WO2018003179A1

WO2018003179A1 - 放射線治療装置

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Publication number: WO2018003179A1
Application number: PCT/JP2017/008433
Authority: WO
Inventors: 上野　雄一郎; 田所　孝広; 名雲　靖; 克宜上野; 耕一岡田; 修一畠山
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2018-01-04
Also published as: US20190209870A1; JPWO2018003179A1; US10751553B2

Abstract

放射線が照射された放射線照射対象内の線量分布の精度を向上できる放射線治療装置を提供する。放射線治療装置は、患者の体内に挿入可能な放射線検出器、線量算出装置および制御装置を有する。放射線発生装置で発生した放射線は、ベッド上の患者の患部（がん）に照射される。体内に挿入可能な放射線検出器は患部に照射された放射線が入射されるとフォトンを出力し、線量算出装置はフォトンの計数率に基づいて線量率を求め、この線量率に基づいて線量を求める。制御装置は、求められた線量または求められた線量率が設定線量または設定線量率になるように、放射線発生装置を制御する。

Description

放射線治療装置

　本発明は、放射線治療装置に係り、Ｘ線治療装置、粒子線治療装置（例えば、粒子線治療装置、重粒子線治療装置）、および電子線治療装置に適用するのに好適な放射線治療装置に関するものである。

　日本において死亡原因の第一位はがんであり、がんは増加の一途をたどっている。医療の質（Quality of life:ＱＯＬ）の向上が求められる近年の日本では、がんの治療法として、放射線によるがん治療が注目を集めている。ニーズとしてのＱＯＬ向上に、シーズである放射線がん治療技術の高精度化があいまって、日本においても広く放射線がん治療が普及し始めている。

　治療に用いられる放射線には、Ｘ線、粒子線（陽子線、重粒子線）、電子線および中性子線がある。特に、近年、陽子線を用いる粒子線治療装置および重粒子線（例えば、炭素線）を用いる重粒子線治療装置の開発が目覚ましい。陽子線および重粒子線は、止まる直前に集中的にエネルギーを与えて線量のピーク（ブラックピーク）を作る性質を利用し、患者に粒子線を照射することにより、がんの患部に集中して線量を付与することができるので、低侵襲で高精度ながん治療が期待できる。

　また、Ｘ線を用いたがん治療においても、強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ：Intensity-modulated radiotherapy）および画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ：Image-guided radiotherapy）が開発されており、Ｘ線照射による線量をがんの患部に集中させる努力がなされている。さらに、放射線治療装置の高度化に伴い、治療計画の精度および患者位置決めの精度、治療計画および治療装置のＱＡ（Quality assurance）用の線量率計測等の放射線治療に関わる全体の精度向上が求められている。

　放射線治療において、患者に照射した放射線の線量率計測は、安定性および再現性が良好な電離箱が広く使用されている。しかしながら、電離箱はその検出原理から小型化に限界があるため、代わりに、小型化が比較的容易な半導体検出器を用いた線量分布測定が実施されている。信号処理系まで含めると、半導体検出器でも小型化には限界がある。また、これらの放射線検出器は測定時に高電圧を印加する必要があるため、それらの放射線検出器を患者の体内に挿入して線量率を測定することは困難である。また、これらの検出器は一般的に高密度なものであり、体内物質および水と比べると放射線との相互作用が大きく、放射線検出器自体の影響が無視できなくなる。

　上述のように、実際の体内の吸収線量が把握できない状況において、治療計画によって得られた患部の線量分布は、呼吸等による患者の体動を考慮してマージンを持ったものになっている。これは、患部への放射線の照***度を低下させる一因になっている。また、患者の体内において、放射線に敏感な正常部位が治療対象部位である患部の近くに存在する場合は、その患部に対する放射線治療が困難になる。

　特開２００３－２１０５９６号公報に記載された放射線治療装置では、放射線を照射する患者の体外に配置した放射線検出器で患者を透過した放射線を検出しており、呼吸等による患者の体動がある場合は、体内の正確な吸収線量を測定できない可能性がある。また、治療計画時から放射線照射による患部の治療実施時までの間における臓器（患部）の体内位置および放射線照射方向における臓器の大きさ等の経時変化、および治療時における患者位置決めも誤差要因となる。更に、体外に配置した放射線検出器から出力された放射線検出信号に基づいて得られた線量を用いた計算により、患者の体内線量分布を推定する。この推定における計算誤差も無視することができない。

　このような誤差を低減するために、放射線検出器を体内に挿入することが望ましい。体内に挿入可能な放射線検出器が、特開２００１－５６３８１号公報に記載されている。特開２００１－５６３８１号公報は、シンチレーションファイバおよび光伝送ファイバを体内に挿入することによって、ノイズであるチェレンコフ光の寄与を除くことができ、真の放射線量を測定することができることを記載する。

　上野克宜ほか、「近赤外光シングルフォトンカウンティング方式による陽子線ブラッグカーブ測定」、第１１０回日本医学物理学会学術大会報文集、Ｖｏｌ．３５、Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　Ｎｏ．３（２０１５年９月）、７７頁は、陽子線治療中に患者への照射線量をリアルタイムに計測できる光ファイバ型オンライン線量計（体内線量計）を記載している。この光ファイバ型オンライン線量計はＮｄ：ＹＡＧを検出部に用いており、陽子線照射によりＮｄ：ＹＡＧで生じた近赤外光を、シングルフォトン計数する。

　田所孝広ほか、「過酷事故用計装システムの研究開発の現状と展望　１．光ファイバ型放射線モニタシステム」、日本原子力学会２０１５年春の年会予稿集、講演番号１１７、２０１５年３月５日発行は、原子力発電プラントに適用される、Ｎｄ：ＹＡＧを用いた検出部、光ファイバ部および光計測部で構成された光ファイバ型放射線モニタを記載している。光ファイバ型放射線モニタは、１．０×１０^-2～９．５４×１０⁴Ｇｙ／ｈの線量率の範囲で、線量率を±４％ＦＳ以内の精度で計測できる。

　放射線治療装置を用いた放射線治療では、放射線の照射に際し、照射対象である患部周辺の正常組織における線量を極力押えながら患部に大きな線量を集中させる必要がある。しかしながら、現実には、患者の呼吸に伴って患部の体表面からの位置が周期的に変動している。このような呼吸に伴う患部の位置の変化を検知してその位置変化の周期を把握し、患部の位置変化の周期に合わせて放射線を患部に照射する放射線の呼吸同期照射が行われている。

　放射線の呼吸同期照射の例が、特開平７－３０３７１０号公報に記載されている。特開平７－３０３７１０号公報では、超音波断層装置が患者の体表面に設置した探触子で受信した超音波信号から患部付近の断層画像を生成し、画像処理装置が患部の周期的な位置変化を表す情報を作成する。この周期において患部の位置が変化しない時期に患部に粒子線を照射する。特開平７－３０３７１０号公報は、超音波断層装置に替えて呼吸モニタの出力信号に基づいて患部の周期的な位置変化を表す情報を作成することも記載している。

　特開２０１５－１５７００３号公報は、がんの患部をイオンビームの照射方向において体表面から複数の層に分割し、細いイオンビームを走査することにより各層内の照射位置である複数の照射スポットに対してイオンビームを照射する荷電粒子ビーム照射方法を記載している。層内で隣の照射スポットへのイオンビームの移動は、イオンビームの位置を変更する走査電磁石を走査制御装置により制御することにより行われる。

　人体の深さ方向において、特開２０１５－１５７００３号公報の図６に示すような線量分布を示し、ブラッグピークで線量が最大になり、さらに、ブラッグピークを超える深さで線量分布が急激に減少する。イオンビームを用いたがん治療では、ブラッグピークで線量が最大になり、ブラッグピークを超える深さで線量が急激に減少する性質を利用している。

特開２００３－２１０５９６号公報特開２００１－５６３８１号公報特開平７－３０３７１０号公報特開２０１５－１５７００３号公報

上野克宜ほか、「近赤外光シングルフォトンカウンティング方式による陽子線ブラッグカーブ測定」、第１１０回日本医学物理学会学術大会報文集、Ｖｏｌ．３５、Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　Ｎｏ．３（２０１５年９月）、７７頁田所孝広ほか、「過酷事故用計装システムの研究開発の現状と展望　１．光ファイバ型放射線モニタシステム」、日本原子力学会２０１５年春の年会予稿集、講演番号１１７、２０１５年３月５日発行

　特開平７－３０３７１０号公報、特開２０００－５６３８１号公報および特開２０１５－１８１８５４号公報のそれぞれに記載された放射治療装置は、呼吸による体動を、超音波断層装置および探触子、呼吸センサ、赤外線発光ダイオードおよび半導***置検出素子、および発光ダイオード（またはＬＥＤ光反射体）およびカメラを用いて測定し、測定された体動の周期に合わせて放射線を患者の患部に照射している。このため、放射線の呼吸同期照射を実施するために、放射線治療装置には、呼吸による体動を測定する前述の機器を設ける必要がある。

　また、特開２００１－５６３８１号公報および上野克宜ほか、「近赤外光シングルフォトンカウンティング方式による陽子線ブラッグカーブ測定」、第１１０回日本医学物理学会学術大会報文集、Ｖｏｌ．３５、Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　Ｎｏ．３（２０１５年９月）、７７頁のそれぞれに記載されているように、放射線検出器を患者の体内に挿入することによって、患部に照射された線量を精度良く測定することが可能になる。

　発明者らは、放射線検出器を体内に挿入して患部に照射された線量の測定精度を向上させ、また、放射線照射対象への呼吸同期照射を実施する呼吸同期制御さらに精度良く実施できる放射線治療装置の実現を目指した。

　本発明の第１の目的は、放射線が照射された放射線照射対象内の線量分布の精度を向上させることができる放射線治療装置を提供することにある。

　本発明の第２の目的は、放射線照射対象の線量を精度良く測定することができ、放射線照射対象への呼吸同期照射をさらに精度良く実施することができる放射線治療装置を提供することにある。

　上記した第１の目的を達成する本発明の第１の特徴は、放射線を生成する放射線発生装置と、
　体内に挿入可能で、放射線を検出してフォトンを出力する発光部を有する放射線検出器と、
　放射線検出器から出力されるフォトンの計数率を求め、このフォトン計数率に基づいて線量率を求め、この線量率に基づいて線量を求める演算装置と、
　演算装置で求められた線量が設定線量になるように放射線発生装置を制御する、および前記演算装置で求められた線量率が設定線量率になるように放射線発生装置を制御するのいずれかを実施する第１制御、その線量が設定線量になるように、回転ガントリーのアーム部に設けられた照射ヘッドに取り付けられる可変コリメータの開口部の形状を調節する、およびその線量率が第１設定線量率になるように、可変コリメータの開口部の形状を調節するのいずれかを実施する第２制御、およびその線量が設定線量になるように放射線照射対象を支持するベッドの位置を調節する、およびその線量率が第１設定線量率になるようにそのベッドの位置を調節するのいずれかを実施する第３制御のいずれかを実施する第１制御装置とを備えたことにある。

　上記した第２の目的を達成する本発明の第２の特徴は、放射線を生成する放射線発生装置と、
　体内に挿入可能で、放射線を検出してフォトンを出力する発光部を有する放射線検出器と、
　放射線検出器から出力されるそのフォトンの計数率を求め、このフォトン計数率に基づいて線量率を求める演算装置と、
　その演算装置で求められた線量率が呼吸同期制御の第２設定線量率以下であるときに、放射線照射対象に放射線を照射し、その線量率が第２設定線量率を超えたときに、放射線照射対象への放射線の照射を停止するように、放射線発生装置を制御する第２制御装置とを備えたことにある。

　本発明の第１の特徴によれば、放射線が照射された放射線照射対象内の線量分布の精度を向上させることができる。

　本発明の第２の特徴によれば、放射線照射対象の線量を精度良く測定することができ、放射線照射対象への呼吸同期照射をさらに精度良く実施することができる。

本発明の好適な一実施例である実施例１の放射線治療装置であるＸ線治療装置の構成図である。図１に示されたベッド上の患者の体内に挿入された放射線検出器を示す模式図である。図２に示された放射線検出器の詳細構成図である。図３に示された放射線検出器の発光部に入射した放射線によるフォトン（光）の生成過程を示す説明図である。図１に示された線量算出装置の詳細構成図である。線量率とフォトン計数率の関係を示す特性図である。図１に示されるＸ線治療装置のフィードバック制御装置で実施される制御の一例のフローチャートである。Ｘ線管装置の一例の構成図である。Ｘ線治療装置のフィードバック制御装置で実施される制御の他の例のフローチャートである。Ｘ線治療装置のフィードバック制御装置で実施される制御の他の例のフローチャートである。Ｘ線治療装置のフィードバック制御装置で実施される制御の他の例のフローチャートである。本発明の好適な他の実施例である実施例２の放射線治療装置であるＸ線治療装置の構成図である。体内に挿入された放射線検出器で検出された放射線検出信号に基づいて得られた線量率の、患者の体動に伴う周期的な変化を示す説明図である。本発明の他の好適な実施例である実施例３の放射線治療装置であるＸ線治療装置の構成図である。本発明の他の好適な実施例である実施例４の放射線治療装置であるＸ線治療装置の構成図である。本発明の他の好適な実施例である実施例５の放射線治療装置である粒子線治療装置の構成図である。本発明の他の好適な実施例である実施例６の放射線治療装置である粒子線治療装置の構成図である。本発明の他の好適な実施例である実施例７の放射線治療装置である電子線治療装置の構成図である。

　本発明の実施例を以下に説明する。

　本発明の好適な一実施例である実施例１の放射線治療装置を、図１および図２を用いて説明する。本実施例の放射線治療装置は、Ｘ線治療装置である。

　本実施例のＸ線治療装置１は、アーム部を有する回転ガントリー２、架台３、照射ヘッド４、Ｘ線発生装置（放射線発生装置）６、可変コリメータ１１、治療台１２、放射線検出器１８、線量算出装置２１、および制御システム９０を備えている。Ｘ線治療装置１は、治療室（図示せず）内で床１７に設置される。

