[发明专利]粒子射线治疗装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于癌症治疗等的粒子射线治疗装置，特别涉及实现扫描式照射的粒子射线治疗装置。

背景技术

粒子射线治疗装置的照射方法中大致可分为以下两种方法：广域照射法，该广域照射法对照射对象即患者的整个患部同时照射射束；以及扫描式照射法，该扫描式照射法对射束进行扫描来进行照射。扫描式照射法中包括点扫描法、光栅扫描法等，在本说明书中将它们统称为扫描式照射法。为了实现扫描式照射法，需要适用于该照射方法的设备及控制方法。对于实际照射出带电粒子束的前端部，也需要对其进行加工以实现扫描式照射法。将照射出带电粒子束的前端部称为照射系统、照射区形成装置、照射头、照射喷头等，但在本说明书中，都称为照射装置。

在用于现有的粒子射线治疗装置的扫描式照射装置中，为了提高照射到患者的患部的照射位置精度，提出有以下方案：即，确保有真空区域、或者比空气要轻的氦气等气体区域，以抑制射束的散射、减小射束尺寸(例如，专利文献1)。在确保有真空区域或气体区域的部分，表现为腔体(射束运输腔，气体腔等)、或管道(真空管道(vacuum duct)等)等，可以认为它们本质上是相同的。因而，在本说明书中将该部分称为管道。另外，在上述管道中，将带电粒子束通过的部分称为窗。在专利文献中称为隔离窗(隔离膜)、射束射出窗，但在本说明书中，将位于带电粒子束轨道的最下游的窗称为射束射出窗。

基于图7说明现有的粒子射线治疗装置中的扫描式照射装置。扫描式照射装置包括：真空管道1，该真空管道用于确保真空区域；窗(射束射出窗)7，真空管道1中的带电粒子束通过上述窗；扫描装置5a、5b，该扫描装置5a、5b对带电粒子束进行扫描；射束位置监控器3a、9，该射束位置监控器对带电粒子束的位置进行测定；以及剂量监控器8，该剂量监控器对射束剂量进行测定。

接着，说明现有的粒子射线治疗装置中的扫描式照射装置的动作。由加速器进行了加速的带电粒子束经由未图示的射束传输装置而导入真空管道1(在图7的情况下，从图的上方向下方)。带电粒子束通过真空管道1的窗7而向大气中放出，利用第一射束位置监控器3a对射束照射位置进行确认。而且在下游侧，带电粒子束由扫描电磁铁等的射束扫描装置5a、5b等控制照射方向。照射带电粒子束，以沿着图上所记载的中心线(点划线)上；调整该射束，使得若射束扫描装置5a、5b不进行控制，则该射线最终会向着中心(照射基准点)11。

对于射束扫描装置5a、5b，通常是一个沿X方向进行扫描，另一个沿Y方向进行扫描。对于带电粒子束，还会由配置在下游的剂量监控器8来对其剂量进行测定，并还会再一次由配置在下游侧的第二射束位置监控器9来对射束位置进行确认。最终，带电粒子束会照射到照射对象即患者的患部。如图7所示，剂量监控器8及第二射束位置监控器9能够根据照射对象即患者10b的患部位置、大小而由驱动装置21进行驱动，以沿射束轴方向进行移动。另外，如图8所示，也考虑有以下方案：即，通过向现有的粒子射线治疗装置的照射装置追加新的真空管道4a、6a，从而能够在带电粒子束通过的区域中，尽可能多地确保真空区域。

使用现有的扫描式照射装置，如图8所示那样利用管道确保真空区域、或者比空气要轻的氦气等气体区域，利用该空间中的空气来降低射束的散射。然而，存在以下问题：即，由空气引起的射束散射只是决定射束尺寸的条件之一，图8的扫描式照射装置不能获得进行实用的扫描式照射所需的较小的射束尺寸。下面详细说明。

图9是说明散射角和束点直径之间的关系的示意图。前进的射束若遇到障碍物则发生散射，具有一定的展宽来进行传播。将该展宽称为散射角，在图9中表示为θ(弧度)。将在离开障碍物的距离为r的地方的束点直径如图9所示那样设为大致为rθ。在现有的扫描式照射装置中，配置在扫描电磁铁的上游侧的窗7、第一射束位置监控器3a等相当于障碍物。即，带电粒子束在该窗7的位置发生散射，之后，具有一定的展宽来进行传播。