リッジフィルタ及び粒子線照射装置
【課題】小型化を可能とするリッジフィルタ及び粒子線照射装置を提供すること。
【解決手段】患者の患部に粒子線を照射して治療する粒子線照射装置に設けられ、前記粒子線の拡大ブラッグピークを形成するリッジフィルタであって、回転軸を有し当該回転軸を中心に回転可能に設けられ、前記回転軸を中心とする複数の同心円上にそれぞれ複数の貫通孔が設けられた回転板と、前記複数の貫通孔をそれぞれ覆うように前記回転板の板面上に複数設けられ、前記粒子線の入射面にリッジが設けられた基板と、前記回転板を回転させる回転機構と、前記回転板を自身の基板面に沿った方向に移動させる移動機構とを具備することを特徴とするリッジフィルタ。
【解決手段】患者の患部に粒子線を照射して治療する粒子線照射装置に設けられ、前記粒子線の拡大ブラッグピークを形成するリッジフィルタであって、回転軸を有し当該回転軸を中心に回転可能に設けられ、前記回転軸を中心とする複数の同心円上にそれぞれ複数の貫通孔が設けられた回転板と、前記複数の貫通孔をそれぞれ覆うように前記回転板の板面上に複数設けられ、前記粒子線の入射面にリッジが設けられた基板と、前記回転板を回転させる回転機構と、前記回転板を自身の基板面に沿った方向に移動させる移動機構とを具備することを特徴とするリッジフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リッジフィルタ及び粒子線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の患部に陽子線や重粒子線などの粒子線を照射する粒子線治療方法が知られている。この治療に用いる粒子線照射システムは、粒子線発生装置と、シンクロトロンなどの加速装置と、所定の照射エネルギーまで加速された粒子線を輸送する輸送路と、患者に対して粒子線を照射する粒子線照射装置とを備えている。
【０００３】
粒子線を患者に照射した場合、粒子線は患者の体表面から所定の深さ位置で急激にエネルギーを放出して消滅する（ブラッグピーク）ことが知られている。粒子線の照射エネルギーが高いほどブラッグピークの発生する深さ位置が深くなり、粒子線が体内の深部まで到達することになる。したがって、ブラッグピークの発生位置を患部の深さ位置に合わせて粒子線を照射することで、患部に対して選択的に粒子線のエネルギーを放出することができる。粒子線のエネルギー放出を受けた患部は、細胞が破壊されて除去される。
【０００４】
通常、患部は患者の体内で深さ方向に厚みを有している。患部全体を除去するためにはある程度の深さ範囲に亘ってブラッグピークを発生させる必要がある。つまり、深さ方向においてある程度広い吸収線量範囲（拡大ブラッグピーク）を形成する必要がある。このような拡大ブラッグピークを形成する手段として、例えばリッジフィルタが知られている。
【０００５】
リッジフィルタは、粒子線の照射エネルギーを吸収する吸収材（アルミニウム等）からなる基板を主体として構成されている。各基板の表面が断面視三角形のリッジ状になっており、基板毎にリッジの高さが異なるように形成されている（例えば、特許文献１参照）。リッジフィルタを用いた具体的な構成としては、例えば複数のリッジフィルタを回転板に取り付けた構成が知られている。
【０００６】
回転板には貫通孔が形成されており、当該貫通孔を覆うように基板を取り付けた構成になっている。貫通孔は回転板の回転軸を中心とする一同心円上に配置されている構成が一般的である。回転板を回転させることにより、粒子線の照射経路上には厚さの異なる複数の基板を選択的に配置させることができるようになっている。
【０００７】
例えば、粒子線がリッジの高さの低い基板を通過した場合、吸収される照射エネルギーの量が少ないため、粒子線は照射エネルギーが高い状態で患者に照射される。この高エネルギーの粒子線は体表面から深い位置まで到達するため、当該体表面から深い位置でブラッグピークが生じる。
【０００８】
一方、粒子線がリッジの高さの高い基板を通過した場合、吸収される照射エネルギーの量が多いため、粒子線は照射エネルギーが低い状態で患者に照射される。この低エネルギーの粒子線は体表面からそれほど深くない位置までしか到達しないため、当該体表面からそれほど深くない位置でブラッグピークが生じる。
【０００９】
このように、リッジの高さの異なる複数の基板を選択的に用いることにより、ブラッグピークの形成される深さ方向の位置を変動させることができるため、体表面からの深さ方向において比較的広くフラットな拡大ブラッグピークを得ることができる。
