粒子束照射系统及其控制方法以及粒子束照射系统的控制装置与流程

1.本发明涉及粒子束照射系统及其控制方法以及粒子束照射系统的控制装置。


背景技术：

2.在粒子束照射系统中，以被称为点的单位来控制粒子束的射束(以下，简单记为射束)出射从而进行治疗。近年来，为了应对比以往复杂的形状、剂量分布的照射，有减小点单位的照射量的趋势，要求即使包含这样的进行小剂量照射的点也能够继续治疗的控制功能。
3.在日本专利第3806723号公报(专利文献1)中提供了如下的“粒子束照射系统”，关于照射量的监视，不以点为单位而作为各点的累计值来进行监视，能够使照射对象的剂量分布更均匀化。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本专利第3806723号公报


技术实现要素：

7.发明所要解决的课题
8.在专利文献1的实施例中，在输出该点的射束出射开始信号时，在从前一个点目标照射量已满到输出所述信号为止的期间内测量出的剂量已经超过了该点目标照射量的情况下，由于产生错误而中断照射，无法继续治疗。
9.另外，上述剂量是基于在本系统中使用的加速器的响应延迟的剂量，其值根据射束电流值而变动。因此，若射束电流值突发性地增加，则所述剂量急剧变大，有可能导致意料之外的治疗中断。
10.另外，由于上述响应延迟，即使不会超过该点目标照射量，照射量也有可能无限变小。在这样的点，照射量实绩值也变得微小，在照射后的实绩值判定中监视功能检测出设定值偏离错误，有可能导致治疗中断。
11.以上那样的现象特别是在进行小剂量照射的点产生的可能性高。
12.本发明为了解决上述现有技术的课题，提供一种粒子束照射系统及其控制方法以及粒子束照射系统的控制装置，其具有在维持充分的安全性的基础上不引起预料外的治疗中断的跳过点功能。
13.用于解决课题的手段
14.为了解决上述课题，在本发明中，粒子束照射系统具备：带电粒子束产生部，其产生带电粒子束；照射部，其具备扫描电磁铁和剂量监视器，其中，扫描电磁铁将该带电粒子束产生部产生的带电粒子束依次点照射至照射对象，剂量监视器测量带电粒子束的照射量；扫描控制器，其产生使该照射部向照射对象照射的带电粒子束的照射开始或停止的信
号；以及加速器/输送系统控制器，其接收从该扫描控制器输出的使带电粒子束的照射开始或停止的信号，从而开始或者停止从带电粒子束产生部向照射部的带电粒子束的出射，扫描控制器根据在接收到使带电粒子束的照射停止的信号的加速器/输送系统控制器使从带电粒子束产生部向照射部的带电粒子束的出射已停止时直到紧前为止照射了带电粒子束的点处的由剂量监视器测量出的从扫描控制器输出了使照射停止的信号之后的照射量，判定是否跳过向照射了所述带电粒子束的点的下一个点的所述带电粒子束的照射，从而控制加速器/输送系统控制器。
15.另外，为了解决上述课题，在本发明中，粒子束照射系统具备：带电粒子束产生部，其产生带电粒子束；照射部，其具备扫描电磁铁和剂量监视器，扫描电磁铁对照射对象依次点照射该带电粒子束产生部产生的带电粒子束，剂量监视器测量带电粒子束的照射量；扫描控制器，其产生使该照射部向照射对象照射的带电粒子束的照射开始或停止的信号；以及加速器/输送系统控制器，其接收从该扫描控制器输出的开始或停止带电粒子束的照射的信号，来开始或停止带电粒子束从带电粒子束产生部向照射部的出射，扫描控制器控制所述加速器/输送系统控制器来向多个点连续照射带电粒子束，在由剂量监视器测量出的连续照射的多个点的总照射量达到了预定的照射量时，向加速器/输送系统控制器输出使带电粒子束的照射停止的信号，根据输出了停止的信号后的由剂量监视器测量出的照射量，判定在连续照射的点下一个的连续照射的点处是否跳过向最初的点的带电粒子束的照射，来控制加速器/输送系统控制器。
16.另外，为了解决上述课题，在本发明的粒子束照射系统的控制方法中，所述粒子束照射系统在一边通过剂量监视器测量照射量一边从照射部向照射对象的多个点依次照射由带电粒子束产生部产生的带电粒子束时，根据从扫描控制器输出的信号使带电粒子束的照射开始或停止，在由剂量监视器测量出的多个点中的一个点处的带电粒子束的照射量达到了预定的照射量时，从扫描控制器向加速器/输送系统控制器输出使带电粒子束的照射停止的信号，根据输出了停止的信号后的由剂量监视器测量出的照射量，判定是否跳过向照射了带电粒子束的点的下一个点的带电粒子束的照射，来控制加速器/输送系统控制器。
17.另外，为了解决上述课题，在本发明的粒子束照射系统的控制方法中，所述粒子束照射系统在一边通过剂量监视器测量照射量一边从照射部向照射对象的多个点连续照射由带电粒子束产生部产生的带电粒子束时，根据从扫描控制器输出的信号来使所述带电粒子束的照射开始或停止，在由剂量监视器测量出的连续照射的多个点的带电粒子束的总照射量达到了预定的照射量时，从扫描控制器向加速器/输送系统控制器输出使带电粒子束的照射停止的信号，根据输出了停止的信号后的由剂量监视器测量出的照射量，判定在连续照射的点下一个的连续照射的点处是否跳过向最初的点的带电粒子束的照射，来控制加速器/输送系统控制器。
18.另外，为了解决上述的课题，在本发明的粒子束照射系统的控制装置中，粒子束照射系统具备：带电粒子束产生部，其产生带电粒子束；以及照射部，其对照射对象依次点照射该带电粒子束产生部产生的带电粒子束，所述控制装置具备：扫描控制器，其产生使照射部向照射对象照射的带电粒子束的照射开始或停止的信号；以及加速器/输送系统控制器，其接收来自扫描控制器的使带电粒子束的照射停止的信号，开始或停止带电粒子束从带电粒子束产生部向照射部的出射，扫描控制器在剂量监视器测量出的多个点中的一个点处的
