JP6184334B2 - Particle beam irradiation apparatus and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、炭素等の重粒子線ビームや陽子線ビーム等を照射対象の患部に照射してがん治療を行う粒子線ビーム照射装置及びその制御方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a particle beam irradiation apparatus for performing cancer treatment by irradiating an affected area to be irradiated with a heavy particle beam such as carbon, a proton beam, or the like, and a control method thereof.
粒子線治療技術の照射法としては、患者の体内患部を３次元格子状に仮想的に切り分けて照射を行うスキャニング照射法がある。このスキャニング照射法では、照射領域を制限する形状コリメータや、ビームを照射する深さ、方向を調整するボーラス（レンジコンペンセーターと呼ばれることもある。）と呼ばれる照射器具を用いることなく、ビーム軸方向についても高精度に患部に合わせることが可能になる。このスキャニング照射法によれば、従来の２次元的照射方法と比較して正常細胞への被曝を抑制することができる。 As an irradiation method of the particle beam therapy technique, there is a scanning irradiation method in which irradiation is performed by virtually cutting an affected part of a patient in a three-dimensional lattice shape. In this scanning irradiation method, the beam axis direction can be used without using a shape collimator for limiting the irradiation area or a bolus for adjusting the depth and direction of the beam irradiation (sometimes called a range compensator). Can be adjusted to the affected area with high accuracy. According to this scanning irradiation method, exposure to normal cells can be suppressed as compared with the conventional two-dimensional irradiation method.
スキャニング照射法は、大別すると照射ポイントを変更する時にビーム出射を停止させるスポットスキャニング照射法と、照射ポイントを変更する時にビーム出射を停止させないラスタースキャニング照射法とがある。 The scanning irradiation method is roughly classified into a spot scanning irradiation method that stops beam emission when the irradiation point is changed, and a raster scanning irradiation method that does not stop beam emission when the irradiation point is changed.
スキャニング照射法においては、正しい位置にビームが照射されていることを保証するため、照射ポートには位置モニタが配備されている。 In the scanning irradiation method, a position monitor is provided at the irradiation port to ensure that the beam is irradiated at the correct position.
スキャニング照射用の位置モニタの一例としては、例えば電離箱の収集電極の電極部分が１軸方向に電気的に非接続な多数のストリップに区切られた構成であり、これらストリップに各々、計測回路が接続されている。この計測回路の内部には、積分部が設けられ、照射スポット毎に、各ストリップに収集された電荷に相当する電気量が貯えられる。上記積分部から出力される電圧は、Ａ／Ｄ変換器（以下「ＡＤＣ回路」と記す）によりデジタル信号として取り出される。そして、これらデジタル信号に対して重心計算等の演算を実行することによって、スポット位置を算出している。 As an example of the position monitor for scanning irradiation, for example, the electrode portion of the collection electrode of the ionization chamber is divided into a large number of strips that are electrically unconnected in one axial direction. It is connected. An integration unit is provided inside the measurement circuit, and an amount of electricity corresponding to the charge collected in each strip is stored for each irradiation spot. The voltage output from the integrator is taken out as a digital signal by an A / D converter (hereinafter referred to as “ADC circuit”). Then, the spot position is calculated by executing an operation such as centroid calculation on these digital signals.
また、肺や肝臓等、呼吸する度に動く臓器に対しては、呼吸動作の中で臓器の動きが一番小さくなる呼気のタイミングに同期して照射する呼吸同期照射法や、患部の移動量に合せて、照射位置を変化させる動体追跡照射法がある。 In addition, for organs that move each time they breathe, such as the lungs and liver, breathing synchronized irradiation method that irradiates in synchronism with the timing of exhalation where the movement of the organ becomes the smallest in the breathing movement, and the amount of movement of the affected part In accordance with the above, there is a moving body tracking irradiation method in which the irradiation position is changed.
さらに、特許文献１に記載された粒子線ビーム照射装置は、スキャン時の線量２次元分布を測定して表示するものである。
Furthermore, the particle beam irradiation apparatus described in
ところで、上記呼吸同期照射法では、呼吸動作の中で、臓器の動きが一番小さくなる呼気のタイミングでしかビームの照射が行われないため、呼吸により動かない臓器に比べて、一回の照射時間が長くなる。その結果、患者への拘束時間が長くなり、患者への負担が増え、一日の治療人数が少なくなるという課題があった。 By the way, in the above-mentioned respiratory synchronous irradiation method, the beam is irradiated only at the timing of expiration when the movement of the organ becomes the smallest in the respiration operation, so that one irradiation is performed as compared with the organ that does not move by respiration. The time will be longer. As a result, there are problems in that the restraint time on the patient is increased, the burden on the patient is increased, and the number of treatments per day is reduced.
また、上記動体追跡照射法の場合には、ビーム軸に対して直角な、横方向の追跡は比較的容易に追尾することができるものの、ビーム軸方向の追跡は患者に照射するビームエネルギーをダイナミックに変更する必要があるため、加速器の運転上困難であるという課題があった。 In addition, in the case of the moving body tracking irradiation method, tracking in the lateral direction perpendicular to the beam axis can be tracked relatively easily, but tracking in the beam axis direction dynamically changes the beam energy irradiated to the patient. Therefore, there was a problem that it was difficult to operate the accelerator.
そこで、本発明の実施形態は、上記課題を解決するためになされたものであり、呼吸等により３次元的に動く患部に対しても、より短時間で高精度にビームを照射することが可能な粒子線ビーム照射装置及びその制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, the embodiment of the present invention has been made to solve the above-described problem, and it is possible to irradiate a beam with high accuracy in a shorter time even to an affected part that moves three-dimensionally by breathing or the like. An object of the present invention is to provide a particle beam irradiation apparatus and a control method therefor.
上記目的を達成するために、本実施形態に係る粒子線ビーム照射装置は、粒子線ビームを生成するビーム生成部と、前記粒子線ビームの出射を制御するビーム出射制御部と、前記粒子線ビームを２次元走査するビーム走査部と、照射対象に照射する照射線量に応じた信号を積算する線量モニタ部と、複数の第１の線状電極が第１の方向に並列配置され、複数の第２の線状電極が前記第１の方向と直交する第２の方向に並列配置される位置モニタ部と、前記各第１の線状電極から出力される第１の信号と、前記各第２の線状電極から出力される第２の信号とから前記粒子線ビームの重心位置を算出する重心位置算出部と、前記照射対象の呼吸状態を呼吸波形として検出する呼吸波形検出部と、前記呼吸波形に応じた前記照射対象の患部の変位量を補正する情報が設定され、かつ前記患部の変位量から実照射位置を算出する呼吸同期補正処理部と、複数の照射スポットを前記患部の変位量に基づいてグループ毎にまとめて照射するように制御する制御部と、を備え、前記制御部は、任意の数の照射スポットを１スポットグループとして、前記粒子線ビームを照射する領域を複数のスポットグループに分割し、前記粒子線ビームを照射する任意の前記スポットグループを設定し、前記粒子線ビームの照射中に、前記実照射位置に基づいて当該スポットグループ内の何れの前記照射スポットへ粒子線ビームが照射されたか判定し、前記照射スポットそれぞれの照射線量をカウントし、前記照射スポットのうち１つが予定線量に達したら当該スポットグループへの前記粒子線ビームの照射を終了して次の前記スポットグループへ前記粒子線ビームを照射するように設定し、全ての前記スポットグループへの照射を終了したら、予定線量に達していない前記照射スポットを選択して、前記呼吸波形において呼気している波形のときに前記粒子線ビームを照射するように制御し、選択した前記照射スポットが予定線量に達したら別の予定線量に達していない前記照射スポットを選択することで全ての前記照射スポットが予定線量に達するよう制御する、ことを特徴とする。
また、本実施形態に係る粒子線ビーム照射装置は、粒子線ビームを生成するビーム生成部と、前記粒子線ビームの出射を制御するビーム出射制御部と、前記粒子線ビームを２次元走査するビーム走査部と、照射対象に照射する照射線量に応じた信号を積算する線量モニタ部と、複数の第１の線状電極が第１の方向に並列配置され、複数の第２の線状電極が前記第１の方向と直交する第２の方向に並列配置される位置モニタ部と、前記各第１の線状電極から出力される第１の信号と、前記各第２の線状電極から出力される第２の信号とから前記粒子線ビームの重心位置を算出する重心位置算出部と、前記照射対象の呼吸状態を呼吸波形として検出する呼吸波形検出部と、前記呼吸波形に応じた前記照射対象の患部の変位量を補正する情報が設定され、かつ前記患部の変位量から実照射位置を算出する呼吸同期補正処理部と、複数の照射スポットを前記患部の変位量に基づいてグループ毎にまとめて照射するように制御する制御部と、を備え、前記制御部は、任意の数の照射スポットを１スポットグループとして、前記粒子線ビームを照射する領域を複数のスポットグループに分割し、前記粒子線ビームを照射する任意の前記スポットグループを設定し、前記粒子線ビームの照射中に、前記実照射位置に基づいて当該スポットグループ内の何れの前記照射スポットへ粒子線ビームが照射されたか判定し、前記照射スポットそれぞれの照射線量をカウントし、前記照射スポットのうち１つが予定線量に達したら当該スポットグループへの前記粒子線ビームの照射を終了して次の前記スポットグループへ前記粒子線ビームを照射するように設定し、前記領域の全ての前記スポットグループへの照射を終了したら、それまでの設定より少ない数の照射スポットを１スポットグループとして前記領域にスポットグループを再設定し、再設定されたスポットグループのうち予定線量に達した照射スポットを含まないスポットグループを、前記粒子線ビームを照射するスポットグループとして設定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a particle beam irradiation apparatus according to the present embodiment includes a beam generation unit that generates a particle beam, a beam emission control unit that controls emission of the particle beam, and the particle beam. A beam scanning unit that performs two-dimensional scanning, a dose monitor unit that integrates a signal corresponding to the irradiation dose irradiated to the irradiation target, and a plurality of first linear electrodes arranged in parallel in the first direction, A position monitoring unit in which two linear electrodes are arranged in parallel in a second direction orthogonal to the first direction, a first signal output from each first linear electrode, and each second A center-of-gravity position calculation unit that calculates the center-of-gravity position of the particle beam from a second signal output from the linear electrode, a respiration waveform detection unit that detects a respiration state of the irradiation target as a respiration waveform, and the respiration Displacement amount of the affected area of the irradiation target according to the waveform Respiratory synchronization correction processing unit that sets information to be corrected and calculates the actual irradiation position from the displacement amount of the affected area, and controls to irradiate a plurality of irradiation spots collectively for each group based on the displacement amount of the affected area A control unit that divides a region to be irradiated with the particle beam into a plurality of spot groups, and irradiates the particle beam with an arbitrary number of irradiation spots as one spot group. The spot group is set, and during the irradiation of the particle beam, it is determined which of the irradiation spots in the spot group is irradiated with the particle beam based on the actual irradiation position. The irradiation dose is counted, and when one of the irradiation spots reaches the planned dose, the irradiation of the particle beam to the spot group is finished. Then, it is set to irradiate the particle beam to the next spot group, and after irradiating all the spot groups, select the irradiation spot that has not reached the planned dose, and in the respiratory waveform Control to irradiate the particle beam when the waveform is exhaled, and when the selected irradiation spot reaches a predetermined dose, select the irradiation spot that does not reach another planned dose The irradiation spot is controlled to reach a predetermined dose .
