JP6755208B2

JP6755208B2 - 荷電粒子線治療装置

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Publication number: JP6755208B2
Application number: JP2017044262A
Authority: JP
Inventors: 長昭上口
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2037-03-08
Also published as: JP2018143659A

Description

本発明は、荷電粒子線治療装置に関する。

従来、患者の患部に荷電粒子線を照射することによって治療を行う荷電粒子線治療装置として、例えば、特許文献１に記載された装置が知られている。特許文献１に記載の荷電粒子線治療装置では、加速器で加速された荷電粒子線を拡大し、コリメータを用いて一部の不要な荷電粒子線を遮断した上で、被照射体の形状に合わせた照射野にて荷電粒子線の照射を行っている。

特開２００９−２３６８６７号公報

ここで、上述のような荷電粒子線治療装置においては、コリメータで遮断する分の荷電粒子線は被照射体への照射には用いられないため、線量が無駄になるという問題が生じる。また、荷電粒子線の拡大量に比してコリメータの照射野が小さい場合には、粒子の位相空間の分布の関係から半影が大きくなる場合がある。

そこで本発明は、被照射体の形状に応じて、効率よく荷電粒子線を照射することができる荷電粒子線治療装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る荷電粒子線治療装置は、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器と、被照射体に対して荷電粒子線を照射する照射部と、照射部内に設けられ、荷電粒子線を拡大する拡大部と、被照射体の形状に合わせて荷電粒子線の照射範囲を規定するコリメータと、被照射体の形状に合わせて拡大部による荷電粒子線の拡大量を調整する拡大量調整部と、を備える。

本発明に係る荷電粒子線治療装置は、照射部内に設けられ、荷電粒子線を拡大する拡大部と、被照射体の形状に合わせて荷電粒子線の照射範囲を規定するコリメータと、を備えている。従って、拡大部で拡大された荷電粒子線の外縁付近は、コリメータで遮蔽され、当該コリメータを通過した部分が、被照射体へ照射される。ここで、荷電粒子線治療装置は、被照射体の形状に合わせて拡大部による荷電粒子線の拡大量を調整する拡大量調整部を有している。これによって、例えば、被照射体が小さくなる場合は、それに合わせて拡大量調整部が荷電粒子線の拡大量を小さくすることができる。従って、荷電粒子線のうち、コリメータで遮蔽される線量を低減することができる。また、コリメータの照射野に合わせて荷電粒子線の拡大量を小さくすることで、半影の発生も抑制できる。以上より、被照射体の形状に応じて、効率よく荷電粒子線を照射することができる。

荷電粒子線治療装置において、拡大部は、荷電粒子線を拡散する散乱体を複数備えており、拡大量調整部は、散乱体の枚数を調整することによって、荷電粒子線の拡大量を調整してよい。これにより、拡大量調整部が、被照射体の形状に合わせて散乱体の枚数を調整することで、適切に荷電粒子線を拡大することができる。

荷電粒子線治療装置において、拡大量調整部は、被照射体を仮想的に深さ方向へ複数層に分割した場合、各層に対して照射される荷電粒子線の拡大量をそれぞれ調整してよい。これにより、被照射体の各層の形状に応じて、効率よく荷電粒子線を照射することができる。

本発明によれば、被照射体の形状に応じて、効率よく荷電粒子線を照射することができる荷電粒子線治療装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置の概略構成図である。図１の荷電粒子線治療装置の照射部付近の概略構成図である。マルチリーフコリメータを照射軸方向から見た図である。荷電粒子線の拡大量を説明するための模式図である。荷電粒子線治療装置による処理内容の一例を示すフローチャートである。本実施形態及び比較例に係る荷電粒子線治療装置の荷電粒子線の拡大とコリメータの関係を示す模式図である。被照射体を仮想的な層に分割した様子を示す模式図である。変形例に係る荷電粒子線治療装置による処理内容の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置１は、放射線療法によるがん治療等に利用される装置であり、イオン源（不図示）で生成した荷電粒子を加速して荷電粒子線として出射する加速器２と、荷電粒子線を被照射体へ照射する照射部８と、加速器２から出射された荷電粒子線を照射部８へ輸送するビーム輸送ライン４５と、を備えている。照射部８は、治療台１６を取り囲むように設けられた回転ガントリ１７に取り付けられている。照射部８は、回転ガントリ１７によって治療台１６の周りに回転可能とされている。

