粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置制造方法及图纸

若想照原样将X射线等放射线治疗装置中的IMRT技术应用到现有的具有摆动系统的粒子射线治疗装置中，则存在必须使用多个团块的问题。本发明专利技术的目的在于解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。更具体而言，通过不使用团块而提高深度方向上的照射自由度，从而解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。本发明专利技术的目的在于提供一种粒子射线照射装置(58)，该粒子射线照射装置(58)包括扫描照射系统(34)，并安装于使带电粒子束(1)的照射方向旋转的旋转机架，所述扫描照射系统(34)将由加速器进行了加速的带电粒子束(1)进行扫描，粒子射线照射装置(58)包括柱状照射野生成装置(4)，该柱状照射野生成装置(4)扩大带电粒子束(1)的布喇格峰值，来生成柱状的照射野。

【技术实现步骤摘要】
粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置本申请是专利技术名称为“粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置”、申请日为2011年3月31日、申请号为201110087462.8的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及将以碳等重粒子射线、质子射线为代表的带电粒子射线(以下，称为“粒子射线”)照射到癌等患部来进行治疗的医疗装置(以下，称为“粒子射线治疗装置”)。
技术介绍
先于粒子射线治疗装置开发的医疗装置即使用X射线等放射线来进行治疗的医疗装置中，提出有以下方案：即，通过从多个方向来照射调整了强度的放射线，从而均匀地以高剂量治疗患部，减轻周边组织被照射。此处，将从多个方向对患部进行照射称为多门照射。对于多门照射提出有多种方法，可列举出以西门子为中心的进行分步照射(stepandshoot)的IMRT(Intensity-ModulatedRadiotherapy：强度调制放射线治疗)(非专利文献1中的文献1、2)及以医科达(ELEKTA)为中心的IMAT(Intensity-ModulatedArcTherapy：强度调制弧形治疗)(非专利文献1中的文献3)。专利文献1中提出一种放射线照射装置，该放射线照射装置包括多个补偿器，该补偿器对每个照射方向改变X射线的强度分布的空间图案，以仅向患部提供较高的吸收剂量，该放射线照射装置对每个照射方向自动地改变补偿器以进行多门照射。专利文献1：日本专利特开2005-37214号公报(图17～图21)非专利文献1：平荣组合了矩形旋转照射和固定多门照射的放射线治疗(CuttingField-IMRT)MedicalReviewNo.872002；44-48。非专利文献2：与强度调制放射线治疗相关的紧急声明JASTRONEWSLETTER2002；63(3)：4-7。
技术实现思路
在X射线等放射线治疗装置中，IMRT用于很多关于头颈部、前列腺等的临床应用，获得了很好的成绩，但是在另一面，也被指出了过量照射等问题。根据非专利文献2，IMRT被警告以下情况：即，根据治疗计划内容，即使是有意识地增加或不增加一次剂量或总剂量，结果会因过量照射而导致对正常组织造成有害现象，反之，若过于保守，则会产生因过少的剂量照射而引起的治疗效果不充分的危险性。该过量照射的原因之一可以认为是由照射自由度不足引起的。非专利文献1中的文献1至3及非专利文献2中示出的X射线等放射线治疗装置的IMRT的最终的照射野是通过取以下参数来重合多种照射而实现的，上述参数是：(1)照射能、(2)照射角度、(3)根据多叶式准直器(以下，称为“MLC”)等的横向的照射野限制、及(4)照剂量(权重)。此处，未使用深度方向上的照射野限制器。深度方向上的照射野限制器可以举出在粒子射线治疗装置中使用的团块(bolus)。将深度方向上的患部的变化形状称为末端(distal)形状。团块是根据该末端形状加工而成的能量调制器，针对每个患者来对聚乙烯、蜡进行加工而制成。具有团块的照射装置例如专利文献1的图21所示的那样，能够使照射野的形状与患者的末端形状一致。