特許 6215086 荷電粒子線治療装置及び荷電粒子線治療装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6215086

(24)【登録日】2017年9月29日

(45)【発行日】2017年10月18日

(54)【発明の名称】荷電粒子線治療装置及び荷電粒子線治療装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20171005BHJP

【ＦＩ】

   A61N5/10 D

   A61N5/10 P

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-38628(P2014-38628)

(22)【出願日】2014年2月28日

(65)【公開番号】特開2015-160084(P2015-160084A)

(43)【公開日】2015年9月7日

【審査請求日】2016年8月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】浅羽 徹

【審査官】 石川 薫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０７２５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１２６２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０６２６０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｎ ５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スキャニング法を用いて荷電粒子線を被照射体へ照射する荷電粒子線治療装置であって、
スキャニングパターンに従って前記荷電粒子線を前記被照射体へ照射する照射部と、
前記スキャニングパターンに基づいて前記照射部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記被照射体に対して設定された同一の層内で前記照射部による前記荷電粒子線の照射が少なくとも２回行われる場合、前記照射毎にずれた前記スキャニングパターンに基づいて前記照射部を制御し、
１回分の照射における前記スキャニングパターンの１ピッチを、各ピッチにおける線量分布を重ね合わせたときに、重ね合わせに係る線量分布がピッチ方向に一定となるように設定する、荷電粒子線治療装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記照射毎に半ピッチずれた前記スキャニングパターンに基づいて前記照射部を制御する、請求項１に記載の荷電粒子線治療装置。

【請求項3】

スキャニング法を用いて照射部により荷電粒子線をスキャニングパターンに従って被照射体へ照射するための前記スキャニングパターンを設定する、荷電粒子線治療装置の制御方法であって、
制御部により前記照射毎にずれた前記スキャニングパターンを設定する工程を含み、
前記スキャニングパターンを設定する工程において、前記制御部は、前記被照射体に対して設定された同一の層内で前記荷電粒子線の照射が少なくとも２回行われる場合、前記照射毎にずれた前記スキャニングパターンを設定し、
１回分の照射における前記スキャニングパターンの１ピッチを、各ピッチにおける線量分布を重ね合わせたときに、重ね合わせに係る線量分布がピッチ方向に一定となるように設定する、荷電粒子線治療装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、荷電粒子線治療装置及び荷電粒子線治療装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、患者の幹部に荷電粒子線を照射することによって治療を行う荷電粒子線治療装置として、例えば、特許文献１に記載されたスキャニング式の荷電粒子線治療装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−１９１１８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

スキャニング式の荷電粒子線治療装置では、被照射体に対して設定された同一の層において荷電粒子線を複数回照射する場合がある。複数回の照射を行う場合において、荷電粒子線の瞬間的な位置変動（以下、「照射位置誤差」という）が生じると、その近傍での投与線量が変化する。つまり、線量分布が局所的に変動する。従って、同一のスキャニングパターン中において偶然同じ位置で照射毎の照射位置誤差が生じると、線量分布の局所的な変動が照射毎に重複されるので、その変動量が照射毎に倍加されて許容値を超えるおそれがある。その結果、線量分布の均一性が悪化するという問題がある。

【0005】

そこで本発明は、荷電粒子線の照射位置誤差が生じる場合であっても、線量分布の均一性の悪化を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明に係る荷電粒子線治療装置は、スキャニング法を用いて荷電粒子線を被照射体へ照射する荷電粒子線治療装置であって、スキャニングパターンに従って荷電粒子線を被照射体へ照射する照射部と、スキャニングパターンに基づいて照射部を制御する制御部と、を備え、制御部は、被照射体に対して設定された同一の層内で照射部による荷電粒子線の照射が少なくとも２回行われる場合、照射毎にずれたスキャニングパターンに基づいて照射部を制御することを特徴とする。

【0007】

本発明に係る荷電粒子線治療装置では、被照射体に対して設定された同一の層内で照射部による荷電粒子線の照射が少なくとも２回行われる場合、制御部によって照射毎にずれたスキャニングパターンに基づいて照射部が制御される。これにより、各照射において照射位置誤差が生じた場合であっても、各スキャニングパターンがずれているので、各スキャニングパターン中で当該照射位置誤差が生じる位置が偶然同じ位置となる可能性を低減することができる。よって、照射位置誤差によって生じる線量分布の局所的な変動が照射毎に重複する可能性を低減することができる。その結果、線量分布の均一性の悪化を抑制することができる。以上より、荷電粒子線の照射位置誤差が生じる場合であっても、線量分布の均一性の悪化を抑制することができる。