なお、以下の説明においては、「Ｘ方向」、「Ｙ方向」、「Ｚ方向」という語を用いて説明する。「Ｚ方向」とは、荷電粒子線Ｒの基軸ＡＸが延びる方向である。なお、「基軸ＡＸ」とは、後述の走査電磁石３ａ，３ｂで偏向しなかった場合の荷電粒子線Ｒの照射軸とする。図２では、基軸ＡＸに沿って荷電粒子線Ｒが照射されている様子を示している。なお、以下の説明では、基軸ＡＸに沿って荷電粒子線Ｒが照射される方向を「荷電粒子線Ｒの照射軸方向」であるものとする。「Ｘ方向」とは、Ｚ方向と直交する平面内における一の方向である。「Ｙ方向」とは、Ｚ方向と直交する平面内においてＸ方向と直交する方向である。

図２を参照して、ワブラー法に係る荷電粒子線治療装置の構成について説明する。図２に示すように、荷電粒子線治療装置１は、加速器２、走査電磁石３ａ，３ｂ、モニタ４ａ，４ｂ、散乱部５、リッジフィルタ２２、マルチリーフコリメータ２４、ボーラス２６、患者コリメータ２７、ディグレーダ３０、制御装置７、及び治療計画装置１００を備えている。走査電磁石３ａ，３ｂ、モニタ４ａ，４ｂ、散乱部５、リッジフィルタ２２、マルチリーフコリメータ２４、ボーラス２６、患者コリメータ２７、及びディグレーダ３０は、照射部８の内部に配置されている。制御装置７は、照射部８の外部に設けられている。

加速器２は、荷電粒子を加速させて、荷電粒子線Ｒを連続的に発生させる発生源である。加速器２として、例えば、サイクロトロン、シンクロトロン、サイクロシンクロトロン、ライナック等が挙げられる。加速器２で発生した荷電粒子線Ｒは、ビーム輸送系によって照射部８へ輸送される。この加速器２は、制御装置７に接続されており、供給される電流が制御される。

走査電磁石３ａ，３ｂは、それぞれ一対の電磁石から構成され、制御装置７から供給される電流に応じて一対の電磁石間の磁場を変化させ、当該電磁石間を通過する荷電粒子線Ｒを走査する。Ｘ方向走査電磁石３ａは、Ｘ方向（第１の走査方向）に荷電粒子線Ｒを走査し、Ｙ方向走査電磁石３ｂは、Ｙ方向（第１の走査方向と直交する第２の走査方向）に荷電粒子線Ｒを走査する。これらの走査電磁石３ａ，３ｂは、基軸ＡＸ上であって、加速器２の下流側にこの順で配置されている。

モニタ４ａは、荷電粒子線Ｒのビーム位置を監視し、モニタ４ｂは、荷電粒子線Ｒの線量の絶対値と荷電粒子線Ｒの線量分布とを監視する。各モニタ４ａ，４ｂは、監視した監視情報を制御装置７に出力する。モニタ４ａは、荷電粒子線Ｒの基軸ＡＸ上であって、加速器２の下流側でＸ方向走査電磁石３ａの上流側に配置されている。モニタ４ｂは、基軸ＡＸ上であってＹ方向走査電磁石３ｂの下流側に配置されている。

散乱部５は、通過する荷電粒子線Ｒを、照射軸と直交する方向に広がりを持つ幅広のビームに拡散する。本実施形態に係る散乱部５は、複数枚の散乱体５ａと、当該散乱体５ａを駆動させる駆動部５ｂと、を備えている。駆動部５ｂは、散乱体５ａを荷電粒子線Ｒの通過位置に対して進退可能に駆動させる。駆動部５ｂは、制御装置７からの信号に基づいて各散乱体５ａを駆動させる。従って、制御装置７は、設定された荷電粒子線Ｒの散乱角度に応じて駆動部５ｂを制御し、荷電粒子線Ｒの通過位置に配置される散乱体５ａの枚数を切り替える。この散乱体５ａは、板状を呈し、例えば厚さ数ｍｍのタングステンで形成されている。散乱部５は、基軸ＡＸ上において、走査電磁石３ｂの下流側でモニタ４ｂの上流側に配置されている。

