射喷嘴控制装置103。在均匀扫描中，在使用多叶式瞄准仪的场合，多叶式瞄准仪控制装置76将该形状输送到多叶式瞄准仪驱动部66，使多叶式瞄准仪46移动而设定开口形状。另外，在均匀扫描中，在使用放电加工的患者准直器的场合，预先挖掘为预先规定的形状并在照射前设在照射喷嘴的规定的位置。若准直器的设定结束，则多叶式瞄准仪驱动部66将结束信号输送到多叶式瞄准仪控制装置76。另外，在使用物块的场合，在照射前根据挖掘形状进行挖掘，并设置在照射喷嘴内的规定位置。SOBP长利用整体控制装置102输送到照射喷嘴控制装置103内的脊形过滤器控制部73，脊形过滤器控制部73根据SOBP长选择对应的脊形过滤器43，以将该脊形过滤器设置在脊形过滤器控制部63上的方式输送信号。若脊形过滤器43设置结束，则向该脊形过滤器控制部73输送设定结束信号。另外，扫描电磁铁电源控制部71从整体控制装置102接受开始扫描的起点的激励电流值，输送到扫描电磁铁电源61A、61B而设定。若设定结束，则扫描电磁铁电源61A、61B将结束信号输送到扫描电磁铁电源控制部71。这样，由于照射开始的准备结束了，因此整体控制装置102将粒子束接通信号输送到加速器、粒子束输送系统控制装置101，同时，通过将扫描开始信号输送到照射喷嘴控制装置103内的扫描电磁铁电源控制部71，开始照射。剂量监视器45测定照射的带电粒子束的电荷量，照射喷嘴控制装置103内的粒子束照射量管理部75当达到由治疗计划装置104规定的照射量时，输出照射结束信号。照射结束信号利用照射喷嘴控制装置103输送到整体控制装置102，整体控制装置102立即将粒子束断开信号输送到加速器、粒子束输送系统控制装置101。由此，照射结束。在照射中，平坦度监视器44确认照射中的横向的剂量分布是否一样。若检测出超过容许值而使平坦度恶化，则输送到整体控制装置102，立即进行粒子束断开的处理。另外，在将患部分割为多个层，扫描相同能量的带电粒子束而照射各层的场合，若 某层的照射结束，则将与下一层对应的带电粒子束的能量输送到加速器、粒子束输送系统控制装置101，扫描电磁铁电源控制部71在扫描开始点设定扫描电磁铁电源61A、61B的激励电流值。该设定结束后，再次开始粒子束照射。若达到由治疗计划装置104决定的各层的照射量，则粒子束停止，结束该层的照射。对全部的层重复进行该照射。作为使带电粒子束的能量变化的方法，有利用加速器进行能量变更的方法、或将设置在照射喷嘴内的射程移位器粒子束输送系统中途的被称为楔(〒4 ^ > 一夕' )的物质以适当的量插入粒子束通过中途等方法。说明层叠原体照射的治疗计划的流程。与层叠原体照射对应的治疗计划装置104计算位于患部内部的各点的水当量，分割为能利用相同能量的带电粒子束照射的层。由此，规定患部各层的立体形状，使各层与从带电粒子束行进方向观察的形状一致，计算各层的多叶式瞄准仪开口形状。另外，计算覆盖各层的多叶式瞄准仪开口区域的照射区域尺寸。照射区域尺寸以对角线长IOcm等长方形形状、或直径IOcm等圆形形状表现。各层的多叶式瞄准仪开口形状能根据需要赋予界限。治疗计划装置104计算用于利用一样的剂量照射各层的多叶式瞄准仪开口区域的带电粒子束的扫描路径。之后，实施剂量分布计算，计算用于利用一样的剂量照射患部的各层的带电粒子束照射量。作为治疗计划装置104的输出的带电粒子束扫描路径和照射量被发送到粒子线治疗装置的整体控制装置102。使用图3在利用层叠原体照射对球形的患部进行照射的场合下更具体地说明以上的层叠原体照射的治疗计划装置104的动作。治疗计划装置104计算位于球形的患部51的底面的各点的水当量，以带电粒子束的到达位置与患部底面一致的方式计算物块47的挖掘形状。另外，计算患部51内部的各点的水当量，以能够利用相同的带电粒子束能量照射的方式层分割患部51，计算用于照射各层的带电粒子束的能量、或用于使到达射程与各层一致的射程移位器48的插入量。在图3中，表示将球体的患部51分割为从层I到层8共计8层的图，层I表示最深的层，层2、层3依次位于较浅的位置。层6表示从较深的层开始计数的第6层。治疗计划装置104探索位于相同层的层内的各点，计算各层的多叶式瞄准仪46的开口形状。