JP2001212253A - Particle ray irradiation method and particle ray irradiation equipment - Google Patents

Particle ray irradiation method and particle ray irradiation equipment

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JP2001212253A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to uniformly, accurately and easily irradiate over a three dimensional irradiation area. SOLUTION: The particle ray irradiation equipment is provided with a range shifter 7 to shift the energy of particle ray spot beam to plural kinds and scanning magnets 3a, 3b to shift the position to be irradiated by the particle ray. The energy and the position of particle ray spot beam are controlled during the irradiation on the affected part. A scatterer device 9 is provided, which can shift the diameter of spot beam to plural kinds.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、粒子加速器から出
射される粒子線の照射装置および照射方法において、特
に粒子線治療装置に用いられる粒子線3次元照射装置お
よび3次元照射方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for irradiating a particle beam emitted from a particle accelerator, and more particularly to a three-dimensional particle irradiation apparatus and a three-dimensional irradiation method used for a particle beam therapy system.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、日本における死亡原因の約3分の
1を占めるがんの治療方法として、陽子や重粒子を用い
た粒子線治療法が注目されている。この方法は、加速器
から出射された陽子ビーム、あるいは重粒子ビームをが
ん細胞に照射することで、正常細胞にほとんど影響を与
えることなく、がん細胞のみを死滅させることができ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, particle beam therapy using protons and heavy particles has attracted attention as a method for treating cancer, which accounts for about one third of the causes of death in Japan. In this method, by irradiating a cancer cell with a proton beam or a heavy particle beam emitted from the accelerator, only the cancer cells can be killed without substantially affecting normal cells.

【0003】現在主として使用されている粒子線治療の
照射方法は、ワブラ法や二重散乱体法などと呼ばれる2
次元照射方法であるが、粒子線治療のさらに進んだ治療
法として、スポットビームの照射位置を3次元的に走査
することにより、より高精度にがん細胞の狙い撃ちを行
う方法が提案され、一部実用化されている。
[0003] Particle beam therapy irradiation methods mainly used at present are referred to as a Wobble method or a double scatterer method.
As a three-dimensional irradiation method, as a more advanced treatment method of particle beam therapy, a method of aiming cancer cells with higher accuracy by scanning the irradiation position of a spot beam three-dimensionally has been proposed. Department has been put to practical use.

【0004】この3次元照射法として代表的なものが、
3次元スポットスキャニング法や3次元ラスタ法と呼ば
れるものである。一般にスポットスキャニング法は、照
射スポットを明確に区切り、照射停止中に照射位置の走
査を行うものであり、またラスタ法は、照射スポットの
区切りが明確でないという違いがある。
A typical one of the three-dimensional irradiation methods is as follows.
This is called a three-dimensional spot scanning method or a three-dimensional raster method. Generally, the spot scanning method clearly divides the irradiation spot and scans the irradiation position while the irradiation is stopped, and the raster method has a difference that the division of the irradiation spot is not clear.

【0005】これらの3次元照射方法によれば、照射領
域を精度よく患部に合わせることが可能になり、従来の
2次元的照射方法と比較して正常患部への被爆を抑制す
ることができる。
[0005] According to these three-dimensional irradiation methods, the irradiation area can be accurately adjusted to the affected part, and the exposure to the normal affected part can be suppressed as compared with the conventional two-dimensional irradiation method.

【0006】以下、3次元スポットスキャニング法によ
りがん治療を行うための3次元照射装置について図面を
用いて説明する。
Hereinafter, a three-dimensional irradiation apparatus for performing a cancer treatment by a three-dimensional spot scanning method will be described with reference to the drawings.

【0007】図11は、治療室に配置された3次元スポ
ットスキャニング用の3次元照射装置の概略構成図であ
る。図11において、1は治療ベッドであり、2は3次
元照射装置である。この3次元照射装置2は、スキャニ
ング磁石3a,3b、線量モニタ4、位置モニタ5、リ
ッジフィルタ6、レンジシフタ7、制御計算機8から構
成されている。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional irradiation apparatus for three-dimensional spot scanning arranged in a treatment room. In FIG. 11, 1 is a treatment bed, and 2 is a three-dimensional irradiation device. The three-dimensional irradiation device 2 includes scanning magnets 3a and 3b, a dose monitor 4, a position monitor 5, a ridge filter 6, a range shifter 7, and a control computer 8.

【0008】次に、図11で示した3次元照射装置の各
機器の構成と機能を説明する。
Next, the configuration and function of each device of the three-dimensional irradiation apparatus shown in FIG. 11 will be described.

【0009】スキャニング磁石3a,3bは、スキャニ
ング磁石に入射したスポットビームを体内患部内のビー
ム軸に対して垂直面上の点(X、Y)に走査する。
The scanning magnets 3a and 3b scan the spot beam incident on the scanning magnet at a point (X, Y) on a plane perpendicular to the beam axis in the affected part of the body.

【0010】レンジシフタ7は、体内患部内のビーム軸
方向の位置(Z)を制御する。このレンジシフタ7は、
厚さの異なる複数のアクリル板から構成されており、こ
れらアクリル板を適宜組合せることによりレンジシフタ
を通過するビームエネルギー、すなわち体内レンジを段
階的に変化させることができる。レンジシフタ7におけ
る体内レンジの制御は、一般的には一定間隔距離をもっ
て切替えられる。
The range shifter 7 controls the position (Z) in the direction of the beam axis in the affected part of the body. This range shifter 7
It is composed of a plurality of acrylic plates having different thicknesses, and by appropriately combining these acrylic plates, the beam energy passing through the range shifter, that is, the in-vivo range can be changed stepwise. The control of the in-vivo range in the range shifter 7 is generally switched at a fixed interval.

【0011】単エネルギー粒子線ビームの体内深さ方向
の線量分布は、体内レンジ近傍に非常にシャープなピー
ク(以下、ブラッグピークと呼ぶ)分布を持つため、リ
ッジフィルタ6を用いて、レンジシフタによって切替え
られる体内レンジの間隔距離に対応するように単エネル
ギーの粒子線ビームの体内レンジを拡大する。
Since the dose distribution of the monoenergetic particle beam in the body depth direction has a very sharp peak (hereinafter referred to as Bragg peak) distribution in the vicinity of the body range, it is switched by the range shifter using the ridge filter 6. The in-vivo range of the monoenergetic particle beam is expanded so as to correspond to the interval distance of the in-vivo range.

【0012】線量モニタ4は、体内に照射する線量を測
定するためのものであり、位置モニタ5は、スキャニン
グ磁石3a,3bにより走査されたビーム位置が正しい
位置にあるかどうかを識別するためのものである。
The dose monitor 4 is for measuring the dose to be radiated into the body, and the position monitor 5 is for discriminating whether or not the beam position scanned by the scanning magnets 3a and 3b is at a correct position. Things.

【0013】制御計算機8は、これら各機器の設定を制
御するものである。
The control computer 8 controls the settings of these devices.

【0014】これらの各照射機器を用いて、以下の方法
により3次元照射が行われる。
Using these irradiation devices, three-dimensional irradiation is performed by the following method.

【0015】制御計算機8に保持された照射パターンテ
ーブルには、スポット位置(Xi、Yi、Z)、照射線量
(Di)が書込まれている。この照射パターンテーブル
に基づきスポット照射が行われる。
In the irradiation pattern table held in the control computer 8, spot positions (Xi, Yi, Z) and irradiation doses (Di) are written. Spot irradiation is performed based on this irradiation pattern table.

【0016】最深スライスの位置(Zi)に応じて粒子
線ビームの入射エネルギーとレンジシフタ7におけるア
クリル板厚が選ばれる。
The incident energy of the particle beam and the thickness of the acrylic plate in the range shifter 7 are selected according to the position (Zi) of the deepest slice.

【0017】次に、最深スライスに対して、位置(X
i、Yi)[i=1〜n]が選ばれ、スキャニング磁石3
a,3bによりこれらの位置(Xi、Yi)に照射され
る。スキャニング磁石3a,3bにおいて単エネルギー
であった粒子線ビームは、リッジフィルタ6によって、
体内レンジ分布がスライス幅に対応するようエネルギー
分布が拡大されている。このスライス上の位置(Xi、
Yi)の照射線量は線量モニタ4により監視され、予定
線量(Di)の照射を検出するとビームが停止され、ス
キャニング磁石3a,3bによって照射位置が同じスラ
イス上の次の位置(Xi+1、Yi+1)に変更される。
Next, with respect to the deepest slice, the position (X
i, Yi) [i = 1 to n] is selected and the scanning magnet 3
These positions (Xi, Yi) are irradiated by a and 3b. The particle beam having a single energy in the scanning magnets 3 a and 3 b is converted by the ridge filter 6.
The energy distribution is expanded so that the in-vivo range distribution corresponds to the slice width. The position on this slice (Xi,
The irradiation dose of Yi) is monitored by the dose monitor 4, and when the irradiation of the scheduled dose (Di) is detected, the beam is stopped, and the scanning magnets 3a and 3b irradiate the next position (Xi + 1, Yi) on the same slice. +1).

【0018】このスライス内の点の照射がすべて終了す
ると、レンジシフタ7におけるアクリル厚が変更され、
次のスライス(Zi+1)の照射が行われる。これをスラ
イス毎に順次繰り返すことで3次元的に照射を行う。
When the irradiation of all the points in this slice is completed, the acrylic thickness in the range shifter 7 is changed,
The irradiation of the next slice (Zi + 1) is performed. By repeating this sequentially for each slice, irradiation is performed three-dimensionally.

【0019】上述したように3次元照射において、照射
パターンは患部形状および照射方向に応じて決められ
る。照射パターンの形成は治療計画と呼ばれ、たとえば
X線CT撮影などの方法により患部を同定し、治療計画
ソフトウェアを用いて執り行われる。この治療計画によ
り各スポットにおける3次元照射位置(Xi、Yi、Z
i)と照射線量(Di)があらかじめテーブル化され、制
御計算機8に取り込まれる。
As described above, in three-dimensional irradiation, the irradiation pattern is determined according to the shape of the affected part and the irradiation direction. The formation of the irradiation pattern is called a treatment plan, and is performed using a treatment planning software by identifying an affected part by a method such as X-ray CT imaging. According to this treatment plan, the three-dimensional irradiation position (Xi, Yi, Z
i) and the irradiation dose (Di) are tabulated in advance and taken into the control computer 8.

【0020】制御計算機8では、3次元照射位置のう
ち、ビーム軸垂直方向位置(Xi、Yi)は磁石の電流値
に、ビーム軸方向位置Zi、すなわち体内飛程はレンジ
シフタ厚に変換されて、各照射機器の制御を行う。
In the control computer 8, of the three-dimensional irradiation positions, the position (Xi, Yi) in the direction perpendicular to the beam axis is converted into the current value of the magnet, and the position Zi in the beam axis, that is, the internal range is converted into the thickness of the range shifter. Controls each irradiation device.

【0021】以上のように体内患部に対して3次元的に
照射を行うことにより、従来の2次元的照射方法と比較
して、精度よく患部の形状並びに大きさに合致させて照
射を行うことが可能になる。
By irradiating the affected part in the body three-dimensionally as described above, it is possible to perform irradiation in accordance with the shape and size of the affected part more accurately than in the conventional two-dimensional irradiation method. Becomes possible.

【0022】ところが、3次元スポットスキャニング法
のような3次元的照射方法では、以下のような問題があ
った。 照射ビームは、ビーム軸方向位置Zi制御のためのレン
ジシフタにより散乱されるため、患部内のスポット位置
におけるビーム径がレンジシフタの厚さに依存して変化
してしまう。たとえば、患部の深部に照射する場合は、
薄いレンジシフタを使用するために散乱の影響が小さく
ビーム径の広がりも小さいのに対して、患部の浅部に照
射する場合は、厚いレンジシフタを使用するためビーム
径の広がりが大きくなってしまう。
However, the three-dimensional irradiation method such as the three-dimensional spot scanning method has the following problems. Since the irradiation beam is scattered by the range shifter for controlling the position Zi in the beam axis direction, the beam diameter at the spot position in the affected part changes depending on the thickness of the range shifter. For example, when irradiating deep into the affected area,
The use of a thin range shifter causes less influence of scattering and a small beam diameter spread, but when irradiating a shallow part of an affected part, the beam diameter spreads large because a thick range shifter is used.

