JP2002306617A - 分離型スノートを有する粒子線治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粒子線治療において、精度の高いＸ線ＣＴ装
置による位置合わせを可能とし、粒子線治療装置の稼動
効率を大幅に改善し、併せて作業性と安全性を向上す
る。 【解決手段】 荷電粒子線によるがんの治療装置におい
て、照射野形成装置を構成する患者コリメータ６・ボー
ラス５部分（スノート４）を、該照射野形成装置の他の
構成要素及びビーム輸送系から分離して独立に移動可能
にする手段と、前記患者コリメータ６・ボーラス５部分
（スノート４）の開口部と同一形状の、または開口部に
光源と患者間の距離（ＳＳＤ）の補正を加えた形状のテ
ンプレート７と、Ｘ線撮影装置により、照射位置以外に
おいて、がんに対して前記テンプレート７の位置合わせ
を行う手段と、患者と前記テンプレートの相対位置を一
定に保ちながら、患者を照射位置に移動させる手段と、
前記テンプレート７と前記患者コリメータ６・ボーラス
５部分を合致させる手段と、を具備する事を特徴とする
粒子線治療装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【従来の技術】陽子や炭素イオン等の荷電粒子線による
がんの放射線治療は、一般に用いられているガンマ線、
Ｘ線又は電子線による放射線治療を大幅に改善するもの
である。それはガンマ線、Ｘ線又は電子線が人体を含む
媒体内を進行する際に指数関数的に減衰するので、体表
面近くの正常組織が受ける線量の許容限度のため、深部
のがんには治療に必要な線量が付与できないのに対し
て、陽子や炭素イオン等の荷電粒子線は媒体内でエネル
ギーによって決まる飛程を持ち、入射からほぼ一様に線
量を付与しながら、飛程終端の直前でブラッグピークと
呼ばれる線量付与の極大が生じるので、これをがんに一
致させることにより、治療効果を向上させることが可能
となる。

【０００２】このことは、しかしながら、ブラッグピー
クを正確にがんに一致させなければ、がん治療が行われ
ないだけではなく正常組織が損傷され、かえって有害と
なることを意味する。従って正確な照射のため、従来の
放射線治療では使われていない照射野形成装置が必要と
なる。

【０００３】治療に必要な荷電粒子線は、粒子加速器に
より供給される。一般に加速器から供給される粒子線は
細いビーム状で、その断面はがんより遥かに小さい。そ
こでがんを全面的に照射するために、粒子ビームは照射
野形成装置により３次元的に広げられる。ビームを粒子
の進行方向に垂直な２次元方向に広げる方法としては、
ビームを磁場で偏向させるスキャニング法と、ビームを
原子番号の大きい金属薄板に入射させ、クーロン多重散
乱で広げる散乱体法がある。前者は技術的な問題とこれ
に関連する安全性から、すでに２０年以上前から試みら
れているにも拘わらず、実用化にはなお多くの技術開発
が必要とされる状況で、これまでの殆ど全ての治療は基
本的には後者の散乱体法を用いて実施されている。

【０００４】散乱体によって広げられたビームは軸対称
で、その強度は中心軸から離れるに従って減衰し、その
強度分布はガウス分布曲線で近似出来る。これをがんの
断面形状に合わせて切り取るために、先ずビームを長方
形や円形の単純な形状のブロックコリメータと呼ばれる
金属のスリットを透過させることにより、周辺に大きく
広がった強度の低い成分を止める。次に患者の近くで、
Ｘ線ＣＴにより計測されたがんの断面形状に基づいて加
工された開口部を持つ患者コリメータ（以下コリメー
タ）により、ビームの断面形状をがんの断面形状に一致
させて、がんに照射する。コリメータはがんの形状と合
致した開口部以外に入射したビームを阻止するために、
そのエネルギーに対応した厚さが必要で、例えば２００
ＭｅＶ陽子ビームではコリメータ素材に黄銅を用いた場
合、その厚さは７ｃｍとなる。

【０００５】一般に単一エネルギーの荷電粒子ビームの
ブラッグピークの幅は、がんの深部方向の大きさよりは
狭い。そこでがんの深部方向の大きさに対応するように
ブラッグピークの幅を広げるために、リッジフィルタや
レンジモジュレータにより、入射エネルギーに広がりを
もたせる。そしてがんの形状に従って、それぞれの方向
に異なるエネルギー分布を持つビームを入射しなければ
ならない。このためにがんの形状に基づいてボーラスと
呼ばれるエネルギー吸収体を、陽子を散乱させる機能の
少ないプラスティック等で作り、コリメータと併せて使
用する。このコリメータ・ボーラス部分はスノートと呼
ばれる。