リッジフィルタ２２は、荷電粒子線Ｒの線量分布を調整するものである。具体的には、リッジフィルタ２２は、患者１３の体内の腫瘍１４の厚さ（照射軸方向の長さ）に対応するように、荷電粒子線Ｒに拡大ブラッグピーク（ＳＯＢＰ）を与える。リッジフィルタ２２は、基軸ＡＸ上において散乱部５の下流側でモニタ４ｂの上流側に配置されている。

ディグレーダ３０は、通過する荷電粒子線Ｒのエネルギーを低下させて当該荷電粒子線Ｒの飛程を調整する。なお、飛程の調整は、加速器２の直後に設けられたディグレーダ（不図示）によって荒調整が行われ、照射部８内のディグレーダ３０で微調整が行われる。ディグレーダ３０は、基軸ＡＸ上であって、走査電磁石３ａ，３ｂよりも荷電粒子線Ｒの下流側に設けられ、患者１３の体内における荷電粒子線Ｒの最大到達深さを調整する。ディグレーダ３０は、Ｘ方向及びＹ方向に拡がる板状の部材である。なお、本実施形態において「飛程」とは、荷電粒子線Ｒが運動エネルギーを失って静止するまでに進む距離である。より詳細には、飛程は、最大線量を１００％とした場合に、最大線量となる照射距離（深さ）よりも深い側であって、線量が９０％となる深さである。

マルチリーフコリメータ２４は、照射軸方向と垂直な平面方向における荷電粒子線Ｒの形状（平面形状）を整形するものであり、複数の櫛歯を含む遮線部２４ａ，２４ｂを有している。遮線部２４ａ，２４ｂは、互いに突き合わせるように配置されており、これらの遮線部２４ａ，２４ｂ間には、開口部２４ｃが形成されている。このマルチリーフコリメータ２４は、開口部２４ｃに荷電粒子線Ｒを通過させることで、開口部２４ｃの形状に対応する輪郭に荷電粒子線Ｒを切り取る。

また、マルチリーフコリメータ２４は、Ｚ方向と直交する方向に遮線部２４ａ，２４ｂを進退させることで、開口部２４ｃの位置及び形状を変化することが可能となっている。さらに、マルチリーフコリメータ２４は、リニアガイド２８で照射軸方向に沿って案内されており、Ｚ方向に沿って移動可能になっている。このマルチリーフコリメータ２４は、モニタ４ｂの下流側に配置されている。

より具体的には、図３に示すように、マルチリーフコリメータ２４は、Ｘ方向で対向する一対のリーフ群３１，３２を有している。一対のリーフ群３１，３２は、基準軸Ａに直交するＸＹ平面において、基準軸Ａを挟んでＸ方向で対向する。一対のリーフ群３１，３２は、それぞれＸ方向に独立して進退可能な多数のリーフ４１を含むリーフ部材４０から構成されている。

リーフ部材４０は、リーフ４１と、リーフ４１を移動させるリーフ駆動部４３と、を有する。リーフ部材４０は、リーフ群３１に含まれるリーフ部材４０のリーフ４１と、リーフ群３２に含まれるリーフ部材４０のリーフ４１と、が互いに対向するように、ＸＹ平面に沿って配置される。

リーフ４１は、Ｘ方向に沿って延びる長方形板状の部材である。リーフ４１は、荷電粒子線の遮蔽に用いられる部材であることから、荷電粒子線を遮蔽可能な材料により製造される。荷電粒子線を遮蔽可能な材料としては、真鍮、銅、タンタル、モリブデン等が挙げられるが、遮蔽能力の高い真鍮製とすることが好ましい。