然而，在粒子射线治疗装置中，不能对多门照射照原样应用一个团块。首先，在IMRT的情况下，必须对多个照射方向分别准备团块。专利文献1的放射线照射装置虽然能够自动移动相当于团块的补偿器(compensator)，但是存在花费团块加工的时间及费用的问题。另外，在IMAT的情况下会更加困难，必须根据每时每刻变化的照射角度来动态地改变团块的形状。目前，对于团块不能实现动态的形状变化。因而，若想照原样将X射线等放射线治疗装置中的IMRT技术应用到现有的具有摆动系统的粒子射线治疗装置中，同样存在必须使用多个团块的问题。由于不使用团块而不能限制在深度方向上的照射野，即提高照射自由度，因此不使用团块就不能解决过量照射问题。本专利技术的目的在于解决上述问题。即，目的在于解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。更具体而言，通过不使用团块而提高深度方向上的照射自由度，从而解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。一种粒子射线照射装置，包括扫描照射系统，并安装于使带电粒子束的照射方向旋转的旋转机架，所述扫描照射系统利用分别在垂直于照射方向的X方向及Y方向上进行扫描的X方向扫描电磁体及Y方向扫描电磁体，在所述X方向及所述Y方向上对由加速器进行了加速的所述带电粒子束进行扫描并将其照射到照射对象上，其特征在于，所述粒子射线照射装置包括柱状照射野生成装置，该柱状照射野生成装置扩大所述带电粒子束的布喇格峰值，来生成柱状的照射野，所述柱状的照射野在所述带电粒子束的照射方向上的宽度为SOBP宽度，与所述带电粒子束的照射方向的轴垂直的截面的长度是所述带电粒子束在所述X方向及所述Y方向上的宽度，该柱状照射野在所述带电粒子束的照射方向上的宽度比所述带电粒子束在所述X方向及所述Y方向上的宽度要长，所述带电粒子束在所述X方向及所述Y方向上的宽度是进行一次治疗照射时所选择的单一尺寸，所述柱状照射野生成装置根据所述带电粒子束所照射的照射对象的末端形状，生成具有一个所述SOBP宽度的所述柱状照射野，使其与照射对象的末端形状一致，并当存在残留的照射对象的区域时，对于残留的照射对象的区域，生成具有不同的所述SOBP宽度的所述柱状照射野，使其与残留的照射对象的末端形状一致，所述扫描照射系统进行扫描照射，以铺满所述柱状照射野生成装置所生成的所述柱状的照射野，使得与照射对象的末端形状一致，从而使所述柱状的照射野覆盖整个照射对象。由于本专利技术的粒子射线照射装置进行照射，以在与照射对象的末端形状相对应的深度生成柱状的照射野，该柱状的照射野是通过扩大带电粒子束的布喇格峰值而获得的，因此能够不使用团块而提高深度方向上的照射自由度，从而解决粒子射线治疗装置中的IMRT的过量照射问题。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1中的粒子射线照射装置的结构图。图2是表示图1的能量改变装置的结构图。图3是表示图1的深度方向照射野扩大装置的结构图。图4是表示本专利技术的粒子射线照射装置中所使用的治疗计划的制成方法的流程图。图5是说明图4的步骤ST1的图。图6是求出本专利技术的治疗计划的最佳计算的初始状态的示意图。图7是表示本专利技术的实施方式2中的能量改变装置的结构图。图8是表示本专利技术的实施方式3中的深度方向照射野扩大装置的结构图。图9是表示本专利技术的实施方式4中的柱状照射野生成装置的结构图。图10是表示本专利技术的实施方式5中的RMW的外观图。图11是表示本专利技术的实施方式5中的深度方向照射野扩大装置的结构图。图12是表示本专利技术的实施方式6中的深度方向照射野扩大装置的结构图。图13是表示本专利技术的实施方式7中的柱状照射野生成装置的结构图。图14是表示本专利技术的实施方式8中的粒子射线照射装置的结构图。图15是表示本专利技术的实施方式9中的粒子射线治疗装置的结构图。