JP4547043B2 - 荷電粒子ビーム照射装置 - Google Patents
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Description
粒子線がリッジフィルタを通過するとき、粒子線はビーム照射野拡大装置によって進行方向が変わり、ビーム軸と斜め方向に大部分の粒子が通過し、リッジフィルタを通過する際には、粒子線の通過する厚さの平均に設計値からの差異が生じる。すると、粒子線のリッジフィルタ内でのエネルギーロスが異なり、得られるエネルギー分布は設計上想定される分布と差異が生じるようになる。
、5:リッジフィルタ、6:リッジフィルタ取付けベース、7:Y方向透過ソースポイント、8:ホイール、9:貫通坑、10:ビーム径路
図1は本発明の実施の形態1に係る荷電粒子ビーム照射装置の概略構成図(X-Z断面)である。
図1において、粒子線発生装置(図示せず)より得られる粒子線1は、X方向透過ソースポイント2から被照射体(図示せず)へ照射される。粒子線1は、第1の拡大手段4により拡大され、更に第2の拡大手段3により拡大される。
拡大された粒子線1は、バーリッジ等の複数のリッジ5aで構成され、リッジフィルタ取付けベース6に搭載されたリッジフィルタ5を通過する。
リッジフィルタ5を通過した粒子線1は、コリメータ(図示せず)により所望の形に整形された上で、被照射体(図示せず)に照射される。
図1では後で説明するように、リッジフィルタ5がX方向透過ソースポイント2を中心とした同心円上の設置位置において粒子線進入方向へ傾斜することを示している。
なお、ここで、上記のX方向とは、リッジフィルタ5におけるリッジ5aの長辺方向に垂直な方向である。
リッジフィルタ5は、粒子線のエネルギー分布を所定範囲において所定の厚さ分布に従って広げることができる。
ここで、第1の通過粒子線1の粒子線エネルギーは、第2及び第3の通過粒子線よりも低くなり、被照射体における到達深さも浅くなる。一方、第2及び第3の通過粒子線は、被照射体において最も深い位置に到達し得る。
このように、被照射体の深さ方向において所定幅を有する照射野が形成される。この所定幅は、一般的にはリッジフィルタ5の一番厚い部分と一番薄い部分の厚さの差によって決められることになる。つまり、夫々のリッジフィルタ5は一般的に、固有のSOBPを形成することになる。なお、リッジフィルタによりブラッグピークが腫瘍の厚み方向に拡げられる幅(即ち、SOBPの幅)は、通常1〜20cmである。
これにより、リッジフィルタ5において荷電粒子の失うエネルギーの分布の精度を向上させることができ、リッジフィルタ通過後の粒子のエネルギー分布の精度も向上されるので、所望の深部線量分布を精度良く形成でき、治療の精度を向上させることができる。
更に、広い照射野で平坦度領域の大きな拡大ブラッグピークを形成できると共に、照射野拡大手段から被照射体までの距離を短縮することができるため小型の装置でも大きな照射野を形成することが可能となる。
図2は本発明の実施の形態2に係る荷電粒子ビーム照射装置の概略構成図(X-Z断面)である。
図2では、リッジフィルタ5を構成する複数のリッジ5aが設置平面(図2中X−Y平面)において、平均入射粒子ビーム方向に対して最も垂直になるように配置されている。
また、これに伴う粒子線の通過するリッジフィルタ材料の周期的な厚さ分布に与える影響を補正する為に、リッジフィルタ5の周期的な厚さ分布を有する方向へリッジの設置間隔を変調させてもよい。
この実施の形態2によれば、深部線量分布の形成精度つまり治療の精度を向上させるとともに、実施の形態1と比べると、リッジフィルタ5を設置するのに要する幅(Z方向)を短くできる。
図3は本発明の実施の形態3に係る荷電粒子ビーム照射装置の概略構成図(Y-Z断面)である。
図3では後で説明するように、リッジフィルタ5を、これを構成する複数のリッジ5a(バーリッジ)が粒子線進入方向と垂直となるように変形させることを示している。
上記実施の形態1〜3では、所定の照射野条件で所望の深さ拡大照射範囲(SOBP)を形成するものであるとしているが、がん治療では、腫瘍の大きさに応じて照射野の大きさとSOBPを変更する必要がある。従来の粒子線治療装置では異なるSOBPに対し、異なるリッジフィルタを使用するが、異なる照射野形成の条件の場合でも同じリッジフィルタを使用していた。
すなわち、図5は実施の形態4に係る荷電粒子ビーム照射装置のリッジフィルタ交換装置を示す概略平面図で、図5に示すように、異なる照射野形成条件に対応した複数のリッジフィルタ5を、リッジフィルタ取付けベース6に取付け、さらに複数のリッジフィルタ取付けベース6をホイール8に取付けている。ホイール8は回転することで任意のリッジフィルタ取付けベース6をビーム径路10に選択的に設置することができるようになっている。
また、このホイールには貫通坑9を設け、ビーム軸校正等の確認の妨げにならないようにしている。
Claims (6)
- 粒子線発生装置からの粒子線に所望のエネルギー分布を持たせるための周期的な厚さ分布を有するリッジフィルタを介して被照射体に上記粒子線を照射する荷電粒子ビーム照射装置において、
前記リッジフィルタは、リッジの夫々の底面をリッジ毎に異なる角度で配置されていることを特徴とする荷電粒子ビーム照射装置。 - 前記リッジフィルタは、各リッジの底面を、平均入射粒子ビーム方向に対して最も垂直になるように配置されていることを特徴とする請求項1記載の荷電粒子ビーム照射装置。
- 前記リッジフィルタは、各リッジを、異なる角度及び位置に配置されていることを特徴とする請求項1記載の荷電粒子ビーム照射装置。
- 前記リッジフィルタは、各リッジの角度変化に応じて、周期的な厚さ分布を有する方向へ各リッジの設置間隔を変調させていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の荷電粒子ビーム照射装置。
- 前記リッジフィルタは、複数のバーリッジを有し、前記各バーリッジの形状を前記リッジフィルタ長辺方向の照射野中心からの距離に応じて変化させることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の荷電粒子ビーム照射装置。
- 前記リッジフィルタは、異なる照射野形成条件に対応して複数用意され、所望の照射野形成条件に応じて前記粒子線が通過するビーム経路に選択的に配置されるようにしたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の荷電粒子ビーム照射装置。
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