本發(fā)明涉及制作例如向目標(biāo)照射帶電粒子的帶電粒子照射系統(tǒng)的照射計(jì)劃的照射計(jì)劃裝置、照射計(jì)劃程序、照射計(jì)劃確定方法以及帶電粒子照射系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
以往，提供了一種進(jìn)行將帶電粒子向癌細(xì)胞等的患部照射的重粒子線治療的裝置。在碳射線治療等的重粒子線治療中，優(yōu)選在目標(biāo)內(nèi)實(shí)現(xiàn)一樣的臨床效果。為此，定義對吸收劑量乘以生物學(xué)的效果比(RBE，相對生物效應(yīng))的臨床劑量，能夠以該臨床劑量在目標(biāo)內(nèi)一樣的方式制定照射計(jì)劃。圖4(A)是說明照射單一的離子種的帶電粒子的照射點(diǎn)的說明圖。該圖是從束行進(jìn)方向側(cè)面觀察目標(biāo)的縱截面的圖。進(jìn)行重粒子線治療的裝置如圖所示，對于位于體表面188的深處的腫瘤區(qū)域182，將配置于照射方向垂直面上的點(diǎn)SP配置于照射方向上，并以3維方式配置點(diǎn)SP。進(jìn)行重粒子線治療的裝置依次逐漸將離子種的束從圖示的箭頭方向向該點(diǎn)SP照射，以填滿腫瘤區(qū)域182的方式照射。圖4(B)是基于這種碳射線治療的深部劑量分布圖。該圖示出臨床劑量191、RBE192和離子種照射劑量193的深度分布。在碳射線治療中設(shè)計(jì)在目標(biāo)內(nèi)一樣的臨床劑量的情況下，用于實(shí)現(xiàn)該臨床劑量的碳射線的線質(zhì)(LET)分布被大致唯一地確定。其中，在RBE192存在誤差192a、192b的情況下，會(huì)在臨床劑量191的分布中產(chǎn)生較大的失真191a、191b，臨床劑量分布存在大幅惡化的可能性。RBE依賴于線質(zhì)(粒子種和LET)、劑量等級、細(xì)胞種類、端點(diǎn)等，其自身會(huì)附帶較大的誤差。因此，為了防止臨床劑量分布大幅惡化，期望減少該RBE的誤差。其中，已提出了具有旋轉(zhuǎn)照射裝置并能夠從多個(gè)方向照射帶電粒子的帶電粒子束照射方法和裝置(參照專利文獻(xiàn)1)。根據(jù)該裝置，由于能夠從多個(gè)方向照射帶電粒子，因此通過使照射于正常部位的劑量分散于大范圍內(nèi)，能夠降低對正常部位的照射劑量。此外，如上，從多個(gè)方向照射帶電粒子，還能夠減少RBE的誤差。然而，增加照射方向存在多個(gè)問題。首先，增加照射方向存在增加治療人員的負(fù)擔(dān)的問題。此外，增加照射方向，存在導(dǎo)致大幅增加正常組織的暴露體積的問題。此外，專利文獻(xiàn)1的旋轉(zhuǎn)照射裝置的旋轉(zhuǎn)機(jī)架還存在裝置變大的問題。此外，重粒子線用旋轉(zhuǎn)機(jī)架還存在由于其設(shè)立和運(yùn)用的難度而尚無用于實(shí)際的治療的例子的問題。此外，針對腦腫瘤等局部的部位，已報(bào)告有在治療后在計(jì)劃治療體積(PTV)內(nèi)產(chǎn)生了腦壞死等的晩發(fā)性障礙的事例，因而期望實(shí)現(xiàn)在不損傷腫瘤內(nèi)包含的正常細(xì)胞的情況下僅有效地控制癌細(xì)胞的照射方法的開發(fā)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-202047

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明欲解決的課題本發(fā)明就是鑒于上述的問題而完成的，其目的在于提供一種能夠?qū)δ繕?biāo)實(shí)現(xiàn)優(yōu)選的劑量分布的照射的照射計(jì)劃裝置、照射計(jì)劃程序、照射計(jì)劃確定方法以及帶電粒子照射系統(tǒng)。用于解決課題的手段本發(fā)明是一種確定帶電粒子照射系統(tǒng)的照射參數(shù)的照射計(jì)劃裝置或該照射計(jì)劃程序、照射計(jì)劃確定方法以及帶電粒子照射系統(tǒng)，該帶電粒子照射系統(tǒng)通過加速器對由離子源生成的帶電粒子進(jìn)行加速而向目標(biāo)進(jìn)行照射，其中，該照射計(jì)劃裝置具有復(fù)合照射參數(shù)確定單元，該復(fù)合照射參數(shù)確定單元將針對1個(gè)目標(biāo)的所述照射參數(shù)與多種離子種的所述帶電粒子進(jìn)行組合而確定。