带电粒子束的照射量达到了预定的照射量时，将使带电粒子束的照射停止的信号输出到加速器/输送系统控制器，根据输出了停止的信号后的由剂量监视器测量出的照射量，判定是否跳过向照射了带电粒子束的点的下一个点的带电粒子束的照射，来控制加速器/输送系统控制器。
19.另外，为了解决上述的课题，在本发明的粒子束照射系统的控制装置中，粒子束照射系统具备：带电粒子束产生部，其产生带电粒子束；照射部，其向照射对象的多个点连续照射带电粒子束产生部产生的带电粒子束；以及剂量监视器，其监视从照射部照射的带电粒子束的照射量，所述控制装置具备：扫描控制器，其产生使照射部向照射对象照射的带电粒子束的照射开始或停止的信号；以及加速器/输送系统控制器，其接收来自该扫描控制器的使带电粒子束的照射停止的信号，开始或停止带电粒子束从带电粒子束产生部向照射部的出射，扫描控制器在由剂量监视器测量出的连续照射的多个点的带电粒子束的总照射量达到了预定的照射量时，将使带电粒子束的照射停止的信号输出到加速器/输送系统控制器，根据输出了停止的信号后的由剂量监视器测量出的照射量，判定在连续照射的点下一个的连续照射的点处是否跳过向最初的点的带电粒子束的照射来控制所述加速器/输送系统控制器。
20.发明效果
21.根据本发明，即使在输出射束出射开始信号前已经超过了该点的目标照射量而目标照射量为零的情况下，或者是为了应对加速器响应延迟或复杂的形状、剂量分布的照射而进行小剂量照射的点时，也能够通过维持了充分的安全性的跳过功能来继续治疗。
附图说明
22.图1是表示本发明的实施例1以及2的粒子束照射系统的整体结构的框图。
23.图2是表示实施例1中的扫描控制器和加速器/输送系统控制器所执行的控制顺序的流程图。
24.图3是表示实施例1中的扫描控制器所执行的控制顺序的详细内容的流程图。
25.图4是表示在实施例1中通过扫描控制器执行的控制顺序而实现的各点的照射量的推移的图表。
26.图5是表示实施例2中的扫描控制器和加速器/输送系统控制器所执行的控制顺序的流程图。
27.图6是表示实施例2中的扫描控制器所执行的控制顺序的详细内容的流程图。
28.图7是表示在实施例2中通过扫描控制器执行的控制顺序而实现的各点的照射量的推移的图表。
具体实施方式
29.本发明设为在粒子束照射系统中，在输出射束出射开始信号前超过了该点的目标照射量的情况下，跳过射束出射而行进至下一点。
30.另外，在照射射束前已照射了预先设定的下限值以下的剂量的点，跳过照射实绩值的判定而行进至下一点。针对照射实绩值判定的跳过安装了监视功能，维持治疗安全性。
31.以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。在用于说明本实施方式的所
有附图中，对具有相同功能的部分标注相同的附图标记，原则上省略其重复的说明。
32.但是，并非限定于以下所示的实施方式的记载内容来解释本发明。本领域人员容易理解在不脱离本发明的思想或主旨的范围内能够变更其具体的结构。
33.实施例1
34.图1表示本实施例的粒子束照射系统150。
35.本实施例的粒子束照射系统150具有带电粒子束产生装置1和在带电粒子束产生装置1的下游侧连接的射束输送系统4。
36.带电粒子束产生装置1具备离子源(未图示)、前级带电粒子束产生装置(直线加速器)11和同步加速器(加速器)12。同步加速器12具有高频施加装置9以及加速装置10。
37.高频施加装置9通过使用开闭开关92将配置在同步加速器12的环绕轨道上的高频施加电极93与高频电源91连接而构成。
38.加速装置(第二元件、带电粒子束能量变更装置)10具备配置在其环绕轨道的高频加速空腔(未图示)、以及对高频加速空腔施加高频电力的高频电源(未图示)。
39.由未图示的离子源产生的离子(例如质子离子(或碳离子))通过前级带电粒子束产生装置(例如直线带电粒子束产生装置)11被加速。
40.从前级带电粒子束产生装置11射出的离子束入射到同步加速器12。作为带电粒子束(粒子束)的该离子束在同步加速器12中通过从加速装置10的高频电源经由高频加速空腔向离子束施加的高频电力被赋予能量从而被加速。在离子束被提高到所设定的能量后，来自高频施加装置9的高频电源91的射出用高频电力经由闭合的开闭开关92到达高频施加电极93，从高频施加电极93施加给离子束。
41.在稳定界限内环绕的离子束通过由该高频施加电极93施加高频电力而转移到稳定界限外，经过出射用偏转器8从同步加速器12向射束输送系统4出射。
42.另一方面，通过打开开闭开关92而停止对高频施加电极93施加高频电力，停止来自同步加速器12的离子束的出射。在本实施例的作为加速器的同步加速器12的情况下，根据其特性，即使从后述的加速器/输送系统控制器输入了射束停止指令，严格来说，在高频施加装置9的开闭开关92立即打开而从出射用偏转器8向射束输送系统4的离子束的输出停止之前有可能产生若干的响应延迟。
43.从同步加速器12经过出射用偏转器8出射的离子束从射束输送系统4向下游侧输送。射束输送系统4具备四极电磁铁18及偏转电磁铁17、在与配置于治疗室内的照射装置15连接的射束路径62上从射束行进方向上游侧开始配置的四极电磁铁21、四极电磁铁22、偏转电磁铁23及偏转电磁铁24(各个电磁铁为第一元件)。
44.导入到射束输送系统4的离子束经过射束路径62被输送至配置在未图示的治疗室内的照射装置15。