リーフ駆動部４３は、制御装置７からの信号に基づいて、各リーフ４１を要求された位置に配置させる。制御装置７は、照射軸方向から見た場合の腫瘍１４の形状に合わせて、マルチリーフコリメータ２４の開口部２４ｃの形状を設定する。マルチリーフコリメータ２４は、腫瘍１４の外縁から僅かに外側に離れた位置に各リーフ４１の端部が配置されるように、開口部２４ｃを形成する。

ボーラス２６は、荷電粒子線Ｒの最大到達深さの部分の立体形状を、腫瘍１４の最大深さ部分の形状に合わせて整形する。このボーラス２６の形状は、例えば、腫瘍１４の輪郭線と、Ｘ線ＣＴのデータから求められる周辺組織の電子密度とに基づいて算出される。ボーラス２６は、基軸ＡＸ上においてマルチリーフコリメータ２４の下流側に配置されている。患者コリメータ２７は、荷電粒子線Ｒの平面形状を腫瘍１４の平面形状に合わせて最終的に整形するものである。この患者コリメータ２７は、基軸ＡＸ上においてボーラス２６の下流側に配置されている。ボーラス２６及び患者コリメータ２７は、照射部８の先端部８ａに設けられている。

図２に示す荷電粒子線治療装置１により、ワブラー法によって荷電粒子線Ｒの照射を行う場合、所定の飛程に調整可能なディグレーダ３０をセットすると共に、マルチリーフコリメータ２４の遮線部２４ａ，２４ｂが進退されて開口部２４ｃが所定形状とされる。

続いて、加速器２から荷電粒子線Ｒを出射する。出射された荷電粒子線Ｒは、走査電磁石３ａ，３ｂによって円を描くように走査されて散乱部５によって拡散された後、リッジフィルタ２２、ディグレーダ２３、マルチリーフコリメータ２４、ボーラス２６及び患者コリメータ２７によって整形及び調整される。これにより、腫瘍１４の形状に沿った一様照射範囲でもって腫瘍１４に荷電粒子線Ｒが照射されることとなる。

例えば、図４に示すように、所定の面（例えばマルチリーフコリメータ２４の上面）に対する荷電粒子線Ｒの照射領域Ｅ１は、拡散された荷電粒子線Ｒのスポット領域Ｓと、当該スポット領域Ｓの走査範囲によって決まる。すなわち、所定の大きさのスポット領域Ｓが円を描くように、又は螺旋を描くように走査されることで、照射領域Ｅ１が定められる。荷電粒子線Ｒのスポット領域Ｓの大きさは、散乱角度θ２によって決められる。散乱角度θ２は、荷電粒子線Ｒの照射軸ＲＸに対する、荷電粒子線Ｒの広がりの角度である。また、スポット領域Ｓの大きさに加え、スポット領域Ｓが最外周側の円を描いている時の軌跡により、照射領域Ｅ１が定められる。スポット領域Ｓの最外周側の円の大きさは、ワブラー角度θ１によって決められる。ワブラー角度θ１は、基軸ＡＸに対する荷電粒子線Ｒの照射軸ＲＸの角度である。なお、ワブラー角度θ１及び散乱角度θ２で定められる荷電粒子線Ｒの広がり度合いを「拡大量」と称する。

また、荷電粒子線Ｒの拡大は、走査電磁石３ａ、３ｂによるスポット領域Ｓの走査範囲の移動と、散乱部５によるスポット領域Ｓの大きさの調整によってなされる。よって、以降の説明では、走査電磁石３ａ、３ｂ及び散乱部５をまとめて「拡大部７０」と称する場合がある。このように、拡大部７０は、スポット領域Ｓ自体を大きくすることと、スポット領域Ｓの移動量を大きくすることによって、荷電粒子線Ｒの照射領域を拡大するものである。拡大部７０は、照射領域が少なくともマルチリーフコリメータ２４の開口部２４ｃの全域を覆うように、荷電粒子線Ｒを拡大する。ただし、拡大部７０は、スポット領域Ｓ自体を大きくすること、及びスポット領域Ｓの移動量を大きくすることの一方のみによって荷電粒子線Ｒの照射領域を拡大してもよい。なお、スポット領域Ｓの移動の軌道は、円軌道や螺旋軌道のみならず、直線状の往復軌道を採用してもよい。