發(fā)明的效果通過本發(fā)明，可提供一種能夠?qū)δ繕?biāo)實(shí)現(xiàn)優(yōu)選的劑量分布的照射的照射計(jì)劃裝置、照射計(jì)劃程序、照射計(jì)劃確定方法以及帶電粒子照射系統(tǒng)。附圖說明圖1是表示帶電粒子照射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖2是計(jì)劃裝置的CPU執(zhí)行的計(jì)劃程序的流程圖。圖3是多種離子種的復(fù)合照射及其效果的說明圖。圖4是現(xiàn)有的離子種照射及其效果的說明圖。具體實(shí)施方式以下，一并說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式和附圖。圖1是表示帶電粒子照射系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。帶電粒子照射系統(tǒng)1具有多個(gè)離子源2(2A、2B、2C)、多離子源連接部3、線形加速器4、同步加速器5、搬運(yùn)系統(tǒng)6、固定照射部20、旋轉(zhuǎn)機(jī)架22、控制這些部分的控制裝置50。而且，在控制裝置50上連接著發(fā)送治療計(jì)劃數(shù)據(jù)的計(jì)劃裝置70。離子源2是從原子中去除電子并生成離子的裝置，具有取出第1種的離子種的第1離子源2A、取出第2種的離子種的第2離子源2B、取出第3種的離子種的第3離子源2C。第1至第3的各離子源2分別生成氧離子、碳離子、氦離子等，構(gòu)成為生成不同種類的離子。多離子源連接部3是將第1離子源2A～第3離子源2C選擇性與線形加速器4連接的連接部。多離子源連接部3通過控制裝置50的控制，將向線形加速器4提供離子種的離子源2適當(dāng)切換為第1離子源2A～第3離子源2C中的任意一個(gè)。線形加速器4是加速器的一種，通過電磁鐵將從離子源2供給的帶電粒子加速至規(guī)定的能量，并提供給同步加速器5。同步加速器5是加速器的一種，通過電磁鐵使從線形加速器4入射的帶電粒子在環(huán)繞軌道上進(jìn)一步加速而成為高能量。搬運(yùn)系統(tǒng)6通過電磁鐵將由射出部11從同步加速器5中取出的帶電粒子搬運(yùn)至照射裝置25。射出部11設(shè)置于同步加速器5與搬運(yùn)系統(tǒng)6的連接部分上，按照控制裝置50的控制將帶電粒子從同步加速器5射出到搬運(yùn)系統(tǒng)6。切換部12設(shè)置于搬運(yùn)系統(tǒng)6上，按照控制裝置的控制，對將被搬運(yùn)系統(tǒng)6搬運(yùn)的帶電粒子搬運(yùn)至哪個(gè)治療室9(9A、9B、9C)的照射裝置25進(jìn)行切換。設(shè)置于治療室9A、9B的固定照射部20從后端的照射裝置25照射帶電粒子。設(shè)置于治療室9C的旋轉(zhuǎn)機(jī)架22能夠通過旋轉(zhuǎn)變更帶電粒子的照射方向，從后端的照射裝置25朝變更后的照射方向照射帶電粒子。照射裝置25通過X方向掃描磁鐵和Y方向掃描磁鐵控制帶電粒子在XY方向(與帶電粒子的照射方向垂直的俯視方向)上的位置，通過能量變更部(爐蓋)控制帶電粒子在Z方向(帶電粒子的行進(jìn)方向)上的停止位置，通過掃描監(jiān)視器計(jì)量帶電粒子的按照射點(diǎn)的照射劑量。即，照射裝置25作為計(jì)量帶電粒子的照射點(diǎn)的3維位置的控制和照射劑量的掃描照射裝置進(jìn)行工作。該掃描照射裝置以3維方式掃描細(xì)細(xì)地聚集了帶電粒子的筆形束，以涂滿腫瘤的方式進(jìn)行治療。控制裝置50具有CPU(中央運(yùn)算處理裝置)51和存儲(chǔ)部52。在存儲(chǔ)部52中存儲(chǔ)有控制程序60、電流值變更模式數(shù)據(jù)66、照射參數(shù)數(shù)據(jù)67和最大深度數(shù)據(jù)68等各種的程序和數(shù)據(jù)。