【0008】

また、本発明に係る荷電粒子線治療装置では、制御部は、照射毎に半ピッチずれたスキャニングパターンに基づいて照射部を制御してもよい。この場合、各スキャニングパターンが半ピッチずれているので、照射時に荷電粒子線の線量率が最も高い部分が、照射毎に均等な間隔で並ぶ。従って、線量分布の均一性の悪化を抑制するのに好適である。

【0009】

また、本発明に係る荷電粒子線治療装置の制御方法は、スキャニング法を用いて照射部により荷電粒子線をスキャニングパターンに従って被照射体へ照射する荷電粒子線治療装置の制御方法であって、制御部により照射毎にずれたスキャニングパターンに基づいて照射部を制御する工程を含み、照射部を制御する工程において、制御部は、被照射体に対して設定された同一の層内で荷電粒子線の照射が少なくとも２回行われる場合、照射毎にずれたスキャニングパターンに基づいて、照射部を制御することを特徴とする。

【0010】

本発明に係る荷電粒子線治療装置の制御方法では、照射部を制御する工程において、被照射体に対して設定された同一の層内で照射部による荷電粒子線の照射が少なくとも２回行われる場合、制御部によって照射毎にずれたスキャニングパターンに基づいて、照射部が制御される。これにより、各照射において照射位置誤差が生じた場合であっても、各スキャニングパターンがずれているので、各スキャニングパターン中で当該照射位置誤差が生じる位置が偶然同じ位置となる可能性を低減することができる。よって、照射位置誤差によって生じる線量分布の局所的な変動が照射毎に重複する可能性を低減することができる。その結果、線量分布の均一性の悪化を抑制することができる。以上より、荷電粒子線の照射位置誤差が生じる場合であっても、線量分布の均一性の悪化を抑制することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、荷電粒子線の照射位置誤差が生じる場合であっても、線量分布の均一性の悪化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置の斜視図である。

【図2】図１の荷電粒子線治療装置の照射部及び制御部の概略構成図である。

【図3】第Ｎ層における第１スキャニングパターン及び第２スキャニングパターンの一例を示す図である。

【図4】本実施形態に係る荷電粒子線治療装置において、照射位置誤差が生じる場合における荷電粒子線の線量分布を照射位置毎に重ね合わせた結果を示すグラフである。

【図5】本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１の制御方法の一例を示すフローチャートである。

【図6】照射位置誤差が生じない場合における、照射位置毎の各線量分布を示すグラフである。

【図7】図６における各線量分布を照射位置毎に重ね合わせた結果を示すグラフである。

【図8】図８は、照射位置誤差が生じる場合における、照射位置毎の各線量分布を示すグラフである。

【図9】同一のスキャニングパターン中において同じ位置で照射毎の照射位置誤差が生じる場合における、図８における各線量分布を照射位置毎に重ね合わせた結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0014】

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置１は、荷電粒子線を照射する照射部２を備える。照射部２は、治療台４を取り囲むように設けられた回転ガントリ５に取り付けられている。照射部２は、回転ガントリ５によって治療台４の周りに回転可能とされている。なお、図１に示される照射部２は、患者の体内の腫瘍の治療を行うためのものである。

【0015】

図２は、図１の荷電粒子線治療装置１の照射部２及び制御部７の概略構成図である。図２に示されるように、照射部２は、患者１５の体内の腫瘍（被照射体）１４に対し、荷電粒子線Ｂを照射するものである。荷電粒子線Ｂとは、電荷をもった粒子を高速に加速したものであり、例えば陽子線、重粒子（重イオン）線、電子線等が挙げられる。