【0023】しかし、現状の治療計画ソフトウェアは、
簡単化のため、ビーム径は同一のものとして照射パター
ンを作成するように作られている。したがって、治療計
画により形成された照射パターンにしたがって照射を行
うと、計画したような一様性のある照射ができないとい
う問題がある。また、ビーム径の変化を取り込んだ治療
計画ソフトウェアの製作は、アルゴリズムが複雑なた
め、非常に困難である。
However, current treatment planning software is:
For the sake of simplicity, the beam diameter is made the same so as to create an irradiation pattern. Therefore, there is a problem that if the irradiation is performed in accordance with the irradiation pattern formed by the treatment plan, it is not possible to perform the irradiation with uniformity as planned. Also, it is very difficult to produce treatment planning software that captures changes in the beam diameter due to the complexity of the algorithm.

【0024】一方、前述したように3次元的に一様な照
射線量分布を形成するためには、各スポットにおけるビ
ーム径は同一であることが望ましいが、ビーム軸に垂直
な面におけるスポット同士の間隔よりビーム径が小さく
なると、この面内の照射線量分布には凹凸が生じ、もは
や均一な分布とはならない。
On the other hand, in order to form a three-dimensionally uniform irradiation dose distribution as described above, it is desirable that the beam diameter at each spot is the same, but the spots on the plane perpendicular to the beam axis are If the beam diameter is smaller than the interval, the irradiation dose distribution in this plane will have irregularities, and will no longer be uniform.

【0025】この凹凸を避けるために、図12に示すよ
うにスポット間隔に応じて、ある程度のビーム径を持つ
スポットビームを照射することが行われる。しかしなが
ら、ビーム径の大きいスポットビームを照射すると、照
射領域境界における線量分布の切れが悪くなり、本来照
射する必要のない領域の組織まで被爆させ、正常組織に
ダメージを与えてしまうことになる。
In order to avoid this unevenness, a spot beam having a certain beam diameter is applied according to the spot interval as shown in FIG. However, when a spot beam with a large beam diameter is irradiated, the dose distribution at the boundary of the irradiation area becomes poor, and the tissue in the area that does not originally need to be irradiated is exposed, and normal tissues are damaged.

【0026】[0026]

【発明が解決しようとする課題】このように従来の3次
元的照射方法では、レンジシフタによる散乱のため、患
部内のスポット位置におけるビーム径がレンジシフタの
厚さに依存して変化してしまい、計画したような一様性
のある照射ができないという問題があった。
As described above, in the conventional three-dimensional irradiation method, the beam diameter at the spot position in the affected area changes depending on the thickness of the range shifter due to the scattering by the range shifter. There is a problem that uniform irradiation as described above cannot be performed.

【0027】さらに、ビーム径の大きいスポットビーム
を照射するために、照射領域境界における線量分布の切
れが悪くなり、本来照射する必要のない領域の組織まで
被爆させ、正常組織にダメージを与えてしまうという問
題があった。
Furthermore, since a spot beam having a large beam diameter is irradiated, the dose distribution at the boundary of the irradiation region becomes poor, and the tissue in the region that does not need to be irradiated is exposed to radiation, and normal tissue is damaged. There was a problem.

【0028】本発明は上記のような問題点を解消するた
めなされたもので、患部内のスポット位置ごとにビーム
径が調整できて照射領域にわたって一様化され、かつ、
照射領域境界における線量の切れを良好にできる3次元
照射方法及び照射装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the beam diameter can be adjusted for each spot position in an affected part, the beam diameter can be uniformed over an irradiation area, and
It is an object of the present invention to provide a three-dimensional irradiation method and an irradiation device capable of favorably cutting a dose at an irradiation region boundary.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により粒子線照射方法と粒
子線照射装置を構成する。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a particle beam irradiation method and a particle beam irradiation apparatus by the following means.

【0030】請求項1に対応する発明は、粒子線スポッ
トビームのエネルギーと位置を制御して被照射部位に照
射を行う粒子線照射方法において、スポットビーム径を
複数に切替え可能なビーム径調整手段によりビーム径を
制御して照射を行う。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a particle beam irradiation method for controlling the energy and the position of a particle beam spot beam to irradiate a portion to be irradiated. Irradiation is performed by controlling the beam diameter.

【0031】請求項2に対応する発明は、粒子線スポッ
トビームのエネルギーと位置を順次制御して被照射部位
の形状並びに大きさに合致するように3次元照射を行う
粒子線照射方法において、スポットビーム径を複数に切
替え可能なビーム径調整手段によりビーム径を制御して
照射を行う。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a particle beam irradiation method for sequentially controlling the energy and position of a particle beam spot beam to perform three-dimensional irradiation so as to conform to the shape and size of a portion to be irradiated. Irradiation is performed by controlling the beam diameter by a beam diameter adjusting means capable of switching a plurality of beam diameters.

【0032】請求項3に対応する発明は、粒子線スポッ
トビームのエネルギーと位置を順次制御して被照射部位
の形状並びに大きさに合致するように3次元照射を行う
粒子線照射方法において、前記エネルギー又は3次元照
射位置のうちのビーム軸方向位置或いはエネルギー切替
え機構の状態をパラメータの一つとして、スポットビー
ム径を複数に切替え可能なビーム径調整手段により制御
して照射を行う。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a particle beam irradiation method for sequentially controlling the energy and position of a particle beam spot beam to perform three-dimensional irradiation so as to match the shape and size of a portion to be irradiated. Irradiation is performed under the control of the beam diameter adjusting means capable of switching the spot beam diameter to a plurality, using the energy or the position in the beam axis direction among the three-dimensional irradiation positions or the state of the energy switching mechanism as one of the parameters.

【0033】請求項4に対応する発明は、粒子線スポッ
トビームのエネルギーと位置を順次制御して被照射部位
の形状並びに大きさに合致するように3次元照射を行う
粒子線照射方法において、照射領域を複数のグループに
分け、スポットビーム径を複数に切替え可能なビーム径
調整手段により、各グループに対応させてビーム径を制
御して照射を行う。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a particle beam irradiation method for sequentially controlling the energy and position of a particle beam spot beam to perform three-dimensional irradiation so as to conform to the shape and size of a portion to be irradiated. The area is divided into a plurality of groups, and irradiation is performed by controlling the beam diameter corresponding to each group by a beam diameter adjusting means capable of switching the spot beam diameter to a plurality.

【0034】請求項5に対応する発明は、請求項4に対
応する発明の粒子線照射方法において、前記グループと
して、照射領域境界近傍にあるスポット位置をグループ
の一つとして設定し、前記境界近傍スポットを照射する
スポットビームの径を照射領域中央部位置のスポットと
比較して小さくなるように制御して照射を行う。
According to a fifth aspect of the present invention, in the particle beam irradiation method according to the fourth aspect of the present invention, a spot position near an irradiation area boundary is set as one of the groups, and Irradiation is performed by controlling the diameter of the spot beam for irradiating the spot so as to be smaller than the spot at the central position of the irradiation area.

【0035】請求項6に対応する発明は、粒子線スポッ
トビームのエネルギーと位置を順次制御して被照射部位
の形状並びに大きさに合致するように3次元照射を行う
粒子線照射方法において、照射領域を複数のグループに
分け、同一グループ内にあるスポットから順次照射を行
う。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a particle beam irradiation method for sequentially controlling the energy and the position of a particle beam spot beam to perform three-dimensional irradiation so as to match the shape and size of a portion to be irradiated. The area is divided into a plurality of groups, and irradiation is performed sequentially from the spots in the same group.

【0036】請求項7に対応する発明は、粒子線スポッ
トビームのエネルギーと位置を順次制御して被照射部位
の形状並びに大きさに合致するように3次元照射を行う
粒子線照射方法において、照射領域を複数のグループに
分け、グループ毎にスポットビーム径を複数に切替え可
能なビーム径調整手段によりビーム径を制御して、同一
グループ内にあるスポットから順次照射を行う。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a particle beam irradiation method for sequentially controlling the energy and position of a particle beam spot beam to perform three-dimensional irradiation so as to conform to the shape and size of a portion to be irradiated. The area is divided into a plurality of groups, and the beam diameter is controlled by a beam diameter adjusting means capable of switching the spot beam diameter to a plurality of groups for each group, and irradiation is sequentially performed from spots in the same group.

【0037】請求項8に対応する発明は、請求項1乃至
4、請求項7のいずれかに対応する発明の粒子線照射方
法において、前記ビーム径調整手段は、1つ以上の散乱
体をビーム軸上に出し入れすることによりビーム径を制
御する。
According to an eighth aspect of the present invention, in the particle beam irradiation method according to any one of the first to fourth and seventh aspects, the beam diameter adjusting means is configured to emit one or more scatterers. The beam diameter is controlled by moving the beam in and out of the axis.

【0038】請求項9に対応する発明は、請求項1乃至
4、請求項7のいずれかに対応する発明の粒子線照射方
法において、前記ビーム径調整手段は、収束電磁石によ
りビーム径を制御する。
According to a ninth aspect of the present invention, in the particle beam irradiation method according to any one of the first to fourth and seventh aspects, the beam diameter adjusting means controls the beam diameter with a focusing electromagnet. .

【0039】請求項10に対応する発明は、粒子線スポ
ットビームのエネルギーを複数に切替える機構と、前記
粒子線の照射位置を切替える機構とを備えて、前記粒子
線スポットビームのエネルギーと位置を制御して被照射
部位に照射を行う粒子線照射装置において、スポットビ
ーム径を複数に切替え可能なビーム径調整機構を設け
る。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a mechanism for switching the energy of the particle beam spot beam to a plurality, and a mechanism for switching the irradiation position of the particle beam to control the energy and position of the particle beam spot beam. In the particle beam irradiation apparatus for irradiating the irradiation target part with a beam diameter, a beam diameter adjusting mechanism capable of switching a plurality of spot beam diameters is provided.

【0040】請求項11に対応する発明は、粒子線スポ
ットビームのエネルギーを複数に切替える機構と、前記
粒子線の照射位置を切替える機構と、前記粒子線スポッ
トビームのエネルギーと前記照射位置を被照射部位の形
状並びに大きさに合致するように順次制御する制御計算
機とを備えた3次元粒子線照射装置において、スポット
ビーム径を複数に切替える可能なビーム径調整機構と、
3次元照射位置又は前記エネルギーの値、或いは前記エ
ネルギー切替え機構の状態をパラメータの一つとして前
記ビーム径調整機構の制御を行う機構とを設ける。
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a mechanism for switching the energy of a particle beam spot beam to a plurality, a mechanism for switching an irradiation position of the particle beam, and a method for irradiating the energy of the particle beam spot beam and the irradiation position. In a three-dimensional particle beam irradiation apparatus including a control computer that sequentially controls the shape and size of a part so as to match the shape and size of the part, a beam diameter adjustment mechanism capable of switching a spot beam diameter to a plurality,
A mechanism is provided for controlling the beam diameter adjusting mechanism using the three-dimensional irradiation position or the value of the energy or the state of the energy switching mechanism as one of the parameters.