图4(a)、(b)分别表示最深的层I和从最深的层开始计数第6层的层6的从粒子束行进方向观察的层的横向形状、以及利用治疗计划装置104的多叶式瞄准仪开口的计算结果。如图4(a)、(b)所示，治疗计划装置以与各层的横向形状一致的方式决定多叶式瞄准仪46开口区域。另外，多叶式瞄准仪46的开口区域根据来自治疗计划装置104的指定而适当地赋予界限，如图4所示，多叶式瞄准仪开口相对于患部51形状具有间隙而较宽。在层叠原体照射中，由于使用物块，最深层为了照射从粒子束行进方向观察的患部的最大外周，最深层的多叶式瞄准仪开口也最大，随着向浅层，多叶式瞄准仪渐渐关闭。观察图4可以看出，若比较作为最深层的层I和层6，由于层6的投影形状小，因此位于较浅侧的层6的多叶式瞄准仪开口比层I小。若决定了各层的多叶式瞄准仪开口，则治疗计划装置104计算用于使带电粒子束利用一样的剂量分布照射多叶式瞄准仪开口区域的适当的扫描路径。用于使带电粒子束在横向上一样地照射的扫描路径有后述的多种方法。最后，治疗计划装置104决定用于利用一样的剂量照射层分割了的患部的各层的带电粒子束的照射量。如图5所示，通过适当地决定各层的照射量，能在深度方向上形成一样的剂量分布SOBP(SpreadOut Bragg Peak)。图5表示用于利用一样的剂量照射球体的从层I到层8的各层的照射量的计算结果。作为来自治疗计划装置104的输出的带电粒子束扫描路径和各层的带电粒子束照射量被送到粒子线治疗装置的整体控制装置102。用于在横向上形成一样的剂量分布的扫描路径的信息变换为水平、垂直扫描电磁铁的目标激励电流值的排列，被输送到整 体控制装置102。该目标激励电流值被送到照射喷嘴控制装置103内的扫描电磁铁电源控制部71,扫描电磁铁电源控制部71将激励电流值送到扫描电磁铁电源61A、61B。对层叠原体照射的照射顺序进行说明。首先，在开始某层的照射前，利用整体控制装置102将多叶式瞄准仪46的开口形状输送到多叶式瞄准仪控制装置76。根据该信息，多叶式瞄准仪驱动部66使多叶式瞄准仪46移动而设定开口形状。若结束，则多叶式瞄准仪驱动部66将结束信号输送到多叶式瞄准仪控制装置76。另外，扫描电磁铁电源控制部71从整体控制装置102接受开始扫描的起点的激励电流值，输送到扫描电磁铁电源61A、61B而设定。若设定结束，则扫描电磁铁电源61A、61B将结束信号输送到扫描电磁铁电源控制部71。由于开始照射作为该照射的层的准备结束了，因此整体控制装置102将粒子束接通信号输送到粒子束输送系统控制装置101，同时，通过将扫描开始信号输送到照射喷嘴控制装置103内的扫描电磁铁电源控制部71，开始某层的照射。剂量监视器45测定在照射中照射某层的带电粒子束的电荷量，若到达由治疗计划装置104规定的照射量，则照射喷嘴控制装置103内的粒子束照射量管理部75输出该层的照射结束信号。照射结束信号利用照射喷嘴控制装置103输送到整体控制装置102，整体控制装置102立即将粒子束断开信号输送到加速器、粒子束输送系统控制装置101。由此，某层的照射结束。另外，在某层的照射中，平坦度监视器44确认照射中的横向的剂量分布是否一样。若检测出超过容许值而使平坦度恶化，则被输送到整体控制装置102，立即进行粒子束断开的处理。若某层的照射结束，则转移到下一层的照射的准备。整体控制装置102将与下一层对应的带电粒子束的能量输送到加速器、粒子束输送系统控制装置101，将与下一层对应的多叶式瞄准仪开口形状输送到多叶式瞄准仪控制装置76。另外，如上所述，扫描电磁铁电源控制部71在扫描开始点设定扫描电磁铁电源61A、61B的激励电流值。作为使带电粒子束的能量变化的方法，有利用加速器进行能量变更的方法、将设置在照射喷嘴内的射程移位器或粒子束输送系统中途的被称为楔的物质以适当的量插入粒子束通过中途等方法。在均匀扫描中，使利用散射体42放大的带电粒子束与高斯分布形状的剂量分布重合，以横向的剂量分布一样的方式一边利用扫描电磁铁41A、41B进行扫描一边照射。另夕卜，在层叠原体照射中，利用相同能量的带电粒子束以横向的剂量分布一样的方式一边利用扫描电磁铁41A、41B进行扫描一边照射层分割了的患部51的各层。