【0016】

なお、以下の説明においては、「Ｘ方向」、「Ｙ方向」、「Ｚ方向」という語を用いて説明する。「Ｚ方向」とは、荷電粒子線Ｂの基軸ＡＸが延びる方向である。なお、「基軸ＡＸ」とは、後述の走査電磁石６で偏向しなかった場合の荷電粒子線Ｂの照射軸とする。図２では、基軸ＡＸに沿って荷電粒子線Ｂが照射されている様子を示している。「Ｘ方向」とは、Ｚ方向と直交する平面内における一の方向である。「Ｙ方向」とは、Ｚ方向と直交する平面内においてＸ方向と直交する方向である。

【0017】

まず、図２を参照して、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１の概略構成について説明する。荷電粒子線治療装置１は、スキャニング法に係る照射装置である。なお、スキャニング方式は特に限定されず、ラインスキャニング、ラスタースキャニング、スポットスキャニング等を採用してよい。図２に示されるように、荷電粒子線治療装置１は、イオン源（不図示）で生成した荷電粒子を加速する加速器３から出射された荷電粒子線Ｂを照射する装置であり、走査電磁石６、四極電磁石８、プロファイルモニタ１１、ドーズモニタ１２、フラットネスモニタ１３ａ，１３ｂ、ディグレーダ３０及び制御部７を備えている。走査電磁石６、各モニタ１１，１２，１３ａ，１３ｂ、四極電磁石８、及びディグレーダ３０は、照射ノズル９に収容されている。制御部７は、照射ノズル９の外部に設けられている。

【0018】

加速器３は、荷電粒子を加速させて、荷電粒子線Ｂを連続的に発生させる発生源である。加速器３として、例えば、サイクロトロン、シンクロトロン、シンクロサイクロトロン、ライナック等が挙げられる。加速器３で発生した荷電粒子線Ｂは、ビーム輸送系４１によって照射ノズル９へ輸送される。この加速器３は、制御部７に接続されており、供給される電流が制御される。

【0019】

走査電磁石６は、Ｘ方向走査電磁石６ａ及びＹ方向走査電磁石６ｂを含む。Ｘ方向走査電磁石６ａ及びＹ方向走査電磁石６ｂは、それぞれ一対の電磁石から構成され、制御部７から供給される電流に応じて一対の電磁石間の磁場を変化させ、当該電磁石間を通過する荷電粒子線Ｂを走査する。Ｘ方向走査電磁石６ａは、Ｘ方向に荷電粒子線Ｂを走査し、Ｙ方向走査電磁石６ｂは、Ｙ方向に荷電粒子線Ｂを走査する。これらの走査電磁石６は、基軸ＡＸ上であって、加速器３よりも荷電粒子線Ｂの下流側にこの順で配置されている。

【0020】

四極電磁石８は、Ｘ方向四極電磁石８ａ及びＹ方向四極電磁石８ｂを含む。Ｘ方向四極電磁石８ａ及びＹ方向四極電磁石８ｂは、制御部７から供給される電流に応じて荷電粒子線Ｂを絞って収束させる。Ｘ方向四極電磁石８ａは、Ｘ方向において荷電粒子線Ｂを収束させ、Ｙ方向四極電磁石８ｂは、Ｙ方向において荷電粒子線Ｂを収束させる。四極電磁石８に供給する電流を変化させて絞り量（収束量）を変化させることにより、荷電粒子線Ｂのビームサイズを変化させることができる。四極電磁石８は、基軸ＡＸ上であって加速器３と走査電磁石６との間にこの順で配置されている。なお、ビームサイズとは、ＸＹ平面における荷電粒子線Ｂの大きさである。また、後述のビーム形状とは、ＸＹ平面における荷電粒子線Ｂの形状である。

【0021】

プロファイルモニタ１１は、初期設定の際の位置合わせのために、荷電粒子線Ｂのビーム形状及び位置を検出する。プロファイルモニタ１１は、基軸ＡＸ上であって四極電磁石８と走査電磁石６との間に配置されている。ドーズモニタ１２は、荷電粒子線Ｂの強度を検出する。ドーズモニタ１２は、基軸ＡＸ上であって走査電磁石６に対して下流側に配置されている。フラットネスモニタ１３ａ，１３ｂは、荷電粒子線Ｂのビーム形状及び位置を検出監視する。フラットネスモニタ１３ａ，１３ｂは、基軸ＡＸ上であって、ドーズモニタ１２よりも荷電粒子線Ｂの下流側に配置されている。各モニタ１１，１２，１３ａ，１３ｂは、検出した検出結果を制御部７に出力する。