【特許文献１】特開２０００−２０２０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、拡大ブラッグピークのピーク幅をある程度大きくするためには、回転板に一定以上の数の基板を配列させておく必要がある。このため、従来のリッジフィルタは回転板の大きさが大きくなってしまうという問題があった。回転板が大きいと、当該回転板を回転させるモータなどの大きさも大きくなってしまい、リッジフィルタが大型化し、ひいては粒子線照射装置全体が大型化してしまうことになる。
【００１１】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、小型化を可能とするリッジフィルタ及び粒子線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係るリッジフィルタは、患者の患部に粒子線を照射して治療する粒子線照射装置に設けられ、前記粒子線の拡大ブラッグピークを形成するリッジフィルタであって、回転軸を有し当該回転軸を中心に回転可能に設けられ、前記回転軸を中心とする複数の同心円上にそれぞれ複数の貫通孔が設けられた回転板と、前記複数の貫通孔をそれぞれ覆うように前記回転板の板面上に複数設けられ、前記粒子線の入射面にリッジが設けられた基板と、前記回転板を回転させる回転機構と、前記回転板を自身の板面に沿った方向に移動させる移動機構とを具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、回転板には回転軸を中心とする複数の同心円上にそれぞれ複数の貫通孔が設けられているので、複数の貫通孔が密集して配置されることになる。粒子線の入射面にリッジを有する複数の基板は、この複数の貫通孔をそれぞれ覆うように回転板の板面上に設けられているので、基板についても密集して配置されることになる。貫通孔及び基板が密集して配置される分、回転板の回転軸を中心とする１つの同心円上に基板を設ける従来の構成に比べて、回転板の寸法を小さくすることができる。これにより、小型のリッジフィルタを得ることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、回転板を回転させる回転機構に加えて、回転板を自身の基板面に沿った方向に移動させる移動機構が設けられているので、回転板の位置を粒子線の照射位置に移動させることが可能となる。これにより、粒子線の照射位置を変更する必要が無いため、リッジフィルタの設計が複雑化するのを回避することができる。
【００１５】
さらに、本発明によれば、回転板を小型化することができるので、回転板の重量も軽量化されることになる。このため、当該回転板を回転させる回転機構や、回転板を板面に沿った方向に移動させる移動機構の負荷を軽くすることができる。これにより、回転機構及び移動機構を小型化することができる上に、回転板の動作を軽快に行うことができるという利点もある。
【００１６】
上記のリッジフィルタは、前記複数の貫通孔が前記回転軸を中心とする２つの同心円上にそれぞれ設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、複数の貫通孔が回転軸を中心とする２つの同心円上にそれぞれ設けられていることとしたので、複数の貫通孔をバランス良く配置することができる。加えて、回転板を基板面に沿った方向に２箇所だけ移動するだけで済むため、移動の制御を容易に行うことができる。
【００１７】
上記のリッジフィルタは、前記複数の貫通孔のうち少なくとも一部が、前記回転板の回転方向において同一の位相となる位置に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、複数の貫通孔のうち少なくとも一部が回転板の回転方向において同一の位相となる位置に設けられていることとしたので、同一位相の貫通孔上に設けられる基板同士については、回転板の回転角の制御を共通して行うことができる。これにより、回転制御を容易に行うことができる。
【００１８】
上記のリッジフィルタは、前記回転板上に、前記基板の周縁部に沿うようにフレームが設けられており、前記フレームが、前記同一の位相となる位置に設けられた複数の貫通孔をそれぞれ覆う複数の基板に跨って設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、基板の周縁部に沿うようにフレームが回転板上に設けられており、当該フレームが同一の位相となる位置に設けられた複数の貫通孔をそれぞれ覆う複数の基板に跨って設けられていることとしたので、回転板に基板を取り付ける際、同一位相に配置される基板同士の位置合わせが容易になる。
【００１９】
