JP2000084097A

JP2000084097A - 粒子線エネルギー変更装置及び粒子線照射装置

Info

Publication number: JP2000084097A
Application number: JP10263211A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Nakagawa; ▲たか▼文中川; Kiyoshi Yoda; 潔依田; Shiro Nakamura; 史朗中村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 2000-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】一つのリッジフィルタで複数のＳＯＢＰを形
成でき、小数のリッジフィルタで個々の患者に最適な線
量分布を与えることができる粒子線エネルギー変更装置
及び粒子線照射装置を提供する。【解決手段】粒子線が入射する場所によって通過する
長さが違う構造を有し、粒子線のエネルギーを変更する
部材と、前記エネルギー変更部材を周期的に配置したエ
ネルギー変更フィルタと、前記エネルギー変更部材を周
期的に配置する方向に平行な軸の回りに前記エネルギー
変更フィルタを回転する機構を備えた構成にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は粒子を照射してガン
治療を行う装置で、粒子線のエネルギーを変更してター
ゲット内に一様な線量分布を作るための装置と、その装
置を用いた粒子線照射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１６は例えば「Ｉｎｓｔｒｕｎｅｎｔ
ｉｏｎｆｏｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｃａｎｃｅ
ｒｕｓｉｎｇｐｒｏｔｏｎａｎｄｌｉｇｈｔ−
ｉｒｏｎｂｅａｍｓ」Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕ
ｍ．Ｖｏｌ．６４Ｎｏ．８ｐｐ．２０８４−２０９０
（１９９３）に記載のリッジフィルタを用いたワブラー
法によるビーム照射方法を示す図である。図において、
１０は荷電粒子ビーム、１１は荷電粒子ビ−ムの軌道を
変更する水平（ｘ）揺動用電磁石、１２は垂直（ｙ）揺
動用電磁石である。１３は荷電粒子のエネルギーを変え
るためのレンジシフタ、１４は粒子線のエネルギーを入
射位置に応じて吸収するリッジフィルタ、１５は揺動さ
れたビーム、１６はターゲットボリューム、１７はリッ
ジフィルタの山の一つを示している。リッジフィルタ１
４は山の一つ１７をｘ方向に沿って並べて形成されてい
る。

【０００３】また、図１７はＳＯＢＰの作り方の説明図
であり、前記論文の２０７４頁に記載された水ターゲッ
トに入射した重粒子線の線量分布を描いたものである。
この図は、深さ方向に一様な線量分布ＳＯＢＰ（ｓｐｒ
ｅａｄ−ｏｕｔＢｒａｇｇｐｅａｋ）を作る原理を説
明している。図において、２１は作ったＳＯＢＰ、２２
はＳＯＢＰを形成する複数のエネルギのビームの線量分
布（ブラッグカーブ）である。図１７で各エネルギのブ
ラッグカーブは深さ方向で線量が急激に増加する場所
（ブラッグピーク）を持つ。

【０００４】図１８はリッジフィルタの構造を示す図で
あり、図１８の階段状のくさび形構造体は図１６のリッ
ジフィルタ１４の一つの山１７の断面を拡大したもので
ある。この構造体は奥行き方向（紙面に垂直な方向）に
同じ断面を有している。この構造体は、例えば直方体の
アルミの部材を削りだして、外形が階段状になるように
製作する。図において、３３はビームの進行方向、３４
は構造体の最下面、３５は構造体の最下面３４からの高
さである。粒子線はくさび状の構造体を通過すると、通
過した距離に応じてエネルギーを吸収される。従って、
各階段の構造体の最下面３４からの高さ３５を変えるこ
とによって粒子線が図１６のリッジフィルタ１４を通過
した後のエネルギーを変えることができる。また、図１
８の階段の幅３２によって前記構造体の特定の厚さの部
分を通過した粒子数を変えることができる。図１９はコ
リメータを使用した照射方法を示す図である。患部以外
にビームが照射されないようにコリメートする。図にお
いて、５１はコリメータ、５２はエネルギー補正用媒
質、５３は患部の深さ（この長さが必要なＳＯＢＰに相
当する）である。

