粒子線照射システム、並びに、これに用いるコンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
【課題】照射時間を短縮し、照射対象に対する時間の負荷を軽減させるだけでなく、照射精度を向上させることができるようにする。
【解決手段】荷電粒子ビーム２を出射する加速器１２と、該加速器から出射された荷電粒子ビームを周期変動する照射対象６に複数回スキャニング照射する照射装置２０と、を有する粒子線照射システム１０において、前記照射対象をビーム軸方向に分割して層状に形成される各スキャン領域の大きさに対応する照射線量を、前記加速器からのビーム強度を変調（Ｓ２）させて供給させるビーム強度変調手段と、該ビーム強度変調手段によって変調された荷電粒子ビームにより供給される前記各照射線量を、前記照射対象の周期変動の変位量が所定位相内にあるゲート期間に、前記各スキャン領域に対してスキャニング照射（Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５）させる手段と、を備える。
【解決手段】荷電粒子ビーム２を出射する加速器１２と、該加速器から出射された荷電粒子ビームを周期変動する照射対象６に複数回スキャニング照射する照射装置２０と、を有する粒子線照射システム１０において、前記照射対象をビーム軸方向に分割して層状に形成される各スキャン領域の大きさに対応する照射線量を、前記加速器からのビーム強度を変調（Ｓ２）させて供給させるビーム強度変調手段と、該ビーム強度変調手段によって変調された荷電粒子ビームにより供給される前記各照射線量を、前記照射対象の周期変動の変位量が所定位相内にあるゲート期間に、前記各スキャン領域に対してスキャニング照射（Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５）させる手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子線照射システム、並びに、これに用いるコンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。特に、照射時間を短縮し、照射対象に対する時間の負荷を軽減させるだけでなく、照射精度を向上させることができる粒子線照射システム、並びに、これに用いるコンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、がん治療のため、陽子線、重粒子線等の荷電粒子ビーム（粒子線とも称する）を用いた放射線治療装置が注目されている。この荷電粒子ビームの照射方法の一つとして、３次元的に局所集中した線量分布をもつ荷電粒子ビームによるスポットビームにより腫瘍部（ターゲット部）を３次元的に塗りつぶすように照射するスキャニング法がある。
【０００３】
このスキャニング法では、設定した目標照射線量をターゲット部に対し一様に照射できるように、即ち、線量分布が悪化しない（例えば、ターゲット部での線量分布が平坦で一様になる）ように照射することが求められている。
【０００４】
このため、従来の照射方式では、スキャンの回数を増やし、照射時間を長くすることにより、ターゲット部の変動による線量分布の悪化等を避けている。例えば、特許文献１には、ターゲット部に対し、必要な線量を複数回に分けてスキャニング照射する、いわゆるリスキャニング照射に関する技術が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０８７６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特にペンシルビームを用いたスキャニング照射では、ピンポイントに絞られたビームによりスキャンして行くので、照射対象が動くと照射精度の低下が大きくなり、この照射精度の低下を避けるため、ビーム強度を弱くして照射時間を長くする必要があった。そのため、周期変動を有するターゲット部に対して短時間内に照射を終わらせることは困難であった。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解消すべくなされたもので、照射時間を短縮し、照射対象に対する時間の負荷を軽減させるだけでなく、照射精度を向上させることができるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、荷電粒子ビームを出射する加速器と、該加速器から出射された荷電粒子ビームを周期変動する照射対象に複数回スキャニング照射する照射装置と、を有する粒子線照射システムにおいて、前記照射対象をビーム軸方向に分割して層状に形成される各スキャン領域の大きさに対応する照射線量を、前記加速器からのビーム強度を変調させて供給させるビーム強度変調手段と、該ビーム強度変調手段によって変調された荷電粒子ビームにより供給される前記各照射線量を、前記照射対象の周期変動の変位量が所定位相内にあるゲート期間に、前記各スキャン領域に対してスキャニング照射させる手段と、を備えることで、前記課題を解決したものである。
【０００９】
本発明は、又、加速器から出射された荷電粒子ビームを周期変動する照射対象にスキャニング照射するためのコンピュータプログラムであって、前記照射対象をビーム軸方向に分割して層状に形成される各スキャン領域の大きさに対応する照射線量を、前記周期変動による変位量が所定位相内にあるゲート期間に前記各スキャン領域に対してスキャニング照射するステップを含むことを特徴とするコンピュータプログラムを提供するものである。
【００１０】
本発明は、又、前記コンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供するものである。
【００１１】
前記ゲート期間が、前記周期変動の各１周期中のゲート期間であるようにしてもよい。
【００１２】
又、前記各照射線量を複数回に分けてスキャニング照射するようにしてもよい。
【００１３】
又、前記周期変動が前記照射対象の変動を起こさせる変動源の収縮膨張による周期変動であり、前記所定位相が前記収縮膨張による変位量の中間点から収縮領域側の所定変位量以上の領域を示す位相であるようにしてもよい。
【００１４】
又、前記所定変位量が照射に許容された許容変位量であって、該許容変位量よりさらに収縮領域側の変位量以上の領域を示す位相により決定されるゲート期間によって前記各照射線量を割ったビーム強度により、該決定されたゲート期間にスキャニング照射するようにしてもよい。
【００１５】
