[发明专利]粒子射线照射室

说明书

技术领域

本发明涉及将粒子射线照射装置设置于室内的粒子射线照射室，该粒子射线照射装置以将经加速器加速后的带电粒子射束照射到目标上为目的。

背景技术

利用同步加速器等加速器(圆形加速器)对带电粒子进行回旋加速，并从其回旋轨道取出加速至高能量的带电粒子(主要为质子、碳粒子)，成为射束状的带电粒子(也称为带电粒子射束、粒子射线)被利用于由射束输送系统进行输送并照射到所希望的对象物的物理实验、癌症的治疗等粒子射线治疗中。在加速后的带电粒子射束(以下称为粒子射线)所进行的粒子射线治疗中，粒子射线被输送至设置于粒子射线照射室内部的照射装置。

在照射装置中，细射束状的粒子射线例如利用两组偏转电磁铁在与射束前进方向垂直的两个轴方向上进行扫描并扩展，之后通过散射体而进一步得到扩展，最后利用准直器切割成癌症形状，以照射到被治疗者。粒子射线穿通例如被称为脊形滤波器的碎片状(splinter-like)的滤波器，由此使能量宽度得以扩展，从而粒子射线的深度方向被调整为到达被治疗者的癌症部位的深度方向的大小。上述粒子射线的照射方法被称为扩大照射法，但近年来还进行扫描照射方法，该扫描照射方法中，维持细射束形状而仅以两组射束扫描用偏转电磁铁使粒子射线进行扫描，并照射癌症部位。

在扩大照射方法的情况下，加速至高能量的粒子射线穿通散射体、准直器，最终撞击至被治疗者的身体，由此二次性地产生中子射线、光子射线那样的放射线。将加速至高能量的粒子射线进行撞击并二次性地产生中子射线、光子射线的部位称为射线源。此时，二次性地产生的中子射线最大具有入射带电粒子的能量附近为止的能量分布(在粒子射线治疗的情况下，每个核子最大数百MeV)。在扫描照射方法的情况下，准直器、散射体与粒子射线之间的撞击频度较小，但最终粒子射线射束照射至被治疗者的体内，因此二次性地产生的中子射线、光子射线的总量比扩大照射法少，但产生高能量的中子射线、光子射线。

产生中子射线、光子射线那样的放射线的设施由法令设定了剂量限度。在粒子射线治疗设施中，为了使粒子射线照射室外的有效剂量在法定允许范围以下，通过使墙壁的混凝土变厚、或将粒子射线照射室的搭载有被治疗者(患者)的治疗台到照射室入口的门为止的通路设为迷宫形状，来使中子强度衰减(例如参照专利文献1)。

在对粒子射线照射室进行屏蔽设计的情况下，主要不得不考虑批量屏蔽和流动(streaming)这两种屏蔽效果。批量屏蔽是使从射线源穿通混凝土等墙壁而来的中子射线、光子射线的剂量当量衰减的效果，一般而言，墙壁越厚、墙壁的材料密度越高，屏蔽效果越高。流动是中子射线和光子射线通过连结粒子射线照射室内外的通路而漏到室外的效果，一般而言，通路越长、通路的截面积越小、通路的弯曲次数越多，通过流动而漏到室外的中子射线、光子射线的剂量当量变得越小。

因而，在进行利用了通路的屏蔽设计的情况下，通路的射线源侧入口附近的剂量最大，之后随距离衰减，因此优选为尽可能减小通路的射线源入口侧的剂量。一般而言，中途未经屏蔽而从射线源直接到达的中子的能量未被减速，因此对剂量当量的贡献变大(严格来说，因能量的不同对剂量的贡献度不同，但在粒子射线治疗中产生中子的情况下，会产生最大数百MeV的中子，数MeV～数百MeV的中子对剂量当量的贡献度较大)。因此，使经粒子射线照射室内的屏蔽壁减速、散射并进入通路内的放射剂量衰减变得较为重要。以往，不仅将通路设为迷宫形状，还在迷宫内设置凸壁，从而屏蔽从射线源直接到达粒子射线照射室的外侧的出入口的中子射线(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012-50843号公报(12页，图1)

专利文献2：日本专利特开平5-223987号公报(6页、图1、图2、图3)

发明内容

发明所要解决的技术问题