In addition, the particle beam irradiation apparatus according to the present embodiment includes a beam generation unit that generates a particle beam, a beam emission control unit that controls emission of the particle beam, and a beam that performs two-dimensional scanning of the particle beam. A scanning unit, a dose monitor unit that integrates signals according to the irradiation dose irradiated to the irradiation target, a plurality of first linear electrodes are arranged in parallel in the first direction, and a plurality of second linear electrodes are arranged A position monitor unit arranged in parallel in a second direction orthogonal to the first direction, a first signal output from each first linear electrode, and an output from each second linear electrode A centroid position calculation unit that calculates a centroid position of the particle beam from the second signal that is generated, a respiration waveform detection unit that detects a respiration state of the irradiation target as a respiration waveform, and the irradiation according to the respiration waveform Information to correct the displacement of the affected area is set And a respiratory synchronization correction processing unit that calculates an actual irradiation position from the displacement amount of the affected part, and a control unit that controls to irradiate a plurality of irradiation spots collectively for each group based on the displacement amount of the affected part, The control unit divides an area to be irradiated with the particle beam into a plurality of spot groups with an arbitrary number of irradiation spots as one spot group, and determines the arbitrary spot group to be irradiated with the particle beam. And determining, during the irradiation of the particle beam, to which irradiation spot in the spot group the particle beam is irradiated based on the actual irradiation position, and counting the irradiation dose of each irradiation spot. When one of the irradiation spots reaches a predetermined dose, the irradiation of the particle beam to the spot group is finished and the next spot is stopped. When the group is set to irradiate the particle beam and the irradiation of all the spot groups in the region is completed, the number of irradiation spots smaller than the previous setting is set as one spot group, and the spot group is set in the region. A spot group that is reset and does not include an irradiation spot that has reached a predetermined dose among the reset spot groups is set as a spot group that irradiates the particle beam.
本実施形態に係る粒子線ビーム照射装置の制御方法は、ビーム生成部が粒子線ビームを生成する工程と、ビーム出射制御部が前記粒子線ビームの出射を制御する工程と、ビーム走査部が前記粒子線ビームを２次元走査する工程と、線量モニタ部が照射対象に照射する照射線量に応じた信号を積算する工程と、重心位置算出部が、複数の第１の線状電極が第１の方向に並列配置され、複数の第２の線状電極が前記第１の方向と直交する第２の方向に並列配置され、前記各第１の線状電極から出力される第１の信号と、前記各第２の線状電極から出力される第２の信号とから前記粒子線ビームの重心位置を算出する工程と、呼吸波形検出部が前記照射対象の呼吸状態を呼吸波形として検出する工程と、呼吸同期補正処理部が前記呼吸波形に応じた前記照射対象の患部の変位量を補正する情報が設定され、かつ前記患部の変位量から実照射位置を算出する工程と、第１の制御部が複数の照射スポットを前記患部の変位量に基づいてグループ毎にまとめて照射するように制御する第１の制御工程と、を有し、前記第１の制御工程は、任意の数の照射スポットを１スポットグループとして、前記粒子線ビームを照射する領域を複数のスポットグループに分割し、前記粒子線ビームを照射する任意の前記スポットグループを設定し、前記粒子線ビームの照射中に、前記実照射位置に基づいて当該スポットグループ内の何れの前記照射スポットへ粒子線ビームが照射されたか判定し、前記照射スポットそれぞれの照射線量をカウントし、前記照射スポットのうち１つが予定線量に達したら当該スポットグループへの前記粒子線ビームの照射を終了して次の前記スポットグループへ前記粒子線ビームを照射するように設定し、全ての前記スポットグループへの照射を終了したら、予定線量に達していない前記照射スポットを選択して、前記呼吸波形において呼気している波形のときに前記粒子線ビームを照射するように制御し、選択した前記照射スポットが予定線量に達したら別の予定線量に達していない前記照射スポットを選択することで全ての前記照射スポットが予定線量に達するよう制御する、ことを特徴とする。
また、本実施形態に係る粒子線ビーム照射装置の制御方法は、ビーム生成部が粒子線ビームを生成する工程と、ビーム出射制御部が前記粒子線ビームの出射を制御する工程と、ビーム走査部が前記粒子線ビームを２次元走査する工程と、線量モニタ部が照射対象に照射する照射線量に応じた信号を積算する工程と、重心位置算出部が、複数の第１の線状電極が第１の方向に並列配置され、複数の第２の線状電極が前記第１の方向と直交する第２の方向に並列配置され、前記各第１の線状電極から出力される第１の信号と、前記各第２の線状電極から出力される第２の信号とから前記粒子線ビームの重心位置を算出する工程と、呼吸波形検出部が前記照射対象の呼吸状態を呼吸波形として検出する工程と、呼吸同期補正処理部が前記呼吸波形に応じた前記照射対象の患部の変位量を補正する情報が設定され、かつ前記患部の変位量から実照射位置を算出する工程と、第１の制御部が複数の照射スポットを前記患部の変位量に基づいてグループ毎にまとめて照射するように制御する第１の制御工程と、を有し、前記第１の制御工程は、任意の数の照射スポットを１スポットグループとして、前記粒子線ビームを照射する領域を複数のスポットグループに分割し、前記粒子線ビームを照射する任意の前記スポットグループを設定し、前記粒子線ビームの照射中に、前記実照射位置に基づいて当該スポットグループ内の何れの前記照射スポットへ粒子線ビームが照射されたか判定し、前記照射スポットそれぞれの照射線量をカウントし、前記照射スポットのうち１つが予定線量に達したら当該スポットグループへの前記粒子線ビームの照射を終了して次の前記スポットグループへ前記粒子線ビームを照射するように設定し、前記領域の全ての前記スポットグループへの照射を終了したら、それまでの設定より少ない数の照射スポットを１スポットグループとして前記領域にスポットグループを再設定し、再設定されたスポットグループのうち予定線量に達した照射スポットを含まないスポットグループを、前記粒子線ビームを照射するスポットグループとして設定することを特徴とする。
The particle beam irradiation apparatus control method according to the present embodiment includes a step in which a beam generation unit generates a particle beam, a step in which a beam emission control unit controls emission of the particle beam, and a beam scanning unit in the step A step of two-dimensionally scanning the particle beam, a step of integrating signals corresponding to the irradiation dose irradiated to the irradiation target by the dose monitor unit, and a center-of-gravity position calculating unit , wherein the plurality of first linear electrodes are the first A first signal that is arranged in parallel in a direction, a plurality of second linear electrodes are arranged in parallel in a second direction orthogonal to the first direction, and is output from each first linear electrode; Calculating a gravity center position of the particle beam from the second signal output from each of the second linear electrodes, and detecting a respiratory state of the irradiation target as a respiratory waveform by a respiratory waveform detection unit ; , breathing synchronization correction processing unit corresponding to the respiratory waveform Serial information for correcting the displacement amount of the affected part of the irradiation target is set, and the basis of the step of calculating an actual irradiation position from the displacement amount of the affected part, the first control unit is a plurality of irradiation spots on the displacement amount of the affected area possess a first control step of controlling so as to collectively irradiate each group, the Te, the first control step, the irradiation spot of any number as a spot group is irradiated with the particle beam An area is divided into a plurality of spot groups, an arbitrary spot group for irradiating the particle beam is set, and any of the spot groups in the spot group is set based on the actual irradiation position during the irradiation of the particle beam. It is determined whether the particle beam is irradiated to the irradiation spot, the irradiation dose of each irradiation spot is counted, and when one of the irradiation spots reaches the planned dose, the spot When the irradiation of the particle beam to the next group is completed and the particle beam is irradiated to the next spot group, and the irradiation to all the spot groups is completed, the planned dose has not been reached. The irradiation spot is selected and controlled to irradiate the particle beam when the breathing waveform is in the respiration waveform. When the selected irradiation spot reaches a predetermined dose, another planned dose is reached. It is characterized in that all the irradiation spots are controlled to reach a predetermined dose by selecting no irradiation spots .