附图标记1带电粒子束2、2a、2b能量改变装置3、3a、3b、3c、3d深度方向照射野扩大装置4、4a、4b、4c、4d、4e柱状照射野生成装置5、6、7、8偏转电磁体9、9a、9b射程移位器14射束轴(beamaxis)15、16、17、18偏转电磁体19、19a、19b脊形过滤器(ridgefilter)22改变控制装置25变更控制装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粒子射线照射装置，包括扫描照射系统，并安装于使带电粒子束的照射方向旋转的旋转机架，所述扫描照射系统利用分别在垂直于照射方向的X方向及Y方向上进行扫描的X方向扫描电磁体及Y方向扫描电磁体，在所述X方向及所述Y方向上对由加速器进行了加速的所述带电粒子束进行扫描，其特征在于，所述粒子射线照射装置包括柱状照射野生成装置，该柱状照射野生成装置扩大所述带电粒子束的布喇格峰值，来生成柱状的照射野，所述柱状照射野的高度是所述带电粒子束在照射方向上的宽度即SOBP宽度，该柱状照射野的与高度方向的轴垂直的截面的长度是所述带电粒子束在所述X方向及所述Y方向上的宽度即射束尺寸，该柱状照射野的高度比所述射束尺寸要长，所述射束尺寸是进行一次治疗照射时所选择的单一尺寸，所述柱状照射野生成装置根据所述带电粒子束所照射的照射对象的末端形状，生成具有一个所述SOBP宽度的所述柱状照射野即外侧柱状照射野，并在所述照射对象的内侧生成具有不同于所述外侧柱状照射野的其它所述SOBP宽度的所述柱状照射野即内侧柱状照射野，所述扫描照射系统进行扫描照射，以铺满所述柱状照射野生成装置所生成的所述外侧柱状照射野，使得与照射对象的末端形状一致，并在所述外侧柱状照射野的内侧铺满所述内侧柱状照射野。...

【技术特征摘要】
2010.04.02 JP 2010-085993;2010.12.21 JP 2010-284521.一种粒子射线照射装置，包括扫描照射系统，并安装于使带电粒子束的照射方向旋转的旋转机架，所述扫描照射系统利用分别在垂直于照射方向的X方向及Y方向上进行扫描的X方向扫描电磁体及Y方向扫描电磁体，在所述X方向及所述Y方向上对由加速器进行了加速的所述带电粒子束进行扫描并照射到照射对象上，其特征在于，所述粒子射线照射装置包括柱状照射野生成装置，该柱状照射野生成装置扩大所述带电粒子束的布喇格峰值，来生成柱状的照射野，所述柱状的照射野在所述带电粒子束的照射方向上的宽度为SOBP宽度，该柱状的照射野在所述带电粒子束的照射方向上的宽度比所述带电粒子束在所述X方向及所述Y方向上的宽度要长，所述带电粒子束在所述X方向及所述Y方向上的宽度是进行一次治疗照射时所选择的单一尺寸，所述柱状照射野生成装置根据所述带电粒子束所照射的照射对象的末端形状，生成具有一个所述SOBP宽度的所述柱状的照射野以使其与所述照射对象的末端形状一致，当存在残留的照射对象的区域时，对于残留的照射对象的区域，生成具有不同的所述SOBP宽度的所述柱状的照射野，使其与残留的照射对象的末端形状一致，所述扫描照射系统进行扫描照射，以铺满所述柱状照射野生成装置所生成的所述柱状的照射野，使得与照射对象的末端形状一致，从而使所述柱状的照射野覆盖整个照射对象。2.如权利要求1所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述柱状照射野生成装置包括：能量改变装置，该能量改变装置改变所述带电粒子束的能量；以及深度方向照射野扩大装置，该深度方向照射野扩大装置扩大所述带电粒子束的布喇格峰值。3.如权利要求1所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述柱状照射野生成装置包括深度方向照射野扩大装置，该深度方向照射野扩大装置扩大所述带电粒子束的布喇格峰值，利用所述加速器改变所述带电粒子束的能量。4.如权利要求2所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述能量改变装置包括：射程移位器，该射程移位器在所述带电粒子束所通过的方向上的厚度根据部位而不同，根据所述厚度降低所通过的带电粒子束的能量；上游侧偏转电磁体对，该上游侧偏转电磁体对移动所述带电粒子束通过所述射程移位器的通过位置；下游侧偏转电磁体对，该下游侧偏转电磁体对使得所述带电粒子束的轨道向入射到该能量改变装置的射束轴的方向返回；以及改变控制装置，该改变控制装置控制所述上游侧偏转电磁体对及所述下游侧偏转电磁体对，以使得所述带电粒子束通过所述射程移位器的预定的厚度。5.