45.治疗室具备在设置于内部的旋转台架(未图示)上安装的照射装置15。包含射束输送系统4的射束路径62的一部分的倒u字型的射束输送装置及照射装置15设置在旋转台架(未图示)的大致筒状的旋转体(未图示)上。旋转体构成为能够通过电动机(未图示)旋转。在旋转体内形成有治疗仪(未图示)。
46.照射装置15具有安装在旋转体且与上述的倒u字型的射束输送装置连接的壳体(未图示)。用于扫描射束的扫描电磁铁5a、5b以及剂量监视器6a、位置监视器6b等设置在壳
体内。
47.经由射束路径62从倒u字型的射束输送装置向照射装置15内导入的离子束通过扫描电磁铁(带电粒子束扫描装置)5a、5b依次2维扫描照射位置，照射躺在治疗台29上的患者30的患部(例如癌或肿瘤的产生部位)。该离子束在患部释放其能量，形成高剂量区域。
48.本实施例的粒子束照射系统150所具备的控制系统90具有中央控制装置100、存储有治疗计划信息的存储装置110、扫描控制器41、加速器/输送系统控制器(以下，称为加速器控制器)40。而且，本实施例的粒子束照射系统具有治疗计划装置140。
49.中央控制装置100具备cpu101和用于存储治疗控制所需的信息的存储器103，与加速器控制器40、扫描控制器41取得协作。
50.存储在存储装置110的各患者的上述治疗计划信息(患者信息)包含患者id号码、照射量(每一次)、照射能量、照射方向、照射位置等数据。
51.对照射装置15内的扫描电磁铁5a、5b进行控制的扫描控制器41在内部具有用于存储各种治疗信息的存储器41a以及与照射量的检测相关的计数器41b。
52.计数器41b通过对从剂量监视器6a输出的脉冲的数量进行计数来求出照射量。该计数数值表示从开始计数起的照射量。以后，将计数数值和照射量作为相同含义进行处理。
53.在本实施例的粒子束照射系统150中，中央控制装置100、扫描控制器41、加速器控制器40基于由治疗计划装置140生成的治疗计划信息，相互协作地进行控制。
54.中央控制装置100读出由治疗计划装置140生成并存储在存储装置110的治疗计划信息来存储在存储器103。
55.cpu101基于在存储器103中存储的治疗计划信息，生成与离子束的照射相关的信息(将包含患部的离子束照射对象区域在深度方向上分割为多个层的数量(切片数)、照射位置的数量(点的数量)、各切片内的照射位置、各照射位置的目标照射量、以及与各切片的全部点相关的扫描电磁铁5a、5b的电流值等信息)，并发送至扫描控制器41。在此，各照射位置的目标照射量可以是以最初开始对患部照射为起点的累计照射量(累计剂量)，也可以是以点为单位的照射量。
56.cpu101将治疗计划信息中的与全部的切片有关的同步加速器12的加速参数的全部数据传递给加速器控制器40。
57.接着，对扫描控制器41和加速器控制器40所执行的控制顺序进行说明。
58.图2示出了实施照射时的扫描控制器41以及加速器控制器40各自的流程图以及它们的协作。
59.当操作了位于治疗室内的照射开始指示装置(未图示)时，加速器控制器40与其对应地在步骤s201中将表示切片编号的运算符i初始设定为1，将表示点编号的运算符j初始设定为1，将1个切片的照射次数n初始设定为1。
60.加速器控制器40在结束了步骤s201的初始设定后，在步骤s202中，从中央控制装置100的存储器103中存储的多个模式的加速参数中，读出并设定针对第i个(在该时间点i＝1)切片的加速器参数，在步骤s203中将其输出给同步加速器12。
61.在步骤s203中，加速器控制器40对同步加速器12以及射束输送系统4的各电磁铁的电源输出第i个加速器参数中包含的针对这些电磁铁的励磁电流信息，根据这些励磁电流信息控制相应的电源，使得各电磁铁以预定的电流励磁。
62.并且，在步骤s203中，加速器控制器40控制对加速装置10的高频加速空腔施加高频电力的高频电源来使该高频电力和频率增加至预定的值。
63.由此，在同步加速器12内环绕的离子束的能量增大到由治疗计划决定的值。然后，转移到步骤s204，向扫描控制器41输出出射准备指令。
64.扫描控制器41从加速器控制器40接收步骤s201的初始设定的信息以及步骤s204中的出射准备指令，在步骤s205中，从已经存储在存储器41a中的电流值数据以及目标照射量数据中读出第j个(在该时间点j＝1)点的电流值数据以及目标照射量数据并进行设定。
65.在向该点的照射准备完成后，扫描控制器41在步骤s300中对加速器控制器40输出射束出射开始信号，加速器控制器40控制高频施加装置9，经出射用偏转器8从同步加速器12向射束输送系统4出射离子束(步骤s207)。即，加速器控制器40接收来自扫描控制器41的射束出射开始信号(点照射：s300)，使高频施加装置9的开闭开关92动作而将开闭开关92闭合，高频将来自高频电源91的高频电力施加给高频施加电极93。
66.在稳定界限内在同步加速器12的内部环绕的离子束通过由该高频施加电极93施加高频电力，离子束的能量转移到稳定界限外，经过出射用偏转器8从同步加速器12向射束输送系统4出射。从同步加速器12向射束输送系统4射出的离子束经过射束路径62到达照射装置15。
67.照射装置15的扫描电磁铁5a、5b接收步骤s300中的来自扫描控制器41的控制信号而被励磁，使得离子束到达第1个点的位置，因此从照射装置15对相应切片的第1个点照射该离子束。
68.当向第1个点的照射量达到了相应的目标照射量时，如果是停止射束出射的点，则扫描控制器41输出射束出射停止信号(步骤s207)，之后，转移到步骤s208。