又、予め記憶された前記照射対象の周期変動の基本パターンと照射中の周期変動のパターンとを時間軸基準に比較し、該比較により両パターンの変位間に所定以上のずれが生じた場合は、次のゲート期間開始まで照射を保留するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、前記照射対象の周期変動の変位量が所定位相内にあるゲート期間に、前記各スキャン領域に対してスキャニング照射するようにしたので照射対象の周期変動と同期が取れ、しかもスキャン領域の断面の大きさに応じて荷電粒子ビームの強度を変調し、複数回スキャニング照射（リスキャニング照射）するようにしたので、短時間内で精度良く照射が完了できるようになった。従って、これまでの技術では照射時間を要し、照射対象に対する時間の負荷等があったため、実現が困難と考えられていた周期変動を伴うターゲット（例えば呼吸性変動を伴う臓器）へのスキャニング照射が可能となり、照射（例えば治療）を現実的な時間内に完了することが可能となる。又、従来は多数回のリスキャニング照射が必要であった場合も、照射精度が高いので数回のリスキャニング照射により照射を完了させることが出来る。
【００１７】
特に、ゲート期間が、周期変動の各１周期中のゲート期間である場合には、計画通りに照射ができ、短時間で照射が完了させることができる。
【００１８】
又、ゲート期間を、変位量の中間点から収縮領域側の所定変位量以上の領域を示す位相であるようにした場合には、周期変動が少ない所定位相期間の設定が容易にできる。
【００１９】
又、許容変位量よりさらに収縮領域側の変位量以上の領域を示す位相により決定されるゲート期間にスキャニング照射するようにした場合には、周期変動の乱れの影響を受けにくい。
【００２０】
又、予め記憶された前記照射対象の周期変動の基本パターンと照射中の周期変動のパターンとを時間軸基準に比較し、該比較により両パターンの変位間に所定以上のずれが生じた場合は、次のゲート期間開始まで照射を保留するようにした場合には、照射途中で突発的な周期変動の乱れがあっても対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第１実施形態に係る粒子線照射システムの全体構成を示す説明図である。
【００２３】
図１に示される如く、粒子線照射システム１０は、荷電粒子ビーム２を加速して出射する加速器１２と、該加速器１２から出射された荷電粒子ビーム２を輸送するビーム輸送系１４と、該ビーム輸送系１４を経た荷電粒子ビーム２を被照射体（例えば人や動物）４の照射対象であるターゲット部（例えば臓器の腫瘍部等）６に照射する照射装置２０と、被照射体４の呼吸性変動を監視する呼吸性変動監視装置３０と、加速器１２から出射される荷電粒子ビーム２の強度を変調する加速器強度変調装置（ビーム強度変調手段）３２と、前記粒子線照射システム１０を制御する制御装置３４とを備えている。
【００２４】
前記照射装置２０は、図２に詳細に示される如く、荷電粒子ビーム２をビーム進行方向（Ｚ方向）に垂直な平面を形成するＸ−Ｙ方向に偏向させるスキャニングマグネット２２、２４と、荷電粒子ビーム２の位置を監視する線量モニタ２６と、Ｚ方向の荷電粒子ビーム２の停止位置を調整するレンジシフタ２８とを備え、ターゲット部６に対しスキャン軌道８に沿ってスキャンするようになっている。
【００２５】
前記呼吸性変動監視装置３０は、例えば被照射体４の体表に取付けられたＬＥＤの光の動きをカメラでとらえ、画像処理により呼吸性変動を監視し、ターゲット部６の呼吸による周期変動を検出するようになっている。
【００２６】
前記加速器強度変調装置３２は、照射対象であるターゲット部６を、荷電粒子ビーム２のビーム軸方向に分割し、層状に形成される各スキャン領域の大きさに対応する照射線量を、加速器１２からの荷電粒子ビーム２の強度を変調するようになっている。
【００２７】
前記制御装置３４は、図１に示される如く、加速器１２から出射された荷電粒子ビーム２を照射装置２０によりターゲット部６にスキャニング照射等するためのコンピュータのＣＰＵ３４Ａと、前記加速器強度変調装置３２により変調された荷電粒子ビーム２を照射するようにコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムを有するメモリ３４Ｂとを備え、前記コンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体３６が接続されるようになっている。
【００２８】
又、制御装置３４は、呼吸性変動監視装置３０より検出された呼吸性変動に基づき、加速器強度変調装置３２よって加速器１２からの荷電粒子ビーム２の強度を変調させたり、照射装置２０によって、前記変調された荷電粒子ビーム２により供給される照射線量を、ターゲット部６の周期変動の変位量が所定位相内にあるゲート期間に、各スキャン領域に対してスキャニング照射させたり、照射装置２０のスキャニングマグネット２２、２４によるスキャニングや、レンジシフタ２８によるビーム停止位置等を制御したりするようになっている。
【００２９】
ここで、前記制御装置３４による制御は、メモリ３４Ｂのコンピュータプログラムに基づき、実現されるようになっている。
【００３０】
次に、本発明に係る実施形態の照射方法であるＰＣＲ法（Ｐｈａｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｓｃａｎｎｉｎｇ）の手順について、図４及び図５を参照しながら、図３に基づき説明する。
【００３１】
まず、ステップＳ１で、呼吸性変動監視装置３０により、図４（Ａ）に示される如く、呼吸性変動の信号の波形（呼吸パターン）Ｐを照射前又は照射中に測定する。この呼吸パターンＰが照射対象であるターゲット部６の周期変動に対応していて、この周期変動は、照射対象の変動を起こさせる変動源（例えば肺）の収縮・膨張により発生する。ここで、図４（Ａ）中、変位量の中間点から上側が膨張領域、下側が収縮領域である。
【００３２】
次に、ステップＳ２で、ターゲット部６を分割したスキャン領域Ｓの大きさに応じて荷電粒子ビーム２の強度を変調する。例えばスキャン領域Ｓｎの断面や体積の大きさに応じたビーム強度に変調する。
【００３３】
このビーム強度は、ビーム強度＝照射線量／基本ゲート期間、より求める。
【００３４】
ここで、照射線量は、照射対象をビーム軸方向に分割して層状に形成される各スキャン領域の大きさに対応する照射線量である。又、基本ゲート期間は、予め測定された基本的な照射対象の周期変動（以下、基本呼吸パターンと称する）の変位量が所定位相内にある期間である。具体的には、基本呼吸パターンの変位量が所定閾値以下、即ち所定位相が収縮・膨張による変位量の中間点から収縮領域側の所定変位量以上の領域を示す位相内にある期間である。
【００３５】
次にステップ３で、図４（Ｂ）に示される如く、測定中の呼吸パターンの変位量が所定閾値θ以下になるゲート期間Ｔを検出する。具体的には、呼吸周期ゲート期間Ｔの始点Ａを検出する。
【００３６】
ここで、図４（Ｄ）では、ターゲット部６を深さ方向（荷電粒子ビーム２の進行方向）において複数の層（スライス）に分割したスキャン領域Ｓに対して、スライス番号を深いものから順に付けている。又、図４（Ｃ）のビーム電流（ビーム強度）は、各スキャン領域Ｓの大きさに応じている。
【００３７】
ゲート期間Ｔを検出したら、ステップＳ４で、ゲート期間Ｔをリスキャン回数Ｎで割った分割期間に、スキャン領域Ｓに対してスキャニング照射をする。具体的には、図５に示される如く、分割期間ｔ１にスキャン領域Ｓｎに対してスキャニング照射を１回行う。ここで、リスキャン回数Ｎ＝４で、ゲート期間Ｔは４分割され、各分割期間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、の時間の長さはＴ／４である。