在均勻扫描或层叠原体照射中，作为用于利用扫描电磁铁41A、41B在横向上形成一样的剂量分布的扫描方法，有光栅扫描、锯齿形扫描、圆形扫描、螺旋扫描及线扫描等方法。图7 图11说明用于利用一样的剂量分布在横向上进行照射的带电粒子束扫描路径。图7表示光栅扫描的场合的扫描路径602。在图7中，光栅扫描从起点接通粒子束，反复进行X方向扫描、Y方向扫描，直到终点。不利用加速器进行粒子束接通断开且不 切断带电粒子束地以一笔写下来的方式连续地从起点扫描到终点。就在Y方向上排列的扫描路径的间隔而言，在作为带电粒子束的尺寸为0时，满足<2 O是合适的，此时能够在XY平面内形成一样的剂量分布。图8表示锯齿形扫描的扫描路径603。锯齿形扫描从图8的原点接通粒子束，同时开始X方向扫描和Y方向扫描。通过同时进行X方向扫描和Y方向扫描,如图8所不,扫描路径倾斜地前进。若到达X方向、Y方向各自的端点，则倒转扫描方向。在+X方向上扫描时，若到达X方向的端点，则将扫描方向倒转为-X方向进行扫描。Y方向也相同。通过适当地选择X方向、Y方向的扫描速度，描绘将图8所示那样的原点作为开始并返回原点的锯齿状的扫描路径。锯齿形扫描与光栅扫描相同地从原点到原点不切断粒子束且连续地以一笔写下来的方式进行扫描。与光栅扫描相同，通过将倾斜地前进的扫描线的间隔相对于粒子束尺寸O选择为< 2 0，能得到一样的剂量分布。图9表示单圆扫描的扫描路径604。单圆扫描以不切断粒子束且连续地描绘单圆的方式进行扫描。通过适当地选择扫描圆的半径和带电粒子束的粒子束尺寸，在中心部分形成一样的剂量分布。图10表示螺旋扫描的扫描路径605。螺旋扫描多次反复从原点出发并返回原点的一个螺旋。与单圆扫描相同，在螺旋扫描的中心部分形成一样的剂量分布。图11表示线扫描的场合的扫描路径601。在线扫描中，从图7的起点接通粒子束并在X方向上扫描带电粒子束，在图7的终点断开粒子束。之后，在Y方向上移动，再次在X方向上重复粒子束扫描。这样，线扫描通过在粒子束在X方向上扫描的场合不切断粒子束地进行扫描，在Y方向上扫描时切断粒子束，使X方向的线状的剂量分布在Y方向上重合，形成一样的剂量分布。使在Y方向上排列的线的间隔与光栅扫描相同,通过相对于粒子束尺寸O为< 2 O，形成一样的剂量分布。图7 图11所示的任意的横向的扫描方法都将与扫描路径对应的水平、垂直扫描电磁铁的激励电流值的排列作为图表，预先存储在图I所示的粒子线治疗装置的整体控制装置102内的存储器上。将该激励电流值输送到图2所示的照射喷嘴控制装置103内的扫描电磁铁电源控制部71。同时，通过利用整体控制装置102将粒子束接通、粒子束断开信号适当地送到加速器、粒子束输送系统控制装置101，进行根据图7 图11所示的扫描路径的横向的照射。(实施例一)在作为本发明的优选的实施例的第一实施例中，涉及在均匀扫描中利用光栅扫描在横向上照射的场合。图20表示现有的均匀扫描的光栅扫描路径。在图20中，涂斜线区域表示准直器开口区域，虚线表示覆盖准直器开口区域的矩形的照射区域，实线表示光栅扫描路径602。从图20中记为起点的点开始光栅扫描，不切断粒子束地重复X方向扫描、Y方向扫描，直到记为终点的点。在现有的均匀扫描中，如图20所示，治疗计划装置104相对于准直器开口区域求出覆盖该区域的照射区域，计算用于利用一样的剂量分布照射该照射区域的光栅扫描路径602。或者，预先计算与照射区域对应的光栅扫描路径，作为与照射区域对应的数据而预先具有。例如，在图20中将以覆盖患部的矩形区域的虚线表示的照射区域尺寸设为25cmX25cm，将粒子束尺寸以定为I o约2cm左右，将Y方向的扫描间隔设为粒子束尺寸的两倍左右的4cm，将Y方向的扫描个数设为9个。X方向的扫描范围利用连续粒子束照射X方向的照射区域尺寸25cm并形成一样的剂量分布，考虑在端部的剂量分布的减少，定为从-18cm扫描到+18cm。 图21表示本发明的治疗计划装置104的光栅扫描路径602。图21中，涂斜线区域表示准直器开口区域与图20相同。在图21中，表示用于利用一样的剂量分布只照射准直器开口区域的光栅扫描路径。