JPH08280823A - マルチリング型レンジモジュレータ - Google Patents

マルチリング型レンジモジュレータ

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JPH08280823A
JPH08280823A JP9227495A JP9227495A JPH08280823A JP H08280823 A JPH08280823 A JP H08280823A JP 9227495 A JP9227495 A JP 9227495A JP 9227495 A JP9227495 A JP 9227495A JP H08280823 A JPH08280823 A JP H08280823A
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range modulator
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modulator
scatterer
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Yoshihiro Hayashi
義弘 林
Akira Maruhashi
晃 丸橋
Toshiyuki Okumura
敏之 奥村
Hiroshi Tsuji
比呂志 辻
Yoshinori Hayakawa
吉則 早川
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
University of Tsukuba NUC
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
University of Tsukuba NUC
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1092Details
    • A61N2005/1095Elements inserted into the radiation path within the system, e.g. filters or wedges

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  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 陽子線治療に用いられる照射野形成装置を小
型化できるマルチリング型レンジモジュレータを提供す
ること。 【構成】 陽子線の軌道上にレンジモジュレータ30が
配置される。このレンジモジュレータは第1及び第2の
ブロック32及び33を備えており、第1及び第2のブ
ロックは軌道軸を中心軸として同芯状に配置されてい
る。第1及び第2のブロックの外面には階段状のステッ
プが形成されている。第1及び第2のブロックはそれぞ
れ陽子線の散乱角が異なっている(第2のブロックの散
乱角>第1のブロックの散乱角)。このレンジモジュレ
ータを用いると、レンジモジュレータ自体に第2散乱体
の機能が備えられ、フラットなビーム分布を有する陽子
線を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は陽子線治療装置に用いら
れるマルチリング型レンジモジュレータに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】陽子線は物質に入射すると徐々にエネル
ギーを失いつつ進行し、停止直前で最大エネルギーを放
出する。このような陽子線の特徴は一般にブラックピー
クと呼ばれており、このブラックピークを利用して、例
えば、体内の病巣に高線量を照射治療する装置として陽
子線治療装置が知られている。
【0003】ここで、図5を参照して、陽子線治療装置
について概説する。
【0004】陽子線治療装置(照射野形成装置)は、第
1散乱体12、2重リング第2散乱体13、リッヂフィ
ルタ14、2進法エネルギー微調整器15、照射線量モ
ニター15a、エックス線管16、光照射野装置17、
ブロックコリメーター18、ボーラス19、及び最終コ
リメーター20を備えており、図示のように、第1散乱
体12、2重リング第2散乱体13、リッヂフィルタ1
4、2進法エネルギー微調整器15、照射線量モニター
15a、エックス線管16、光照射野装置17、及びブ
ロックコリメーター18は筒状体21内に配置されてい
る。陽子線は、第1散乱体12及び2重リング第2散乱
体13を介してリッヂフィルター14に与えられ、ここ
で、単一エネルギーの陽子線にエネルギー分布をもたせ