【０００５】次に、動作について説明する。本装置の目
的は患部に所定の線量を均一に照射することにある。即
ち、図１６のターゲットボリューム１６内で、ボリュー
ムの深さ方向（ｚ方向）の領域で均一な線量分布（ＳＯ
ＢＰ）を作り、ターゲットボリュームから外れた部分は
極力線量を下げるような線量分布（図１７に示すような
ＳＯＢＰ）を形成する必要がある。粒子線を媒質に入射
すると粒子のエネルギーと媒質の種類に応じて粒子が侵
入する深さが決まる。このとき線量分布は図１７に示す
ようなブラッグカーブ２２を生じるので、複数のブラッ
グカーブ２２の足し合わせでＳＯＢＰを作ることができ
る。ブラッグカーブのピークの位置は媒質に入射する粒
子のエネルギーで決まる。媒質に入射する粒子のエネル
ギーはリッジフィルタ中を粒子が通過した後のエネルギ
ーで決まり、図１８の３５の高さで制御できる。即ち、
粒子が通過した後のエネルギーは、粒子が図１８の階段
状の構造体を通過する距離によって決まるので、階段の
高さ３１を一定とすれば、複数のブラッグカーブ２２の
間隔はほぼ一定になる。

【０００６】また、ブラッグピークの高さはそのエネル
ギーを持つ粒子数で決まり、図１８の幅３２で制御でき
る。即ち、幅３２が広ければそのエネルギー領域の粒子
数は多くなる。図１６のリッジフィルタ１４には水より
も短い距離で同じ機能を実現するために比重が重く、加
工性の良いアルミニウムが通常用いられる。フィルタの
材質が変わるとブラッグピークを作る深さは変わるがＳ
ＯＢＰを作る原理は同じである。

【０００７】従って、例えばリッジフィルタをアルミニ
ウムで製作する場合は、水媒質について所定のＳＯＢＰ
を持つリッジフィルタの設計を行えば水とアルミニウム
中での粒子のエネルギー減衰の割合がわかっているの
で、容易にアルミニウム厚を水等価厚（水媒質の厚さ）
に換算することができる。同様に水中での均一な線量分
布を作るＳＯＢＰが設計できれば容易に他の材料につい
てもＳＯＢＰを設計できる。リッジフィルタの設計法に
ついては、「ＭＯＮＴＥＣＡＲＬＯＳＩＭＵＬＡＴ
ＩＯＮＯＦＡＰＲＯＴＯＮＴＨＥＲＡＰＹＳＹ
ＳＴＥＭＦＯＲＴＨＥＣＡＬＣＵＬＡＴＩＯＮＯ
ＦＴＨＥＤＯＳＥＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮＩ
ＮＡＰＡＴＩＥＮＴ」ＴＥＲＡ，９５，Ｎｏ．４，
ｐｐ２５〜２８（１９９５）に詳述されている。

【０００８】横（図１６のＸ及びＹ）方向はターゲット
の前にコリメータを置いて照射領域を制限する方式が採
用されている。ビームは横方向を図１９のコリメータ５
１で制限され、補正用媒質５２で患部形状に合うように
エネルギーを補正する。コリメータ５１はビームを完全
に阻止できる厚みを有しているので粒子はコリメータ５
１の開口部よりも外へは行かない。５３は患部の深さ方
向の長さで、この長さがＳＯＢＰに相当し、このＳＯＢ
Ｐが得られるようなリッジフィルタ１４をコリメータ５
１の前に置く必要がある。従って、患部の深さ５３が変
わればそれに応じてリッジフィルタ１４を交換する必要
がある。以上のようにして患部のみに必要な照射線量を
与えるような粒子束を作ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来は、特定のリッジ
フィルタで設定できるＳＯＢＰの長さは固定されてい
た。患部の大きさは患者によって違うので、患者に応じ
て最適なＳＯＢＰを形成するために多数のリッジフィル
タからひとつを選択し、交換して使用しなければならな
かった。