上記のリッジフィルタは、前記基板が、前記回転板の板面に平行な一平面上に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、基板が回転板の板面に平行な一平面上に配置されているので、粒子線の入射する位置がずれるのを防ぐことができる。このため、粒子線が入射する基板が異なっても粒子線の経路において同一の環境とすることができる。
【００２０】
上記のリッジフィルタは、前記基板のうち前記回転板の外周側よりも前記回転軸側の方が、前記回転板の回転方向における寸法が小さいことを特徴とする。
本発明によれば、基板のうち回転板の外周側よりも回転軸側の方が、回転板の回転方向における寸法が小さいこととしたので、回転軸を中心に基板を密集させて配置しても、基板同士の間隔を十分に確保することができる。これにより、基板同士が重なり合ったり接触しあったりするのを回避することができる。
【００２１】
本発明に係る粒子線照射装置は、上記のリッジフィルタを搭載したことを特徴とする。
本発明によれば、回転板の寸法が小さく、小型のリッジフィルタを備えているので、小型の粒子線照射装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るリッジフィルタは、回転板には回転軸を中心とする複数の同心円上にそれぞれ複数の貫通孔が設けられているので、複数の貫通孔が密集して配置されることになる。粒子線の入射面にリッジを有する複数の基板は、この複数の貫通孔をそれぞれ覆うように回転板の板面上に設けられているので、基板についても密集して配置されることになる。貫通孔及び基板が密集して配置される分、回転板の回転軸を中心とする１つの同心円上に基板を設ける従来の構成に比べて、回転板の寸法を小さくすることができる。これにより、小型のリッジフィルタを得ることができる。
【００２３】
また、本発明によれば、回転板を回転させる回転機構に加えて、回転板を自身の基板面に沿った方向に移動させる移動機構が設けられているので、回転板の位置を粒子線の照射位置に移動させることが可能となる。これにより、粒子線の照射位置を変更する必要が無いため、リッジフィルタの設計が複雑化するのを回避することができる。
【００２４】
さらに、本発明によれば、回転板を小型化することができるので、回転板の重量も軽量化されることになる。このため、当該回転板を回転させる回転機構や、回転板を板面に沿った方向に移動させる移動機構の負荷を軽くすることができる。これにより、回転機構及び移動機構を小型化することができる上に、回転板の動作を軽快に行うことができるという利点もある。
【００２５】
本発明に係る粒子線照射装置は、回転板の寸法が小さく、小型のリッジフィルタを備えているので、小型の粒子線照射装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本実施形態に係る粒子線照射システムの構成を示す図である。
同図に示すように、粒子線照射システム１は、粒子線発生装置２と、加速装置３と、粒子線照射装置４と、輸送管５とを主体として構成されている。この粒子線照射システム１は、治療台Ｓ上の患者Ｔの患部に陽子線や重粒子線などの粒子線を照射する粒子線治療方法に用いられる。
【００２７】
粒子線発生装置２は、陽子線や重粒子線を発生させる装置である。粒子線発生装置２としては、例えばＥＣＲ型イオン源やＰＩＧ型イオン源など、公知のイオン源が用いられる。例えば炭素イオンＣ６＋の重粒子を生成する粒子線発生装置には、ＣＯ２ガスに電子ビームを照射し炭素分子Ｃから電子を１つずつたたき出してＣ＋、Ｃ２＋、Ｃ３＋、Ｃ４＋と順に生成する機構と、Ｃ４＋に残っている２つの電子を剥ぎとって炭素原子核のみのＣ６＋を生成する機構とが設けられている。このほか、生成された粒子を加速装置３に入射するために当該粒子を加速する前段加速器（図示しない）なども設けられている。
【００２８】
加速装置３は、加速高周波の周期を粒子回転周期に同期させることによって粒子線を２９０ＭｅＶ／ｕ程度の高エネルギーまで加速する装置である。代表的な加速装置３として、例えばシンクロトロン等が挙げられる。シンクロトロンには、例えば粒子線を周回軌道に保つための機構や、周回軌道上における粒子線の広がりを収束させる機構などが設けられている。このほか、シンクロトロンの周回軌道に沿って高周波加速空洞や高周波印加装置、加速した粒子線を射出する粒子線射出口なども設けられている。
【００２９】
粒子線照射装置４は、治療台Ｓ上の患者Ｔの患部に対して水平方向及び垂直方向に粒子線を照射する装置である。本実施形態では、患者Ｔの患部に対して水平方向に粒子を照射する水平照射装置４ａと、患者Ｔの患部に向けて垂直方向に粒子を照射する水平照射装置４ａとの２つの照射装置が設けられている。