　回転ガントリー２に設けられた回転軸５が、治療室の床１７に設置された架台３に回転可能に取り付けられ、架台３によって支持される。モータ（図示せず）が架台３内に設置され、架台３内に設置された減速機構（図示せず）がモータの回転を減速して回転軸５に伝える。照射ヘッド４が、後述のベッド１５と対向するように、回転ガントリー２のアーム部の先端部に設けられる。可変コリメータ１１が、照射ヘッド４の先端に取り付けられ、ベッド１５と対向している。Ｘ線発生装置６がそのアーム部内に設けられる。Ｘ線発生装置６は、電子線発生部（例えば、電子銃）７、直線加速器８、偏向電磁石９およびターゲット１０を含んでいる。電子線発生部７が直線加速器８に接続される。偏向電磁石９が、アーム部の先端部で照射ヘッド４付近に配置される。ターゲット１０が、偏向電磁石９に対向して偏向電磁石９よりも照射ヘッド４側に配置される。

　治療台１２は、治療室の床１７に設置され、駆動機構１２Ａおよびベッド１５を有する。駆動機構１２Ａは、Ｘ方向駆動機構１３、上下方向駆動機構１４およびＹ方向駆動機構（図示せず）を含んでいる。Ｘ方向駆動機構１３は、治療室の床１７に設置されたガイドレール１６Ａ，１６Ｂに移動可能に設置される。上下方向駆動機構１４はＸ方向駆動機構１３の上に、Ｙ方向駆動機構は上下方向駆動機構１４の上に設置される。ベッド１５がＹ方向駆動機構の上に設置される。Ｙ方向駆動機構は、ベッド１５を回転軸５の軸方向に移動させる。Ｘ方向駆動機構１３は、Ｙ方向駆動機構の移動方向と直交する方向に、ベッド１５を移動させる。上下方向駆動機構１４は、ベッド１５を上下方向に移動させる。

　放射線検出器１８は、図３に示すように、カバー１８Ａおよび発光部１９を有する。発光部１９は、表面全体をカバー１８Ａで覆われている。発光部１９は、入射した放射線（例えば、Ｘ線）の量に依存した強度の光を発生する放射線発光素材で構成される。放射線発光素材は、例えば、透明イットリウム・アルミ・ガーネット（ＹＡＧ）などの母材に、イッテルビウム、ネオジム、セリウムおよびプラセオジウムなどの希土類元素の少なくとも一種を含んでいる。このように、放射線発光素材が少なくとも１種の希土類元素を含有しているので、発光部１９に入射した放射線の線量率と放射線の入射により発光部１９で発光した光の強度との線形性を向上させることができる。このため、放射線検出器１８は、高い線量率の放射線が入射する場合であっても、放射線の線量率をより正確に計測することができる。本実施例では、発光部１９は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ（ネオジムを含むＹＡＧ）で構成される。

　発光部１９は、Ｎｄ：ＹＡＧの替りに、ＮｄＣｅ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＬｕＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ₄、Ｔｍ：ＹＶＯ₄、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＶＯ₄、Ｅｕ：ＹＶＯ₄、Ｎｄ：ＧｄＶＯ₄、Ｃｅ：ＬｉＳＡＦ、Ｃｅ：ＬｉＣＡＦ、Ｃｅ：ＬｉＳＧａＦ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｐｒ：ＹＬＦ、Ｅｒ：ＹＬＦ、Ｈｏ：ＹＬＦ、Ｙｂ：ＫＧＷ、およびＮｄ：ＫＧＷのいずれかを用いてもよい。これらの材料はいずれも、少なくとも１種の希土類元素を含んでいる。

　カバー１８Ａは、放射線（例えば、Ｘ線）を透過させるが、外部からの光を発光部１９内に入射させない遮光性を有する材質で構成される。カバー１８Ａに用いられる材質は、例えば、アルミニウムがある。遮光材で構成されたカバー１８Ａは、発光部１９で発生した光を発光部１９に向かって反射させる。また、放射線検出器１８を体内に挿入することを考慮すれば、カバー１８Ａの、体内臓器と接触する外表面は、安定で無害な材料にする必要がある。

　Ｎｄ：ＹＡＧで構成される発光部１９において、放射線が入射されたときに光子ｐ（フォトン）が生成される過程を、図４を用いて説明する。発光部１９に放射線ｒが入射すると、この放射線ｒが有するエネルギーにより、発光部１９における希土類原子がエネルギーのより高い励起状態（例えば、エネルギー準位Ｌ２、Ｌ３）に遷移する（図４の矢印ａ１、ａ２参照）。一方、励起状態（例えば、エネルギー準位Ｌ２、Ｌ３）にあるエネルギーの高い希土類原子がよりエネルギーの低い励起状態（例えば、エネルギー準位Ｌ２）または基底状態（例えば、エネルギー準位Ｌ１）に遷移する際（図４の矢印ｂ２、ｂ１参照）に、そのエネルギーの差分に相当するエネルギーを有する光子ｐ（フォトン）が生成される。

　光ファイバ２０は、図３に示すように、中心に位置するコア２０Ａ、およびコア２０Ａを取り囲むクラッド２０Ｂを有する。実際に光ファイバ２０を使用する場合には、クラッド２０Ｂの外面は、例えば、ＰＶＣで被覆される。コア２０Ａは発光部１９に接続される。コア２０Ａは、例えば、石英またはプラスチックで構成される。

　光ファイバ２０は線量算出装置２１に接続される。線量算出装置２１は、図５に示すように、光電変換器２２、計数部２３および線量算出部２４を含んでいる。光ファイバ２０は光電変換器２２に接続される。光電変換器２２としては、光電子増倍管またはフォトダイオード（例えば、アバランシェフォトダイオード）を用いる。光電変換器２２は、光ファイバ２０を通して入力するフォトンｐ（光）一個に対して一個の電気パルスを発信する変換器である。光電変換器２２を用いることで、光（フォトン）を、電流増幅した電気パルスに変換することができる。計数部２３が光電変換器２２に接続され、線量算出部２４が計数部２３に接続される。計数部２３は、電気パルスを増幅する増幅器（図示せず）を介して光電変換器２２に接続される。計数部２３は、入力した電気パルスをカウントし、電気パルスの計数率を求める。

　線量算出部２４は、図６に示す放射線の線量率と発光部１９で発光する単位時間当たりのフォトン数（以下、フォトン計数率という）を対応付けるデータテーブルをメモリ（図示せず）に記憶している。このデータテーブルは、実質的には、放射線の線量率と光電変換器２２から出力される電気パルスを対応付けている。図６に示すように、放射線の線量率とフォトン計数率との間には、比例関係がある。放射線検出器１８の発光部１９に入射する放射線の線量率と発光部１９で発光するフォトン（光）の計数率との間に、線量率の広い範囲に亘って、比例関係があることは、発明者らによる実験によって見出された。そのような放射線の線量率とフォトン計数率との間の比例関係は、Ｎｄ：ＹＡＧ以外の、希土類元素を含む、Ｎｄ：ＹＡＧ以外の前述の各材料で構成される発光部１９を有する放射線検出器１８においても成立する。

　また、フォトン計数率と電気パルスの計数率との間には、一対一の対応の関係があることは公知であるので、図６に示された特性を用いることによって、計数部２３から出力された電気パルスの計数率を、放射線検出器１８に入射された放射線の線量率に換算することができる。なお、前述の放射線の線量率とフォトン計数率との対応関係は、放射線検出器１８で使用する発光部１９の大きさ、形および材質、光ファイバ２０の太さおよび長さによって異なるため、使用される発光部１９および光ファイバ２０に応じて放射線の線量率とフォトン計数率との対応関係をデータテーブル化しておくとよい。これによって、発光部１９の大きさ、形および材質、光ファイバ２０の太さおよび長さが異なっても、計数部２３で得られた電気パルスの計数率を放射線の線量率に換算することができる。

　線量算出部２４はタイマー（図示せず）を備えている。このタイマーは、中央制御装置９１から出力される起動制御指令の入力により起動され、後述するフィードバック制御装置２６からの停止制御指令の入力により停止される。このため、タイマーは、起動制御指令の入力から停止制御指令の入力までの時間、すなわち、患部への放射線の照射時間を測定する。線量算出部２４は、求めた線量率および測定された放射線照射時間を用いて患部に照射された線量を算出する。照射時間を測定するタイマーは、線量算出部２４ではなく、中央制御装置９１に設けてもよい。

　制御システム９０は、フィードバック制御装置（第１制御装置）２６、中央制御装置９１およびデータベース９２を有する。中央制御装置９１はフィードバック制御装置２６に接続される。データベース９２は、中央制御装置９１および治療計画装置９３に接続される。線量算出装置２１、具体的には、線量算出部２４が、フィードバック制御装置２６に接続される。

　Ｘ線治療装置１を用いた、患者のがんの治療について説明する。治療を受ける患者２７は、治療台１２のベッド１５の上に載せられる（図１および図２参照）。ベッド１５上の患者２７の体内には、図２に模式的に示すように、複数の放射線検出器１８が挿入されている。放射線検出器１８は、内視鏡内に設置し、治療対象の患部の位置に応じて、例えば、口または鼻孔を通して食道、胃および十二指腸のいずれか、または肛門を通して大腸内に挿入され、患部近くの位置まで挿入される。さらに、放射線検出器１８を、カテーテル内に設置し、患者の体腔または体内の器官に挿入して患部近くの位置まで挿入してもよい。体内に挿入する放射線検出器１８の個数は、最低一個でもよいが、複数個の放射線検出器１８を体内に挿入することにより、Ｘ線が照射された患部付近の線量分布を測定することができる。体内に挿入される放射線検出器１８の個数が増えるほど、患部へのＸ線照射の精度が向上することが期待できるが、放射線検出器１８の挿入個数および体内の配置位置は、体内のＸ線照射領域の大きさ、放射線検出器１８を体内で配置するために必要な位置精度、および放射線検出器１８を体内挿入する際の侵襲性を考慮して決めればよい。なお、放射線検出器１８および光ファイバ２０の外径は、約１ｍｍである。

　そして、駆動機構１２Ａを駆動してベッド１５を移動し、患者２７の患部を照射ヘッド４の中心線に位置決めする。すなわち、Ｘ方向駆動機構１３がガイドレール１６Ａ，１６Ｂに沿って移動されてベッド１５上の患者２７の患部をＸ方向において回転軸５の軸心に合わせる。上下方向駆動機構１４を駆動して、ベッド１５上の患者２７の患部を、上下方向において回転軸５の軸心に合わせる。Ｙ方向駆動機構を駆動して、ベッド１５を回転軸５の軸方向に移動させ、患部を照射ヘッド４の中心線に合わせする。

　患者２７がベッド１５上に載る前において、患者２７の患部に対する治療計画が実施される。この治療計画において、治療計画装置９３を用いて、Ｘ線の照射方向、この照射方向から見た患部の形状、患部に対する設定線量、およびＸ線の強度およびエネルギー等の治療計画情報が作成される。作成された治療計画情報は、治療計画装置９３からデータベース９２に入力され、このデータベース９２に格納される。

　中央制御装置９１は、データベース９２から、治療する患者の治療計画情報を読み出し、中央制御装置９１のメモリ（図示せず）に格納する。照射ヘッド４の中心線が治療計画で定められた或る一つのＸ線の照射方向に合わせるために、中央制御装置９１が、回転ガントリー２に回転制御指令を出力し、回転ガントリー２を回転させる。その回転制御指令による架台３内のモータの駆動により、回転軸５が回転し回転ガントリー２が回転する。照射ヘッド４の中心線がＸ線の照射方向に位置したとき、モータが停止されて回転ガントリー２の回転が停止される。

　中央制御装置９１は、可変コリメータを制御し、可変コリメータ１１の開口の形状を、治療計画情報に基づいてＸ線の照射方向から見た患部の形状に合わせる。そして、中央制御装置９１は、電子線発生部７に起動制御指令を出力する。

　電子線発生部７において、この起動制御指令に基づいてフィラメントに電圧が印加され、加熱されたフィラメントから電子が放出される。放出された多数の電子が、電子線となって、直線加速器８に入射される。電子線は、直線加速器８によって加速され、所定のエネルギーを有する電子ビームとなる。直線加速器８から出射された電子ビーム３８は、所定のエネルギーを有し、偏向電磁石９によって進行方向を曲げられてターゲット１０に衝突する。電子ビーム３８がターゲット１０に衝突することによって、ターゲット１０からＸ線３９が放出される。このＸ線３９は、照射ヘッド４の中心線に沿ってベッド１５上の患者２７の患部に向かって進行し、照射ヘッド４から放出されて可変コリメータ１１の開口部を通り、患部に照射される。

　患部にＸ線３９を照射することによって、体内に挿入された各放射線検出器１８はそのＸ線３９を検出する。照射されたＸ線３９は、放射線検出器１８の発光部１９に入射される。発光部１９の周囲がカバー１８Ａで囲まれているので、外部の光はカバー１８Ａで遮られて発光部１９内に到達しない。このため、発光部１９で生じたフォトンｐが、光ファイバ２０のコア２０Ａを通って光電変換器２２に入力される。Ｎｄ：ＹＡＧで構成された発光部１９を有する放射線検出器１８は、一度に入射した多数のＸ線の総エネルギーに対応する多数個のフォトン（光子）を、時間遅れを伴って一個ずつ出力する。

　光電変換器２２に入力された一個のフォトン（光子）が一個の電気パルスに変換される。このため、光電変換器２２は、入力したフォトンの個数に対応した個数の電気パルスを順次出力する。これらの電気パルスを入力した計数部２３は、入力した電気パルスの個数をカウントし、単位時間当たりの電気パルスの個数、すなわち、電気パルスの計数率を求める。求められた電気パルスの計数率が、計数部２３から線量算出部２４に入力される。

　電気パルスの計数率はフォトン計数率と一対一に対応するため、線量算出部２４は、メモリに格納されたデータテーブル（図６の特性）の情報を用いて、電気パルスの計数率を線量率に換算する。さらに、線量算出部２４は、求められた線量率に、線量算出部２４に設けられたタイマーで測定されたＸ線の照射時間を掛けて患部に照射された線量を求める。この線量は、患者の体内に挿入された放射線検出器１８の挿入位置での線量であり、体内に挿入された放射線検出器１８ごとに求められる。線量算出部２４で求められた放射線検出器１８の挿入位置ごとの線量が、フィードバック制御を行うフィードバック制御装置２６に入力される。