【００１０】本発明は従来の技術の前記の問題点を解決
するためになされたものであり、一つのリッジフィルタ
で複数のＳＯＢＰを形成でき、小数のリッジフィルタで
個々の患者に最適な線量分布を与えることができる粒子
線エネルギー変更装置及び粒子線照射装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成によ
る粒子線エネルギー変更装置は、粒子線が入射する場所
によって通過する長さが違う構造を有し、粒子線のエネ
ルギーを変更する部材と、前記エネルギー変更部材を周
期的に配置したエネルギー変更フィルタと、前記部材を
周期的に配置する方向に平行な軸の回りに前記装置を回
転する機構を備えたものである。

【００１２】また、本発明の第２の構成による粒子線エ
ネルギー変更装置は、前記第１の構成において、前記エ
ネルギー変更部材は階段形状を有するくさび形構造体と
するものである。

【００１３】また、本発明の第３の構成による粒子線エ
ネルギー変更装置は、前記第１または第２の構成におい
て、前記エネルギー変更フィルタが所定の回転角度で所
定の線量分布を形成するものである。

【００１４】また、本発明の第４の構成による粒子線エ
ネルギー変更装置は、前記第２の構成において、前記エ
ネルギー変更部材の最下面からの高さが低い領域で、階
段の高さを小さくしたものである。

【００１５】また、本発明の第５の構成による粒子線エ
ネルギー変更装置は、前記第１から第４のいずれかの構
成において、前記エネルギー変更フィルタを、複数個組
み合わせて所定の線量分布を形成するものである。

【００１６】また、本発明の第６の構成による粒子線照
射装置は、回転ガントリと、前記第１から第５のいずれ
かの構成の粒子線エネルギー変更装置とを備えたもので
ある。

【００１７】また、本発明の第７の構成による粒子線照
射装置は、回転ガントリと、前記第１から第５のいずれ
かの構成の粒子線エネルギー変更装置と、複数の前記エ
ネルギー変更フィルタと、前記複数のエネルギー変更フ
ィルタを遠隔制御して交換する装置とを備えたものであ
る。

【００１８】また、本発明の第８の構成による粒子線照
射装置は、固定照射ポートと、前記第１から第５いずれ
かの構成のエネルギー変更装置とを備えたものである。

【００１９】また、本発明の第９の構成による粒子線照
射装置は、固定照射ポートと、前記第１から第５のいず
れかの構成の粒子線エネルギー変更装置と、複数の前記
エネルギー変更フィルタと、前記複数のエネルギー変更
フィルタを遠隔制御して交換する装置とを備えたもので
ある。

【００２０】また、本発明の第１０の構成による粒子線
エネルギー変更装置は、生物学的線量分布が平坦になる
ように前記エネルギー変更フィルタを設計したものであ
る。

【００２１】また、本発明の第１１の構成による粒子線
エネルギー変更装置は、前記第１から第５のいずれか構
成において、線量分布の異なる複数の前記エネルギー変
更フィルタと、前記エネルギー変更フィルタ装置を移動
させる駆動部とを備え、前記エネルギー変更フィルタの
移動により異なる線量分布を与えるものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明では、リッジフィルタを回
転することによって、図１８の階段の高さ３５は一定で
あってもビームが通過する長さが変わるようにした。リ
ッジフィルタをあらかじめ所定の角度回転した位置でＳ
ＯＢＰが平坦になるような高さ３１を決めると、回転し
てもＳＯＢＰの平坦度を悪化させずにＳＯＢＰの有効範
囲を変えることができることがシミュレーションに依っ
てわかった。さらに、あらかじめ図１８の３５の高さが
低い領域で図１８の３５の長さ変化の割合３１を小さく
することが有効であった。