【００３０】
輸送管５は、加速装置３から射出された粒子線を２つの粒子線照射装置４まで輸送する輸送系である。この輸送管５は、一端が加速装置３の粒子線射出口に接続されており、粒子線照射装置４側では２つに分岐している。一方の分岐端が水平照射装置４ａに接続されており、他方の分岐端が垂直照射装置４ｂに接続されている。
【００３１】
図２は、粒子線照射装置４の構成を模式的に示す図である。
同図に示すように、粒子線照射装置４は、ワブラー法による粒子線照射装置であり、モニタ部１１と、ワブラー電磁石１２と、散乱体１３と、リッジフィルタ１５と、レンジシフタ１６と、アライメント１８と、コリメータ１９とを主体として構成されている。水平照射装置４ａと垂直照射装置４ｂとでは、同一の構成になっている。
【００３２】
モニタ部１１は、患者Ｔの体内に照射する粒子線の線量を測定する線量モニタや、粒子線が正しい位置にあるかどうかを識別する位置モニタなどを有している。
【００３３】
ワブラー電磁石１２は、位相が互いに９０°ずれた２基の電磁石からなる。ワブラー電磁石１２には、各電磁石に同一周波数の交流励磁電流を流して磁場を発生させる機構が設けられている。この磁場により荷電粒子ビームを円軌道に沿って高速で走査させることができるようになっている。
【００３４】
散乱体１３は、例えばタンタルや鉛などの金属からなり、粒子線を散乱させることが可能な構成を有している。当該散乱によって粒子線の照射範囲を径方向（進行方向に対して垂直な方向）に拡大することができるようになっている。例えば図示しない制御部によって粒子線の拡大範囲を調節できるようになっている。
【００３５】
リッジフィルタ１５は、粒子線の照射経路上に配置されている。このリッジフィルタ１５は、粒子線の照射エネルギーの分布幅を広げ患部の体内に形成されるブラッグピークを広範囲に拡大する装置である。
【００３６】
レンジシフタ１６は、患者Ｔの体表面から深さ方向に対する粒子線の到達位置を調節する機構である。このレンジシフタ１６は、粒子線のエネルギーを吸収する材料（例えば、アクリルなど）からなる複数の板状部材を有している。複数の板状部材はそれぞれ厚さが異なっており、各板状部材によって吸収される照射エネルギーが異なっている。各板状部材は、図示しない駆動機構によって粒子線の照射経路上に出没可能に設けられている。当該照射経路上に出没させる板状部材の組み合わせに応じて、吸収させる照射エネルギーを調節することができるようになっている。
【００３７】
アライメント１８は、粒子線の照射エネルギーの分布を測定する機構である。
【００３８】
コリメータ１９は、粒子線の照射領域が患者Ｔの患部の形状に対応した形状となるように粒子線の一部を遮断する機構である。
【００３９】
図３は、リッジフィルタ１５のうち粒子線の入射面の構成を示す図である。図４は、リッジフィルタ１５の入射面に対する側面の構成を示す図である。
図３に示すように、リッジフィルタ１５は、ステージ２１と、回転板２２と、フィルタ２４と、フレーム２５とを主体として構成されている。
【００４０】
ステージ２１は、上記各部を支持する基台である。ステージ２１の下面側には、図中左右方向に移動可能となるように移動機構２９が設けられている。移動機構２９は、ガイドレール２９ａと、モータ機構２９ｂとを有しており、モータ機構２９ｂの駆動によってステージ２１がガイドレール２９ａに沿って移動するようになっている。モータ機構２９ｂの一部は、例えばステージ２１内に設けられている。
【００４１】
回転板２２は、例えば鋼材などからなる円形の板状部材であり、中心部に設けられた回転軸２７を中心として回転可能に設けられている。回転軸２７は回転機構２８によって時計回り、あるいは反時計回りにそれぞれ回転するようになっていると共に、回転角度が制御可能になっている。回転板２２は、回転板支持部２３を介してステージ２１に固定されている。
【００４２】
回転板２２には、自身を厚さ方向に貫通する複数の貫通孔２２ａが形成されている。貫通孔２２ａは、回転軸２７を中心とする２つの同心円上（図中二点鎖線で示す）にそれぞれ配置されている。各貫通孔２２ａは、粒子線の照射領域Ｐ（図中一点鎖線で示す）の面積よりも大きい面積となるように形成されている。
【００４３】
これらの貫通孔２２ａは、回転板２２の外周２２ｂに沿った領域（外周領域）２２ｃに例えば１２個設けられており、回転板２２の回転軸２７の周りの領域（内周領域）２２ｄに例えば６個設けられている。
【００４４】
外周領域２２ｃには、回転板２２の中心に対して３０°の位相ごとに１個の貫通孔２２ａが設けられている。内周領域２２ｄには、回転板２２の中心に対して６０°の位相ごとに１個の貫通孔２２ａが設けられている。内周領域２２ｄに設けられた貫通孔２２ａは、外周領域２２ｃに１個おきに設けられた貫通孔２２ａに対してそれぞれ同位相となるように配置されている。