　フィードバック制御装置２６によるフィードバック制御について説明する。フィードバック制御装置２６は、図７に示すステップＳ３～Ｓ５の各工程により、線量算出部２４で求めた線量（または線量率）に基づいてフィードバック制御を行う。このフィードバック制御は、或る照射方向において、ベッド１５上に横たわっている患者２７の患部にＸ線を照射しているときに行われる。後述の図９ないし図１１のそれぞれに示されるフィードバック制御も、同様に行われる。

　放射線を患部に照射する（ステップＳ１）。ステップＳ１の工程は、フィードバック制御装置２６によるフィードバック制御を行う前に既に実施されている。このステップＳ１の工程は、前述したように、中央制御装置９１が電子線発生部７に起動制御指令を出力することによって実施される。これにより、ターゲット１０に電子ビーム３８が衝突することによって発生したＸ線３９が、ベッド１５上の患者２７の患部に照射される。

　線量を測定する（ステップＳ２）。ステップＳ２の工程も、フィードバック制御装置２６によるフィードバック制御を行う前に既に実施されている。線量を測定するステップＳ２の工程は、前述したように、患者２７の体内に挿入された放射線検出器１８で検出したＸ線３９の検出信号に基づいて線量算出部２４で線量率を求め、さらに、この線量率を用いて線量を求める工程である。このように、ステップＳ２では、線量算出部２４において、線量Ｉ_kが求められる。ここで、ｋは、放射線検出器１８の番号を示しており、１～Ｎの整数（Ｎは体内に挿入されている放射線検出器１８の個数）である。放射線検出器１８の個数は、一個でもよく、複数個でもよい。なお、線量を求めるときに線量率を求めているので、ステップＳ２では、放射線検出器１８ごとに求めた線量率Ｒ_kを求めていることになる。

　求められた線量Ｉ_kが治療計画で定められた設定線量ＰＩ_kになっていないときに、治療計画で定めた線量分布になるように、Ｘ線強度（照射条件）を変更する（ステップＳ３）。フィードバック制御装置２６は、線量算出部２４で求めた線量Ｉ_kを入力し、線量Ｉ_kと設定線量ＰＩ_kを比較する。フィードバック制御装置２６は、線量Ｉ_kが設定線量ＰＩ_kになっていないと判定したとき、治療計画で定めた設定線量分布を得るように、フィードバック制御により、電子線発生部７を制御する。具体的には、電子線発生部７のフィラメントに印加される電圧を、その線量分布を得るように、変化させ（増加または減少させ）、電子線の強度、すなわち、Ｘ線の強度が制御される。なお、設定線量ＰＩ_kは、治療計画で定められ、データベース９２から中央制御装置９１のメモリ（図示せず）に格納される。

　なお、ステップＳ３において治療計画で定めた線量分布になるようにＸ線強度を変更しても、所定の線量分布が得られない場合には、患部へのＸ線の照射が停止されて治療計画がやり直される。このやり直しの治療計画では、線量算出部２４で求められた線量Ｉ_kを用いて新たな設定線量分布が求められる。新たな設定線量分布に対応する新たな設定線量ＮＰＩ_kが、中央制御装置９１のそのメモリに格納される。

　照射終了条件が満たされるかを判定する（ステップＳ４）。フィードバック制御装置２６は、照射終了条件が満たされるか、すなわち、線量Ｉ_kが設定線量ＰＩ_kになったかを判定する。前述のように、治療計画がやり直されて新たな設定線量ＮＰＩ_kが設定されたときには、線量Ｉ_kが新たな設定線量ＮＰＩ_kになったかが判定される。線量Ｉ_kが設定線量ＰＩ_k（または新たな設定線量ＮＰＩ_k）になったとき、フィードバック制御装置２６は、電子線発生部７に停止制御指令を出力する。この結果、電子線発生部７での電子線の生成が停止され、患部へのＸ線３９の照射が停止される（ステップＳ５）。ステップＳ４で、照射条件が満たされていないと判定されたときには、患部へのＸ線３９の照射が継続され、フィードバック制御装置２６においてステップＳ３およびＳ４の各工程が繰り返し実行される。

　求められた線量Ｉ_kが設定線量ＰＩ_kになっていないときに、治療計画で定めた線量分布になるように、Ｘ線強度（照射条件）、具体的には、電子線の強度を制御するので、患部へのＸ線照射により適切な線量分布を得ることができる。フィードバック制御により、電子線発生部７のフィラメントに印加される電圧を調節してＸ線の強度を制御することは、他のパラメータの制御よりも制御が簡単である。

　患部に対する、或る一つの照射方向でのＸ線照射が終了すると、中央制御装置９１は、照射ヘッド４の中心線が他の一つのＸ線の照射方向に一致するように、回転ガントリー２を回転させる。その後、この他の一つのＸ線の照射方向でも、前述したように、患部へのＸ線の照射が行われる。このように、治療計画で定められた複数のＸ線の照射方向において、患部へのＸ線の照射が実施され、患部の周囲からＸ線を照射する連続照射が行われる。全てのＸ線の照射方向からの患部へのＸ線の照射が終了したとき、Ｘ線照射による患部の治療が終了する。

　フィードバック制御装置２６は、線量Ｉ_kの替りに線量率Ｒ_kを用いて上記のフィードバック制御を行ってもよい。線量率Ｒ_kを用いる場合には、設定線量ＰＩ_kの替りに設定線量率（第１設定線量率）ＰＲ_kが用いられる。設定線量率（第１設定線量率）ＰＲ_kは、フィードバック制御で用いられる設定線量率である。このフィードバック制御では、ステップＳ２～Ｓ４の各工程が以下のように変更される。上記のステップＳ２（線量の測定）は、ステップＳ２（線量率の測定）となる。ステップＳ２（線量率の測定）では、上記のステップＳ２（線量の測定）で行われる、求められた線量率を用いて線量を求めることは行われず、Ｘ線の検出信号に基づいて線量率Ｒ_kを求める。ステップＳ３では、求められた線量率Ｒ_kが治療計画で定められた設定線量率ＰＲ_kになっていないときに、治療計画で定めた線量率分布になるように、電子線発生部７のフィラメントに印加される電圧を制御し、Ｘ線強度（照射条件）を変更する。ステップＳ４では、線量率Ｒ_kが設定線量率ＰＲ_kになったかが判定される。線量率Ｒ_kが設定線量率ＰＲ_kになったとき、停止制御指令が電子線発生部７に出力され、患部へのＸ線の照射が停止される（ステップＳ５）。このＸ線の照射停止は、想定外の状態になっているためであり、再度、Ｘ線治療をやり直す必要がある。

　このような本実施例では、以下に述べる（１）～（３）の効果を得ることができる。

　（１）放射線検出器１８を体内に挿入しているため、放射線検出器が体外に配置された場合に比べて、Ｘ線を照射する患部および患部付近の正常な細胞のそれぞれに照射される線量を精度良く測定することができる。

　（２）本実施例で使用する放射線検出器１８の発光部１９が、例えば、透明なＹＡＧなどの母材に希土類元素を含んでいる放射線発光素材で構成されているので、このような放射線検出器１８の発光部１９から出力されたフォトン（光子）の計数率は、図６に示すように、広範囲の線量率、例えば、１．０×１０^-2～１．０×１０⁵Ｇｙ／ｈの線量率の範囲で、線量率に比例する。その発光部１９は、一度に入射した多数のＸ線の総エネルギーに対応する多数個のフォトン（光子）を、時間遅れを伴って一個ずつ出力することができる。このため、一つ一つのフォトン（光子）を一つ一つの電気パルスに変換することができ、線量率を精度良く求めることができる。この線量率に基づいて求められる線量の精度も向上する。

　（３）本実施例によれば、全ての放射線検出器１８が体内で配置された各位置における線量Ｉ_kが設定線量ＰＩ_kになっているか、すなわち、Ｘ線照射による患部近傍の体内の線量分布が設定された線量分布になっているかを判定し、体内の線量分布が設定線量分布になっていないとき、フィードバック制御装置２６を用いたフィードバック制御によってＸ線強度を制御するため、体内の線量分布を設定線量分布に精度良く合わせることができる。すなわち、放射線、例えば、Ｘ線が照射される体内の線量分布の精度を向上させることができる。

　フィードバック制御装置２６を用いたフィードバック制御によってＸ線強度を制御する替りに、Ｘ線のエネルギーを制御してもよい。このＸ線のエネルギーのフィードバック制御について説明する。

　フィードバック制御装置２６は、ステップＳ３において、線量Ｉ_kが設定線量ＰＩ_kになっていないと判定したとき、治療計画で定めた設定線量分布を得るように、フィードバック制御により、直線加速器８を制御する。直線加速器８には、加速される電子ビームの進行方向に、対向する一対の電極が所定の間隔を持って複数配置されている。その進行方向で隣り合う電極に、異符号に帯電するように高周波電圧が印加され、電子ビームが加速される。そのフィードバック制御により、印加する高周波電圧が制御される。印加される高周波電圧が大きくなると、電子ビームが加速され、電子ビームのエネルギーが増大し、ターゲットで発生するＸ線のエネルギーも増大する。フィードバック制御装置２６によるフィードバック制御により、Ｘ線のエネルギーを制御することができる。

　このように、フィードバック制御により、Ｘ線のエネルギーを制御するため、体内の線量分布を設定線量分布に精度良く合わせることができる。

　フィードバック制御装置２６は、図７に示されたステップＳ３，Ｓ４およびＳ５の各工程の替りに、図９に示されたステップＳ６，Ｓ４およびＳ５の各工程を実施してもよい。

　求められた線量Ｉ_kが治療計画で定められた最小線量Ｉmin_ｋよりも小さいかが判定される（ステップＳ６）。最小線量Ｉmin_ｋは、データベース９２から中央制御装置９１のメモリ（図示せず）に格納される。ステップＳ６が実施される前に、前述したステップＳ１およびＳ２の各工程が実施されている。フィードバック制御装置２６は、線量算出部２４で求めた線量Ｉ_kを入力し、線量Ｉ_kと治療計画で予め定められた最小線量Ｉmin_ｋを比較する。フィードバック制御装置２６が、線量Ｉ_kが最小線量Ｉmin_ｋよりも小さいと判定したとき、現在の照射条件での患部へのＸ線の照射が継続され、ステップＳ２での線量Ｉ_kの測定が行われる。

　フィードバック制御装置２６が、ステップＳ６において線量Ｉ_kが最小線量Ｉmin_ｋよりも小さくない、すなわち、線量Ｉ_kが最小線量Ｉmin_ｋ以上であると判定したとき、フィードバック制御装置２６は前述のステップＳ４の判定を実施する。フィードバック制御装置２６が、照射終了条件が満たされた、すなわち、線量Ｉ_kが設定線量ＰＩ_kになったと判定したとき、フィードバック制御装置２６が、Ｘ線発生装置６、具体的には、電子線発生部７に停止制御指令を出力するので、患部へのＸ線の照射が停止される（ステップＳ５）。ステップＳ４で、照射条件が満たされていないと判定されたときには、患部へのＸ線の照射が継続され、フィードバック制御装置２６においてステップＳ６およびＳ４の各工程が繰り返し実行される。

　ステップＳ６およびＳ４の各工程を実施してステップＳ４の判定がＹｅｓのときにステップＳ５を実施することによって、Ｘ線を照射する患部の線量分布を監視しながら必要最小限の線量を患部に照射するように制御することができる。このため、腫瘍の治療のために患部に十分な線量を与えることができ、Ｘ線を用いた治療回数を低減することができる。患者２７の負担が軽減され、治療効果を向上させることができる。

　フィードバック制御装置２６は、図７に示されたステップＳ３，Ｓ４およびＳ５の各工程の替りに、図１０に示されたステップＳ７、Ｓ８，Ｓ４およびＳ５の各工程を実施してもよい。

　求められた線量Ｉ_kが治療計画で定められた最大線量Ｉmax_k以上であるかが判定される（ステップＳ７）。最大線量Ｉmax_kは、データベース９２から中央制御装置９１のメモリ（図示せず）に格納される。ステップＳ７が実施される前に、前述したステップＳ１およびＳ２の各工程が実施されている。フィードバック制御装置２６は、線量算出部２４で求めた線量Ｉ_kを入力し、線量Ｉ_kと治療計画で予め定められた最大線量Ｉmax_kを比較する。フィードバック制御装置２６が、線量Ｉ_kが最大線量Ｉmax_kよりも小さいと判定したとき、現在の照射条件での患部へのＸ線の照射が継続され、ステップＳ４の工程に移行する。ステップＳ７において、フィードバック制御装置２６が線量Ｉ_kが最大線量Ｉmax_k以上であると判定したとき、フィードバック制御装置２６は、強制停止指令を電子線発生部７に出力する（ステップＳ８）。この強制停止指令によって、電子線発生部７での電子線の生成が緊急停止され、患部へのＸ線の照射が緊急停止される。

　ステップＳ７において線量Ｉ_kが最大線量Ｉmax_kよりも小さいと判定されたとき、フィードバック制御装置２６は前述のステップＳ４の判定を実施する。フィードバック制御装置２６が、照射終了条件が満たされた、すなわち、線量Ｉ_kが設定線量ＰＩ_kになったと判定したとき、フィードバック制御装置２６が、電子線発生部７に停止制御指令を出力するので、患部へのＸ線の照射が停止される（ステップＳ５）。ステップＳ４で、照射条件が満たされていないと判定されたときには、患部へのＸ線の照射が継続されてステップＳ２が実施され、フィードバック制御装置２６においてステップＳ７およびＳ４の各工程が繰り返し実行される。

　ステップＳ７およびＳ４の各工程を実施してステップＳ７の判定がＹｅｓのときにステップＳ８を実施し、ステップＳ４の判定がＹｅｓのときにステップＳ５を実施することによって、特に、線量Ｉ_kが最大線量Ｉmax_kより以上であるかを判定することによって、患部の近傍およびＸ線感受性の高い正常臓器等の線量分布を監視しながらＸ線を患部に照射することにより、患部近傍の健全な細胞の吸収線量を制限することができる。患部近傍の健全な細胞の吸収線量を制限できるので、副作用を低減することが可能となりＸ線治療の高精度化を図ることができる。また、治療対象である患部近傍に放射線感受性の高い健全な臓器が存在している場合でも患部のＸ線治療が可能になり、Ｘ線治療を適用できる範囲、すなわち、臓器を拡大することができる。