【0022】

ディグレーダ３０は、通過する荷電粒子線Ｂのエネルギーを低下させて当該荷電粒子線Ｂの飛程を調整する。なお、飛程の調整は、加速器３の直後に設けられたディグレーダ（不図示）によって荒調整が行われ、照射ノズル９内のディグレーダ３０で微調整が行われる。ディグレーダ３０は、基軸ＡＸ上であって、走査電磁石６よりも荷電粒子線Ｂの下流側に設けられ、患者１５の体内における荷電粒子線Ｂの最大到達深さを調整する。本実施形態では、ディグレーダ３０は、照射ノズル９の先端部９ａに設けられている。なお、照射ノズル９の先端部９ａとは、荷電粒子線Ｂの下流側の端部である。

【0023】

制御部７は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等により構成されている。この制御部７は、各モニタ１１，１２，１３ａ，１３ｂから出力された検出結果に基づいて、加速器３、走査電磁石６及び四極電磁石８を制御する。また、制御部７は、スキャニングパターンに基づいて照射部２を制御する。この具体的な制御方法は、後述する。

【0024】

図２に示す荷電粒子線治療装置１により、スキャニング法によって荷電粒子線Ｂの照射を行う場合、所定の飛程に調整可能なディグレーダ３０をセットすると共に、通過する荷電粒子線Ｂが収束するように四極電磁石８を作動状態（ＯＮ）とする。

【0025】

続いて、加速器３から荷電粒子線Ｂを出射する。出射された荷電粒子線Ｂは、走査電磁石６の制御によって走査されると共に、ディグレーダ３０で荷電粒子線Ｂの飛程距離が調整される。これにより、荷電粒子線Ｂは、腫瘍１４に対してＺ方向に設定された一の層における照射範囲内を走査されつつ照射されることとなる。一の層に対する照射が完了したら、次の層へ荷電粒子線Ｂを照射する。

【0026】

次に、制御部７が、スキャニングパターンに基づいて照射部２を制御する方法を具体的に説明する。制御部７は、腫瘍１４（被照射体）に対して設定された同一の層内で照射部２による荷電粒子線Ｂの照射が少なくとも２回行われる場合、照射毎にずれたスキャニングパターンに基づいて照射部２を制御する。「照射毎にずれたスキャニングパターン」とは、１回の照射に対するスキャニングパターンが、照射の回数毎にずれたスキャニングパターンであることをいう。「１回の照射」とは、１つのスキャニングパターンに従った照射部２による荷電粒子線Ｂの照射であり、荷電粒子線Ｂが１つのスキャニングパターンの軌跡を照射開始位置から照射停止位置まで辿ることをいう。また、「ずれたスキャニングパターン」とは、例えば、スキャニングパターンのスキャンライン位置がＸ方向（スキャンラインのピッチ方向）及びＹ方向の少なくとも一方の方向で互いに重なり合わない部分を有するスキャニングパターンをいう。即ち、「ずれたスキャニングパターン」とは、それぞれのスキャニングパターンの軌跡が完全には重なり合わないスキャニングパターンである。「ずれたスキャニングパターン」は、例えばスキャンラインの位置が半ピッチずれたスキャニングパターンでもよい。

【0027】

制御部７には、荷電粒子線治療計画装置１００が接続されている。荷電粒子線治療装置１が治療を行う際、事前に荷電粒子線治療計画装置１００で治療計画を作成し、当該治療計画を制御部７へ送信する。制御部７は、受信した治療計画に基づいて荷電粒子線Ｂの照射を行う。

【0028】

荷電粒子線治療計画装置１００は、腫瘍（被照射体）１４の各層におけるスキャニングパターンを治療計画として作成する。荷電粒子線治療計画装置１００は、腫瘍１４に対して設定された同一の層内における荷電粒子線Ｂの照射の回数に対応するスキャニングパターンを作成する。