【００２３】実施の形態１．図１は本発明の第１の実施
の形態の構成を示す図である。図において、６１はリッ
ジフィルタを支える支持部、６２は支持部６１を回転す
るための駆動力伝達部、６３はリッジフィルタの回転の
方向、６４は駆動用モータ、６５は粒子の進行方向、θ
はビーム軸とリッジフィルタの法線ベクトルがなす角度
である。また、図２は本発明の第１の実施の形態の効果
を説明するための図であり、図１２のワブラ法のシステ
ムにおいて、２００ＭｅＶの陽子ビームがアルミニウム
のリッジフィルタを通って水ターゲットに照射した場合
のＳＯＢＰをモンテカルロ法により計算した結果を示し
ている。図において、６６はθ＝０度の場合の水中での
線量分布、６７はθ＝４５度の場合の水中での線量分布
である。３〜５ｃｍの範囲で平坦なＳＯＢＰが形成され
ている。また、横軸は深さ、縦軸は相対線量（最大値線
量で規格化した線量分布）を示している。

【００２４】次に、動作について説明する。水中でのブ
ラッグカーブからリッジフィルタがある角度に回転した
位置（この例ではθ＝４５度の場合）で各ブラッグカー
ブの位置と重みからＳＯＢＰが平坦になるように図１８
の階段の高さ３１と幅３２を設計する。例えば、論文
Ｋ．Ｙｏｄａ，Ｙ．ＳａｉｔｏａｎｄＨ．Ｓａｋａ
ｍｏｔｏ「Ｄｏｓｅｏｐｔｉｍｏｚａｔｉｏｎｏ
ｆｐｒｏｔｏｎａｎｄｈｅａｖｙｉｏｎｔｈ
ｅｒａｐｙｕｓｉｎｇｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｓ
ａｍｐｌｅｄｐａｔｔｅｒｎｍａｃｈｉｎｇ」Ｐｈ
ｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ．４２（１９９７）ｐｐ．５４
１１−２４２０に記載された最適化手法を用いて図１７
の各ブラッグカーブ２２の重み（図１８の幅３２）を容
易に計算することができるので、ブラッグカーブ２２を
加算して所定のＳＯＢＰを得るリッジフィルタを設計で
きる（但し、この場合は３１の値は一定としている）。
リッジフィルタの材質がアルミニウムの場合、アルミニ
ウムの水等価厚さがわかっているので上記リッジフィル
タの設計結果をアルミニウムの厚さに変換する。こうす
れば、図２に示すようにリッジフィルタをθ＝４５度か
ら０度へ回転してもＳＯＢＰの均一度を悪化させずにＳ
ＯＢＰの有効範囲を連続的に変えることができることを
モンテカルロシミュレーションで検証した。この場合は
リッジフィルタが作るＳＯＢＰをもとにして１．４１倍
までの範囲でＳＯＢＰを連続的に変化させることができ
る。リッジフィルタ１４を傾斜０度に対応して最適設計
し、これを４５度まで回転させると、図１７のＳＯＢＰ
カーブ２１の範囲が拡がるが、これは複数のブラッグカ
ーブ２２のピーク位置の間隔が拡がることに対応する。
その結果、加算されたＳＯＢＰカーブ２１の平坦部には
凹凸が生じる傾向がある。従って、リッジフィルタの設
計は、予定した回転角度範囲の最大角度付近に対応して
最適設計を行ない、最大角度以内の回転角度で使用する
のが良い。

【００２５】実施の形態２．実施の形態１では階段形状
をしたくさび状のリッジフィルタについて説明したが、
階段形状でなくて滑らかな構造でもよい。形状を滑らか
にすることは図１７のブラッグカーブの本数を無限に増
やすことに等しい。