【００３８】
次に、ステップＳ５で、スキャニング照射を行った回数がリスキャニング回数Ｎになったか否かを判定する。リスキャニング回数Ｎに達していない場合は、ステップＳ４に戻り、次の分割期間ｔ２に同じスキャン領域Ｓｎに対して２回目のスキャニング照射をする。
【００３９】
これをリスキャニング回数Ｎに達するまで繰り返す。具体的には、図５に示される如く、分割期間ｔ４まで繰り返す。
【００４０】
リスキャニング回数Ｎに達したら、ステップＳ６で、全てのスライスにリスキャニング照射が終了したか否か、即ち、スキャン領域Ｓのスライス番号が最後か否かを判定する。
【００４１】
スライス番号が最後でないなら、ステップＳ２に戻り、次のゲート期間Ｔにおいて、次のスキャン領域Ｓｎ＋１に対してリスキャニング照射を行う。スライス番号が最後なら照射を終了する。
【００４２】
次に、図５に基づき、ＰＣＲ法について詳細に説明する。
【００４３】
図５は、図４の呼吸パターンＰのゲート期間Ｔ付近を拡大して示した図である。
【００４４】
このゲート期間Ｔにおいて、１つのスキャン領域Ｓ、例えばＳｎに対してリスキャニング照射を行う。この１つのスキャン領域Ｓｎに照射する荷電粒子ビーム２の総粒子数は、スキャン領域Ｓｎの大きさにより決ってくる。
【００４５】
リスキャン回数をＮと設定した場合、前記総粒子数をＮで割った粒子数が、１スキャンに必要な粒子数（１スキャン粒子数）である。
【００４６】
この１スキャン粒子数を、例えば、スキャン領域Ｓｎに対しゲート期間ＴのＮ分の１の時間で供給する。具体的には、分割期間ｔ１において、例えば、スキャン領域Ｓｎに対し、所定のスキャン軌道に沿ってスキャニング照射を行い、１スキャン粒子数を供給する。ここで、１スキャン粒子数をＴ／Ｎで割った値が荷電粒子ビーム２の強度（ビーム電流）に対応する。このビーム電流は、各スキャン領域Ｓの大きさに応じて、フレキシブルに加速器強度変調装置３２により設定される。
【００４７】
次の分割期間ｔ２においても、前記スキャン軌道に沿ってスキャニング照射を行い、１スキャン粒子数を供給する。これを期間ｔ４まで繰り返し、スキャン領域Ｓｎに対し総粒子数を供給する。
【００４８】
このＰＣＲ法においては、１つのゲート期間Ｔに、１つのスキャン領域Ｓに対してリスキャニング照射を行い、スキャン領域Ｓに対する総粒子数をリスキャン回数Ｎに分けて供給することにより、照射精度を高めている。
【００４９】
具体的には、図５に示される如く、４回に分けて総粒子数を供給しているため、各期間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４における呼吸性変動による各照射誤差が平均化され、照射精度を高めることができる。即ち、ゲート期間Ｔを分割し、時間分割したスキャニング照射を行うことによって照射誤差を相殺し、照射精度を向上させることが可能となっている。
【００５０】
一方、従来のリスキャニング照射では、呼吸性変動の位相と１つのスキャン領域に対する照射との同期が取れていなかった。具体的には、図６に示される如く、荷電粒子ビーム２の強度（ビーム電流）は、どのゲート期間Ｔにおいても一定のままで、例えば、スキャン領域Ｓｎに対してリスキャニング照射を行い、ゲート期間Ｔの間にリスキャニング照射が終了したら、次のスキャン領域Ｓｎ＋１に対して、同じビーム強度でリスキャニング照射を開始していた。そして、スキャン領域Ｓｎ＋１に対するリスキャニング照射が、ゲート期間Ｔの間に終了しない場合（例えば、図６に示される如く、スキャン軌道８が途中で終わっている場合）は、次のゲート期間Ｔを待って、同一のスキャン領域Ｓｎ＋１に対して残りのリスキャニング照射を行っていた。このため、呼吸性変動による照射誤差を十分に相殺するために、照射線量率を弱くした非常に多数回のリスキャニングを必要とし、周期変動を伴うターゲットへのスキャニング照射の実現を困難なものにしていた。
【００５１】
次に、図７に、従来法及び本発明に係る実施形態のＰＣＲ法による線量分布のシミュレーション結果を示す。
【００５２】
従来法では、図７（Ａ）に示される如く、呼吸性変動の影響によりターゲット領域Ｄにおいて線量分布が波を打っている。
【００５３】
一方、ＰＣＲ法では、図７（Ｂ）に示される如く、ターゲット領域Ｄにおいて平坦な線量分布が得られている。
【００５４】
このように、ＰＣＲ法では、少数回のリスキャンであっても平坦な線量分布が得られ、照射計画通りに効果的に照射できるため、狙った腫瘍細胞を死滅させることができる。
【００５５】
次に、本発明に係る第２実施形態について図８に基づき説明する。
【００５６】
本実施形態では、第１実施形態のゲート期間Ｔを以下に述べる許容ゲート期間より短くして照射する。
【００５７】
図８に示される如く、閾値θａは、所定変位量が照射対象の照射に許容された許容変位量である。即ち、呼吸による変動の場合には収縮領域より膨張領域の方が照射対象の変動が大きいため、閾値θａは照射に対してその変動が許容されるか否かの変位量である。この閾値θａにより定まるゲート期間が許容ゲート期間Ｔａである。
【００５８】
閾値θａよりさらに収縮領域側の変位量が、閾値θｂであり、この閾値θｂより低い変位量の領域、即ち、許容変位量よりさらに収縮領域側の変位量の領域以上を示す位相により決定されるゲート期間がゲート期間Ｔｂである。
【００５９】
本実施形態の照射では、照射対象の変動がより小さくなっているゲート期間Ｔｂにスキャン照射を行う。このときのビーム強度はゲート期間Ｔｂによって各スキャン領域Ｓの大きさに対応する照射線量を割ったビーム強度であり、ゲート期間Ｔｂがゲート期間Ｔａより短いため、ビーム強度は強くなる。このビーム強度は、第１実施形態の制御装置３４の下、加速器強度変調装置３２により実現される。
【００６０】
本実施形態によれば、ゲート期間Ｔｂでは、照射対象の変動が小さいため、照射のずれが小さく、照射精度が向上する。照射精度を上げたい場合や部分に照射したいとき、閾値を変えるだけで容易に照射精度を上げることができる。
【００６１】
次に、本発明に係る第３実施形態について図９に基づき説明する。
【００６２】
本実施形態では、咳や動悸といった突発的に呼吸パターンが乱れた場合にも対処する。
【００６３】
図９に示される如く、基本呼吸パターン（基本パターン）Ｐ０は、第１実施形態のメモリ３４Ｂに予め記憶された照射対象の周期変動の基本呼吸パターンである。この基本呼吸パターンＰ０は、照射対象ごとに予め測定され、メモリ３４Ｂに記憶させておく。ゲート期間Ｔ０は、基本呼吸パターンＰ０で閾値θ１のときの基本ゲート期間である。
【００６４】
次に、本実施形態の照射方法について説明する。
【００６５】
図３に示した第１実施形態のステップＳ４で、スキャニング照射をしている際、図９に示したように、Ｂの時点で例えば咳をしたときに、呼吸パターンが、呼吸パターン（パターン）Ｐ１となり、基本呼吸パターンＰ０からずれて行く場合等を本実施形態は想定している。
