[发明专利]粒子射线照射装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于癌症治疗等医疗用或研究用的粒子射线照射装置。特别涉及进行点扫描、光栅扫描等扫描式照射的粒子射线照射装置。

背景技术

在用于癌症治疗等医疗用或研究用的粒子射线照射装置中，最广泛使用的照射方式是广域照射方式。广域照射方式使用散射体、摇摆电磁铁来加宽带电粒子束，使用准直器、团块来减少照射到患部以外的部位。

与该一下子照射至照射对象区域的广域照射方式不同，提出有所谓的点扫描、光栅扫描那样的扫描式照射方法，上述扫描式照射方法是将带电粒子束进行扫描，来对照射对象即患部进行逐个小区域的照射(例如非专利文献1)。还提出有以下方案：即，进一步应用非专利文献1中所示的进行扫描式照射的现有的粒子射线照射装置，将扫描电磁铁放置在最后偏转电磁铁的上游侧，从而能够显著地减少机架的半径(专利文献1)，或能够省略扫描电磁铁(专利文献2)。另外，尽管不是医疗用或研究用的粒子射线照射装置，但是对于将照射至试样上为目的的带电粒子束扫描式装置，提出有对偏转扫描位置偏移进行校正的方法(专利文献3)。

扫描式照射方法中，一般不具有广域照射方式中所使用的准直器、团块等防止照射至患部以外的正常组织的部件，因此，要求具有比广域照射方式更高的射束位置精度。由此，尽管扫描式照射方法要求比广域照射方式更高的射束位置精度，但是却没有揭示出对其射束位置精度进行补偿的装置。

另外，若质子或碳离子等带电粒子束入射到体内等物质中，则在物质中前进至对应于带电粒子束的能量的特定的深度(称为射程)，在射程终端附近具有对物质施加的能量成为最大的峰值(称为布喇格峰值)，与X射线等其他放射线相比，具有形成布喇格峰值特别尖锐的深层照射剂量分布的特征。粒子射线照射装置利用该性质来极力抑制对正常组织的影响，使照射剂量集中照射到患部。由此，在进行点扫描或光栅扫描的扫描型粒子射线照射装置或治疗计划装置中，一直以来都是假定分别进行以下过程：即，通过调整带电粒子束的能量来调整目标照射位置的体内深度方向(Z方向)，通过控制扫描电磁铁等扫描单元来控制与Z方向正交的X方向和Y方向，分别计算扫描单元和加速器的控制量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利特表2007-534391号公报(图4)

专利文献2：日本国专利特开2006-166947号公报

专利文献3：国际公开第WO01/69643号刊物

非专利文献

非专利文献1：Tatsuaki Kanai，et al.，“Spot scanning system for proton radiotherapy”，Medical Physics，Jul./Aug.1980，Vol.7，No.4，pp365-369

发明内容

的确，若带电粒子束的前进方向始终是一定的平行射束，则射束照射位置的z坐标能够仅由带电粒子束的能量来唯一决定。但是，在利用实际的扫描电磁铁等扫描单元来控制射束的方向的粒子射线照射装置中，由于带电粒子束成为呈扇形展开的扇形射束(一维扫描)或呈圆锥状展开的圆锥形射束(二维扫描)，因此射束照射位置的z坐标不能由带电粒子束的能量来唯一地决定。将该扇形射束对照射位置的影响称为扇形射束效应，将该圆锥形射束对照射位置的影响称为圆锥形射束效应。

图8是说明扇形射束效应和圆锥形射束效应的图。图中，1表示带电粒子束，31表示患者的身体，31表示患者的身体表面。图8(a)说明扇形射束效应，若带电粒子束1进行一维扫描，则照射位置的端部33的z坐标和中心部34的z坐标不固定。图8(b)说明圆锥形射束效应，若带电粒子束1进行二维扫描，则照射位置的端部33的z坐标和中心部34的z坐标不固定。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种能够实现高精度的射束照射位置的粒子射线照射装置。

本发明的粒子射线照射装置利用扫描电磁铁将由加速器进行了加速的带电粒子束进行扫描并照射至照射对象，包括逆映射单元，该逆映射单元具有逆映射模型，该逆映射模型基于照射对象的带电粒子束的目标照射位置坐标，来生成实现上述照射的上述扫描电磁铁的指令值及带电粒子束的动能的指令值，根据基于照射对象的带电粒子束的目标照射位置坐标、使用上述逆映射模型而生成的上述指令值，来对上述扫描电磁铁及带电粒子束的动能进行控制，以将带电粒子束进行扫描，来照射至照射对象。