JPH1076018A - 医療用荷電粒子照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 荷電粒子ビームを患部に照射するときの患部
位置の位置決めを高精度に行う。 【解決手段】 治療台７に載置された患者６の患部に照
射する治療用荷電粒子ビーム５の照射位置を制御するビ
ーム偏向手段２，３を有する荷電粒子ビーム照射手段１
を備える医療用荷電粒子照射装置において、照射する荷
電粒子ビームのエネルギーを該荷電粒子ビームが前記患
者及び治療台を透過するまで高め、このエネルギーを高
めた荷電粒子ビームの照射位置をビーム偏向手段２，３
を制御することで走査し患者６及び治療台７を透過した
荷電粒子ビームをモニタ装置８やエネルギー測定装置９
等で計測し、患者６の患部位置のデータを求める。そし
て、この求めた患部位置に治療用の荷電粒子ビームを照
射する。これにより、位置決め用のＸ線照射装置が不要
となり、また、荷電粒子ビームを用いた画像で高精度の
位置決めが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は医療用荷電粒子照射
装置に係り、特に、装置の小型化を図ると共に患者の位
置決めを的確に行うのに好適な医療用荷電粒子照射装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】医療用荷電粒子照射装置において、従来
から患者の位置決めは、「重粒子線がん治療装置ＨＩＭ
ＡＣと臨床試行」（原子力工業第４０巻第１１号、２６
頁）に記載されているように、患者を治療台にセットし
た後、直角２方向からＸ線を照射し、イメージインテン
シファイァからの画像から、治療計画時のセッティング
とのズレを３次元的に計算し、これを治療台の動きで修
正していた。また、Ｘ線による画像では、内臓等の患部
の詳細な様子を判定しずらいため、骨などの位置を基に
し、患部位置を照射中心に合わせている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、患
者の位置決めを行う必要上、医療用荷電粒子照射装置内
にＸ線照射装置を配置しなければならないため、照射装
置が大型化するという問題がある。また、患者の位置決
めに時間がかかり治療時間が長くなるという問題もあ
る。更に、治療台として、３軸の平行移動，３軸の回転
が可能で、且つ、精密な位置決めが可能な治療台が必要
となり、コストを引き上げるという問題もある。

【０００４】本発明の目的は、Ｘ線照射装置を用いずに
患者の位置決めを可能とすることで装置の小型化を図
り、しかも、短時間に的確に低コストで治療を行うこと
のできる医療用荷電粒子照射装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、治療用の荷
電粒子ビームのエネルギーを患者位置決め時に高める手
段を設け、患者に照射しビームを透過させそのエネルギ
ーを測定することにより、Ｘ線より患部の鮮明な画像を
得、この患部の画像より患部位置を特定し、患部位置情
報を基にビームを患部のみに照射することで、達成され
る。

【０００６】治療用ビームを患部位置の特定のためにも
使用することで、照射部にＸ線照射装置を設ける必要が
なくなり、照射部を小型化できる。また、得られた画像
を基に患部位置を特定して治療用ビームを照射するた
め、位置決めに高い精度を必要とせず、位置決め時間を
短縮でき、治療時間を短縮することができる。また、治
療台の位置合わせに高い精度を必要としないため、治療
台のコストを下げることも可能となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の第一の実施形態に
係る医療用荷電粒子照射装置の構成図であり、図２は、
この荷電粒子照射装置の制御方法を示したフロチャート
である。設定された励磁量に応じて電磁石電源制御装置
２０により電磁石電源２１を制御し、走査用電磁石２と
走査用電磁石３を励磁する。そして、患者６及び治療台
７を十分透過するエネルギーまで高めた荷電粒子ビーム
４を、照射装置１に入射する。荷電粒子ビーム４のこの
エネルギーは、陽子の場合は２７０ＭｅＶ程度であり、
患者に照射する荷電粒子ビーム５の位置決めは、走査用
電磁石２と走査用電磁石３によりビームに与える偏向量
すなわち各電磁石２，３に発生させる磁場の大きさによ
り指定する。尚、走査用電磁石２，３を収納する照射装
置１は、図示しない回転ガントリに配置される。