【0041】請求項12に対応する発明は、粒子線スポ
ットビームのエネルギーを複数に切替える機構と、前記
粒子線の照射位置を切替える機構と、前記粒子線スポッ
トビームのエネルギーと前記照射位置を被照射部位の形
状並びに大きさに合致するように順次制御する制御計算
機とを備えた3次元粒子線照射装置において、スポット
ビーム径を複数に切替え可能なビーム径調整機構と、3
次元照射位置とスポットビーム径をパラメータとして前
記エネルギー切替え機構と照射位置切替え機構と、スポ
ットビーム径調整機構を制御する制御機構とを設ける。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a mechanism for switching the energy of a particle beam spot beam to a plurality, a mechanism for switching an irradiation position of the particle beam, and a method for irradiating the energy of the particle beam spot beam and the irradiation position. In a three-dimensional particle beam irradiation apparatus provided with a control computer for sequentially controlling so as to match the shape and size of a part, a beam diameter adjusting mechanism capable of switching a plurality of spot beam diameters,
The energy switching mechanism, the irradiation position switching mechanism, and the control mechanism for controlling the spot beam diameter adjusting mechanism are provided using the two-dimensional irradiation position and the spot beam diameter as parameters.

【0042】請求項13に対応する発明は、請求項10
乃至12のいずれかに対応する発明の粒子線照射装置に
おいて、前記ビーム径調整機構は、複数枚からなる散乱
体機器で構成される。
An invention corresponding to claim 13 is claim 10.
In the particle beam irradiation apparatus according to any one of the above aspects, the beam diameter adjusting mechanism is constituted by a plurality of scatterer devices.

【0043】請求項14に対応する発明は、請求項10
乃至12のいずれかに記載の粒子線照射装置において、
前記ビーム径調整機構は、収束電磁石で構成される。
The invention corresponding to claim 14 is the invention according to claim 10
In the particle beam irradiation apparatus according to any one of to 12,
The beam diameter adjusting mechanism includes a focusing electromagnet.

【0044】請求項15に対応する発明は、請求項10
乃至12のいずれかに対応する発明の粒子線照射装置に
おいて、粒子線スポットビームのエネルギーを切替える
機構として、レンジシフタを用いる。
The invention corresponding to claim 15 is the invention according to claim 10.
In the particle beam irradiation apparatus according to any one of the above aspects, a range shifter is used as a mechanism for switching the energy of the particle beam spot beam.

【0045】請求項16に対応する発明は、請求項15
に対応する発明の粒子線照射装置において、レンジシフ
タは、1つ以上の板から構成され、且つ前記板に該板の
材質あるいは板厚に対応させた厚さを有する前記板と異
なる材質の板あるいは膜が取付けられたものである。
The invention corresponding to claim 16 is based on claim 15.
In the particle beam irradiation apparatus according to the invention, the range shifter is formed of one or more plates, and the plate has a thickness different from that of the plate having a thickness corresponding to the material or the thickness of the plate. The one with the membrane attached.

【0046】従って、上記のような発明によれば、ビー
ム径調整機構により、レンジシフタや体内における粒子
線ビーム散乱の影響を除外し、3次元的な照射位置によ
らない同一なビーム径を簡単に得ることが可能になる。
Therefore, according to the invention as described above, the beam diameter adjusting mechanism eliminates the influence of the particle beam scattering in the range shifter and the body, and can easily obtain the same beam diameter regardless of the three-dimensional irradiation position. It is possible to obtain.

【0047】ここで、ビーム径調整機構の制御は、レン
ジシフタ厚か、レンジシフタ厚を与えるビーム軸方向照
射位置あるいはエネルギー値をパラメータとして演算さ
れ、とり行われる。
Here, the control of the beam diameter adjusting mechanism is carried out by calculating using the range shifter thickness, the irradiation position in the beam axis direction which gives the range shifter thickness or the energy value as a parameter.

【0048】したがって、3次元的照射領域にわたって
均一で精度よい照射が、簡単に行うことが可能になる。
Therefore, uniform and accurate irradiation over the three-dimensional irradiation area can be easily performed.

【0049】また、3次元照射テーブルのパラメータと
して、照射線量、3次元照射位置の他に、スポット径を
含んでおり、照射スポットごとにスポット径を変更して
照射することが可能になる。このため、たとえば、境界
近傍のスポット位置のビーム径を中央部のスポット位置
に比べて小さくすることができる。
Also, the parameters of the three-dimensional irradiation table include the spot diameter in addition to the irradiation dose and the three-dimensional irradiation position, and the irradiation can be performed with the spot diameter changed for each irradiation spot. For this reason, for example, the beam diameter at the spot position near the boundary can be made smaller than the spot position at the center.

【0050】よって、照射領域にわたって照射線量が均
一、かつ、照射領域境界での照射線量の切れがよい照射
が可能になり、正常組織への被爆を低減することができ
る。
Therefore, the irradiation dose can be uniform over the irradiation region and the irradiation dose can be sharply cut off at the boundary of the irradiation region, and the exposure to normal tissues can be reduced.

【0051】[0051]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0052】図1は本発明の第1の実施の形態としてゴ
アを治療室に配置された3次元スポットスキャニング法
用の3次元照射装置を示す概略構成図で、従来例で示し
た図11と同一部品には同一符号を付して説明する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a three-dimensional irradiation apparatus for a three-dimensional spot scanning method in which a gore is disposed in a treatment room according to a first embodiment of the present invention. The same parts will be described with the same reference numerals.

【0053】図1において、1が治療ベッドであり、1
0が3次元照射装置である。3次元照射装置10は、ス
キャニング磁石3a,3b、線量モニタ4、位置モニタ
5、リッジフィルタ6、レンジシフタ7、制御計算機8
及び散乱体装置9から構成されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a treatment bed,
0 is a three-dimensional irradiation device. The three-dimensional irradiation device 10 includes scanning magnets 3a and 3b, a dose monitor 4, a position monitor 5, a ridge filter 6, a range shifter 7, and a control computer 8.
And a scatterer device 9.

【0054】次に、図1で示した3次元照射装置の各機
器の構成と機能を説明する。
Next, the configuration and function of each device of the three-dimensional irradiation apparatus shown in FIG. 1 will be described.

【0055】上記スキャニング磁石3a,3bは、スキ
ャニング磁石に入射したスポットビームを体内患部内の
ビーム軸に対して垂直面上の点(X、Y)に走査する。
ここで、スキャニング磁石3aおよび3bは、それぞれ
ビームをX方向に走査するX方向スキャニング磁石およ
びY方向に走査するY方向スキャニング磁石である。
The scanning magnets 3a and 3b scan the spot beam incident on the scanning magnet at a point (X, Y) on a plane perpendicular to the beam axis in the affected part of the body.
Here, the scanning magnets 3a and 3b are an X-direction scanning magnet that scans the beam in the X direction and a Y-direction scanning magnet that scans the beam in the Y direction, respectively.

【0056】上記レンジシフタ7は、体内患部内のビー
ム軸方向の位置(Z)を制御するものである。このレン
ジシフタ7は、厚さの異なる複数枚のアクリル板から構
成されており、これらアクリル板の組合せによりレンジ
シフタを通過するビームエネルギー、すなわち体内レン
ジを段階的に変化させるものである。
The range shifter 7 controls the position (Z) in the beam axis direction in the affected part of the body. The range shifter 7 is composed of a plurality of acrylic plates having different thicknesses, and changes the beam energy passing through the range shifter, that is, the in-vivo range in a stepwise manner by a combination of these acrylic plates.

【0057】上記リッジフィルタ6は、レンジシフタ7
によって切替えられる体内レンジの間隔に対応するよう
に単エネルギーの粒子線ビームの体内レンジを拡大する
ものである。
The ridge filter 6 includes a range shifter 7
The internal range of the monoenergetic particle beam is expanded so as to correspond to the interval of the internal range switched by the above.

【0058】上記散乱体装置9は、金、鉛、アルミニウ
ム等の金属膜、あるいはポリイミド等の有機膜からな
り、複数枚の厚さの異なる有機膜で構成されている。こ
の散乱体装置9は、その材質および厚さを変更すること
により、スポットビームの体内位置におけるスポット径
を調整できるものである。
The scatterer device 9 is made of a metal film such as gold, lead or aluminum, or an organic film such as polyimide, and is composed of a plurality of organic films having different thicknesses. By changing the material and thickness of the scatterer device 9, the spot diameter of the spot beam at the position in the body can be adjusted.

【0059】上記制御計算機8は、これら各機器の設定
を制御するものである。
The control computer 8 controls the settings of these devices.

【0060】これらの各照射機器を用いて、以下の方法
により3次元照射が行われる。
Using these irradiation devices, three-dimensional irradiation is performed by the following method.

【0061】いま、図示しない治療計画計算機から制御
計算機8に送られてくる照射パターンテーブルには、ス
ポット位置(Xi、Yi、Zi)、照射線量(Di)が書込
まれているものとする。この照射パターンテーブルに基
づきスポット照射が次のように行われる。
Now, it is assumed that a spot position (Xi, Yi, Zi) and an irradiation dose (Di) are written in the irradiation pattern table sent from the treatment planning computer (not shown) to the control computer 8. The spot irradiation is performed as follows based on the irradiation pattern table.

【0062】まず、最深スライスの位置(Zi)に応じ
て粒子線ビームの入射エネルギーとレンジシフタ7にお
けるアクリル板厚が選ばれる。このとき、同時に散乱体
装置9の膜の設定が行われる。次に、最深スライスに対
して、位置(Xi、Yi)[i=1〜n]が選ばれ、スキ
ャニング磁石3a,3bにより、これら位置(Xi、Y
i)に照射される。リッジフィルタ6によって、単エネ
ルギーであった粒子線ビームは、体内レンジ分布がスラ
イス幅に対応するようにエネルギー分布が拡大されてい
る。
First, the incident energy of the particle beam and the thickness of the acrylic plate in the range shifter 7 are selected according to the position (Zi) of the deepest slice. At this time, the setting of the film of the scatterer device 9 is performed at the same time. Next, positions (Xi, Yi) [i = 1 to n] are selected for the deepest slice, and these positions (Xi, Yi) are selected by the scanning magnets 3a and 3b.
Irradiated in i). The ridge filter 6 expands the energy distribution of the monoenergetic particle beam so that the in-vivo range distribution corresponds to the slice width.

【0063】このスライス上の位置(Xi、Yi)の照
射線量は線量モニタ4により監視され、予定線量(D
i)の照射を検出するとビームが停止され、スキャニン
グ磁石3a,3bによって照射位置が同じスライス上の
次の位置(Xi+1、Yi+1)に変更される。このスライス
内の点の照射がすべて終了すると、レンジシフタ7にお
けるアクリル厚と散乱体の膜設定が変更され、次のスラ
イス(Zi+1)の照射が行われる。これをスライス毎に
順次繰り返すことで3次元的に照射を行う。
The irradiation dose at the position (Xi, Yi) on this slice is monitored by the dose monitor 4, and the scheduled dose (D
When the irradiation of i) is detected, the beam is stopped, and the irradiation position is changed to the next position (Xi + 1, Yi + 1) on the same slice by the scanning magnets 3a and 3b. When the irradiation of all points in this slice is completed, the acrylic thickness and the film setting of the scatterer in the range shifter 7 are changed, and irradiation of the next slice (Zi + 1) is performed. By repeating this sequentially for each slice, irradiation is performed three-dimensionally.

【0064】この3次元照射では、スライス位置(Z
i)と散乱体の膜設定の対応は、どのスライス位置(Z
i)においてもビーム径が同じになるように、予備実験
あるいは計算により予め決められている。
In this three-dimensional irradiation, the slice position (Z
i) and the film setting of the scatterer correspond to any slice position (Z
In i), the beam diameter is determined in advance by a preliminary experiment or calculation so that the beam diameter becomes the same.