【００２６】実施の形態３．図３は本発明の第３の実施
の形態の構成を示す図である。この図では図１６に示し
たリッジフィルタの一部１７が円盤上（この例では２カ
所）に形成されている。図３（ａ）において、８０は円
盤、８１はモータである。図３（ｂ）は側面図、図３
（ｄ）は鳥瞰図である。この円盤８０の回転軸をｚ軸か
ら傾けて図３（ｃ）に示すように回転させることによっ
て図１に示したリッジフィルタと同じ機能を得ることが
できる。

【００２７】実施の形態４．図４は本発明の第４の実施
の形態の構成を示す図であり、この図はリッジフィルタ
を通過する粒子のエネルギ減衰が少ないところ（図４の
７０の領域）のみ、図１８に示す階段の高さ３１のステ
ップを小さくしたものである。図１８のリッジフィルタ
の高さ３１が一定であると、粒子線が通過後のエネルギ
ーが最大になる高さ３１はゼロであり、回転しても図１
７の最も深いところにある（最も右端に位置する）ブラ
ッグピーク２２の位置は変化せずに、それよりも小さい
エネルギーの粒子線によるブラッグピークが浅い方にシ
フトする。そのために、リッジフィルタを回転したとき
階段の高さ３１が等価的に増加する場合は一般に平坦度
が劣化する。平坦度の劣化の程度は、リッジフィルタに
よるエネルギーの減少の少ない部分（図４の７０）で大
きくなるので、図４の７０の領域で階段の高さ３１を小
さくすると改善される。図５は本発明の第４の実施の形
態の効果を説明するための図であり、モンテカルロコー
ドによって水中での線量分布を計算した結果を示してい
る。図において、８２はθ＝０度の場合、８３はθ＝４
５度の場合である。図に示すように回転してもＳＯＢＰ
の平坦度を劣化させることはない。

【００２８】実施の形態５．図６および図７は本発明の
第５の実施の形態の構成を示す図である。図６におい
て、１２１は回転ガントリ、１２２は照射部、１２３は
回転駆動部、１２４は患者ベット、１２５はビーム輸送
系を載せる円筒部である。図７は図６の照射部の拡大図
である。図において、９１は回転ガントリのビーム輸送
系を通って来たビーム、９３はリッジフィルタ１４を回
転する機構を備えた粒子線エネルギー変更装置、９８は
円筒部１２５の支持及び回転ガイド、９９は粒子線エネ
ルギー変更装置９３を回転させるためのモータである。

【００２９】次に、動作について説明する。図６で回転
ガントリ１２１は回転駆動部で患者ベット１２４の回り
で３６０度回転し患者へあらゆる角度から粒子を照射す
ることが可能である。患者ベッド１２４は空間的に固定
され、回転ガントリとともに回転する円筒１２５内に挿
入される。円筒１２５は患者ベット１２４の回りで回転
する。照射部１２２まで導かれた図７のビーム９１は水
平揺動電磁石１１と垂直揺動電磁石１２で揺動される。
ビーム９１は細いので、散乱体１３でビームサイズを広
げる。散乱体１３通過後はわずかにエネルギーが広がる
がほぼ単色である。この単色ビームは粒子線エネルギー
変更装置９３によってエネルギーを広げられＳＯＢＰを
作る。粒子線エネルギー変更装置９３通過後所定のＳＯ
ＢＰを持つビームは断面方向の照射範囲ををコリメータ
５１で決められ、患者へ照射される。回転ガントリでは
ＳＯＢＰを変えるためにリッジフィルタ１４を取り替え
ることは作業スペースが狭いので煩雑であるが、粒子線
エネルギー変更装置９３を用いることによって同一のリ
ッジフィルタを用いて容易にＳＯＢＰを変えることがで
きる。