【０００８】照射位置は、透過型ビーム位置検出モニタ
ー８により検出し、この検出信号を増幅器１０，波高弁
別器１１，パルスカウンター１２を介し位置情報として
データ処理装置１６に伝達する。また、透過したビーム
のエネルギーはビームエネルギー測定装置９，増幅器１
３，波高弁別器１４，パルスカウンター１５により測定
し、データ処理装置１６に伝達する。ビームエネルギー
測定装置９として、シンチレータ，半導体検出器，水フ
ァントムなどを用いる。

【０００９】データ処理装置１６では、入射したエネル
ギーと測定したビームエネルギーからエネルギー損失を
計算し、エネルギー損失量より患者６の体内密度分布を
計算する。正常組織と患部とでは密度分布に違いがある
ため、患部を識別することができる。患部があった場合
には、記憶装置１８にその患部位置を記録する。調査対
象とする全領域にわたり上記手順を繰り返し、この全領
域の密度分布を測定する。

【００１０】画像表示装置１７は、上述のようにして得
られた密度分布を表示し、確認を行う。照射終了後、演
算装置１９は、記憶装置１８から患部位置データを取得
し、治療ビームの照射位置を決定する。そして、決定し
た照射位置に基づき、走査電磁石の励磁量を計算し、電
磁石電源制御装置２０に励磁量のデータを送る。

【００１１】治療時には、前記手順により得られた励磁
量のデータに基づいて電磁石を励磁し、治療ビームを入
射することにより患部にのみ正確にビームを照射でき
る。本構成によれば、Ｘ線照射装置を用いなくても患部
の位置を知ることができるため、Ｘ線照射装置を廃止す
ることで照射部を小型化できる。また、エネルギーを高
めた荷電粒子ビーム自体で調べた患部位置に、エネルギ
ーを弱めた治療ビームを照射すれば良いため、治療時間
の短縮ができ、Ｘ線管，イメージインテンシファイァ、
精密位置決め可能な治療台が不要となり、コストを低減
することができる。

【００１２】図３は、本発明の第２の実施形態に係る荷
電粒子照射装置の構成図である。本実施形態では、画像
表示装置１７に表示した患部の画像を基に、治療担当者
が照射位置を決定し、マスス３０やキーボードなどの入
力装置を用いてこの決定した患部位置のデータを演算装
置１９に伝送する。演算装置１９は、伝送されてきた患
部位置データに基づいて治療ビームの照射位置を決定し
て走査電磁石の励磁量を計算し、電磁石電源制御装置２
０に励磁量のデータを送るようになっている。その他の
構成部分は、第１の実施形態と同様である。本実施形態
でも第１実施形態と同様との効果を得ることができると
共に、患部画像を観察した治療担当者の判断を治療に反
映させることができるという効果も得られる。

【００１３】図４は、本発明の第３の実施形態に係る荷
電粒子照射装置の構成図である。本実施形態では、患部
位置判定時に散乱体２２をビーム軸より退避させ、演算
装置１９は、記憶装置１８から患部位置データを取得し
て治療ビームの照射位置を決定したときこの照射位置に
基づきマルチリーフコリメータ制御装置３１に患部形状
データを伝送し、マルチリーフコリメータ制御装置３１
は、与えられた患部形状データに基いて、マルチリーフ
コリメータ２３の形状を作成するようになっている。そ
の他の構成は、第１の実施形態と同様である。

【００１４】本実施形態の治療時には、散乱体２２をビ
ーム軸上に配置し、走査用電磁石１，２に周期的に変化
する電流を与え、治療ビーム５を散乱体２２を通過させ
ると、照射領域に平坦なビーム分布を形成できる。そし
て、この拡大したビームを、マルチリーフコリメータ２
３により患部形状に整形することで、荷電粒子ビーム５
を、患部にだけ照射することができる。これにより、第
１実施形態と同様の効果が得られると共に、患部にのみ
治療ビームを照射できるという効果が得られる。

【００１５】図５は、本発明の第４の実施形態に係る荷
電粒子照射装置の構成図である。本実施形態では、演算
装置１９が記憶装置１８から患部位置データを取得して
治療ビームの照射位置を決定したとき、この決定した照
射位置に基づき患者コリメータ制御装置３２に患部形状
および位置のデータを伝送し、患者コリメータ制御装置
３２が、与えられたデータに基き患者コリメータ２４の
位置を患部位置に合わせて変化させるようになってい
る。その他の構成は、第３の実施形態と同様である。本
実施形態の治療時には、治療ビームを患者コリメータ２
４により患部形状に整形するため、患部のみを照射で
き、また、その他の効果は第１実施形態と同様である。

