[发明专利]粒子束辐射装置和粒子束辐射方法

说明书

技术领域

本发明涉及粒子束辐射装置和粒子束辐射方法，并且尤其涉及通过以诸如碳、质子束等重粒子束辐射患病区域进行癌症治疗的粒子束辐射装置和粒子束辐射方法。

背景技术

当前，癌症是在日本排名第一的主要死因，每年有超过30万人死于癌症。鉴于这种情况，使用诸如具有如高疗效、低副作用、低身体损伤等优异特征的碳、质子束等重粒子束进行粒子放射治疗受到很多关注。按照这种治疗方法，癌细胞受到从加速器发射的粒子束辐射，由此可以杀死癌细胞而使正常细胞受影响更少。

作为这种治疗方法，现有可用的粒子束辐射方法是一种称为宽束方法的方法。该宽束方法通过称为摇摆方法或双散射方法的方法将粒子束扩展到束直径等于或大于患病区域大小。随后，使用称为成形准直仪的铜准直仪来限制辐射场，由此，束形状与患病区域形状充分匹配。此外，通过称为隆起过滤板(ridge filter)的束范围扩展装置在束传播方向上(束轴线方向上)扩展束范围；通过称为“团注”(bolus)的聚乙烯束范围调节装置在更深位置处将束停止位置与患病区域形状(轮廓)相匹配。

然而，上述宽束方法不能将束与患病区域形状进行准确地三维匹配，并且因此，对患病区域周围正常细胞的影响的减少是有限的。另外，存在另一个问题是要为每个患病区域(以及对患病区域的每个辐射方向)构造成形准直仪和团注，并且因此，治疗辐射后这些会作为核废料残留。

鉴于此，作为用于粒子放射治疗的更先进的辐射方法，开发了用于通过三维辐射体内的患病区域以更高精度瞄准癌细胞的3D辐射方法(见专利文件1(日本专利公开No.2009-66106))。

该方法实际上将被治疗区域划分为具有3D格点的小长方体，并且辐射每个格点。与常规2D辐射方法相比，这种3D辐射方法无需使用成形准直仪或团注也能够使束与患病区域在束轴线方向上以良好精度匹配，并且因此可以抑制正常细胞受照射。

该3D扫描辐射方法如下对患病区域进行辐射。首先，为了设置束能量到达的距离身体表面的深度位置，选择辐射束能量。随后，使用扫描电磁体在X和Y方向的深度上对垂直于束轴线的表面(切片)进行二维扫描，以便利用束来辐射患病区域的对应切片。随后，当扫描了切片上患病区域的所有区域时，改变束能量使得将束深度位置设定到下一切片，并以相同方式对切片上的患病区域的多个部位进行扫描。在深度方向上对患病区域进行切分所获得的所有切片重复这种辐射，直到在整个患病区域上完成辐射为止。

当执行治疗时，就确保治疗安全而言确认如何执行辐射是重要的。作为方法之一，在扫描电磁体的下游如所需的提供用于检查束位置的点位置监测器。点位置监测器的例子包括使用电离室系统将信号电极划分为多条的监测器或者使用多线路成比例计数器系统的监测器。

然而，从这些监测器获得的信息仅仅是离散地指示每个束点的中心的位置信息，并且因此，不能从点位置监测器获得形成为重叠点束形状的连续剂量分布。

实际上，医生或操作者期望能够在辐射期间可视地确认剂量分布图(在X和Y方向中剂量的2D分布或者从2D分布中提取的在X或Y方向中的剂量的1D分布)。例如，如果为切片中的每个显示剂量分布图，医生或操作者就可以执行治疗的同时就确认辐射被正确地执行，并且因此，医生或操作者可以具有安全感地执行治疗。然而，在辐射期间监测剂量分布图的这种方法当前是达不到的。

鉴于这种情况，产生了本发明，并且本发明的目标是提供粒子束辐射装置和粒子束辐射方法，其可以通过在粒子束辐射期间监测2D或1D剂量分布来提供关于实际如何执行辐射的可视和定量确认。

发明内容

为了解决上述问题，根据本发明的粒子束辐射装置包括：束生成单元，其生成粒子束；束发射控制单元，其控制粒子束发射；束扫描指示单元，对于通过在粒子束轴线方向上划分将要辐射的患病区域所获得的切片中的每个，束扫描指示单元连续二维指示粒子束位置；束扫描单元，其基于来自束扫描指示单元的指示信号二维扫描粒子束；荧光体膜，其提供在束扫描单元和患者之间，并且荧光体膜以对应于透射经过其的粒子束的粒子剂量的量来发光；成像单元，其对于切片中的每个对荧光体膜成像；以及显示单元，其从由成像单元所成像的图像数据中获得切片中的每个的辐射剂量分布，并且显示所获得的与粒子束的扫描位置相关的辐射剂量分布。