て拡大ブラックピークを生成する。リッヂフィルター1
4を通過した陽子線は、2進法エネルギー微調整器15
でエネルギー分布が調整されて、患者22に照射され
る。なお、患者ベッド23に対向してイメージインテン
シファイアー24が配置される。このように、照射野形
成装置では加速器から引き出された陽子線を患部の大き
さに合わせて整形することになる。そして、照射野形成
装置において、リッヂフィルタの代りに種々のレンジモ
ジュレータが用いられる場合がある。
【0005】上述の照射野形成装置において、散乱体は
陽子線のビーム径を拡大するために用いられ、レンジモ
ジュレータは陽子線を患部の深さ方向に対して広げるた
めに用いられる。ここで、図6を参照して、散乱体及び
レンジモジュレータによる陽子線の広がりについて概説
する。
【0006】加速器から供給される陽子線はそのビーム
径が5mm程度であり、ガウス分布状のビーム分布をも
つ。第1散乱体12に入射した陽子線は多重クーロン散
乱によってそのビーム径が増大する(第1散乱体通過後
において陽子線のビーム分布はガウス分布である)。第
2散乱体13では、第1散乱体通過後のガウス分布状の
陽子線を患者の位置でフラットなビーム分布に整形す
る。つまり、この第2散乱体13は中心付近と外側とで
原子番号の異なる2種類以上の材質で構成されており、
陽子線の散乱角が材質の原子番号によって異なる性質を
利用して陽子線のビーム分布をフラットにしている。例
えば、ビーム分布が高い中心軸付近の陽子線を鉛で外側
に大きく散乱させ、ビーム分布の低い外側の陽子線は散
乱の小さいアルミニウムを通過させて、第2散乱体通過
後のビーム分布を患者の位置でフラットにしている。
【0007】第2散乱体13を通過した陽子線のエネル
ギーは一定であり、このため、レンジモジュレータ26
は後述するように陽子線の通過位置によって厚さの異な
る構造を備えており、この厚さに対応して通過後の陽子
線のエネルギー(レンジ)が異なる。この結果、ブラッ
クピークが深さ方向に幅を有することになり、厚みを有
する患部に対応することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図7及び図8
を参照して、従来のレンジモジュレータについて概説す
る。
【0009】図7に示すレンジモジュレータは回転型で
あり(以下回転型レンジモジュレータと呼ぶ)、この回
転型レンジモジュレータは中心軸回りに回転し、これに
よって、エネルギーの異なるビームを時間的に混合させ
る。このような回転型レンジモジュレータを用いた際に
は、回転型レンジモジュレータを駆動するためのモータ
駆動系が必要となって、照射野形成装置が大型となる。
【0010】一方、図8に示すレンジモジュレータはリ
ッジフィルターと呼ばれており、このリッジフイルター
では楔型のリッジが複数配置され、エネルギーの異なる
ビームを散乱効果を利用して空間的に混合させる。図示
のリッジフィルターは一般に150mm×150mm程
度の大きさである。このように、リッジフィルターの寸
法は小さくなく、この結果、照射野形成装置を小型化す
る際の制約となる。
【0011】また、上述の回転型レンジモジュレータ及
びリッジフィルターともに第2散乱体の下流側に配置す
る必要がある。ところが、この位置は、ビーム径が大き
く広がっている関係上レンジモジュレータを大きくする
必要がある。
【0012】加えて、上述の照射野形成装置では、レン
ジモジュレータに加えて第1及び第2散乱体が必要であ
り、この結果、照射野形成装置を小型化することが難し
いという問題点がある。
【0013】本発明の目的は照射野形成装置を小型化で
きるレンジモジュレータを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、陽子線
を照射して治療を行う装置に用いられるレンジモジュレ
ータであって、陽子線の軌道上に配置され該軌道軸を中
心軸として同芯状に配置された複数のブロック体を有
し、前記ブロック体の各々は前記陽子線の散乱角が異な
っておりしかも前記ブロック体の各々において前記軌道
軸方向に規定される高さが前記軌道軸に直交する方向に
沿って変化することを特徴とするマルチリング型レンジ
モジュレータが得られる。
【0015】
【作用】本発明では、陽子線の軌道上に軌道軸を中心軸
として複数のブロック体を同芯状に配置し、ブロック体
の各々において陽子線の散乱角を異ならせてしかもブロ
ックの各々において軌道軸方向に規定される高さが軌道
軸に直交する方向に沿って変化するようにしたから、照
射野形成装置に用いた際、第2散乱体を兼ねることがで
きてフラットなビーム分布を有する陽子線を得ることが
