[发明专利]粒子射线照射装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于癌症治疗等医疗用或研究用的粒子射线照射装置。

背景技术

在将质子、碳离子等带电粒子束照射至体内的情况下，带电粒子束对体内的每单位质量所施加的能量(吸收剂量)具有在带电粒子束的射程终端附近的能量成为最大的性质。粒子射线照射装置能够利用该性质，既将剂量集中到患部，又将对患部周围的正常组织的影响抑制到最小。通常，从加速器中射出的带电粒子束的横截面是直径为大约1cm以下的圆形或椭圆形。另一方面，肿瘤等患部的尺寸也有的为十几cm左右。因此，作为将从加速器中射出的较小直径的带电粒子束均匀地照射到较大的患部的方法，具有将带电粒子束对患部进行扫描的被称之为扫描照射法的方法。

具体而言，利用扫描电磁铁对带电粒子束束点进行控制，使其对位于与照射方向相垂直的面上的照射目标的截面进行扫描，并同时对各扫描位置的带电粒子束的照射量进行控制。最后，尽可能使经过扫描的所有位置的带电粒子束束点的总剂量的分布与肿瘤的形状相一致。此外，通过改变带电粒子束的动能来实现对束点的深度方向上的扫描。专利文献1中记述了一种粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置如上述那样将带电粒子束进行扫描来形成三维剂量分布，以使得与患部的三维形状一致。

在专利文献1中，揭示了以下照射装置和照射方法：即，利用扫描电磁铁将由加速器进行了加速的射束能量大约为200MeV的质子射线束在与射束前进方向正交的方向上形成为具有任意形状的剂量分布。此处，通过插入被称之为射程移位器的板来改变质子射线束的能量，也在深度方向上将质子射线束进行扫描。另外，根据需要，在照射系统中插入铅等散射物质来改变照射位置的束点尺寸。此外，增大束点尺寸的目的在于能够利用更少的束点进行照射而在相同大小的目标区域中形成足够的剂量分布。

现有技术文献

专利文献

特許文献1：专利文献1：日本专利特开2001-212253号公报

专利文献2：专利文献2：日本专利特表2005-516634号公报

发明内容

由此，在专利文献1所揭示的现有粒子射线治疗装置中，根据被照射体即肿瘤的大小，来改变照射中所使用的带电粒子束束点的尺寸。作为束点尺寸的改变方法，使用将铅等散射物质插入射束路径中的方法。所谓通过插入散射物质来扩大束点尺寸，是指利用由散射来增大射束角度散射。然而，在利用该现有的束点改变方法来扩大束点尺寸的情况下，由于需要插入一定厚度的散射物质，因此，会导致带电粒子束的最大射程减小了相当于所插入的散射物质的厚度的量。因而，存在治疗中所能利用的最大射束能量减少的问题。特别在带电粒子束是碳射线束的情况下，由于碳射线束比质子射线束要重因而不易发生散射，因此需要插入更重的散射物质。因而，存在因插入散射物质而导致射束能量损失会更大的问题。

而且，因插入散射物质而获得的扩大束点的横向密度分布(近似地与形成束点的剂量分布成正比)一般具有接近高斯分布的分布，在将该扩大后的束点的分布的标准偏差设为σ1的情况下，表示使用该扩大束点对肿瘤区域进行扫描而形成的剂量分布的边缘部的斜度的80％-20％宽度(以下称为半影)的最小值为1.12×σ1。即，σ1越大，所获得的最终剂量分布的斜率与σ1成正比地增大。一般而言，在使用粒子射线的治疗中，所形成的剂量分布的半影越小，则照射至照射目标即肿瘤以外的正常组织的多余的剂量就越小。因而，存在以下问题：即，对于由利用该现有的束点尺寸扩大法获得的束点所形成的剂量分布，半影与束点尺寸σ1呈正比地增大，照射至肿瘤周边的正常组织的多余的剂量增大。

另外，在专利文献2中，揭示有以下方法：即，改变设置于射束输送系统中的四极电磁铁等的设定，来改变用于照射的束点尺寸。此处，由于需要改变射束输送系统中的几乎所有的电磁铁的设定，因此存在照射控制单元变复杂的问题，且存在所能够改变的最大束点尺寸受到传输系统的电磁铁间隙尺寸限制的问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其第一目的在于提供一种粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置能够既抑制带电粒子束的最大可利用射程的减少，又扩大束点的剂量分布。

另外，本发明的第二目的在于提供一种束点的剂量分布的改变单元，该束点的剂量分布的改变单元能够抑制因进行扫描照射而形成的剂量分布的半影增大。