　なお、ステップＳ４で線量Ｉ_kが設定線量ＰＩ_kになったと判定されたとき、この線量Ｉ_kが、中央制御装置９１のメモリに格納され、患者２７の次回のＸ線治療に対する事前の治療計画に反映される。

　図１０に示されるフィードバック制御では、線量Ｉ_kの替りに線量率Ｒ_kを用いてもよい。このフィードバック制御では、ステップＳ２，Ｓ７およびＳ４の各工程が以下のように変更される。ステップＳ２（線量の測定）は、図７に示すフィードバック制御で述べたように、ステップＳ２（線量率の測定）となる。ステップＳ７で、求められた線量率Ｒ_kが治療計画で定められた最大線量率Ｒmax_k以上であると判定されたとき、フィードバック制御装置２６が、強制停止指令を電子線発生部７に出力する（ステップＳ８）。線量率Ｒ_kが最大線量率Ｒmax_kよりも小さいと判定されたときに、ステップＳ４で線量率Ｒ_kが設定線量率（第１設定線量率）ＰＲ_kになったかが判定される。線量率Ｒ_kが設定線量率ＰＲ_kになったとき患部へのＸ線の照射が停止される（ステップＳ５）。

　フィードバック制御装置２６は、図７に示されたステップＳ３，Ｓ４およびＳ５の各工程の替りに、図１１に示されたステップＳ９～Ｓ１２，Ｓ４およびＳ５の各工程を実施してもよい。

　ステップＳ９およびＳ１１の各工程は中央制御装置９１で実行され、ステップＳ１０は線量算出装置２１で実行され、ステップＳ１２，Ｓ４およびＳ５はフィードバック制御装置２６で実施される。このフィードバック制御では、患部のＸ線治療を行うＸ線の患部への本照射（ステップＳ１）の前に、プレ放射線照射としてのステップＳ９～Ｓ１２の各工程を実施する。プレ放射線照射において患部に照射されるＸ線の強度は、本放射線照射において患部に照射されるＸ線の強度よりも小さくする。

　プレＸ線照射を開始する（ステップＳ９）。プレＸ線照射において患部へのＸ線照射を開始する前に、前述した、ベッド１５上の患者２７の患部、照射ヘッド４の中心線への位置決め、照射ヘッド４の中心線をＸ線の照射方向と一致させるための回転ガントリー２の回転、および可変コリメータ１１の開口形状の制御が行われる。

　その後、患部のＸ線治療のために患部にＸ線を照射する前にプレＸ線照射のために、中央制御装置９１は電子線発生部７に起動制御指令を出力する。電子線発生部７からの電子線が、直線加速器８に入射されて加速され、所定のエネルギーを有する電子ビームとなる。直線加速器８から出射された電子ビーム３８が衝突するターゲット１０からＸ線３９が放出される。強度が小さい、このＸ線３９は、照射ヘッド４および可変コリメータ１１を通ってベッド１５上の患者２７の患部に照射される。

　プレ線量ＰｒｅＩ_kを測定する（ステップＳ１０）。前述のステップＳ２の工程と同様に、体内に挿入された放射線検出器１８からの出力信号（フォトン）の、光電変換器２２、計数部２３および線量算出部２４のそれぞれによる処理が行われ、線量算出部２４においてプレ線量ＰｒｅＩ_kが求められる。

　求められたプレ線量ＰｒｅＩ_kと治療計画で定められた設定線量ＰＩ_kとを比較する（ステップＳ１２）。プレ線量ＰｒｅＩ_kが設定線量ＰＩ_kになっていないときに、治療計画で定めた線量分布が得られるＸ線強度（照射条件）を求める。フィードバック制御装置２６は、線量算出部２４で求めたプレ線量ＰｒｅＩ_kを入力し、プレ線量ＰｒｅＩ_kと設定線量ＰＩ_kを比較する。フィードバック制御装置２６は、プレ線量ＰｒｅＩ_kが設定線量ＰＩ_kになっていないと判定したとき、治療計画で定めた設定線量分布が得られる、電子線発生部７で発生する電子線の強度を求める。この電子線の強度は、患部に照射するＸ線の強度に対応する。このため、治療計画で定めた設定線量分布が得られる電子線の強度を求めることは、治療計画で定めた設定線量分布が得られるＸ線の強度を求めることになる。フィードバック制御装置２６は、求めた電子線の強度を得る、電子線発生部７のフィラメントに印加される電圧の値（実質的な照射条件）をメモリに格納する。

　プレＸ線照射を停止する（ステップＳ１１）。ステップＳ１０において照射条件が決定された後、プレＸ線照射が停止される。プレＸ線照射の停止は、フィードバック制御装置２６が、電子線発生部７に停止制御指令を出力することによって行われる。プレ放射線照射において、ステップＳ９のＸ線照射開始からステップＳ１１のＸ線照射停止までの期間は、例えば、少なくとも１ｍｓｅｃである。

　なお、ステップＳ１２においてプレ線量ＰｒｅＩ_kが設定線量ＰＩ_kになっていないと判定されたときで、治療計画で定めた設定線量分布が得られる電子線の強度、すなわち、Ｘ線の強度が求められないとき、患部へのＸ線の照射が停止されて治療計画がやり直される。このやり直しの治療計画では、線量算出部２４で求められたプレ線量ＰｒｅＩ_kを用いて新たな設定線量分布が求められる。治療計画をやり直した後のプレＸ線照射におけるステップＳ１２では、線量算出部２４で求められたプレ線量ＰｒｅＩ_kと新たな設定線量分布に対応する新たな設定線量ＮＰＩ_kを比較する。プレ線量ＰｒｅＩ_kが新たな設定線量ＮＰＩ_kになっているとき、上記の新たな設定線量分布が得られる電子線の強度を求め、この電子線の強度を得る、電子線発生部７のフィラメントに印加される電圧の値（実質的な照射条件）をメモリに格納する。そして、ステップＳ１１においてプレＸ線照射が停止される。

　プレＸ線照射が終了した後、患部のＸ線治療を実施するために、Ｘ線を患部に照射する（ステップＳ１）。前述したように、中央制御装置９１が電子線発生部７に起動制御指令を出力することによって実施され、ターゲット１０に電子ビームが衝突することによって発生したＸ線が、ベッド１５上の患者２７の患部に照射される。Ｘ線が患部に照射される際には、ステップＳ１２で求めたＸ線強度を実現するために、フィードバック制御装置２６は、メモリに格納された電圧の値に基づいて電子線発生部７のフィラメントに印加される電圧を制御する。この結果、電子線発生部７で発生する電子線の強度が、治療計画で定めた設定線量分布が得られる電子線の強度になり、その強度を有する電子線が直線加速器８で加速されて生成される電子ビーム３８がターゲット１０に衝突して発生するＸ線の強度も、治療計画で定めた設定線量分布が得られるＸ線の強度になる。この強度を有するＸ線が患部に照射される。

　このＸ線照射において、患者２７の体内に挿入された各放射線検出器１８が照射されたＸ線を検出したとき、各放射線検出器１８はフォトンを出力する。フォトンは光電変換器２２で電気パルスに変換され、計数部２３は電気パルスをカウントして電気パルスの計数率を出力する。線量算出部２４は、データテーブルの情報（図６）を用いて電気パルスの計数率を線量率に換算する。さらに、線量算出部２４は、前述したように、線量率に基づいて線量を算出する。

　フィードバック制御装置２６は、線量算出部２４で求められた各放射線検出器１８の位置での線量Ｉ_kを入力し、線量Ｉ_kが設定線量ＰＩ_kになっているかを判定する。前述したように、フィードバック制御装置２６は、電子線発生部７で発生する電子線の強度が治療計画で定めた設定線量分布が得られる電子線の強度になるように制御されるため、線量Ｉ_kが設定線量ＰＩ_kになっていると判定する。このため、電子線発生部７のフィラメントに印加される電圧が変更されず、患部へのＸ線の照射が継続される。

　フィードバック制御装置２６が、照射終了条件が満たされた、すなわち、線量Ｉ_kが設定線量ＰＩ_kになったと判定したとき、フィードバック制御装置２６が、電子線発生部７に停止制御指令を出力するので、患部へのＸ線の照射が停止される（ステップＳ５）。ステップＳ４で、照射条件が満たされていないと判定されたときには、患部へのＸ線の照射が継続され、フィードバック制御装置２６においてステップＳ４の工程が繰り返し実行される。

　ステップＳ９～Ｓ１２の各工程を実施することによって、プレＸ線照射による実際の体内線量分布の測定結果を参照して、ステップＳ１におけるＸ線照射を実施する前に、このＸ線照射における照射条件（例えば、Ｘ線の強度）を決定することができる。このため、患者２７のＸ線治療に関する治療計画を立案するときの計算誤差および管部の位置決めの誤差を補正することが可能であり、また、治療計画時とＸ線治療時におけるＸ線を照射する患部（臓器）の計時変化に対応することができる。したがって、Ｘ線治療の精度を向上させることができる。

　図７および図９ないし図１１に示された、フィードバック制御装置２６で実施される各制御は、後述の実施例２，３，４および７のそれぞれに適用してもよい。すなわち、実施例２および７ではフィードバック制御装置２６で実施され、実施例３ではフィードバック制御装置２６Ａで実施され、実施例４ではフィードバック制御装置２６Ｂで実施される。

　Ｘ線治療装置１では、Ｘ線発生装置６を用いているが、Ｘ線発生装置６に替えてＸ線管装置を用いてもよい。このＸ線管装置の一例であるＸ線管装置２８を、図８を用いて説明する。Ｘ線管装置２８は、ガラス管２８Ａ内に、陽極３１およびフィラメント３０を配置している。ガラス管２８Ａ内は真空雰囲気であり、陽極３１とフィラメント３０は対向している。ターゲット３２が、陽極３１のフィラメント３０に向かい合う面に取り付けられている。ターゲット３２は傾斜して陽極３１に取り付けられる。電源３３が配線３４によってフィラメント３０に接続され、高圧電源３５が配線３７によって陽極３１および配線３４に接続される。開閉器３６が配線３７に設けられる。

　このＸ線管装置２８は、Ｘ線治療装置１において、Ｘ線発生装置６の替りに回転ガントリー２のアーム部に設置される。陰極であるフィラメント３０に電源３３からの電流を流してフィラメント３０を加熱した状態で、開閉器３６を閉じてフィラメント３０と陽極３１の間に高圧電源３５の高電圧を印加すると、フィラメント３０で発生した電子線３８が高速でターゲット３２に衝突する。電子線３８のターゲット３２への衝突によって、ターゲット３２からＸ線３９が発生する。このＸ線３９が、照射ヘッド４の中心線に沿って進行し、照射ヘッド４から可変コリメータ１１に放出され、ベッド１５上の患者２７の患部に照射される。このようにＸ線管装置２８を用いても、患部へのＸ線の照射が可能である。

　本発明の好適な他の実施例である実施例２の放射線治療装置を、図１２を用いて説明する。本実施例の放射線治療装置は、Ｘ線治療装置である。

　本実施例のＸ線治療装置１Ａは、実施例１のＸ線治療装置１において制御システム９０を制御システム９０Ａに替えた構成を有している。Ｘ線治療装置１Ａの他の構成は、Ｘ線治療装置１と同じである。さらに、制御システム９０Ａは、制御システム９０に呼吸同期制御装置（第２制御装置）２５を追加した構成を有する。制御システム９０Ａの他の構成は、制御システム９０と同じである。

　本実施例のＸ線治療装置１Ａを用いた、ベッド１５上に横たわっている患者２７の患部へのＸ線の照射について説明する。

　実施例１と同様に、回転ガントリー２を回転させて、照射ヘッド４の中心線を治療計画で定められた或る一つのＸ線の照射方向に合わせる。可変コリメータ１１の開口の形状が調節された後、前述したように、電子線発生部７の加熱されたフィラメントから多数の電子が放出される。これらの電子が、直線加速器８内で所定のエネルギーを有する電子ビームとなる。直線加速器８から出射された電子ビーム３８のターゲット１０への衝突により、ターゲット１０からＸ線３９が放出される。このＸ線３９は、照射ヘッド４から放出されて可変コリメータ１１の開口部を通り、患部に照射される。

　体内に挿入された各放射線検出器１８はそのＸ線３９を検出して多数個のフォトン（光子）を、時間遅れを伴って一個ずつ出力する。線量算出装置２１は、これらのフォトンを入力し、実施例１と同様に、体内に挿入された放射線検出器１８の挿入位置での線量率および線量を放射線検出器１８ごとに求める。線量算出装置２１の線量算出部２４で求められた放射線検出器１８の挿入位置ごとの線量が、フィードバック制御を行うフィードバック制御装置２６に入力される。また、線量算出部２４で求められた線量率が、呼吸同期照射の制御（呼吸同期制御）を実施する呼吸同期制御装置２５に入力される。

　呼吸による体動に同期させたＸ線の患部への照射が、呼吸同期制御装置２５によって行われる。この体動に同期させたＸ線の照射について説明する。線量算出部２４で求められた線量率は、呼吸による体動によって図１３に示すように周期的に変化する。この線量率の変化は、体内に挿入した一つの放射線検出器１８から出力された信号に基づいて得られたものである。残りの各放射線検出器１８から出力された信号に基づいて求められた線量率も、同様に、周期的に変化する。呼吸は、空気を肺に吸い込む吸気および空気を肺から排気する呼気が繰り返し行われる。このため、体内に挿入された放射線検出器１８が存在している位置も体動に合わせて変化する。吸気の周期は約１秒である。

　吸気の期間では、体内の放射線検出器１８の位置が照射ヘッド４に近づくため、この放射線検出器１８で検出したＸ線に基づいて、線量算出部２４で求められた線量率は増加する。呼気の期間では、体内の放射線検出器１８の位置が照射ヘッド４から離れるため、その放射線検出器１８で検出したＸ線に基づいて、線量算出部２４で求められた線量率は減少する。この結果、呼吸による体動によって線量算出部２４で求められた線量率が、図１３に示すように、周期的に変化する。

