[发明专利]粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置

说明书

本申请是发明名称为“粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置”、国际申请日为2010年3月31日、申请号为201080060087.1(国际申请号为PCT/JP2010/055863)的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于医疗用途或研究用途的粒子射线治疗装置，尤其涉及所谓光栅扫描的扫描型的粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置。

背景技术

一般而言，粒子射线治疗装置包括：射束产生装置，该射束产生装置产生带电粒子束；加速器，该加速器与射束产生装置相连接，且使得所产生的带电粒子束进行加速；射束输送系统，该射束输送系统输送加速到在加速器中所设定的能量为止之后射出的带电粒子束；以及粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置设置在射束输送系统的下游，且用于将带电粒子束射向照射对象。粒子射线照射装置大致分为广域照射方式和扫描照射方式(点扫描、光栅扫描等)，广域照射方式是利用散射体将带电粒子束进行散射放大，使得经放大的带电粒子束与照射对象的形状相一致来形成照射野，而扫描照射方式是以细束状射束进行扫描来形成照射野，以使其与照射对象的形状相一致。

简单而言，点扫描是如点画法那样照射粒子射线束形成较小的点状、来形成照射野的方法。即，反复进行射束提供(打点)、射束停止、移动。点扫描是一种能按照每个点位置来改变照射剂量的自由度较高的照射方法，近年来颇受关注。

简单而言，光栅扫描是如单笔画那样持续照射粒子射线束、来形成照射野的方法。即，是一边持续照射射束、一边使目标剂量在一定的区域内以恒速进行移动的方法。由于无需频繁地反复提供/停止射束，因此，具有能缩短治疗时间的优点。

还提出有介于点扫描、光栅扫描之间的扫描方法。如光栅扫描那样持续照射射束，如点扫描那样使射束照射位置不断在点位置间移动。上述方法具有点扫描和光栅扫描这两者的优点。在本说明书中，将该介于两者之间的照射方法称为混合扫描。

广域照射方式利用准直器和团块(borus)形成与患部形状相一致的照射野。广域照射方式形成与患部形状相一致的照射野，防止向正常组织进行不需要的照射，因此成为了最广泛采用的、优异的照射方式。然而，需要针对每一位患者制作团块，或与患部相配合而使准直器进行变形。

另一方面，扫描照射方式是不需要准直器和团块的、自由度高的照射方式。然而，由于不使用防止向患部以外的正常组织进行照射的这些部件，因此要求超过广域照射方式的、高射束照射位置精度。

针对粒子射线治疗装置，为了提高照射位置或照射剂量的精度，进行了各种发明。专利文献1的目的在于提供能准确地照射患部的粒子射线治疗装置，并公开了以下发明。专利文献1的发明是将扫描装置所进行的带电粒子束的扫描量和此时利用射束位置检测器检测出的带电粒子束的射束位置存储到存储装置中，使用该存储的扫描量和射束位置，根据基于治疗计划信息的射束位置，利用控制装置来设定扫描装置的扫描量。由于将实际照射所获得的扫描量与射束位置之间的关系存储在存储装置中，因此可期待准确地对患部进行照射。

专利文献2的目的在于提供确保高安全性、能以高精度照射带电粒子束的粒子治疗装置，并公开了以下发明。专利文献2的发明是将从带电粒子束产生装置射出的带电粒子束提供给在与射束前进方向相垂直的照射面上进行扫描的扫描电磁铁，基于通过该扫描电磁铁的带电粒子束的在照射面上的位置和剂量，来控制来自带电粒子束产生装置的带电粒子束的射出量。具体而言，在照射面上分割而形成的多个区域中，停止对达到目标剂量的区域供给带电粒子束，对未达到目标剂量的其它区域供给带电粒子束。这样，对各区域中的照射剂量和目标剂量进行比较，对带电粒子束的射出量进行ON/OFF(开通/关闭)控制(供给/停止)，从而可期待高安全性。

在专利文献3中，针对在扫描电磁铁的电流与磁场之间存在的磁滞特性使射束照射位置的精度降低这一问题，公开了以下的发明。专利文献3的发明包括：第一运算单元，该第一运算单元对应于基于照射计划的射束照射位置，计算出未考虑磁滞影响的扫描电磁铁的电流值；以及第二运算单元，该第二运算单元考虑磁滞影响对第一运算单元所计算出的扫描电磁铁的电流值进行校正运算，照射控制装置基于第二运算单元的运算结果来控制扫描电磁铁的电流。这样，通过在第二运算单元中实施校正运算以消除磁滞影响，即通过使第二运算单元具备表示磁滞特性的数学模型，可期待通过运算来提高射束照射位置的精度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利特开2005-296162号公报