【0029】

以下、一例として、腫瘍１４に対して設定された同一の第Ｎ層内で照射部２による荷電粒子線Ｂの照射が２回行われる場合について、具体的に説明する。荷電粒子線治療計画装置１００は、例えば、第Ｎ層内における１回目の荷電粒子線Ｂの照射に対応する第１スキャニングパターンと、１回目の荷電粒子線Ｂの照射と同一の層である第Ｎ層内における２回目の荷電粒子線Ｂの照射に対応する第２スキャニングパターンとを作成する。第１スキャニングパターンと第２スキャニングパターンとは、互いにずれたスキャニングパターンである。

【0030】

制御部７は、第Ｎ層内における１回目の照射を行う場合には、荷電粒子線治療計画装置１００によって作成された第１スキャニングパターンを走査電磁石６に実行させる。制御部７は、第Ｎ層内における２回目の照射を行う場合には、荷電粒子線治療計画装置１００によって作成された第２スキャニングパターンを走査電磁石６に実行させる。つまり、制御部７は、同一の第Ｎ層内において照射毎にずれたスキャニングパターンに基づいて照射部２を制御する。

【0031】

次に、図３を参照して、第１スキャニングパターン及び第２スキャニングパターンの一例を説明する。図３は、第Ｎ層における第１スキャニングパターン及び第２スキャニングパターンの一例を示す図である。図３の（ａ）は、第１スキャニングパターンを示し、図３の（ｂ）は、第２スキャニングパターンを示す。

【0032】

図３に示されるように、第Ｎ層における照射範囲Ｓにおいて、１回目の照射のときの第１スキャニングパターンＳＰ１と２回目の照射のときの第２スキャニングパターンＳＰ２とは、Ｙ軸方向へ延伸するスキャンラインのＸ軸方向の位置がピッチ方向で平行にずれている。第１スキャニングパターンＳＰ１の軌跡と、第２スキャニングパターンＳＰ２の軌跡とは、一致していない。第１スキャニングパターンＳＰ１における、Ｙ軸方向へ延伸するスキャンラインのＸ軸方向の位置と、第２スキャニングパターンＳＰ２における、Ｙ軸方向へ延伸するスキャンラインのＸ軸方向の位置とのずれは、略半ピッチである。つまり、１回目の照射時における荷電粒子線Ｂの線量率が最も高い部分と、２回目の照射時における荷電粒子線Ｂの線量率が最も高い部分とが、照射毎に略均等な間隔で並ぶ。なお、第１スキャニングパターンＳＰ１と第２スキャニングパターンＳＰ２とのずれは、略半ピッチでなくてもよい。

【0033】

続いて、図４を参照して、荷電粒子線治療装置１で照射位置誤差が生じる場合における、荷電粒子線Ｂの線量分布の変動の一例について説明する。図４は、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１において、照射位置誤差が生じる場合における荷電粒子線Ｂの線量分布を照射位置毎に重ね合わせた結果を示すグラフである。図４の横軸は照射位置を示し、図４の縦軸は線量分布を示す。図４の（ａ）は、１回目の照射によって得られる線量分布１０ａと、２回目の照射によって得られる線量分布１０ｂとをそれぞれ示す。図４の（ｂ）は、１回目及び２回目の照射を積算して得られる線量分布１０ｃを示す。ただし、図４は、第１スキャニングパターンＳＰ１と第２スキャニングパターンＳＰ２とがずれていることにより、１回目の照射における照射位置誤差と２回目の照射における照射位置誤差とが同じ位置となっていない状態を示している。

【0034】

図４の（ａ）に示されるように、線量分布１０ａ及び線量分布１０ｂは、照射位置誤差に起因してそれぞれ局所的に変動する。上記のとおり、１回目の照射における照射位置誤差と２回目の照射における照射位置誤差とが同じ位置でないので、線量分布１０ａの局所的な変動と線量分布１０ｂの局所的な変動とは、重複されない。従って、図４の（ｂ）に示されるように、１回目及び２回目の照射を積算して得られる線量分布１０ｃにおける変動量は、各照射における線量分布１０ａ，１０ｂの各変動量の単純な倍加とはならない。つまり、同一のスキャニングパターン中において偶然同じ位置で照射毎の照射位置誤差が生じる場合（図９の（ｂ）参照）よりも、線量分布１０ｃの変動量が抑制されている。なお、同一のスキャニングパターン中において偶然同じ位置で照射毎の照射位置誤差が生じる場合と比較した、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１の作用及び効果の詳細は、後述する。