【0065】したがって、レンジシフタ7による散乱の
影響および体内散乱の影響が取り除かれることになる。
よって、ビーム径を同一のものとして照射パターンを作
成された治療計画を用いても、計画通りに均一な照射が
可能になる。つまり、がん細胞を効果的に死滅させ、正
常細胞に対するダメージが低減され得る治療を行うこと
ができるようになる。
Therefore, the influence of the scattering by the range shifter 7 and the effect of the scattering in the body are eliminated.
Therefore, even if a treatment plan in which an irradiation pattern is created with the same beam diameter is used, uniform irradiation can be performed as planned. That is, it is possible to perform a treatment capable of effectively killing cancer cells and reducing damage to normal cells.

【0066】この実施の形態では、散乱体の膜設定は、
スライス位置(Zi)をパラメータとして行っている
が、体内へ入射するスポットビームのエネルギー調節機
構であるレンジシフタ7の厚さをパラメータとして行っ
てもよい。また、治療前の段階で、例えば制御計算機8
が治療計画データを受信した段階で、散乱体の膜設定値
を求め、照射パターンを記したデータテーブル内に予め
書き込んでおいてもよい。
In this embodiment, the film setting of the scatterer is
Although the slice position (Zi) is used as a parameter, the thickness may be used as a parameter for the thickness of the range shifter 7, which is an energy adjustment mechanism of a spot beam incident on the body. At the stage before the treatment, for example, the control computer 8
May receive the treatment plan data, determine the film setting value of the scatterer, and write it in advance in a data table describing the irradiation pattern.

【0067】図2は本発明の第2の実施の形態として治
療室に配置された3次元スポットスキャニング法用の3
次元照射装置の概略構成図で、従来例で示した図11と
同一部品には同一符号を付して説明する。
FIG. 2 shows a third embodiment of a three-dimensional spot scanning method according to the present invention.
In the schematic configuration diagram of the three-dimensional irradiation apparatus, the same parts as those in FIG.

【0068】図2において、1が治療ベッドであり、1
1が3次元照射装置である。3次元照射装置11は、ス
キャニング磁石3a,3b、線量モニタ4、位置モニタ
5、リッジフィルタ6、レンジシフタ7、制御計算機8
および収束電磁石12から構成されている。
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a treatment bed;
1 is a three-dimensional irradiation device. The three-dimensional irradiation device 11 includes scanning magnets 3a and 3b, a dose monitor 4, a position monitor 5, a ridge filter 6, a range shifter 7, and a control computer 8.
And a focusing electromagnet 12.

【0069】次に、図2で示した3次元照射装置の各機
器の構成と機能を説明する。
Next, the configuration and function of each device of the three-dimensional irradiation apparatus shown in FIG. 2 will be described.

【0070】上記スキャニング磁石3a,3bは、スキ
ャニング磁石に入射したスポットビームを体内患部内の
ビーム軸に対して垂直面上の点(X、Y)に走査する。
The scanning magnets 3a and 3b scan the spot beam incident on the scanning magnet at a point (X, Y) on a plane perpendicular to the beam axis in the affected part of the body.

【0071】上記レンジシフタ7は、体内患部内のビー
ム軸方向の位置(Z)を制御する。
The range shifter 7 controls the position (Z) in the beam axis direction within the affected part in the body.

【0072】上記リッジフィルタ6は、レンジシフタ7
によって切替えられる体内レンジの間隔に対応するよう
に単エネルギーの粒子線ビームの体内レンジを拡大する
ものである。
The ridge filter 6 includes a range shifter 7
The internal range of the monoenergetic particle beam is expanded so as to correspond to the interval of the internal range switched by the above.

【0073】上記収束電磁石12は、コイル内の電流量
を変更することにより磁束強度を変えることができ、ス
ポットビームの体内位置におけるスポット径を調整する
ことができる。
The converging electromagnet 12 can change the magnetic flux intensity by changing the amount of current in the coil, and can adjust the spot diameter of the spot beam at the position in the body.

【0074】制御計算機8は、これら各機器の設定を制
御するものである。
The control computer 8 controls the settings of these devices.

【0075】図2で示した各照射機器を用いて、以下の
方法により3次元照射が行われる。
Three-dimensional irradiation is performed by the following method using each irradiation device shown in FIG.

【0076】いま、図示しない治療計画計算機から制御
計算機8に送られてくる照射パターンテーブルには、ス
ポット位置(Xi、Yi、Zi)、照射線量(Di)が書込
まれているものとする。この照射パターンテーブルに基
づきスポット照射が次のように行われる。
Now, it is assumed that a spot position (Xi, Yi, Zi) and an irradiation dose (Di) are written in the irradiation pattern table sent from the treatment planning computer (not shown) to the control computer 8. The spot irradiation is performed as follows based on the irradiation pattern table.

【0077】まず、最深スライスの位置(Zi)に応じ
て粒子線ビームの入射エネルギーとレンジシフタ7にお
けるアクリル板厚が選ばれる。このとき、同時に収束電
磁石12の電流値の設定が行われる。次に、最深スライ
スに対して、位置(Xi、Yi)[i=1〜n]が選ば
れ、スキャニング磁石3a,3bによりこれら位置(X
i、Yi)に照射される。リッジフィルタ6によって、単
エネルギーであった粒子線ビームは、体内レンジ分布が
スライス幅に対応するようにエネルギー分布が拡大され
ている。
First, the incident energy of the particle beam and the thickness of the acrylic plate in the range shifter 7 are selected according to the position (Zi) of the deepest slice. At this time, the current value of the focusing electromagnet 12 is set at the same time. Next, the positions (Xi, Yi) [i = 1 to n] are selected for the deepest slice, and these positions (Xi, Yi) are selected by the scanning magnets 3a and 3b.
i, Yi). The ridge filter 6 expands the energy distribution of the monoenergetic particle beam so that the in-vivo range distribution corresponds to the slice width.

【0078】このスライス上の位置(Xi、Yi)の照
射線量は線量モニタ4により監視され、予定線量(D
i)の照射を検出するとビームが停止され、スキャニン
グ磁石3a,3bによって照射位置が同じスライス上の
次の位置(Xi+1、Yi+1)に変更される。このスライス
内の点の照射がすべて終了すると、レンジシフタ7にお
けるアクリル厚と収束電磁石12の電流値が変更され、
次のスライス(Zi+1)の照射が行われる。これをスラ
イス毎に順次繰り返すことで3次元的に照射を行う。
The irradiation dose at the position (Xi, Yi) on this slice is monitored by the dose monitor 4, and the scheduled dose (D
When the irradiation of i) is detected, the beam is stopped, and the irradiation position is changed to the next position (Xi + 1, Yi + 1) on the same slice by the scanning magnets 3a and 3b. When the irradiation of all the points in this slice is completed, the acrylic thickness in the range shifter 7 and the current value of the focusing electromagnet 12 are changed,
The irradiation of the next slice (Zi + 1) is performed. By repeating this sequentially for each slice, irradiation is performed three-dimensionally.

【0079】この3次元照射では、スライス位置(Z
i)と電磁石の電流値の対応は、どのスライス位置(Z
i)においてもビーム径が同じになるように、予備実験
あるいは計算により予め決められている。
In this three-dimensional irradiation, the slice position (Z
i) and the current value of the electromagnet correspond to which slice position (Z
In i), the beam diameter is determined in advance by a preliminary experiment or calculation so that the beam diameter becomes the same.

【0080】したがって、レンジシフタ7による散乱の
影響および体内散乱の影響が取り除かれることになる。
よって、ビーム径を同一のものとして照射パターンを作
成された治療計画を用いても、計画通りに均一な照射が
可能になる。つまり、がん細胞を効果的に死滅させ、正
常細胞に対するダメージが低減されうる治療を行うこと
ができるようになる。
Therefore, the effects of the scattering by the range shifter 7 and the effects of the scattering in the body are eliminated.
Therefore, even if a treatment plan in which an irradiation pattern is created with the same beam diameter is used, uniform irradiation can be performed as planned. That is, it is possible to perform a treatment that can effectively kill cancer cells and reduce damage to normal cells.

【0081】この実施例では、収束電磁石12の電流値
設定は、スライス位置(Zi)をパラメータとして行っ
ているが、体内へ入射するスポットビームのエネルギー
調節機構であるレンジシフタ7の厚さをパラメータとし
て行ってもよい。また、治療前の段階で、例えば制御計
算機が治療計画データを受信した段階で、電流設定値を
求め、照射パターンを記したデータテーブル内に予め書
き込んでおいてもよい。
In this embodiment, the current value of the focusing electromagnet 12 is set using the slice position (Zi) as a parameter, but the thickness of the range shifter 7, which is an energy adjusting mechanism of the spot beam incident on the body, is used as a parameter. May go. Further, at the stage before the treatment, for example, at the stage when the control computer receives the treatment plan data, the current set value may be obtained and written in the data table in which the irradiation pattern is described in advance.

【0082】図3は本発明の第3の実施の形態として治
療室に配置された3次元スポットスキャニング法用の3
次元照射装置の概略構成図で、従来例で示した図11と
同一部品には同一符号を付して説明する。
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention for a three-dimensional spot scanning method arranged in a treatment room.
In the schematic configuration diagram of the three-dimensional irradiation apparatus, the same parts as those in FIG.

【0083】図3において、1は治療ベッドであり、1
3は3次元照射装置である。3次元照射装置13は、ス
キャニング磁石3a,3b、線量モニタ4、位置モニタ
5、リッジフィルタ6、制御計算機8および散乱体装置
9から構成されている。
In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a treatment bed;
3 is a three-dimensional irradiation device. The three-dimensional irradiation device 13 includes scanning magnets 3a and 3b, a dose monitor 4, a position monitor 5, a ridge filter 6, a control computer 8, and a scatterer device 9.

【0084】図3で示した3次元照射装置の各機器の構
成と機能は、図1における第1の実施の形態と同様なの
で、ここではその説明を省略する。ただし、図3で示し
た3次元照射装置13では、レンジシフタを備えておら
ず、スポットビームのエネルギーの変更は、照射装置1
3の上流に配置された図示しない加速器、またはビーム
輸送系にてとり行われる。
The configuration and function of each device of the three-dimensional irradiation apparatus shown in FIG. 3 are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, and the description is omitted here. However, the three-dimensional irradiation device 13 shown in FIG. 3 does not include the range shifter, and the change in the energy of the spot beam is not controlled by the irradiation device 1.
This is carried out by an accelerator (not shown) arranged upstream of 3 or a beam transport system.

【0085】図3で示した各照射機器を用いて、以下の
方法により3次元照射が行われる。
Using the irradiation devices shown in FIG. 3, three-dimensional irradiation is performed by the following method.

【0086】いま、図示しない治療計画計算機から制御
計算機8に送られてくる照射パターンテーブルには、ス
ポット位置(Xi、Yi、Zi)、照射線量(Di)が書込
まれているものとする。この照射パターンテーブルに基
づきスポット照射が次のように行われる。
Now, it is assumed that the spot position (Xi, Yi, Zi) and the irradiation dose (Di) are written in the irradiation pattern table sent from the treatment planning computer (not shown) to the control computer 8. The spot irradiation is performed as follows based on the irradiation pattern table.

【0087】まず、最深スライスの位置(Zi)に応じ
て粒子線ビームのエネルギーが選ばれ、エネルギーが調
整された粒子線ビームが3次元照射装置に導入される。
このとき、同時に散乱体装置9の膜の設定が行われる。
次に、最深スライスに対して、位置(Xi、Yi)[i=
1〜n]が選ばれ、スキャニング磁石3a,3bにより
これらの位置(Xi、Yi)に照射される。リッジフィル
タ6によって、単エネルギーであった粒子線ビームは、
体内レンジ分布がスライス幅に対応するようにエネルギ
ー分布が拡大されている。
First, the energy of the particle beam is selected according to the position (Zi) of the deepest slice, and the energy adjusted particle beam is introduced into the three-dimensional irradiation apparatus.
At this time, the setting of the film of the scatterer device 9 is performed at the same time.
Next, the position (Xi, Yi) [i =
1 to n], and these positions (Xi, Yi) are irradiated by the scanning magnets 3a and 3b. Due to the ridge filter 6, the monoenergetic particle beam becomes
The energy distribution is expanded so that the in-vivo range distribution corresponds to the slice width.