【０００６】光学との類似で言えば、ビームの光源に相
当する部分は、点ではなくある広がりをもつ面である。
従って、コリメータにより切り取られたビームの周辺に
は半影（ｐｅｎｕｍｂｒａ）とよばれる部分が生じる。
スノートを患者の近くに置くのは、コリメーターの半影
を低減させて、がんを正確に照射するとともに、半影に
よる正常組織の被曝を減少させるためてある。

【０００７】散乱体は加速器からのビームを照射装置に
輸送するビームトランスポートの終端に設置され、線量
計等の治療に必要な装置は散乱体の近くに配置される。
従来のスノートはビームトランスポート、散乱体、線量
計等と同様にビーム紬上に固定されていて、患者の方向
には若干可動である以外の移動の自由度は無い。このた
め患者位置決めの作業、すなわちレーザーポインタと皮
膚に手書きしたマークやベッドの標識によりベットを移
動させて概略の位置を決め、単純Ｘ線装置をビーム軸上
に移動させて、Ｘ線撮影によりコリメータとがんが合致
するようにベッドを微動させ、その後単純Ｘ線装置を撤
去してコリメータ・ボーラスを装着する作業が、粒子線
照射よりも遥かに長時間を要する。典型的な例ではビー
ムの実照射時間は２分程度であるに拘わらず、１回の照
射を３０分以内に実施することは容易ではなく、粒子線
照射装置の利用効率を著しく低下させている。

【０００８】加えて、照射角度によっては、簡単にはコ
リメータを装着出来ない。それは照射位置に空間的余裕
が無いため、コリメータの重量が十数ｋｇになるに拘わ
らず、手作業で装着しなければならないからである。そ
してがんによっては単純Ｘ線では位置・形状の同定が出
来ず、Ｘ線ＣＴにより初めて位置・形状が認識可能とな
る。しかしながら横型の一般的なＸ線ＣＴ装置を粒子線
治療の照射位置に配置する事は機器の大きさから不可能
である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、従来のＸ線治
療とは格段に厳しい精度が要求される粒子線治療におい
て、遥かに精度の高いＸ線ＣＴ装置による位置合わせを
可能とし、同時に照射位置を位置合わせのために占有す
る時間を低減することにより、Ｘ線治療装置よりは遥か
に大型で高額の粒子線治療装置の稼動効率を大幅に改善
し、併せて作業性と安全性を向上させることが求められ
ていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の粒子線治療装置は、荷電粒子線によるがん
の治療装置において、照射野形成装置を構成する患者コ
リメータ・ボーラス部分（スノート）を、前記照射野形
成装置の他の構成要素及びビーム輸送系から分離して独
立に移動可能にする手段と、前記患者コリメータ・ボー
ラス部分（スノート）の開口部と同一形状の、または開
口部に光源と患者間の距離（ＳＳＤ）の補正を加えた形
状のテンプレートと、Ｘ線撮影装置により、照射位置以
外において、がんに対して前記テンプレートの位置合わ
せを行う手段と、患者と前記テンプレートの相対位置を
一定に保ちながら、患者を照射位置に移動させる手段
と、前記テンプレートと前記患者コリメータ・ボーラス
部分を合致させる手段と、を具備する事を特徴とする。

【００１１】ここで、前記荷電粒子線としては陽子ビー
ム、ヘリウムイオンビーム、または炭素イオンビームが
用いられ、Ｘ線撮影装置としてはＸ線ＣＴ装置、単純Ｘ
線装置、またはＸ線シミュレータが用いられる。

【００１２】

【作用】本発明は、患者コリメーター・ボーラス部分
（スノート）を他の照射野形成装置の構成要素から分離
して移動可能とし、コリメータの装着を照射位置から離
れた場所で行うことにより、作業性を向上させるととも
に、コリメータ装着時の患者の安全性を確保する。そし
てがんを精度良く照射するにはコリメータをがんに対し
て正確に位置させる事が必須の条件であるが、このため
横型の一般的Ｘ線ＣＴ装置またはＸ線シミュレータによ
り、患者とテンプレートを同時撮影して、患者位置決め
の精度を向上させると共に、位置決めに要する時間を短
縮して、粒子線照射装置の稼動効率を著しく向上させる
ものである。ここでテンプレートを使用するのは、Ｘ線
ＣＴ装置による患者とコリメータの同時撮影が不可能な
ためである。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例である粒子線治療装置の構
成とその操作法を図を用いて説明する。図１は、粒子線
治療装置の機器の配置を示す。図２は、本発明における
構成要素と照射時におけるその配置の例を示す。まず、
Ｘ線ＣＴにより、がんの位置と形状を計測し、照射方向
と照射範囲を特定する。治療計画に基づいてコリメータ
６・ボーラス５の設計・製作を行う。コリメータ６を加
工する際に、金属またはプラスティックの薄板にコリメ
ータ６の開口部と同形の開口部を持つテンプレート７を
製作する。