【0035】

次に、第Ｎ層内で荷電粒子線Ｂの照射が２回行われる場合の、荷電粒子線治療装置１の制御方法の一例について説明する。荷電粒子線治療装置１の制御方法は、腫瘍１４に対して設定された同一の第Ｎ層内で荷電粒子線Ｂの照射が少なくとも２回行われる場合、制御部７によって照射毎にずれたスキャニングパターンに基づいて照射部２を制御する工程を含む。以下、図５を参照して、同一の第Ｎ層内で荷電粒子線Ｂの照射が２回行われる場合の例を具体的に説明する。図５は、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１の制御方法の一例を示すフローチャートである。なお、以下の制御方法は、一例に過ぎず、本発明の課題を達成できる限り、どのような制御方法を採用してもよい。例えば、以下の制御方法では、全ての層において２回の照射が行われる場合を想定しているが、これに限られない。照射が行われる層には、１回の照射のみ行われる層、２回の照射が行われる層、及び、２回よりも多くの照射が行われる層等が含まれていてもよい。

【0036】

図５に示されるように、スキャンを開始すると、制御部７は、第Ｎ層内における１回目の照射時に、第１スキャニングパターンＳＰ１を走査電磁石６に実行させる（ステップＳ１）。続いて、制御部７は、第Ｎ層内における２回目の照射時に、第２スキャニングパターンＳＰ２を走査電磁石６に実行させる（ステップＳ２）。第Ｎ層内における２回目の照射が完了したら、全ての層のスキャンが終了したかどうかを判定する（ステップＳ３）。全ての層のスキャンが終了したと判定されない場合（ステップＳ３；Ｎｏ）には、次の層へと移行して、ステップＳ１及びステップＳ２を再度繰り返す。全ての層のスキャンが終了したと判定される（ステップＳ３；Ｙｅｓ）と、スキャンを終了する。

【0037】

次に、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１及び荷電粒子線治療装置１の制御方法の作用効果について説明する。

【0038】

一般に、荷電粒子線Ｂの線量位置誤差が生じると、その近傍での投与線量が変化する。つまり、荷電粒子線Ｂの線量分布の局所的な変動が生じる。従って、同一の層内において照射を複数回行う場合には、照射毎の照射位置誤差が同一のスキャニングパターン中において偶然同じ位置で生じると、線量分布の局所的な変動が照射毎に重複されるので、その変動量が照射毎に倍加されて許容値を超えるおそれがあった。その結果、線量分布の均一性が悪化するという問題があった。以下、この問題について、詳細に説明する。

【0039】

まず、荷電粒子線Ｂの線量位置誤差が生じない場合の正常な線量分布と、荷電粒子線Ｂの線量位置誤差が生じる場合の線量分布とを比較して説明する。図６は、照射位置誤差が生じない場合における、照射位置毎の線量分布を示すグラフである。図６の横軸は照射位置を示し、図６の縦軸は荷電粒子線Ｂの線量分布を示す。

【0040】

図７は、図６における各線量分布を照射位置毎に重ね合わせた結果を示すグラフである。図７の横軸は照射位置を示し、図７の縦軸は重ね合わせた線量分布を示す。図７の（ａ）は、１回目の照射によって得られる線量分布４０ａを示し、図７の（ｂ）は、１回目及び２回目の照射を積算して得られる線量分布４０ｃを示す。図７の（ａ）に示されるように、照射位置誤差が生じない場合には、線量分布４０ａは局所的に変動することなく一定である。また、図７の（ｂ）に示されるように、照射位置誤差が生じない場合には、１回目及び２回目の照射が積算されても、線量分布４０ｃは局所的に変動することなく一定である。すなわち、照射位置誤差が生じない場合には、線量分布４０は均一性が保たれている。