对本实施例中的治疗计划装置104的光栅扫描的扫描路径602的计算方法进行说明。求出准直器开口区域的Y方向的范围。将带电粒子束的粒子束尺寸定为例如I O约2cm。决定构成光栅扫描路径的图7的Y方向的扫描间隔而决定Y方向的扫描个数。例如，在图21中，若Y方向的开口区域为-IOcm到+IOcm的宽度20cm，则将Y方向的扫描间隔定为粒子束尺寸2倍左右的4cm，将扫描线的个数定为7个。X方向的扫描范围以能够对每一个Y方向的扫描线考虑由粒子束尺寸引起的在端部的剂量分布的减少地利用一样的剂量照射准直器开口区域的方式决定扫描区域。将决定的粒子束尺寸的信息发送到整体控制装置102，利用喷嘴控制装置适当地控制散射体的厚度。图13表示与光栅扫描的场合的扫描路径对应的激励电流值的排列。图13的排列为图2所示的两块扫描电磁铁41A、41B的激励电流值的排列。将图13所示的排列存储在粒子线治疗装置的整体控制装置102的存储器上，整体控制装置从上依次将激励电流值送到扫描电磁铁电源控制部71，进行横向的扫描。如上那样，在本实施例中，如图21所示，在治疗计划装置104计算了用于照射患部的准直器开口后，计算用于利用一样的剂量只照射该准直器开口区域的最佳的光栅扫描路径602。若比较图20和图21则可以看出，在图21中，没有在图20中准直器开口进入照射区域尺寸内侧的区域的扫描路径。由此，与现有相比，能缩短光栅扫描路径602的扫描距离，能使治疗时间缩短化。另外，能够减少相当于现有准直器开口区域以外的带电粒子束，能够有效地利用被输送到照射喷嘴的带电粒子束。(实施例二)在作为本发明的优选的实施例的第二实施例中，涉及在均匀扫描中利用线扫描在横向上照射的场合。图22表示现有的均匀扫描的线扫描路径。在图22中，涂斜线区域表示准直器开口区域，虚线表示覆盖准直器开口区域的矩形的照射区域，实线表示线扫描路径601。从图22中记为起点的点在X方向上开始线扫描,直到记为终点的点。这是线扫描的一条线的照射，将其在Y方向上反复进行而结束一面扫描。在现有的均匀扫描中，如图22所示，治疗计划装置104相对于准直器开口区域求出覆盖该区域的照射区域，计算用于利用一样的剂量分布照射该照射区域的线扫描路径601。或者，预先计算与照射区域对应的光栅扫描路径，作为与照射区域对应的数据而具有。例如，在图22中将以覆盖患部的矩形区域的虚线所示的照射区域尺寸设为25cmX25cm，将粒子束尺寸定为I o约2cm左右，将Y方向的扫描间隔定为粒子束尺寸的2倍左右的4cm，将Y方向的扫描个数定为9个。X方向的扫描范围利用连续粒子束照射X方向的照射区域尺寸25cm并成为一样的剂量分布，并考虑在端部的剂量分布的减少，定为从-18cm扫描到+18cm。图23表示本发明的治疗计划装置104的线扫描路径601。图23中，涂斜线区域表示准直器开口区域与图22相同。在图23中，表示用于利用一样的剂量分布只照射准直器开口区域的线扫描路径601。对本实施例中的治疗计划装置104的线扫描的扫描路径601的计算方法进行说明。求出准直器开口区域的Y方向的范围。将带电粒子束的粒子束尺寸定为例如I O约2cm。决定构成光栅扫描路径的Y方向的扫描间隔而决定Y方向的扫描个数。例如，在图23中，若Y方向的开口区域为-IOcm到+IOcm的宽度20cm，则将Y方向的扫描间隔定为粒子束尺寸2倍左右的4cm，将扫描线的个数定为7个。X方向的扫描范围以能够对每一个Y方向的扫描线考虑由粒子束尺寸引起的在端部的剂量分布的减少地利用一样的剂量照射准直器开口区域的方式决定扫描区域。将决定的粒子束尺寸的信息发送到整体控制装置102，利用喷嘴控制装置适当地控制散射体的厚度。图19表示与线扫描的场合的扫描路径对应的激励电流值和粒子束控制信号的排列。图19的排列为图2所示的两块扫描电磁铁41A、41B的激励电流值的排列。将图19所示的排列存储在粒子线治疗装置的整体控制装置102的存储器上，整体控制装置从上按依次将激励电流值送到扫描电磁铁电源控制部71，另外，根据粒子束控制信号进行 粒子束接通断开，从而进行横向的线扫描。如上那样，在本实施例中，如图23所示，治疗计划装置104在计算了用于照射患部的准直器开口后，计算用于利用一样的剂量只照射该准直器开口区域的最佳的线扫描路径601。