69.当在第1切片中剩余有应照射的点时，步骤s208的判定为“否”，因此转移到步骤s209，对点编号j加上1(即，将照射位置移动到相邻的点)。然后，重复步骤s205、s300、s208的处理。即，在向第1切片中的所有点的照射结束之前，通过扫描电磁铁5a、5b使离子束依次向相邻的点移动来进行离子束的照射(点扫描照射)。
70.在向第1切片中的照射次数n＝1的所有点的照射已结束时，步骤s208的判定成为“是”。此时，扫描控制器41将点编号j初始化(步骤s210)，如果没有达到n＝设定的照射次数(针对第1切片的全部点，设定次数的照射未完成)，则步骤s211为“否”，在步骤s212中对n加1后进入s205进行下次的照射。
71.另一方面，如果为n＝设定的照射次数(针对第1切片的全部点，设定次数的照射已完成)，则步骤s211为“是”，对加速器控制器40的cpu输出切片变更指令。
72.输入了切片变更指令的加速器控制器40的cpu在步骤s213中对切片编号i加上1(即，将照射对象变更为第2切片)，在步骤s214中向同步加速器12输出剩余射束减速指令。
73.加速器控制器40通过输出剩余射束减速指令，控制同步加速器12的各电磁铁的电源来使各电磁铁的励磁电流逐渐降低，最终成为预先决定的值，例如使离子束在同步加速器12内成为稳定界限内的离子能量那样的励磁电流。由此，使在同步加速器12内环绕的离子束减速。
74.从同步加速器12出射离子束的期间根据切片内的点数、照射量而不同。在该时间点仅对第1切片的照射结束，在剩余有第2切片及以后的照射时，步骤s215的判定为“否”。在
该情况下，返回到步骤s202，从加速器控制器40的存储器读出并设定针对第2个切片(第2切片)的加速器参数。
75.以下，对第2切片执行步骤s203～s215的处理。另外，执行步骤s202～s215的处理，直到对最终切片中的全部点的照射结束为止。
76.加速器控制器40的cpu在步骤s215的判定成为“是”时(对患者30的目标中的全部切片内的全部点的预定的照射已完成)，对中央控制装置100的cpu101输出照射结束信号。
77.以下，使用图3～图4对扫描控制器41的控制的详细内容以及本实施例的跳过点功能动作时的一例进行说明。
78.图3示出了扫描控制器41执行的图2的步骤s205和s300中的详细内容。
79.作为与图2的s205对应的步骤，在图3中，扫描控制器41在步骤s301中将与已经存储在存储器41a中的目标照射数对应的计数数值的设定指令输出到计数器41b。
80.计数器41b在步骤s302中基于该设定指令设定切片i的第j个点的目标计数数值。
81.当步骤s301的处理结束时，作为与图2的s300对应的步骤，转移到步骤s303，将关于该点的扫描电磁铁5a、5b的电流设定指令输出到扫描电磁铁5a、5b的电源。扫描电磁铁5a、5b以相应的电流值产生偏转电磁力，并且将表示这样的状态已完成的电流设定完成信号输出到扫描控制器41(步骤s304)。
82.扫描控制器41以输出了电流设定指令(步骤s303)且输入了来自扫描电磁铁5a、5b的电流设定完成信号(步骤s304)为条件进入步骤s321，判断是否开始该点的射束出射。但是，也可以不等待步骤s304的条件成立而进入步骤s321。
83.在步骤s321中，在输出射束出射开始信号(步骤s305)之前，判定计数器41b的计数数值是否没有超过在步骤s302中设定的目标计数数值。
84.在该判定时，在目标计数数值大于计数器41b的计数数值的情况下(在s321中为“是”的情况下)，进入步骤s305。另一方面，在目标计数数值为计数器41b的计数数值以下的情况下(s321中为“否”的情况下)，意味着该点的目标照射量已满，因此跳过该点的射束射出(步骤s322)，而进入步骤s316。只要步骤s321的判定为“否”就执行步骤s322中的射束出射跳过，因此即使在连续的2个以上的点也能够跳过。
85.当行进到步骤s322时，立即转移到该点照射完成处理(步骤s316及以后)。因此，在不等待步骤s304的条件成立而行进至步骤s321的情况下，可以在步骤s322的行进条件中追加步骤s304的成立。由此，能够避免该点的步骤s304的处理与下一点的步骤s304的处理的重复。
86.在步骤s321为“是”的情况下，扫描控制器41在步骤s305中将射束出射开始信号输出到加速器控制器40。接收到射束出射开始信号的加速器控制器40控制高频施加装置9的开闭开关92而将开闭开关92闭合。由此，从高频电源91向高频施加电极93施加高频电力。
87.通过对该高频施加电极93施加的高频电力，在稳定界限内在同步加速器12内部环绕的离子束的能量转移到稳定界限外，经过出射用偏转器8从同步加速器12向射束输送系统4出射。向射束输送系统4出射的离子束经过射束路径62从照射装置15射出到躺在治疗台29上的患者30的患部的相应的点。
88.在由计数器41b计数的基于向扫描控制器41的输入脉冲的计数数值成为在步骤s302中设定的目标计数数值(目标照射量)的设定值以上时(步骤s309)，在步骤s310中，计
数器41b输出触发信号。
89.接收到触发信号的扫描控制器41根据该触发信号生成射束出射停止信号，并向加速器控制器40输出该射束出射停止信号(步骤s312)。接收到射束出射停止信号的加速器控制器40控制开闭开关92而将开闭开关92打开。由此，停止从高频电源91向高频施加电极93施加高频电力，离子束的能量成为稳定界限内，停止从同步加速器12出射离子束，停止向患者出射离子束。
90.扫描控制器41以等待至同步加速器12对来自加速器控制器40的射束停止指令进行响应(射束完全停止)为目的，具备延迟计时器(未图示)。输入在步骤s310中输出的触发信号，来作为使该延迟计时器启动的指令信号(步骤s314)。