Further, the control method of the particle beam irradiation apparatus according to the present embodiment includes a step in which the beam generation unit generates the particle beam, a step in which the beam emission control unit controls the emission of the particle beam, and a beam scanning unit. Includes a step of two-dimensionally scanning the particle beam, a step of integrating signals according to an irradiation dose irradiated to the irradiation target by the dose monitor unit, and a centroid position calculating unit including a plurality of first linear electrodes. A first signal that is arranged in parallel in one direction, a plurality of second linear electrodes are arranged in parallel in a second direction orthogonal to the first direction, and is output from each first linear electrode And a step of calculating a gravity center position of the particle beam from the second signals output from the second linear electrodes, and a respiratory waveform detector detects the respiratory state of the irradiation target as a respiratory waveform Process and respiratory synchronization correction processing unit Information for correcting the displacement amount of the affected area to be irradiated is set, and the actual irradiation position is calculated from the displacement amount of the affected area, and the first control unit defines a plurality of irradiation spots as the displacement amount of the affected area. And a first control step for controlling the irradiation so as to be collectively performed for each group based on the first control step, wherein the first control step uses an arbitrary number of irradiation spots as one spot group, and An area to be irradiated is divided into a plurality of spot groups, an arbitrary spot group for irradiating the particle beam is set, and any of the spot groups can be determined based on the actual irradiation position during the irradiation of the particle beam. It is determined whether or not a particle beam is irradiated to the irradiation spot, and the irradiation dose of each of the irradiation spots is counted, and if one of the irradiation spots reaches the planned dose, End the irradiation of the particle beam to the spot group and set the irradiation of the particle beam to the next spot group. When the irradiation of all the spot groups in the region is completed, Re-set a spot group in the area with a smaller number of irradiation spots than the set as a spot group, and irradiate the particle group with a spot group that does not include the irradiation spot that has reached the planned dose among the reset spot groups It is set as a spot group to be performed.
本実施形態によれば、呼吸等により３次元的に動く患部に対しても、より短時間で高精度にビームを照射することが可能になる。 According to the present embodiment, it is possible to irradiate the affected part that moves three-dimensionally by breathing or the like with high accuracy in a shorter time.
以下に、粒子線ビーム照射装置及びその制御方法の実施形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of a particle beam irradiation apparatus and a control method thereof will be described below with reference to the drawings.
（第１実施形態）
図１は第１実施形態の粒子線ビーム照射装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、粒子線ビーム照射装置１は、ビーム生成部１０、出射制御部２０、ビーム走査部３０、Ｘ用電磁石３０ａ、Ｙ用電磁石３０ｂ、線量モニタ部５０、位置モニタ部５１、リッジフィルタ６０、レンジシフタ７０、制御部８０、重心位置算出部９０、及び呼吸波形検出装置２５０等を備えて構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the particle beam irradiation apparatus of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the particle
粒子線ビーム照射装置１は、炭素等の粒子や陽子等を高速に加速して得られる粒子線ビームを照射対象であるがん患者１００の患部２００に向けて照射し、がん治療を行う装置である。粒子線ビーム照射装置１では、患部２００を３次元の格子点に離散化し、各格子点に対して細い径の粒子線ビームを順次走査する３次元スキャニング照射法を実施することが可能である。具体的には、患部２００を粒子線ビームの軸方向（図１右上に示す座標系におけるＺ軸方向）にスライスと呼ばれる平板状の単位で分割し、分割したスライスＺｉ、スライスＺｉ＋１、スライスＺｉ＋２等の各スライスの２次元格子点（図１に示す座標系におけるＸ軸及びＹ軸方向の格子点）を順次走査することによって３次元スキャニングを行っている。
The particle
ビーム生成部１０は、炭素イオンや陽子等の粒子を生成するとともに、シンクロトロン等の加速器（主加速器）によってこれらの粒子を患部２００の奥深くまで到達できるエネルギーまで加速して粒子線ビームを生成している。
The
出射制御部２０では、制御部８０から出力される制御信号、すなわちインターロック信号及びビーム出射許可信号に基づいて、ビーム生成部１０により生成された粒子線ビームの出射のオン、オフ制御を行っている。
The emission control unit 20 performs on / off control of the emission of the particle beam generated by the
ビーム走査部３０は、粒子線ビームをＸ方向及びＹ方向に偏向させ、スライス面上を２次元で走査するものであり、Ｘ方向に走査するＸ用電磁石３０ａとＹ方向に走査するＹ用電磁石３０ｂの励磁電流を制御している。
The
レンジシフタ７０は、患部２００のＺ軸方向の照射位置を制御する。レンジシフタ７０は、例えば複数の厚さのアクリル板から構成されており、これらのアクリル板を組み合わせることによってレンジシフタ７０を通過する粒子線ビームのエネルギー、すなわち体内飛程を患部２００におけるスライスのＺ軸方向の位置に応じて段階的に変化させることができる。レンジシフタ７０による体内飛程の大きさは、通常等間隔で変化するように制御され、この間隔がＺ軸方向の格子点の間隔に相当する。なお、体内飛程の切り替え方法としては、レンジシフタ７０のように粒子線ビームの経路上に減衰用の物体を挿入する方法のほか、ビーム生成部１０の制御によって粒子線ビームのエネルギー自体を変更する方法でもよい。
The
リッジフィルタ６０は、ブラッグピークと呼ばれる体内深さ方向における線量のシャープなピークを拡散させるために設けられている。ここで、リッジフィルタ６０によるブラッグピークの拡散幅は、スライスの厚み、すなわちＺ軸方向の格子点の間隔とほぼ等しくなるように設定される。
The
線量モニタ部５０は、照射対象であるがん患者１００の患部２００に照射する線量をモニタするためのものであり、その筐体内に、粒子線の電離作用によって生じた電荷を平行電極で収集する電離箱や、筐体内に配置された二次電子放出膜から放出される二次電子を計測するＳＥＭ（Secondary Electron Monitor）装置等によって構成されている。
The
位置モニタ部５１は、ビーム走査部３０によって走査された粒子線ビームが正しい位置にあるかどうかを識別するためのものである。線量モニタ部５０と類似した電荷収集用の平行電極を有している。位置モニタ部５１の電荷収集用電極は、線状電極（例えば複数の短冊状の電極や、複数のワイヤからなる電極）がＸ方向及びＹ方向にそれぞれ並列に配列されている。複数の短冊状電極が配列されたものはストリップ型と呼ばれ、複数のワイヤ電極が配列されたものはマルチワイヤ型と呼ばれる。
The position monitor
呼吸波形検出装置２５０は、呼吸等による体表面の変位量を測定し、患部２００の変位量が小さい、呼気のタイミングで照射許可のゲート信号を作成し、制御部８０に出力する（図２）。制御部８０は、このゲート信号を、出射制御部２０に出力するビーム出射許可信号を作成の条件として使用する。
The respiratory
図３はストリップ型の位置モニタ部５１の構成を示す説明図である。図３に示すように、位置モニタ部５１は、複数の短冊状電極（複数の第１の線状電極）がＸ軸方向（第１の方向）に並列配置されたＸ電極５１ａと、複数の短冊状電極（複数の第２の線状電極）がＹ軸方向（第１の方向と直交する第２の方向）に並列配置されたＹ電極５１ｂを有している。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the strip-type
制御部８０は、粒子線ビーム照射装置１全体の制御を行うためのものであり、格子点毎の照射線量測定、スポット毎の照射位置の健全性確認、出射制御部２０に対するビーム出射のオン、オフ制御、ビーム走査部３０に対するビーム走査に関する指示、レンジシフタ７０に対するスライス変更に伴うレンジシフタ厚の制御等を行っている。
The
図４は３次元スキャニング照射の内、ラスタースキャニング照射法で呼吸同期照射を行う場合の基本的な処理を示すフローチャートである。なお、スポットスキャニング照射方法との違いは、スポット切替のタイミングに粒子線ビームの照射を一旦止めるか止めないかのみであり、大きな流れは殆ど変わらない。 FIG. 4 is a flowchart showing a basic process in the case of performing respiratory synchronization irradiation by the raster scanning irradiation method in the three-dimensional scanning irradiation. The only difference from the spot scanning irradiation method is whether or not the particle beam irradiation is temporarily stopped or not stopped at the spot switching timing, and the large flow is hardly changed.