CPU51按照控制程序60等的程序，使用電流值變更模式數(shù)據(jù)66和照射參數(shù)數(shù)據(jù)67等的數(shù)據(jù)進(jìn)行工作。通過該工作，控制裝置50作為離子源切換部61、加速器控制部62、照射位置控制部63、停止位置控制部64和劑量監(jiān)視器部65進(jìn)行工作。此外，CPU51還作為多離子種照射控制部進(jìn)行工作，其通過離子源切換部61切換離子種，通過加速器控制部62進(jìn)行基于適當(dāng)?shù)碾娏髦档募铀伲ㄟ^照射位置控制部63和停止位置控制部64進(jìn)行變更照射點(diǎn)的控制。離子源切換部61進(jìn)行將產(chǎn)生帶電粒子的離子源切換為第1離子源2A至第3離子2C中的任意一個(gè)的控制。由此，能夠在離子流間切換離子種。加速器控制部62按照從離子源2供給的離子種從電流值變更模式數(shù)據(jù)66中讀出適當(dāng)?shù)碾娏髦底兏Ｊ?，按照該電流值變更模式控制在加速?的電磁鐵流過的電流值。照射位置控制部63控制驅(qū)動(dòng)照射裝置25的X方向掃描磁鐵和Y方向掃描磁鐵，控制朝目標(biāo)射出的帶電粒子在行進(jìn)方向垂直面上的位置(XY方向上的位置)。停止位置控制部64控制驅(qū)動(dòng)照射裝置25的能量變更部，控制帶電粒子在帶電粒子的行進(jìn)方向(Z方向)上的停止位置。劑量監(jiān)視器部65取得通過照射裝置25的劑量監(jiān)視器計(jì)量的按照射點(diǎn)的照射劑量。電流值變更模式數(shù)據(jù)66是按離子種在線形加速器4、同步加速器5和線形加速器4的電磁鐵流過的電流值的模式數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)該電流值變更模式數(shù)據(jù)66的存儲(chǔ)部52作為電流模式存儲(chǔ)部進(jìn)行工作。照射參數(shù)數(shù)據(jù)67是具有點(diǎn)編號、X位置、Y位置、能量、照射量和離子種的數(shù)據(jù)。能量表示Z方向的照射位置。照射量表示照射的帶電粒子的個(gè)數(shù)或劑量。離子種由離子種名、離子種編號或表示使用第1離子源2A至第3離子源2C中的哪個(gè)離子源的離子源ID等能夠指定應(yīng)照射的離子種的適當(dāng)?shù)男畔?gòu)成。從計(jì)劃裝置70接收該照射參數(shù)數(shù)據(jù)67后將其存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部52。最大深度數(shù)據(jù)68存儲(chǔ)有能夠通過帶電粒子照射系統(tǒng)1照射的按離子種的最大深度。關(guān)于該最大深度，越重的離子種則深度越淺，越輕的離子種則深度越深。因此，可以構(gòu)成為不對輕的離子種進(jìn)行設(shè)定，而僅對可使用的離子種的一部分的重的離子種進(jìn)行設(shè)定?？刂蒲b置50此外還執(zhí)行從射出部11射出帶電粒子的控制、通過切換部12切換帶電粒子的照射對象的控制等。可以按照適當(dāng)?shù)捻樞蜻M(jìn)行該控制裝置50對照射點(diǎn)的切換和離子種的切換。例如，可以在對1個(gè)離子種完成了對所有照射點(diǎn)的照射后切換為下一個(gè)離子種，或者在對規(guī)定的范圍的照射點(diǎn)照射了所有離子種后切換為下一個(gè)規(guī)定的范圍的照射點(diǎn)等。作為規(guī)定的范圍的照射點(diǎn)，可以采用1個(gè)照射方向深度位置處的照射方向垂直面的所有照射點(diǎn)，或者為1個(gè)照射點(diǎn)等適當(dāng)?shù)姆秶?。另外，若變更離子種，則需要按照電流值變更模式數(shù)據(jù)66改變在同步加速器5等流過的電流值，因而優(yōu)選按離子種逐漸對所有照射點(diǎn)進(jìn)行照射。通過該帶電粒子照射系統(tǒng)1，能夠通過離子源2生成多種不同離子種的所述帶電粒子，切換該多個(gè)離子種，能夠?qū)⒓铀俚母麟x子種的帶電粒子照射在1個(gè)目標(biāo)上。