91.在该启动后的经过时间成为预先决定的预定的设定时间的情况下，输出延迟时间达到信号(步骤s315)。
92.扫描控制器41以延迟时间达到信号以及延迟计时器启动指令信号的输入为条件，在步骤s316中读出由计数器41b计数的从剂量监视器6a输出的脉冲的计数数值。但是，也可以不等待延迟计时器的设定时间的经过，而使用射束输送系统4上的电磁铁等来停止到达患者30的射束。
93.接着，判定该点的照射量是否为设定值以下(步骤s325)，在不是设定值以下的情况下成为“否”，进入s317。
94.在步骤s317中，扫描控制器41为了确认患者30被照射的点的各种实绩值是否在预先计划的范围内，使用读出的计数数值来实施各种实绩值判定，在判定为异常的情况下成为“否”，向中央控制装置100输出异常信号(步骤s318)。另一方面，在步骤s317中判定为是正常值的情况下成为“是”，将计数数值作为实绩照射量信息向中央控制装置100输出，并且结束点照射。
95.在此，在各种实绩值中存在由于该点的照射量微小而运算精度显著恶化的项目。因此，预先对每个实绩值设定照射量，在该点的照射量为设定值以下时，在步骤s325中成为“是”，跳过该实绩值的判定(步骤s326)，结束点的照射。
96.由此，即使是照射量微小的点，也能够防止由运算精度恶化引起的错误检测，能够继续照射。另外，关于上述射束出射跳过(步骤s322)的点，在步骤s325中判定为“是”的情况下，也成为判定跳过的对象。如果照射量为每个实绩值的设定值以下，则适用本判定跳过，因此还存在多个点连续地成为判定跳过的可能性。
97.在此，为了监视跳过了判定的照射量，以跳过的实绩值为单位记录跳过了判定的点的照射量，将该值(累计照射量)与在照射前设定的阈值进行比较(步骤s327)，在该值为阈值以下的情况下(在步骤s327中为“是”的情况下)，判断为累计照射量小到即使未实施判定而继续治疗也不会对安全性造成影响的程度，结束点照射而进入图2的步骤s208。
98.另一方面，在该值超过了阈值的情况下(在步骤s327中为“否”的情况下)，判断为若累计照射量未实施判定而继续治疗则会使安全性降低，从而输出异常处理信号(步骤s318)，不进入步骤s208，在射束正在出射时输出射束出射停止信号(步骤s207)，将一系列的射束照射中断。在连续进行判定跳过时，对这些点的照射量进行累计，并记录为累计照射量。
99.通过该功能，始终监视判定跳过的照射量，防止由于本判定跳过导致治疗的安全
性降低。也可以不监视照射量，而监视判定跳过的次数。所记录的照射量或次数的值在确认了其安全性的情况下也能够复位。
100.另外，关于跳过了射束出射(步骤s322)的情况，与上述同样地，从治疗安全性的观点出发，也能够监视该跳过次数以及跳过了射束出射的点的照射量。
101.图4的图表400示出了如第j-1个点、第j个点、第j+1个点、第j+2个点那样照射了连续的4个点时的照射量的时序图。图4的图表400是针对各点的照射量，作为以最初的照射开始为起点的累计照射量401进行监视时的例子。
102.如上所述，在从扫描控制器41输出了射束出射停止信号后，直到通过加速器控制器40使开闭开关92动作从而从同步加速器12的离子束出射实际停止为止，可能产生响应延迟。另一方面，在输出了射束出射停止信号(图4的停止指令)后，直到在图4中从射束开启的状态411变化为射束关闭的状态412从而离子束的出射实际停止为止的期间(图4的期间(a)：413)，通过剂量监视器6a测量基于从同步加速器12出射的离子束的照射量，并通过计数器41b进行累计。将其设为由加速器响应延迟引起的照射量(b)
xx
(xx表示测量了由加速器响应延迟引起的照射量的点编号)402。(b)
xx
的值根据射束电流值而变动。
103.关于图4中的点的行进与累计照射量401的关系，与在图2以及3中说明的流程图关联起来具体地进行说明。
104.在离子束的出射实际停止后，作为步骤s209、步骤s205的处理，扫描控制器41从存储器41a读出针对下一个照射位置(点)的电流值数据和目标照射量数据，在步骤s301中，对计数器41b输出与目标照射量对应的计数数值的设定指令。然后，计数器41b在步骤s302中设定针对下一个照射位置的目标计数数值。而且，根据在步骤s303中输出的电流设定指令来控制扫描电磁铁5a、5b，从而离子束的照射位置移动到下一点，根据步骤s305的射束出射开始信号，再次开始从同步加速器12的离子束出射。
105.此时，对下一个点的照射量(计数数值)不仅包含离子束的出射再次开始后的基于剂量监视器6a的测量值的照射量，还包含图4的照射量(b)
xx
。
106.例如，图4的第j个点的照射量成为将针对第j﹣1个点的在期间(a)中测量出的照射量(b)
j-1
：402设为初始值，对该初始值累计了射束出射再次开始后的照射量而得的值。然后，在对第j个点的照射量达到了该点的目标值(图4的“j
th
点目标照射量403”所表示的照射量)时，扫描控制器41对加速器控制器40输出射束出射停止信号，加速器控制器40使开闭开关92进行打开动作，停止从同步加速器12的离子束出射。但是，实际上，在从扫描控制器41发出射束出射停止信号后直到离子束的照射实际停止为止的期间，在第j个点的期间(a)：414的期间内，对该点以照射量(b)j：404照射离子束。该期间的照射量进一步作为照射下一个的第j+1个点时的初始值而被累计，以后同样地重复。
107.如上所述，通过由扫描控制器41进行基于照射量的控制，在各点的照射中，始终对该点照射离子束，直到在前一个点的照射中产生的响应延迟期间(a)中的照射量(b)
