CN102015023B - 粒子射线治疗装置及粒子射线治疗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种粒子射线治疗装置及粒子射线治疗方法，在将目标体积的预定区域沿粒子射线的深度方向分割成多层来照射粒子射线时，对分割后的各层的每一层分别执行剂量校正。

Description

粒子射线治疗装置及粒子射线治疗方法

技术领域

本发明涉及用于照射粒子射线以治疗癌症等的粒子射线治疗装置及粒子射线治疗方法。

背景技术

在被称为层叠照射、扫描照射的已知粒子射线照射方法中，将目标体积(也仅称为目标)沿粒子射线的射束行进方向分割来进行照射。

为了在深度方向得到所需的粒子射线分布，需要将目标体积的各层的剂量加权设为所需值。

因此，虽然在照射前执行剂量校正的步骤，但在现有技术中，在生物剂量的深度方向分布中的SOBP(Spread Out Bragg Peak：扩大布拉格峰)中心这一点进行剂量校正。

另外，例如，在下述的专利文献1(日本专利特开2004-358237号公报)中，示出了“将目标分割成多层，决定每层的照射量”，在专利文献2(日本专利特开平10-314323号公报)中，示出了“将目标分割成多层，以使各层的每一层的照射量均匀的方式进行决定”。

此外，在下述的非专利文献1中，示出了“通过将层叠照射中使用的小型脊形过滤器的权重设计成高斯分布，从而缓解层间的位置误差的影响”。

另外，关于“SOBP”以及“小型脊形过滤器”，后面在发明的实施方式的说明中会阐述。

专利文献1：日本专利特开2004-358237号公报

专利文献2：日本专利特开平10-314323号公报

非专利文献1：Ridge filter design and optimization for the broad-beamthree-dimensional irradiation system for heavy-ion radiation therapy.(用于重离子放射治疗的宽射束三维照射系统中脊形过滤器的设计和优化)BarbaraSchaffner，Tatsuaki Kanai，Yasuyuki Futami，and Munefumi Shimbo，Med.Phys.Volume 27(4)，April 2000，pp 716-724.

发明内容

在至今为止的层叠照射中，如现有的扩大照射时那样在SOBP中心的代表点这一点进行了剂量校正。

与此相对，在层叠照射中，由于设备设定根据层而改变，因此，自然会想到与各层相对应地设有剂量校正系数，存在如下问题：若是在SOBP中心一点进行校正，则对浅层的校正系数不敏感。

在实际测量中对各层求解校正系数时，由于布拉格曲线的深度方向的变化急剧，因此，设置剂量计的部位的略微一点位置误差就会成为使剂量校正值产生较大误差的原因，从而难以在短时间内高精度地对各层进行剂量校正。

另外，“布拉格曲线”是表示将带电粒子射线(例如，质子射线、碳射线等)照射到被照射体上时、直至带电粒子到达为止给予被照射体内的相对剂量的曲线，其在最深部附近具有峰。

作为深度方向的位置误差的主要原因，有剂量校正时使用的剂量分布测量装置的机械精度不够、校正时使用的剂量计的形状不是二维平面而导致的误差、或者在射束线路中的剂量监视器等物质的有效厚度误差等。

由于这些主要原因，即使原本打算在布拉格曲线的顶点进行校正，但实际中也可能会在顶点以外的位置进行校正，难以达到校正系数的精度。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的于提供一种能对各层的每一层进行层叠照射中的剂量校正、且能提高层叠照射时的剂量校正的精度的粒子射线治疗装置。

本发明所涉及的粒子射线治疗装置，在将目标体积的预定区域沿粒子射线的深度方向分割成多层来照射粒子射线时，对分割后的各层的每一层分别执行剂量校正。

此外，本发明所涉及的粒子射线治疗装置是在将目标体积的预定区域沿粒子射线的深度方向分割成多层来照射粒子射线时，对分割后的各层的每一层分别执行剂量校正的粒子射线治疗装置，对于深度方向的物理剂量分布，在所述各层的宽度的至少一部分，使用小型脊形过滤器形成剂量一定的区域，以进行剂量校正。

此外，本发明所涉及的粒子射线治疗装置是在将目标体积的预定区域沿粒子射线的深度方向分割成多层来照射粒子射线时，对分割后的各层的每一层分别执行剂量校正的粒子射线治疗装置，对于深度方向的物理剂量分布，在所述各层的宽度的至少一部分，使用小型脊形过滤器形成剂量一定的区域，将这些各层重合来照射所述目标体积。