【００６６】
まず、第１実施形態のステップＳ３に対応するステップで、ゲート期間を検出した後、即ち、第１閾値θ１を越えた点Ａ１のときスキャニング照射を開始する（ステップＳ４に対応）。
【００６７】
次に、このスキャニング照射中に、基本呼吸パターンＰ０と照射中の周期変動の呼吸パターンＰ１を時間軸基準に比較する。具体的には、照射開始時点での呼吸パターンＰ１における点Ａ１での変位量と基本呼吸パターンＰ０における点Ｃ１での変位量との差ｇ０を求める。
【００６８】
そして、この呼吸パターンＰ１と基本呼吸パターンＰ０との変位量の差を監視し続け、両呼吸パターンの変位間に所定以上のずれｇ１が生じた場合は、スキャニング照射を停止させ、次のゲート期間開始まで照射を保留させる。具体的には、点Ａ２のときスキャニング照射を停止させる。このときの呼吸パターンＰ１における変位量θ２（第２閾値）をメモリ３４Ｂに記憶させる。
【００６９】
次に、呼吸の乱れが収まった後、呼吸パターンの変位量が第２閾値θ２以下になった点Ｃ３で照射を再開し、呼吸パターンの変位量が第１閾値θ１になった点Ｃ４でスキャニング照射を止める。
【００７０】
なお、ここまでのスキャニング照射の間に、分割期間での照射が終了した場合は、第１実施形態のステップＳ５に対応したステップでリスキャン回数を判定し、所定のリスキャン回数が終了したら、第１実施形態のステップＳ６に対応したステップに移る。
【００７１】
本実施形態によれば、図９に示したように、このスキャン領域に対する合計の照射時間はＴ１＋Ｔ２となり、基本ゲート期間Ｔ０とほぼ同じであり、照射途中で突発的な周期変動の乱れがあっても、計画していた照射線量をスキャン領域に照射できる。
【００７２】
なお、本発明に係る実施形態は治療に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る第１実施形態の粒子線照射システムの全体構成を示すブロック図
【図２】前記粒子線照射システムの照射装置の構成を示す説明図
【図３】前記粒子線照射システムにおけるＰＣＲ法の手順を示すフローチャート
【図４】前記ＰＣＲ法のアウトラインを示す説明図
【図５】前記ＰＣＲ法による照射誤差を相殺する原理を示す説明図
【図６】従来の照射方法を示す説明図
【図７】（Ａ）従来法及び（Ｂ）前記ＰＣＲ法による線量分布の比較を示す分布図
【図８】本発明に係る第２実施形態におけるゲート期間の概略を示す説明図
【図９】本発明に係る第３実施形態における照射方法の概略を示す説明図
【符号の説明】
【００７４】
２…荷電粒子ビーム
６…ターゲット部（照射対象）
１０…粒子線照射システム
１２…加速器
２０…照射装置
３２…加速器強度変調装置（ビーム強度変調手段）
３４Ａ…ＣＰＵ（コンピュータ）
３４Ｂ…メモリ（プログラム）
３６…記憶媒体
Ｔ…ゲート期間（所定位相期間）
Ｓ…スキャン領域
θ…所定閾値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子線照射システム、並びに、これに用いるコンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。特に、照射時間を短縮し、照射対象に対する時間の負荷を軽減させるだけでなく、照射精度を向上させることができる粒子線照射システム、並びに、これに用いるコンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、がん治療のため、陽子線、重粒子線等の荷電粒子ビーム（粒子線とも称する）を用いた放射線治療装置が注目されている。この荷電粒子ビームの照射方法の一つとして、３次元的に局所集中した線量分布をもつ荷電粒子ビームによるスポットビームにより腫瘍部（ターゲット部）を３次元的に塗りつぶすように照射するスキャニング法がある。
【０００３】
このスキャニング法では、設定した目標照射線量をターゲット部に対し一様に照射できるように、即ち、線量分布が悪化しない（例えば、ターゲット部での線量分布が平坦で一様になる）ように照射することが求められている。
【０００４】
このため、従来の照射方式では、スキャンの回数を増やし、照射時間を長くすることにより、ターゲット部の変動による線量分布の悪化等を避けている。例えば、特許文献１には、ターゲット部に対し、必要な線量を複数回に分けてスキャニング照射する、いわゆるリスキャニング照射に関する技術が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０８７６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特にペンシルビームを用いたスキャニング照射では、ピンポイントに絞られたビームによりスキャンして行くので、照射対象が動くと照射精度の低下が大きくなり、この照射精度の低下を避けるため、ビーム強度を弱くして照射時間を長くする必要があった。そのため、周期変動を有するターゲット部に対して短時間内に照射を終わらせることは困難であった。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解消すべくなされたもので、照射時間を短縮し、照射対象に対する時間の負荷を軽減させるだけでなく、照射精度を向上させることができるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、荷電粒子ビームを出射する加速器と、該加速器から出射された荷電粒子ビームを周期変動する照射対象に複数回スキャニング照射する照射装置と、を有する粒子線照射システムにおいて、前記照射対象をビーム軸方向に分割して層状に形成される各スキャン領域の大きさに対応する照射線量を、前記加速器からのビーム強度を変調させて供給させるビーム強度変調手段と、該ビーム強度変調手段によって変調された荷電粒子ビームにより供給される前記各照射線量を、前記照射対象の周期変動の変位量が所定位相内にあるゲート期間に、前記各スキャン領域に対してスキャニング照射させる手段と、を備えることで、前記課題を解決したものである。
【０００９】
本発明は、又、加速器から出射された荷電粒子ビームを周期変動する照射対象にスキャニング照射するためのコンピュータプログラムであって、前記照射対象をビーム軸方向に分割して層状に形成される各スキャン領域の大きさに対応する照射線量を、前記周期変動による変位量が所定位相内にあるゲート期間に前記各スキャン領域に対してスキャニング照射するステップを含むことを特徴とするコンピュータプログラムを提供するものである。
【００１０】
本発明は、又、前記コンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供するものである。
【００１１】
前記ゲート期間が、前記周期変動の各１周期中のゲート期間であるようにしてもよい。
【００１２】
又、前記各照射線量を複数回に分けてスキャニング照射するようにしてもよい。
【００１３】