若比较图22和图23则可以看出，在图23中，没有在图22中准直器开口进入照射区域尺寸内侧的区域的扫描路径。由此，与现有相比，能缩短线扫描路径601的扫描距离，能使治疗时间缩短化。另外，能够减少相当于现有准直器开口区域外侧的带电粒子束，能够有效地利用被输送到照射喷嘴的带电粒子束。(实施例三)在作为本发明的优选的实施例的第一实施例中，在层叠原体照射中，涉及利用光栅扫描在横向上照射层分割了的患部各层的场合。在现有的层叠原体照射中，利用图7所不的光栅扫描的扫描路径602照射全部的层。图12(a)表不本实施例的最深的层I的光栅扫描的扫描路径602,图12(b)表不位于较浅的层的层6的光栅扫描的扫描路径602。在图12中，由于多叶式瞄准仪开口区域变小，因此层6的光栅扫描路径与层I的光栅扫描路径相t匕，缩短化。图12的扫描路径在治疗计划装置104计算了层分割的患部各层的多叶式瞄准仪开口后，计算最小的扫描路径。对治疗计划装置104的光栅扫描的扫描路径602的计算方法进行说明。求出多叶式瞄准仪的开口区域的X方向和Y方向的范围。决定带电粒子束的粒子束尺寸。例如，将粒子束尺寸定为I O约2cm。决定构成光栅扫描路径的图7的Y方向的扫描间隔而决定Y方向的扫描个数。例如，若Y方向的开口区域为-5cm到+5cm的宽度10cm，则将扫描间隔定为粒子束尺寸2倍以下的3. 5cm，将扫描线的个数定为5个。X方向的扫描范围在X方向的开口区域考虑由粒子束尺寸引起的剂量分布的减少决定扫描区域。在各层，多叶式瞄准仪的开口区域不同，因此这样对每一层计算光栅扫描路径而决定。将决定的粒子束尺寸的信息发送到整体控制装置102，利用喷嘴控制装置适当地控制散射体的厚度。图13表示与光栅扫描的场合的扫描路径对应的激励电流值的排列。图13的排列为图2所示的两块扫描电磁铁41A、41B的激励电流值的排列。将图13所示的排列存储在粒子线治疗装置的整体控制装置102的存储器上，整体控制装置从上依次将激励电流值送到扫描电磁铁电源控制部71，进行横向的扫描。如上那样，在本实施例中，在层叠原体照射中，在治疗计划装置104计算了照射层分割了的患部各层的多叶式瞄准仪开口后，计算用于利用一样的剂量只照射各层的多叶式 瞄准仪开口区域的最低陷的光栅扫描路径。由此，与现有的层叠原体照射相比，能缩短线各层的光栅扫描路径的扫描长度，因此能使治疗时间缩短化。另外，能够比以往减少相当于多叶式瞄准仪封闭区域的带电粒子束，能够有效地利用被输送到照射喷嘴的带电粒子束。(实施例四)使用附图对作为本发明的另一实施例的第二实施例进行说明。在实施例一中，治疗计划装置104计算了各层的扫描路径，但在本实施例中，在层叠原体照射利用光栅扫描照射层分割了的患部各层的场合，预先准备与照射区域尺寸对应的光栅扫描路径，从其中选择适于照射各层的扫描路径。治疗计划装置104计算层分割的患部各层的多叶式瞄准仪开口。治疗计划装置104计算覆盖该开口区域的最小的照射区域尺寸。所谓照射区域尺寸，意味着在例如IOcmX IOcm的场合,包括界限的多叶式猫准仪开口区域包含于IOcmX IOcm的内部。这样，治疗计划装置104计算在层叠原体照射中的层分割了的患部各层的照射区域尺寸。另一方面，预先计算并求出能在横向上一样地照射的、与照射区域尺寸对应的多个光栅扫描路径。图14表示与照射区域尺寸对应的扫描路径。图14(a)、(b)、(C)分别表示与照射区域尺寸25cmX 25cm、照射区域尺寸15cmX 15cm、照射区域尺寸IOcmX IOcm对应的光栅扫描的扫描路径。与照射区域尺寸25cmX25cm对应的图19(a)所不的光栅扫描的扫描路径602能在横向上一样地照射矩形区域25cmX25cm的区域。与各照射区域尺寸对应的光栅扫描路径的决定方式与实施例一所述的内容相同，在决定粒子束尺寸、Y方向的扫描线间隔、扫描个数后，以在X方向的扫描区域能够一样地对照射区域进行照射的方式决定。在图14中，表示与三个照射区域尺寸对应的、三种扫描路径，但实际更细地划分照射区域尺寸，预先准备与各照射区域尺寸对应的扫描路径。并且，将与这些多个光栅扫描路径对应的图13所示的扫描电磁铁激励电流值的排列与照射区域尺寸组合地预先存储在粒子线治疗装置的整体控制装置102的存储器上。治疗计划装置104将各层的照射区域尺寸输送到整体控制装置102。整体控制装置102以从治疗计划装置输送来的各层的照射区域尺寸信息为基础，从存储在存储器上的多个光栅扫描路径中选择与照射区域尺寸对应的光栅扫描路径，将该扫描路径的扫描电磁铁激励电流值的排列发送到扫描电磁铁电源控制部71。