できる。その結果、照射野形成装置を小型とすることが
できる。
【0016】
【実施例】以下本発明について実施例によって説明す
る。
【0017】図1を参照して、図示のマルチリング型レ
ンジモジュレータ30は円板状ベースプレート31を備
えており、このベースプレート31上には第1のブロッ
ク32が配設されている。この第1のブロック32は複
数の円筒状部を備えている(図示の例では3個の円筒状
部32a,32b及び32cを備えている)。これら円
筒状部32a,32b及び32cはベースプレート31
の中心軸に対して同心的に配置されており、円筒状部3
2a,32b及び32cの内壁面は同一面を形成してい
る。円筒状部32a,32b及び32cは外径が異なっ
ており、円筒状部32aの外径>円筒状部32bの外径
>円筒状部32cの外径となっている。従って、第1の
ブロック32の外面には階段状の段差32cが形成され
ることになる。第1のブロック32は低原子番号の材料
(例えば、アルミニウム)で形成されている。
【0018】さらに、第1のブロック32内においてベ
ースプレート31上には第2のブロック33が配設され
ている。この第2のブロック33は複数の円柱部で形成
されている。図示の例では、3個の円柱部33a乃至3
3cで構成されている。これら円柱部33a乃至33c
はベースプレート31の中心軸を中心軸として円柱部3
3a、33b、及び33cの順に配置されており、この
結果、第2のブロック33の外面には階段状の段差33
dが形成されることになる。第2のブロック33は高原
子番号の材料(例えば、鉛)で形成されている。なお、
図示のレンジモジュレータの外径は約φ50mmであ
る。
【0019】ここで、図2を参照して、本発明によるマ
ルチリング型レンジモジュレータの動作について説明す
る。
【0020】図2(a)に示すように陽子線通路に沿っ
て第1散乱体12を配置し、第1散乱体12の下流にレ
ンジモジュレータ30を配置した。さらに、レンジモジ
ュレータ30の下流にコリメータ40を配置して、ビー
ム分布を調べた。
【0021】陽子線は第1散乱体12に入射される。そ
して、第1散乱体12によって陽子線は前述したように
散乱される。そして、第1散乱体12を通過した陽子線
はレンジモジュレータ30に入射される。
【0022】前述のように、第2のブロック33は鉛で
形成されているので、レンジモジュレータ30の中心付
近に入射した陽子線は第2のブロック33を通過後大き
く広がることになる(つまり、図2(a)に示すように
θ1 が大となる)。一方、第1のブロック32はアルミ
ニウムで形成されているので、レンジモジュレータ30
の外側部に入射した陽子線は第1のブロック32を通過
後ほとんど広がらない(つまり、図2に示すようにθ2
が小となる)。この結果、レンジモジュレータ30通過
後の陽子線はガウス分布の中心部が外側に移動してビー
ム強度が平坦になる。
【0023】さらに、レンジモジュレータ30におい
て、第1及び第2のブロックは前述したように階段状の
段差が形成されているから、陽子線は段差の高さに対応
したレンジになり、照射位置では異なるビームが混合さ
れ最終的に治療に必要なレンジにモジュレートされる。
照射位置で線量分布測定を行った。線量分布測定用セン
サーとしてシリコン半導体検出器を用いて照射位置で出
力された陽子線のビーム分布を調べたところ、図2
(b)(c)に示すビーム分布が得られた(図2(b)
では照射位置における横方向ビーム分布が、又図2
(c)では同縦(深さ)方向ビーム分布が示されてい
る)。
【0024】レンジモジュレータ30から出射された陽
子線は、コリメータ40で不要なビームがカットされ照
射位置に導かれる。
【0025】第1のブロック32と第2のブロック33
の高さ(H)を高くすると、縦(深さ)方向ビーム分布
において平坦部が広くなる。つまり、第1のブロック3
2及び第2のブロック33の高さ(H)をH-2からH-1
にすると、縦(深さ)方向ビーム分布における平坦部が
H-2からH-1に拡大する。
【0026】このように、本発明によるマルチリング型
レンジモジュレータを用いることによって、第2散乱体
がなくても所望の(つまり、フラットな)ビーム分布を
有する陽子線を得ることができる。つまり、本発明のマ
ルチリング型レンジモジュレータは実質的に第2散乱体
の機能をも有しているから、このマルチリング型レンジ
モジュレータを用いることによって、照射野形成装置を
小型とすることができる。
【0027】なお、上述の実施例では、低原子番号の材
料としてアルミニウムをあげ、高原子番号の材料として
鉛をあげたが、低原子番号の材料として、例えば、アク
リル及びポリエチレンをあげることができ、また、高原