又、前記周期変動が前記照射対象の変動を起こさせる変動源の収縮膨張による周期変動であり、前記所定位相が前記収縮膨張による変位量の中間点から収縮領域側の所定変位量以上の領域を示す位相であるようにしてもよい。
【００１４】
又、前記所定変位量が照射に許容された許容変位量であって、該許容変位量よりさらに収縮領域側の変位量以上の領域を示す位相により決定されるゲート期間によって前記各照射線量を割ったビーム強度により、該決定されたゲート期間にスキャニング照射するようにしてもよい。
【００１５】
又、予め記憶された前記照射対象の周期変動の基本パターンと照射中の周期変動のパターンとを時間軸基準に比較し、該比較により両パターンの変位間に所定以上のずれが生じた場合は、次のゲート期間開始まで照射を保留するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、前記照射対象の周期変動の変位量が所定位相内にあるゲート期間に、前記各スキャン領域に対してスキャニング照射するようにしたので照射対象の周期変動と同期が取れ、しかもスキャン領域の断面の大きさに応じて荷電粒子ビームの強度を変調し、複数回スキャニング照射（リスキャニング照射）するようにしたので、短時間内で精度良く照射が完了できるようになった。従って、これまでの技術では照射時間を要し、照射対象に対する時間の負荷等があったため、実現が困難と考えられていた周期変動を伴うターゲット（例えば呼吸性変動を伴う臓器）へのスキャニング照射が可能となり、照射（例えば治療）を現実的な時間内に完了することが可能となる。又、従来は多数回のリスキャニング照射が必要であった場合も、照射精度が高いので数回のリスキャニング照射により照射を完了させることが出来る。
【００１７】
特に、ゲート期間が、周期変動の各１周期中のゲート期間である場合には、計画通りに照射ができ、短時間で照射が完了させることができる。
【００１８】
又、ゲート期間を、変位量の中間点から収縮領域側の所定変位量以上の領域を示す位相であるようにした場合には、周期変動が少ない所定位相期間の設定が容易にできる。
【００１９】
又、許容変位量よりさらに収縮領域側の変位量以上の領域を示す位相により決定されるゲート期間にスキャニング照射するようにした場合には、周期変動の乱れの影響を受けにくい。
【００２０】
又、予め記憶された前記照射対象の周期変動の基本パターンと照射中の周期変動のパターンとを時間軸基準に比較し、該比較により両パターンの変位間に所定以上のずれが生じた場合は、次のゲート期間開始まで照射を保留するようにした場合には、照射途中で突発的な周期変動の乱れがあっても対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第１実施形態に係る粒子線照射システムの全体構成を示す説明図である。
【００２３】
図１に示される如く、粒子線照射システム１０は、荷電粒子ビーム２を加速して出射する加速器１２と、該加速器１２から出射された荷電粒子ビーム２を輸送するビーム輸送系１４と、該ビーム輸送系１４を経た荷電粒子ビーム２を被照射体（例えば人や動物）４の照射対象であるターゲット部（例えば臓器の腫瘍部等）６に照射する照射装置２０と、被照射体４の呼吸性変動を監視する呼吸性変動監視装置３０と、加速器１２から出射される荷電粒子ビーム２の強度を変調する加速器強度変調装置（ビーム強度変調手段）３２と、前記粒子線照射システム１０を制御する制御装置３４とを備えている。
【００２４】
前記照射装置２０は、図２に詳細に示される如く、荷電粒子ビーム２をビーム進行方向（Ｚ方向）に垂直な平面を形成するＸ−Ｙ方向に偏向させるスキャニングマグネット２２、２４と、荷電粒子ビーム２の位置を監視する線量モニタ２６と、Ｚ方向の荷電粒子ビーム２の停止位置を調整するレンジシフタ２８とを備え、ターゲット部６に対しスキャン軌道８に沿ってスキャンするようになっている。
【００２５】
前記呼吸性変動監視装置３０は、例えば被照射体４の体表に取付けられたＬＥＤの光の動きをカメラでとらえ、画像処理により呼吸性変動を監視し、ターゲット部６の呼吸による周期変動を検出するようになっている。
【００２６】
前記加速器強度変調装置３２は、照射対象であるターゲット部６を、荷電粒子ビーム２のビーム軸方向に分割し、層状に形成される各スキャン領域の大きさに対応する照射線量を、加速器１２からの荷電粒子ビーム２の強度を変調するようになっている。
【００２７】
前記制御装置３４は、図１に示される如く、加速器１２から出射された荷電粒子ビーム２を照射装置２０によりターゲット部６にスキャニング照射等するためのコンピュータのＣＰＵ３４Ａと、前記加速器強度変調装置３２により変調された荷電粒子ビーム２を照射するようにコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムを有するメモリ３４Ｂとを備え、前記コンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体３６が接続されるようになっている。
【００２８】
又、制御装置３４は、呼吸性変動監視装置３０より検出された呼吸性変動に基づき、加速器強度変調装置３２よって加速器１２からの荷電粒子ビーム２の強度を変調させたり、照射装置２０によって、前記変調された荷電粒子ビーム２により供給される照射線量を、ターゲット部６の周期変動の変位量が所定位相内にあるゲート期間に、各スキャン領域に対してスキャニング照射させたり、照射装置２０のスキャニングマグネット２２、２４によるスキャニングや、レンジシフタ２８によるビーム停止位置等を制御したりするようになっている。
【００２９】
ここで、前記制御装置３４による制御は、メモリ３４Ｂのコンピュータプログラムに基づき、実現されるようになっている。
【００３０】
次に、本発明に係る実施形態の照射方法であるＰＣＲ法（Ｐｈａｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｓｃａｎｎｉｎｇ）の手順について、図４及び図５を参照しながら、図３に基づき説明する。
【００３１】
まず、ステップＳ１で、呼吸性変動監視装置３０により、図４（Ａ）に示される如く、呼吸性変動の信号の波形（呼吸パターン）Ｐを照射前又は照射中に測定する。この呼吸パターンＰが照射対象であるターゲット部６の周期変動に対応していて、この周期変動は、照射対象の変動を起こさせる変動源（例えば肺）の収縮・膨張により発生する。ここで、図４（Ａ）中、変位量の中間点から上側が膨張領域、下側が収縮領域である。
【００３２】
次に、ステップＳ２で、ターゲット部６を分割したスキャン領域Ｓの大きさに応じて荷電粒子ビーム２の強度を変調する。例えばスキャン領域Ｓｎの断面や体積の大きさに応じたビーム強度に変調する。
【００３３】
このビーム強度は、ビーム強度＝照射線量／基本ゲート期間、より求める。
【００３４】
ここで、照射線量は、照射対象をビーム軸方向に分割して層状に形成される各スキャン領域の大きさに対応する照射線量である。又、基本ゲート期間は、予め測定された基本的な照射対象の周期変動（以下、基本呼吸パターンと称する）の変位量が所定位相内にある期間である。具体的には、基本呼吸パターンの変位量が所定閾値以下、即ち所定位相が収縮・膨張による変位量の中間点から収縮領域側の所定変位量以上の領域を示す位相内にある期間である。