【００１６】図６は、本発明の第５の実施形態に係る荷
電粒子照射装置の構成図である。本実施形態は、第１の
実施形態の構成に加え、患者の呼吸を検出する装置２５
と、呼吸同期装置２６を付加してある。この実施形態の
治療時には、呼吸検出装置２５により患者の呼吸を監視
し、患部の位置判定時と同じ呼吸状態のとき、例えば呼
気終了時に、呼吸同期装置２６より電磁石電源制御装置
２０に制御信号を送り照射を行う。これによれば、第１
実施形態の効果と同じ効果を得ることができる他に、呼
吸によって患部の位置がわずかに移動して患部にのみ高
精度に治療ビームを照射できるという効果が得られる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、従来必要であったＸ線
照射装置を廃することができるので照射部を小型化で
き、また、Ｘ線より鮮明な画像を得てこの画像を基に照
射位置を決定できるため、高精度の位置決めが可能にな
ると共に、精密な位置決めが不必要になり治療時間も短
縮でき、更に、さらに、Ｘ線管，イメージインテンシフ
ァイァ，精密位置決め用の治療台が不要なためコストが
低減できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る荷電粒子照射装
置の概念図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る荷電粒子照射装
置の制御方法を示したフロチャートである。

【図３】本発明の第２の実施形態に係る荷電粒子照射装
置の概念図である。

【図４】本発明の第３の実施形態に係る荷電粒子照射装
置の概念図である。

【図５】本発明の第４の実施形態に係る荷電粒子照射装
置の概念図である。

【図６】本発明の第５の実施形態に係る荷電粒子照射装
置の概念図である。

【符号の説明】

１…照射装置、２，３…走査用電磁石、４，５…荷電粒
子ビーム、６…患者、７…治療台、８…透過型ビーム位
置検出モニター、９…ビームエネルギー測定装置、１０
…増幅器、１１…波高弁別器、１２…パルスカウンタ
ー、１３…増幅器、１４…波高弁別器、１５…パルスカ
ウンター、１６…データ処理装置、１７…画像表示装
置、１８…記憶装置、１９…演算装置２、２０…電磁石
電源制御装置、２１…電磁石電源、２２…散乱体、２３
…マルチリーフコリメータ、２４…患者コリメータ、２
５…呼吸センサー、２６…呼吸同期装置、３０…マウ
ス、３１…マルチリーフコリメータ制御装置、３２…患
者コリメータ制御装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 治療台と、該治療台に載置された患者の
   患部に照射する治療用荷電粒子ビームの照射位置を制御
   するビーム偏向手段を有する荷電粒子ビーム照射手段と
   を備える医療用荷電粒子照射装置において、照射する荷
   電粒子ビームのエネルギーを該荷電粒子ビームが前記患
   者及び治療台を透過するまで高める手段と、該手段によ
   りエネルギーを高めた荷電粒子ビームの照射位置を前記
   ビーム偏向手段を制御することで走査し前記患者及び治
   療台を透過した荷電粒子ビームをモニタして該患者の患
   部位置のデータを求める手段と、該手段により求めた患
   部位置に治療用の荷電粒子ビームを照射する手段とを備
   えることを特徴とする医療用荷電粒子照射装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、得られた患部位置デ
   ータを記憶する記憶手段を備えることを特徴とする医療
   用荷電粒子照射装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、得ら
   れた患部位置のデータからコリメータの形状を計算する
   手段と、治療用の荷電粒子ビームを患部に照射するとき
   にコリメータの形状を前記計算した形状にする手段とを
   備えることを特徴とする医療用荷電粒子照射装置。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２において、得ら
   れた患部位置のデータからコリメータの位置を計算する
   手段と、治療用の荷電粒子ビームを患部に照射するとき
   にコリメータの位置を前記計算した位置にする手段とを
   備えることを特徴とする医療用荷電粒子照射装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかにおい
   て、患者の呼吸状態を検出する手段と、治療用の荷電粒
   子ビームを患部に照射するときのタイミングを前記患部
   位置のデータを収集するときの呼吸状態と同じタイミン
   グで照射させる手段とを備えることを特徴とする医療用
   荷電粒子照射装置。