【００４５】
フィルタ２４は、例えばアルミニウムなど粒子線の照射エネルギーを吸収する材料からなる基板であり、回転板２２の貫通孔２２ａに重なる位置にそれぞれ配置されている。フィルタ２４は、貫通孔２２ａに重なる位置に配置されているため、フィルタ２４についても、回転軸２７を中心とする２つの同心円上に配置されていることになる。
【００４６】
また、外周領域２２ｃには回転板２２の中心に対して３０°の位相ごとに１個のフィルタ２４が設けられており、内周領域２２ｄには回転板２２の中心に対して６０°の位相ごとに１個のフィルタ２４が設けられていることになる。
【００４７】
さらに、内周領域２２ｄに設けられたフィルタ２４は、外周領域２２ｃに１個おきに設けられたフィルタ２４に対して、それぞれ同位相となるように配置されていることになる。
【００４８】
このフィルタ２４は、例えばネジなどの固定部材によって回転板２２に固定されている。フィルタ２４の基板面の面積は貫通孔２２ａの面積よりも大きくなっており、フィルタ２４によって貫通孔２２ａが完全に覆われた状態になっている。各フィルタ２４の寸法及び形状はほぼ同一になっている。各フィルタ２４は、図４に示すように、回転板２２の板面２２ｆに平行な一平面Ｑ上に配置されている。
【００４９】
図３に戻って、フレーム２５は、フィルタ２４の位置を規制するガイド部材であり、回転板２２のうちフィルタ２４の周縁部に沿うように設けられている。フレーム２５は、フィルタ２４の周縁部のうち回転板２２の径方向に沿った２つの端辺２４ａ（側辺）をカバーするように設けられている部分と、フィルタ２４の周縁部のうち回転板２２の回転軸２７側の端辺２４ｂをカバーするように設けられている部分とを有している。フィルタ２４が設けられることによって、回転板２２にフィルタ２４を設置するときには、フレーム２５の間をスライドさせて位置決めできるようになっている。
【００５０】
外周領域２２ｃと内周領域２２ｄとで同一位相となる位置に設けられたフィルタ２４の側辺２４ａには、当該外周領域２２ｃ及び内周領域２２ｄの２つのフィルタ２４に跨るようにフレーム２５が設けられている。また、同一位相となる位置に設けられたフィルタ２４のうち外周領域２２ｃ内のフィルタ２４の回転軸２７側の端辺２４ｂには、フレーム２５が設けられていない。このため、外周領域２２ｃのフィルタ２４と内周領域２２ｄのフィルタ２４とを共通のフレーム２５によってスライドさせることが可能になっている。
【００５１】
外周領域２２ｃに設けられたフィルタ２４のうち、内周領域２２ｄに設けられたフィルタ２４と同一位相になっていないフィルタ２４については、１つのフィルタ２４ごとに当該フィルタ２４の側辺２４ａ及び回転軸２７側の端辺２４ｂに沿ってフレーム２５が設けられている。
【００５２】
図５は、フィルタ２４のうち粒子線の入射面側の構成を示す平面図である。
同図に示すように、フィルタ２４は平面視でほぼ矩形になっている。フィルタ２４の図中上側が回転板２２の外周２２ｂ側に配置され、フィルタ２４の図中下側が回転板２２の回転軸２７側に配置されるようになっている。
【００５３】
フィルタ２４のうち図中下側（回転軸２７側に配置される側）の２つの角部が切り取られた状態になっている。このため、フィルタ２４の辺のうち回転板の外周２２ｂ側に配置される辺２４ｄの長さｔ１よりも回転軸２７側に配置される端辺２４ｂの長さｔ２方が短くなっている。
【００５４】
フィルタ２４には、粒子線の入射面側にリッジ３０が形成されている。各リッジ３０は、図中左右方向に延在するように形成されており、図中上下方向にストライプ状に配置されている。
【００５５】
図６は、図５におけるＡ−Ａ断面に沿った形状を示す図である。図中左側が粒子線の入射面側、図中右側が粒子線の射出側である。
同図に示すように、フィルタ２４に形成されたリッジ３０は、フィルタ２４の基板面２４ｅに対して粒子線の入射側に突出するように設けられている。この突出部の断面は、基板面２４ｅからの高さが高くなるほど細くなっており、断面視で略三角形になっている。基板面２４ｅからリッジ３０先端部分までの高さｈ１は、フィルタ２４ごとに異なっている。このため、粒子線の経路上に異なるフィルタ２４を配置することによって、吸収される粒子線のエネルギーを異ならせることができるようになっている。
【００５６】
図７は、フィルタ２４のリッジ３０を拡大して示した図である。
同図に示すように、各リッジ３０は、先端部に近づくにつれて段階的に幅（延在方向に直交する方向の寸法）が狭くなるように形成されており、フィルタ２４を透過する粒子線は、フィルタ２４の平面視での位置によってリッジ３０を透過する長さが異なるようになっている。