【００３５】
次にステップ３で、図４（Ｂ）に示される如く、測定中の呼吸パターンの変位量が所定閾値θ以下になるゲート期間Ｔを検出する。具体的には、呼吸周期ゲート期間Ｔの始点Ａを検出する。
【００３６】
ここで、図４（Ｄ）では、ターゲット部６を深さ方向（荷電粒子ビーム２の進行方向）において複数の層（スライス）に分割したスキャン領域Ｓに対して、スライス番号を深いものから順に付けている。又、図４（Ｃ）のビーム電流（ビーム強度）は、各スキャン領域Ｓの大きさに応じている。
【００３７】
ゲート期間Ｔを検出したら、ステップＳ４で、ゲート期間Ｔをリスキャン回数Ｎで割った分割期間に、スキャン領域Ｓに対してスキャニング照射をする。具体的には、図５に示される如く、分割期間ｔ１にスキャン領域Ｓｎに対してスキャニング照射を１回行う。ここで、リスキャン回数Ｎ＝４で、ゲート期間Ｔは４分割され、各分割期間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、の時間の長さはＴ／４である。
【００３８】
次に、ステップＳ５で、スキャニング照射を行った回数がリスキャニング回数Ｎになったか否かを判定する。リスキャニング回数Ｎに達していない場合は、ステップＳ４に戻り、次の分割期間ｔ２に同じスキャン領域Ｓｎに対して２回目のスキャニング照射をする。
【００３９】
これをリスキャニング回数Ｎに達するまで繰り返す。具体的には、図５に示される如く、分割期間ｔ４まで繰り返す。
【００４０】
リスキャニング回数Ｎに達したら、ステップＳ６で、全てのスライスにリスキャニング照射が終了したか否か、即ち、スキャン領域Ｓのスライス番号が最後か否かを判定する。
【００４１】
スライス番号が最後でないなら、ステップＳ２に戻り、次のゲート期間Ｔにおいて、次のスキャン領域Ｓｎ＋１に対してリスキャニング照射を行う。スライス番号が最後なら照射を終了する。
【００４２】
次に、図５に基づき、ＰＣＲ法について詳細に説明する。
【００４３】
図５は、図４の呼吸パターンＰのゲート期間Ｔ付近を拡大して示した図である。
【００４４】
このゲート期間Ｔにおいて、１つのスキャン領域Ｓ、例えばＳｎに対してリスキャニング照射を行う。この１つのスキャン領域Ｓｎに照射する荷電粒子ビーム２の総粒子数は、スキャン領域Ｓｎの大きさにより決ってくる。
【００４５】
リスキャン回数をＮと設定した場合、前記総粒子数をＮで割った粒子数が、１スキャンに必要な粒子数（１スキャン粒子数）である。
【００４６】
この１スキャン粒子数を、例えば、スキャン領域Ｓｎに対しゲート期間ＴのＮ分の１の時間で供給する。具体的には、分割期間ｔ１において、例えば、スキャン領域Ｓｎに対し、所定のスキャン軌道に沿ってスキャニング照射を行い、１スキャン粒子数を供給する。ここで、１スキャン粒子数をＴ／Ｎで割った値が荷電粒子ビーム２の強度（ビーム電流）に対応する。このビーム電流は、各スキャン領域Ｓの大きさに応じて、フレキシブルに加速器強度変調装置３２により設定される。
【００４７】
次の分割期間ｔ２においても、前記スキャン軌道に沿ってスキャニング照射を行い、１スキャン粒子数を供給する。これを期間ｔ４まで繰り返し、スキャン領域Ｓｎに対し総粒子数を供給する。
【００４８】
このＰＣＲ法においては、１つのゲート期間Ｔに、１つのスキャン領域Ｓに対してリスキャニング照射を行い、スキャン領域Ｓに対する総粒子数をリスキャン回数Ｎに分けて供給することにより、照射精度を高めている。
【００４９】
具体的には、図５に示される如く、４回に分けて総粒子数を供給しているため、各期間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４における呼吸性変動による各照射誤差が平均化され、照射精度を高めることができる。即ち、ゲート期間Ｔを分割し、時間分割したスキャニング照射を行うことによって照射誤差を相殺し、照射精度を向上させることが可能となっている。
【００５０】
一方、従来のリスキャニング照射では、呼吸性変動の位相と１つのスキャン領域に対する照射との同期が取れていなかった。具体的には、図６に示される如く、荷電粒子ビーム２の強度（ビーム電流）は、どのゲート期間Ｔにおいても一定のままで、例えば、スキャン領域Ｓｎに対してリスキャニング照射を行い、ゲート期間Ｔの間にリスキャニング照射が終了したら、次のスキャン領域Ｓｎ＋１に対して、同じビーム強度でリスキャニング照射を開始していた。そして、スキャン領域Ｓｎ＋１に対するリスキャニング照射が、ゲート期間Ｔの間に終了しない場合（例えば、図６に示される如く、スキャン軌道８が途中で終わっている場合）は、次のゲート期間Ｔを待って、同一のスキャン領域Ｓｎ＋１に対して残りのリスキャニング照射を行っていた。このため、呼吸性変動による照射誤差を十分に相殺するために、照射線量率を弱くした非常に多数回のリスキャニングを必要とし、周期変動を伴うターゲットへのスキャニング照射の実現を困難なものにしていた。
【００５１】
次に、図７に、従来法及び本発明に係る実施形態のＰＣＲ法による線量分布のシミュレーション結果を示す。
【００５２】
従来法では、図７（Ａ）に示される如く、呼吸性変動の影響によりターゲット領域Ｄにおいて線量分布が波を打っている。
【００５３】
一方、ＰＣＲ法では、図７（Ｂ）に示される如く、ターゲット領域Ｄにおいて平坦な線量分布が得られている。
【００５４】
このように、ＰＣＲ法では、少数回のリスキャンであっても平坦な線量分布が得られ、照射計画通りに効果的に照射できるため、狙った腫瘍細胞を死滅させることができる。
【００５５】
次に、本発明に係る第２実施形態について図８に基づき説明する。
【００５６】
本実施形態では、第１実施形態のゲート期間Ｔを以下に述べる許容ゲート期間より短くして照射する。
【００５７】
図８に示される如く、閾値θａは、所定変位量が照射対象の照射に許容された許容変位量である。即ち、呼吸による変動の場合には収縮領域より膨張領域の方が照射対象の変動が大きいため、閾値θａは照射に対してその変動が許容されるか否かの変位量である。この閾値θａにより定まるゲート期間が許容ゲート期間Ｔａである。
【００５８】
閾値θａよりさらに収縮領域側の変位量が、閾値θｂであり、この閾値θｂより低い変位量の領域、即ち、許容変位量よりさらに収縮領域側の変位量の領域以上を示す位相により決定されるゲート期間がゲート期間Ｔｂである。
【００５９】
本実施形態の照射では、照射対象の変動がより小さくなっているゲート期間Ｔｂにスキャン照射を行う。このときのビーム強度はゲート期間Ｔｂによって各スキャン領域Ｓの大きさに対応する照射線量を割ったビーム強度であり、ゲート期間Ｔｂがゲート期間Ｔａより短いため、ビーム強度は強くなる。このビーム強度は、第１実施形態の制御装置３４の下、加速器強度変調装置３２により実現される。
【００６０】
本実施形態によれば、ゲート期間Ｔｂでは、照射対象の変動が小さいため、照射のずれが小さく、照射精度が向上する。照射精度を上げたい場合や部分に照射したいとき、閾値を変えるだけで容易に照射精度を上げることができる。