如权利要求2所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述深度方向照射野扩大装置包括：脊形过滤器，该脊形过滤器具有根据所述带电粒子束所通过的位置不同而损失的能量不同的厚度分布；上游侧偏转电磁体对，该上游侧偏转电磁体对移动所述带电粒子束通过所述脊形过滤器的通过位置；下游侧偏转电磁体对，该下游侧偏转电磁体对使得所述带电粒子束的轨道向入射到该深度方向照射野扩大装置的射束轴的方向返回；以及照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置控制所述上游侧偏转电磁体对及所述下游侧偏转电磁体对，以使得所述带电粒子束通过所述脊形过滤器的预定的厚度分布。6.如权利要求3所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述深度方向照射野扩大装置包括：脊形过滤器，该脊形过滤器具有根据所述带电粒子束所通过的位置不同而损失的能量不同的厚度分布；上游侧偏转电磁体对，该上游侧偏转电磁体对移动所述带电粒子束通过所述脊形过滤器的通过位置；下游侧偏转电磁体对，该下游侧偏转电磁体对使得所述带电粒子束的轨道向入射到该深度方向照射野扩大装置的射束轴的方向返回；以及照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置控制所述上游侧偏转电磁体对及所述下游侧偏转电磁体对，以使得所述带电粒子束通过所述脊形过滤器的预定的厚度分布。7.如权利要求4所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述深度方向照射野扩大装置包括：脊形过滤器，该脊形过滤器具有根据所述带电粒子束所通过的位置不同而损失的能量不同的厚度分布；上游侧偏转电磁体对，该上游侧偏转电磁体对移动所述带电粒子束通过所述脊形过滤器的通过位置；下游侧偏转电磁体对，该下游侧偏转电磁体对使得所述带电粒子束的轨道向入射到该深度方向照射野扩大装置的射束轴的方向返回；以及照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置控制所述上游侧偏转电磁体对及所述下游侧偏转电磁体对，以使得所述带电粒子束通过所述脊形过滤器的预定的厚度分布。8.如权利要求2所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述能量改变装置包括：多个吸收体，该吸收体根据所述带电粒子束所通过的厚度而能量降低；多个驱动装置，该驱动装置驱动各所述吸收体；以及改变控制装置，该改变控制装置驱动所述驱动装置来控制所述带电粒子束通过的所述吸收体的总厚度。9.如权利要求2所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述深度方向照射野扩大装置包括：多个脊形过滤器，该脊形过滤器根据所述带电粒子束通过的厚度来改变能量的宽度；多个驱动装置，该驱动装置驱动各所述脊形过滤器；以及照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置驱动所述驱动装置来控制所述带电粒子束通过的所述脊形过滤器的总厚度。10.如权利要求3所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述深度方向照射野扩大装置包括：多个脊形过滤器，该脊形过滤器根据所述带电粒子束通过的厚度来改变能量的宽度；多个驱动装置，该驱动装置驱动各所述脊形过滤器；以及照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置驱动所述驱动装置来控制所述带电粒子束通过的所述脊形过滤器的总厚度。11.如权利要求4所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述深度方向照射野扩大装置包括：多个脊形过滤器，该脊形过滤器根据所述带电粒子束通过的厚度来改变能量的宽度；多个驱动装置，该驱动装置驱动各所述脊形过滤器；以及照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置驱动所述驱动装置来控制所述带电粒子束通过的所述脊形过滤器的总厚度。12.