【0088】このスライス上の位置(Xi、Yi)の照
射線量は線量モニタ4により監視され、予定線量(D
i)の照射を検出するとビームが停止され、スキャニン
グ磁石3a,3bによって照射位置が同じスライス上の
次の位置(Xi+1、Yi+1)に変更される。このスライス
内の点の照射がすべて終了すると、制御計算機8はエネ
ルギー変更命令を加速器またはビーム輸送系の制御装置
に送信してビームエネルギーが変更され、また散乱体装
置9の膜設定が変更されて、次のスライス(Zi+1)の
照射が行われる。これをスライス毎に順次繰り返すこと
で3次元的に照射を行う。
The irradiation dose at the position (Xi, Yi) on this slice is monitored by the dose monitor 4, and the scheduled dose (D
When the irradiation of i) is detected, the beam is stopped, and the irradiation position is changed to the next position (Xi + 1, Yi + 1) on the same slice by the scanning magnets 3a and 3b. When the irradiation of all the points in this slice is completed, the control computer 8 sends an energy change command to the accelerator or the control device of the beam transport system to change the beam energy, and also changes the film setting of the scatterer device 9. , The next slice (Zi + 1) is irradiated. By repeating this sequentially for each slice, irradiation is performed three-dimensionally.

【0089】この3次元照射では、スライス位置(Z
i)と散乱体装置9の膜設定の対応は、どのスライス位
置(Zi)においてもビーム径が同じになるように、予
備実験あるいは計算により予め決められている。
In this three-dimensional irradiation, the slice position (Z
The correspondence between i) and the film setting of the scatterer device 9 is determined in advance by a preliminary experiment or calculation so that the beam diameter is the same at any slice position (Zi).

【0090】ここで示したビーム径調整は、ビーム輸送
系においてビーム径を調整する場合よりも簡単かつ短時
間にでき、かつ体内散乱の影響の除去も行うことが可能
である。よって、患者を固定する時間が短くなって患者
の負担が低減されるとともに、治療計画通りに均一な照
射が可能になる。
The beam diameter adjustment described here can be performed more easily and in a shorter time than the case where the beam diameter is adjusted in the beam transport system, and the influence of scattering in the body can be removed. Therefore, the time for fixing the patient is shortened, the burden on the patient is reduced, and uniform irradiation can be performed in accordance with the treatment plan.

【0091】この実施の形態では、散乱体装置9の膜設
定は、スライス位置(Zi)をパラメータとして行って
いるが、体内へ入射するスポットビームのエネルギーを
パラメータとして行ってもよい。また、治療前の段階
で、例えば制御計算機8が治療計画データを受信した段
階で、散乱体装置9の膜設定値を求め、照射パターンが
書込まれたデータテーブル内に予め書込んでおいてもよ
い。
In this embodiment, the film setting of the scatterer device 9 is performed using the slice position (Zi) as a parameter, but the energy of the spot beam incident on the body may be used as a parameter. Further, at the stage before the treatment, for example, at the stage when the control computer 8 receives the treatment plan data, the film setting value of the scatterer device 9 is obtained and written in advance in the data table in which the irradiation pattern is written. Is also good.

【0092】図4は本発明の第4の実施の形態として治
療室に配置された3次元スポットスキャニング法用の3
次元照射装置の概略構成図で、従来例で示した図11と
同一部品には同一符号を付して説明する。
FIG. 4 shows a third embodiment of the three-dimensional spot scanning method according to the present invention for use in a three-dimensional spot scanning method.
In the schematic configuration diagram of the three-dimensional irradiation apparatus, the same parts as those in FIG.

【0093】図4において、14が治療ベッドであり、
15が3次元照射装置である。治療ベット14は図示し
ない駆動機構によりスポットビームの体内照射位置をX
方向およびY方向に移動可能になっている。3次元照射
装置15は、線量モニタ4、位置モニタ5、リッジフィ
ルタ6、レンジシフタ7、制御計算機8および散乱体装
置9から構成されている。
In FIG. 4, reference numeral 14 denotes a treatment bed;
Reference numeral 15 denotes a three-dimensional irradiation device. The treatment bed 14 is driven by a driving mechanism (not shown) to set the irradiation position of the spot beam in the body X.
It is possible to move in the direction and the Y direction. The three-dimensional irradiation device 15 includes a dose monitor 4, a position monitor 5, a ridge filter 6, a range shifter 7, a control computer 8, and a scatterer device 9.

【0094】図4で示した3次元照射装置の各機器の構
成と機能は、図1における第1の実施例と同様なので、
ここではその説明を省略する。ただし、図4で示した3
次元照射装置15では、スキャニング磁石を備えておら
ず、スポットビームの体内照射位置の変更は、治療ベッ
ド14に取り付けた駆動機構を用いて変更される。
Since the configuration and function of each device of the three-dimensional irradiation apparatus shown in FIG. 4 are the same as those of the first embodiment shown in FIG.
Here, the description is omitted. However, 3 shown in FIG.
The three-dimensional irradiation device 15 does not include a scanning magnet, and the irradiation position of the spot beam in the body is changed using a driving mechanism attached to the treatment bed 14.

【0095】図4で示した各照射機器を用いて、以下の
方法により3次元照射が行われる。
Using the respective irradiation devices shown in FIG. 4, three-dimensional irradiation is performed by the following method.

【0096】いま、図示しない治療計画計算機から制御
計算機8に送られてくる照射パターンテーブルには、ス
ポット位置(Xi、Yi、Zi)、照射線量(Di)が書込
まれているものとする。この照射パターンテーブルに基
づきスポット照射が次のように行われる。
Now, it is assumed that a spot position (Xi, Yi, Zi) and an irradiation dose (Di) are written in the irradiation pattern table sent from the treatment planning computer (not shown) to the control computer 8. The spot irradiation is performed as follows based on the irradiation pattern table.

【0097】まず、最深スライスの位置(Zi)に応じ
て粒子線ビームの入射エネルギーとレンジシフタ7にお
けるアクリル板厚が選ばれる。このとき、同時に散乱体
装置9の膜の設定が行われる。次に、最深スライスに対
して、位置(Xi、Yi)[i=1〜n]が選ばれ、治療
ベッド14を図示しない駆動機構により移動させること
により、これらの位置(Xi、Yi)に照射される。3次
元照射装置15の入口で単エネルギーであった粒子線ビ
ームは、リッジフィルタ6によって、体内レンジ分布が
スライス幅に対応するようエネルギー分布が拡大されて
いる。
First, the incident energy of the particle beam and the thickness of the acrylic plate in the range shifter 7 are selected according to the position (Zi) of the deepest slice. At this time, the film setting of the scatterer device 9 is performed at the same time. Next, with respect to the deepest slice, a position (Xi, Yi) [i = 1 to n] is selected, and the treatment bed 14 is moved by a drive mechanism (not shown) to irradiate these positions (Xi, Yi). Is done. The energy distribution of the particle beam that was monoenergetic at the entrance of the three-dimensional irradiation device 15 is expanded by the ridge filter 6 so that the in-vivo range distribution corresponds to the slice width.

【0098】このスライス上の位置(Xi、Yi)の照
射線量は線量モニタ4により監視され、予定線量(D
i)の照射を検出するとビームが停止され、治療ベッド
14の移動によって照射位置が同じスライス上の次の位
置(Xi+1、Yi+1)に変更される。このスライス内の点
の照射がすべて終了すると、レンジシフタ7におけるア
クリル厚と散乱体装置の膜設定が変更され、次のスライ
ス(Zi+1)の照射が行われる。これをスライス毎に順
次繰り返すことで3次元的に照射を行う。
The irradiation dose at the position (Xi, Yi) on this slice is monitored by the dose monitor 4, and the scheduled dose (D
When the irradiation of i) is detected, the beam is stopped, and the irradiation position is changed to the next position (Xi + 1, Yi + 1) on the same slice by moving the treatment bed 14. When the irradiation of all points in this slice is completed, the acrylic thickness in the range shifter 7 and the film setting of the scatterer device are changed, and irradiation of the next slice (Zi + 1) is performed. By repeating this sequentially for each slice, irradiation is performed three-dimensionally.

【0099】この3次元照射では、スライス位置(Z
i)と散乱体装置の膜設定の対応は、どのスライス位置
(Zi)においてもビーム径が同じになるように、予備
実験あるいは計算により予め決められている。
In this three-dimensional irradiation, the slice position (Z
The correspondence between i) and the film setting of the scatterer device is determined in advance by a preliminary experiment or calculation so that the beam diameter is the same at any slice position (Zi).

【0100】したがって、レンジシフタ7による散乱の
影響および体内散乱の影響が取り除かれることになる。
よって、ビーム径を同一のものとして照射パターンが作
成された治療計画を用いても、計画通りに均一な照射が
可能になる。つまり、がん細胞を効果的に死滅させ、正
常細胞に対するダメージが低減され得る治療を行うこと
ができる。
Therefore, the effects of the scattering by the range shifter 7 and the effects of the scattering in the body are eliminated.
Therefore, even if a treatment plan in which an irradiation pattern is created with the same beam diameter is used, uniform irradiation can be performed as planned. That is, a treatment capable of effectively killing cancer cells and reducing damage to normal cells can be performed.

【0101】この実施の形態では、散乱体装置9の膜設
定は、スライス位置(Zi)をパラメータとして行って
いるが、体内へ入射するスポットビームのエネルギーを
パラメータとして行ってもよい。また、治療前の段階
で、例えば制御計算機が治療計画データを受信した段階
で、散乱体装置の膜設定値を求め、照射パターンを記し
たデータテーブル内に予め書込んでおいてもよい。
In this embodiment, the film setting of the scatterer device 9 is performed using the slice position (Zi) as a parameter, but the energy of the spot beam incident on the body may be used as a parameter. Further, at the stage before the treatment, for example, at the stage when the control computer receives the treatment plan data, the film setting value of the scatterer device may be obtained and written in a data table describing the irradiation pattern in advance.

【0102】次に本発明の第5の実施の形態を説明する
に、その装置構成は第1の実施の形態と同様なので、こ
こでは図1を用いて述べる。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the apparatus is the same as that of the first embodiment, it will be described here with reference to FIG.

【0103】本実施の形態において、図示しない治療計
画計算機から制御計算機8に送られてくる照射パターン
テーブルには、スポット位置(Xi、Yi、Zi)、照射
線量(Di)、さらにビーム径(Ri)が書込まれてい
る。ここで、スポット位置は、治療計画の段階で、図5
で示すように各スライス毎、すなわちZi毎に、照射領
域境界近傍とその他の領域とにグループ分けされ、スポ
ット位置がグループ毎に並べ替えられており、境界近傍
のグループに入るスポットの径はその他のグループのス
ポットの径に比べて小さく設定されている。
In the present embodiment, the irradiation pattern table sent from the treatment planning computer (not shown) to the control computer 8 includes a spot position (Xi, Yi, Zi), an irradiation dose (Di), and a beam diameter (Ri). ) Is written. Here, the spot position is determined at the stage of treatment planning in FIG.
As shown by, for each slice, that is, for each Zi, the irradiation area is grouped into the vicinity of the boundary of the irradiation area and other areas, and the spot positions are rearranged for each group. Are set smaller than the spot diameter of the group.

【0104】本発明において、以下の方法により3次元
照射が次のように行われる。
In the present invention, three-dimensional irradiation is performed as follows by the following method.