此外，本发明所涉及的粒子射线治疗方法，在将目标体积的预定区域沿粒子射线的深度方向分割成多层来照射粒子射线时，对分割后的各层的每一层分别执行剂量校正。

根据本发明，由于还能确保浅层的校正精度，并能确认各层的校正系数的偏差，因此，即使在发生故障时，也能系统地进行理解。此外，能大幅降低剂量校正所需的位置精度，并能在短时间内高精度地执行层叠照射中各层的每一层的剂量校正。

因而，根据本发明，可对各层的每一层进行层叠照射中的剂量校正，能提高层叠照射时的剂量校正的精度。

附图说明

图1是表示粒子射线治疗装置的结构图。

图2是表示从粒子射线照射部对患者照射粒子射线时的状态图。

图3是表示在质子射线和碳射线的情况下的布拉格曲线。

图4表示碳射线的扩大布拉格峰的图。

图5是用于说明脊形过滤器的原理的图。

图6是表示脊形过滤器安装台的结构图。

图7是表示粒子射线照射部和剂量计的校正装置的结构图。

图8表示碳射线的小型峰(物理剂量)的图。

图9是表示校正点的位置的图。

图10是表示碳射线的小型峰(生物剂量)的图。

图11是表示碳射线的扩大布拉格峰的权重的图。

图12是表示实施方式3所涉及的小型脊形过滤器的设计示例图。

图13是表示实施方式3所涉及的小型脊形过滤器的设计示例图。

图14是表示实施方式3所涉及的小型脊形过滤器的设计示例图。

标号说明

1 横向照射区形成部  2 剂量监视器

3 深度方向照射区形成部  4 脊形过滤器

5 数据处理部  21 患者

22 治疗台  61 脊形过滤器安装台

62 通过孔(通过口)  70 剂量计校正装置

71 水模体(water phantom)  72 剂量计

73 剂量计驱动装置  74 剂量计用电路及数据处理装置

101 治疗计划部  102 治疗控制部

103 粒子射线产生部  104 粒子射线输送部

105 粒子射线照射部  106 定位部

具体实施方式

实施方式1.

基于附图，说明本发明的一个实施方式示例。

图1是表示粒子射线治疗装置的结构图。

如图1所示，粒子射线治疗装置由治疗计划部101、治疗控制部102、粒子射线产生部103、粒子射线输送部104、粒子射线照射部105、以及定位部106等构成。

粒子射线照射部105具有用于在对患者照射粒子射线时形成适当的照射区的功能，治疗计划部101具有为了照射所需的剂量分布而将粒子射线照射部105的各设备的参数确定为适当值的功能。定位部106具有对患者进行固定、对目标(也称为目标体积)进行定位和确认等的功能。

治疗控制部102基于来自治疗计划部101的指示，控制粒子射线产生部103、粒子射线输送部104、粒子射线照射部105、以及定位部106的动作。

图2是表示从粒子射线照射部对患者照射粒子射线时的状态图。

如图2所示，粒子射线照射部105由主要用于在粒子射线的照射区的横向(即、与射束行进方向垂直的面)控制射束的横向照射区形成部1、对粒子射线的剂量进行监视(计数)的剂量监视器2、在深度方向(即、射束行进方向)控制射束的深度方向照射区形成部3、在深度方向照射区形成部3内形成的脊形过滤器(ridge filter)4、以及对剂量监视器2计数的剂量数据进行处理的数据处理部5等构成。另外，在图2中，21是患者，22是治疗台。