【0041】

図８は、照射位置誤差が生じる場合における、照射位置毎の各線量分布を示すグラフである。図８の横軸は照射位置を示し、図８の縦軸は荷電粒子線Ｂの線量分布を示す。

【0042】

図９は、同一のスキャニングパターン中において同じ位置で照射毎の照射位置誤差が生じる場合における、図８における各線量分布を照射位置毎に重ね合わせた結果を示すグラフである。図９の横軸は照射位置を示し、図９の縦軸は重ね合わせた線量分布を示す。図９の（ａ）は、１回目の照射によって得られる線量分布５０ａを示し、図９の（ｂ）は、１回目及び２回目の照射を積算して得られる線量分布５０ｃを示す。図９の（ａ）に示されるように、照射位置誤差が生じる場合には、線量分布５０ａは局所的に変動する。また、図９の（ｂ）に示されるように、１回目の照射位置誤差と２回目の照射位置誤差とが同一のスキャニングパターン中の同じ位置で生じる場合には、１回目及び２回目の照射を積算して得られる線量分布５０ｃは、局所的な変動が重複されるので、その変動量が倍加されて許容値を超えるおそれがある。つまり、同一の層内において照射を複数回行う場合には、同一のスキャニングパターン中の同じ位置で照射毎の照射位置誤差が生じると、線量分布５０ｃの均一性の悪化を抑制できなかった。

【0043】

これに対し、本実施形態においては、第１スキャニングパターンと第２スキャニングパターンとがずれているので、１回目の照射における照射位置誤差と２回目の照射における照射位置誤差とが、同じ位置となる可能性を低減することができる。１回目の照射における照射位置誤差と２回目の照射における照射位置誤差とが同じ位置でない場合には、線量分布１０ａの局所的な変動と、線量分布１０ｂの局所的な変動とが重複されない（図４参照）。従って、１回目及び２回目の照射を積算して得られる線量分布１０ｃにおける変動量は、各照射における線量分布１０ａ，１０ｂの各変動量の単純な倍加とはならない。これにより、同一のスキャニングパターン中において同じ位置で照射毎の照射位置誤差が生じる場合よりも、線量分布１０ｃの変動量が抑制されている。

【0044】

以上、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１及び荷電粒子線治療装置１の制御方法によれば、腫瘍１４（被照射体）に対して設定された同一の層内で照射部２による荷電粒子線Ｂの照射が少なくとも２回行われる場合、制御部７によって照射毎にずれた第１スキャニングパターンＳＰ１及び第２スキャニングパターンに基づいて照射部が制御される。これにより、各照射において照射位置誤差が生じた場合であっても、第１スキャニングパターンＳＰ１と第２スキャニングパターンＳＰ２とがずれているので、第１スキャニングパターンＳＰ１で照射位置誤差が生じる位置と、第２スキャニングパターンＳＰ２中で照射位置誤差が生じる位置とが偶然同じ位置となる可能性を低減することができる。よって、照射位置誤差によって生じる線量分布の局所的な変動が照射毎に重複する可能性を低減することができる。その結果、線量分布の均一性の悪化を抑制することができる。以上より、荷電粒子線Ｂの照射位置誤差が生じる場合であっても、線量分布の均一性の悪化を抑制することができる。

【0045】

以上、本実施形態の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

【0046】

例えば、上記実施形態では、腫瘍１４に対して設定された同一の層内で照射部２による荷電粒子線の照射が２回行われる場合を一例として説明したが、照射の回数は２回に限られず、２回以上であってもよい。

【0047】

制御部７は、照射毎に半ピッチずれたスキャニングパターンに基づいて照射部２を制御してもよい。この場合、各スキャニングパターンが半ピッチずれているので、照射時に荷電粒子線Ｂの線量率が最も高い部分が、照射毎に均等な間隔で並ぶ。従って、線量分布の均一性の悪化を抑制するのに好適である。なお、照射の回数が２回よりも多い場合には、照射毎に等ピッチ（例えば、照射の回数が３回の場合には、照射毎に１／３ピッチ）ずれたスキャニングパターンに基づいて照射部２を制御してもよい。

【0048】

図３に示す例は、荷電粒子線Ｂを連続的に走査するラインスキャニングであるが、断続的（スポット状）に荷電粒子線Ｂを照射するスポットスキャニングを行うようなスキャニングパターンを作成してもよい。

【符号の説明】

【0049】

１…荷電粒子線治療装置、２…照射部、７…制御部、１４…腫瘍（被照射体）、Ｂ…荷電粒子線、ＳＰ１…第１スキャニングパターン（スキャニングパターン），ＳＰ２…第２スキャニングパターン（スキャニングパターン）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】