次に、上述のような手順で荷電粒子線Ｒの照射を行う荷電粒子線治療装置１の治療計画について説明する。荷電粒子線治療装置１の治療計画は、治療計画装置１００によってなされる。図２に示すように、治療計画装置１００は、照射サイズ決定部１０１と、拡大量調整部１０２と、を少なくとも有している。

照射サイズ決定部１０１は、腫瘍１４の形状に合わせて荷電粒子線Ｒの照射サイズを決定する。ここで、照射サイズとは、照射軸方向における何れかの位置における照射領域の大きさのことである。どの位置（例えばアイソセンター）を基準としてもよいが、本実施形態では、図３に示すようにマルチリーフコリメータ２４の上面の位置における照射領域Ｅ１の大きさを基準として、照射サイズの決定について説明するものとする。なお、治療計画装置１００は、予め取得しておいたＣＴなどのデータに基づいて、腫瘍１４の形状を把握している。また、治療計画装置１００は、腫瘍１４の形状に合わせて、マルチリーフコリメータ２４の開口部２４ｃの形状も計画することができる。

従って、照射サイズ決定部１０１は、照射軸方向から見たときの腫瘍１４の形状、及びマルチリーフコリメータ２４の開口部２４ｃの形状に合わせて荷電粒子線Ｒの照射サイズを決定する。例えば、図３に示すような腫瘍１４に対して、マルチリーフコリメータ２４の開口部２４ｃの形状を設定した場合、照射サイズ決定部１０１は、照射領域Ｅ１が開口部２４ｃの全域を含むように照射サイズを決定する。照射サイズ決定部１０１は、開口部２４ｃの縁部のうち、基軸ＡＸから最も距離が離れている部分の寸法を把握し、当該寸法よりも照射領域Ｅ１の半径が大きくなるように、照射サイズを決定する。また、照射サイズ決定部１０１は、開口部２４ｃに対して照射領域Ｅ１が過剰に大きくならないように、照射サイズを決定する。例えば、照射サイズ決定部１０１は、ガウス分布（ペンシルビームによる横方向のビームの広がり分布）を円筒積分（ワブラーの回転経路に沿って、基軸ＡＸをＺ軸をとしたときのＸＹ平面上での分布を足しあわせること）が形成する横方向の平坦度を指標にして照射サイズを計算してよい。小さい方から大きい方にワブラー角を振ることで、照射領域Ｅ１が大きすぎるという状態が選択されることを防ぐことができる。

拡大量調整部１０２は、腫瘍１４の形状に合わせて拡大部７０による荷電粒子線Ｒの拡大量を調整する。拡大量調整部１０２は、照射サイズ決定部１０１が決定した照射サイズが得られるように、当該照射サイズに基づいて、拡大量を調整する。ここで、本実施形態では、散乱角度θ２及びワブラー角度θ１によって荷電粒子線Ｒの拡大量が決まる。従って、拡大量調整部１０２は、所望の照射サイズを得るための、散乱角度θ２及びワブラー角度θ１を調整する。散乱角度θ２は、散乱部５の散乱体５ａの枚数に従い、複数段階で調整可能である。よって、拡大量調整部１０２は、散乱部５の調整によって選択可能なものの中から、最適な散乱角度θ２を選択する。そして、拡大量調整部１０２は、選択した散乱角度θ２に応じて、Ｘ方向及びＹ方向のワブラー角度θ１を決定する。

なお、治療計画装置１００は、荷電粒子線Ｒの拡大量の他、荷電粒子線Ｒの飛程なども決定する。また、治療計画装置１００は、決定した条件に基づいて、当該条件で治療を行った場合の線量の分布などを演算し、各種条件を再調整することもできる。

次に、図５を参照して、荷電粒子線治療装置１による処理内容の一例について説明する。なお、図５の処理内容は一例にすぎず、適宜変更可能である。

図５に示すように、治療計画装置１００は、荷電粒子線Ｒの照射サイズを決定する（ステップＳ１０）。Ｓ１０では、治療計画装置１００は、予め取得した腫瘍１４のデータから、マルチリーフコリメータ２４の開口部２４ｃの形状を設定する。そして、治療計画装置１００は、照射軸方向から見たときの腫瘍１４の形状、すなわち当該開口部２４ｃの形状に合わせた照射サイズを決定する。なお、このとき、治療計画装置１００は、腫瘍１４の深さに基づいて、荷電粒子線Ｒの飛程を決定する。