接下来，说明在深度方向对射束(即、粒子射线束)的控制。

在照射单一能量的射束时，将在患者21体内的深度方向的剂量分布称为PDD(Percentage Depth Dose：百分深度剂量)。

若将粒子射线照射到均匀的介质上，则粒子射线根据入射到介质中时的能量停止在某一深度，将这时的深度称为射程。

从介质表面到射程为止的PDD呈现具有称为布拉格曲线的顶点(峰)的形状，曲线(即布拉格曲线)的最大值附近的部分称为布拉格峰。

图3是表示在质子射线和碳射线(重粒子射线)的情况下的布拉格曲线。

另外，在图3中，横轴是离身体表面的深度(cm)，纵轴是相对吸收剂量(％)。

布拉格曲线的形状因照射的粒子射线的核素而不同，质子射线的情况与碳射线相比，布拉格峰更宽。

此外，碳核会产生核裂变，而在质子射线中不会产生核裂变，因此，在质子射线的剂量分布中没有尾部(即、核反应的尾部)。

下面，虽然对粒子射线是碳射线的情况进行阐述，但本发明也同样适用于质子射线、其它核素。

图4表示碳射线的扩大布拉格峰的图。

在已知的照射技术即扩大照射法中，利用后面称为脊形过滤器的装置来扩大布拉格峰的宽度，形成像图4所示那样的称为扩大布拉格峰(SOBP)的剂量相同的区域来进行照射。

SOBP的宽度与目标(目标体积)的深度方向的厚度相应形成。

接下来，说明图4所示的生物剂量与物理剂量的不同之处。

剂量定义为物理剂量和生物学剂量(也称为有效剂量)这两种。

物理剂量是给予目标的某一部分的能量，单位是戈瑞(gray，Gy)。

与此相对，生物剂量是基于物理剂量考虑对细胞的生物学影响而确定的值，单位是戈瑞当量(gray equivalent，GyE)。

生物剂量例如通过与使细胞的生存率成为10％那样的由钴60所产生的照射剂量等价的剂量这一条件来定义。

在粒子射线治疗中，处方剂量由生物剂量来定义。

SOBP的目的是使照射效果均匀，由生物剂量分布来定义。

与此相对，由于在剂量校正时使用的剂量计无法进行生物学效果的测量，因此，剂量校正使用物理剂量来进行。

从物理剂量求出生物剂量可利用已知方法来求得，在此省略其记载。

SOBP的形成利用了称为脊形过滤器的装置。

图5是用于说明脊形过滤器的原理的图。

脊形过滤器具有图5所示那样的条脊形过滤器(bar ridge filter)或者调制轮(modulation wheel)等已知种类，在此将它们统称为脊形过滤器。

图5是用于说明脊形过滤器的概念图，实际中山脊的数量更多。脊形过滤器4由具有不同厚度和宽度的区域构成。

粒子射线根据通过的位置不同而通过不同的厚度，由此具有不同的射程。

例如，若水当量射程为30cm的粒子射线通过脊形过滤器的水当量厚度为5cm的部分，则该粒子射线的射程按照水当量约为25cm。

为了方便制作，在实际中，将脊形过滤器4的厚度设计成台阶状，以台阶为单位来控制水当量厚度射程的粒子数的比例。

并且，将该比例称为权重。

例如，若加宽脊形过滤器4的厚度按照水当量为5cm部分的宽度，则能增加具有按照水当量约为25cm的射程的粒子射线的比例。

通过基于这种已知方法来适当选择权重，从而能设计出与具有生物剂量相同的峰的SOBP相对应的脊形过滤器。

图6是表示脊形过滤器安装台的结构图，脊形过滤器4安装在图6所示那样的脊形过滤器安装台61上。采用如下结构：在该脊形过滤器安装台(脊形过滤器更换台)61上，可同时安装普通的脊形过滤器和多种小型脊形过滤器等，且更换容易。

此外，若预先在该脊形安装台61的某一位置设置通过孔(通过口)62，则可照射无调制的粒子射线。

至此，已对现有的称为扩大照射法的照射技术进行了记载，但作为与此不同的已知照射技术，有称为层叠照射的方法(参照上述文献1)。

在该方法中，将目标体积分割成深度方向的区域、即具有一定宽度的层，并分别依次照射这些区域。此时，层的宽度无需是固定的。

作为调整层的深度的方法，有通过改变位于粒子射线产生部103的加速器的能量来进行调整的方法、以及通过插入位于粒子射线照射部105的称为射程移位器的所需数量的一定厚度的板来进行调整的方法这两种。

在照射粒子射线时，虽然也可以将布拉格曲线照原样、以某一台阶单位错开照射，但若布拉格峰的宽度较窄，则台阶宽度变细，台阶数增加，变得繁杂。

因此，采用有意扩大布拉格峰来稍微加宽台阶宽度、由此进行照射的方法。作为台阶宽度，使用2mm以上～10mm左右。

此时，将扩大后的布拉格峰称为小型峰，将用于形成该小型峰的装置称为小型脊形过滤器。

目前，已提出了在层叠照射中使用小型脊形过滤器，或使用具有平坦的权重的小型峰，或使用具有高斯分布的权重的小型峰。

然而，在现有提案中，“平坦”、“高斯分布”都是对权重函数本身的讨论，而未言及物理剂量的PDD(Percentage Depth Dose：百分深度剂量)形状，也未言及使剂量校正变容易这一目的。