xx
与该点的照射量的合计值成为该点的目标照射量为止。
108.在此，如图4的第j+1点那样，考虑(j+1)
th
目标照射量405极小的点。
109.在该情况下，在对第j个点照射了j
th
点目标照射量403之后，判定与第j+1个点的(j+1)
th
目标照射量405相当的目标计数数值是否比第j个点的期间(a)：414之间的离子束的照射量(b)j：404所对应的计数数值大(射束出射开始信号输出判定：步骤s321)的时间点，成
为已经超过了该点的目标照射量(超过了目标计数数值)的状况。此时，在第j+1点，扫描控制器41在步骤s321中判断为“否”，不输出射束出射开始信号，跳过第j+1点(步骤s322)。
110.也可在步骤s322紧前安装用于监视是否是允许跳过的定时的功能，能够防止设想外的跳过。另外，如上所述，也可在步骤s322的进行条件中增加第j+1点的在步骤s304的条件成立。
111.之后，经过射束射出停止后的处理(步骤s316及以后)，行进到下一点(在此为第j+2点)。另外，关于跳过的点，由于照射量的实绩值为零，所以在上述的步骤s325中为“是”，也跳过对计数器实绩值进行判定的步骤s317。(步骤s326)
112.如上所述，通过步骤s326的实绩值判定跳过功能(以后称为跳过功能a)以及步骤s322的点照射跳过功能(以后称为跳过功能b)，能够进行小剂量点(目标照射量为零或者微小的点)的照射。将这些功能统称为跳过点功能。
113.如上所述，通过导入了跳过点功能的本实施例的粒子束照射系统，得到以下的效果。
114.通过导入本功能，在输出射束出射开始信号的时间点，即使在超过了该点的目标照射量的情况下，或者是为了应对加速器响应延迟或复杂的形状、剂量分布的照射而进行小剂量照射的点的情况下，也能够通过维持了充分的安全性的跳过功能继续治疗，不会因产生错误而中断照射从而能够继续治疗。
115.另外，假设在因各种状况使得该点的照射量无限微小的情况下、或图4的(b)
xx
：402、404的值突发性增加的情况下，也能够通过应用本功能来防止照射中断。由此，在治疗计划时，在照射中不需要考虑小剂量点，从而治疗计划的效率提高，也能够实现治疗品质的提高。
116.另外，能够缓和在治疗中能够使用的点单位的照射量下限值的制约，能够进行与点单位的照射量无关的灵活的治疗(复杂的形状、剂量分布的照射)。
117.而且，如上所述，关于通过导入本功能来确保安全性，通过对跳过功能a所适用的点安装其照射量或次数的监视功能来确保安全性。为了进一步提高安全性，也可使用跳过功能b的监视功能。
118.另外，推定为应用本功能的点在1次治疗中不足整体的1％。因此，关于本功能的导入，是能够将对治疗的影响抑制为最小限度而导入的功能，能够维持当前的治疗品质。
119.实施例2
120.接着，对本发明的第二实施例的粒子束照射系统进行说明。本实施例的粒子束照射系统与实施例1中说明的粒子束照射系统150的结构相同，因此省略整体结构的说明。在本实施例的粒子束照射系统中，不是在实施例1中说明的对于以点为单位的射束出射的开始以及停止进行控制的方法，其大的特征是能够在任意的定时开始以及停止射束出射，与实施例1的粒子束照射系统150相比，扫描控制器41的控制顺序不同。
121.图5示出了本实施例的扫描控制器41和加速器控制器40各自的流程图以及它们的协作。对于进行与实施例1中在图2中说明的流程图相同的处理的步骤，标注相同的步骤编号。
122.作为在步骤s251中设定的照射开始时的初始设定值，除了在实施例1中说明的项目以外，还设定作为射束停止点编号的k。按照该设定，在点编号k的照射完成后，使射束停
止。另外，k能够设定多个。
123.步骤s255和步骤s350分别相当于实施例1中的图2的流程图的步骤s205和s300。另外，其他的初始设定以及流程与实施例1中的图2的流程图相同。
124.图6示出了本实施例的扫描控制器41执行的图5的步骤s255和s350的详细内容。
125.如上所述，在本实施例中，在不停止射束而进行多个点的照射。因此，关于开始射束出射的最初的点，经过与实施例1同样的步骤(步骤s301～s304)开始射束出射，但在从前一个点没有停止射束的点中，不需要输出射束出射开始信号(步骤s305)。即，在输出射束出射开始信号前的步骤s323中确认射束正在出射(在前一个点是否没有停止射束)，在判定为“是”的情况下，进入步骤s309。
126.之后，在实绩计数数值成为目标计数数值以上时，进入步骤s324，确认该点是否为停止射束出射的点。具体而言，确认该点编号j是否与预先设定的点编号k一致，在“是”的情况下，进入执行与实施例1同样的射束出射停止处理的步骤s310、s312、s314、s315。
127.之后，在步骤s312中输出了射束停止信号时，在s314中开始动作的延迟计时器在s315中经过了设定值以上时，进入步骤s316。在本实施例中，也可以使用电磁铁等来代替上述延迟计时器，使到达患者30的射束停止。
128.另一方面，在步骤s324中判断为“否”的情况下，意味着该点是不停止射束出射的点，不进行射束停止处理而进入步骤s316。此外，步骤s316、s317、s318以及步骤s325、s326、s327与实施例1相同。
129.另一方面，在从前一个点暂时停止了射束的点中，在步骤s323中判断为“否”，进入进行射束出射开始处理的步骤s321及以后的处理。进行射束出射开始处理的步骤s321、s305、s322与实施例1中说明的处理相同。在进入步骤s322后，进入步骤s316，由此在射束已停止的状态下不再次输出射束出射停止信号。