【００３０】実施の形態６．図８および図９は本発明の
第６の実施の形態の構成を示す図であり、図８は前記図
６の回転ガントリを示している。図８において、１４５
はリッジフィルタ交換装置である。また、図９におい
て、１３０はリッジフィルタを移動させるための移動ガ
イド、１４は使用していたリッジフィルタ、１３１は他
のリッジフィルタ、１３２はリッジフィルタ１４を照射
位置まで動かすための巻き取り装置、１３３はリッジフ
ィルタ１４を交換装置まで移動させるためのワイアガイ
ド、１３４はリッジフィルタ１４を載せる台、１３５は
エアシリンダ、１３６は電磁石、１３７は固定ピン、１
３８はモータ、１３９は移動台、１４０は移動台１３９
のガイド台、１４２はワイアである。

【００３１】次に、動作について説明する。図９で、照
射部に取り付けたリッジフィルタ１４を他のリッジフィ
ルタ１３１に交換することを考える。リッジフィルタ１
４をワイア１４２を通して交換装置まで移動する。ワイ
ア１４２はワイアガイド１３３でガイドされ、モータ１
３８の駆動によって巻き取られる。通常、リッジフィル
タ１４は台１３４に固定ピン１３７で固定されている。
台１３４はリッジフィルタ１４の交換装置１４１の場所
まで移動し、固定ピン１３７を抜く。固定ピン１３７は
次のようにして抜く。電磁石１３６を励磁して固定ピン
１３７を吸着し、エアシリンダ１３５によって引く抜
く。台１３４はさらに右へシフトし、リッジフィルタ１
４が外れる。移動台１３９で交換するリッジフィルタ１
３１の位置まで上下に移動し、逆の操作でリッジフィル
タを固定、装着し、照射部まで移動する。移動は巻き取
り装置１３２がバネ構造になっており、照射部へ引き戻
される。以上の手続きでリッジフィルタ１４を他のリッ
ジフィルタ１３１に交換する。

【００３２】実施の形態７．図１０は本発明の第７の実
施の形態の構成を示す図である。図９では他のリッジフ
ィルタ１３１を上下に動かして選択したが、図１０のよ
うに円盤１５０の上に載せて交換しても良い。

【００３３】実施の形態８．図１１は本発明の第８の実
施の形態の構成を示す図であり、がん治療装置の平面を
示している。図において、１０３０は固定照射部、１０
３２はサイクロトロン、１０３４はビーム輸送系であ
る。また、図１２は図１１の固定照射部１０３０を模式
的に示す図である。

【００３４】次に、動作について説明する。水平揺動用
電磁石１１及び垂直揺動用電磁石１２によって偏向され
た粒子束１０は散乱体１３でビーム系が拡大されて粒子
線エネルギー変更装置９３へ入射される。粒子線エネル
ギー変更装置９３は回転機構を備えておりＳＯＢＰを変
えることができる。図１１の様な固定照射では患部まで
の距離を十分長く取れるので粒子線エネルギー変更装置
９３を２箇所に入れることが可能である。このようにす
れば、通常はどちらか一方しか使用しないが、交換の手
間が省ける。

【００３５】実施の形態９．図１３及び図１４は本発明
の第９の実施の形態の構成を示す図であり、図１３は図
１１の固定照射部１０３０を模式的に示したものであ
る。図１３において、１１０は粒子線照射領域、１１２
は図３と同じ機能を持つ円盤状のリッジフィルタであ
る。ここでは、リッジフィルタは４回対称になってい
る。１１１はリッジフィルタの高さ３１（図１８）を微
調整するための微調整装置である。微調整装置１１１と
円盤状リッジフィルタ１１２を組み合わせることによっ
てリッジフィルタ１４（図１６）ができあがる。図１４
に微調整装置１１１と円盤状リッジフィルタ１１２を組
み合わせた様子を示す。微調整装置１１１を使うことに
よって周方向に対して容易にリッジフィルタの所定の場
所の所定の部分の高さ（例えば、図１８の３１）を変え
ることができる。微調整装置１１１と円盤状リッジフィ
ルタ１１２は同じ回転軸を持っているのでアライメント
を精度よく行うことが可能である。