【００５７】
次に、上記のように構成された粒子線照射システムの動作を説明する。
粒子線発生装置２で発生した粒子線は、加速装置３において所定のエネルギー（２９０ＭｅＶ／ｕ程度）にまで加速される。粒子線の照射エネルギーが大きくなった状態で、輸送管５を経て加速装置３から粒子線照射装置４（水平照射装置４ａ及び垂直照射装置４ｂ）に入射する。
【００５８】
各粒子線照射装置４に入射した粒子線は、モニタ部１１、ワブラー電磁石１２、散乱体１３を順に通過する。この過程では、患者Ｔの体内に照射する粒子線の線量が測定され、粒子線が正しい位置にあるかどうかの識別が行われ、粒子線を走査して位置合わせが行われ、粒子線の照射範囲が径方向に拡大される。
【００５９】
粒子線の入射前にリッジフィルタ１５の回転板２２を回転させ、粒子線の経路上に所定のフィルタ２４を配置する。
【００６０】
回転板２２の外周領域２２ｃに設けられたフィルタ２４と内周領域２２ｄに設けられたフィルタ２４とを交換するときであっても、回転板２２を水平方向の２箇所に移動するだけで済むため、移動の制御はスムーズに行われる。
【００６１】
また、内周領域２２ｄに設けられた貫通孔２２ａと外周領域２２ｃに１つおきに設けられた貫通孔２２ａとが、回転板２２の回転方向において同一の位相となる位置に配置されているので、回転板２２の回転させる際には、同一位相の貫通孔２２ａ上に設けられる２つのフィルタ２４の回転角の制御が共通して行われる。
【００６２】
フィルタ２４が回転板２２の板面に平行な一平面上に配置されているため、粒子線の入射する位置が粒子線の進行方向に前後することなく、どのフィルタ２４を配置する場合であっても粒子線の経路において同一の環境になる。
【００６３】
粒子線は、リッジフィルタ１５のフィルタ２４及び貫通孔２２ａを通過する。フィルタ２４を通過するときに、フィルタ２４に設けられたリッジ３０の高さに応じて粒子線のエネルギーが吸収される。
【００６４】
リッジフィルタ１５を通過した粒子線は、レンジシフタ１６においてエネルギーが吸収され、患者Ｔの体表面から深さ方向に対する粒子線の到達位置が調節される。この粒子線は、アライメント１８において粒子線の照射エネルギーの分布が測定される。アライメント１８を通過した粒子線は、コリメータ１９によって患者Ｔの患部の形状に対応した照射領域となるように一部が遮断され、この状態で患者Ｔへ向けて射出される。
【００６５】
このように、本実施形態によれば、回転板２２には回転軸２７を中心とする複数の同心円上にそれぞれ複数の貫通孔２２ａが設けられているので、複数の貫通孔２２ａが密集して配置されることになる。粒子線の入射面にリッジ３０を有する複数のフィルタ２４は、この複数の貫通孔２２ａをそれぞれ覆うように回転板２２の板面上に設けられているので、フィルタ２４についても密集して配置されることになる。貫通孔２２ａ及びフィルタ２４が密集して配置される分、回転板の回転軸を中心とする１つの同心円上に基板を設ける従来の構成に比べて、回転板２２の寸法を小さくすることができる。これにより、リッジフィルタ１５を小型化することが可能となる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、回転板２２を回転させる回転機構２８に加えて、回転板２２を水平方向に移動させる移動機構２９が設けられているので、外周領域２２ｃに設けられたフィルタ２４と内周領域２２ｄに設けられたフィルタ２４とを粒子線の照射領域Ｐに重なるように、適宜移動させることが可能となる。これにより、粒子線の照射領域Ｐの位置を変更する必要が無いため、リッジフィルタ１５の設計が複雑化するのを回避することができる。
【００６７】
さらに、本実施形態によれば、従来の構成に比べて回転板２２を小型化することができるので、回転板２２の重量も軽量化されることになる。このため、当該回転板２２を回転させる回転機構２８や、回転板２２を水平方向に移動させる移動機構２９の負荷を軽くすることができる。これにより、回転機構２８及び移動機構２９を小型化することができ、例えば回転板２２に取り付けたり、ステージ２１内に設けたりすることができる上に、回転板２２の動作を軽快に行うことができるという利点もある。
【００６８】
このように、回転板２２の寸法が小さく、小型のリッジフィルタ１５を備えているので、小型の粒子線照射装置４を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態に係る粒子線照射システムの構成を示す図。
【図２】本実施形態に係る粒子線照射装置の構成を示す図。
