[发明专利]粒子射线照射系统以及粒子射线照射系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种照射粒子射线来治疗癌症等的应用粒子射线的粒子射线照射系统。

背景技术

放射线的一个应用为治疗癌症，最近，将质子射线或碳射线等重粒子射线照射到癌细胞来进行治疗的粒子射线治疗受到关注。首先，对照射粒子射线来杀死癌细胞的粒子射线照射特性进行说明。在将各种放射线射束照射到人体的情况下，该放射线射束在体内的剂量分布将如图15所示那样变化。如图15所示，在各种放射线中，X射线、伽玛射线等光子束在身体表面附近的部分上的相对剂量最大，随着距离身体表面的深度的增加，其相对剂量减小。另一方面，对于质子射线、碳射线等粒子射线，其相对剂量在距离身体表面较深的部分，在这些粒子的停止位置、即快要到达上述粒子射线的射程之前达到峰值。该峰值被称作为布拉格峰BP（Bragg Peak）。

粒子射线癌症治疗方法中，将该布拉格峰BP照射到人的内脏器官上的肿瘤处来对癌症进行治疗。癌症以外，还能用于对身体较深部分进行治疗的情况。包含肿瘤的治疗部位一般被称作为照射目标。布拉格峰BP的位置由所照射的粒子射线的能量决定，粒子射线的能量越大，则布拉格峰BP就能位于越深的位置。在粒子射线治疗中，需要使粒子射线对于整个照射目标的剂量分布均匀，为了将该布拉格峰BP提供到整个照射目标区域，对粒子射线进行“扩大照射体积”。

在互相正交的X轴、Y轴、Z轴这三个方向上实施该“扩大照射体积”。在将粒子射线的照射方向设为Z轴方向时，第1“扩大照射体积”在X/Y轴方向上扩大照射区域，由于在与深度方向正交的横向上扩大照射区域，因此将其称作为照射野扩大。第2“扩大照射体积”在Z轴方向上进行，被称作为深度方向的照射体积扩大。

粒子射线的照射方向上的布拉格峰BP的宽度比照射目标的深度方向上的扩散距离要窄，因此，为了在深度方向上扩大粒子射线的照射方向上的布拉格峰BP，而实施深度方向的照射体积扩大。另一方面，一般经加速器加速后的粒子射线的分布尺寸比与该照射方向正交的方向上的照射目标的尺寸要小，因此，为了在与该照射方向正交的方向上扩大布拉格峰BP的照射野，而实施横向的照射野扩大。对于上述深度方向的照射野扩大、以及横向的照射野扩大的方法，目前为止提出有各种方法。扫描照射法（Scanning Irradiation）是目前受到关注的方法。

在扫描照射法中，作为横向照射野扩大法，使用如下的方法：即，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，来在XY面方向上对粒子射线进行扫描，并随时间的推移来移动该粒子射线的照射位置，从而得到较大的照射野。在该方法中，通过恰当地重合径长较小的尖向束的相邻的照射点，从而能得到均匀的剂量分布。作为尖向束的扫描方法，可以是时间上连续地进行扫描的光栅法（raster method）、时间上呈阶梯状进行扫描的光点法（spot method）、或者光栅法与光点法相组合的方法等。

作为深度方向的照射体积扩大法，使用对从粒子射线照射装置射出的粒子射线本身的能量进行控制的方法。在该方法中，可以通过改变对粒子射线进行加速的加速器的加速能量来控制粒子射线的能量，或通过将被称作为射程位移器（Range shifter）的器具横穿粒子射线的方式插入来改变粒子射线的能量。此外，还有一并使用上述加速器的控制和射程位移器的方法。

在该深度方向的照射体积扩大法中，使该粒子射线束成为具有规定强度的能量的射束，对照射目标体积的1个照射层照射布拉格峰BP之后，改变粒子射线的能量，来对照射目标体积的下一照射层照射布拉格峰BP。通过重复多次这样的操作，来对多个照射层照射粒子射线的布拉格峰BP，从而能获得在射束照射方向上具有所希望的宽度的扩大布拉格峰SOBP（Spread Out Bragg Peak）。(例如专利文献1)

将上述的横向的照射区扩大法和深度方向的照射体积扩大法进行组合后得到的粒子射线的照射方法是一般被称作为扫描照射法(Scanning Irradiation)的方法。

此外，为了补偿因患者的呼吸而导致患部的位置移动所产生的照射偏移，提出有在各照射层均在时间上进行分割并在同一光点位置上照射多次的方法(例如专利文献2的图11)。此外，在专利文献2中，还提出有将因呼吸而导致的患部移动考虑在内，从而与呼吸相位同步地控制照射剂量的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2006－87649号公报

专利文献2：国际公开WO2006/082651号(图11)

发明内容

发明所要解决的技术问题