因而，在现有提案中，即使小型脊形过滤器的权重是平坦的，小型峰的物理剂量分布也不会平坦，需要正确地确定在小型峰的哪个部分进行校正。

此外，存在剂量校正值因深度方向的微小位置误差而产生重大误差的问题。

接下来，说明层叠照射中的剂量校正方法。

在层叠照射中，各层的相对剂量、即各层的权重需要按照预先在治疗计划部101中执行的剂量计算的输出来进行照射。若不这样，则无法得到所需的PDD。

在粒子射线治疗装置中进行这样的管理：基于设置在粒子射线照射部105的剂量监视器2的计数值，使得给予各层的剂量按计划进行。

即，在照射某一层时，将给予该层的剂量转换成剂量监视器2的计数，在该计数值达到所需值时暂时停止照射，将计数清零，转移至下一层的照射。

然而，由于剂量监视器2的计数值是任意单位，因此，一般不用计数值来直接管理物理剂量或者生物剂量。

其理由之一是：在根据照射条件来改变粒子射线照射部105的装置设定时，无法保证计数值与物理剂量始终存在固定关系。

取而代之，利用图7所示那样的装置，在所需的照射区条件下，对剂量计72校正剂量监视器2的计数值。

另外，图7是表示粒子射线照射部105和剂量计的校正装置的结构图。

如图7所示，剂量计校正装置70由水模体(即、剂量测定用水槽)71、剂量计72、剂量计驱动装置73、剂量计用电路及数据处理装置74、以及支架75构成。

对于剂量计72，使用保证校正的剂量计，对每一患者(每一治疗计划)进行校正操作。

在剂量校正中能测量的值有剂量计72所测量的物理剂量、剂量监视器2测量的计数值，这两个数值的比为校正系数、即Gy/count(戈瑞每计数值)。

在剂量计72中，由于不测量生物剂量而仅测量物理剂量，因此，对物理剂量进行校正。

虽然处方剂量是用生物剂量来定义的，但是，由于只要预先计算出与其相当的物理剂量的PDD，剂量校正及治疗照射剂量管理就能以物理剂量的PDD为对象来执行，因此，在剂量校正时无需考虑生物剂量。

接着，设想具体示例加以说明。

例如，设对直径为75mm的球形目标进行了层叠照射。

若假定层的台阶为2.5mm，则要照射深度方向的75mm，需要29层。

在现有的层叠照射中，在照射所有29层时形成的整体SOBP的中心一点，进行了剂量校正。

这是基于现有的扩大照射法的构思的内容。

若用数学式来表示，则在SOBP中心的物理剂量由下式给出。

DSOBP_PHYS(zC)＝K0·∑dMINIPEAK_PHYS(zC+zi)·Wi

另外，在上式中，“DSOBP_PHYS(zC)”是表示SOBP分布的函数，为用戈瑞来表示的物理剂量。

“dMINIPEAK_PHYS”是小型峰的物理剂量PDD曲线。

zC表示SOBP的中心位置，zi表示第i层的移位量。∑表示所有层、即对i＝1、29的和。

此外，Wi设为满足∑Wi＝1而进行标准化的各层的权重。

K0是标准化系数，其值确定为与利用DSOBP_PHYS(zC)从照射一次的处方剂量换算得到的物理剂量相符合。

在上式中，设小型峰的PDD曲线仅根据照射的层而移位，曲线形状不变，用将dMINIPEAK_PHYS(zC+zi)函数叠加后的公式进行了表示。

即使在该假定不成立的情况下，只要对函数标注下标i，结论就不会改变。

例如，以在SOBP中心的处方剂量为5GyE而对照射开出了处方时，若SOBP中心的物理剂量DSOBP_PHYS(zC)例如为2.05Gy，则校正系数α0可写成下式。

DSOBP_PHYS(zC)＝

   α0·K0·∑{dMINIPEAK_PHYS(zC+zi)·Wi/α0}＝2.05Gy

此时，“K0·∑{dMINIPEAK_PHYS(zC+zi)·Wi/α0}”相当于剂量监视器所测量的计数值，α0的单位是在剂量校正中确定的校正系数的单位Gy/count。

