[发明专利]粒子线治疗计划装置及粒子线治疗装置

说明书

技术领域

本发明涉及将利用粒子线加速器加速的带电粒子束照射在癌症患部上而进行癌症治疗的粒子线治疗装置及进行粒子线治疗的治疗计划的粒子线治疗计划装置。

背景技术

粒子线癌症治疗装置是将利用粒子线加速器加速的带电粒子束照射在癌症患部上而进行癌症治疗的装置。带电粒子束在利用同步加速器或称为回旋加速器的粒子线加速器加速到光速左右后，利用粒子束输送系统输送到照射喷嘴，在照射喷嘴内以与患部形状一致的方式形成照射区域，并照射在患者上。在照射喷嘴中，作为使带电粒子束形成照射区域的方法，有利用散射体放大带电粒子束并利用准直器去除必要的部分进行照射的散射体照射法、或利用扫描电磁铁使利用粒子束输送系统输送来的带电粒子束与患部形状一致地进行直接扫描并照射的扫描照射法。扫描照射法由于直接利用电磁铁使由粒子线加速器加速且利用粒子束输送系统输送来的细小的带电粒子束进行扫描并进行照射，因此能形成与患部形状一致的剂量分布。

作为位于散射体照射法和扫描照射法的中间的照射方法，有非专利文献1、非专利文献2所示的那样的被称为均匀扫描的照射方法。均匀扫描是以利用扫描电磁铁使利用散射体放大的带电粒子束在横向上形成一样的剂量分布的方式进行扫描并照射的照射法。在均匀扫描中，在深度方向的剂量分布放大即SOBP(Spread Out Bragg Peak)形成上使用脊形过滤器。或通过将患部分割为多层后，移动利用带电粒子束的能量变化进行照射的层，以深度方向的剂量分布相同的方式适当地分配各层的带电粒子束照射量，进行SOBP形成。在均匀扫描中，也可使用用于使剂量分布与患部底形状一致的作为患者固有器具的物块。在均匀扫描中，为了决定与患部形状一致的横向的照射区域形状，使用自动对照射区域形状进行整形的多叶式瞄准仪、或利用放电加工等从金属板挖掘与患部形状一致的形状的患者准直器。

在均匀扫描中，只使用一个准直器开口形状，但如非专利文献3所示，有将患部分割为层并使多叶式瞄准仪开口与各层的照射区域形状一致地进行照射的被称为层叠原体照射的照射法。层叠原体照射将患部分割为多个层，以与均匀扫描相同地利用扫描电磁铁使横向的剂量分布为相同的方式对各层进行扫描并照射。在层叠原体照射中，由于在使用作为患者固有器具的物块而使剂量分布与患部底面形状一致之后，照射各层时利用多叶式瞄准仪使横向的照射区域与患部各层的横向形状一致地进行照射，因此能形成与患部形状一致的剂量分布。层叠原体照射在规定各层的照射时的横向的照射区域上使用多叶式瞄准仪，在每个层上自动地使照射区域形状变化。在层叠原体照射中，利用相同能量的带电粒子束照射层分割了的患部各层，通过改变带电粒子束的能量，移动进行照射的层。层叠原体照射与散射体照射法、均匀扫描相比，能形成与患部形状一致的剂量分布。

如上所述，均匀扫描和层叠原体照射都扫描利用散射体放大了的带电粒子束并在横向上进行照射，但与扫描照射法相比，由于还扫描粒子束尺寸大的带电粒子束，因此横向需要以利用准直器与患部形状一致的方式形成照射区域。在均匀扫描中，使用利用放电加工进行挖掘的患者准直器、或自动整形为患部形状的多叶式瞄准仪，在层叠原体照射中，由于需要对每个层分割了的各层改变准直器开口，因此使用多叶式瞄准仪。

在均匀扫描或层叠原体照射中，为了在与带电粒子束行进方向正交的横向上形成一样的剂量分布，如专利文献1及非专利文献1～4所示，利用散射体放大带电粒子束，使与扫描照射法相比更大的粒子束尺寸的带电粒子束一边在横向上扫描一边进行照射。作为一边利用扫描电磁铁扫描该更大的粒子束尺寸的带电粒子束，一边使高斯分布形状的剂量分布重合而形成一样的分布的方法，有专利文献1及非专利文献1～4所示的各种方法。

非专利文献1所示的光栅扫描不利用加速器接通断开带电粒子束且以一笔写下来的方式连续地扫描矩形形状的扫描路径。通过使光栅扫描的扫描线的间隔相对于带电粒子束的粒子束尺寸σ设为＜2σ，能够形成一样的剂量分布区域。

非专利文献2所示的锯齿形扫描在XY平面内独立地决定X方向和Y方向的带电粒子束的扫描速度，与光栅扫描相同地，通过不接通断开带电粒子束地以一笔写下来的方式连续地以锯齿形形状进行扫描。在锯齿形扫描中，与光栅扫描相同，通过使构成锯齿形状的扫描线的间隔相对于带电粒子束尺寸σ设为＜2σ，能够形成一样的剂量分布区域。