【００３６】実施の形態１０．陽子ビームやＸ線のよう
にＬＥＴ（線エネルギー付与)が小さい放射線の場合は
既に説明した方法でリッジフィルタの設計が可能である
が、炭素のような重粒子ではＬＥＴが大きく、ＬＥＴに
よりＲＢＥ（生物学的効果係数）が変わるので生物学的
に均一度の良いＳＯＢＰは前述の方法では作れない。し
かし、ＬＥＴとＲＢＥの関係については、図２０に示す
関係がわかっているので以下の方法で生物学的に均一な
なＳＯＢＰを作ることができる。但し、図において、曲
線１，２，３はそれぞれ生存確率が０．８，０．１，
０．０１でみた関係を示している。ＬＥＴもモンテカル
ロ計算コードによって容易に計算できるので、図２０の
関係図を計算結果に乗じることにより、生物学的効果を
考慮した線量が求まる。これを深さ方向にプロットする
と図１１のブラッグカーブ２２が少し変形したブラッグ
カーブが得られる。従って、既に述べたのと全く同様な
方法で生物学的に均一度の良いＳＯＢＰを作るリッジフ
ィルタを得ることができる。

【００３７】実施の形態１１．図１５は本発明の第１１
の実施の形態の構成を示す図である。図において、１
４、１６０、１６１、１６２は違う長さのＳＯＢＰを作
ることができるリッジフィルタである。（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれの位置でのリッジフ
ィルタの断面を示している。また、１６３は駆動用モー
タ、１６４はリッジフィルタを移動させる棒、１６５は
ガイドブロックである。９１は粒子束である。動作につ
いて説明する。図では粒子束はリッジフィルタ１６０を
通過して、ＳＯＢＰを作る。ＳＯＢＰを変えたい場合は
矢印の方向に移動させて他のリッジフィルタを選択す
る。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、リッジフィルタを回転するこ
とによって連続的にＳＯＢＰの範囲を変えることができ
るので、従来ＳＯＢＰを変えるために複数枚必要とされ
ていたリッジフィルタの枚数を減らすことができる。ま
た、従来はＳＯＢＰはとびとびの値しか作ることができ
なかったが、連続的にＳＯＢＰを変えることができるの
で患部を過不足無く照射できるので、正常組織に与える
影響を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示す図で
ある。

【図２】本発明の第１の実施の形態の効果を説明する
ための図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態の構成を示す図で
ある。

