[发明专利]台架型粒子射线照射装置及具备该装置的粒子射线治疗装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种照射粒子射线来进行癌症治疗等应用粒子射线的粒子射线照射装置。

背景技术

粒子射线治疗装置从加速器导出经同步加速器等加速器加速后的高能带电粒子作为射束状的粒子射线，利用由真空管以及偏转电磁铁等构成的粒子射线输送系统将导出的粒子射线输送到照射室，从而通过粒子射线照射装置对患者的患部进行照射。

质子射线、碳射线等粒子射线的相对剂量在距离身体表面较深的部分、这些粒子将要停止的位置、即快要到该粒子射线的射程之前达到峰值。该峰值被称作为布拉格峰BP(Bragg Peak)。

粒子射线癌症治疗方法中，将该布拉格峰BP照射到人脏器上形成的肿瘤处来对癌症进行治疗。除了癌症以外，还能用于对身体较深部分进行治疗的情况。包含肿瘤在内的被治疗部位一般被称作为照射目标。布拉格峰BP的位置由所照射出的粒子射线的能量决定，粒子射线的能量越大，布拉格峰BP的位置越深。在粒子射线治疗中，需要使粒子射线对于整个照射目标的剂量分布均匀，为了将该布拉格峰BP提供给照射目标的整个区域区域，对粒子射线“扩大照射体积”。

作为用于在深度方向上扩大照射体积的元件，有被称为脊形过滤器的元件(例如专利文献1)。脊形过滤器是对粒子射线的能量宽度进行扩大的元件。图12是表示脊形过滤器的结构的立体图，是将侧面呈阶梯状的三棱柱排列而成的结构体。关于该结构体，例如对长方体的铝构件进行切削，从而制作成外侧呈阶梯状。并配置成粒子射线沿着图12的Z2所示的轴的方向通过三棱柱的结构体。根据通过的距离将粒子射线的能量吸收。因此，通过改变各阶梯到结构体最下表面的高度，能改变粒子射线通过脊形过滤器后的能量。此外，能利用阶梯的宽度来改变通过上述结构体的特定厚度部分的粒子数。

通过脊形过滤器后的粒子射线是整体上对能量宽度进行了扩大的粒子射线。通过向患部照射该能量宽度扩大后的粒子射线，从而形成在深度方向上具有宽度的布拉格峰BP，能向在深度方向上具有宽度的患部照射粒子射线。

另一方面，从同步加速器等圆形加速器射出的粒子射线由于慢速射出方法的原理上的限制，从而在与粒子射线的前进方向垂直的面内方向上具有不同的性质、即非对称性。若将粒子射线的前进方向设为Z方向，将与Z方向垂直的加速器的射束环绕轨道面内的方向设为X方向，将与Z方向和X方向垂直的方向设为Y方向，则射出的粒子射线在X方向上具有比较小的发射率，在Y方向上具有比较大的发射率。该发射率的非对称性的问题在通过改变照射方向来向患部照射的结构、即台架型粒子射线照射装置中特别明显，因此有在粒子射线输送系统中设置散射体来进行发射率对称化的例子(例如专利文献2)。此外，关于台架，为了使整个装置小型化，还存在采用使射束线扭曲的结构的螺旋型台架(例如专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开专利WO2009/058725号

专利文献2：日本专利特开2006-351339号公报

专利文献3：美国专利第4,917,344号说明书

发明内容

发明所要解决的技术问题

根据专利文献2，虽然能通过在粒子射线输送系统中设置散射体来实现发射率的对称化，但需要散射体，散射体会导致粒子射线的能量降低、或者射束的利用效率降低的问题。另一方面，脊形过滤器在三棱柱的轴向、即脊部的方向、以及与该脊部正交的方向上呈非对称形状，若在不使发射率对称化的情况下使射束通过脊形过滤器，则发射率的非对称方向、和脊形过滤器的非对称方向的方向关系会导致脊形过滤器的效果呈现非对称性。

本发明的目的在于获得一种粒子射线照射装置，在利用具备脊形过滤器的台架型粒子射线照射装置向照射目标照射发射率具有非对称性的粒子射线的情况下，粒子射线的能量不会降低，且射束的利用效率不会降低，能实现因台架的角度而引起的变化较小的能量宽度扩大。

解决技术问题所采用的技术方案