図４に示すように、まず、患部２００を粒子線ビーム軸に対して複数のスライスに仮想的に分割し、分割されたスライスの１つが選択される。最初は例えば患部２００の最も深い位置にあるスライスＺｉが選択される。また、選択されたスライスの位置に応じて粒子線ビームの入射（導入）エネルギーとレンジシフタ７０におけるアクリル板の組み合わせが選択、設定される（ステップＳＴ１）。
As shown in FIG. 4, first, the
次に、選択スライスにおける患部形状に応じて粒子線ビームを照射する格子点の数Ｍと格子点の位置（Ｘｉ，Ｙｉ）［ｉ=１〜Ｍ］、すなわち照射対象のスポットが選択され、ビーム走査部３０によりスライス上の格子点位置（Ｘｉ，Ｙｉ）に粒子線ビームの走査位置が設定される（ステップＳＴ２）。
Next, the number M of lattice points to be irradiated with the particle beam and the position (Xi, Yi) [i = 1 to M] of the lattice points, that is, the spot to be irradiated, are selected according to the shape of the affected part in the selected slice, and the beam The
呼吸波形検出装置２５０からのゲート信号がＯＮ（呼吸波形が呼気）しているかの判断を行い（ステップＳＴ３）、ゲート信号がＯＮの時（ステップＳＴ３：Ｙｅｓ）にのみ、粒子線ビームの出射が開始される（ステップＳＴ４）。ゲート信号がＯＮ以外の時（ステップＳＴ３：Ｎｏ）の時は、粒子線ビームの出射を停止する（ステップＳＴ５）。
It is determined whether or not the gate signal from the
ビーム走査部３０により設定されたＸ用電磁石３０ａ、Ｙ用電磁石３０ｂを通過した粒子線ビームは、リッジフィルタ６０によって、体内飛程分布幅がスライス幅に対応するようエネルギー分布がＺ軸方向に拡大されている。
The energy distribution of the particle beam that has passed through the
格子点（Ｘｉ、Ｙｉ）に対する照射線量は、線量モニタ部５０から出力される線量に比例した信号（電流・電圧・周波数パルス等）により監視され、対象格子点に対する照射線量が計画した線量に達すると線量満了信号のフラグが立つ（ステップＳＴ６）。
The irradiation dose for the grid point (Xi, Yi) is monitored by a signal (current, voltage, frequency pulse, etc.) proportional to the dose output from the
各格子点において計画された線量に達するまで粒子線ビームの位置は、各格子点において計画された線量に達するまで停止しており、計画線量に達した後に次の格子点に移動する。 The position of the particle beam is stopped until the planned dose at each grid point is reached, and moves to the next grid point after reaching the planned dose.
計画線量に達したときに、照射した粒子線ビームの線量と重心（照射）位置を記憶メモリに記録する（ステップＳＴ７）するとともに、次のスポットへ粒子線ビーム位置を移動させる。この処理を対象とするスライスの最終スポットまで繰り返す（ステップＳＴ８）。 When the planned dose is reached, the dose and the center of gravity (irradiation) position of the irradiated particle beam are recorded in the storage memory (step ST7), and the particle beam position is moved to the next spot. This process is repeated up to the final spot of the target slice (step ST8).
１つのスライスに対する照射が終了すると（ステップＳＴ８：Ｎｏ）、一旦ビーム出射を停止し（ステップＳＴ９）、再びステップＳＴ１に戻って次のスライスを選択するとともに、粒子線ビームの入射エネルギーとレンジシフタ７０におけるアクリル板の組み合わせの設定を変更する。以上の処理を最終スポットに達するまで繰り返す（ステップＳＴ１０）。
When irradiation to one slice is completed (step ST8: No), the beam emission is temporarily stopped (step ST9), the process returns to step ST1 again to select the next slice, and the incident energy of the particle beam and the
上記の照射手順に必要となる各諸元は、例えば照射パターンファイルと呼ばれるデータファイルに記述され、治療照射の開始前に制御部８０に転送される。照射パターンファイルには、格子点毎に、スライス位置を与えるレンジシフタ厚、格子点（Ｘ，Ｙ）に対応する粒子線ビーム位置を与えるＸ用電磁石３０ａやＹ用電磁石３０ｂの駆動電流値、各格子点に対する照射線量や照射位置、照射位置からの許容誤差等が照射順に記述されている。
Each item necessary for the above irradiation procedure is described in a data file called an irradiation pattern file, for example, and transferred to the
図５は線量及び粒子線ビーム位置の管理・制御の一例を示すタイミングチャートである。 FIG. 5 is a timing chart showing an example of management and control of dose and particle beam position.
図５（ａ）、（ｂ）に示す２つの電磁石の励磁電流は、２軸方向（Ｘ、Ｙ）の位置設定値に対応する。図５（ｃ）はビーム出射状態を示している。線量モニタ部５０で計測される線量（線量モニタ積算線量、図５（ｄ））が設定値に達すると、線量満了信号（図５（ｅ））が出力される。電磁石の励磁電流を変更して設定値に達すると、その励磁電流値に保持される。ビーム照射点は電磁石の励磁電流の変化に従って移動する。
The excitation currents of the two electromagnets shown in FIGS. 5A and 5B correspond to the position setting values in the biaxial directions (X, Y). FIG. 5C shows a beam emission state. When the dose (dose monitor integrated dose, FIG. 5D) measured by the
図５（ｆ）、（ｇ）に示すように、位置モニタ部５１では、線量満了信号により生成された信号によりスポット切替指令が制御部８０から重心位置算出部９０に制御信号として出力され、重心位置算出部９０では位置モニタ部５１の各チャンネルから検出した電流値を元に、その時の最新（最終）の重心計算結果が重心位置算出部９０から制御部８０に対して出力される。
As shown in FIGS. 5F and 5G, in the
重心位置算出部９０は、例えばスライス単位での照射線量分布を測定するために制御部８０からのスポット切替指令が入力されなくても、定周期（例えば５μｓ周期）で重心計算処理を行っている。
The center-of-gravity
図６は重心位置算出部９０の細部構成を示すブロック図である。位置モニタ部５１のＸ電極５１ａ、Ｙ電極５１ｂの数（チャンネル数）は、特に限定するものではないが、以下では、Ｘ方向、Ｙ方向のチャンネル数が共に１２０チャンネルである場合を例として説明する。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the gravity center
図６に示すように、Ｘ電極５１ａの出力電流は、電流電圧変換（Ｉ／Ｖ変換）部９１１ａで電圧に変換され、増幅部９１２ａで適宜の電圧に増幅された後、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）９２ａでデジタル信号に変換される。次段のデータ補正処理部９３ａは、このデジタル信号に対してオフセット補正処理や平均化処理を施して、位置算出部９４ａに出力する。
As shown in FIG. 6, the output current of the
なお、上記のＩ／Ｖ変換部９１１ａ、増幅部９１２ａ、ＡＤＣ９２ａ、及びデータ補正処理部９３ａは、Ｘ電極５１ａのそれぞれに対して設けられており、本例では、１２０チャンネル分としている。
The I /
Ｙ電極５１ｂのそれぞれに対しても、同様に、１２０チャンネル分のＩ／Ｖ変換部９１１ｂ、増幅部９１２ｂ、ＡＤＣ９２ｂ、データ補正処理部９３ｂ、及び位置算出部９４ｂが設けられている。
Similarly, an I / V conversion unit 911b, an amplification unit 912b, an
次段の位置算出部９４ａ、９４ｂでは、オフセット補正処理や平均化処理が施されたＸ方向、Ｙ方向の各チャンネル信号の振幅値から、粒子線ビームのＸ方向の重心位置と、Ｙ方向の重心位置をそれぞれ算出している。
In the next-stage
１次元ビーム形状（Ｘ）抽出部９５ａは、算出されたＸ方向重心位置の周辺の複数のＸチャンネル信号（第１の信号）の振幅値からＸ方向（第１の方向）の１次元ビーム形状（第１ビーム形状）を求めている。１次元ビーム形状（Ｙ）抽出部９５ｂも同様にＹ方向の１次元ビーム形状を求めている。
The one-dimensional beam shape (X)
２次元ビーム形状抽出部９６は、上記のようにして得られたＸ方向及びＹ方向のそれぞれの１次元ビーム形状Ｆ（Ｘｉ）とＦ（Ｙｊ）の積から２次元ビーム形状Ｇ（Ｘｉ，Ｙｊ）を求めている。
The two-dimensional beam
算出された２次元ビーム形状Ｇ（Ｘｉ，Ｙｊ）は記憶部９７に転送される。
The calculated two-dimensional beam shape G (Xi, Yj) is transferred to the
記憶部９７に累積記憶された線量プロファイル（線量の２次元分布）を示す信号は、例えばスライス単位で表示部９８に送られ、記憶部９７の記憶領域に対応する表示部９８の画面にスライス単位の線量プロファイルが視認容易に表示される。
A signal indicating the dose profile (two-dimensional distribution of dose) accumulated and stored in the
本実施形態に係る粒子線ビーム照射装置１では、呼吸等により動く臓器に対しても、従来と比べてより短時間で、高精度にビーム照射が可能となる手段を提供している。
The particle
次に、第１実施形態に係る粒子線ビーム照射装置を再び図１に基づいて説明する。 Next, the particle beam irradiation apparatus according to the first embodiment will be described again with reference to FIG.