由此，能利用覆盖各层的多叶式瞄准仪开口区域的最小的扫描路径进行各层的横向照射。因此，与实施例一相同，由于各层的扫描路径与现有相比缩短了，因此能实现治疗时间的缩短化。另外，能够比以往更有效地利用输送到照射喷嘴的带电粒子束。在本实施例中，作为照射区域尺寸假设了正方形照射区域，但也可以是圆形。只要使照射区域尺寸为直径10Cm、15Cm、20Cm并准备与之对应的光栅扫描的扫描路径即可。(实施例五)使用附图对作为本发明的另一实施例的第三实施例进行说明。在本实施例中，在层叠原体照射中，对利用锯齿形扫描在横向上照射层分割了的患部各层的场合进行说明。在现有的层叠原体照射中，利用图8所示的锯齿形扫描的扫描路径603照射全部 的层。图15(a)表示本实施例的最深的层I的锯齿形扫描的扫描路径603，图15(b)表示位于较浅侧的层6的锯齿形扫描的扫描路径603。在图15中,层6的锯齿形扫描路径由于多叶式瞄准仪开口区域变小，因此与层I的锯齿形扫描路径相比，能够缩短化。图15的扫描路径与实施例一相同，治疗计划装置104在计算了层分割的患部各层的多叶式瞄准仪开口后，计算最小的锯齿形扫描路径。说明治疗计划装置104的锯齿形扫描的扫描路径603的计算方法。求出各层的多叶式瞄准仪的X方向、Y方向各自的开口范围。将粒子束尺寸定为例如I O约2cm，利用Y方向的开口范围求出构成锯齿形扫描的倾斜地前进的扫描线间隔和扫描线个数。X方向的扫描区域通过连续地照射带电粒子束，并考虑在端部的剂量分布的减少而决定。相对于各层的多叶式瞄准仪开口区域计算扫描区域。本实施例的扫描电磁铁激励电流值的排列与图13所不的相同。锯齿形扫描的场合也与光栅扫描相同，在接通粒子束的状态下以一笔写下来的方式进行扫描。将图13所示的扫描电磁铁的激励电流值排列存储在整体控制装置102的存储器上，进行照射的方式与实施例一的光栅扫描的场合相同。另外，锯齿形扫描的场合也如实施例二所示那样，可以为预先准备与照射区域尺寸对应的多个锯齿形扫描路径的方法。由于治疗计划装置104计算层分割的患部各层的照射区域尺寸并发送到整体控制装置，因此以该信息为基础选择对应的锯齿形扫描路径。只要预先完成与图14所示的照射区域尺寸对应的多个锯齿形扫描路径即可。(实施例六)使用附图对作为本发明的另一实施例的第四实施例进行说明。在本实施例中，在层叠原体照射中，对利用单圆扫描在横向上照射层分割了的患部各层的场合进行说明。在现有的层叠原体照射中，利用图9所示的单圆扫描的扫描路径604照射全部的层。图16(a)表示本实施例的最深的层I的单圆扫描的扫描路径604，图15(b)表示位于较浅侧的层6的单圆扫描的扫描路径604。在图16中，层6的单圆扫描路径由于多叶式瞄准仪开口区域小，因此与层I的圆形扫描路径相比，旋转半径小。图16的扫描路径与实施例一相同，治疗计划装置104根据层分割的患部各层的多叶式瞄准仪开口，计算最小的旋转半径。说明治疗计划装置104的单圆扫描的扫描路径604的计算方法。利用各层的多叶式瞄准仪开口求出覆盖开口范围的圆的半径。将该圆的半径的大约I. 4倍左右作为单圆扫描的旋转半径。通过将粒子束尺寸设为从单圆扫描的旋转半径的0. 6倍到0. 7倍左右，能够一样地照射准直器开口区域。随着照射的层变浅，在使旋转半径变小的场合，为了保持剂量分布的一样度，使散射体的插入量变化而使粒子束尺寸与旋转半径对应地变小。利用圆形扫描的本实施例的扫描电磁铁激励电流值的排列与图13所示的排列相同。将图13的排列存储在整体控制装置102的存储器上，进行照射的情况与实施例一的光栅扫描的场合相同。另外，单圆扫描的场合也如实施例二所示那样，可以为预先准备与照射区域尺寸对应的多个单圆扫描路径的方法。