子番号の材料として、タングステン及びタンタルをあげ
ることができる。
【0028】さらに、レンジモジュレータの構造として
は種々のものが考えられるが、例えば、図3,図4に示
す構造のものを用いてもよい。図3に示すレンジモジュ
レータでは、第1のブロック32の外面にスロープ状の
傾斜面が形成されており、一方、第2のブロック33の
外面は曲面状となっている。
【0029】図4に示すレンジモジュレータでは第1乃
至第3のブロックを備えており、第3のブロックは中心
部材とこの中心部材をとり囲み外側程高さを低くした2
個のリングで構成され、この第3のブロックをとり囲む
ようにして第2のブロック及び第1のブロックが配設さ
れている。
【0030】図3及び図4に示す構造のレンジモジュレ
ータにおいても、図1で説明したレンジモジュレータと
同様の効果が得られる。
【0031】いずれにしても、レンジモジュレータは、
陽子線の軌道上に配置されこの軌道軸を中心軸として同
芯状に配置された複数のブロック体を有し、これらブロ
ック体の各々は陽子線の散乱角が異なっておりしかもブ
ロック体の各々において軌道軸方向に規定される高さが
軌道軸に直交する方向に沿って変化する構造であればよ
い。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるマル
チリング型レンジモジュレータを用いると、第2散乱体
を用いることなく、フラットなビーム分布を有する陽子
線を得ることができ、その結果、照射野形成装置を小型
とすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるマルチリング型レンジモジュレー
タの一実施例を一部破断して示す斜視図である。
【図2】本発明によるマルチリング型レンジモジュレー
タを用いた際のビーム分布を説明するための図である。
【図3】本発明によるマルチリング型レンジモジュレー
タの他の実施例を示す断面図である。
【図4】本発明によるマルチリング型レンジモジュレー
タの他の実施例を示す断面図である。
【図5】照射野形成装置を概略的に示す図である。
【図6】従来のレンジモジュレータを用いた際の陽子線
の広がりについて説明するための図である。
【図7】従来のレンジモジュレータの一例の外観を示す
斜視図である。
【図8】従来のレンジモジュレータの他の例の外観を示
す斜視図である。
【符号の説明】
12 第1散乱体 13 第2散乱体 14 リッヂフィルタ 15 2進法エネルギー微調整器 15a 照射線量モニター 16 エックス線管 17 光照射野装置 18 ブロックコリメーター 19 ボーラス 20 最終コリメーター 21 筒状体 22 患者 23 患者ベッド 24 イメージインテンシファイアー 30 レンジモジュレータ 31 ベースプレート 32 第1のブロック 33 第2のブロック 40 コリメータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥村 敏之 茨城県つくば市天王台1丁目1番地の1 筑波大学内 (72)発明者 辻 比呂志 茨城県つくば市天王台1丁目1番地の1 筑波大学内 (72)発明者 早川 吉則 茨城県つくば市天王台1丁目1番地の1 筑波大学内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽子線を照射して治療を行う装置に用い
    られるレンジモジュレータであって、陽子線の軌道上に
    配置され該軌道軸を中心軸として同芯状に配置された複
    数のブロック体を有し、前記ブロック体の各々は前記陽
    子線の散乱角が異なっておりしかも前記ブロック体の各
    々において前記軌道軸方向に規定される高さが前記軌道
    軸に直交する方向に沿って変化することを特徴とするマ
    ルチリング型レンジモジュレータ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載されたマルチリング型レ
    ンジモジュレータにおいて、前記陽子線に対する散乱角
    は同心的配置の外側に位置するブロック体ほど小さいこ
    とを特徴とするマルチリング型レンジモジュレータ。
JP7092274A 1995-04-18 1995-04-18 マルチリング型レンジモジュレータ Expired - Lifetime JP2893512B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2893512B2 (ja) 1999-05-24

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