130.对本实施例的跳过点功能的考虑方法进行说明。
131.如在实施例1中使用图4说明的那样，跳过功能b仅适用于某点的响应延迟引起的照射量(b)
xx
超过了下一个点的目标照射量的情况。如上所述，该(b)
xx
由于加速器的响应延迟而产生，因此对于不停止射束出射的点，(b)
xx
的值为零。
132.因此，在本实施例中，跳过功能b仅对于在前一个点停止了射束出射，在该点开始射束出射的点有效，其他的不伴随有射束出射开始处理(在图6的步骤s323中判断为“是”)的点成为本跳过功能b的对象以外。另外，关于跳过功能a，与射束出射的开始和停止无关地全部的点成为对象。
133.另外，对于成为本跳过功能b的对象的点，与实施例1同样地，在射束出射开始前(图6的步骤s305)执行是否跳过点照射的判定(图6的步骤s321)，在跳过时进入图6的步骤s322，之后进入步骤s316。
134.另外，在s326中跳过了实绩值判定的情况下，与在实施例1中进行的说明同样地，为了监视跳过了判定的照射量，以跳过的实绩值为单位记录跳过了判定的点的照射量，将该值(累计照射量)与在照射前设定的阈值进行比较(s327)，在该值(累计照射量)为阈值以下的情况下(s327中为“是”的情况下)，判断为累计照射量小到即使未实施判定而继续治疗也不会对安全性造成影响的程度，结束点照射而进入图5的步骤s208。
135.另一方面，在该值超过了阈值的情况下(在s327中为“否”的情况下)，判断为如果
累计照射量未实施判定而继续进行治疗则使安全性降低，不进入步骤s208，实施使一连串的射束照射中断的照射中断(s318)的功能。另外，在连续进行了判定跳过时，对这些点的照射量进行累计，作为累计照射量进行记录。
136.通过该功能，始终监视判定跳过的照射量，防止由于本判定跳过使得治疗的安全性降低的情况。也可以不监视照射量，而监视判定跳过的次数。所记录的照射量或次数的值在确认了其安全性的情况下也能够复位。
137.另外，对于跳过了射束出射(步骤s322)的情况，与上述同样地，从治疗安全性的观点出发，也能够监视该跳过次数以及跳过了射束出射的点的照射量。
138.在图7中示出了与在实施例1中说明的图4的图表400对应的图表。在图7的图表中示出了如下情况：在第(j-n)～(j-1)个点、第j～(j+n)个点、以及第(j+n+2)个点以后，射束维持开启711的状态，不停止射束出射而连续地进行下一个点的照射，在第(j-1)个点与第j个点之间、第(j+n)个点与第(j+n+1)个点之间使射束成为关闭712的状态。
139.与图4的情况同样地，图7是关于各点的照射量，作为以最初的照射开始为起点的累计照射量701进行监视时的例子。
140.与在实施例1中进行的说明同样地，在从扫描控制器41输出了射束出射停止信号后，直到通过加速器控制器40使开闭开关92动作从而从同步加速器12的离子束的出射实际停止为止，可能产生响应延迟。另一方面，在从输出了射束出射停止信号(图7的停止指令)后，直到在图7中从射束开启711的状态变化为射束关闭712的状态从而离子束的出射实际停止为止的期间(图7的期间(a)：713)，通过剂量监视器6a测量基于从同步加速器12出射的离子束的照射量，并通过计数器41b进行累计。
141.将其设为由加速器响应延迟引起的照射量(b)
xx
(xx表示测量了由加速器响应延迟引起的照射量的点编号)。另外，(b)
xx
的值根据射束电流值而变动。
142.关于图7中的点的行进与累计照射量701的关系，与在图5以及6中说明的流程图关联起来具体地进行说明。
143.在连续的离子束出射实际停止后，作为步骤s209、步骤s205的处理，扫描控制器41从存储器41a读出针对下一个照射位置(点)的电流值数据和目标照射量数据，在步骤s301中，对计数器41b输出与目标照射量对应的计数数值的设定指令。然后，计数器41b在步骤s302中设定针对下一个照射位置的目标计数数值。而且，根据在步骤s303中输出的电流设定指令来控制扫描电磁铁5a、5b，使得离子束的照射位置移动到下一点，根据步骤s305的射束出射开始信号，再次开始来自同步加速器12的离子束的出射。
144.此时，开始照射的点的照射量(计数)不仅包含离子束的出射再次开始后的基于剂量监视器6a的测量值的照射量，还包含图7的照射量(b)
xx
。
145.例如，图7的第j个点的照射量成为将在第(j-n)～(j-1)个点的照射期间的最后的期间(a)713中测量出的照射量(b)
j-1
：702设为初始值，对该初始值累计了射束出射再次开始后的照射量而得的值。
146.然后，对于接下来连续照射的第j个点至第(j+n)个点，在对各点的照射量达到了在步骤s302中设定的针对各点的目标计数数值时，在步骤s324中判定照射的点编号是否达到了在步骤s251中设定的射束停止点编号(k)。
147.在判定的结果为达到了射束停止点编号(k)的情况下(在步骤s324中为“是”)，在
步骤s310中从计数器41b向扫描控制器41输出触发信号。接收到该触发信号的扫描控制器41在步骤s312中对加速器控制器40发送射束出射停止信号，加速器控制器40使开闭开关92进行打开动作从而使来自同步加速器12的离子束的出射停止。
148.在图7的情况下，在第j个点至第(j+n-1)个点，在s324中判定为“否”，不进行射束停止处理而进入步骤s316，之后进入下一个的点照射。
149.另一方面，在达到了第(j+n)个的目标计数数值时，即，在达到了开始射束出射的第j个～第(j+n)个的目标照射累计量值(在图7中由“(j)