図１に示すように、制御部８０には、呼吸同期補正処理部８３が設けられている。また、呼吸波形検出部としての呼吸波形検出装置２５０は、制御部８０に入力される信号として上記ゲート信号に加えて波形情報がある。
As shown in FIG. 1, the
呼吸同期補正処理部８３には、呼吸波形に応じた患部２００の変位量を補正するための情報が設定されている。この情報は、予め、治療計画立案時等で、呼吸に同期したＸ線撮影（もしくはＣＴ（Computed Tomography 撮影：コンピュータ断層撮影）された画像情報により、算出しておく。
In the respiratory synchronization correction processing unit 83, information for correcting the displacement amount of the
なお、呼吸波形検出装置２５０は、体表面の移動量を測定する装置（外部呼吸波形検出装置）の他に、治療照射中に斜め方向から撮影したＸ線撮像装置からの画像（動画）を元に直接患部や周辺組織（骨や金属マーカ等）の移動量を測定する装置（内部呼吸同期装置）を用いてもよい。その場合、制御部８０に入力される信号は、波形情報ではなく、患部自体の実際の移動量とすることも可能である。
The respiratory
通常では、照射スポット（格子点）毎の照射制御を行っているが、本実施形態においては、複数のスポットをあるまとまり（スポットグループ）にまとめて、照射制御を行う。スポットグループは、呼吸等による患部の移動量を元に決定する。 Normally, irradiation control is performed for each irradiation spot (lattice point). However, in this embodiment, irradiation control is performed by collecting a plurality of spots into a certain group (spot group). The spot group is determined based on the amount of movement of the affected part due to breathing or the like.
図７はスポットグループを２次元とした場合の例を示す説明図である。 FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example in which the spot group is two-dimensional.
図７に示すように、各カラムの数字は、格子点（スポット）毎の予定線量を示している。この予定線量は、制御部８０の設定領域部８１に記録されている。呼吸同期による患部２００の移動量が３スポット以内の場合、太枠で囲まれた３×３のスポットをスポットグループとしてまとめて制御を行う。
As shown in FIG. 7, the numbers in each column indicate the planned dose for each grid point (spot). This scheduled dose is recorded in the
図７に示す例では、便宜的に太線で囲まれた３×３のスポットを２次元のスポットグループとして定義しているが、患部２００の移動量が３次元的であるか、あるいは偏りがあったとした場合は、その移動量に合わせて、３次元のスポットグループや正方形でない他の形状のスポットグループを設定することも可能である。
In the example shown in FIG. 7, for convenience, a 3 × 3 spot surrounded by a thick line is defined as a two-dimensional spot group. However, the movement amount of the affected
図８は第１実施形態における３次元スキャニング照射の処理例を示すフローチャートである。この３次元スキャニング照射は、概ね、グループスキャン制御処理部とゲーティング制御処理部とに分けることができる。このフローチャートも、ラスタースキャニング照射法を想定したフローとしているが、スポットスキャニング法でも、大きな流れは殆ど変わらない。 FIG. 8 is a flowchart showing a processing example of three-dimensional scanning irradiation in the first embodiment. This three-dimensional scanning irradiation can be roughly divided into a group scan control processing unit and a gating control processing unit. This flowchart is also a flow assuming the raster scanning irradiation method, but the large flow is hardly changed even in the spot scanning method.
グループスキャン制御処理部では、まず、選択されたスライスの位置に応じて粒子線ビームの入射エネルギーとレンジシフタ７０におけるアクリル板の組み合わせが選択、設定される（ステップＳＴ１１）。
In the group scan control processing unit, first, the combination of the incident energy of the particle beam and the acrylic plate in the
次に、該当スライスのスポットグループが選択され、ビーム走査部３０によりスライス上の格子点位置に粒子線ビームの走査位置が設定され（ステップＳＴ１２）、ビームが導入される（ステップＳＴ１３）。
Next, the spot group of the corresponding slice is selected, the
一定時間経過後（ステップＳＴ１４）には、１）それまでの照射線量を計測し、２）呼吸波形検出装置２５０からの呼吸波形より患部の変位量を算出し、３）重心位置算出部９０にて算出した照射位置情報と２）の患部の変位量を元に実照射位置を算出し、４）該当するスポットの記録領域部８２に１）の照射線量を加算していく（ステップＳＴ１５）。ステップＳＴ１４〜ＳＴ１５での処理の具体例を図９に示す。
After a certain period of time has elapsed (step ST14), 1) the irradiation dose so far is measured, 2) the displacement of the affected area is calculated from the respiratory waveform from the
すなわち、図９に示すように、スポットグループの各スポットには予定線量が設定されている。最初は粒子線ビームが未照射であるため、各スポットは、全て０カウントである。一定時間が経過した場合、その時の線量が４５０カウントとする。ここで、重心位置算出部９０により算出した照射位置情報が（０，０）であれば、呼吸同期補正処理部８３の値も（０，０）となり、中心位置を４５０カウントする。
That is, as shown in FIG. 9, a planned dose is set for each spot of the spot group. Since the particle beam is not irradiated at first, each spot has 0 count. When a certain time has elapsed, the dose at that time is set to 450 counts. Here, if the irradiation position information calculated by the gravity center
次のタイミングで呼吸同期補正処理部８３から（０，１）ずれている情報が出力され、一定時間の照射線量が４６０カウントであれば、そのずれている部分のスポットを４６０カウントする。そして、（−１，１）ずれている情報が出力され、一定時間の照射線量が４３０カウントであれば、そのずれている部分のスポットを４３０カウントする。 If the (0, 1) deviation information is output from the respiratory synchronization correction processing unit 83 at the next timing and the irradiation dose for a certain time is 460 counts, the spot of the deviation portion is counted 460 times. If (-1, 1) information that is shifted is output and the irradiation dose for a certain period of time is 430 counts, the spot of the shifted portion is counted 430 times.
さらに、呼吸同期補正処理部８３から（１，１）ずれている情報が出力され、一定時間の照射線量が５００カウントであれば、そのずれている部分のスポットを５００カウントする。次に、重心位置算出部９０により算出した照射位置情報は（０，０）であれば、呼吸同期補正処理部８３の値も（０，０）となり、中心位置を４２０カウントする。したがって、このスポットの線量が１９８０カウントとなって予定線量に達したため、次のスポットグループに切り替える。
Further, when (1, 1) information that is shifted from the respiratory synchronization correction processing unit 83 is output and the irradiation dose for a certain time is 500 counts, the spot of the shifted portion is counted 500 times. Next, if the irradiation position information calculated by the barycentric
このようにスポットグループ内で予定線量に到達したスポット（満了スポット）が出るまでステップＳＴ１４及びステップＳＴ１５を繰り返し（ステップＳＴ１６）、予定線量に到達したスポットが出た場合、次のスポットグループへの設定に切り替える（ステップＳＴ１７）。 Steps ST14 and ST15 are repeated until a spot that has reached the planned dose (expired spot) appears in the spot group as described above (step ST16). If a spot that has reached the planned dose appears, setting to the next spot group is performed. (Step ST17).
１つのスライスに対するスポットグループへの照射が終了すると（ステップＳＴ１７：Ｙｅｓ）、一旦ビーム出射を停止し（ステップＳＴ１８）、ステップＳＴ１１に戻って次のスライスを選択するとともに、粒子線ビームの入射エネルギーとレンジシフタ７０におけるアクリル板の組み合わせの設定を変更する。以上の処理を最終スポットグループに達するまで繰り返し（ステップＳＴ１９）、その後、ゲーティング制御処理部に移行する。
When the irradiation to the spot group for one slice is completed (step ST17: Yes), the beam emission is temporarily stopped (step ST18), the next slice is selected by returning to step ST11, and the incident energy of the particle beam is determined. The setting of the combination of acrylic plates in the
ゲーティング制御処理部では、まず、選択されたスライスの位置に応じて粒子線ビームの入射エネルギーとレンジシフタ７０におけるアクリル板の組み合わせが選択、設定される（ステップＳＴ２０）。
In the gating control processing unit, first, the combination of the incident energy of the particle beam and the acrylic plate in the
次に、選択スライスにおいて、予定線量まで照射していないスポットが選択され、ビーム走査部３０によりスライス上の格子点位置（Ｘｉ，Ｙｉ）に粒子線ビームの走査位置が設定される（ステップＳＴ２１）。
Next, in the selected slice, a spot that has not been irradiated to the planned dose is selected, and the
呼吸波形検出装置２５０からのゲート信号がＯＮ（呼吸波形が呼気）しているかの判断を行い（ステップＳＴ２２）、ゲート信号がＯＮの時（ステップＳＴ２２：Ｙｅｓ）にのみ、粒子線ビームの出射が開始される（ステップＳＴ２３）。ゲート信号がＯＮ以外の時（ステップＳＴ２２：Ｎｏ）の時は、粒子線ビームの出射を停止する（ステップＳＴ２４）。
It is determined whether the gate signal from the respiratory
ビーム走査部３０により設定されたＸ用電磁石３０ａ、Ｙ用電磁石３０ｂを通過した粒子線ビームは、リッジフィルタ６０によって、体内飛程分布幅がスライス幅に対応するようエネルギー分布がＺ軸方向に拡大されている。
The energy distribution of the particle beam that has passed through the
格子点（Ｘｉ，Ｙｉ）に対する照射線量は、線量モニタ部５０から出力される線量に比例した信号（電流・電圧・周波数パルス等）により監視され、対象格子点に対する照射線量が計画した線量に達すると線量満了信号のフラグが立つ（ステップＳＴ２５）。
The irradiation dose for the grid point (Xi, Yi) is monitored by a signal (current, voltage, frequency pulse, etc.) proportional to the dose output from the
各格子点において計画された線量に達するまで粒子線ビームの位置は各格子点において計画された線量に達するまで停止し、計画線量に達した後に次の格子点に移動する。 The position of the particle beam stops until reaching the planned dose at each grid point until the planned dose is reached at each grid point, and moves to the next grid point after reaching the planned dose.