【0105】まず、最深スライスの位置(Zi)に応じ
て粒子線ビームの入射エネルギーとレンジシフタ7にお
けるアクリル板厚が選ばれる。このとき、照射パターン
テーブルのビーム径(Ri)に対応して散乱体装置9の
膜の設定が行われる。次に、最深スライス上における位
置(Xi、Yi)のスポット照射が行われる。ここで、ス
ポット位置(Xi、Yi)は、照射領域境界近傍と、照射
領域中央面(以下その他の領域)とに分けられ、初めに
照射領域境界近傍のグループに属するスポットから照射
される。このグループにおいては、設定されるビーム径
Riは同一である。
First, the incident energy of the particle beam and the thickness of the acrylic plate in the range shifter 7 are selected according to the position (Zi) of the deepest slice. At this time, the setting of the film of the scatterer device 9 is performed in accordance with the beam diameter (Ri) of the irradiation pattern table. Next, spot irradiation at the position (Xi, Yi) on the deepest slice is performed. Here, the spot positions (Xi, Yi) are divided into the vicinity of the irradiation area boundary and the center plane of the irradiation area (hereinafter, other areas), and irradiation is performed from the spots belonging to the group near the irradiation area boundary first. In this group, the set beam diameter Ri is the same.

【0106】このグループのスポット照射が終わると、
他のグループのスポット位置に移り、ビーム径Riを変
更した後照射が行われる。このスライス内の点の照射が
すべて終了すると、レンジシフタ7におけるアクリル厚
と散乱体装置の膜設定が変更され、次のスライス(Zi+
1)の照射が行われる。これをスライス毎に順次繰り返
すことで3次元的に照射を行う。
When the spot irradiation of this group is completed,
The irradiation is performed after moving to the spot position of another group and changing the beam diameter Ri. When the irradiation of all the points in this slice is completed, the acrylic thickness in the range shifter 7 and the film setting of the scatterer device are changed, and the next slice (Zi +
The irradiation of 1) is performed. By repeating this sequentially for each slice, irradiation is performed three-dimensionally.

【0107】この実施の形態においては、照射領域近傍
境界のスポットの径が、他の領域に比べて小さくなるよ
うに制御されている。したがって、図6に示すように、
照射領域境界における照射線量の切れをよくすることが
できる。
In this embodiment, the spot diameter at the boundary near the irradiation area is controlled so as to be smaller than the other areas. Therefore, as shown in FIG.
It is possible to improve the cut of the irradiation dose at the irradiation area boundary.

【0108】したがって、照射領域境界周辺に対する被
爆を低減でき、正常細胞のダメージを抑制することがで
きる。
[0108] Therefore, it is possible to reduce the exposure to the vicinity of the irradiation area boundary and suppress the damage to normal cells.

【0109】さらに、照射領域境界近傍に位置するスポ
ット位置のグループから順次照射することにより、ビー
ム径Riを変更する回数を少なくすることができ、散乱体
装置9の膜変更に伴うデッドタイムを減少させることが
できる。
Further, by sequentially irradiating the beam from the group of spot positions located near the irradiation area boundary, the number of times of changing the beam diameter Ri can be reduced, and the dead time associated with the film change of the scatterer device 9 is reduced. Can be done.

【0110】したがって、治療時間が短縮でき、患者を
治療ベッド、あるいは治療いすに長時間固定することに
伴う苦痛を抑制することが可能になる。
Therefore, the treatment time can be shortened, and the pain associated with fixing the patient to the treatment bed or treatment chair for a long time can be suppressed.

【0111】この実施の形態のように、照射パターンテ
ーブルにビーム径をパラメータとして保持することによ
り、照射パターンの任意性を拡大でき、複雑な患部形状
に対しても、均一かつ照射領域周辺の線量を低減する照
射を実現することが可能になる。
As in this embodiment, by maintaining the beam diameter as a parameter in the irradiation pattern table, the arbitrariness of the irradiation pattern can be expanded, and even for a complicated affected part shape, the dose around the irradiation area is uniform. Can be realized.

【0112】図6で示した照射領域は、患部中央部まで
治療領域が存在する場合について示したが、患部によっ
ては、中央部に正常細胞が存在する場合もある。このよ
うな場合には、照射領域周辺部の他に中央部の正常細胞
との境界近傍についても、ビーム径の小さいビームを照
射することにより正常細胞への被爆を低減することがで
きる。
Although the irradiation area shown in FIG. 6 has been described in the case where the treatment area is present up to the center of the affected part, normal cells may be present in the center depending on the affected part. In such a case, it is possible to reduce the exposure to the normal cells by irradiating a beam having a small beam diameter to the vicinity of the boundary with the normal cells in the center in addition to the periphery of the irradiation area.

【0113】この実施の形態では、ビーム径の調整を散
乱体からなる調整機構により行っているが、その他収束
電磁石からなるビーム径調整機構を配置して同様のビー
ム径を調整しながら照射を行うことにより、同様の効果
を達成することが可能である。
In this embodiment, the adjustment of the beam diameter is performed by the adjustment mechanism composed of the scatterer. However, another beam diameter adjustment mechanism composed of a converging electromagnet is arranged to perform irradiation while adjusting the same beam diameter. Thereby, a similar effect can be achieved.

【0114】図7は本発明の第6の実施の形態として治
療室に配置された粒子線照射装置の概略構成図で、従来
例で示した図11と同一部品には同一符号を付して説明
する。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a particle beam irradiation apparatus arranged in a treatment room according to a sixth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. explain.

【0115】図7において、1は治療ベッドであり、1
6は粒子線照射装置である。粒子線照射装置16は、偏
向磁石17a,17b、線量モニタ4、位置モニタ5、
レンジシフタ7、制御計算機8および散乱体装置9から
構成されている。
In FIG. 7, reference numeral 1 denotes a treatment bed;
Reference numeral 6 denotes a particle beam irradiation device. The particle beam irradiation device 16 includes deflection magnets 17a and 17b, a dose monitor 4, a position monitor 5,
It comprises a range shifter 7, a control computer 8, and a scatterer device 9.

【0116】次に、図7で示した3次元照射装置の各機
器の構成と機能を説明する。
Next, the configuration and function of each device of the three-dimensional irradiation apparatus shown in FIG. 7 will be described.

【0117】上記偏向磁石17a,17bは、スキャニ
ング磁石に入射したスポットビームを体内患部内のビー
ム軸に対して垂直面上の点(X、Y)にビームを偏向す
る。
The deflecting magnets 17a and 17b deflect the spot beam incident on the scanning magnet to a point (X, Y) on a plane perpendicular to the beam axis in the affected part of the body.

【0118】ここで、偏向磁石17aおよび17bは、
それぞれビームをX方向に偏向するX方向偏向磁石およ
びY方向に偏向するY方向偏向磁石である。
Here, the deflecting magnets 17a and 17b are
An X-direction deflection magnet that deflects the beam in the X direction and a Y-direction deflection magnet that deflects the beam in the Y direction.

【0119】上記レンジシフタ7は、体内患部内のビー
ム軸方向の位置(Z)を制御する。このレンジシフタ7
は、厚さの異なる複数枚のアクリル板から構成されてお
り、これらのアクリル板を適宜組合わせることによりレ
ンジシフタ7を通過するビームエネルギー、すなわち体
内レンジを段階的に変化させることができる。
The range shifter 7 controls the position (Z) in the beam axis direction in the affected part of the body. This range shifter 7
Is composed of a plurality of acrylic plates having different thicknesses, and by appropriately combining these acrylic plates, the beam energy passing through the range shifter 7, that is, the in-vivo range can be changed stepwise.

【0120】上記散乱体装置9は、金、鉛、アルミニウ
ム等の金属膜あるいはポリイミド等の有機膜からなり、
複数枚の厚さの異なる有機膜で構成されている。この散
乱体装置9における材質および厚さを変更することによ
り、スポットビームの体内位置におけるスポット径を調
整することができる。
The scatterer device 9 is made of a metal film such as gold, lead or aluminum or an organic film such as polyimide.
It is composed of a plurality of organic films having different thicknesses. By changing the material and thickness of the scatterer device 9, the spot diameter of the spot beam at the position in the body can be adjusted.

【0121】上記制御計算機8は、これら各機器の設定
を制御するものである。
The control computer 8 controls the settings of these devices.

【0122】これらの各照射機器を用いて、以下の方法
により粒子線照射が行われる。
Using these irradiation devices, particle beam irradiation is performed by the following method.

【0123】いま、制御計算機8には、患部の位置に応
じたスポット位置(X、Y、Z)、患部形状に応じたビ
ーム径(R)および照射線量(D)が書込まれているも
のとする。これらのパラメータに応じて、各機器の設定
が次のように行われる。
In the control computer 8, a spot position (X, Y, Z) corresponding to the position of the affected part, a beam diameter (R) and an irradiation dose (D) corresponding to the shape of the affected part are written. And The setting of each device is performed as follows according to these parameters.

【0124】まず、ビーム軸方向位置(Z)に応じて粒
子線ビームの入射エネルギーとレンジシフタ7における
アクリル板厚が選ばれる。また、スポット位置(X、
Y)に応じて偏向磁石17a,17bの設定が行われ
る。さらに、ビーム径(R)に応じて散乱体装置9の膜
の設定が行われる。
First, the incident energy of the particle beam and the thickness of the acrylic plate in the range shifter 7 are selected according to the position (Z) in the beam axis direction. In addition, the spot position (X,
The setting of the deflection magnets 17a and 17b is performed according to Y). Further, the setting of the film of the scatterer device 9 is performed according to the beam diameter (R).

【0125】次に、ビームを照射し、予定線量(D)の
照射を検出するとビームが停止され、治療を終了する。
Next, the beam is irradiated, and when the irradiation of the predetermined dose (D) is detected, the beam is stopped and the treatment is ended.

【0126】このように散乱体からなるビーム径調整装
置を用いることにより、簡単にかつ精度よくビームサイ
ズを患部形状に合わせることができ、小型(数センチ)
の患部治療を複雑な制御系を使用せずに行うことが可能
になる。
By using the beam diameter adjusting device made of a scatterer as described above, the beam size can be easily and accurately adjusted to the shape of the affected part, and the size (several centimeters) can be reduced.
Can be performed without using a complicated control system.

【0127】なお、本実施の形態では、ビーム軸方向に
照射領域の整形を行うリッジフィルタを用いていない
が、整形の必要があればリッジフィルタを用いてもよ
い。
In this embodiment, a ridge filter for shaping the irradiation area in the beam axis direction is not used, but a ridge filter may be used if shaping is necessary.

【0128】また、粒子線照射装置に導入される粒子線
エネルギーが、加速器側あるいはビーム輸送系で精度よ
く調整可能であれば、ビーム軸方向位置(Z)の設定
は、上流側で行ってもよく、その時はレンジシフタは不
要である。
If the energy of the particle beam introduced into the particle beam irradiation apparatus can be adjusted with high accuracy on the accelerator side or in the beam transport system, the position in the beam axis direction (Z) can be set on the upstream side. Often, a range shifter is not required.

【0129】さらに、スポット位置(X、Y)の制御を
偏向磁石を用いずに、駆動機構を備えた治療ベッドを用
いてベットを移動させることで行ってもよい。以上述べ
た実施の形態では、散乱体装置9を位置モニタ5とリッ
ジフィルタ6の間に配置したが、他の場所に配置するこ
とも可能である。
Further, the control of the spot position (X, Y) may be performed by moving the bed using a treatment bed provided with a drive mechanism without using a deflection magnet. In the embodiment described above, the scatterer device 9 is arranged between the position monitor 5 and the ridge filter 6, but it can be arranged at another place.

【0130】ところで、散乱体の膜による散乱の効果
は、膜厚と患部からの距離の関数で表される。また、挿
入する膜の材質により、異なる散乱の効果を示す。
The scattering effect of the scatterer by the film is represented by a function of the film thickness and the distance from the affected part. In addition, different scattering effects are exhibited depending on the material of the inserted film.