【００６１】
次に、本発明に係る第３実施形態について図９に基づき説明する。
【００６２】
本実施形態では、咳や動悸といった突発的に呼吸パターンが乱れた場合にも対処する。
【００６３】
図９に示される如く、基本呼吸パターン（基本パターン）Ｐ０は、第１実施形態のメモリ３４Ｂに予め記憶された照射対象の周期変動の基本呼吸パターンである。この基本呼吸パターンＰ０は、照射対象ごとに予め測定され、メモリ３４Ｂに記憶させておく。ゲート期間Ｔ０は、基本呼吸パターンＰ０で閾値θ１のときの基本ゲート期間である。
【００６４】
次に、本実施形態の照射方法について説明する。
【００６５】
図３に示した第１実施形態のステップＳ４で、スキャニング照射をしている際、図９に示したように、Ｂの時点で例えば咳をしたときに、呼吸パターンが、呼吸パターン（パターン）Ｐ１となり、基本呼吸パターンＰ０からずれて行く場合等を本実施形態は想定している。
【００６６】
まず、第１実施形態のステップＳ３に対応するステップで、ゲート期間を検出した後、即ち、第１閾値θ１を越えた点Ａ１のときスキャニング照射を開始する（ステップＳ４に対応）。
【００６７】
次に、このスキャニング照射中に、基本呼吸パターンＰ０と照射中の周期変動の呼吸パターンＰ１を時間軸基準に比較する。具体的には、照射開始時点での呼吸パターンＰ１における点Ａ１での変位量と基本呼吸パターンＰ０における点Ｃ１での変位量との差ｇ０を求める。
【００６８】
そして、この呼吸パターンＰ１と基本呼吸パターンＰ０との変位量の差を監視し続け、両呼吸パターンの変位間に所定以上のずれｇ１が生じた場合は、スキャニング照射を停止させ、次のゲート期間開始まで照射を保留させる。具体的には、点Ａ２のときスキャニング照射を停止させる。このときの呼吸パターンＰ１における変位量θ２（第２閾値）をメモリ３４Ｂに記憶させる。
【００６９】
次に、呼吸の乱れが収まった後、呼吸パターンの変位量が第２閾値θ２以下になった点Ｃ３で照射を再開し、呼吸パターンの変位量が第１閾値θ１になった点Ｃ４でスキャニング照射を止める。
【００７０】
なお、ここまでのスキャニング照射の間に、分割期間での照射が終了した場合は、第１実施形態のステップＳ５に対応したステップでリスキャン回数を判定し、所定のリスキャン回数が終了したら、第１実施形態のステップＳ６に対応したステップに移る。
【００７１】
本実施形態によれば、図９に示したように、このスキャン領域に対する合計の照射時間はＴ１＋Ｔ２となり、基本ゲート期間Ｔ０とほぼ同じであり、照射途中で突発的な周期変動の乱れがあっても、計画していた照射線量をスキャン領域に照射できる。
【００７２】
なお、本発明に係る実施形態は治療に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る第１実施形態の粒子線照射システムの全体構成を示すブロック図
【図２】前記粒子線照射システムの照射装置の構成を示す説明図
【図３】前記粒子線照射システムにおけるＰＣＲ法の手順を示すフローチャート
【図４】前記ＰＣＲ法のアウトラインを示す説明図
【図５】前記ＰＣＲ法による照射誤差を相殺する原理を示す説明図
【図６】従来の照射方法を示す説明図
【図７】（Ａ）従来法及び（Ｂ）前記ＰＣＲ法による線量分布の比較を示す分布図
【図８】本発明に係る第２実施形態におけるゲート期間の概略を示す説明図
【図９】本発明に係る第３実施形態における照射方法の概略を示す説明図
【符号の説明】
【００７４】
２…荷電粒子ビーム
６…ターゲット部（照射対象）
１０…粒子線照射システム
１２…加速器
２０…照射装置
３２…加速器強度変調装置（ビーム強度変調手段）
３４Ａ…ＣＰＵ（コンピュータ）
３４Ｂ…メモリ（プログラム）
３６…記憶媒体
Ｔ…ゲート期間（所定位相期間）
Ｓ…スキャン領域
θ…所定閾値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを出射する加速器と、該加速器から出射された荷電粒子ビームを周期変動する照射対象に複数回スキャニング照射する照射装置と、を有する粒子線照射システムにおいて、
前記照射対象をビーム軸方向に分割して層状に形成される各スキャン領域の大きさに対応する照射線量を、前記加速器からのビーム強度を変調させて供給させるビーム強度変調手段と、
該ビーム強度変調手段によって変調された荷電粒子ビームにより供給される前記各照射線量を、前記照射対象の周期変動の変位量が所定位相内にあるゲート期間に、前記各スキャン領域に対してスキャニング照射させる手段と、
を備えたことを特徴とする粒子線照射システム。
【請求項２】
前記ゲート期間が、前記周期変動の各１周期中のゲート期間であることを特徴とする請求項１に記載の粒子線照射システム。
【請求項３】
前記スキャニング照射させる手段が、前記各照射線量を複数回に分けてスキャニング照射させることを特徴とする請求項１又は２に記載の粒子線照射システム。
【請求項４】
前記周期変動が前記照射対象の変動を起こさせる変動源の収縮膨張による周期変動であり、
前記所定位相が前記収縮膨張による変位量の中間点から収縮領域側の所定変位量以上の領域を示す位相であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の粒子線照射システム。
【請求項５】
前記ビーム強度変調手段は、前記ビーム強度を、前記所定変位量が照射に許容される許容変位量であって、該許容変位量よりさらに収縮領域側の変位量以上の領域を示す位相により決定されるゲート期間によって前記各照射線量を割ったビーム強度に変調させ、
前記スキャニング照射させる手段は、前記決定されたゲート期間に前記スキャニング照射させることを特徴とする請求項４に記載の粒子線照射システム。
【請求項６】
予め記憶された前記照射対象の周期変動の基本パターンと照射中の周期変動のパターンとを時間軸基準に比較する手段と、
該手段の比較により両パターンの変位間に所定以上のずれが生じた場合は、次のゲート期間開始まで照射を保留させる手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の粒子線照射システム。
【請求項７】
加速器から出射された荷電粒子ビームを周期変動する照射対象にスキャニング照射するためのコンピュータプログラムであって、
前記照射対象をビーム軸方向に分割して層状に形成される各スキャン領域の大きさに対応する照射線量を、前記周期変動による変位量が所定位相内にあるゲート期間に前記各スキャン領域に対してスキャニング照射するステップを含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項８】
前記ゲート期間が、前記周期変動の各１周期中のゲート期間であることを特徴とする請求項７に記載のコンピュータプログラム。
【請求項９】
前記スキャニング照射するステップが、前記各照射線量を複数回に分けてスキャニング照射するようにされていることを特徴とする請求項７又は８に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１０】