計画線量に達したときに、照射したビームの線量と重心位置を記録領域部８２に記録する（ステップＳＴ２６）とともに、次のスポットへ粒子線ビーム位置を移動させる。この処理を対象とするスライスの最終スポットまで繰り返す（ステップＳＴ２７）。 When the planned dose is reached, the dose of the irradiated beam and the position of the center of gravity are recorded in the recording area 82 (step ST26), and the particle beam position is moved to the next spot. This process is repeated up to the final spot of the target slice (step ST27).
１つのスライスに対する照射が終了すると（ステップＳＴ２７：Ｎｏ）、一旦ビーム出射を停止し（ステップＳＴ２８）、ステップＳＴ２１に戻って次のスライスを選択するとともに、レンジシフタ７０の設定を変更する。以上の処理を最終スポットに達するまで繰り返す（ステップＳＴ２９）。
When irradiation to one slice is completed (step ST27: No), beam emission is temporarily stopped (step ST28), the process returns to step ST21, the next slice is selected, and the setting of the
このように本実施形態によれば、グループスキャン制御中は、呼吸等により患部が３次元的に移動しても、粒子線ビームの導入を止めることなく高精度に粒子線ビームの照射を継続することが可能となる。その結果、粒子線ビームを高精度に照射することができるとともに、粒子線ビームの照射時間を短縮することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, during group scan control, even if the affected area moves three-dimensionally due to breathing or the like, the irradiation of the particle beam is continued with high accuracy without stopping the introduction of the particle beam. It becomes possible. As a result, the particle beam can be irradiated with high accuracy and the irradiation time of the particle beam can be shortened.
また、本実施形態によれば、グループスキャン制御処理の後にゲーティング制御処理を実行したことにより、グループスキャン制御処理で予定線量まで照射していないスポットについても粒子線ビームを照射するため、患部に対して一段と高精度に照射することができる。 Further, according to the present embodiment, since the gating control process is executed after the group scan control process, the particle beam is irradiated to the spot that has not been irradiated to the planned dose in the group scan control process. On the other hand, irradiation can be performed with higher accuracy.
（第２実施形態）
前記第１実施形態では、グループスキャン制御処理の後にゲーティング制御処理を実行するフローとしていたが、第２実施形態では、グループスキャン制御処理とゲーティング制御処理の間に、グループスキャン制御処理とゲーティング制御処理を混在させた制御処理（以降、ハイブリッド制御処理と記す）を入れることを特徴としている。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the gating control process is executed after the group scan control process. In the second embodiment, the group scan control process and the gating process are performed between the group scan control process and the gating control process. It is characterized in that a control process (hereinafter referred to as a hybrid control process) in which a mixing control process is mixed is included.
グループスキャン制御処理では、呼吸波形と閾値との比較に基づくゲート信号を使用せず、全ての波形領域で照射を行い、ゲーティング制御処理では、閾値を呼気の時のみとなるように設定して照射を行っている。 The group scan control process does not use a gate signal based on the comparison between the respiration waveform and the threshold value, but irradiates all waveform regions. In the gating control process, the threshold value is set to be only during expiration. Irradiating.
それに対し、本実施形態のハイブリッド制御処理では、図１０に示すように閾値Ａに対して閾値Ｂ，Ｃのようにある程度高くし、図２に示すゲーティング制御時のゲート信号Ａよりも長い期間に亘りゲート信号Ｂ，ＣがＯＮするような設定とし、その期間で、グループスキャン制御を行うようにする。ゲート信号がＯＮの間における患部の移動量は、呼吸全体を通しての患部の移動量より小さくなるので、相対的にスポットグループを小さく設定することができる。 On the other hand, in the hybrid control process of this embodiment, as shown in FIG. 10, the threshold A is raised to some extent like the thresholds B and C, and is longer than the gate signal A during gating control shown in FIG. In such a setting, the gate signals B and C are set to be ON, and the group scan control is performed during the period. Since the movement amount of the affected area while the gate signal is ON is smaller than the movement amount of the affected area throughout the breathing, the spot group can be set relatively small.
このようにスポットグループを小さく再設定することにより、線量満了となっていないスポットグループが出てくるので、ゲート信号がＯＮの間に、再設定したスポットグループに対して、グループスキャン制御による照射を行う。照射を進めるに従い、閾値を変化（低く）させて制御することも可能である（図１１及び図１２を参照）。 By resetting the spot group to a smaller size in this way, spot groups that have not expired will come out, so irradiation with group scan control is performed on the reset spot group while the gate signal is ON. Do. It is also possible to control by changing (lowering) the threshold value as the irradiation proceeds (see FIGS. 11 and 12).
図１１及び図１２はハイブリッド制御処理用スポットグループ再設定を示す説明図である。図１１は太枠内のスポットが５×５のスポットグループでグループスキャン制御処理を完了した状態を示している。図１２は太枠内のスポットが３×３のスポットグループ再設定を示しており、太字斜体部がハイブリッド制御処理の対象となる。 FIG. 11 and FIG. 12 are explanatory diagrams showing hybrid control processing spot group resetting. FIG. 11 shows a state in which the group scan control process has been completed with a spot group of 5 × 5 spots within the thick frame. FIG. 12 shows the spot group resetting with 3 × 3 spots in the bold frame, and the bold italic part is the target of the hybrid control process.
図１３は第２実施形態におけるハイブリッド制御処理を示すフローチャートである。これも、ラスタースキャニング照射法を想定したフローとしているが、スポットスキャニング法でも、大きな流れは殆ど変わらない。 FIG. 13 is a flowchart showing a hybrid control process in the second embodiment. This is also a flow assuming the raster scanning irradiation method, but the large flow is hardly changed even in the spot scanning method.
ハイブリッド制御処理では、まず、閾値レベルとスポットグループのボリューム設定を変更する。上記閾値レベルは、制御部８０の内部処理用の信号としてもよく（制御部８０でゲート信号を作成する）、また制御部８０から呼吸波形検出装置２５０に対して閾値の変更要求を出力するようにしてもよい（呼吸波形検出装置２５０でゲート信号を作成する）（ステップＳＴ３１）。
In the hybrid control process, first, the threshold level and the spot group volume setting are changed. The threshold level may be a signal for internal processing of the control unit 80 (a gate signal is generated by the control unit 80), and a threshold change request is output from the
次に、選択されたスライスの位置に応じて粒子線ビームの入射エネルギーとレンジシフタ７０におけるアクリル板の組み合わせが選択、設定される（ステップＳＴ３２）。
Next, the combination of the incident energy of the particle beam and the acrylic plate in the
次に、該当スライスにおいて、満了したスポットが無いスポットグループが選択され、ビーム走査部３０によりスライス上の格子点位置に粒子線ビームの走査位置が設定される（ステップＳＴ３３）。
Next, in the corresponding slice, a spot group having no expired spot is selected, and the
呼吸波形検出装置２５０からのゲート信号がＯＮ（呼吸波形が呼気）しているかの判断を行い（ステップＳＴ３４）、ゲート信号がＯＮの時（ステップＳＴ３４：Ｙｅｓ）にのみ、粒子線ビームの出射が開始される（ステップＳＴ３５）。ゲート信号がＯＮ以外の時（ステップＳＴ３４：Ｎｏ）の時は、粒子線ビームの出射を停止する（ステップＳＴ３６）。
It is determined whether or not the gate signal from the
ビーム走査部３０により設定されたＸ用電磁石３０ａ、Ｙ用電磁石３０ｂを通過した粒子線ビームは、リッジフィルタ６０によって、体内飛程分布幅がスライス幅に対応するようエネルギー分布がＺ軸方向に拡大されている。
The energy distribution of the particle beam that has passed through the
一定時間経過後（ステップＳＴ３７）には、１）それまでの照射線量を計測し、２）呼吸波形検出装置２５０からの呼吸波形より患部の変位量を算出し、３）重心位置算出部９０の測定結果と２）の変位量を元に実照射位置を算出し、４）該当するスポットの記録領域に１）の照射線量を加算していく（ステップＳＴ３８）。
After a certain period of time (step ST37), 1) the irradiation dose so far is measured, 2) the amount of displacement of the affected area is calculated from the respiratory waveform from the
スポットグループ内で予定線量に到達したスポット（満了スポット）が出るまでステップＳＴ３４〜ＳＴ３８を繰り返し（ステップＳＴ３９）、予定線量に到達したスポットが出た場合、次のスポットグループへの設定に切り替える（ステップＳＴ４０）。ステップＳＴ４０において、Ｎｏの場合には、ステップＳＴ３３に戻る。 Steps ST34 to ST38 are repeated until a spot that reaches the planned dose (expired spot) appears in the spot group (step ST39), and when a spot that reaches the planned dose appears, the setting is switched to the next spot group (step ST40). If No in step ST40, the process returns to step ST33.