　特開平７－３０３７１０号公報では、放射線を患部に照射されない状態で測定された呼吸周期位相に基づいて放射線の照射開始時から呼吸同期照射を行うことができる。しかしながら、本実施例では、Ｘ線が患部に照射されていない状態において、放射線検出器１８で検出したＸ線の検出信号に基づいて線量率を求めることはできない。このため、患部へのＸ線照射を開始してから、体内の放射線検出器１８の出力信号に基づいて線量算出部２４で求められた線量率を用いて、図１３に示す、線量率の、患者の体動に伴う周期的な変化を示す情報（呼吸の吸気の周期に対応する、線量率の体動に伴う変化を示す情報）を作成しようとすると、少なくとも患部にＸ線を、４，５秒間、照射する必要がある。しかしながら、Ｘ線を患部に４秒間照射した場合には、Ｘ線の照射時間が４秒に到達する前に患部の線量が設定線量になってしまい、患部へのＸ線の照射が終了してしまう可能性がある。この場合には、図１３に示す線量率の、患者の体動に伴う周期的な変化を示す情報が作成できなくなる。

　このため、事前の治療計画において、呼吸同期照射を実施する線量率の範囲が定められる。この線量率の範囲は、図１３に示す線量率ｄ１と線量率ｄ２の範囲である。線量率ｄ１およびｄ２はデータベース９２に格納される。呼気の期間内で患部の動きが緩慢になる期間Ｔ（図１３参照）において、患部にＸ線を照射することによって、呼吸によって患部の位置が変化する場合でも、患部が実質的に同じ位置に存在するときに患部にＸ線を照射することができる。線量率ｄ２は、期間Ｔの開始時点および終了時点の線量率であり、設定線量率である。線量率ｄ１は、期間Ｔ内で最も小さい線量率である。

　本実施例における、呼吸同期制御装置２５による呼吸同期制御は以下のように実施される。

　呼吸同期制御装置２５は、例えば、１０ｍｓｅｃの極短時間でのＸ線３９の、ベッド１５上に横たわっている患者２７の患部への照射を許可する。このため、Ｘ線発生装置６の電子線発生部７は、呼吸同期制御装置２５からの照射許可指令を入力して、１０ｍｓｅｃの間、電子を放出する。この電子の放出によってターゲット１０で発生したＸ線３９が、１０ｍｓｅｃの間、患者２７の患部に照射される。体内に挿入された放射線検出器１８は、照射されたそのＸ線３９を検出する。線量算出装置２１は、放射線検出器１８の出力信号に基づいて線量率を求める。そして、呼吸同期制御装置２５は、以下の（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）の制御を実施する。

　（ａ）１０ｍｓｅｃ間のＸ線照射によって線量算出装置２１から入力した線量率が、治療計画で定めた呼気の期間における線量率の範囲（ｄ１～ｄ２）に入っているとき、すなわち、呼気の期間における、呼吸同期制御の設定線量率（線量率ｄ２）（第２設定線量率）以下であるとき、そのＸ線３９の患部への照射を継続する、（ｂ）Ｘ線３９の継続照射によって、線量算出装置２１から入力した線量率が呼気の期間における設定線量率を超えたとき、照射停止指令を呼吸同期制御装置２５から電子線発生部７に出力して患部へのＸ線３９の照射を停止する、（ｃ）１０ｍｓｅｃ間のＸ線照射によって線量算出装置２１から入力した線量率がその設定線量率を超えているとき、その１０ｍｓｅｃが経過した後では、照射停止指令による制御によってＸ線３９の患部への照射を実施しない、および（ｄ）１０ｍｓｅｃ間のＸ線照射が終了したときから、例えば、３００ｍｓｅｃが経過したとき、１０ｍｓｅｃの間、患部にＸ線３９を照射する。患部へのＸ線照射を行わない３００ｍｓｅｃの期間は、オペレータによって呼吸同期制御装置２５に任意の長さに設定可能である。なお、第２設定線量率（例えば、線量率ｄ２）は、患者２７の呼吸に同期させて患者２７の患部への放射線の照射を実施するための制御である呼吸同期制御で用いられる設定線量率である。

　呼吸同期制御装置２５は、（ｄ）の制御を実施し、その後、（ａ）および（ｂ）の各制御、または（ｃ）の制御を実施する。本実施例では、（ｄ）の制御、および（ｄ）の制御により線量算出装置２１から入力した線量率に応じて（ａ）および（ｂ）の各制御または（ｃ）の制御が繰り返される。このように、本実施例は、呼吸同期制御装置２５によって、放射線検出器１８の出力信号に基づいて求められた線量率が設定線量率（第２設定線量率：例えば、線量率ｄ２）以下であるときに患部にＸ線３９を照射し、求められた線量率がその設定線量率を超えるときに患部へのＸ線３９の照射を停止するというＸ線の呼吸同期照射を実施することができる。

　以上の本実施例では、線量率が設定線量率以下であるか否かを患部へのＸ線の照射によって確認しているため、設定線量率を超える、患部へのＸ線の照射も必要になる。しかしながら、Ｘ線の照射時間は、例えば、１０ｍｓｅｃと極短時間であるため、呼吸の周期である約１ｓｅｃに対して１％未満に抑えることができる。

　なお、線量算出部２４（または中央制御装置９１）に設けられたタイマーは、呼吸同期制御装置２５から出力される照射許可指令の入力により起動され、呼吸同期制御装置２５から出力される照射停止指令の入力により停止される。呼吸同期制御装置２５による呼吸同期照射が実施されるときには、タイマーは、照射許可指令の入力と照射停止指令の入力の間の時間を、その都度、計測する。線量算出部２４は、求められた線量率、およびタイマーで計測された放射線照射時間を用いて患部に照射された線量を算出する。

　フィードバック制御装置２６によるフィードバック制御について説明する。フィードバック制御装置２６は、図７に示すステップＳ３～Ｓ５の各工程により、線量算出部２４で求めた線量（または線量率）に基づいてフィードバック制御を行う。フィードバック制御装置２６が、ステップＳ４において線量算出部２４で求められた線量Ｉ_kが設定線量（第１設定線量率）ＰＩ_kになったと判定したとき、患部へのＸ線の照射を停止する（ステップＳ５）。

　このような本実施例では、実施例１で得られる効果（１）～（３）に加えて、以下に述べる（４）および（５）の効果を得ることができる。

　（４）本実施例は、放射線検出器１８で検出したＸ線に基づいて線量算出部２４で線量率を求め、この線量率が減少して呼吸同期制御の第２設定線量率になったときに放射線照射対象である患者２７の患部にＸ線３９を照射し、その線量率が第２設定線量率未満である時にその患部へのＸ線３９の照射を継続し、およびその線量率が第２設定線量率を超えたときにその患部へのＸ線３９の照射を停止する呼吸同期制御を行っているため、上記したように、精度の良い線量率を得ることができることと相俟って、呼吸による体動の影響を排除して、Ｘ線の患部への呼吸同期照射を精度良く実行することができる。このため、呼吸による体動が生じても、Ｘ線を患部に集中的に照射することができ、患部の周囲に存在する健全な細胞へのＸ線照射を著しく抑制することができる。さらに、Ｘ線を照射する患部の近傍にＸ線感受性の高い健全な細胞が存在している場合でも、その健全な細胞のＸ線によるダメージを避けることができる。このため、患部に集中的にＸ線を照射することができ、Ｘ線治療を適用できる範囲、すなわち、臓器を拡大することができる。

　（５）また、放射線検出器１８で検出したＸ線に基づいて線量算出部２４で求められた線量率を用いた前述の呼吸同期制御によりＸ線の患部への呼吸同期照射を行っているため、従来の呼吸同期制御に用いられた、患者２７の体動を検出する超音波断層装置および探触子、呼吸モニタ、赤外線発光ダイオードおよび半導***置検出素子、またはＬＥＤまたはＬＥＤ光反射体およびカメラが不要であり、Ｘ線治療装置１Ａの構造を単純化することができる。

　また、ベッド１５以外の他のベッド上に患者を寝かせ、安静な状態で、公知の呼吸モニタを用いて呼吸による患者の体動の周期的な変化を予め測定し、この測定結果に基づいて、呼吸の周期に対応する、体動の周期的な変化を示す情報を作成してもよい。呼吸モニタの測定値を用いて呼吸の周期に対応する、体動の周期的な変化を示す情報を予め作成した場合には、この情報により期間Ｔの周期を知ることができる。

　この期間Ｔの周期の情報を利用すれば、前述の１０ｍｓｅｃ間のＸ線照射を期間Ｔの開始時点に効率良く合わせることができ、呼吸同期照射を行う期間を長くすることができる。すなわち、前述の（ｂ）における呼吸同期制御装置２５からの照射停止指令の出力時点（期間Ｔの終了時点）から次の照射停止指令の出力時点は、期間Ｔの周期の情報を用いて求められ、求められた「次の照射停止指令の出力時点」から期間Ｔを差し引くことにより、「次の照射停止指令の出力時点」に対応する「次の照射許可指令の出力時点」が求められる。「次の照射許可指令の出力時点」の時間（時刻）は、呼吸同期制御装置２５で求められる。呼吸同期制御装置２５は、求められたその時間で、電子線発生部７に照射許可指令を出力する。そして、患部に照射されたＸ線３９を検出した放射線検出器１８から出力された信号に基づいて線量算出部２４で求められた線量率を入力した呼吸同期制御装置２５は、その線量率が設定線量率以下であるかを判定する。求められたその時間は実質的に期間Ｔの開始時間であるため、期間Ｔの間、呼吸同期照射により、患部へのＸ線３９の照射が継続される。線量算出部２４で求められた線量率が設定線量率を超えたとき（期間Ｔが終了したとき）、照射停止指令が、呼吸同期制御装置２５から出力され、患部へのＸ線３９の照射が停止される。呼吸同期制御装置２５は、前述の「次の照射許可指令の出力時点」の時間および期間Ｔの周期の情報を用いて、その後における照射許可指令を出力する時間を求めてこの時間になったときに照射許可指令を出力し、求められた線量率が設定線量率以下であることを確認しながら、呼吸同期照射を実施することができる。

　なお、前述した図１１に示すプレ放射線照射を実施する場合には、Ｘ線強度が小さいＸ線を患部に照射するプレ放射線照射において、患部にＸ線を照射してから４，５秒の間で、体内に挿入した放射線検出器１８から出力された信号に基づいて線量算出部２４により求められた線量率を用いて、図１３に示す、線量率の、患者の体動に伴う周期的な変化を示す情報を作成してもよい。この情報は、呼吸同期制御装置２５のメモリ（図示せず）に登録される。

　図１３に示す、線量率の、患者の体動に伴う周期的な変化を示す情報に基づいた、Ｘ線の呼吸同期照射を以下に説明する。

　呼吸同期制御装置２５は、メモリに登録された線量率の、患者の体動に伴う周期的な変化を示す情報に基づいて、呼気の期間内で患部の動きが緩慢になる期間Ｔ（図１３参照）の開始時点、すなわち、線量算出部２４で求められた線量率が減少して呼気の期間における設定線量率（線量率ｄ２）（第２設定線量率）になった時点で電子線発生部７に起動制御指令を出力する。期間Ｔの終了時点、すなわち、その求められた線量率が増加してその設定線量率を超えた時点で、呼吸同期制御装置２５は、停止制御指令を出力する。電子線発生部７に起動制御指令が出力されてから停止制御指令が出力されるまでの期間Ｔ（線量算出部２４で求められた線量率が、減少して、呼気の期間における設定線量率に低下してから再びその設定線量率に増加するまでの期間Ｔ（求められた線量率が設定線量率以下になっている期間））の間、ターゲット１０で発生したＸ線３９が、ベッド１５上の患者２７の患部に照射される。

　期間Ｔの周期は、図１３に示される線量率の、患者の体動に伴う周期的な変化を示す情報に基づいて、呼吸同期制御装置２５によって求めることができる。呼吸同期制御装置２５は、その期間Ｔの周期に対応した、求められた線量率に基づいて電子線発生部７に起動制御指令および停止制御指令のそれぞれを出力する。この結果、呼吸による体動において患部の動きが緩慢になる、周期的な各期間Ｔにおいて、患部にＸ線を照射することができる。このように、プレ放射線照射時において求めた線量率を用いて作成された、図１３に示す、線量率の、患者の体動に伴う周期的な変化を示す情報を用いても、Ｘ線治療装置１Ａによって、患部へのＸ線の呼吸同期照射を実施することができる。ただし、プレ放射線照射時においては患部に照射するＸ線の強度を小さくしているために、プレ放射線照射時における線量率に基づいて作成された線量率の、患者の体動に伴う周期的な変化を示す情報は、本放射線照射時における、照射するＸ線の強度を考慮して補正する必要がある。このため、呼吸同期照射に用いるその設定線量率としては、その補正後の値が用いられる。

　呼吸同期制御装置２５は、それぞれの期間Ｔにおいて線量算出部２４で求められた線量率を監視する。もし、期間Ｔで求められた線量率が、線量率の、患者の体動に伴う周期的な変化を示す情報を作成するために放射線検出器１８で検出したＸ線の検出信号に基づいて求められた、各期間Ｔにおける線量率の平均値（設定線量率）よりも大きくなったとき、呼吸同期制御装置２５は、期間Ｔの周期がずれた、若しくは呼吸の乱れにより線量率が大きくなったとみなして、電子線発生部７に停止制御指令を出力して患部へのＸ線の照射を停止する。このため、呼吸同期照射による健全な細胞組織へのＸ線の照射を低減することができる。

　フィードバック制御装置２６は、図７に示されたステップＳ３，Ｓ４およびＳ５の各工程の替りに、図９に示されたステップＳ６，Ｓ４およびＳ５の各工程、または図１０に示されたＳ７，Ｓ８，Ｓ４およびＳ５の各工程を実施してもよい。また、フィードバック制御装置２６は、図７に示されたステップＳ３，Ｓ４およびＳ５の各工程の替りに、図１１に示されたステップＳ９～Ｓ１２，Ｓ４およびＳ５の各工程を実施してもよい。

　ステップＳ９およびＳ１１の各工程は中央制御装置９１で実行され、ステップＳ１０は線量算出装置２１で実行され、ステップＳ１２，Ｓ４およびＳ５はフィードバック制御装置２６で実施される。