【００１４】Ｘ線ＣＴ装置のベッド天板８に、患者固定
具とテンプレート７の支持具を固定する。患者位置決め
のために、患者とテンプレート７とを、Ｘ線ＣＴ装置に
より２または３スライス面で同時撮影して、照射方向か
ら見たがんとテンプレート７の相対位置を測定する。そ
の結果からテンプレートの位置を修正し、再び同時撮影
により両者が合致していることを確認する。可能であれ
ばボーラス５も同時撮影して深さ方向の線量分布を確認
する。

【００１５】スノート４を搭載する回転架台１１は、ス
ノート４がビームの方向に向くようにローラ１０により
水平軸の回りに回転可能な構造とし、予めスノート４を
照射野形成装置３からのビーム方向に設定する。そして
コリメーター６をスノート４に装着してから、スノート
架台を移動して、スノート４を照射位置に置く。

【００１６】Ｘ線ＣＴによりビームの照射方向から見て
がんとテンプレート７を合致させた後は、患者とテンプ
レートの相対位置を一定に保ちながら、ベット天板８を
移動させて、患者をＸ線ＣＴ撮影位置から移動させる。
そしてベッドを水平移動させ、ベッド天板８をＸ線ＣＴ
撮影時のベッドに対する同一位置に戻してから、再びベ
ッドを移動させて、患者をスノート４を搭載した回転架
台１１の中の照射位置まで動かす。そしてベッドの上下
の移動と天板の微調により、スノートのコリメータ６と
テンプレート７を正確に合致させる。

【００１７】そして、ボーラス５を装着後治療計画に基
づいて、粒子加速器１からのビームを、ビーム輸送系２
を経て、照射野形成装置を介して粒子線照射を行う。ボ
ーラス５は軽量のため、照射位置での装着は容易であ
る。またＸ線ＣＴ撮影時と粒子線照射時の、ベッドに対
するベッド天板の位置をほぼ等しくするのは、ベッド天
板の撓みによる誤差を避けるためである。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、従来のＸ線治療とは格段に厳しい精度が要求
される粒子線治療において、皮膚への手書きのマークや
単純Ｘ線装置によるビームとがんの位置合わせより遥か
に精度の高いＸ線ＣＴ装置による位置合わせが可能とな
り、同時に照射位置を位置合わせのために占有する時間
が低減されることにより、Ｘ線治療装置よりは遥かに大
型で高額の粒子線治療装置の稼動効率を大幅に改善し、
併せて作業性と安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 粒子線治療装置の機器の配置を示す。

【図２】 本発明における構成要素と照射時におけるそ
の配置の例を示す。

【符号の説明】

１：粒子加速器、２：ビーム輸送系、３：照射野形成装
置、４：スノート、５：ボーラス、６：コリメータ、
７：テンプレート、８：ベッド天板、９：スノート架
台、１０：ローラ、１１：回転架台。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 茂一 福井県敦賀市舞崎町10−41信開ドムス舞崎 320号 (72)発明者 久米 恭 福井県敦賀市舞崎町10−41信開ドムス舞崎 318号 (72)発明者 鍵谷 豪 福井県敦賀市相生２−21ヴィラ松下503号 (72)発明者 近藤 道也 大阪府高槻市大和１−５−６ Ｆターム(参考） 4C082 AC05 AE01 AG22 AG32 AJ07 AJ08 AJ16

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子線によるがんの治療装置におい
   て、 照射野形成装置を構成する患者コリメータ・ボーラス部
   分（スノート）を、該照射野形成装置の他の構成要素及
   びビーム輸送系から分離して独立に移動可能にする手段
   と、 前記患者コリメータ・ボーラス部分（スノート）の開口
   部と同一形状の、または開口部に光源と患者間の距離
   （ＳＳＤ）の補正を加えた形状のテンプレートと、 Ｘ線撮影装置により、照射位置以外において、前記テン
   プレートの位置合わせを行う手段と、 患者と前記テンプレートの相対位置を一定に保ちなが
   ら、患者を照射位置に移動させる手段と、 前記テンプレートと前記患者コリメータ・ボーラス部分
   を合致させる手段と、を具備する事を特徴とする粒子線
   治療装置。
2. 【請求項２】 前記荷電粒子線が陽子ビーム、ヘリウム
   イオンビーム、または炭素イオンビームであることを特
   徴とする請求項１に記載の粒子線治療装置。
3. 【請求項３】 前記Ｘ線撮影装置がＸ線ＣＴ装置、単純
   Ｘ線装置、またはＸ線シミュレータであることを特徴と
   する請求項１または２に記載の粒子線治療装置。