[发明专利]粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用粒子射线治疗癌症等的粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置。

背景技术

粒子射线治疗装置是活用了“在身体的内部深处选择性地发挥效果”这一粒子射线的特征、用于治疗癌症或肿瘤等的装置，该技术内容能从各种文献获得(例如，专利文献1)。

粒子射线“在身体的内部深处选择性地发挥效果”来源于粒子射线的具有布拉格峰的性质。像专利文献1的图1所示的那样，对于各种放射线中的X射线、γ射线等质量小的放射线束，相对照射剂量在靠近身体表面的部分最大，该相对照射剂量随着离身体表面的深度增加而下降。另一方面，对于质子射线、碳射线等质量大的粒子射线束，在离身体表面的较深部分、该射束停止的位置，即就要达到该粒子射线束的射程之前，相对照射剂量达到峰值。该峰值被称为布拉格峰BP(Bragg Peak)。

简单而言，该布拉格峰BP相当于“在身体内部选择性地发挥效果的位置像点一样狭窄”，但由于希望将粒子射线束以相同的照射剂量分布照射到整个照射目标上，因此，进行粒子射线的“照射区(照射区域)的扩大”。

照射区的扩大有沿粒子射线的行进方向(Z方向)的扩大、和沿着与Z方向正交的方向(XY平面方向)的扩大。在本说明书中，比照专利文献1，将沿Z方向的扩大称为“深度方向的照射区扩大”，将沿XY平面方向的扩大称为“横向的照射区扩大”。

对于典型的被动方式的横向照射区扩大，可举出散射体法。散射体法是这样的方法：通过在粒子射线照射装置的粒子射线照射部中将粒子射线束照射到散射体上，使粒子射线束具有横向的扩展，并切取其中心部分的相同照射剂量部分，照射到目标部位上。若散射体为一个，则无法使得相同照射剂量部分足够大，这种情况下，有时也使用两个散射体来扩大相同照射剂量部分，这称为双重散射体法。

对于典型的主动方式的横向照射区扩大，可举出尖向束扫描法。尖向束扫描法是这样的方法：利用设置在粒子射线照射装置的粒子射线照射部的上游部分的偏转电磁铁，将粒子射线束在XY平面内进行扫描，使该粒子射线束的照射位置随着时间而移动，由此，能得到较大的照射区。在该方法中，通过使小直径的尖向束的相邻照射点恰当重合，从而能得到相同照射剂量分布。作为尖向束的扫描方法，包括相对于时间连续扫描的光栅法(raster method)、相对于时间呈阶跃状扫描的点扫描法(spot method)。另外，虽然在该方法中，粒子射线束通常以称为尖向束的小直径原样向目标部位照射，但有时也利用薄散射体来稍稍扩大尖向束的直径。

还可以考虑被动方式和主动方式的中间方式。对于典型的中间方式的横向照射区扩大，举出摇摆法。摇摆法是这样的方法：利用设置在粒子射线照射装置的粒子射线照射部的上游部分的两块偏转电磁铁，使粒子射线束呈环形形状进行扫描，并将该呈环形形状进行扫描的粒子射线束照射到散射体上，扩大横向照射区。

接下来，说明深度方向的照射区扩大。如上所述，粒子射线束的照射方向上的布拉格峰BP的宽度狭窄，对该布拉格峰BP的照射方向上的宽度进行的扩大就是深度方向的照射区扩大。该照射方向上的宽度扩大后的布拉格峰BP称为扩大布拉格峰SOBP(Spread-Out Bragg Peak)。

对于典型的被动方式的深度方向照射区扩大，举出利用脊形过滤器或者射程调节器的方法。脊形过滤器或者射程调节器都在粒子射线束的照射方向上对能量调制器的材料的厚度进行调制。该脊形过滤器或者射程调节器根据该调制后的厚度，使粒子射线束的能量相应减少，使得能量根据该调制后的厚度而相应变化，其结果是，将强度变化的多种能量混合的粒子射线束向照射目标照射。由于粒子射线束的射程根据能量的强度而相应变化，因此，能将具有多种射程的粒子射线束照射到照射目标上。这种被动的深度方向照射区扩大法虽然能得到在照射方向上扩大了宽度的扩大布拉格峰SOBP，但是，对于横向、即与粒子射线束的照射方向正交的X、Y轴的方向，扩大布拉格峰SOBP的宽度是固定的，无法使其变化。

所以，在利用脊形过滤器或者射程调节器时，还配合利用团块(bolus)这一装置。如专利文献1的图2所示的那样，团块是与末端(distal)形状(在深度方向上被治疗部位的变化形状)相配合、为每一患者而加工的能量调制器，利用聚乙烯或者蜡(wax)而制成。通过利用该团块BL，能在X、Y平面照射相同的照射剂量，并且，能使布拉格峰BP与末端形状相配合。

脊形过滤器一般例如像专利文献2的图2所示的那样，具有大致将三棱柱组合后的形状，截面形状像专利文献2的图3那样，并像专利文献2的图1那样嵌入到照射系统中。