　本発明の他の好適な実施例である実施例３の放射線治療装置を、図１４を用いて説明する。本実施例の放射線治療装置は、Ｘ線治療装置である。本実施例のＸ線治療装置１Ｂは、実施例２のＸ線治療装置１Ａにおいて制御システム９０Ａを制御システム９０Ｂに替えた構成を有している。Ｘ線治療装置１Ｂの他の構成は、Ｘ線治療装置１Ａと同じである。さらに、制御システム９０Ｂは、制御システム９０Ａにおいてフィードバック制御装置２６をフィードバック制御装置（第１制御装置）２６Ａに替えた構成を有している。制御システム９０Ｂの他の構成は、制御システム９０Ａと同じである。フィードバック制御装置２６Ａで制御する対象は、Ｘ線治療装置１のフィードバック制御装置２６で制御する対象と異なっており、可変コリメータ１１である。

　Ｘ線治療装置１ＢによるＸ線治療でも、複数の放射線検出器１８がベッド１５上の患者２７の体内に挿入されている。Ｘ線治療装置１Ｂを用いたがんの治療方法は、フィードバック制御装置２６Ａによる可変コリメータ１１の制御を除いて、実施例２のＸ線治療装置１Ａを用いたがんの治療方法と同じである。このため、ここでは、フィードバック制御装置２６Ａによる可変コリメータ１１の制御について説明する。

　フィードバック制御装置２６Ａは、図７に示すステップＳ３～Ｓ５の各工程により、線量算出部２４で求めた線量に基づいてフィードバック制御を行う。ステップＳ３では、求められた線量Ｉ_kが治療計画で定められた設定線量ＰＩ_kになっていないときに、フィードバック制御装置２６Ａによる制御により、患部の線量分布が、治療計画で定めた線量分布になるように、すなわち、線量Ｉ_k（ｋは１～Ｎの整数）が治療計画で定められた設定線量ＰＩ_k（ｋは１～Ｎの整数）になるように、可変コリメータ１１の開口形状（照射条件）が調節される。

　本実施例は実施例２で生じる（１）～（５）の各効果を得ることができる。さらに、本実施例は、線量Ｉ_k（ｋは１～Ｎの整数）が設定線量ＰＩ_k（ｋは１～Ｎの整数）になっていないときに、可変コリメータ１１の開口形状を制御するため、患部へのＸ線照射により適切な線量分布を得ることができる。

　前述の図１１に示された、フィードバック制御装置２６で実施される制御を本実施例に適用する場合には、図１１に示されたステップＳ１２で決定される照射条件は、可変コリメータ１１の開口形状になる。

　本発明の他の好適な実施例である実施例４の放射線治療装置を、図１５を用いて説明する。本実施例の放射線治療装置は、Ｘ線治療装置である。本実施例のＸ線治療装置１Ｃは、実施例２のＸ線治療装置１において制御システム９０Ａを制御システム９０Ｃに替えた構成を有している。Ｘ線治療装置１Ｃの他の構成は、Ｘ線治療装置１Ａと同じである。さらに、制御システム９０Ｃは、制御システム９０Ａにおいてフィードバック制御装置２６をフィードバック制御装置（第１制御装置）２６Ｂに替えた構成を有している。制御システム９０Ｃの他の構成は、制御システム９０Ａと同じである。フィードバック制御装置２６Ｂで制御する対象は、Ｘ線治療装置１のフィードバック制御装置２６で制御する対象と異なっており、ベッド１５の位置である。

　Ｘ線治療装置１ＣによるＸ線治療でも、複数の放射線検出器１８がベッド１５上の患者２７の体内に挿入されている。Ｘ線治療装置１Ｃを用いたがんの治療方法は、フィードバック制御装置２６Ｂによるベッド１５の位置の制御を除いて、実施例２のＸ線治療装置１Ａを用いたがんの治療方法と同じである。このため、ここでは、フィードバック制御装置２６Ｂによるベッド１５の位置の制御について説明する。

　フィードバック制御装置２６Ｂは、図７に示すステップＳ３～Ｓ５の各工程により、線量算出部２４で求めた線量に基づいてフィードバック制御を行う。ステップＳ３では、求められた線量Ｉ_kが治療計画で定められた設定線量ＰＩ_kになっていないときに、フィードバック制御装置２６Ｂによる制御により、患部の線量分布が、治療計画で定めた線量分布になるように、すなわち、線量Ｉ_k（ｋは１～Ｎの整数）が治療計画で定められた設定線量ＰＩ_k（ｋは１～Ｎの整数）になるように、ベッド１５の位置（照射条件）が調節される。

　本実施例は実施例２で生じる（１）～（５）の各効果を得ることができる。さらに、本実施例は、線量Ｉ_k（ｋは１～Ｎの整数）が設定線量ＰＩ_k（ｋは１～Ｎの整数）になっていないときに、ベッド１５の位置を制御するため、患部へのＸ線照射により適切な線量分布を得ることができる。

　前述の図１１に示された、フィードバック制御装置２６で実施される制御を本実施例に適用する場合には、図１１に示されたステップＳ１２で決定される照射条件は、ベッド１５の位置になる。

　本発明の他の好適な実施例である実施例５の放射線治療装置を、図１６を用いて説明する。本実施例の放射線治療装置は、粒子線治療装置である。

　本実施例の粒子線治療装置４１は、線量算出装置２１、イオンビーム発生装置４２、高エネルギービーム輸送系（ＨＥＢＴ系）５４、ガントリービーム輸送系（ＧＡＢＴ系）６１、回転ガントリー５６、照射装置６９および制御システム７３を備えている。粒子線治療装置４１では、がんの患部（ビーム照射対象）に照射するイオンビームとして、陽子イオンビームが用いられる。陽子イオンビームの替りに炭素イオンビームを用いてもよい。

　イオンビーム発生装置（放射線発生装置）４２は、イオン源（図示せず）、前段加速器である直線加速器４５およびシンクロトロン加速器４３を有する。シンクロトロン加速器４３は、イオンビームの周回軌道を構成する環状のビームダクト４４、入射器４５Ａ、イオンビームに高周波電圧を印加する高周波加速空胴（高周波加速装置）４８、複数の偏向電磁石４６、複数の四極電磁石４７、出射用の高周波印加装置４９、出射用のセプタム電磁石５３を有する。ビームダクト４４に連絡される入射器４５Ａは、真空ダクトにより直線加速器４５に接続される。イオン源も直線加速器４５に接続される。高周波印加装置４９は、出射用高周波電極５０、高周波電源５１および開閉スイッチ５２を有する。出射用高周波電極５０は、環状のビームダクト４４に取り付けられ、そして、開閉スイッチ５２を介して高周波電源５１に接続される。各偏向電磁石４６、各四極電磁石４７、高周波加速空胴４８およびセプタム電磁石５３は、図１６に示すように、ビームダクト４４に沿って配置されている。

　ＨＥＢＴ系（第１ビーム輸送系）５４は、シンクロトロン加速器４３のセプタム電磁石５３に接続されるビーム経路（ビームダクト）５５を有しており、このビーム経路５５に沿って、シンクロトロン加速器４３から照射装置６９に向かってシャッタ５８、偏向電磁石５７および複数の四極電磁石５９を配置して構成される。

　ＧＡＢＴ系（第２ビーム輸送系）６１は、ビーム経路（ビームダクト）６２を有しており、このビーム経路６２に沿って、シンクロトロン加速器４３から照射装置６９に向かって偏向電磁石６３、四極電磁石６７，６８、および偏向電磁石６４および６５を配置して構成される。ＧＡＢＴ系６１のビーム経路６２および各電磁石は回転ガントリー５６に取り付けられる。ビーム経路６２は、ＨＥＢＴ系５４とＧＡＢＴ系６１の取り合い部６０においてビーム経路５５に連絡される。ビーム経路６２は回転ガントリー５６によって回転されるため、ビーム経路６２はビーム経路５５に直接接続されてはいない。

　照射装置６９は、２つの走査電磁石（イオンビーム走査装置）７０および７１およびビーム位置モニタ７２を備える。照射装置６９は、回転ガントリー５６に取り付けられ、偏向電磁石６５の下流に配置される。走査電磁石７０および７１およびビーム位置モニタ７２は、この順に、照射装置６９において偏向電磁石６５から照射装置６９のイオンビーム出口に向かって照射装置６９の中心線に沿って配置される。走査電磁石７０はイオンビームを照射装置６９の中心線に垂直な平面内において偏向させてＸ方向に走査し、走査電磁石７１はイオンビームをその平面内において偏向させてＸ方向と直交するＹ方向に走査する。患者２７が横たわるベッド１５が、照射装置６９の先端に対向するように配置される。

　制御システム７３は、呼吸同期制御装置２５、中央制御装置７４、加速器・輸送系制御装置７７、ガントリー制御装置７８、走査制御装置７９およびデータベース８０を有する（図１６参照）。中央制御装置７４は、中央演算装置（ＣＰＵ）７５およびＣＰＵ７５に接続されたメモリ７６を有する。ＣＰＵ７５は、呼吸同期制御装置２５、加速器・輸送系制御装置７７、走査制御装置７９、およびガントリー制御装置７８にそれぞれ接続される。データベース８０はＣＰＵ７５に接続される。粒子線治療装置４１は治療計画装置８１を有し、治療計画装置８１はデータベース８０に接続される。

　回転ガントリー５６は、図示されていないが、粒子線治療装置４１が設置される治療室の床に据え付けられる一対の支持装置によって支持される。これらの支持装置は、それぞれ回転可能な複数のサポートローラを含んでいる。回転ガントリー５６は、それぞれの支持装置の複数のサポートローラで支持される。回転ガントリー５６を回転させる回転装置（例えば、モータ）が、一対の支持装置のうちの一つの支持装置の複数のサポートローラのうちの一つのサポートローラに連結される。

　ＧＡＢＴ系６１のビーム経路６２は、回転ガントリー５６の外側に位置する取り合い部６０においてＨＥＢＴ系５４のビーム経路５５に連絡される。なお、回転ガントリー５６の中心線６６（図１６参照）は、回転ガントリー５６の回転中心であり、取り合い部６０においてビーム経路６２の入口の中心を通る。

　ベッド１５は、図示されていないが、駆動機構に取り付けられる。この駆動機構は、図示されていないが、Ｘ方向駆動機構、Ｙ方向駆動機構、上下方向駆動機構および回転駆動機構を備える。これらの駆動機構は回転ガントリー５６の外側に配置される。上下方向駆動機構はＸ方向駆動機構上に、Ｙ方向駆動機構は上下方向駆動機構上に、およびその回転駆動機構はＹ方向駆動機構上に、それぞれ設置される。ベッド１５は、回転駆動機構上に設置され、それぞれの駆動機構によって支持される。

　ベッド１５上の患者２７の体内には、図２に示すように複数の放射線検出器１８が挿入されている。線量算出装置２１は、図５に示すように、光電変換器２２、計数部２３および線量算出部２４を含んでいる。患者２７の体内に挿入された複数の放射線検出器１８のそれぞれに接続された光ファイバ２０は、線量算出装置２１の光電変換器２２に接続される。

　粒子線治療装置４１を用いた、患者のがんの治療について説明する。

　陽子イオンビームの照射によるがんの治療に先立って、この治療を実施する患者２７の患部に対する治療計画が、治療計画装置８１を用いて行われる。この治療計画では、患部に対する陽子イオンビーム（以下、単にイオンビームという）の照射方向、この照射方向（患者の体表面からの深さ方向）において患部に含まれる分割された複数の層Ｌ_i（ｉ＝１，２，…，ｍ）、各層での照射領域である複数の照射スポットＡ_i,j（ｉ＝１，２，…，ｍ、ｊ＝１，２，…，ｎ）の中心位置（目標位置）Ｐ_i,j、照射スポットＡ_i,jへのイオンビームの照射順序、照射スポットＡ_i,jごとの目標線量Ｒ０_i,j、および決める。各層Ｌ_iに対応したイオンビームのエネルギーＥ_i等の治療計画情報が、データベース８０に登録される（特開２０１５－１５７００３号公報の段落００５０および段落００５１参照）。

　治療を行う患部が、複数の層、すなわち、層Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，…，Ｌ_mに分割される（特開２０１５－１５７００３号公報の図５参照）。層Ｌ₁が体表面から最も深い位置に存在し、層の深さは層Ｌ₂，Ｌ₃，…，Ｌ_mの順に浅くなって層Ｌ_mが最も浅い位置に存在する。イオンビームは、その図５に示すように、矢印５０の方向に照射される。

　治療を受ける患者２７がベッド１５に載せられる。この患者２７の患部にイオンビームを照射する前に、ベッド１５の位置決め、および照射装置６９の中心線のイオンビームの照射方向への位置決めが行われる。ベッド１５の位置決めは、前述のＸ方向駆動機構、Ｙ方向駆動機構、上下方向駆動機構および回転駆動機構を駆動して、患部が照射装置６９の中心線上に位置するように行われる。照射装置６９の中心線のイオンビームの照射方向への位置決めは、照射装置６９の中心線が、治療計画で定められたイオンビームの照射方向に一致するように、ガントリー制御装置７８により回転ガントリー５６を所定角度だけ回転させることによって行われる。

　本実施例における患者のがんの治療では、特開２０１５－１５７００３号公報に記載されたステップＳ１～Ｓ１９の各工程のうち、ステップＳ６，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１８およびＳ１９を除く残りの全てのステップが実施される。ステップＳ１～Ｓ５，Ｓ７～Ｓ９、Ｓ９Ａ，Ｓ１０，Ｓ１１およびＳ１４～Ｓ１７の各工程のうち、ステップＳ１～Ｓ３およびＳ５の各工程は加速器・輸送系制御装置７７で実行され、ステップＳ４、Ｓ７～Ｓ９、Ｓ９Ａ，Ｓ１１およびＳ１４～Ｓ１７の各工程は走査制御装置７９で実行される。特開２０１５－１５７００３号公報に記載されているように、走査制御装置７９で実行されるステップＳ４、Ｓ７～Ｓ９、Ｓ９Ａ，Ｓ１０，Ｓ１１およびＳ１４～Ｓ１７の各工程のうち、ステップＳ４，Ｓ１０，Ｓ１４およびＳ１７の各工程が照射位置制御装置（図示せず）で実施され、ステップＳ７～Ｓ９およびＳ９Ａの各工程が線量判定装置（図示せず）で実施され、ステップＳ１１～Ｓ１３およびＳ１６の各工程が層判定装置（図示せず）で実施される。走査制御装置７９は、照射位置制御装置、線量判定装置および層判定装置を含んでいる。なお、本実施例および後述の実施例６のそれぞれで用いられるステップを表す符号Ｓ１～Ｓ５，Ｓ７～Ｓ９、Ｓ９Ａ，Ｓ１０，Ｓ１１およびＳ１４～Ｓ１７のそれぞれは、実施例２で述べた図７および図９ないし図１１のそれぞれに示されたＳ１～Ｓ１２と異なり、特開２０１５－１５７００３号公報に記載された該当するステップを表している。

