JP2006351339A - 荷電粒子線照射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 加速器で加速された荷電粒子ビームの輸送系4と、輸送系4の末端に設けられる照射部5とを備えた荷電粒子線照射装置1において、輸送系4に荷電粒子ビームの散乱体11と、散乱体11の下流に設けられて荷電粒子ビームの水平(X)方向および垂直(Y)方向のエミッタンス楕円の形状を調整可能な下流側電磁石12とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図3
Description
また、個々の荷電粒子の運動に注目すると、その進行方向は個々に異なり、かつ、経時的に変化しており、ビーム全体ではベータトロン振動と呼ばれる一定周期の振動をしている。
一般に、輸送系104においては、図2に示すようにX方向とY方向ではエミッタンスが非対称になっており、四極電磁石等によってもこの差を打ち消すことはできない。
すなわち、患部でX方向の荷電粒子が非ガウス分布であることは治療計画立案を複雑にし、また許容範囲内ではあるが、実際に照射される線量の不均一を生じる原因になる。
一方、患部に集中的に放射線を照射しつつ、正常組織の被爆量を最小限にするには、患部の周囲に照射部105を旋回させる回転ガントリを用いることが好ましい。しかし、エミッタンスの非対称性があると、回転ガントリの回転角度によりビームの患部におけるスポット形状が変化することになり、これも治療計画の立案を困難にする原因となる。
そこで、本発明では、X方向とY方向の荷電粒子の分布がガウス分布となるビームを、照射部に向けて輸送できる荷電粒子線照射装置を提供することを目的とする。
また、散乱体において荷電粒子は多重散乱するため、ビームが拡径する方向に拡散して、エミッタンスが増加する。一般には、荷電粒子が輸送系の管壁に衝突して消滅することを防ぐために、輸送系においてエミッタンスを増加させる操作は避けられている。
荷電粒子線照射装置1は、図示しないイオン発生源から入射されてくる荷電粒子を加速器2で加速し、出射デフレクタ3により加速器2から輸送系4へ出射し、回転ガントリ8を含む輸送系4により末端の照射部5まで輸送し、患部に向けて照射する。なお、加速器2には、サイクロトロン等の公知の装置を用いることができる。また、荷電粒子線照射装置1は、図示しない制御装置を含んで構成されている。
照射部5には、ワブラ電磁石、リッジフィルタ、レンジシフタ、コリメータ、ボーラスを備えた、ワブラ法あるいは拡大照射法と呼ばれる構成のもの、あるいはリッジフィルタ、レンジシフタを備えたスポットスキャニング法と呼ばれる構成のものなど、公知の構成を用いることができる。
また、四極電磁石7によりX、Y方向のベータトロン振動の位相の進みを、各々独立に制御することができることを意味する。すなわち、四極電磁石7は、エミッタンスを維持したままでエミッタンス楕円の形状を変えることで、位相空間におけるX,Y方向の角度成分x'、y'や、位置成分x、yを制御することができる。
以下、散乱体11と下流側電磁石12による荷電粒子の非ガウス分布からガウス分布への変換について説明する。
一般に、荷電粒子線照射装置1において許容されるビーム径は、装置の設計前提によって制限されている。大きなビーム径が許容されない装置の場合は、位相空間上のエミッタンス楕円の長軸を傾斜させるか、もしくはエミッタンス楕円の短軸を位置成分x軸、y軸と同一にすることにより、実空間でのビーム径を小さくすることができる。
2 加速器
4 輸送系
5 照射部
6 偏向電磁石
8 回転ガントリ
10 上流側電磁石
11 散乱体
12 下流側電磁石
Claims (3)
- 加速器で加速された荷電粒子ビームの輸送系と、前記輸送系の末端に設けられる照射部とを備えた荷電粒子線照射装置において、
前記輸送系の前記荷電粒子ビームの通路に、
前記荷電粒子ビームの散乱体と、
前記散乱体の下流に設けられて前記荷電粒子ビームの水平(X)方向および垂直(Y)方向のエミッタンス楕円の形状を調整可能な下流側電磁石と
を備えることを特徴とする荷電粒子線照射装置。 - 前記散乱体の上流側に、
前記散乱体における前記荷電粒子ビームの水平(X)方向および垂直(Y)方向のエミッタンス楕円の位置成分方向の幅を、同一に調整可能な上流側電磁石を備えることを特徴とする、請求項1に記載の荷電粒子線照射装置。 - 前記照射部が、回転ガントリで構成されていることを特徴とする請求項2に記載の荷電粒子線照射装置。
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