【0131】一般に、金属膜の場合にはエネルギー、す
なわち飛程(レンジ)への影響を小さくできる上に、大
きな散乱効果を得ることができる。
In general, in the case of a metal film, the effect on energy, that is, the range (range) can be reduced, and a large scattering effect can be obtained.

【0132】本発明者等の炭素ビームにおける計算によ
ると、例えば患部よりビーム上流40cmに置かれたレ
ンジシフタに10cmのアクリル板が挿入したときと同
様の散乱効果は、患部より50cmおよび200cm上
流に置いたときのそれぞれ0.25cm、0.025c
mの厚さの鉛膜により得られる。他のアクリル厚に対し
ては、違う厚さの鉛膜を挿入することで対応することが
できる。
According to the calculation of the carbon beam by the present inventors, for example, the same scattering effect as when a 10 cm acrylic plate is inserted into a range shifter placed 40 cm upstream of the affected part from the affected part is obtained 50 cm and 200 cm upstream from the affected part. 0.25cm and 0.025c respectively
It is obtained by a lead film having a thickness of m. Other acrylic thicknesses can be accommodated by inserting lead films of different thickness.

【0133】また、有機膜については膜厚が薄くても丈
夫であり、取り扱いし易いという利点がある。有機膜で
は金属膜と比較して散乱効果が小さいが、患部より遠い
位置に配置することで効果的にすることができる。本発
明者等の計算によると、患部より40cm上流に置かれ
たレンジシフタに10cmのアクリル板が挿入したとき
と同等の散乱効果は、ビーム上流200cmの位置に置
いた有機膜0.7cm厚により得ることができる。
Further, the organic film has the advantage that it is strong even if the film thickness is small, and that it is easy to handle. The scattering effect of the organic film is smaller than that of the metal film. According to calculations by the present inventors, the same scattering effect as when a 10 cm acrylic plate is inserted into a range shifter placed 40 cm upstream from the affected part is obtained by the organic film 0.7 cm thick placed 200 cm upstream of the beam. be able to.

【0134】また、有機膜の取り扱いのしやすい点を生
かして、有機膜表面に金属コーティングすることで、さ
らに散乱効果を高めることが可能である。
The scattering effect can be further enhanced by coating the surface of the organic film with a metal, taking advantage of the fact that the organic film is easy to handle.

【0135】図8は本発明の第7の実施の形態として治
療室に配置された3次元スポットスキャニング法用の3
次元照射装置の概略構成図で、従来例で示した図11と
同一部品には同一符号を付して説明する。
FIG. 8 shows a third embodiment of the three-dimensional spot scanning method according to the present invention for use in a three-dimensional spot scanning method.
In the schematic configuration diagram of the three-dimensional irradiation apparatus, the same parts as those in FIG.

【0136】図8において、1が治療ベッドであり、1
8が3次元照射装置である。3次元照射装置18は、ス
キャニング磁石3a,3b、線量モニタ4、位置モニタ
5、リッジフィルタ6、レンジシフタ7、制御計算機8
および散乱体装置19、20、21から構成されてい
る。
In FIG. 8, reference numeral 1 denotes a treatment bed;
Reference numeral 8 denotes a three-dimensional irradiation device. The three-dimensional irradiation device 18 includes scanning magnets 3a and 3b, a dose monitor 4, a position monitor 5, a ridge filter 6, a range shifter 7, and a control computer 8.
And scatterer devices 19, 20, and 21.

【0137】上記散乱体装置19は、金属膜、あるいは
有機膜からなり、複数枚の厚さの異なる有機膜で構成さ
れている。また、散乱体装置20、21は、散乱体装置
19と同様に構成されている。
The scatterer device 19 is made of a metal film or an organic film, and is composed of a plurality of organic films having different thicknesses. Further, the scatterer devices 20 and 21 have the same configuration as the scatterer device 19.

【0138】この実施の形態では、散乱効果が膜の材
質、厚さ以外に患部からの距離によって変化することを
利用している。同じ構成の散乱体装置であっても、患部
から遠い距離に置かれた散乱体装置19によってビーム
径は大きく拡大される。
This embodiment utilizes the fact that the scattering effect varies depending on the distance from the affected part in addition to the material and thickness of the film. Even with the scatterer device having the same configuration, the beam diameter is greatly expanded by the scatterer device 19 placed far from the affected part.

【0139】このように幾つかの散乱体装置を設け、そ
の配置位置を変えることにより、ビーム径を拡大できる
範囲を大きくすることができる。
As described above, by providing some scatterer devices and changing their arrangement positions, the range in which the beam diameter can be expanded can be increased.

【0140】図9は本発明の第8の実施の形態における
レンジシフタを示す概略構成図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a range shifter according to the eighth embodiment of the present invention.

【0141】図9において、31a,31b,31c…
…は異なる厚さの例えばアクリル板、32a,32b,
32c……は異なる厚さの例えば鉛からなる膜、33は
外容器、34a,34b,34c……および35a,3
5b,35c……はエアシリンダである。
In FIG. 9, 31a, 31b, 31c.
... have different thicknesses, for example, acrylic plates, 32a, 32b,
32c are films of, for example, lead having different thicknesses, 33 is an outer container, 34a, 34b, 34c, and 35a, 3
Reference numerals 5b, 35c... Indicate air cylinders.

【0142】この実施の形態では、以下のようにしてビ
ーム径の調整がされる。すなわち、制御計算機からの制
御入力信号により、指定された1つ以上のアクリル板3
1がエアシリンダ34によりビーム軸上に挿入される。
このとき、選択されるアクリル板の組合わせに対応し
て、鉛膜32の組合わせが選ばれ、鉛膜がエアシリンダ
35によりビーム軸上に挿入される。
In this embodiment, the beam diameter is adjusted as follows. That is, one or more acrylic plates 3 specified by a control input signal from the control computer.
1 is inserted on the beam axis by the air cylinder 34.
At this time, a combination of the lead films 32 is selected according to the combination of the selected acrylic plates, and the lead film is inserted on the beam axis by the air cylinder 35.

【0143】この場合、鉛はアクリルと比較して散乱効
果が大きく、したがって薄い膜厚にてアクリル板による
ビーム径変化の影響を調整することができる。
In this case, lead has a large scattering effect as compared with acrylic, so that the influence of a change in beam diameter due to the acrylic plate can be adjusted with a thin film thickness.

【0144】図9に示した実施の形態では、ビーム調整
機構がレンジシフタと一体化されているため、照射装置
を大型化することなく配置することが可能になる。ま
た、アクリル板と鉛膜の挿入を同一の入力信号ラインに
より制御できるため、ケーブル配線などを少なくするこ
とができる。
In the embodiment shown in FIG. 9, since the beam adjusting mechanism is integrated with the range shifter, it is possible to arrange the irradiation device without increasing the size. In addition, since the insertion of the acrylic plate and the lead film can be controlled by the same input signal line, cable wiring and the like can be reduced.

【0145】図10は本発明の第9の実施形態における
レンジシフタを示す概略構成図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a range shifter according to a ninth embodiment of the present invention.

【0146】図10において、41a,41b,41c
……は異なる厚さの例えばアクリル板、43は外容器、
44a,44b,44c……はエアシリンダである。
In FIG. 10, 41a, 41b, 41c
... are acrylic plates of different thicknesses, 43 is an outer container,
44a, 44b, 44c... Are air cylinders.

【0147】ここで、各アクリル板には例えば鉛からな
る膜42a,42b,42c……のそれぞれが貼り付け
られている。また、アクリル板に貼り付けられた鉛膜の
厚さは、患部におけるビーム径が同一になるように選ば
れている。
Here, films 42a, 42b, 42c... Made of, for example, lead are attached to each acrylic plate. Further, the thickness of the lead film attached to the acrylic plate is selected so that the beam diameter at the affected part becomes the same.

【0148】この実施の形態では、以下のようにしてビ
ーム径の調整がされる。すなわち、制御計算機からの制
御入力信号により、指定された1つ以上のアクリル板4
1がエアシリンダ44によりビーム軸上に挿入される。
このとき、アクリル板に取り付けられた鉛膜も同時にビ
ーム軸上に挿入される。
In this embodiment, the beam diameter is adjusted as follows. That is, one or more acrylic plates 4 specified by a control input signal from the control computer.
1 is inserted on the beam axis by the air cylinder 44.
At this time, the lead film attached to the acrylic plate is simultaneously inserted on the beam axis.

【0149】図10に示した実施の形態では、鉛膜がア
クリル板に貼り付けられており、鉛膜用のエアシリンダ
を必要としないため、低コスト化および省スペース化を
図ることができる。また、鉛膜がアクリル板に連動して
出し入れされるため、制御機構を単純化、低コスト化す
ることができる。
In the embodiment shown in FIG. 10, a lead film is attached to an acrylic plate, and an air cylinder for the lead film is not required. Therefore, cost reduction and space saving can be achieved. Further, since the lead film is moved in and out in conjunction with the acrylic plate, the control mechanism can be simplified and the cost can be reduced.

【0150】以上述べた本発明の実施の形態において
は、スポットスキャニング法における3次元照射装置お
よび3次元照射方法について示したが、ラスタスキャニ
ング法、その他のスポットビームを用いた3次元照射装
置および3次元照射方法についても、同様にして均一照
射および照射領域周辺の線量を低減する照射を実現する
ことが可能である。
In the above-described embodiment of the present invention, the three-dimensional irradiation apparatus and the three-dimensional irradiation method in the spot scanning method have been described. With respect to the two-dimensional irradiation method, it is possible to realize uniform irradiation and irradiation that reduces the dose around the irradiation area in the same manner.

【0151】[0151]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ビー
ム径調整機構により3次元的照射領域にわたって均一で
精度よい照射が、簡単に行うことが可能になる。
As described above, according to the present invention, uniform and accurate irradiation over a three-dimensional irradiation area can be easily performed by the beam diameter adjusting mechanism.

【0152】また、照射スポットごとにスポット径を変
更して照射することができ、照射領域にわたって照射線
量が均一、かつ照射領域境界での照射線量の切れのよい
照射が可能になり、正常組織への被爆を低減することが
できる。
In addition, irradiation can be performed by changing the spot diameter for each irradiation spot, so that the irradiation dose is uniform over the irradiation area and the irradiation dose can be sharply cut at the boundary of the irradiation area. Can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す3次元スポッ
トスキャニング法用の3次元照射装置の概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional irradiation apparatus for a three-dimensional spot scanning method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態を示す3次元スポッ
トスキャニング法用の3次元照射装置の概略構成図。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional irradiation apparatus for a three-dimensional spot scanning method according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態を示す3次元スポッ
トスキャニング法用の3次元照射装置の概略構成図。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional irradiation apparatus for a three-dimensional spot scanning method according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態を示す3次元スポッ
トスキャニング法用の3次元照射装置の概略構成図。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional irradiation apparatus for a three-dimensional spot scanning method according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施の形態における照射スポッ
トのグループ分けの一例を示す図。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of grouping of irradiation spots according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】同実施の形態における3次元スポットスキャニ
ング照射によるあるスライス中の照射線量分布を示す
図。
FIG. 6 is a view showing an irradiation dose distribution in a certain slice by three-dimensional spot scanning irradiation in the embodiment.

【図7】本発明の第6の実施の形態を示す3次元スポッ
トスキャニング法用の3次元照射装置の概略構成図。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional irradiation apparatus for a three-dimensional spot scanning method according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第7の実施の形態を示す3次元スポッ
トスキャニング法用の3次元照射装置の概略構成図。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional irradiation apparatus for a three-dimensional spot scanning method according to a seventh embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第8の実施の形態におけるレンジシフ
タを示す概略構成図。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a range shifter according to an eighth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第9の実施の形態におけるレンジシ
フタを示す概略構成図。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a range shifter according to a ninth embodiment of the present invention.

【図11】従来の3次元スポットスキャニング法用の3
次元照射装置を示す概略構成図。
FIG. 11 shows a conventional 3D spot scanning method.
The schematic block diagram which shows a three-dimensional irradiation apparatus.