計(jì)劃裝置70是具有CPU71、存儲(chǔ)部72、輸入部74和顯示部75的計(jì)算機(jī)，作為照射計(jì)劃裝置或治療計(jì)劃裝置進(jìn)行工作。存儲(chǔ)部72存儲(chǔ)作為照射計(jì)劃程序的計(jì)劃程序73等的各種程序和各種數(shù)據(jù)。CPU71按照計(jì)劃程序73等的程序，使用存儲(chǔ)部72的數(shù)據(jù)進(jìn)行工作。通過該工作，計(jì)劃裝置70制作照射參數(shù)數(shù)據(jù)67，并將該照射參數(shù)數(shù)據(jù)67發(fā)送給控制裝置50。輸入部74由鍵盤和鼠標(biāo)等的輸入裝置構(gòu)成，受理治療計(jì)劃者等的輸入操作。顯示部75由顯示器等的顯示文字和圖像的顯示裝置構(gòu)成，顯示CT攝影圖像、MRI圖像和PET圖像等的各種圖像和各種區(qū)域(GTV、CTV、PTV)等。通過如上構(gòu)成的帶電粒子照射系統(tǒng)1，根據(jù)照射參數(shù)數(shù)據(jù)67，通過使用多個(gè)離子種，能夠執(zhí)行調(diào)制帶電粒子的束強(qiáng)度并照射的強(qiáng)度調(diào)制混合離子照射法(IMCIT)。接著，說明用于通過計(jì)劃裝置70制作使用多個(gè)離子種的照射參數(shù)數(shù)據(jù)67的運(yùn)算。本發(fā)明的強(qiáng)度調(diào)制混合離子照射法通過逆向計(jì)劃確定“將哪個(gè)離子種m”、“向哪個(gè)點(diǎn)i”、照射“幾個(gè)wi、m”。另外，點(diǎn)i表示照射參數(shù)數(shù)據(jù)67的點(diǎn)編號。首先，計(jì)劃裝置70選擇要照射的離子種數(shù)M及其離子種，關(guān)于各離子種制作向各點(diǎn)照射的劑量核。劑量核di、m(r)表示照射在點(diǎn)i上的離子種m的筆形束賦予給患者體內(nèi)的位置r的劑量。該劑量核di、m(r)反映各離子種的物理特性。這里所謂的物理特性是基于散射的束的擴(kuò)散、核破碎片的生成量、LET(LinearEnergyTransfer：線能量賦予)。在強(qiáng)度調(diào)制混合離子照射法的治療計(jì)劃中，按照目的，使基于最小二乘法等的重復(fù)運(yùn)算的評價(jià)指標(biāo)f定格，從而能夠確定符合該目的的照射參數(shù)(wi、m)。＜1＞第1評價(jià)指標(biāo)f作為第1例，可通過如下的數(shù)1和數(shù)2所示的算式計(jì)算評價(jià)指標(biāo)f。[數(shù)1][數(shù)2][數(shù)1]所示的評價(jià)指標(biāo)f利用3項(xiàng)式而構(gòu)成。第1項(xiàng)和第2項(xiàng)是針對目標(biāo)的運(yùn)算。其中，目標(biāo)指的是根據(jù)醫(yī)師等指定的腫瘤的浸泡區(qū)域并考慮了照射誤差等確定的照射區(qū)域。第3項(xiàng)是針對OAR(OrganAtRisk：重要臟器)的運(yùn)算。第1項(xiàng)表示針對超過上限允許值的情況的罰分，成為QTO與H’[(減法運(yùn)算)]2的乘法運(yùn)算。(減法運(yùn)算)部分是從在照射wm個(gè)多種的離子種m的核種的情況下賦予給目標(biāo)的各位置j(優(yōu)選指定為比在患者體內(nèi)的3維位置、由點(diǎn)i指定的位置的分辨率高的分辨率)的劑量中減去作為上限允許值的最大劑量DTmax的式子。H’[]部分是階躍函數(shù)，(減法運(yùn)算)部分的值若為正則取出該值，若為負(fù)則該值為零。由此，若劑量在上限允許值以下，則由于是適當(dāng)?shù)闹刀摰?項(xiàng)為零，不增加評價(jià)指標(biāo)f。QTO是罰分系數(shù)，若設(shè)定得較大則超過通過H’[(減法運(yùn)算)]2計(jì)算的上限允許值的值會(huì)對評價(jià)指標(biāo)f帶來較大影響。第2項(xiàng)表示針對低于下限允許值的情況的罰分，成為QTU與H’[(減法運(yùn)算)]2的乘法運(yùn)算。