治療計画装置１００は、Ｓ１０で決定した照射サイズに基づいて、荷電粒子線Ｒの拡大量、すなわちワブラー角度θ１及び散乱角度θ２を設定する（ステップＳ２０）。Ｓ２０でワブラー角度θ１及び散乱角度θ２を設定したら、装置内の各種構成要素についての設定を行う（ステップＳ３０）。例えば、治療計画装置１００は、散乱角度θ２を得るための散乱部５での散乱体５ａの枚数（散乱体の厚み）を設定したり、飛程に応じたディグレーダ３０の設定などを行う。

次に、治療計画装置１００は、設定した各種条件にて荷電粒子線Ｒの照射を行ったと仮定した場合に、平坦度が規定値以内となるか否かについて判定する（ステップＳ４０）。Ｓ４０では、例えば、アイソセンターでの荷電粒子線Ｒの線量の側方分布を計算し、平坦度を計算する。このとき、治療計画装置１００は、使用するリッジフィルタ２２に基づいて、アイソセンターでのＸ方向及びＹ方向の散乱半径を算出して、平坦度の計算を行う。

Ｓ４０において、平坦度が規定値に収まらなかったと判定された場合は、治療計画装置１００は、荷電粒子線Ｒの拡大量を再度調整する（ステップＳ５０）。例えば、治療計画装置１００は、ワブラー角度θ１を調整し、再度Ｓ３０から処理を繰り返す。

Ｓ４０において、平坦度が規定値以内であると判定された場合、治療計画装置１００は、制御装置７に治療計画のデータを送信し、設定した条件にて治療を行えるように、各種構成要素に対して信号を出力する（ステップＳ６０）。以上により、図５に示す処理が完了する。

次に、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１の作用・効果について説明する。

まず、図６（ａ）を参照して、比較例に係る荷電粒子線治療装置について説明する。比較例に係る荷電粒子線治療装置では、腫瘍１４の大きさに関わらず、荷電粒子線Ｒの拡大量が所定の大きさに定められている（例えば、図３の照射領域Ｅ２も参照）。荷電粒子線治療装置においては、マルチリーフコリメータ２４で遮断する分の荷電粒子線Ｒは腫瘍１４への照射には用いられない。よって、腫瘍１４が小さくなった場合は、荷電粒子線Ｒのうち、マルチリーフコリメータ２４で遮蔽される部分（図においてＡで示される部分）が多くなり、線量が無駄になるという問題が生じる。更に、荷電粒子線Ｒの拡大量が腫瘍１４に対して大きい場合は、相対的に荷電粒子線Ｒの密度も小さくなる。また、荷電粒子線Ｒの拡大量に比してマルチリーフコリメータ２４の照射野が小さい場合には、粒子の位相空間の分布の関係から半影が大きくなる場合がある。

一方、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１は、照射部８内に設けられ、荷電粒子線Ｒを拡大する拡大部７０と、腫瘍１４の形状に合わせて荷電粒子線Ｒの照射範囲を規定するマルチリーフコリメータ２４と、を備えている。従って、拡大部７０で拡大された荷電粒子線Ｒの外縁付近は、マルチリーフコリメータ２４で遮蔽され、当該マルチリーフコリメータ２４を通過した部分が、腫瘍１４へ照射される。ここで、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１は、腫瘍１４の形状に合わせて拡大部７０による荷電粒子線Ｒの拡大量を調整する拡大量調整部１０２を有している。これによって、例えば、図６（ｂ）に示すように、腫瘍１４が小さくなる場合は、それに合わせて拡大量調整部１０２が荷電粒子線Ｒの拡大量を小さくすることができる。すなわち、図３において、他の照射時には照射領域Ｅ２で照射していたものを、拡大量を小さくして照射領域Ｅ１とすることができる。従って、荷電粒子線Ｒのうち、マルチリーフコリメータ２４で遮蔽される線量を低減することができる。更に、荷電粒子線Ｒの拡大量が腫瘍１４に合わせて小さくなることで、相対的に図６（ａ）の場合に比して、荷電粒子線Ｒの密度も大きくすることができる。また、マルチリーフコリメータ２４の照射野に合わせて荷電粒子線Ｒの拡大量を小さくすることで、半影の発生も抑制できる。以上より、腫瘍１４の形状に応じて、効率よく荷電粒子線Ｒを照射することができる。