　ステップＳ１（ビーム輸送系の各電磁石の制御）、ステップＳ２（直線加速器４５の起動）、ステップＳ３（シンクロトロン加速器４３内のイオンビームの加速）、ステップＳ４（イオンビームの照射位置の、照射スポットの目標位置Ｐへの設定）、ステップＳ５（イオンビームのシンクロトロン加速器４３から出射）、およびステップＳ７（照射スポットＡ_i,jの線量Ｒ_i,jが目標線量Ｒ０_i,jになったかの判定）の各工程が、特開２０１５－１５７００３号公報に記載されているように順次実施される。シャッタ５８は、ステップＳ１において加速器・輸送系制御装置７７により開けられる。

　ステップＳ４において、走査制御装置７９に含まれる照射位置制御装置は、層Ｌi内の照射スポットＡ_i,j、例えば、体表面から最も深い位置に位置する層Ｌ₁における最初の照射スポットＡ_1,1にイオンビームが到達するように、走査電磁石７０および７１のそれぞれに供給される励磁電流を制御して走査電磁石７０および７１のそれぞれに発生する偏向電磁力を調節する。照射位置制御装置は、イオンビームが照射スポットＡ_i,jにイオンビームが到達するように走査電磁石７０および７１のそれぞれに供給される励磁電流が制御されたと判定したとき、ビーム照射開始信号を出力する。

　そして、ステップＳ５において、ビーム照射開始信号を入力した加速器・輸送系制御装置７７の制御により、高周波電源５１からの高周波を出射用高周波電極５０からビームダクト４４内を周回しているイオンビームに印加する。この結果、周回しているイオンビームが、セプタム電磁石５３を通ってシンクロトロン加速器４３からＨＥＢＴ系５４のビーム経路５５に出射される。このイオンビームが、照射装置６９からベッド１５上の患者２７の患部に照射される。具体的には、患部の層Ｌ_i内の照射スポットＡ_i,jの目標位置Ｐ_i,jにイオンビームが照射される。

　患者２７の体内に挿入された放射線検出器１８は、層Ｌ_i内の照射スポットＡ_i,jに照射されるイオンビーム（陽子線の集まり）を検出する。放射線検出器１８の発光部１９は、一度に入射した多数の陽子線の総エネルギーに対応する多数個のフォトン（光子）を、時間遅れを伴って一個ずつ出力する。これらのフォトンは光電変換器２２で電気パルスに変換され、計数部２３は電気パルスをカウントして電気パルスの計数率を求め、線量算出部２４は前述のデータテーブル（図６の特性）の情報を用いて電気パルスの計数率を線量率に換算する。線量算出部２４は、さらに、この線量率を用いて線量を求める。

　呼吸同期制御装置２５は、イオンビーム照射開始後、例えば、４，５秒間の間に線量算出部２４で求められた線量率を用いて、前述の図１３に示す、線量率の、患者の体動に伴う周期的な変化を示す情報を作成する。この情報は、呼吸同期制御装置２５のメモリ（図示せず）に登録される。

　特開２０１５－１５７００３号公報に記載されているように、ステップＳ７の判定が「Ｎｏ」であるときにステップＳ８（イオンビームの照射継続）の工程が実施され、さらに、ステップＳ９（照射スポットＡ_i,jの線量Ｒ_i,jが目標線量Ｒ０_i,jになったかの判定）の工程が実施される。ステップＳ９の判定が「Ｎｏ」であるとき、ステップＳ８およびＳ９の各工程が、ステップＳ９の判定が「Ｙｅｓ」になるまで繰り返される。

　ステップＳ９の判定が「Ｙｅｓ」になったとき、ステップＳ９Ａ（ビーム照射停止信号の出力）およびステップＳ１０（照射スポットＡ_i,jへのイオンビームの照射停止）の各工程が実施される（特開２０１５－１５７００３号公報参照）。

　次に、ステップＳ１１（層Ｌ_iへの照射が終了かの判定）の工程が実施され、ステップＳ１１の判定が「Ｎｏ」であるとき、ステップＳ１４（ｊ＝ｊ＋１の実行）およびステップＳ１５（周回しているイオンビームの利用が可能であるかの判定）の各工程が、特開２０１５－１５７００３号公報に記載されているように実施される。ステップＳ１５の判定が「Ｙｅｓ」であるときには、前述のステップＳ４，Ｓ５，ステップＳ７～Ｓ９、Ｓ９Ａ，Ｓ１０およびＳ１１の各工程が実施される。ステップＳ１５の判定が「Ｎｏ」であるときには、前述のステップＳ２～Ｓ５，ステップＳ７～Ｓ９、Ｓ９Ａ，Ｓ１０およびＳ１１の各工程が実施される。

　特開２０１５－１５７００３号公報に記載されているように、ステップＳ１１の判定が「Ｙｅｓ」になったとき、ステップＳ１６（患部の全層における全ての照射スポットＡ_i,jの目標位置Ｐ_i,jへのイオンビームの照射が終了したかの判定）が実行される。そして、ステップＳ１６の判定が「Ｎｏ」であるときにステップＳ１７（ｉ＝ｉ＋１の実行）が実行され、その後、浅い位置に存在する残りの全ての層Ｌ_iに対して、ステップＳ１６の判定が「Ｙｅｓ」になるまで、ステップＳ２～Ｓ５，Ｓ７～Ｓ９、Ｓ９Ａ，Ｓ１０およびＳ１１の各工程、さらに、ステップＳ１１の判定が「Ｙｅｓ」になるまでの、ステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ２～Ｓ５，ステップＳ７～Ｓ９、Ｓ９Ａ，Ｓ１０およびＳ１１の各工程（または、ステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ４，Ｓ５，ステップＳ７～Ｓ９、Ｓ９Ａ，Ｓ１０およびＳ１１の各工程）、およびステップＳ１１が「Ｙｅｓ」になったときのステップＳ１６およびＳ１７の工程が繰り返される。

　本実施例でも、実施例２と同様に、呼吸同期制御装置２５によって、（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）の制御が実施され、（ｄ）の制御が実施された後、（ａ）および（ｂ）の各制御、または（ｃ）の制御が実施され、呼吸同期照射が実施される。この呼吸同期照射は、イオンビームが層Ｌi内の照射スポットＡ_i,jに照射されるときに実施される。呼吸同期制御装置２５による呼吸同期照射によって、１０ｍｓｅｃの間の照射スポットＡ_i,jへのイオンビームの照射によって体内の放射線検出器１８から出力された信号に基づいて線量算出部２４で求められた線量率が設定線量率（第２設定線量率）以下であるとき、その線量率が設定線量率を超えるまでイオンビームが照射スポットＡ_i,jに照射され、その線量率が設定線量率を超えたときイオンビームの照射スポットＡ_i,jへの照射が停止される。線量率が設定線量率を超えたとき、呼吸同期制御装置２５は、イオンビームの照射スポットＡ_i,jへの照射を停止するために、停止制御指令をそれぞれ加速器・輸送系制御装置７７に出力する。なお、呼吸同期制御装置２５は、イオンビームの照射スポットＡ_i,jへの照射を開始するとき、起動制御指令を加速器・輸送系制御装置７７に出力する。加速器・輸送系制御装置７７は、入力した起動制御指令および停止制御指令に基づいて高周波印加装置４９の開閉スイッチ５２をＯＮ，ＯＦＦする。開閉スイッチ５２のＯＮ，ＯＦＦが繰り返されることによって照射スポットＡ_i,jへのイオンビームの照射、停止が繰り返される。このため、一つの照射スポットＡ_i,jに対するイオンビームの呼吸同期照射が実施される。本実施例における起動制御指令が実施例２における照射許可指令に該当し、本実施例における停止制御指令が実施例２における照射停止指令に該当する。

　呼吸モニタの測定値を用いて予め作成した呼吸の周期に対応する、体動の周期的な変化を示す情報を利用した呼吸同期照射（実施例２で説明）、またはプレ放射線照射において線量算出部２４により求められた線量率を用いて作成された、図１３に示す、線量率の、患者の体動に伴う周期的な変化を示す情報利用した呼吸同期照射（実施例２で説明）を、前述した「（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）の制御が実施され、（ｄ）の制御が実施された後、（ａ）および（ｂ）の各制御、または（ｃ）の制御が実施される呼吸同期照射」の替りに実施してもよい。

　本実施例でも、線量算出部２４（または中央制御装置９１）に設けられたタイマーは、起動制御指令の入力により起動され、停止制御指令の入力により停止される。呼吸同期照射が実施されるときには、タイマーは、起動制御指令の入力と停止制御指令の入力の間の時間を、その都度、計測する。線量算出部２４は、求められた線量率、およびタイマーで計測された放射線照射時間を用いて照射スポットＡ_i,jに照射された線量を算出する。

　ステップＳ９において、走査制御装置７９の線量判定装置は、線量算出部２４で求められた線量を入力し、この線量に基づいて、照射スポットＡ_i,jの線量Ｒ_i,jが目標線量Ｒ０_i,jになったかを判定する。ステップＳ９の判定が「Ｎｏ」であるとき、ステップＳ８およびＳ９の各工程が、照射スポットＡ_i,jの線量Ｒ_i,jが目標線量Ｒ０_i,jになるまで繰り返される。ステップＳ９の判定が「Ｙｅｓ」になったとき、ステップＳ９Ａにおいて線量判定装置からビーム照射停止信号が出力される。照射スポットＡ_i,jの線量Ｒ_i,jが目標線量Ｒ０_i,jになったとき、線量判定装置が照射位置制御装置にビーム照射停止信号を出力する。照射位置制御装置はこのビーム照射停止信号を加速器・輸送系制御装置７７に出力し、この停止信号を入力した加速器・輸送系制御装置７７は、開閉スイッチ５２を開く。出射用高周波電極５０への高周波の印加が停止され、シンクロトロン加速器４３からのイオンビームの出射が停止され、患部の照射スポットＡ_i,jへのイオンビームの照射が停止される。

　その後、ステップＳ１１の判定が「Ｎｏ」になるため、その層Ｌ_j内の残りの全ての照射スポットＡ_i,jに対して、呼吸同期制御装置２５によって、前述のイオンビームの呼吸同期照射が順次実施される。

　ステップＳ１６の判定が「Ｎｏ」になったときには、残りの層Ｌ_jのそれぞれにおいて全ての照射スポットＡ_i,jに対するイオンビームの呼吸同期照射が順次実施される。残りの層Ｌ_jへのイオンビームの照射は、加速器・輸送系制御装置７７により、ステップＳ３において高周波加速空洞４８からビームダクト４４内を周回するイオンビームに印加する高周波電圧を制御してイオンビームのエネルギーを調節することによって行われる。イオンビームのエネルギーが減少するほど、イオンビームは体表面から浅い層Ｌ_jに照射される。残りの層Ｌ_j内の全ての照射スポットＡ_i,jに対するイオンビームの照射も、呼吸同期制御装置２５による呼吸同期照射によって行われる。

　全ての層Ｌ_j内の全ての照射スポットＡ_i,jに対する呼吸同期照射が終了したとき、すなわち、ステップＳ１６の判定が「Ｙｅｓ」になったとき、患部へのイオンビームの照射が終了する。

　本実施例においても、実施例２と同様に、複数のイオンビームの照射方向から患部にイオンビームを照射する多門照射を実施してもよい。

　本実施例は、実施例２で生じる効果のうち（１）～（４）のそれぞれの効果を得ることができる。

　本発明の他の好適な実施例である実施例６の放射線治療装置を、図１７を用いて説明する。本実施例の放射線治療装置は、粒子線治療装置である。

　本実施例の粒子線治療装置４１Ａは、イオンビーム発生装置４２Ａ、ＨＥＢＴ系５４、ＧＡＢＴ系６１、回転ガントリー５６、照射装置６９および制御システム７３を備えている。粒子線治療装置４１Ａは、実施例５の粒子線治療装置４１においてイオンビーム発生装置４２をイオンビーム発生装置（放射線発生装置）４２Ａに替えた構成を有する。粒子線治療装置４１Ａの他の構成は、粒子線治療装置４１と同じである。イオンビーム発生装置４２Ａは、イオンビーム発生装置４２のようにシンクロトロン加速器４３ではなく、サイクロトロン加速器８３を有している。

　粒子線治療装置４１Ａにおいて、イオンビーム発生装置４２と異なる構成を有するイオンビーム発生装置４２Ａの構成を主に説明する。イオンビーム発生装置４２Ａは、実施例５で用いられるイオンビーム発生装置４２と異なっており、イオン源８２およびサイクロトロン加速器８３を有する。イオンビーム発生装置４２Ａは直線加速器４５を備えていない。サイクロトロン加速器８３は、円形の真空容器８８、偏向電磁石８４Ａ，８４Ｂ、高周波加速装置８５および出射用デフレクター８６を有する。イオン源８２に接続された真空ダクト１２５が、サイクロトロン加速器８３の真空容器８８の中心位置まで伸びてこの真空容器８８に接続される。水平面において湾曲している入射用電極８９が、真空ダクト１２５の開放端付近で真空容器８８内に配置される。偏向電磁石８４Ａ，８４Ｂは、それぞれ、半円形状をしており、直線部を互いに対向させるように配置され、真空容器８８の上面および下面を覆っている。