(減法運(yùn)算)部分是從作為下限允許值的最大劑量DTmin中減去在照射了wm個(gè)多種的離子種m的核種類的情況下賦予給目標(biāo)的各位置j(患者體內(nèi)的3維位置)的劑量的式子。關(guān)于H’[]部分，若劑量在下限允許值以上，則是適當(dāng)值，因而該第2項(xiàng)為零，不增加評價(jià)指標(biāo)f。QTU是罰分系數(shù)，若設(shè)定得較大則低于通過H’[(減法運(yùn)算)]2計(jì)算的下限允許值的值會(huì)對評價(jià)指標(biāo)f帶來較大影響。第3項(xiàng)表示針對超過能夠?qū)χ匾K器進(jìn)行照射的劑量的上限允許值的情況的罰分，成為Qo0與H’[(減法運(yùn)算)]2的乘法運(yùn)算。(減法運(yùn)算)部分是從在照射了wm個(gè)多種的離子種m的核種類的情況下賦予給目標(biāo)的各位置j(患者體內(nèi)的3維位置)的劑量中減去作為上限允許值的最大劑量DOmax的式子。作為H’[]部分，若劑量在上限允許值以下，則是適當(dāng)?shù)闹?，因而該?項(xiàng)為零，不增加評價(jià)指標(biāo)f。QTO是罰分系數(shù)，若設(shè)定得較大則超過通過H’[(減法運(yùn)算)]2計(jì)算的上限允許值的值會(huì)對評價(jià)指標(biāo)f帶來較大的影響。例如，將目標(biāo)周邊的區(qū)域設(shè)定為OAR，將第3項(xiàng)的重要度系數(shù)QO0設(shè)定為較大的值。在根據(jù)最佳的劑量分布反向計(jì)算最佳的照射方法的逆向計(jì)劃中，以使得評價(jià)指標(biāo)f(wm)為最小的方式最佳地確定照射于各點(diǎn)i的離子種m的個(gè)數(shù)wi,m。因此，通過將重要度系數(shù)QO0設(shè)定為較大的值，從而能夠保持目標(biāo)所需的足夠的劑量(第1項(xiàng)、第2項(xiàng))，并且為了使對于目標(biāo)周邊的區(qū)域的劑量付與為最小，能夠確定在“哪個(gè)位置”以“何種程度”照射“哪個(gè)離子種”。通過使用該第1評價(jià)指標(biāo)f，從而相比于僅使用1個(gè)種類的離子種的現(xiàn)有例，能夠提升在腫瘤上的劑量集中性。＜2＞第2評價(jià)指標(biāo)f作為第2例，可通過如下的數(shù)3所示的算式計(jì)算評價(jià)指標(biāo)f。[數(shù)3]該[數(shù)3]所示的算式的第3項(xiàng)表示針對向惡性度較強(qiáng)的腫瘤的區(qū)域T’的照射量低于下限允許值的情況的罰分，成為QT’0與H’[(減法運(yùn)算)]2的乘法運(yùn)算。(減法運(yùn)算)部分是從在作為下限允許值的最大能量LETT’min中減去照射了wm個(gè)多種的離子種m的核種類的情況下賦予給目標(biāo)的各位置j(患者體內(nèi)的3維位置)的能量LET的式子。關(guān)于H’[]部分，若劑量在下限允許值以上，則是適當(dāng)?shù)闹担蚨摰?項(xiàng)為零，不增加評價(jià)指標(biāo)f。QTO是罰分系數(shù)，若設(shè)定得較大則低于通過H’[(減法運(yùn)算)]2計(jì)算的下限允許值的值會(huì)對評價(jià)指標(biāo)f帶來較大的影響。如上，通過追加[數(shù)3]所示的算式的第3項(xiàng)，從而能夠以使得腫瘤內(nèi)的一部分區(qū)域(T’)的LET不低于某值LETT’min的方式設(shè)置限制。通過使用該第2評價(jià)指標(biāo)f，從而能夠提供與腫瘤內(nèi)包含的正常細(xì)胞和癌細(xì)胞的放射線感受性的差異等相應(yīng)的效果的治療。＜3＞第3評價(jià)指標(biāo)f作為第3例，可通過如下的數(shù)4所示的算式計(jì)算評價(jià)指標(biāo)f。[數(shù)4]在該[數(shù)4]所示的算式中，使規(guī)定生物效果的參數(shù)α在假定的誤差的范圍αmin≦α≦αmax內(nèi)發(fā)生變化，對于所有的α最佳確定目標(biāo)內(nèi)的劑量分布收斂于下式[5]所示的允許值內(nèi)的每個(gè)離子種的權(quán)重wm。其中，φ(α)是能夠獲得α的概率(概率密度函數(shù))。[數(shù)5]通過使用該第3的評價(jià)指標(biāo)f，從而能夠提供不易受到生物學(xué)的效果比(RBE)、照射、定位誤差的影響的Robust性治療。＜4＞按離子種的深度限制的設(shè)定在超過能夠?qū)﹄x子種(核種類)加速的最大能量的深度上無法制作劑量核。因此，預(yù)先在最大深度數(shù)據(jù)68中登記按離子種的最大深度，通過深度限制能夠選擇的離子種。由此，在超過能夠?qū)δ硞€(gè)離子種加速的最大能量的深度上，照射比該離子種輕的離子種。例如，在具備能夠照射16cm的氧、22cm的碳、66cm的氦的同步加速器的設(shè)施中，通過將該規(guī)格登記在治療計(jì)劃中并加以限制，從而在獨(dú)自超過22cm的位置處被照射氦。由此，可獲得使用帶電粒子照射系統(tǒng)1的重粒子線治療裝置的低價(jià)格化和小型化等的效果。如上，使用通過使用多個(gè)離子種而產(chǎn)生的自由度，如＜1＞至＜4＞所示按照目的使逆向計(jì)劃的目的函數(shù)定格，從而能夠自動(dòng)確定符合該目的的照射參數(shù)。圖2是計(jì)劃裝置70的CPU71按照計(jì)劃程序73制作照射參數(shù)數(shù)據(jù)67的處理的流程圖。執(zhí)行該處理的CPU71作為復(fù)合照射參數(shù)確定單元進(jìn)行工作。首先，CPU71通過輸入部74受理基于由另行進(jìn)行的CT攝影得到的數(shù)據(jù)的目標(biāo)/重要臟器的數(shù)據(jù)的輸入(步驟S1)。該數(shù)據(jù)輸入例如是在顯示于顯示部75上的CT攝影圖像上，由醫(yī)師圈出GTV和CTV的各區(qū)域來進(jìn)行的。GTV是能夠通過圖像和觸診確認(rèn)的肉眼可辨的腫瘤體積，CTV是包含GTV和顯微鏡的進(jìn)展范圍在內(nèi)的臨床目標(biāo)體積。另外，此時(shí)，計(jì)劃裝置70也允許視評價(jià)指標(biāo)f為足夠小的值而可允許的允許評價(jià)值C的輸入。CPU71對所輸入的目標(biāo)/重要臟器的數(shù)據(jù)確定照射筆形束的照射方向(步驟S2)。該確定通過由操作者的輸入確定，或者可先確定用于確定照射方向的算法，然后由CPU71確定等，適當(dāng)?shù)姆椒ù_定。CPU71確定要照射的離子種(步驟S3)。其中，將離子種數(shù)確定為M，將離子種確定為m＝1,M。該離子種的確定是通過能夠從離子源2照射的離子種確定的，因而可以將照射可能離子種數(shù)據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)于計(jì)劃裝置70的存儲(chǔ)部72中，讀出該照射可能離子種數(shù)據(jù)并確定。此外，還可以通過由治療計(jì)劃者輸入可通過帶電粒子照射系統(tǒng)1選擇的多個(gè)離子種(例如4種等)中的、要使用的多個(gè)離子種(例如3種等)，或者通過適當(dāng)?shù)乃惴右源_定等適當(dāng)?shù)姆椒ù_定。CPU71對目標(biāo)/重要臟器做出劑量處方(步驟S4)。此時(shí)，治療計(jì)劃者根據(jù)醫(yī)師的指示，通過輸入部74輸入[數(shù)1]至[數(shù)5]所示的上限允許值Dmax或下限允許值Dmin等。CPU71確定筆形束的照射位置(步驟S5)。如下確定照射位置，即，將束點(diǎn)以3維位置緊密配置于PTV的整個(gè)區(qū)域(其為目標(biāo))上。此處確定的照射位置的整體成為目標(biāo)T，照射位置的一個(gè)個(gè)成為照射離子種的筆形束的點(diǎn)。另外，PTV是在CTV中包含照射誤差的計(jì)劃目標(biāo)體積。此外，CPU71將照射位置中對應(yīng)于GTV的部分設(shè)定為惡性度較強(qiáng)的目標(biāo)T’，將照射位置的周圍設(shè)定為作為OAR的保護(hù)區(qū)域O。CPU71制作筆形束的劑量核d(i,m)(步驟S6)。其中，i表示照射位置(點(diǎn)ID)，m表示體積。CPU71確定筆形束的權(quán)重w(i,m)的初始值(步驟S7)。