th
～(j+n)
th
点目标照射量703”表示的照射量)时，在步骤s324中判定为“是”。
150.但是，实际上，在从扫描控制器41发出射束出射停止信号后直到离子束的照射实际停止的期间，在对第j个点至第(j+n)个点进行照射的期间的最后的期间(a)：714中，对该点以照射量(b)
j+n
：704照射离子束。该期间的照射量进一步作为下一个的从第(j+n+1)个点起的点照射时的初始值而被累计，以后以同样的方式地重复。
151.如上所述，通过由扫描控制器41进行基于照射量的控制，在各个连续的点照射中，始终对该连续的点照射区域照射离子束，直到在前1个连续的点照射中产生的响应延迟期间(a)中的照射量(b)
xx
与该连续点照射的照射量的合计值成为该连续的点照射区域的目标照射量为止。
152.在此，如图7的第(j+n+1)个点那样，考虑再次开始照射时的最初的点即(j+n+1)
th
点目标照射量705极小的点。
153.此时，对于连续照射中的最初的点即第(j+n+1)个点，在进行了紧前的点连续照射中的(j)
th
～(j+n)
th
点目标照射量703的照射后，在判定与第(j+n+1)个点的(j+n+1)
th
目标照射量705相当的目标计数数值是否比(j)
th
～(j+n)
th
点照射期间中的期间(a)：714中的离子束的照射量(b)
j+n
：704所对应的计数数值大的时间点(射束出射开始信号输出判定：步骤s321)，成为已经超过了该点的目标照射量的(超过了目标计数数值)状况。此时，扫描控制器41在第(j+n+1)个点，在步骤s321中判断为“否”，不输出射束出射开始信号，跳过第(j+n+1)个点(步骤s322)。
154.也可在步骤s322紧前安装用于监视是否为允许跳过的定时的功能，从而能够防止设想外的跳过。另外，如上所述，也可在步骤s322的行进条件中增加从第(j+n+1)个点起连续的点的在步骤s304的条件成立。
155.之后，经过射束出射停止后的处理(步骤s316及以后)，行进到下一个连续点(在此为第(j+n+2)个点)。关于跳过的点，由于照射量的实绩值为零，所以在上述的步骤s325中为“是”，进入步骤s326，还跳过判定计数器实绩值的步骤s317。
156.如上所述，与在实施例1中进行的说明同样地，通过步骤s326的实绩值判定跳过功能(以后，称为跳过功能a)以及步骤s322的点照射跳过功能(以后，称为跳过功能b)，能够进行小剂量点(目标照射量为零或者微小的点)的照射。将这些功能统称为跳过点功能。
157.如使用图7所说明的那样，跳过功能b仅适用于某点的响应延迟引起的照射量(b)
xx
超过下一点的目标照射量的情况。如上所述，该(b)
xx
由于加速器的响应延迟而产生，因此对于不停止射束出射的点，(b)
xx
的值为零。
158.由此，在本实施例中，跳过功能b仅对于在前一个点停止了射束出射，在该点开始射束出射的点有效，其他的不伴随有射束出射开始处理(在图6的步骤s323中判断为“是”)
的点成为本跳过功能b的对象以外。跳过功能a与射束出射的开始和停止无关地全部点成为对象。
159.另外，关于成为本跳过功能b的对象的点，与实施例1同样地，在射束出射开始前(图6的步骤s305)执行是否跳过点照射的判定(图6的步骤s321)，在跳过的情况下行进至图6的步骤s322，之后行进至步骤324。
160.如上所述，在导入了跳过点功能的本实施例的粒子束照射系统中，得到与实施例1相同的如下效果：在输出射束出射开始信号的时间点，即使在超过了该点的目标照射量的情况下，或者是为了应对加速器响应延迟或复杂的形状、剂量分布的照射而进行小剂量照射的点的情况下，也能够通过维持了充分的安全性的跳过功能继续治疗，不会因产生错误而中断照射从而能够继续治疗。
161.另外，假设在因各种状况使得该点的照射量无限微小的情况下、或图7的(b)
xx
：702、704的值突发性增加的情况下，也能够通过应用本功能来防止照射中断。由此，在治疗计划时，在照射中不需要考虑小剂量点，从而治疗计划的效率提高，也能够实现治疗品质的提高。
162.另外，能够缓和在治疗中能够使用的点单位的照射量下限值的制约，能够进行与点单位的照射量无关的灵活的治疗(复杂的形状、剂量分布的照射)。
163.而且，如上所述，关于通过导入本功能来确保安全性，通过对跳过功能a所适用的点安装其照射量或次数的监视功能来确保安全性。为了进一步提高安全性，也可使用跳过功能b的监视功能。
164.另外，推定为应用本功能的点在1次治疗中不足整体的1％。因此，关于本功能的导入，是能够将对治疗的影响抑制为最小限度而导入的功能，能够维持当前的治疗品质。
165.符号说明
166.1 带电粒子束产生装置
167.4 射束输送系统
168.5a、5b 扫描电磁铁(带电粒子束扫描装置)
169.6a 剂量监视器(照射量检测装置)
170.6b 位置监视器
171.8 出射用偏转器
172.9 高频施加装置
173.10 加速装置
174.11 前级带电粒子束产生装置(直线加速器)
175.12 同步加速器(加速器)
176.15 照射装置
177.17、23、24 偏转电磁铁
178.18、21、22 四极电磁铁
179.29 治疗台
180.30 患者
181.40 加速器/输送系统控制器
182.41 扫描控制器
183.41a 存储器
184.41b 计数器
185.62 射束路径
186.91 高频电源
187.92 开闭开关
188.93 高频施加电极
189.100 中央控制装置
190.140 治疗计划装置。