[发明专利]粒子束辐照设备和粒子束辐照方法

说明书

技术领域

本发明涉及粒子束辐照设备和粒子束辐照方法，并且更具体地涉及用于利用诸如碳束或中子束的重粒子束辐照身体的受侵袭的区域以进行癌症治疗的粒子束辐照设备和粒子束辐照方法。

背景技术

癌症现在是日本死亡的主要原因，每年超过30万人死于癌症。在此情况下，使用诸如碳束、中子束的重粒子束的粒子束治疗方法因为其出众的特征已引起了注意，该出众的特征诸如是好的治疗效果、小的副作用、或少的身体负担。利用此治疗方法，将从加速器发出的粒子束施加于癌细胞，以杀死癌细胞而对正常组织只有很小影响。

此治疗方法中当前所使用的粒子束辐照方法称作扩展束方法。在扩展束方法中，通过称作摇动器方法或双散射体方法的方法将粒子束的束直径扩展至受侵袭区域的大小或更大。然后，使用称作形状准直器的黄铜准直器来限定辐照区域，以使束形状基本与受侵袭的区域的形状匹配。在束传播方向上(束轴线方向)，由称作脊形滤波器的束范围扩展装置扩展束，并且由聚乙烯制成的称作填塞物(bolus)的束范围整形装置使束停止位置与受侵袭的区域的形状(轮廓)在用于辐照的深的位置匹配。

然而，扩展束方法不能使束与受侵袭的区域的形状严格地三维匹配，并且在减小对受侵袭的区域周围的正常组织的影响方面也存在限制。另外，针对每个受侵袭的区域(并且进一步，针对受侵袭的区域的每个辐照方向)制造形状准直器和填塞物，形状准直器和填塞物从而在治疗辐照后作为辐射废物而剩下。

于是，作为更先进的粒子束治疗辐照方法，发展了三维辐照体内受侵袭的区域来以较高精度指向癌细胞的三维辐照方法(见专利文献1：日本专利特开2001-212253号；非专利文献2：Yasuyuki Futami和八个其它人；“Broad-beam three-dimensional irradiation system for heavy-ion radiotherapyat HIMAC”；Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 430(1999)143-153；19，January 1999等)。

一种三维辐照方法是称作扫描辐照方法的方法。此方法将治疗区虚拟地分成三维晶格点并对每个晶格点进行辐照。利用该三维辐照方法，还能够在束轴线方向上以高精度使束与受侵袭的区域匹配，而无需使用形状准直器或填塞物，并且与常规二维辐照方法相比，能够防止正常组织的曝光。

然而，扫描辐照方法具有下述问题。常规地，在粒子束治疗中，对于其区域随呼吸(respiration)而移动的器官来说，该器官诸如是肺或肝，获得呼吸波形信号，并且执行输入门辐照，仅当该区域在某一位置范围内时才执行该辐照。然而，在扫描辐照方法中，顺序地切换辐照点，以随呼吸引起的区域的移动而引起辐照点的相对移位，在辐照区中引起不一致的剂量分布。为了解决此问题，非专利文献1提出了下述呼吸同步辐照方法。在此方法中，一个切片(在束轴线方向上分割的受侵袭的区域的平面分割单元)中的一个辐照时间(用于待辐照的切片中整个辐照区域的一个辐照的时间)设定为一个呼吸的门宽度的1/m。然后，在一个呼吸中重复相同切片的扫描辐照m次(例如m＝8次)。在完成目标的m次扫描辐照后，改变待辐照的切片，并且以相同方式执行下一待辐照的切片的m次扫描辐照。在此方法中，将一个呼吸的门宽度分割成m个部分，相同切片的扫描开始时间分散于该一个呼吸的门宽度中(非专利文献1中称作相位控制)，并且重复相同切片的辐照m次(非专利文献1中称作重复扫描。非专利文献1：Takuji，Furukawa，及其它八个人，“Design review of three-dimensionalscanning irradiation apparatus”，HIMAC report of National Institute ofRadiological Sciences：HIMAC-124，Independent administrative institute，National Institute of Radiological Sciences发行，2007年4月)。结果，即使在一个呼吸的门宽度中辐照区域移动了，由于该移动，也能够通过整体效果减小用于辐照区的剂量的改变，能够根据统计误差1/√m改善剂量一致性。

然而，非专利文献1中提出的相位控制重复扫描辐照具有下述问题。通常，患者的受侵袭的区域的大小在束轴线方向上不一致。具体地，每个切片具有不同面积，并且每个切片具有不同数量的晶格点。