如权利要求8所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述深度方向照射野扩大装置包括：多个脊形过滤器，该脊形过滤器根据所述带电粒子束通过的厚度来改变能量的宽度；多个驱动装置，该驱动装置驱动各所述脊形过滤器；以及照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置驱动所述驱动装置来控制所述带电粒子束通过的所述脊形过滤器的总厚度。13.如权利要求1所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述柱状照射野生成装置包括：第一射程移位器，该第一射程移位器在所述带电粒子束所通过的方向上的厚度根据部位而不同，根据所述厚度降低所通过的带电粒子束的能量；第一脊形过滤器，该第一脊形过滤器配置于所述第一射程移位器的下游侧，具有根据所述带电粒子束所通过的位置不同而损失的能量不同的厚度分布；第二射程移位器，该第二射程移位器在所述带电粒子束所通过的方向上的厚度根据部位而不同，根据所述厚度降低所通过的带电粒子束的能量；第二脊形过滤器，该第二脊形过滤器配置于所述第二射程移位器的下游侧，具有根据所述带电粒子束所通过的位置不同而损失的能量不同的厚度分布；上游侧偏转电磁体对，该上游侧偏转电磁体对移动所述带电粒子束通过所述第一射程移位器及所述第一脊形过滤器的通过位置、或所述带电粒子束通过所述第二射程移位器及所述第二脊形过滤器的通过位置；下游侧偏转电磁体对，该下游侧偏转电磁体对使得所述带电粒子束的轨道向入射到该柱状照射野生成装置的射束轴的方向返回；以及改变控制装置，该改变控制装置控制所述上游侧偏转电磁体对及所述下游侧偏转电磁体对，以使得所述带电粒子束通过所述第一射程移位器的预定的厚度及所述第一脊形过滤器的预定的厚度分布、或者通过所述第二射程移位器的预定的厚度及所述第二脊形过滤器的预定的厚度分布，所述第一脊形过滤器将所述带电粒子束的布喇格峰值扩大为具有一个所述SOBP宽度的所述柱状的照射野的SOBP宽度，所述第二脊形过滤器将所述带电粒子束的布喇格峰值扩大为具有与所述第一脊形过滤器所扩大的一个所述SOBP宽度不同的所述SOBP宽度的所述柱状的照射野的SOBP宽度。14.如权利要求2所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述深度方向照射野扩大装置包括：深度调制转轮装置，该深度调制转轮装置改变所述带电粒子束通过的位置来使能量产生宽度；以及照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置控制所述深度调制转轮装置，所述深度调制转轮装置包括：深度调制转轮，该深度调制转轮包含能量吸收体，该能量吸收体中沿圆周方向配置有多个在轴方向上的厚度呈阶梯状不同的基座，该深度调制转轮因所述带电粒子束通过所述多个基座而使能量产生宽度；以及旋转驱动装置，该旋转驱动装置使所述深度调制转轮旋转，所述照射野扩大控制装置控制所述旋转驱动装置，使得所述带电粒子束通过所述多个基座。15.如权利要求3所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述深度方向照射野扩大装置包括：深度调制转轮装置，该深度调制转轮装置改变所述带电粒子束通过的位置来使能量产生宽度；以及照射野扩大控制装置，该照射野扩大控制装置控制所述深度调制转轮装置，所述深度调制转轮装置包括：深度调制转轮，该深度调制转轮包含能量吸收体，该能量吸收体中沿圆周方向配置有多个在轴方向上的厚度呈阶梯状不同的基座，该深度调制转轮因所述带电粒子束通过所述多个基座而使能量产生宽度；以及旋转驱动装置，该旋转驱动装置使所述深度调制转轮旋转，所述照射野扩大控制装置控制所述旋转驱动装置，使得所述带电粒子束通过所述多个基座。16.如权利要求14所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述深度方向照射野扩大装置包括角度传感器，该角度传感器检测所述深度调制转轮的旋转角度，所述照射野扩大控制装置控制旋转驱动装置，使得所述深度调制转轮持续旋转，基于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩田高明，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP