JP2006208200A - 荷電粒子ビーム照射システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の荷電粒子ビーム照射システムは、加速器で加速された荷電粒子ビーム30を照射野形成電磁石13,14により走査させながら照射野を形成する荷電粒子ビーム照射システムにおいて、荷電粒子ビーム30をリサージュ図形に沿って走査しながら照射して照射野を形成することを特徴とする。
【選択図】 図8
Description
以上の理由から、腫瘍の治療により有効な装置として、陽子線、あるいは炭素イオン等の粒子線を利用した荷電粒子ビーム照射システムが注目されている。
照射野を拡大する別の方法として、荷電粒子ビームのビーム径は拡大せずに、照射野を塗りつぶすようにして走査することが考えられる。この方法によれば、荷電粒子ビームのエネルギロスを生じることはなく、照射ポート長を短縮して荷電粒子ビーム照射システムの小型化を図る上で重要な技術といえる。
このため、非特許文献1には、照射野の半径の半分程度の散乱半径を有する小さなビーム径の荷電粒子ビームを、照射野形成電磁石によって標的上の半径が大きな第1の円軌道に沿って所定回数回転させ、次にこの荷電粒子ビームを第1の円軌道よりも半径が小さい第2の円軌道に沿って再度所定回数回転させる荷電粒子ビーム照射システムが紹介されている。
Timothy R.Renner、"Wobbler Facility for biological experiments"、Medical Physics、14巻、1987年、p825−834
(1) X=Asinωt
(2) Y=Bsin(ω't+δ)
で表される正弦波においてA=B、ω:ω'=7:1、δ=π/2とした場合のリサージュ図形である。なお、A,Bは任意の定数であり、ω、ω'は単位時間当たりの周波数、δは位相差、tは時間を表す。 但し、図2(b)に示したように周波数ωとω'とが同一で従来技術と同様に円しか描かない場合は、本発明から除かれる。
図3は三角波を用いた場合の例であり、互いに垂直なX,Y方向の振幅を異なる値にして外形がほぼ長方形の図形を描いた例である。
また、照射野の一部領域に対する荷電粒子ビームの照射を停止する場合には、荷電粒子の利用効率の高い荷電粒子ビーム照射システムを提供することができる。
線形加速器3で6MeV/核子まで加速されたC6+は、負の高電圧が印加されているインフレクタ7(入射チャンネル)によりシンクロトロン4の周回軌道に入射される。
C6+はシンクロトロン4により1周回ごとに約1kV/核子で加速されてゆくので、エネルギーが上昇しても軌道が一定となるように磁束密度を増加させると共に、ビーム回転速度の上昇に伴って加速高周波の周波数も増加させる。磁束密度と周波数との関係は高精度に制御する必要がある。C6+は約80万回加速(周回)された後、最大エネルギーに達する。ちなみに、この間は約0.5秒である。
あるいは、特許第2596292号のように、不規則な時間変化信号をビームに印加する高周波印加装置を用いて、シンクロトロン4から照射装置5へ向けて徐々に荷電粒子ビームを出射させてもよい。
レンジシフタ16の下流にあるコリメータ17は、標的Tの断面形状に対応した開口部を有する。これにより、荷電粒子ビーム30の一部を遮断して、標的Tの形状に適合した照射野を形成することができる。
また、タンタル、鉛等からなる散乱体19を設けて、荷電粒子ビーム30を拡径することにより、さらに大きな一様照射野を形成することができる。散乱体19は例えば、照射用偏向電磁石20と照射野形成電磁石13との間、あるいは照射野形成電磁石13の下流に設けることができる。散乱体19の厚みは残飛程を考慮して決定することが好ましい。
先ず荷電粒子ビーム照射システム1の制御部により、前記したようにベータトロン振動を利用して、荷電粒子ビーム30をシンクロトロン4から照射装置5へ出射する。
また、散乱体19を用いる場合は、ビーム径が拡大されるので、散乱体19を用いない場合より軌跡の間隔を大きくすることができる。
図8は、荷電粒子ビーム30の標準偏差1σに相当する半径の円が重なるようにしてリサージュ図形に沿って照射野を形成する様子を模式的に示した図である。このような照射を行うためには、隣り合う軌跡間の距離が、前記した「標準偏差1σに相当する半径」よりも小さくなるように周波数ω、ω'および位相差δを選択することが好ましい。
また、従来よりも大きな一様照射野を形成することが可能になれば、照射ポート長(照射野形成電磁石から標的までの距離)を短縮できるので、荷電粒子ビーム照射システム1の小型化が可能になる。これにより、荷電粒子ビーム照射システム1の建設コストを引き下げることができ、粒子線治療の普及を図ることができる。
従来のワブラー法で荷電粒子ビーム30の軌跡を図2(b)に示したような円にするには、前記(1)式、(2)式において周波数比ω:ω'=1:1で、かつ初期位相が完全に一致した状態に制御した交流励磁電流を照射野形成電磁石13、14に流す必要がある。この制御が不良となった例として、初期の位相(δ=π/2)はずれていないが、交流励磁電流の周波数がずれて、周波数比がω:ω'=1:0.99となった場合の軌跡を図11(a)に示す。また、初期の位相もπ/6ずれて2/3πとなり、周波数比ω:ω'=1:0.99となった場合の軌跡を図11(b)に示す。なお、図11(a)、図11(b)は交流励磁電流を20サイクル流した場合に描かれる軌跡である。
この例からも分かるように、従来のワブラー法で一様照射野を形成するには、照射野形成電磁石13、14の交流励磁電流の周波数と位相を厳密に制御しなければならない。
例えば、標的Tの断面形状(投影形状)が細長いひょうたん型の場合には、大きな一様照射野を形成しても、一様照射野の内、前記したコリメータ17(図5参照)で荷電粒子ビーム30が遮蔽される領域に照射されたビームは全く利用されない。この場合、シンクロトロン4から照射装置5への荷電粒子ビーム30の出射を一時中断し、荷電粒子ビーム30の照射野の一部領域に対する照射を停止することでビームの利用効率を向上させることができる。
4 加速器(シンクロトロン)
13 X方向の照射野形成電磁石
14 Y方向の照射野形成電磁石
19 散乱体
30 荷電粒子ビーム
Claims (3)
- 加速器で加速された荷電粒子ビームを照射野形成電磁石により走査させながら照射野を形成する荷電粒子ビーム照射システムにおいて、
前記荷電粒子ビームをリサージュ図形に沿って走査しながら照射して前記照射野を形成することを特徴とする荷電粒子ビーム照射システム。 - 前記照射野の一部領域に対する前記荷電粒子ビームの照射を停止することを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
- 前記荷電粒子ビームのビーム径を拡大させる散乱体を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
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Cited By (6)
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US20110108737A1 (en) * | 2009-06-03 | 2011-05-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Particle beam irradiation apparatus |
US8658991B2 (en) | 2009-06-03 | 2014-02-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Particle beam irradiation apparatus utilized in medical field |
WO2011080942A1 (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | 国立大学法人群馬大学 | ビーム照射装置及びビーム照射制御方法 |
US8716679B2 (en) | 2009-12-28 | 2014-05-06 | National University Corporation Gunma University | Beam irradiation apparatus and beam irradiation control method |
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