CN104147710A - 粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置 - Google Patents

Abstract

一种用于消除因驱动脊形过滤器而带来的噪音并可达到均匀的照射剂量分布的粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置。包括具有损耗能量因带电粒子束通过的位置而不同的厚度分布的脊形过滤器、将带电粒子束偏转的偏转器、及控制偏转器而使带电粒子束呈直线形地通过脊形过滤器的厚度分布、并使带电粒子束在具有相隔脊形过滤器的山脊的至少一个顶峰的位置关系的两种状态之间重复的控制器，在脊形过滤器的下游侧具有下游侧偏转器，偏转器具有第一上游侧偏转器及第二上游侧偏转器，下游侧偏转器具有第一下游侧偏转器及第二下游侧偏转器，第一下游侧偏转器和第二下游侧偏转器将带电粒子束在与第一上游侧偏转器和第二上游侧偏转器相同的平面上进行偏转。

Description

粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置

本申请是申请日为“2010年10月29日”、申请号为“201010535702.1”、题为“粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置”的申请的分案申请。

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。

在利用了脊形过滤器的粒子射线治疗装置中，像专利文献2等所示的那样，报告有散射不充分的问题。在粒子射线是质子射线的情况下，由于粒子射线比较轻，因此被空气和被照射体充分散射，粒子射线在照射区中能充分地进行空间上的混合。但是，在粒子射线是碳射线等较重粒子的粒子射线的情况下，由于难以产生散射，因此在粒子射线的射程终端未形成均匀的照射剂量分布，在相当于脊形过滤器10的山脊的顶峰的位置出现照射剂量的低谷。即，对于在射程终端位置附近的照射剂量分布，存在出现专利文献2的图4(2)所示的条纹状的周期分布这一问题。

在专利文献2中，提出了如下装置：对于在利用上述脊形过滤器时产生的散射不充分的问题，以在照射区的射程终端形成均匀的照射剂量分布为目的，通过在粒子射线照射中，将该脊形过滤器在与粒子射线的行进方向正交的方向上进行驱动来解决。

专利文献1：国际公开第WO2006/082651号刊物

专利文献2：日本专利特开2007－75245号公报

发明内容

确实，像专利文献2所揭示的那样，通过平行移动或者旋转来使脊形过滤器机械地摇摆，从而可有效实现均匀的照射剂量分布，这作为现有技术已示出。

但是，例如在专利文献2的图1中看到的那样，脊形过滤器设置在靠近患者的地方，存在如下问题：驱动该脊形过滤器将带来噪音，这会对患者造成不愉快或不安的感觉。

本发明的目的在于，消除因驱动脊形过滤器而带来的噪音，不会对患者造成不愉快或不安的感觉，并可达到与利用专利文献2的装置可得到的照射剂量分布相同的、均匀的照射剂量分布。

本发明的粒子射线照射装置包括：具有损耗能量因带电粒子束通过的位置而不同的厚度分布的脊形过滤器、将带电粒子束偏转的偏转器、以及控制偏转器以使得带电粒子束呈直线形地通过脊形过滤器的所述厚度分布、并对偏转器进行控制，使得带电粒子束在具有相隔脊形过滤器的山脊的至少一个顶峰的位置关系的两种状态之间重复的控制器，偏转器具有：第一上游侧偏转器，该第一上游侧偏转器将带电粒子束朝着偏离入射的射束轴的方向偏转；以及第二上游侧偏转器，该第二上游侧偏转器配置在第一上游侧偏转器的下游一侧，将带电粒子束朝着与射束轴平行的方向偏转，在脊形过滤器的下游一侧具有将带电粒子束偏转的下游侧偏转器，下游侧偏转器具有：第一下游侧偏转器，该第一下游侧偏转器将带电粒子束朝着该带电粒子束入射的射束轴的方向偏转；以及第二下游侧偏转器，该第二下游侧偏转器配置在第一下游侧偏转器的下游，将带电粒子束朝着与所述射束轴平行的方向偏转，第一下游侧偏转器和第二下游侧偏转器将带电粒子束在与第一上游侧偏转器和第二上游侧偏转器相同的平面上进行偏转。

由于在本发明所涉及的粒子射线照射装置中，带电粒子束被控制成呈直线形地通过脊形过滤器的不同厚度分布，在具有相隔脊形过滤器的山脊的至少一个顶峰的位置关系的两种状态之间重复，因此，能消除因驱动脊形过滤器而带来的噪音，不会对患者造成不愉快或不安的感觉，并可达到均匀的照射剂量分布。