【図３】本実施形態に係るリッジフィルタの構成を示す正面図。
【図４】本実施形態に係るリッジフィルタの構成を示す側面図。
【図５】本実施形態に係るリッジフィルタのパネルの構成を示す平面図。
【図６】本実施形態に係るリッジフィルタのパネルの構成を示す側面図。
【図７】本実施形態に係るリッジフィルタのパネルの一部の構成を示す図。
【符号の説明】
【００７０】
１…粒子線照射システム ２…粒子線発生装置 ４…粒子線照射装置 ４ａ…水平照射装置 ４ｂ…垂直照射装置 １５…リッジフィルタ ２１…ステージ ２２…回転板 ２２ａ…貫通孔 ２３…回転板支持部 ２４…フィルタ ２４ａ…側辺 ２４ｂ…端辺 ２５…フレーム ２７…回転軸 ２８…回転機構 ２９…移動機構 ３０…リッジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リッジフィルタ及び粒子線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の患部に陽子線や重粒子線などの粒子線を照射する粒子線治療方法が知られている。この治療に用いる粒子線照射システムは、粒子線発生装置と、シンクロトロンなどの加速装置と、所定の照射エネルギーまで加速された粒子線を輸送する輸送路と、患者に対して粒子線を照射する粒子線照射装置とを備えている。
【０００３】
粒子線を患者に照射した場合、粒子線は患者の体表面から所定の深さ位置で急激にエネルギーを放出して消滅する（ブラッグピーク）ことが知られている。粒子線の照射エネルギーが高いほどブラッグピークの発生する深さ位置が深くなり、粒子線が体内の深部まで到達することになる。したがって、ブラッグピークの発生位置を患部の深さ位置に合わせて粒子線を照射することで、患部に対して選択的に粒子線のエネルギーを放出することができる。粒子線のエネルギー放出を受けた患部は、細胞が破壊されて除去される。
【０００４】
通常、患部は患者の体内で深さ方向に厚みを有している。患部全体を除去するためにはある程度の深さ範囲に亘ってブラッグピークを発生させる必要がある。つまり、深さ方向においてある程度広い吸収線量範囲（拡大ブラッグピーク）を形成する必要がある。このような拡大ブラッグピークを形成する手段として、例えばリッジフィルタが知られている。
【０００５】
リッジフィルタは、粒子線の照射エネルギーを吸収する吸収材（アルミニウム等）からなる基板を主体として構成されている。各基板の表面が断面視三角形のリッジ状になっており、基板毎にリッジの高さが異なるように形成されている（例えば、特許文献１参照）。リッジフィルタを用いた具体的な構成としては、例えば複数のリッジフィルタを回転板に取り付けた構成が知られている。
【０００６】
回転板には貫通孔が形成されており、当該貫通孔を覆うように基板を取り付けた構成になっている。貫通孔は回転板の回転軸を中心とする一同心円上に配置されている構成が一般的である。回転板を回転させることにより、粒子線の照射経路上には厚さの異なる複数の基板を選択的に配置させることができるようになっている。
【０００７】
例えば、粒子線がリッジの高さの低い基板を通過した場合、吸収される照射エネルギーの量が少ないため、粒子線は照射エネルギーが高い状態で患者に照射される。この高エネルギーの粒子線は体表面から深い位置まで到達するため、当該体表面から深い位置でブラッグピークが生じる。
【０００８】
一方、粒子線がリッジの高さの高い基板を通過した場合、吸収される照射エネルギーの量が多いため、粒子線は照射エネルギーが低い状態で患者に照射される。この低エネルギーの粒子線は体表面からそれほど深くない位置までしか到達しないため、当該体表面からそれほど深くない位置でブラッグピークが生じる。
【０００９】
このように、リッジの高さの異なる複数の基板を選択的に用いることにより、ブラッグピークの形成される深さ方向の位置を変動させることができるため、体表面からの深さ方向において比較的広くフラットな拡大ブラッグピークを得ることができる。
【特許文献１】特開２０００−２０２０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、拡大ブラッグピークのピーク幅をある程度大きくするためには、回転板に一定以上の数の基板を配列させておく必要がある。このため、従来のリッジフィルタは回転板の大きさが大きくなってしまうという問題があった。回転板が大きいと、当該回転板を回転させるモータなどの大きさも大きくなってしまい、リッジフィルタが大型化し、ひいては粒子線照射装置全体が大型化してしまうことになる。