由于治疗计划装置104计算层分割的患部各层的照射区域尺寸并发送到整体控制装置，因此以该信息为基础选择对应的单圆扫描路径。只要预先完成与图14所示的照射区域尺寸对应的多个单圆扫描路径即可。(实施例七)使用附图对作为本发明的另一实施例的第五实施例进行说明。在本实施例中，在层叠原体照射中，对利用螺旋扫描在横向上照射层分割了的患部各层的场合进行说明。在现有的层叠原体照射中，利用图10所示的螺旋扫描的扫描路径605照射全部的层。图17 (a)表不本实施例的最深的层I的螺旋扫描的扫描路径605,图17 (b)表不位于较浅侧的层6的螺旋扫描的扫描路径605。在图17中,层6的螺旋扫描路径由于多叶式猫准仪开口区域变小，因此与层I的螺旋扫描路径相比，最大半径变小。图18的扫描路径与实施例一相同，治疗计划装置104根据层分割的患部各层的多叶式瞄准仪开口，计算螺旋扫描的最大半径。说明治疗计划装置104的螺旋扫描的扫描路径605的计算方法。利用各层的多叶式瞄准仪开口求出覆盖开口范围的圆的半径。将粒子束尺寸定为例如I O约2cm，只要将在该圆的半径上加上粒子束尺寸2倍左右的数值作为螺旋扫描路径的最大半径即可。由此，能够以一样的剂量分布照射开口区域。利用螺旋扫描的本实施例的扫描电磁铁激励电流值的排列与图15所示的排列相同。将图15的排列存储在整体控制装置102的存储器上，进行照射的情况与实施例二的光栅扫描的场合相同。螺旋扫描的场合也如实施例二所示那样，可以为预先准备与照射区域尺寸对应的多个螺旋扫描路径的方法。治疗计划装置104由于计算层分割的患部各层的照射区域尺寸并发送到整体控制装置，因此以该信息为基础选择对应的螺旋扫描路径。只要预先完成与图14所示的照射区域尺寸对应的多个螺旋扫描路径即可。(实施例八)使用附图对作为本发明的另一实施例的第六实施例进行说明。在本实施例中，在层叠原体照射中，对利用线扫描在横向上照射层分割了的患部各层的场合进行说明。在现有的层叠原体照射中，利用图11所示的线扫描的扫描路径601照射全部的层。图18(a)表示本实施例的最深的层I的线扫描的扫描路径601，图18(b)表示位于较浅侧的层6的线扫描的扫描路径601。在本发明中，在从粒子束前进方向观察层分割了的患部各层时，着眼于横向的患部形状在较浅层变小的情况。因此，多叶式瞄准仪开口区域而言，与较深层相比，若层变浅，则变小。因此，如图18所示，以与照射最深的层I时的扫描路径相比，照射较浅层6时的扫描路径能够一样地只照射变小的多叶式瞄准仪开口区域的方式能使扫描路径缩短化。由于治疗计划装置计算各层的多叶式瞄准仪开口，因此治疗计划装、置根据各层的多叶式瞄准仪开口区域计算能够一样地照射开口部分的剂量分布的最小的扫描路径。说明治疗计划装置104的线扫描的扫描路径601的计算方法。求出多叶式瞄准仪的开口区域的X方向和Y方向的范围。决定带电粒子束的粒子束尺寸。将粒子束尺寸定为例如I O约2cm。决定构成线扫描路径的图11的Y方向的扫描间隔而决定Y方向的扫描个数。例如，若Y方向的开口区域为-5cm到+5cm的宽度10cm，则将扫描间隔定为粒子束尺寸2倍以下的3. 5cm,将扫描线的个数定为5个。X方向的扫描范围在X方向的开口区域上考虑利用粒子束尺寸的线量分布的减少而决定扫描区域。由于在各层多叶式瞄准仪的开口区域不同，因此这样对每层计算线扫描路径而决定。若治疗计划装置104计算各层的最佳的扫描路径，则将该结果发送到粒子线治疗装置的整体控制装置102。在整体控制装置102中，将扫描路径的坐标值变换为水平、垂直扫描电磁铁的激励电流值。另外，由于线扫描对每个扫描线进行粒子束接通、粒子束断开的粒子束控制，因此对与扫描路径对应的激励电流值的排列追加粒子束控制信息。图19表示 这样计算的扫描电磁铁的激励电流值和粒子束控制信息的排列。将图19的信息作为图表，存储在整体控制装置102的存储器上。将图19所示的排列从上方依次将激励电流值的信息送到扫描电磁铁电源控制部71，将粒子束控制信号送到加速器、粒子束输送系统控制装置 101。根据以上，在对横向的带电粒子束的照射进行线扫描的层叠原体照射中，能利用一样地照射的最小的扫描路径只照射层分割了的患部各层的多叶式瞄准仪开口区域。