　真空容器８８のイオンビーム出射口に設けられる出射用デフレクター８６は、ＨＥＢＴ系５４のビーム経路５５に接続される。金属製のデグレーダ８７が、出射用デフレクター８６とシャッタ５８の間で、ビーム経路５５に取り付けられている。デグレーダ８７は、サイクロトロン加速器８３から出射されたイオンビームのエネルギーを調節する機能を有し、厚みの異なる複数の金属製の板（図示せず）を有している。これらの金属製の板は、ビーム経路５５に垂直な方向に移動可能である。厚みの異なるこの板を、１枚または複数枚、ビーム経路５５を横切るようにビーム経路５５内に挿入することによって、イオンビームのエネルギーの減衰量が制御される。この結果、患者２７の患部に照射されるイオンビームのエネルギーを変えることができ、患部の深さ方向に存在する各層にイオンビームを出射することができる。

　粒子線治療装置４１Ａにおいて、制御システム７３の走査制御装置７９は、実施例５の粒子線治療装置４１の走査制御装置７９と同じ構成を有し、中央制御装置７４も、粒子線治療装置４１の中央制御装置７４と実質的に同じ機能を有する。粒子線治療装置４１Ａの加速器・輸送系制御装置７７は、サイクロトロン加速器８３を用いている関係で、粒子線治療装置４１の加速器・輸送系制御装置７７と制御対象が一部異なっている。粒子線治療装置４１Ａの加速器・輸送系制御装置７７は、粒子線治療装置４１の加速器・輸送系制御装置７７と同様に、ＨＥＢＴ系５４のシャッタ５８、偏向電磁石５７および四極電磁石５９、およびＧＡＢＴ系６１の偏向電磁石６３～６５および四極電磁石６７，６８のそれぞれを制御し、これら以外に、イオン源８２、偏向電磁石８４Ａ，８４Ｂ、高周波加速装置８５、出射用デフレクター８６およびデグレーダ８７も制御する。

　粒子線治療装置４１Ａを用いたがんの治療について説明する。実施例５の粒子線治療装置４１Ａを用いたがんの治療と同様に、ステップＳ１～Ｓ５，Ｓ７～Ｓ９、Ｓ９Ａ，Ｓ１０，Ｓ１１およびＳ１４～Ｓ１７の各工程が実施される。ステップＳ２では、イオン源８２の起動が行われるが直線加速器の起動は行われない。ベッド１５上の患者２７の体内には、放射線検出器１８が挿入されている。

　加速器・輸送系制御装置７７は、ステップＳ１～Ｓ３およびＳ５の各工程を実施する。ステップＳ１において、実施例２と同様に、加速器・輸送系制御装置７７により、シャッタ５８が開けられ、ＨＥＢＴ系５４およびＧＡＢＴ系６１に設けられた各電磁石が励磁される。ステップＳ２で、イオン源８２が起動され、イオン源８２で発生した陽子イオンが真空ダクト１２５を通ってサイクロトロン加速器８３の真空容器８８の中心に入射用電極８９から入射される。偏向電磁石８４Ａ，８４Ｂは、既に励磁されている。ステップＳ３では、高周波加速装置８５により、真空容器８８内に入射された陽子イオンが加速され、大きなエネルギーを有する陽子イオンビームが生成される。

　ステップＳ４において、走査制御装置７９の照射位置制御装置が、このイオンビームが患部の最も深い層Ｌ₁の照射スポットＡ_1,1に照射されるように、走査電磁石７０，７１のそれぞれの偏向電磁力を調節する。その後、ステップＳ３においてサイクロトロン加速器８３で加速されたイオンビームは、出射用デフレクター８６からビーム経路５５に出射され（ステップＳ５）、照射装置６９からベッド１５上の患者２７のがんの患部に照射される。その後、ステップＳ７～Ｓ９，Ｓ９Ａ，Ｓ１０およびＳ１１の各工程が、実施例５と同様に、実施される。ステップ９Ａにおいて、線量判定装置からビーム照射停止信号が出力されたとき、このビーム照射停止信号を入力した加速器・輸送系制御装置７７は、イオン源８２を停止すると共にシャッタ５８をビーム経路５５に挿入させる。これによって、患部の層Ｌi内の照射スポットＡ_i,jへのイオンビームの照射が停止される（ステップＳ１０）。イオン源８２の停止およびシャッタ５８の挿入のいずれかによっても、照射スポットＡ_i,jへのイオンビームの照射が停止される。本実施例においても、照射スポットＡ_i,jへのイオンビームの照射は、実施例と同様に、呼吸同期制御装置２５による呼吸同期照射が実施される。

　ステップＳ１１の判定が「Ｎｏ」であるとき、ステップＳ１１の判定が「Ｙｅｓ」になるまで、実施例５と同様に、該当する各ステップが繰り返され、さらに、ステップＳ１６の判定が「Ｎｏ」であるとき、ステップＳ１６の判定が「Ｙｅｓ」になるまで、実施例５と同様に、該当する各ステップが繰り返し実施される。ステップＳ１６の判定が「Ｙｅｓ」になったとき、イオンビームの照射による患部の治療が終了する。

　本実施例は実施例５で生じる各効果を得ることができる。

　本発明の他の好適な実施例である実施例７の放射線治療装置を、図１８を用いて説明する。本実施例の放射線治療装置は、電子線治療装置である。

　本実施例の電子線治療装置９４は、実施例２で用いるＸ線治療装置１ＡにおいてＸ線発生装置６を電子線発生装置（放射線発生装置）９５に替えた構成を有する。電子線治療装置９４の他の構成はＸ線治療装置１Ａと同じである。電子線発生装置９５は、Ｘ線発生装置６からターゲット１０を取り除いた構成を有する。すなわち、電子線発生装置９５は、電子線発生部７、直線加速器８および偏向電磁石９を含んでおり、回転ガントリー２のアーム部に設けられる。

　本実施例におけるがんの治療について説明する。本実施例におけるがんの治療は、患部に照射する放射線がＸ線から電子ビーム（電子線の集まり）に代わっている。本実施例でも、ベッド１５上の患者２７の体内には、放射線検出器１８が挿入されている。

　中央制御装置９１からの回転制御指令により、照射ヘッド４の中心線が治療計画で定められたＸ線の照射方向と一致するように、回転ガントリー２が回転さされる。さらに、中央制御装置９１の可変コリメータの制御により、可変コリメータ１１の開口の形状が所定の形状に合わせられる。そして、中央制御装置９１は、電子線発生部７に起動制御指令を出力する。起動制御指令を入力した電子線発生部７は電子線を発生し、この電子線は直線加速器８で加速されて電子ビーム３８になる。この電子ビーム３８は、偏向電磁石９により照射ヘッド４の中心線に向かって曲げられ、この中心線に沿って進行して可変コリメータ１１を通ってベッド１５上の患者２７の患部に照射される。

　患部に照射される電子ビームは、体内の放射線検出器１８の発光部１９に入射され、フォトンとなって検出される。これらのフォトンは、実施例２と同様に、光電変換器２２で電気パルスに変換され、計数部２３は電気パルスをカウントして電気パルスの計数率を求め、線量算出部２４は前述のデータテーブル（図６の特性）の情報を用いて電気パルスの計数率を線量率に換算する。線量算出部２４は、さらに、この線量率を用いて線量を求める。

　本実施例では、前述の図１３に示す、線量率の、患者の体動に伴う周期的な変化を示す情報を用いて、実施例２と同様に、呼吸同期制御装置２５により、電子ビームの呼吸同期照射が行われる。また、本実施例でも、フィードバック制御装置２６により、ステップＳ３～Ｓ５の各工程に基づいたフィードバック制御が、実施例２と同様に行われる。

　このような本実施例は、実施例２で生じる（１）～（５）の各効果が得られる。

　放射線治療装置である電子線治療装置の他の実施例として、実施例３のＸ線治療装置１Ｂ（図１４）および実施例４のＸ線治療装置１Ｃ（図１５）のそれぞれにおいてＸ線発生装置６を電子線発生装置（放射線発生装置）９５に替えて構成されたそれぞれの電子線治療装置を用いてもよい。

　１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…Ｘ線治療装置、２，５６…回転ガントリー、４…照射ヘッド、１１…可変コリメータ、６…Ｘ線発生装置、７…電子線発生部、８，４５…直線加速器、１０…ターゲット、１５…ベッド、１８…放射線検出器、１９…発光部、２０…光ファイバ、２１…線量算出装置、２３…計数部、２４…線量算出部、２５…呼吸同期制御装置、２６…フィードバック制御装置、７３，９０，９０Ａ，９０Ｂ…制御システム、７４，９１…中央制御装置、８１，９３…治療計画装置、４１，４１Ａ…粒子線治療装置、４２，４２Ａ…イオンビーム発生装置、４３…シンクロトロン加速器、４８…高周波加速装置（高周波加速空洞）、４９…高周波印加装置、５０…出射用高周波電極、５４…高エネルギービーム輸送系、５５，６２…ビーム経路、６１…ガントリービーム輸送系、６９…照射装置、７０，７１…走査電磁石、７７：加速器・輸送系制御装置、７９…走査制御装置、８７…デグレーダ、８２…イオン源、９４…電子線治療装置、９５…電子線発生装置。

Claims

　放射線を生成する放射線発生装置と、
　前記放射線発生装置が設けられた回転ガントリーと、
　体内に挿入可能で、前記放射線を検出してフォトンを出力する発光部を有する放射線検出器と、
　前記放射線検出器から出力される前記フォトンの計数率を求め、このフォトン計数率に基づいて線量率を求め、この線量率に基づいて線量を求める演算装置と、
　前記演算装置で求められた前記線量が設定線量になるように前記放射線発生装置を制御する、および前記演算装置で求められた前記線量率がフィードバック制御の第１設定線量率になるように前記放射線発生装置を制御するのいずれかを実施する第１制御、前記線量が前記設定線量になるように、前記回転ガントリーに設けられた照射ヘッドに取り付けられる可変コリメータの開口部の形状を調節する、および前記線量率が前記第１設定線量率になるように、前記可変コリメータの開口部の形状を調節するのいずれかを実施する第２制御、および前記線量が前記設定線量になるように放射線照射対象を支持するベッドの位置を調節する、および前記線量率が前記第１設定線量率になるように前記ベッドの位置を調節するのいずれかを実施する第３制御のいずれかを実施する第１制御装置とを備えたことを特徴とする放射線治療装置。
　放射線を生成する放射線発生装置と、
　体内に挿入可能で、前記放射線を検出してフォトンを出力する発光部を有する放射線検出器と、
　前記放射線検出器から出力される前記フォトンの計数率を求め、このフォトン計数率に基づいて線量率を求める演算装置と、
　前記演算装置で求められた前記線量率が呼吸同期制御の第２設定線量率以下であるときに、放射線照射対象に放射線を照射し、前記線量率が前記第２設定線量率を超えたときに、前記放射線照射対象への前記放射線の照射を停止するように、前記放射線発生装置を制御する第２制御装置とを備えたことを特徴とする放射線治療装置。
　前記演算装置が、前記フォトンの前記計数率に基づいて線量率を求め、この線量率に基づいて線量を求める演算装置であり、
　前記放射線発生装置が設けられた回転ガントリーと、
　前記演算装置で求められた前記線量が設定線量になるように前記放射線発生装置を制御する、および前記演算装置で求められた前記線量率がフィードバック制御の第１設定線量率になるように前記放射線発生装置を制御するのいずれかを実施する第１制御、前記線量が前記設定線量になるように、前記回転ガントリーに設けられた照射ヘッドに取り付けられる可変コリメータの開口部の形状を調節する、および前記線量率が前記第１設定線量率になるように、前記可変コリメータの開口部の形状を調節するのいずれかを実施する第２制御、および前記線量が前記設定線量になるように放射線照射対象を支持するベッドの位置を調節する、および前記線量率が前記第１設定線量率になるように前記ベッドの位置を調節するのいずれかを実施する第３制御のいずれかを実施する第１制御装置とを備えた請求項２に記載の放射線治療装置。
　前記発光部が少なくとも一種の希土類元素を含んでいる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の放射線治療装置。
　前記演算装置は、前記発光部から出力される前記フォトンを電気パルスに変換する変換装置、前記変換装置から出力される前記電気パルスの計数率を求める計数装置、および前記電気パルスの計数率に基づいて線量率を求め、この線量率に基づいて線量を求める演算部を含んでいる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の放射線治療装置。
　前記放射線治療装置が粒子線治療装置であり、
　前記粒子線治療装置が、前記放射線発生装置である、前記放射線である粒子線のビームを生成するイオンビーム発生装置と、前記イオンビーム発生装置から出射される前記ビームを導くビーム輸送系と、回転ガントリーと、前記回転ガントリーに設けられ、前記ビーム輸送系から入射される前記ビームを前記放射線照射対象に照射する照射装置とを含んでいる請求項２に記載の放射線治療装置。
　前記放射線治療装置が電子線治療装置であり、
　前記電子線治療装置が、前記放射線発生装置である、前記放射線である電子線のビームを生成するイオンビーム発生装置を含んでいる請求項２または３に記載の放射線治療装置。
　前記発光部が少なくとも一種の希土類元素を含んでいる請求項６または７に記載の放射線治療装置。
　前記演算装置は、前記発光部から出力される前記フォトンを電気パルスに変換する変換装置、前記変換装置から出力される前記電気パルスの計数率を求める計数装置、および前記電気パルスの計数率に基づいて線量率を求め、この線量率に基づいて線量を求める演算部を含んでいる請求項６または７に記載の放射線治療装置。
　前記放射線治療装置がＸ線治療装置であり、
　前記Ｘ線治療装置が、前記放射線発生装置である、前記放射線であるＸ線を生成するＸ線発生装置を含んでいる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の放射線治療装置。
　前記放射線治療装置がＸ線治療装置であり、
　前記Ｘ線治療装置が、前記放射線発生装置である、前記放射線であるＸ線を生成するＸ線発生装置を含んでおり、
　前記第１制御装置が、前記第１制御において、前記Ｘ線発生装置を制御して前記Ｘ線発生装置で生成される前記Ｘ線の強度を調節する制御装置である請求項１または３に記載の放射線治療装置。
　前記放射線治療装置がＸ線治療装置であり、
　前記Ｘ線治療装置が、前記放射線発生装置である、前記放射線であるＸ線を生成するＸ線発生装置を含んでおり、
　前記第１制御装置が、前記第１制御において、前記Ｘ線発生装置を制御して前記Ｘ線発生装置で生成される前記Ｘ線のエネルギーを調節する制御装置である請求項１または３に記載の放射線治療装置。