【図４】本発明の第４の実施の形態の構成を示す図で
ある。

【図５】本発明の第４の実施の形態の効果を説明する
ための図である

【図６】本発明の第５の実施の形態の構成を示す図で
ある。

【図７】図６の照射部の拡大図である。

【図８】本発明の第６の実施の形態の構成を示す図で
ある。

【図９】本発明の第６の実施の形態の構成を示す図で
ある。

【図１０】本発明の第７の実施の形態の構成を示す図
である。

【図１１】本発明の第７の実施の形態の構成を示す図
である。

【図１２】図１１の固定照射部を模式的に示す図であ
る。

【図１３】本発明の第９の実施の形態の構成を示す図
である。

【図１４】本発明の第９の実施の形態の構成を示す図
である。

【図１５】本発明の第１１の実施の形態の構成を示す
図である。

【図１６】リッジフィルタを使用した従来のワブラ法
による照射方法を示す図である。

【図１７】ＳＯＢＰの作り方の説明図である。

【図１８】リッジフィルタの構造を示す図である。

【図１９】コリメータを使用した照射方法を示す図で
ある。

【図２０】ＬＥＴとＲＢＥの関係を示す図である。

【符号の説明】

１４リッジフィルタ、２１ＳＯＢＰ、２２あるエ
ネルギの線量分布（ブラッグカーブ）、３１階段の高
さ、３２階段の幅、３３ビ−ムの進行方向、３４
最下面、３５高さ、６１支持部、６２駆動力伝達
部、６３回転方向、６４駆動用モータ、６５粒子
の進行方向、６６ θ＝０度の場合の水中での線量分
布、６７ θ＝４５度の場合の水中での線量分布、８０
円盤、８１モータ、８２ θ＝０度の場合。８３
θ＝４５度の場合、９１ビーム、９３粒子線エネル
ギー変更装置、９８回転ガイド、９９モータ、１１
０粒子線照射領域、１１２円盤状リッジフィルタ１１
１微調装置、１２１回転ガントリ、１２２照射
部、１２３回転駆動部、１２４患者ベット、１２５
円筒部、１３０移動ガイド、１３１他のリッジフ
ィルタ、１３２巻取り装置、１３３ワイアガイド、
１３４載置台、１３５エアシリンダ、１３６電磁
石、１３７固定ピン、１３８モータ、１３９移動
台、１４０ガイド台、１４２ワイア、１４５リッ
ジフィルタ交換装置、１５０円盤、１６０，１６１，
１６２リッジフィルタ、１６３駆動用モータ、１６
４移動棒、１６５ガイドロック、１０３０固定照
射部、１０３２サイクロトロン、１０３４ビーム輸
送系、θ 角度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村史朗東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 4C082 AA01 AC04 AC05 AE01 AE03 AG12 AG22 AG31 AG33 AG34 AG42 AG52

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子線が入射する場所によって通過する
長さが違う構造を有し、粒子線のエネルギーを変更する
部材と、前記エネルギー変更部材を周期的に配置したエ
ネルギー変更フィルタと、前記エネルギー変更部材を周
期的に配置する方向に平行な軸の回りに前記エネルギー
変更フィルタを回転できる機構を備えた粒子線エネルギ
ー変更装置。
【請求項２】前記エネルギー変更部材は階段形状を有
するくさび形構造体である請求項１記載の粒子線エネル
ギー変更装置。
【請求項３】前記エネルギー変更フィルタが、所定の
回転角度で所定の線量分布を形成する請求項１または請
求項２記載の粒子線エネルギー変更装置。
【請求項４】前記エネルギー変更部材の最下面からの
高さが低い領域で、階段の高さを小さくした請求項２記
載の粒子線エネルギー変更装置。
【請求項５】前記エネルギー変更フィルタを、複数個
組み合わせて所定の線量分布を形成する請求項１〜請求
項４のいずれかに記載の粒子線エネルギー変更装置。
【請求項６】回転ガントリと請求項１〜請求項５のい
ずれかに記載の粒子線エネルギー変更装置とを備えた粒
子線照射装置。
【請求項７】回転ガントリと請求項１〜請求項５のい
ずれかに記載の粒子線エネルギー変更装置と、複数の前
記エネルギー変更フィルタと、前記複数のエネルギー変
更フィルタを遠隔制御して交換する装置とを備えた粒子
線照射装置。
【請求項８】固定照射ポートと請求項１〜請求項５い
ずれかに記載のエネルギー変更装置とを備えた線照射装
置。
【請求項９】固定照射ポートと請求項１〜請求項５の
いずれかに記載の粒子線エネルギー変更装置と、複数の
前記エネルギー変更フィルタと、前記複数のエネルギー
変更フィルタを遠隔制御して交換する装置とを備えた粒
子線照射装置。
【請求項１０】生物学的線量分布が平坦になるように
前記エネルギー変更フィルタを設計した請求項１〜請求
項５のいずれかに記載の粒子線エネルギー変更装置。
【請求項１１】線量分布の異なる複数の前記エネルギ
ー変更フィルタと、前記複数のエネルギー変更フィルタ
を移動させる駆動部を備え、前記エネルギー変更フィル
タの移動により異なる線量分布を与えることを特徴とす
る請求項１〜請求項５のいずれかに記載の粒子線エネル
ギ変更装置。