扫描路径与现有的层叠原体照射相比缩短了，其结果，能够比以往缩短治疗时间。另外，在各层的照射中，因为利用最低限的扫描路径进行照射，因此减少相当于利用现有的层叠原体照射产生的多叶式瞄准仪遮蔽部分的带电粒子束量，能够比以往更有效地利用输送到照射喷嘴的带电粒子束。另外，线扫描的场合也如实施例二所示那样，可以为预先准备与照射区域尺寸对应的多个线扫描路径的方法。治疗计划装置104由于计算层分割的患部各层的照射区域尺寸并送到整体控制装置，因此以该信息为基础选择对应的线扫描路径。只要预先完成与图14所示的照射区域尺寸对应的多个线扫描路径即可。
权利要求
1.一种治疗计划装置，其计划均匀扫描，该均匀扫描为利用电磁铁扫描带电粒子束，在横向上形成一样的剂量分布，该治疗计划装置的特征在于， 考虑准直器开口部地计算最适当的横向的扫描路径。
2.根据权利要求I所述的治疗计划装置，其特征在于， 上述横向的扫描路径是光栅扫描路径。
3.根据权利要求I所述的治疗计划装置，其特征在于， 上述横向的扫描路径是线扫描路径。
4.一种治疗计划装置，其计划层叠原体照射，该层叠原体照射将患部分割为层，使用用于使剂量分布与患部形状一致的物块，一边利用多叶式瞄准仪使横向的照射区域形状在各个层上变化一边照射层分割了的患部各层，该治疗计划装置的特征在于， 计算各层的多叶式瞄准仪开口，计算适于该计算出的开口区域的最小的带电粒子束的扫描路径，使带电粒子束扫描路径在各个层上变化。
5.一种粒子线治疗装置，其进行层叠原体照射，该层叠原体照射将患部分割为层，使用用于使剂量分布与患部形状一致的物块，一边利用多叶式瞄准仪使横向的照射区域形状在各个层上变化一边照射层分割了的患部各层，该粒子线治疗装置的特征在于， 上述粒子线治疗装置计算各层的多叶式瞄准仪开口，计算包括该计算出的开口区域的照射区域尺寸，粒子线治疗装置的控制装置预先具有与该照射区域尺寸对应的多个扫描路径，根据与上述计算出的照射区域尺寸对应的扫描路径使带电粒子束扫描路径在各个层上变化。
6.根据权利要求4所述的治疗计划装置，其特征在于， 照射上述各层的横向的照射方法是光栅扫描。
7.根据权利要求4所述的治疗计划装置，其特征在于， 照射上述各层的横向的照射方法是锯齿形扫描。
8.根据权利要求4所述的治疗计划装置，其特征在于， 照射上述各层的横向的照射方法是圆形扫描。
9.根据权利要求4所述的治疗计划装置，其特征在于，照射上述各层的横向的照射方法是螺旋扫描。
10.根据权利要求4所述的治疗计划装置，其特征在于，照射上述各层的横向的照射方法是线扫描。
11.根据权利要求5所述的粒子线治疗装置，其特征在于，照射上述各层的横向的照射方法是光栅扫描。
12.根据权利要求5所述的粒子线治疗装置，其特征在于，照射上述各层的横向的照射方法是锯齿形扫描。
13.根据权利要求5所述的粒子线治疗装置，其特征在于，照射上述各层的横向的照射方法是圆形扫描。
14.根据权利要求5所述的粒子线治疗装置，其特征在于，照射上述各层的横向的照射方法是螺旋扫描。
15.根据权利要求5所述的粒子线治疗装置，其特征在于，照射上述各层的横向的照射方法是线扫描。
全文摘要
本发明提供粒子线治疗计划装置及粒子线治疗装置。在均匀扫描或层叠原体扫描中，能有效地利用带电粒子束并缩短治疗时间。在均匀扫描中，治疗计划装置计算一样地照射准直器开口区域的最佳的带电粒子束扫描路径。在层叠原体照射中，治疗计划装置对每个层计算一样地照射层分割了的患部各层的多叶式瞄准仪开口区域的最佳的带电粒子束扫描路径，或者，治疗计划装置计算覆盖各层的多叶式瞄准仪开口区域的最小的照射区域尺寸，选择与存储在粒子线治疗控制装置的存储器上的照射区域尺寸对应的带电粒子束扫描路径。通过与准直器开口区域一致地使均匀扫描或在层叠原体照射的各层的横向的带电粒子束扫描路径适当地变化，解决课题。
文档编号A61N5/10GK102743821SQ201210113609
公开日2012年10月24日 申请日期2012年4月17日 优先权日2011年4月18日
发明者平本和夫, 秋山浩, 藤井佑介, 藤本林太郎, 藤高伸一郎 申请人:株式会社日立制作所