該初始值是由CPU71根據(jù)向點(diǎn)照射幾個(gè)核種類的大致的要求而確定的。CPU71按照權(quán)重計(jì)算劑量D(步驟S8)。通過該劑量計(jì)算，可獲得照射參數(shù)數(shù)據(jù)67的候選，該照射參數(shù)數(shù)據(jù)67的候選用于確定在哪個(gè)位置上以何種程度照射哪個(gè)離子種。CPU71以目標(biāo)所需的足夠的劑量，并且以對于重要臟器的暴露在允許值以下的方式，導(dǎo)出評價(jià)指標(biāo)f(步驟S9)。CPU71更新筆形束的權(quán)重w(i,m)并對變量n加1(步驟S11)，重復(fù)進(jìn)行步驟S8至S9，直到評價(jià)指標(biāo)f小于C，或者變量n大于N為止(步驟S10：No)。其中，C是視評價(jià)指標(biāo)f足夠小而可允許的允許評價(jià)值，N是最大重復(fù)次數(shù)。因此，若評價(jià)指標(biāo)f足夠小到不足C，或者成為最大重復(fù)次數(shù)，則結(jié)束重復(fù)運(yùn)算。此外，作為權(quán)重w(i,m)的更新，可以更新所照射的整個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)，然而不限于此，也可以按點(diǎn)比較當(dāng)前存儲(chǔ)的值與本次計(jì)算的值，在本次計(jì)算的值較為優(yōu)選的情況下更新該點(diǎn)的值。若評價(jià)指標(biāo)f小于C，或變量n大于N(步驟S10：Yes)，則CPU71將照射參數(shù)數(shù)據(jù)67輸出給控制裝置50(步驟S12)，并結(jié)束處理。通過以上的工作，計(jì)劃裝置70能夠制作使用多種離子種的照射參數(shù)數(shù)據(jù)67。帶電粒子照射系統(tǒng)1的控制裝置50按照該照射參數(shù)數(shù)據(jù)67，能夠切換多種離子種向1個(gè)目標(biāo)(一名患者的照射區(qū)域)進(jìn)行照射。如上，通過具有多個(gè)離子源2A～2C，在從一個(gè)方向進(jìn)行的一次照射內(nèi)，進(jìn)行離子種的切換、加速、取出及其照射，切換能量和離子種，從而能夠在腫瘤內(nèi)實(shí)現(xiàn)任意的劑量/線質(zhì)分布。通過如上制作的照射參數(shù)數(shù)據(jù)67，例如圖3(A)的照射離子種分布圖所示地設(shè)定向腫瘤照射的離子種的配置。該圖是從束行進(jìn)方向側(cè)面觀察的照射離子種分布的縱截面的圖。以填滿目標(biāo)80整體的方式且以3維方式配置照射點(diǎn)SP。在該例子中，將照射方向緊前側(cè)(接近體表面88的一側(cè))和XY方向的周邊部作為以較重的離子種(本例中為氧O)為主的第1照射區(qū)域82，將腫瘤中心部作為以較之更輕的離子種(本例中為碳C)為主的第2照射區(qū)域83，將照射方向深處側(cè)作為以更輕的離子種(本例中為氦He)為主的第3照射區(qū)域84。通過如上進(jìn)行照射，將散射較小、核破碎片生成量較多且具有LET較高的特性的重離子種與散射較大、核破碎片生成量較少且具有LET較低的特性的輕離子種的優(yōu)點(diǎn)組合起來，能夠按照目標(biāo)80內(nèi)的按部位(各照射區(qū)域82、83、84)進(jìn)行優(yōu)選的線質(zhì)的照射。即，帶電粒子照射系統(tǒng)1在目標(biāo)的邊緣(照射方向的垂直方向周圍部)照射較重的離子種使散射變少，在目標(biāo)下游側(cè)(照射方向的深處側(cè))照射較輕的離子種以減輕核破碎片對目標(biāo)后方的劑量賦予，在目標(biāo)上游側(cè)(照射方向的緊前側(cè))照射較重的離子種以提高LET，從而既能夠?qū)χ苓叺恼＝M織的暴露抑制在最小限度，又能使劑量集中于目標(biāo)80上。另外，在各照射區(qū)域82、83、84中，可以在各個(gè)照射點(diǎn)照射任意一個(gè)單一的離子種，或者在各照射點(diǎn)通過多個(gè)離子種的組合按離子種使得照射量(帶電粒子的照射個(gè)數(shù))的比例不同，或者使僅照射單一的離子種的照射點(diǎn)與照射多種的離子種的照射點(diǎn)混合存在等，可采用適當(dāng)?shù)恼丈湓O(shè)定。