附图说明

图1是本发明的粒子射线治疗装置的简要结构图。

图2是表示图1的粒子射线照射装置的结构图。

图3是表示图1的粒子射线照射装置的俯视图。

图4是表示图1的其它粒子射线照射装置的结构图。

图5是表示本发明的实施方式2中的粒子射线照射装置的结构图。

图6是表示本发明的实施方式3中的粒子射线照射装置的结构图。

图7是表示本发明的实施方式4中的粒子射线照射装置的结构图。

图8是表示本发明的实施方式5中的粒子射线照射装置的结构图。

标号说明

1   带电粒子束

1a  带电粒子束

1b  带电粒子束

2   偏转电磁铁

3   偏转电磁铁

4   偏转电磁铁

5   偏转电磁铁

6   脊形过滤器(ridge filter)

7   射束轴(beam axis)

10   X方向扫描电磁铁

11   Y方向扫描电磁铁

15   X方向摇摆电磁铁

16   Y方向摇摆电磁铁

52   离子束产生装置

54   同步加速器

58   粒子射线照射装置

58a  粒子射线照射装置

58b  粒子射线照射装置

59   离子束输送系统

具体实施方式

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1中的粒子射线治疗装置的简要结构图。图2是表示粒子射线照射装置的结构图，图3是粒子射线照射装置的俯视图。图3(b)是将在图3(a)的A所示的部分放大后的图。粒子射线治疗装置51包括离子束产生装置52、离子束输送系统59、以及粒子射线照射装置58a、58b。离子束产生装置52具有离子源(未图示)、前级加速器53、以及同步加速器54。粒子射线照射装置58b设置于旋转台架(未图示)。粒子射线照射装置58a设置于没有旋转台架的治疗室(未图示)。离子束输送系统59的作用在于同步加速器54与粒子射线照射装置58a、58b的联络。离子束输送系统59的一部分设置于旋转台架(未图示)，在该部分具有多个偏转电磁铁55a、55b、55c。

由离子源产生的质子射线等粒子射线即带电粒子束1在前级加速器53被加速，入射到同步加速器54。带电粒子束1被加速至预定的能量。从同步加速器54出射的带电粒子束1经过离子束输送系统59而输送到粒子射线照射装置58a、58b。粒子射线照射装置58a、58b将带电粒子束1照射到照射目标(未图示)上。

基于图2和图3，说明本发明的实施方式1中的粒子射线治疗装置的粒子射线照射装置的结构。由离子束产生装置52产生的、被加速至预定能量的带电粒子束1经过离子束输送系统59，被引导至粒子射线照射装置58。粒子射线照射装置58包括使射束的前进路线偏转的偏转电磁铁2、偏转电磁铁3、偏转电磁铁4、及偏转电磁铁5、扩大深度方向的照射区的脊形过滤器6、以及控制偏转电磁铁2至5的控制器(未图示)。偏转电磁铁2至5是偏转器，偏转电磁铁2和偏转电磁铁3是配置在脊形过滤器6的上游一侧的上游侧偏转器，偏转电磁铁4和偏转电磁铁5是配置在脊形过滤器6的下游一侧的下游侧偏转器。

脊形过滤器一般例如像专利文献2的图2所示的那样，具有将大致的三棱柱组合后的形状，截面形状像专利文献2的图3那样。脊形过滤器具有损耗能量因带电粒子束1通过的位置而不同的厚度分布。本发明的实施方式1中的脊形过滤器6像图2和图3所示的那样，由不同高度的大致的三棱柱构成，即构成为具有多个厚度分布不同的顶峰，从而实现各种深度方向的照射区的厚度。由此，通过控制使射束通过脊形过滤器6的哪个位置，从而能够改变深度方向的照射区的厚度。

对粒子射线照射装置58的动作进行说明。偏转电磁铁2、偏转电磁铁3、偏转电磁铁4、以及偏转电磁铁5用于两个功能。第一个功能是使带电粒子束1偏转，从而改变在脊形过滤器上的通过位置。第二个功能是使带电粒子束1摇摆，从而使照射剂量分布均匀。为了实现这两种功能，本发明的实施方式1的偏转电磁铁2、偏转电磁铁3、偏转电磁铁4、以及偏转电磁铁5配置成使得各自将带电粒子束1进行扫描的方向成为同一方向。通过将偏转电磁铁2和偏转电磁铁3进行组合，从而能得到与带电粒子束1的射束轴7平行的平行射束。通过使得由偏转电磁铁2和偏转电磁铁3偏转的带电粒子束1的角度大小相等但方向相反，并且使得由偏转电磁铁4和偏转电磁铁5偏转的带电粒子束1的角度大小相等但方向相反，从而能将带电粒子束1引导至照射目标即等中心(isocenter)。在图2中，射束轴7的方向是Z方向，垂直于图2的纸面的方向是Y方向。

这样，由于偏转电磁铁2至5将带电粒子束1进行扫描的方向全部是同一方向，因此，与摇摆电磁铁的组、扫描电磁铁的组等一般的射束扫描单元不同，偏转电磁铁2至5能使磁极之间的距离全部相等。因而，即使设置在其它偏转电磁铁的下游一侧，也能使磁极之间的距离照样狭窄，从而驱动偏转电磁铁的电源无需设成大容量。

控制器(未图示)对偏转电磁铁2至5进行控制，使得由偏转电磁铁2和偏转电磁铁3偏转的带电粒子束1的角度大小相等但方向相反，并且使得由偏转电磁铁4和偏转电磁铁5偏转的带电粒子束1的角度大小相等但方向相反。由此，实现了第一个功能。控制器还对偏转电磁铁2至5进行控制，使得带电粒子束1摇摆，具体而言，在图2中使得带电粒子束1在状态a和状态b之间重复，该状态a和状态b具有相隔脊形过滤器6的山脊的至少一个顶峰的位置关系，即在带电粒子束1a和带电粒子束1b之间重复。由此，实现了第二个功能。另外，带电粒子束1在照射一个点(spot)的时间内，在带电粒子束1a的状态和带电粒子束1b的状态之间至少摇摆一次即可。

由于实施方式1的粒子射线照射装置58使带电粒子束1以通过脊形过滤器6的不同位置的方式进行摇摆，因此，能够不用驱动脊形过滤器6。因而，能消除因驱动脊形过滤器6而带来的噪音，不会对患者造成不愉快或不安的感觉，并可达到与利用专利文献2的装置可得到的照射剂量分布相同的、均匀的照射剂量分布。

由于实施方式1的粒子射线照射装置58利用一对偏转电磁铁2及3来构成脊形过滤器6的上游一侧的偏转电磁铁，因此，能得到与带电粒子束1的射束轴7平行的平行射束。通过使得通过脊形过滤器6的带电粒子束1成为与射束轴7平行的平行射束，从而与带电粒子束1倾斜地通过脊形过滤器6的情况相比，能减小射束直径。在减少射束直径后的深度方向上获得均匀的照射剂量分布时，是有效的。

由于实施方式1的粒子射线照射装置58包括具有多个厚度分布不同的顶峰、即具有多种山脊的脊形过滤器6，并且控制上游的偏转电磁铁2及3以改变带电粒子束1通过脊形过滤器6的位置，因此，无需对每一患者更换脊形过滤器，从而能省去更换脊形过滤器的劳力和时间。此外，通过对厚度有偏差的患部也改变通过脊形过滤器6的位置，从而省去了脊形过滤器的更换时间，因此，能在短时间内进行照射。

实施方式1的粒子射线照射装置58将一对偏转电磁铁2及3设为脊形过滤器6的上游一侧的偏转电磁铁，将一对偏转电磁铁4及5设为脊形过滤器6的下游一侧的偏转电磁铁，通过利用这两对(上游、下游)偏转电磁铁，使得由上游一侧的偏转电磁铁偏转的带电粒子束1的角度大小相等但方向相反，并且使得由下游一侧的偏转电磁铁偏转的带电粒子束1的角度大小相等但方向相反，从而能防止粒子射线照射装置58的等中心变动。由于等中心不会变动，因此，无需配合移动的等中心而让患者移动，从而能缩短照射的定位时间。

另外，即使在仅通过将带电粒子束1偏转的一个偏转电磁铁2，来使带电粒子束1以通过脊形过滤器6的不同位置的方式进行摇摆的情况下，也能不用驱动脊形过滤器6。图4是表示其它粒子射线照射装置的结构图。通过将带电粒子束1偏转，改变在脊形过滤器上的通过位置，并使带电粒子束1以重复带电粒子束1a和带电粒子束1b的方式进行摇摆，从而能使照射剂量分布在深度方向变得均匀。与图2的粒子射线照射装置相比，虽然通过脊形过滤器6后的带电粒子束1的射束直径变宽，但具有能减少偏转电磁铁的优点。因而，图4所示的粒子射线照射装置能消除因驱动脊形过滤器6而带来的噪音，不会对患者造成不愉快或不安的感觉，并可达到与利用专利文献2的装置可得到的照射剂量分布相同的、均匀的照射剂量分布。

根据如上所述的实施方式1的粒子射线照射装置58，由于包括具有损耗能量因带电粒子束1通过的位置而不同的厚度分布的脊形过滤器6、将带电粒子束1偏转的偏转器2、以及控制偏转器2以使得带电粒子束1通过脊形过滤器6的所述厚度分布的控制器，因此，能消除因驱动脊形过滤器6而带来的噪音，不会对患者造成不愉快或不安的感觉，并可达到均匀的照射剂量分布。

根据实施方式1的粒子射线治疗装置51，由于包括产生带电粒子束1并将其通过加速器54加速至预定能量的离子束产生装置52、将通过离子束产生装置52加速后的带电粒子束1进行输送的离子束输送系统59、以及将由离子束输送系统59输送来的带电粒子束1照射到照射目标上的粒子射线照射装置58，粒子射线照射装置58包括具有损耗能量因带电粒子束1通过的位置而不同的厚度分布的脊形过滤器6、将带电粒子束1偏转的偏转器2、以及控制偏转器2以使得带电粒子束1通过脊形过滤器6的所述厚度分布的控制器，因此，能消除因驱动脊形过滤器而带来的噪音，不会对患者造成不愉快或不安的感觉，并可实现利用均匀的照射剂量分布的带电粒子束进行的粒子射线治疗。

另外，虽然对于带电粒子束1a和带电粒子束1b具有相隔脊形过滤器6的山脊的一个顶峰的位置关系的情况进行了说明，但是，在相同高度的顶峰有连续多个的情况下，只要控制器进行控制使得带电粒子束1a和带电粒子束1b具有相隔山脊的一个顶峰以上的位置关系，就能得到均匀的照射剂量分布。

此外，也可以使得由下游一侧的偏转电磁铁偏转的带电粒子束1的角度与由上游一侧的偏转电磁铁偏转的带电粒子束1的角度不同。由于利用下游一侧的偏转电磁铁使带电粒子束1的射束直径缩小，因此，能用射束直径小的平行射束得到在深度方向均匀的照射剂量分布。

实施方式2.

图5是表示本发明的实施方式2中的粒子射线照射装置的结构图。与实施方式1的粒子射线照射装置的不同点在于，具有尖向束(pencil beam)扫描法所使用的照射系统21。尖向束扫描法所使用的照射系统21具有横向照射区扩大部20、检测带电粒子束1的通过位置的位置监视器12a、12b、以及检测带电粒子束1的照射剂量的照射剂量监视器13。横向照射区扩大部20具有X方向扫描电磁铁10、Y方向扫描电磁铁11、以及输出对X方向扫描电磁铁10和Y方向扫描电磁铁11的控制输入的扫描电源(未图示)。X方向扫描电磁铁10和Y方向扫描电磁铁11是射束扫描单元。深度方向照射区扩大部14具有偏转电磁铁2至4、脊形过滤器6、以及未图示的控制器。深度方向照射区扩大部14具有实施方式1所说明过的粒子射线照射装置的结构。

横向照射区扩大部20利用X方向扫描电磁铁10和Y方向扫描电磁铁11，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时间而移动，从而，能在横向得到较宽的照射区。

由于实施方式2的粒子射线照射装置58具有深度方向照射区扩大部14和尖向束扫描法所使用的照射系统21，因此，能消除因驱动脊形过滤器而带来的噪音，不会对患者造成不愉快或不安的感觉，并能以均匀的照射剂量分布达到深度方向和横向的照射区的扩大。

实施方式3.

图6是表示本发明的实施方式3中的粒子射线照射装置的结构图。与实施方式2的粒子射线照射装置的不同点在于，具有摇摆法所使用的照射系统23。摇摆法所使用的照射系统23具有横向照射区扩大部22、检测带电粒子束1的通过位置的位置监视器12a、12b、以及检测带电粒子束1的照射剂量的照射剂量监视器13。横向照射区扩大部22具有X方向摇摆电磁铁15、Y方向摇摆电磁铁16、以及输出对X方向摇摆电磁铁15和Y方向摇摆电磁铁16的控制输入的扫描电源(未图示)。X方向摇摆电磁铁15和Y方向摇摆电磁铁16是射束扫描单元。虽然未图示，但还配置有散射体、准直器(collimator)、射程移位器(range shifter)以及团块(bolus)等。

横向照射区扩大部22利用X方向摇摆电磁铁15和Y方向摇摆电磁铁16，使带电粒子束1在XY平面内呈环形形状进行扫描，并将该呈环形形状进行扫描的带电粒子束1照射到散射体上，由此，能在横向得到较宽的照射区。

由于实施方式3的粒子射线照射装置58具有深度方向照射区扩大部14和摇摆法所使用的照射系统23，因此，能消除因驱动脊形过滤器而带来的噪音，不会对患者造成不愉快或不安的感觉，并能以均匀的照射剂量分布达到深度方向和横向的照射区的扩大。

实施方式4.

图7是表示本发明的实施方式4中的粒子射线照射装置的结构图。与实施方式2的粒子射线照射装置的不同点在于，在尖向束扫描法所使用的照射系统24中没有X方向扫描电磁铁10。将深度方向照射区扩大部14的下游一侧的偏转电磁铁4、5还用作尖向束扫描法所使用的X方向扫描电磁铁，进行兼用。在这种情况下，偏转电磁铁5相当于X方向扫描电磁铁，偏转电磁铁4相当于以引导至X方向扫描电磁铁的方式进行偏转的X方向下游侧偏转器。

由于将深度方向照射区扩大部14的下游一侧的偏转电磁铁4、5兼用作尖向束扫描法所使用的X方向扫描磁铁，因此，在尖向束扫描法所使用的照射系统24中的扫描电磁铁只有Y方向扫描电磁铁11，实施方式4的粒子射线照射装置能实现尖向束扫描法。

实施方式4的粒子射线照射装置58能比实施方式2更小型。因而，利用比实施方式2小型的粒子射线照射装置，能消除因驱动脊形过滤器而带来的噪音，不会对患者造成不愉快或不安的感觉，并能以均匀的照射剂量分布达到深度方向和横向的照射区的扩大。

实施方式5.

图8是表示本发明的实施方式5中的粒子射线照射装置的结构图。与实施方式3的粒子射线照射装置的不同点在于，在摇摆法所使用的照射系统25中没有X方向摇摆电磁铁15。将深度方向照射区扩大部14的下游一侧的偏转电磁铁4、5还用作摇摆法所使用的X方向摇摆电磁铁，进行兼用。在这种情况下，偏转电磁铁5相当于X方向摇摆电磁铁，偏转电磁铁4相当于以引导至X方向摇摆电磁铁的方式进行偏转的X方向下游侧偏转器。

由于将深度方向照射区扩大部14的下游一侧的偏转电磁铁4、5兼用作摇摆法所使用的X方向摇摆电磁铁，因此，在摇摆法所使用的照射系统25中的摇摆电磁铁只有Y方向摇摆电磁铁16，实施方式5的粒子射线照射装置能实现摇摆法。

实施方式5的粒子射线照射装置58能比实施方式3更小型。因而，利用比实施方式3小型的粒子射线照射装置，能消除因驱动脊形过滤器而带来的噪音，不会对患者造成不愉快或不安的感觉，并能以均匀的照射剂量分布达到深度方向和横向的照射区的扩大。

工业上的实用性

本发明所涉及的粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置可适用于在医疗、研究中使用的粒子射线治疗装置。

Claims (14)

1.一种粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置将通过加速器加速后的带电粒子束照射到照射目标上，其特征在于，包括：

脊形过滤器，该脊形过滤器具有损耗能量因所述带电粒子束通过的位置而不同的厚度分布；将所述带电粒子束偏转的偏转器；以及控制器，该控制器控制所述偏转器以使得所述带电粒子束呈直线形地通过所述脊形过滤器的所述厚度分布，并对所述偏转器进行控制，使得所述带电粒子束在具有相隔所述脊形过滤器的山脊的至少一个顶峰的位置关系的两种状态之间重复，

所述偏转器具有：第一上游侧偏转器，该第一上游侧偏转器将所述带电粒子束朝着偏离入射的射束轴的方向偏转；以及第二上游侧偏转器，该第二上游侧偏转器配置在所述第一上游侧偏转器的下游一侧，将所述带电粒子束朝着与所述射束轴平行的方向偏转，

在所述脊形过滤器的下游一侧具有将所述带电粒子束偏转的下游侧偏转器，

所述下游侧偏转器具有：第一下游侧偏转器，该第一下游侧偏转器将所述带电粒子束朝着该带电粒子束入射的射束轴的方向偏转；以及第二下游侧偏转器，该第二下游侧偏转器配置在所述第一下游侧偏转器的下游，将所述带电粒子束朝着与所述射束轴平行的方向偏转，

所述第一下游侧偏转器和所述第二下游侧偏转器将所述带电粒子束在与所述第一上游侧偏转器和所述第二上游侧偏转器相同的平面上进行偏转。

2.如权利要求1所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

所述下游侧偏转器使得所述带电粒子束与该带电粒子束入射的射束轴一致。

3.如权利要求1所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

在所述脊形过滤器的下游一侧，具有射束扫描单元，该射束扫描单元将所述带电粒子束在与该带电粒子束入射的射束轴相交的XY平面内进行扫描。

4.如权利要求1所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

在所述下游侧偏转器的下游一侧，具有射束扫描单元，该射束扫描单元将所述带电粒子束在与该带电粒子束入射的射束轴相交的XY平面内进行扫描。

5.如权利要求2所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

在所述下游侧偏转器的下游一侧，具有射束扫描单元，该射束扫描单元将所述带电粒子束在与该带电粒子束入射的射束轴相交的XY平面内进行扫描。

6.如权利要求3所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

所述射束扫描单元具有将所述带电粒子束沿X方向进行扫描的X方向扫描电磁铁、以及将所述带电粒子束沿Y方向进行扫描的Y方向扫描电磁铁。

7.如权利要求4所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

所述射束扫描单元具有将所述带电粒子束沿X方向进行扫描的X方向扫描电磁铁、以及将所述带电粒子束沿Y方向进行扫描的Y方向扫描电磁铁。

8.如权利要求3所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

所述射束扫描单元具有使所述带电粒子束以所述射束轴为中心进行旋转的X方向摇摆电磁铁和Y方向摇摆电磁铁。

9.如权利要求4所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

所述射束扫描单元具有使所述带电粒子束以所述射束轴为中心进行旋转的X方向摇摆电磁铁和Y方向摇摆电磁铁。

10.如权利要求1所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

在所述脊形过滤器的下游一侧，具有射束扫描单元，该射束扫描单元将所述带电粒子束在与该带电粒子束入射的射束轴相交的XY平面内进行扫描，

所述射束扫描单元具有：X方向射束扫描单元，该X方向射束扫描单元配置在所述脊形过滤器侧、且将所述带电粒子束沿X方向进行扫描；以及将所述带电粒子束沿Y方向进行扫描的Y方向扫描电磁铁，

所述X方向射束扫描单元具有：将所述带电粒子束沿X方向进行扫描的X方向扫描电磁铁；以及X方向下游侧偏转器，该X方向下游侧偏转器配置在所述X方向扫描电磁铁的上游，且将通过所述脊形过滤器后的带电粒子束以引导至所述X方向扫描电磁铁的方式进行偏转。

11.如权利要求1所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

在所述脊形过滤器的下游一侧，具有射束扫描单元，该射束扫描单元将所述带电粒子束在与该带电粒子束入射的射束轴相交的XY平面内进行扫描，

所述射束扫描单元具有使所述带电粒子束以所述射束轴为中心进行旋转的X方向摇摆电磁铁和Y方向摇摆电磁铁，

所述X方向摇摆电磁铁配置在所述脊形过滤器侧，

所述射线照射装置具有X方向下游侧偏转器，该X方向下游侧偏转器配置在所述X方向摇摆电磁铁的上游，且将通过所述脊形过滤器后的带电粒子束以引导至所述X方向摇摆电磁铁的方式进行偏转。

12.如权利要求1所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

所述脊形过滤器具有多个所述厚度分布不同的顶峰。

13.如权利要求2、3、4、6、8、10、11的任一项所述的粒子射线照射装置，其特征在于，

所述脊形过滤器具有多个所述厚度分布不同的顶峰。

14.一种粒子射线治疗装置，其特征在于，包括：

产生带电粒子束并将其通过所述加速器加速至预定能量的离子束产生装置、将通过所述离子束产生装置加速后的带电粒子束进行输送的离子束输送系统、以及将由所述离子束输送系统输送来的带电粒子束照射到照射目标上的粒子射线照射装置，

所述粒子射线照射装置是权利要求1至4、6、8、10至12的任一项所述的粒子射线照射装置。