前記周期変動が前記照射対象の変動を起こさせる変動源の収縮膨張による周期変動であり、
前記所定位相内が前記収縮膨張による変位量の中間点から収縮領域側の所定変位量以上の領域を示す位相であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載のコンピュータプログラム。
【請求項１１】
前記スキャニング照射するステップは、前記所定変位量が照射に許容された許容変位量であって、該許容変位量よりさらに収縮領域側の変位量以上の領域を示す位相により決定されるゲート期間によって前記各照射線量を割ったビーム強度により、該決定されたゲート期間にスキャニング照射するようにされていることを特徴とする請求項１０に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１２】
予め記憶された前記照射対象の周期変動の基本パターンと照射中の周期変動のパターンとを時間軸基準に比較するステップと、
該比較により両パターンの変位間に所定以上のずれが生じた場合は、次のゲート期間開始まで照射を保留するステップと、
を更に有することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載のコンピュータプログラム。
【請求項１３】
前記請求項７乃至１２のいずれかに記載のプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１】
荷電粒子ビームを出射する加速器と、該加速器から出射された荷電粒子ビームを周期変動する照射対象に複数回スキャニング照射する照射装置と、を有する粒子線照射システムにおいて、
前記照射対象をビーム軸方向に分割して層状に形成される各スキャン領域の大きさに対応する照射線量を、前記加速器からのビーム強度を変調させて供給させるビーム強度変調手段と、
該ビーム強度変調手段によって変調された荷電粒子ビームにより供給される前記各照射線量を、前記照射対象の周期変動の変位量が所定位相内にあるゲート期間に、前記各スキャン領域に対してスキャニング照射させる手段と、
を備えたことを特徴とする粒子線照射システム。
【請求項２】
前記ゲート期間が、前記周期変動の各１周期中のゲート期間であることを特徴とする請求項１に記載の粒子線照射システム。
【請求項３】
前記スキャニング照射させる手段が、前記各照射線量を複数回に分けてスキャニング照射させることを特徴とする請求項１又は２に記載の粒子線照射システム。
【請求項４】
前記周期変動が前記照射対象の変動を起こさせる変動源の収縮膨張による周期変動であり、
前記所定位相が前記収縮膨張による変位量の中間点から収縮領域側の所定変位量以上の領域を示す位相であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の粒子線照射システム。
【請求項５】
前記ビーム強度変調手段は、前記ビーム強度を、前記所定変位量が照射に許容される許容変位量であって、該許容変位量よりさらに収縮領域側の変位量以上の領域を示す位相により決定されるゲート期間によって前記各照射線量を割ったビーム強度に変調させ、
前記スキャニング照射させる手段は、前記決定されたゲート期間に前記スキャニング照射させることを特徴とする請求項４に記載の粒子線照射システム。
【請求項６】
予め記憶された前記照射対象の周期変動の基本パターンと照射中の周期変動のパターンとを時間軸基準に比較する手段と、
該手段の比較により両パターンの変位間に所定以上のずれが生じた場合は、次のゲート期間開始まで照射を保留させる手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の粒子線照射システム。
【請求項７】
加速器から出射された荷電粒子ビームを周期変動する照射対象にスキャニング照射するためのコンピュータプログラムであって、
前記照射対象をビーム軸方向に分割して層状に形成される各スキャン領域の大きさに対応する照射線量を、前記周期変動による変位量が所定位相内にあるゲート期間に前記各スキャン領域に対してスキャニング照射するステップを含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項８】
前記ゲート期間が、前記周期変動の各１周期中のゲート期間であることを特徴とする請求項７に記載のコンピュータプログラム。
【請求項９】
前記スキャニング照射するステップが、前記各照射線量を複数回に分けてスキャニング照射するようにされていることを特徴とする請求項７又は８に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１０】
前記周期変動が前記照射対象の変動を起こさせる変動源の収縮膨張による周期変動であり、
前記所定位相内が前記収縮膨張による変位量の中間点から収縮領域側の所定変位量以上の領域を示す位相であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載のコンピュータプログラム。
【請求項１１】
前記スキャニング照射するステップは、前記所定変位量が照射に許容された許容変位量であって、該許容変位量よりさらに収縮領域側の変位量以上の領域を示す位相により決定されるゲート期間によって前記各照射線量を割ったビーム強度により、該決定されたゲート期間にスキャニング照射するようにされていることを特徴とする請求項１０に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１２】
予め記憶された前記照射対象の周期変動の基本パターンと照射中の周期変動のパターンとを時間軸基準に比較するステップと、
該比較により両パターンの変位間に所定以上のずれが生じた場合は、次のゲート期間開始まで照射を保留するステップと、
を更に有することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載のコンピュータプログラム。
【請求項１３】
前記請求項７乃至１２のいずれかに記載のプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１５４６２７（Ｐ２００８−１５４６２７Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４３４８９（Ｐ２００６−３４３４８９）
【出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【出願人】（３０１０３２９４２）独立行政法人放射線医学総合研究所 (149)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２０日（２００６．１２．２０）
【出願人】（３０１０３２９４２）独立行政法人放射線医学総合研究所 (149)
【Ｆターム（参考）】
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