虽然至此说明了现有的校正方法，但在本发明中，分别进行各层的校止。

此时，在任意深度z的物理剂量可由以下公式来描述。

DSOBP_PHYS(z)＝

    K0·∑{αi·dMINIPEAK_PHYS(z+zi)·Wi/αi}

在此，定义：

Di(z)＝K0·αi·dMINIPEAK_PHYS(z+zi)·Wi/αi。

若将最深的层的PDD顶点的深度定义为z0，则各层中移位后的峰的深度由

zpeak＝z0-zi

来给出。

根据本发明，在zpeak进行校正的情况下，校正系数αi由

αi＝Di(z0-zi)/{K0·dMINIPEAK_PHYS(z0)·Wi/αi}

来给出，K0·dMINIPEAK_PHYS(z0)·Wi/αi相当于剂量监视器所测量的计数值。

这样，在现有的校正方法中，校正系数即Gy/count仅定义一个，与此相对，在本发明所涉及的校正方法中，校正系数的数量等于层数，这一点是不同的。在现有方法中，由于仅在SOBP中心一点确定校正系数，因此，不考虑每层的Gy/count不同的可能性。

在现有方法中，各层对一个校正值以不同的权重作出贡献。

该权重与相对于zC各层所贡献的物理剂量

K0·dSOBP_PHYS(zC+zi)·Wi

成正比。

对于dSOBP_PHYS(zC+zi)或者Wi较小的层，校正系数对DSOBP_PHYS(zC)变迟钝。

在此考虑以下讨论。

即“由于Wi较小的层对于剂量的贡献较少，因此，对那些层无需正确确定校正系数”。

但是，这与基于实际测量确定校正系数的基本构思相反。

假如对浅层无需单独确定校正系数，那么，应该有如下前提：即使在照射条件产生变化的情况下，Wi的值也不取决于实际测量，而仅通过计算来算出，便可得到足够的可靠性。特别是，对于比zC更浅的层，仅通过因核裂变而产生的尾部来参与校正。

即，在现有的校正方法中，对于质子射线那样的没有核裂变的尾部的PDD的情况，比zC更浅的层全部不参与校正。而且，即使是在zC贡献较少的层，在别的深度贡献有时也会增加。

因此，本发明那样的各层的校正期望在各层的峰的位置进行，可提高剂量校正的精度，并得到系统的理解。

如上所述，本发明的特征在于，对各层分别进行校正，但由于在实际(特别是碳射线的情况)中布拉格峰的宽度较窄，因此，有时难以在各层的布拉格峰的顶点进行校正。

因而，作为本发明的另一个特征，如图8所示，在进行层叠照射时使用的小型脊形过滤器的物理剂量分布形成最大且平坦的区域。

另外，图8表示碳射线的小型峰(物理剂量)的图。

在此重要的是，在物理剂量分布中形成PDD的平坦区域。

将该PDD平坦部的宽度定位为小型峰的宽度。小型峰的宽度需要大于在剂量校正时能达到的位置精度。虽然小型峰的宽度与层的台阶宽度也可以相同，但并不需要相同。

在图9示意性示出各层的校正点。

在图9中，为了容易观察小型峰的曲线，将曲线隔开间隔画出，但在实际中，小型峰的平坦部分相邻或重合。

这种小型脊形过滤器的设计可以使用已知手法。

例如，可以预先测定物理剂量PDD的形状，将根据脊形过滤器的厚度使PDD曲线移位后的曲线以某一权重进行相加，设置最佳的权重以形成所需的平坦区域。

在现有的校正方法中，由于对各层需要正确掌握布拉格峰的深度位置后进行校正，因此，在校正时，需要慎重地将布拉格曲线映射到深度方向之后进行校正。

相对于实际所要求的精度，剂量校正测量系统的机械精度有时会不够。

或者，即使能得到足够的机械精度，每次为了得到高精度也需要时间和技巧。

因而，在现有技术中，使用布拉格峰对各层分别进行校正是不现实的。例如，在碳射线的布拉格峰内，即使深度方向上只有仅仅1mm的位置误差，物理剂量也会变化两倍以上，但是，若形成宽度为2mm的小型峰，则可大幅缓和允许误差。

如上所述，若根据本实施方式，则即使在层叠照射中对各层的每一层进行剂量校正的情况下，也能在短时间内以高精度进行实施。

因为剂量校正所使用的各层的PDD具有物理剂量平坦的小型峰，所以，只要校正所使用的剂量计的设置位置在小型峰中，哪个位置都可以，因此，能大幅降低测量时的位置精度要求。

接下来，阐述使用上述小型脊形过滤器进行治疗照射。

若在物理剂量分布中形成平坦的顶点，则生物剂量分布的顶点不平坦，形成图10所示的形状。

然而，通过使各层的宽度充分窄、并将这些层进行重合，由此，在生物剂量中也可以形成SOBP。

例如，也可以将宽度为5mm的小型峰以2.5mm的台阶宽度进行重合。

虽然在小型峰的较深一侧，剂量急剧下降，但若将小型脊形过滤器设计成有意使其变钝，则能提高平坦度。

另一方面，形成SOBP时的较深一侧一般期望生物剂量尽可能急剧下降。

若调查用于形成均匀的SOBP的各层的权重，则可知道，像图11所示的那样，在剂量分布的最深层的附近(图中的权重不规则的区域)，权重急剧变化，但是，在称为平顶(plateau)的之前区域(图中的权重平稳的区域)中，权重基本不会变化。(参照前面揭示的非专利文献1)

因此，通过将用于使最深层的剂量分布变急剧的最深层专用的小型脊形过滤器、以及适用于在此之前的权重较平坦的区域(平顶的一部分)的小型脊形过滤器这两种加以利用，从而能提高SOBP的平坦度并确保PDD的陡峭性。

至此，虽然以确保SOBP的均匀性为前提进行了阐述，但是，除平坦的SOBP以外，有时还期望使SOBP中心部分的剂量较高的剂量分布。

在中心部有时因肿瘤而存在耐放射线性较高的癌细胞，在这种情况下，有时期望剂量分布不一样、使中心部分的剂量较高的照射。

在这种情况下，本发明所涉及的校正方法和治疗照射方法也能进行应对。

虽然以上对层叠照射进行了阐述，但对照射细射束的、被称为扫描照射的方式也能适用同样的方法。

在扫描照射中，在深度方向的层叠的基础上，还使细射束(即、粒子射线)在横向进行重合。

即使在这种情况下，也能通过使用细射束在深度方向形成小型峰，从而使剂量校正容易进行。

此时，作为形成小型峰的装置，适用调制轮。这是因为细射束难以均匀地碰撞到条脊形过滤器上。

在使用条脊形过滤器的情况下，需要使山脊的间距较窄。

由于过滤器的山脊可以较薄，因此，较容易将山脊的间距制作得窄。

或者，也可以考虑使条脊形过滤器振动，控制射束均匀地碰撞到条脊形过滤器上。

由于与层叠照射的情况一样，也可通过有意将小型峰较深的一侧的剂量变缓来提高平坦度，因此，通过同时使用最深层专用的脊形过滤器以及平顶专用的脊形过滤器这两种，不用牺牲PDD的陡峭性，也能得到平坦度。

像以上说明的那样，本实施方式所涉及的粒子射线治疗装置在将目标体积的预定区域沿粒子射线的深度方向分割成多层来照射粒子射线时，对分割后的各层的每一层分别执行剂量校正。

此外，本实施方式所涉及的粒子射线治疗装置是在将目标体积的预定区域沿粒子射线的深度方向分割成多层来照射粒子射线时，对分割后的各层的每一层分别执行剂量校正的粒子射线治疗装置，对于深度方向的物理剂量分布，在所述各层的宽度的至少一部分，使用小型脊形过滤器形成剂量一定的区域，以进行剂量校正。

此外，本实施方式所涉及的粒子射线治疗装置是在将目标体积的预定区域沿粒子射线的深度方向分割成多层来照射粒子射线时，对分割后的各层的每一层分别执行剂量校正的粒子射线治疗装置，对于深度方向的物理剂量分布，在所述各层的宽度的至少一部分，使用小型脊形过滤器形成剂量一定的区域，将这些各层重合来照射所述目标体积。

实施方式2.

接下来，记载实施方式2。

虽然在实施方式1中阐述了对各层全都进行校正的示例，但粒子射线治疗装置的各设备的设定条件对每层不会产生大的改变，而是一层只改变一点。

因此，随着照射效果的积累，不再需要每次都在所有的层执行实施方式1中阐述的各层的校正。

此时可以考虑将测量点隔开间隔。

另外，如上所述，图9所示的校正点呈现隔开间隔后的状态。

对于隔开间隔的层，可以考虑将离该层最近的校正点这一点的校正值原样引用，或者使用附近的多个校正执行点对校正值进行内插。

作为内插方法，可以考虑直线拟和或多项式拟和等几种已知方法。

在安装校正系统时，可预先在校正系统的控制系统中嵌入如下功能：用户能够选择是使用所有的层作为校正点，还是隔开间隔进行校正。

此外，在隔开间隔的情况下，可以使得用户能够选择隔开间隔的位置、内插算法等。

若采用本实施方式，则能进一步缩短校正所需要的时间。

像以上说明的那样，本实施方式所涉及的粒子射线治疗装置的特征在于，仅对从分割后的多层中选择出的一部分层执行剂量测量。

实施方式3.

接下来，记载实施方式3。

图12～图14是用于说明本实施方式所涉及的小型脊形过滤器的设计示例的图。

在图12中，设置有用于对布拉格峰之前的部分进行剂量校正的物理剂量分布平坦的部分。

比其更深的点划线的部分设计成使得布拉格峰的加权成高斯分布，从而，与比本层更深的层的重合能更平稳地进行。

在图13中，设置有用于仅对布拉格峰的中心部分进行剂量校正的物理剂量分布平坦的部分。

平坦部分设计成使得布拉格峰的加权成高斯分布，从而，与比本层更深的层以及更浅的层的重合能更平稳地进行。

此外，在图14中，设计小型脊形过滤器，使得在最深部再现如图4所示那样的与生物剂量平坦的剂量分布相对应的物理剂量分布(用虚线来表示)，并且，在物理剂量分布中具有平坦区域。

在粒子射线治疗中，由于最深部的剂量的权重较高，因此，通过使用这种特别针对最深部的剂量分布而进行了最优化的小型脊形过滤器，即使对于深度方向的层较少的分割数，也能正确地再现剂量分布。

这样，在本实施方式中，可以将物理剂量平坦的小型脊形过滤器与其它剂量分布形状相组合，由此，可以使层的重合变容易，或可以减少层的分割数。

工业上的实用性

本发明适用于实现一种能对各层的每一层进行层叠照射中的剂量校正、提高层叠照射时的剂量校正的精度的粒子射线治疗装置。

Claims (4)

1.一种粒子射线治疗装置，该粒子射线治疗装置将目标体积的预定区域沿粒子射线的行进方向分割成多层来照射所述粒子射线，其特征在于，包括：

粒子射线照射部(105)，该粒子射线照射部(105)具有将所述粒子射线的剂量作为计数值进行监视的剂量监视器(2)，并在所述预定区域内形成照射区；以及

治疗控制部(102)，该治疗控制部(102)控制所述粒子射线照射部(105)的动作，使得在将对所述多层中的第i层照射所述粒子射线时的物理剂量除以所述计数值而对各层的每一层得到的校正系数设为αi时，若所述计数值达到将针对所述第i层的目标剂量除以所述校正系数αi后的值，则停止对所述第i层的所述粒子射线的照射，转移至与所述第i层不同的层的照射。

2.如权利要求1所述的粒子射线治疗装置，其特征在于，所述粒子射线照射部(105)具有将所述多层的各层中的布拉格峰扩大的脊形过滤器(4)。

3.如权利要求2所述的粒子射线治疗装置，其特征在于，包括治疗控制部(102)，该治疗控制部(102)控制所述粒子射线照射部(105)的动作，使得当所述计数值达到由下面的公式(A)所表示的值时，则停止对所述第i层的所述粒子射线的照射，转移至与所述第i层不同的层的照射，

K0·dMINIPEAK_PHYS(z0)·Wi/αi…式(A)

其中，

αi：将对所述多层中的第i层照射所述粒子射线时的物理剂量除以所述计数值而对各层的每一层得到的校正系数，

K0：用于得到处方剂量的标准化系数，

dMINIPEAK_PHYS(z0)：所述粒子射线的行进方向的最深的层中由所述脊形过滤器(4)扩大后的布拉格峰的物理剂量PDD曲线顶点的值，

z0：由所述脊形过滤器(4)扩大后的布拉格峰的PDD曲线顶点的深度，

Wi：对所述多层中的第i层的剂量加权。

4.如权利要求1至3的任一项所述的粒子射线治疗装置，其特征在于，所述治疗控制部(102)按照预先由治疗计划部(101)执行的剂量计算的输出，来设定对所述多层的各层照射的目标剂量。

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