[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

本发明涉及将带电粒子束照射至肿瘤等患部来进行治疗的粒子射线治疗装置中的、用于使带电粒子束对应于患部的三维形状来进行照射的粒子射线照射装置。

背景技术

利用粒子射线进行治疗的治疗方法中，使用加速至光速的大约70%的质子、碳射线等高能量的带电粒子束。在将这些高能量的带电粒子束照射到体内时，具有以下特征。第一，所照射的带电粒子大部分都停止在深度与带电粒子能量的约1.7次方成正比的位置。第二，对于施加于所照射的带电粒子在患者体内停止之前所通过的路径的能量密度(称为剂量)，在带电粒子的停止位置具有最大值。将沿着经过的路径而形成的特有的深部剂量分布曲线称为布拉格曲线。将剂量值最大的位置称为布拉格峰。

在三维的粒子射线照射系统中，设法使该布拉格峰的位置对应于肿瘤的三维形状来进行扫描，一边调整各扫描位置的峰值剂量，一边在由预先图像诊断所决定的目标即肿瘤区域中形成规定的三维剂量分布。对带电粒子束进行的扫描包括以下两个方向上的扫描：即，大致与带电粒子束的照射方向垂直的横向(X、Y方向)；以及带电粒子束的照射方向即深度方向(Z方向)。横向上的扫描包括使患者相对于带电粒子束移动的方法、以及使用电磁铁等来使带电粒子束的位置移动的方法，一般使用利用电磁铁的方法。对于深度方向上的扫描，唯有改变带电粒子束能量这一方法。改变能量的方法中包括：利用加速器来改变带电粒子束的能量的方法；以及在带电粒子束通过的路径上插入能量衰减器，并改变衰减器的衰减量的方法。

例如专利文献1中记载有使用电磁铁来使带电粒子束位置移动(也称为扫描)的方法。如专利文献1的图2所示，在现有的粒子射线治疗装置的粒子射线照射系统中，作为进行束点的位置移动的单元，使用使带电粒子束向着与射束前进方向(Z轴方向)相垂直的方向即X－Y方向偏转的扫描磁体(扫描电磁铁)。

另外，在专利文献2所记载的粒子射线照射装置中，采用以下结构：即，在最终偏转电磁铁与其射入侧的偏转电磁铁之间配置多台X方向、Y方向独立的扫描电磁铁，通过叠加该多台扫描电磁铁的摆动，来形成平行照射野。

在专利文献3中揭示了以下结构：即，在使用旋转机架的粒子射线照射装置中，将照射野移动用电磁铁设置在偏转电磁铁的上游，在下游设置一组X方向、Y方向的扫描电磁铁，利用照射野移动电磁铁来大幅移动照射野，在所移动到的区域中，利用扫描电磁铁使射束沿X方向、Y方向进行扫描。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008－154627号公报(第0024段及图2)

专利文献2：日本专利特开2002－22900号公报

专利文献3：日本专利特开平8－257148号公报

发明内容

在专利文献1的图2所记载的粒子射线照射系统中，在将粒子射线的扫描速度设为高速的情况下，需要与扫描电磁铁X和扫描电磁铁Y的电感值和扫描速度成正比的、大容量的扫描电磁铁电源。因此，粒子射线照射系统的电源容量会与所要求的照射野尺寸(与照射目标尺寸成正比)、及所要求的扫描速度一起增大。另外，在专利文献2所记载的粒子射线照射装置中，使用多台扫描电磁铁来扫描粒子射线，但是该结构的特定在于形成将带电粒子束平行照射到照射位置的平行照射野，形成照射野的自由度较小。而且，在专利文献3所记载的粒子射线照射装置中，采用以下结构：即，将照射野移动用的电磁铁配置在上游，大幅移动照射野，利用配置于下游的扫描电磁铁来扫描带电粒子束，从而只揭示出了使照射野移动用电磁铁与扫描电磁铁分别进行动作的思想。

本发明的目的在于相对于上述现有的带电粒子束的扫描方法，提供一种粒子束照射装置，该粒子束照射装置能将多个扫描电磁铁的各扫描电磁铁的能力发挥到最大，能增大带电粒子束的扫描自由度，且精度较高，能进行从低速到高速的高自由度的带电粒子束扫描。

本发明是一种粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置使所射入的带电粒子束沿与带电粒子束的前进方向相垂直的X方向及Y方向这两个方向的目标轨道进行扫描，以对照射对象进行照射，上述粒子射线照射装置包括多组使带电粒子束在两个方向上进行扫描的扫描电磁铁组，目标轨道由取决于与时间相对应的目标照射位置的时间序列目标轨道数据所给出，基于对时间序列目标轨道数据进行分频而得的多个数据，来生成发送给多组扫描电磁铁的各扫描电磁铁的指令值。

本发明的粒子射线照射装置具有以下效果：即，能将多组扫描电磁铁的各扫描电磁铁的能力发挥到最大，精度较高，能进行从低速到高速的高自由度的带电粒子束扫描。

附图说明