【図12】同装置における3次元スポットスキャニング
照射によるあるスライス中の照射線量分布を示す図。
FIG. 12 is a view showing an irradiation dose distribution in a certain slice by three-dimensional spot scanning irradiation in the same device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、14…治療ベッド 2、10、11、13、15、18…3次元照射装置 3a,3b…スキャニング磁石 4…線量モニタ 5…位置モニタ 6…リッジフィルタ 7…レンジシフタ 8…制御計算機 9、19、20、21…散乱体装置 12…収束電磁石 16…粒子線照射装置 17a,17b…偏向磁石 31(31a,31b…)、41(41a,41b…)
…アクリル板 32(32a,32b…)、42(42a,42b…)
…鉛膜 33、43…外容器 34(32a,32b…)、35(35a,35b
…)、44(44a,44b…)…シリンダ
1, 14 ... treatment bed 2, 10, 11, 13, 15, 18 ... three-dimensional irradiation device 3a, 3b ... scanning magnet 4 ... dose monitor 5 ... position monitor 6 ... ridge filter 7 ... range shifter 8 ... control computer 9, 19 , 20, 21 ... Scatterer device 12 ... Focusing electromagnet 16 ... Particle beam irradiation device 17a, 17b ... Deflection magnet 31 (31a, 31b ...), 41 (41a, 41b ...)
... Acrylic plate 32 (32a, 32b ...), 42 (42a, 42b ...)
... Lead films 33, 43 ... Outer container 34 (32a, 32b ...), 35 (35a, 35b)
...), 44 (44a, 44b ...) ... cylinder

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 粒子線スポットビームのエネルギーと位
置を制御して被照射部位に照射を行う粒子線照射方法に
おいて、スポットビーム径を複数に切替え可能なビーム
径調整手段によりビーム径を制御して照射を行うことを
特徴とする粒子線照射方法。
1. A particle beam irradiation method for controlling the energy and position of a particle beam spot beam to irradiate an irradiated part by controlling a beam diameter by a beam diameter adjusting means capable of switching a plurality of spot beam diameters. A method for irradiating a particle beam, comprising performing irradiation.
【請求項2】 粒子線スポットビームのエネルギーと位
置を順次制御して被照射部位の形状並びに大きさに合致
するように3次元照射を行う粒子線照射方法において、
スポットビーム径を複数に切替え可能なビーム径調整手
段によりビーム径を制御して照射を行うことを特徴とす
る粒子線照射方法。
2. A particle beam irradiation method for sequentially controlling the energy and position of a particle beam spot beam to perform three-dimensional irradiation so as to conform to the shape and size of a portion to be irradiated.
A particle beam irradiation method characterized in that irradiation is performed by controlling a beam diameter by a beam diameter adjusting means capable of switching a plurality of spot beam diameters.
【請求項3】 粒子線スポットビームのエネルギーと位
置を順次制御して被照射部位の形状並びに大きさに合致
するように3次元照射を行う粒子線照射方法において、
前記エネルギー又は3次元照射位置のうちのビーム軸方
向位置或いはエネルギー切替え機構の状態をパラメータ
の一つとして、スポットビーム径を複数に切替え可能な
ビーム径調整手段により制御して照射を行うことを特徴
とする粒子線照射方法。
3. A particle beam irradiation method for sequentially controlling the energy and position of a particle beam spot beam to perform three-dimensional irradiation so as to conform to the shape and size of a portion to be irradiated.
Irradiation is performed by controlling the energy or the position in the beam axis direction among the three-dimensional irradiation positions or the state of the energy switching mechanism as one of the parameters by a beam diameter adjusting means capable of switching a plurality of spot beam diameters. Particle beam irradiation method.
【請求項4】 粒子線スポットビームのエネルギーと位
置を順次制御して被照射部位の形状並びに大きさに合致
するように3次元照射を行う粒子線照射方法において、
照射領域を複数のグループに分け、スポットビーム径を
複数に切替え可能なビーム径調整手段により、各グルー
プに対応させてビーム径を制御して照射を行うことを特
徴とする粒子線照射方法。
4. A particle beam irradiation method for sequentially controlling the energy and position of a particle beam spot beam to perform three-dimensional irradiation so as to conform to the shape and size of a portion to be irradiated.
A particle beam irradiation method, wherein an irradiation area is divided into a plurality of groups, and irradiation is performed by controlling a beam diameter corresponding to each group by a beam diameter adjusting means capable of switching a spot beam diameter to a plurality.
【請求項5】 前記グループとして、照射領域境界近傍
にあるスポット位置をグループの一つとして設定し、前
記境界近傍スポットを照射するスポットビームの径を照
射領域中央部位置のスポットと比較して小さくなるよう
に制御して照射を行うことを特徴とする請求項4記載の
粒子線照射方法。
5. A spot position near an irradiation area boundary is set as one of the groups, and a diameter of a spot beam for irradiating the spot near the boundary is smaller than a spot at a center position of the irradiation area. The particle beam irradiation method according to claim 4, wherein the irradiation is performed while controlling the irradiation of the particle beam.
【請求項6】 粒子線スポットビームのエネルギーと位
置を順次制御して被照射部位の形状並びに大きさに合致
するように3次元照射を行う粒子線照射方法において、
照射領域を複数のグループに分け、同一グループ内にあ
るスポットから順次照射を行うことを特徴とする粒子線
照射方法。
6. A particle beam irradiation method for sequentially controlling the energy and position of a particle beam spot beam to perform three-dimensional irradiation so as to conform to the shape and size of a portion to be irradiated.
A particle beam irradiation method, wherein an irradiation area is divided into a plurality of groups, and irradiation is performed sequentially from spots in the same group.
【請求項7】 粒子線スポットビームのエネルギーと位
置を順次制御して被照射部位の形状並びに大きさに合致
するように3次元照射を行う粒子線照射方法において、
照射領域を複数のグループに分け、グループ毎にスポッ
トビーム径を複数に切替え可能なビーム径調整手段によ
りビーム径を制御して、同一グループ内にあるスポット
から順次照射を行うことを特徴とする粒子線照射方法。
7. A particle beam irradiation method for sequentially controlling the energy and position of a particle beam spot beam to perform three-dimensional irradiation so as to match the shape and size of an irradiation target,
Irradiation areas are divided into a plurality of groups, the beam diameter is controlled by a beam diameter adjusting means capable of switching the spot beam diameter to a plurality of groups, and irradiation is sequentially performed from spots in the same group. Line irradiation method.
【請求項8】 前記ビーム径調整手段は、1つ以上の散
乱体をビーム軸上に出し入れすることによりビーム径を
制御することを特徴とする請求項1乃至4、請求項7の
いずれかに記載の粒子線照射方法。
8. The beam diameter adjusting means according to claim 1, wherein the beam diameter is controlled by moving at least one scatterer on and off the beam axis. The particle beam irradiation method according to the above.
【請求項9】 前記ビーム径調整手段は、収束電磁石に
よりビーム径を制御することを特徴とする請求項1乃至
4、請求項7のいずれかに記載の粒子線照射方法。
9. The particle beam irradiation method according to claim 1, wherein said beam diameter adjusting means controls a beam diameter by a converging electromagnet.
【請求項10】 粒子線スポットビームのエネルギーを
複数に切替える機構と、前記粒子線の照射位置を切替え
る機構とを備えて、前記粒子線スポットビームのエネル
ギーと位置を制御して被照射部位に照射を行う粒子線照
射装置において、スポットビーム径を複数に切替え可能
なビーム径調整機構を設けたことを特徴とする粒子線照
射装置。
10. A mechanism for switching the energy of a particle beam spot beam to a plurality of positions and a mechanism for switching an irradiation position of the particle beam, controlling the energy and position of the particle beam spot beam to irradiate an irradiated portion. A beam diameter adjusting mechanism capable of switching a spot beam diameter to a plurality of spot beam diameters.
【請求項11】 粒子線スポットビームのエネルギーを
複数に切替える機構と、前記粒子線の照射位置を切替え
る機構と、前記粒子線スポットビームのエネルギーと前
記照射位置を被照射部位の形状並びに大きさに合致する
ように順次制御する制御計算機とを備えた3次元粒子線
照射装置において、スポットビーム径を複数に切替える
可能なビーム径調整機構と、3次元照射位置又は前記エ
ネルギーの値、或いは前記エネルギー切替え機構の状態
をパラメータの一つとして前記ビーム径調整機構の制御
を行う機構とを設けたことを特徴とする粒子線照射装
置。
11. A mechanism for switching the energy of a particle beam spot beam to a plurality, a mechanism for switching an irradiation position of the particle beam, and changing the energy of the particle beam spot beam and the irradiation position to the shape and size of a portion to be irradiated. In a three-dimensional particle beam irradiation apparatus provided with a control computer for sequentially controlling them so as to match each other, a beam diameter adjusting mechanism capable of switching a plurality of spot beam diameters, a three-dimensional irradiation position or the value of the energy, or the energy switching And a mechanism for controlling the beam diameter adjusting mechanism using a state of the mechanism as one of parameters.
【請求項12】 粒子線スポットビームのエネルギーを
複数に切替える機構と、前記粒子線の照射位置を切替え
る機構と、前記粒子線スポットビームのエネルギーと前
記照射位置を被照射部位の形状並びに大きさに合致する
ように順次制御する制御計算機とを備えた3次元粒子線
照射装置において、スポットビーム径を複数に切替え可
能なビーム径調整機構と、3次元照射位置とスポットビ
ーム径をパラメータとして前記エネルギー切替え機構と
照射位置切替え機構と、スポットビーム径調整機構を制
御する制御機構とを設けたことを特徴とする粒子線照射
装置。
12. A mechanism for switching the energy of a particle beam spot beam to a plurality, a mechanism for switching an irradiation position of the particle beam, and changing the energy of the particle beam spot beam and the irradiation position to the shape and size of a portion to be irradiated. In a three-dimensional particle beam irradiation apparatus including a control computer for sequentially controlling the beam spots so as to match each other, a beam diameter adjusting mechanism capable of switching a plurality of spot beam diameters, and the energy switching using a three-dimensional irradiation position and a spot beam diameter as parameters. A particle beam irradiation apparatus comprising a mechanism, an irradiation position switching mechanism, and a control mechanism for controlling a spot beam diameter adjusting mechanism.
【請求項13】 前記ビーム径調整機構は、複数枚から
なる散乱体機器で構成されたことを特徴とする請求項1
0乃至12のいずれかに記載の粒子線照射装置。
13. The apparatus according to claim 1, wherein the beam diameter adjusting mechanism is constituted by a plurality of scatterer devices.
13. The particle beam irradiation apparatus according to any one of 0 to 12.
【請求項14】 前記ビーム径調整機構は、収束電磁石
で構成されたことを特徴とする請求項10乃至12のい
ずれかに記載の粒子線照射装置。
14. The particle beam irradiation apparatus according to claim 10, wherein said beam diameter adjusting mechanism is constituted by a focusing electromagnet.
【請求項15】 粒子線スポットビームのエネルギーを
切替える機構として、レンジシフタを用いたことを特徴
とする請求項10乃至12のいずれかに記載の粒子線照
射装置。
15. The particle beam irradiation apparatus according to claim 10, wherein a range shifter is used as a mechanism for switching the energy of the particle beam spot beam.
【請求項16】 レンジシフタは、1つ以上の板から構
成され、且つ前記板に該板の材質あるいは板厚に対応さ
せた厚さを有する前記板と異なる材質の板あるいは膜が
取付けられたものである請求項15記載の粒子線照射装
置。
16. A range shifter comprising one or more plates, and a plate or a film of a different material from the plate having a thickness corresponding to the material or the thickness of the plate is attached to the plate. The particle beam irradiation apparatus according to claim 15, wherein
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