１つのスライスに対するスポットグループへの照射が終了すると（ステップＳＴ４０：Ｙｅｓ）、一旦ビーム出射を停止し（ステップＳＴ４１）、ステップＳＴ３２に戻って次のスライスを選択するとともに、粒子線ビームの入射エネルギーとレンジシフタ７０におけるアクリル板の組み合わせの設定を変更する。以上の処理を最終スポットグループに達するまで繰り返す（ステップＳＴ４２）。
When the irradiation to the spot group for one slice is completed (step ST40: Yes), the beam emission is temporarily stopped (step ST41), the next slice is selected by returning to step ST32, and the incident energy of the particle beam is determined. The setting of the combination of acrylic plates in the
１つの閾値レベルに対する照射が終了すると（ステップＳＴ４３：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ３１に戻って、次の（小さい）閾値レベルを選択するとともに、スポットグループのボリューム設定を変更する。 When the irradiation with respect to one threshold level is completed (step ST43: Yes), the process returns to step ST31 to select the next (small) threshold level and change the volume setting of the spot group.
以上の処理を最終閾値レベルに達するまで繰り返し、その後、ゲーティング制御処理に移行する（ステップＳＴ４４）。 The above processing is repeated until the final threshold level is reached, and then the process proceeds to gating control processing (step ST44).
このように本実施形態によれば、ハイブリッド制御処理中は、呼吸等により患部が移動しても、ゲーティング制御時に比べて粒子線ビームの導入を止める期間を短くすることができ、照射時間を一段と短縮することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, during the hybrid control process, even if the affected part moves due to breathing or the like, the period during which the introduction of the particle beam is stopped can be shortened compared to the time of gating control, and the irradiation time can be reduced. This can be further shortened.
（その他の実施形態）
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
(Other embodiments)
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
例えば、上記第１実施形態において、スポットグループを３×３、５×５のスポットを２次元に設定した例について説明したが、これに限定されることなく、他の複数の２次元に設定するようにしてもよく、さらには３次元に設定するようにしてもよい。 For example, in the first embodiment, the example in which the spot group is set to 3 × 3 and 5 × 5 spots in two dimensions has been described. However, the present invention is not limited to this, and the spot groups are set in other two dimensions. Alternatively, it may be set to three dimensions.
１…粒子線ビーム照射装置、１０…ビーム生成部、２０…出射制御部、３０…ビーム走査部、３０ａ…Ｘ用電磁石、３０ｂ…Ｙ用電磁石、５０…線量モニタ部、５１…位置モニタ部、５１ａ…位置モニタ部のＸ電極、５１ｂ…位置モニタ部のＹ電極、６０…リッジフィルタ、７０…レンジシフタ、８０…制御部、８１…設定領域部、８２…記録領域部、８３…呼吸同期補正処理部、９０…重心位置算出部、９１１ａ，９１１ｂ…電流電圧変換（Ｉ／Ｖ変換）部、９１２ａ，９１２ｂ…増幅部、９２ａ，９２ｂ…ＡＤ変換器（ＡＤＣ）、９３ａ，９３ｂ…データ補正処理部、９４ａ，９４ｂ…位置算出部、９５ａ…１次元ビーム形状（Ｘ）抽出部、９５ｂ…１次元ビーム形状（Ｙ）抽出部、９６…２次元ビーム形状抽出部、９７…記憶部、９８…表示部、１００…がん患者（照射対象）、２００…患部、２５０…呼吸波形検出装置（呼吸波形検出部）
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記粒子線ビームの出射を制御するビーム出射制御部と、
前記粒子線ビームを２次元走査するビーム走査部と、
照射対象に照射する照射線量に応じた信号を積算する線量モニタ部と、
複数の第１の線状電極が第１の方向に並列配置され、複数の第２の線状電極が前記第１の方向と直交する第２の方向に並列配置される位置モニタ部と、
前記各第１の線状電極から出力される第１の信号と、前記各第２の線状電極から出力される第２の信号とから前記粒子線ビームの重心位置を算出する重心位置算出部と、
前記照射対象の呼吸状態を呼吸波形として検出する呼吸波形検出部と、
前記呼吸波形に応じた前記照射対象の患部の変位量を補正する情報が設定され、かつ前記患部の変位量から実照射位置を算出する呼吸同期補正処理部と、
複数の照射スポットを前記患部の変位量に基づいてグループ毎にまとめて照射するように制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
任意の数の照射スポットを１スポットグループとして、前記粒子線ビームを照射する領域を複数のスポットグループに分割し、
前記粒子線ビームを照射する任意の前記スポットグループを設定し、
前記粒子線ビームの照射中に、前記実照射位置に基づいて当該スポットグループ内の何れの前記照射スポットへ粒子線ビームが照射されたか判定し、
前記照射スポットそれぞれの照射線量をカウントし、
前記照射スポットのうち１つが予定線量に達したら当該スポットグループへの前記粒子線ビームの照射を終了して次の前記スポットグループへ前記粒子線ビームを照射するように設定し、
全ての前記スポットグループへの照射を終了したら、予定線量に達していない前記照射スポットを選択して、前記呼吸波形において呼気している波形のときに前記粒子線ビームを照射するように制御し、選択した前記照射スポットが予定線量に達したら別の予定線量に達していない前記照射スポットを選択することで全ての前記照射スポットが予定線量に達するよう制御する、ことを特徴とする粒子線ビーム照射装置。 A beam generator for generating a particle beam;
A beam emission control unit for controlling the emission of the particle beam;
A beam scanning unit for two-dimensionally scanning the particle beam;
A dose monitor unit for integrating signals according to the irradiation dose irradiated to the irradiation target;
A plurality of first linear electrodes arranged in parallel in a first direction, and a plurality of second linear electrodes arranged in parallel in a second direction orthogonal to the first direction;
A center-of-gravity position calculation unit that calculates the center-of-gravity position of the particle beam from the first signal output from each first linear electrode and the second signal output from each second linear electrode When,
A respiratory waveform detector that detects a respiratory state of the irradiation target as a respiratory waveform;
Information for correcting the displacement amount of the affected part of the irradiation target according to the respiratory waveform is set, and a respiratory synchronization correction processing unit that calculates an actual irradiation position from the displacement amount of the affected part,
And a control unit for controlling to collectively irradiate each group based on a plurality of irradiation spots on the displacement amount of the diseased part,
The controller is
An arbitrary number of irradiation spots are set as one spot group, and the region irradiated with the particle beam is divided into a plurality of spot groups,
Set an arbitrary spot group to irradiate the particle beam,
During irradiation of the particle beam, determine which irradiation spot in the spot group is irradiated with the particle beam based on the actual irradiation position,
Count the irradiation dose of each irradiation spot,
When one of the irradiation spots reaches a scheduled dose, the irradiation of the particle beam to the spot group is terminated and set to irradiate the particle beam to the next spot group,
When the irradiation to all the spot groups is completed, select the irradiation spot that has not reached the planned dose, and control to irradiate the particle beam when the waveform is breathing in the respiratory waveform, Particle beam irradiation , wherein when the selected irradiation spot reaches a planned dose, all the irradiation spots are controlled to reach the planned dose by selecting the irradiation spot that has not reached another planned dose apparatus.
前記粒子線ビームの出射を制御するビーム出射制御部と、 A beam emission control unit for controlling the emission of the particle beam;
前記粒子線ビームを２次元走査するビーム走査部と、 A beam scanning unit for two-dimensionally scanning the particle beam;
照射対象に照射する照射線量に応じた信号を積算する線量モニタ部と、 A dose monitor unit for integrating signals according to the irradiation dose irradiated to the irradiation target;
複数の第１の線状電極が第１の方向に並列配置され、複数の第２の線状電極が前記第１の方向と直交する第２の方向に並列配置される位置モニタ部と、 A plurality of first linear electrodes arranged in parallel in a first direction, and a plurality of second linear electrodes arranged in parallel in a second direction orthogonal to the first direction;
前記各第１の線状電極から出力される第１の信号と、前記各第２の線状電極から出力される第２の信号とから前記粒子線ビームの重心位置を算出する重心位置算出部と、 A center-of-gravity position calculation unit that calculates the center-of-gravity position of the particle beam from the first signal output from each first linear electrode and the second signal output from each second linear electrode When,
前記照射対象の呼吸状態を呼吸波形として検出する呼吸波形検出部と、 A respiratory waveform detector that detects a respiratory state of the irradiation target as a respiratory waveform;
前記呼吸波形に応じた前記照射対象の患部の変位量を補正する情報が設定され、かつ前記患部の変位量から実照射位置を算出する呼吸同期補正処理部と、 Information for correcting the displacement amount of the affected part of the irradiation target according to the respiratory waveform is set, and a respiratory synchronization correction processing unit that calculates an actual irradiation position from the displacement amount of the affected part,
複数の照射スポットを前記患部の変位量に基づいてグループ毎にまとめて照射するように制御する制御部と、を備え、 A control unit that controls to irradiate a plurality of irradiation spots collectively for each group based on the displacement amount of the affected part, and
前記制御部は、 The controller is
任意の数の照射スポットを１スポットグループとして、前記粒子線ビームを照射する領域を複数のスポットグループに分割し、 An arbitrary number of irradiation spots are set as one spot group, and the region irradiated with the particle beam is divided into a plurality of spot groups,
前記粒子線ビームを照射する任意の前記スポットグループを設定し、 Set an arbitrary spot group to irradiate the particle beam,
前記粒子線ビームの照射中に、前記実照射位置に基づいて当該スポットグループ内の何れの前記照射スポットへ粒子線ビームが照射されたか判定し、 During irradiation of the particle beam, determine which irradiation spot in the spot group is irradiated with the particle beam based on the actual irradiation position,
前記照射スポットそれぞれの照射線量をカウントし、 Count the irradiation dose of each irradiation spot,
前記照射スポットのうち１つが予定線量に達したら当該スポットグループへの前記粒子線ビームの照射を終了して次の前記スポットグループへ前記粒子線ビームを照射するように設定し、 When one of the irradiation spots reaches a scheduled dose, the irradiation of the particle beam to the spot group is terminated and set to irradiate the particle beam to the next spot group,
前記領域の全ての前記スポットグループへの照射を終了したら、それまでの設定より少ない数の照射スポットを１スポットグループとして前記領域にスポットグループを再設定し、 When the irradiation of all the spot groups in the region is completed, the number of irradiation spots smaller than the setting so far is set as one spot group, and the spot group is reset in the region,
再設定されたスポットグループのうち予定線量に達した照射スポットを含まないスポットグループを、前記粒子線ビームを照射するスポットグループとして設定することを特徴とする粒子線ビーム照射装置。 A particle beam irradiation apparatus, wherein a spot group that does not include an irradiation spot that has reached a predetermined dose among the reset spot groups is set as a spot group that irradiates the particle beam.
ビーム出射制御部が前記粒子線ビームの出射を制御する工程と、
ビーム走査部が前記粒子線ビームを２次元走査する工程と、
線量モニタ部が照射対象に照射する照射線量に応じた信号を積算する工程と、
重心位置算出部が、複数の第１の線状電極が第１の方向に並列配置され、複数の第２の線状電極が前記第１の方向と直交する第２の方向に並列配置され、前記各第１の線状電極から出力される第１の信号と、前記各第２の線状電極から出力される第２の信号とから前記粒子線ビームの重心位置を算出する工程と、
呼吸波形検出部が前記照射対象の呼吸状態を呼吸波形として検出する工程と、
呼吸同期補正処理部が前記呼吸波形に応じた前記照射対象の患部の変位量を補正する情報が設定され、かつ前記患部の変位量から実照射位置を算出する工程と、
第１の制御部が複数の照射スポットを前記患部の変位量に基づいてグループ毎にまとめて照射するように制御する第１の制御工程と、を有し、
前記第１の制御工程は、
任意の数の照射スポットを１スポットグループとして、前記粒子線ビームを照射する領域を複数のスポットグループに分割し、
前記粒子線ビームを照射する任意の前記スポットグループを設定し、
前記粒子線ビームの照射中に、前記実照射位置に基づいて当該スポットグループ内の何れの前記照射スポットへ粒子線ビームが照射されたか判定し、
前記照射スポットそれぞれの照射線量をカウントし、
前記照射スポットのうち１つが予定線量に達したら当該スポットグループへの前記粒子線ビームの照射を終了して次の前記スポットグループへ前記粒子線ビームを照射するように設定し、
全ての前記スポットグループへの照射を終了したら、予定線量に達していない前記照射スポットを選択して、前記呼吸波形において呼気している波形のときに前記粒子線ビームを照射するように制御し、選択した前記照射スポットが予定線量に達したら別の予定線量に達していない前記照射スポットを選択することで全ての前記照射スポットが予定線量に達するよう制御する、ことを特徴とする粒子線ビーム照射装置の制御方法。 A step of generating a particle beam by a beam generator;
A step of a beam extraction control unit controlling the emission of the particle beam;
A beam scanning unit two-dimensionally scanning the particle beam;
A step of integrating signals according to the irradiation dose irradiated to the irradiation object by the dose monitor unit;
The center-of-gravity position calculation unit includes a plurality of first linear electrodes arranged in parallel in the first direction, and a plurality of second linear electrodes arranged in parallel in a second direction orthogonal to the first direction, Calculating a gravity center position of the particle beam from a first signal output from each first linear electrode and a second signal output from each second linear electrode;
A step of detecting a respiratory state of the irradiation object as a respiratory waveform by a respiratory waveform detector;
Information for correcting the displacement amount of the affected area of the irradiation target according to the respiratory waveform, and calculating the actual irradiation position from the displacement amount of the affected area, the respiratory synchronization correction processing unit;
A first control step of controlling the first control unit to irradiate a plurality of irradiation spots collectively for each group based on the displacement amount of the affected part, and
The first control step includes
An arbitrary number of irradiation spots are set as one spot group, and the region irradiated with the particle beam is divided into a plurality of spot groups,
Set an arbitrary spot group to irradiate the particle beam,
During irradiation of the particle beam, determine which irradiation spot in the spot group is irradiated with the particle beam based on the actual irradiation position,
Count the irradiation dose of each irradiation spot,
When one of the irradiation spots reaches a scheduled dose, the irradiation of the particle beam to the spot group is terminated and set to irradiate the particle beam to the next spot group,
When the irradiation to all the spot groups is completed, select the irradiation spot that has not reached the planned dose, and control to irradiate the particle beam when the waveform is breathing in the respiratory waveform, Particle beam irradiation , wherein when the selected irradiation spot reaches a planned dose, all the irradiation spots are controlled to reach the planned dose by selecting the irradiation spot that has not reached another planned dose Control method of the device.
ビーム出射制御部が前記粒子線ビームの出射を制御する工程と、
ビーム走査部が前記粒子線ビームを２次元走査する工程と、
線量モニタ部が照射対象に照射する照射線量に応じた信号を積算する工程と、
重心位置算出部が、複数の第１の線状電極が第１の方向に並列配置され、複数の第２の線状電極が前記第１の方向と直交する第２の方向に並列配置され、前記各第１の線状電極から出力される第１の信号と、前記各第２の線状電極から出力される第２の信号とから前記粒子線ビームの重心位置を算出する工程と、
呼吸波形検出部が前記照射対象の呼吸状態を呼吸波形として検出する工程と、
呼吸同期補正処理部が前記呼吸波形に応じた前記照射対象の患部の変位量を補正する情報が設定され、かつ前記患部の変位量から実照射位置を算出する工程と、
第１の制御部が複数の照射スポットを前記患部の変位量に基づいてグループ毎にまとめて照射するように制御する第１の制御工程と、を有し、
前記第１の制御工程は、
任意の数の照射スポットを１スポットグループとして、前記粒子線ビームを照射する領域を複数のスポットグループに分割し、
前記粒子線ビームを照射する任意の前記スポットグループを設定し、
前記粒子線ビームの照射中に、前記実照射位置に基づいて当該スポットグループ内の何れの前記照射スポットへ粒子線ビームが照射されたか判定し、
前記照射スポットそれぞれの照射線量をカウントし、
前記照射スポットのうち１つが予定線量に達したら当該スポットグループへの前記粒子線ビームの照射を終了して次の前記スポットグループへ前記粒子線ビームを照射するように設定し、
前記領域の全ての前記スポットグループへの照射を終了したら、それまでの設定より少ない数の照射スポットを１スポットグループとして前記領域にスポットグループを再設定し、
再設定されたスポットグループのうち予定線量に達した照射スポットを含まないスポットグループを、前記粒子線ビームを照射するスポットグループとして設定することを特徴とする粒子線ビーム照射方法。 A step of generating a particle beam by a beam generator;
A step of a beam extraction control unit controlling the emission of the particle beam;
A beam scanning unit two-dimensionally scanning the particle beam;
A step of integrating signals according to the irradiation dose irradiated to the irradiation object by the dose monitor unit;
The center-of-gravity position calculation unit includes a plurality of first linear electrodes arranged in parallel in the first direction, and a plurality of second linear electrodes arranged in parallel in a second direction orthogonal to the first direction, Calculating a gravity center position of the particle beam from a first signal output from each first linear electrode and a second signal output from each second linear electrode;
A step of detecting a respiratory state of the irradiation object as a respiratory waveform by a respiratory waveform detector;
Information for correcting the displacement amount of the affected area of the irradiation target according to the respiratory waveform, and calculating the actual irradiation position from the displacement amount of the affected area, the respiratory synchronization correction processing unit;
A first control step of controlling the first control unit to irradiate a plurality of irradiation spots collectively for each group based on the displacement amount of the affected part, and
The first control step includes
An arbitrary number of irradiation spots are set as one spot group, and the region irradiated with the particle beam is divided into a plurality of spot groups,
Set an arbitrary spot group to irradiate the particle beam,
During irradiation of the particle beam, determine which irradiation spot in the spot group is irradiated with the particle beam based on the actual irradiation position,
Count the irradiation dose of each irradiation spot,
When one of the irradiation spots reaches a scheduled dose, the irradiation of the particle beam to the spot group is terminated and set to irradiate the particle beam to the next spot group,
When the irradiation of all the spot groups in the region is completed, the number of irradiation spots smaller than the setting so far is set as one spot group, and the spot group is reset in the region,
A particle beam irradiation method , wherein a spot group that does not include an irradiation spot that has reached a predetermined dose among the reset spot groups is set as a spot group that irradiates the particle beam.
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