荷電粒子線治療装置１において、拡大部７０として機能する散乱部５は、荷電粒子線Ｒを拡散する散乱体５ａを複数備えており、拡大量調整部１０２は、散乱体５ａの枚数を調整することによって、荷電粒子線Ｒの拡大量を調整してよい。これにより、拡大量調整部１０２が、腫瘍１４の形状に合わせて散乱体５ａの枚数を調整することで、適切に荷電粒子線Ｒを拡大することができる。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、荷電粒子線治療装置１の照射方法として、ワブラー法を例示していたが、照射方式は特に限定されず、荷電粒子線Ｒを拡大する拡大照射法に該当する方法であれば、どの方式を採用してもよい。例えば、ユニフォームスキャン（ワブラー法よりも細いビームを直線状に往復させたり、格子状の軌跡を描くように走査する）を行ってもよい。また、積層原体法を採用してもよい。

積層原体法を採用する場合の動作の例について説明する。この場合、図７に示すように、拡大量調整部１０２は、腫瘍１４を仮想的に深さ方向へ複数層に分割する。図７では、腫瘍１４はＬ_１〜Ｌ_Ｎの層に分割されている。また、拡大量調整部１０２は、各層に対して照射される荷電粒子線Ｒの拡大量をそれぞれ調整する。例えば、層Ｌ_ｎに照射する時と層Ｌ_Ｎに照射する時とでは、照射野の形状が異なり、マルチリーフコリメータ２４の開口部の形状も異なるが、拡大量調整部１０２は、それらの各層の形状に合わせて荷電粒子線Ｒの拡大量を調整する。以上により、腫瘍１４の各層の形状に応じて、効率よく荷電粒子線Ｒを照射することができる。

この場合、図８に示すような制御処理を実行してよい。すなわち、Ｓ４０にて、一つの層に対しての設定が完了し、平坦度が規定値以内であると判定された後、治療計画装置１００は、全ての層についての設定が完了したか否かの判定を行う（ステップＳ７０）。Ｓ７０において、完了していないと判定された場合、治療計画装置１００は、次の層を決定し、当該対象の層に対して、Ｓ１０〜Ｓ５０の処理を行う。Ｓ７０において、完了していると判定された場合は、Ｓ６０へ移行する。なお、図８のその他の処理については、図５の処理と同様である。

１…荷電粒子線治療装置、２…加速器、５…散乱部、５ａ…散乱体、８…照射部、１４…腫瘍（被照射体）、２４…マルチリーフコリメータ、７０…拡大部、１０２…拡大量調整部。

Claims

荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器と、
被照射体に対して前記荷電粒子線を照射する照射部と、
前記照射部内に設けられ、前記荷電粒子線を拡大する拡大部と、
前記被照射体の形状に合わせて前記荷電粒子線の照射範囲を規定するコリメータと、
前記コリメータの形状、及び前記被照射体の形状に合わせて前記拡大部による前記荷電粒子線の拡大量を調整する拡大量調整部と、を備える、荷電粒子線治療装置。
前記拡大部は、前記荷電粒子線を拡散する散乱体を複数備えており、
前記拡大量調整部は、前記散乱体の枚数を調整することによって、前記荷電粒子線の前記拡大量を調整する、請求項１に記載の荷電粒子線治療装置。
前記拡大量調整部は、前記被照射体を仮想的に深さ方向へ複数層に分割した場合、各層に対して照射される前記荷電粒子線の前記拡大量をそれぞれ調整する、請求項１又は２に記載の荷電粒子線治療装置。