圖3(B)表示控制裝置50通過強(qiáng)度調(diào)制混合離子照射法，按照照射參數(shù)數(shù)據(jù)67使用多個(gè)離子種照射的深度劑量分布圖。關(guān)于該圖，如與圖3(A)一起說明的那樣，是向照射方向緊前側(cè)(深度較淺的部分、上游側(cè))照射較重的離子種，向照射方向深處側(cè)(深度較深的部分、下游側(cè))照射較輕的離子種的情況的例子。如圖所示，帶電粒子照射系統(tǒng)1將表示物理能量的第1離子種照射劑量94、第2離子種照射劑量95和第3離子種照射劑量96組合起來，將目標(biāo)內(nèi)的線質(zhì)(LET)的分布相對于臨床劑量91(Dclin)保持平穩(wěn)。在圖示的例子中，帶電粒子照射系統(tǒng)1在照射方向緊前側(cè)以比其他離子種多的比例照射作為較重的離子種的氧并作為第1離子種照射劑量94，接著在照射方向中央附近處以比其他離子種多的比例照射作為較重的離子種的碳并作為第2離子種照射劑量95，在照射方向深處側(cè)以比其他離子種多的比例照射作為比上述離子種輕的離子種的氦并作為第3離子種照射劑量96。如上，帶電粒子照射系統(tǒng)1通過組合多個(gè)離子種，既能夠任意改變線質(zhì)(粒子種和LET)，又能在目標(biāo)內(nèi)實(shí)現(xiàn)一樣的臨床劑量分布。由此，能夠組合多個(gè)離子種，平穩(wěn)地保持目標(biāo)內(nèi)的線質(zhì)(LET)的分布，在RBE92產(chǎn)生了誤差92a、92b的情況下，也能將臨床劑量91的分布的失真91a、91b抑制得較小。通過按照腫瘤內(nèi)的正常細(xì)胞和癌細(xì)胞的放射線感受性，優(yōu)化根據(jù)多個(gè)離子種所賦予的線質(zhì)分布，從而帶電粒子照射系統(tǒng)1能夠保持正常細(xì)胞而僅殺傷癌細(xì)胞。通過在深部的照射時(shí)使用較輕的離子種，帶電粒子照射系統(tǒng)1能夠通過加速能量較低的加速器進(jìn)行身體深部的治療。即，為了使較重的離子種到達(dá)深部而需要提高加速能量，然而根據(jù)本發(fā)明，對深部使用較輕的離子種并使用較低的加速能量即可，可降低整體所需的加速能量。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)加速器的低價(jià)格化和小型化，能夠有助于重粒子線治療的普及。此外，通過使用多離子種，帶電粒子照射系統(tǒng)1在從一個(gè)方向進(jìn)行的單一照射時(shí)，不僅能夠任意地設(shè)定劑量，還能任意地設(shè)定線質(zhì)的空間分布，相比于以往的僅使用單一離子種的情況能夠提高在腫瘤上的劑量集中性。此外，帶電粒子照射系統(tǒng)1能夠提供不易受到生物學(xué)的效果比(RBE，相對生物效應(yīng))、照射、定位誤差的影響的治療。此外，帶電粒子照射系統(tǒng)1能夠提供與腫瘤內(nèi)包含的正常細(xì)胞與癌細(xì)胞的放射線感受性的差異等相應(yīng)的效果的治療。此外，帶電粒子照射系統(tǒng)1在不需要旋轉(zhuǎn)機(jī)架等大規(guī)模裝置的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)向目標(biāo)內(nèi)賦予的劑量分布和線質(zhì)分布。本發(fā)明不僅限于上述的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，能夠獲得更多的實(shí)施方式。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明能夠用于向目標(biāo)照射帶電粒子束的帶電粒子照射系統(tǒng)。符號說明1…帶電粒子照射系統(tǒng)2…離子源2A…第1離子源2B…第2離子源2C…第3離子源4…線形加速器5…同步加速器67…照射參數(shù)數(shù)據(jù)68…最大深度數(shù)據(jù)70…計(jì)劃裝置71…CPU72…存儲(chǔ)部73…計(jì)劃程序