【００１１】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、小型化を可能とするリッジフィルタ及び粒子線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係るリッジフィルタは、患者の患部に粒子線を照射して治療する粒子線照射装置に設けられ、前記粒子線の拡大ブラッグピークを形成するリッジフィルタであって、回転軸を有し当該回転軸を中心に回転可能に設けられ、前記回転軸を中心とする複数の同心円上にそれぞれ複数の貫通孔が設けられた回転板と、前記複数の貫通孔をそれぞれ覆うように前記回転板の板面上に複数設けられ、前記粒子線の入射面にリッジが設けられた基板と、前記回転板を回転させる回転機構と、前記回転板を自身の板面に沿った方向に移動させる移動機構とを具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、回転板には回転軸を中心とする複数の同心円上にそれぞれ複数の貫通孔が設けられているので、複数の貫通孔が密集して配置されることになる。粒子線の入射面にリッジを有する複数の基板は、この複数の貫通孔をそれぞれ覆うように回転板の板面上に設けられているので、基板についても密集して配置されることになる。貫通孔及び基板が密集して配置される分、回転板の回転軸を中心とする１つの同心円上に基板を設ける従来の構成に比べて、回転板の寸法を小さくすることができる。これにより、小型のリッジフィルタを得ることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、回転板を回転させる回転機構に加えて、回転板を自身の基板面に沿った方向に移動させる移動機構が設けられているので、回転板の位置を粒子線の照射位置に移動させることが可能となる。これにより、粒子線の照射位置を変更する必要が無いため、リッジフィルタの設計が複雑化するのを回避することができる。
【００１５】
さらに、本発明によれば、回転板を小型化することができるので、回転板の重量も軽量化されることになる。このため、当該回転板を回転させる回転機構や、回転板を板面に沿った方向に移動させる移動機構の負荷を軽くすることができる。これにより、回転機構及び移動機構を小型化することができる上に、回転板の動作を軽快に行うことができるという利点もある。
【００１６】
上記のリッジフィルタは、前記複数の貫通孔が前記回転軸を中心とする２つの同心円上にそれぞれ設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、複数の貫通孔が回転軸を中心とする２つの同心円上にそれぞれ設けられていることとしたので、複数の貫通孔をバランス良く配置することができる。加えて、回転板を基板面に沿った方向に２箇所だけ移動するだけで済むため、移動の制御を容易に行うことができる。
【００１７】
上記のリッジフィルタは、前記複数の貫通孔のうち少なくとも一部が、前記回転板の回転方向において同一の位相となる位置に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、複数の貫通孔のうち少なくとも一部が回転板の回転方向において同一の位相となる位置に設けられていることとしたので、同一位相の貫通孔上に設けられる基板同士については、回転板の回転角の制御を共通して行うことができる。これにより、回転制御を容易に行うことができる。
【００１８】
上記のリッジフィルタは、前記回転板上に、前記基板の周縁部に沿うようにフレームが設けられており、前記フレームが、前記同一の位相となる位置に設けられた複数の貫通孔をそれぞれ覆う複数の基板に跨って設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、基板の周縁部に沿うようにフレームが回転板上に設けられており、当該フレームが同一の位相となる位置に設けられた複数の貫通孔をそれぞれ覆う複数の基板に跨って設けられていることとしたので、回転板に基板を取り付ける際、同一位相に配置される基板同士の位置合わせが容易になる。
【００１９】
上記のリッジフィルタは、前記基板が、前記回転板の板面に平行な一平面上に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、基板が回転板の板面に平行な一平面上に配置されているので、粒子線の入射する位置がずれるのを防ぐことができる。このため、粒子線が入射する基板が異なっても粒子線の経路において同一の環境とすることができる。
【００２０】
上記のリッジフィルタは、前記基板のうち前記回転板の外周側よりも前記回転軸側の方が、前記回転板の回転方向における寸法が小さいことを特徴とする。
本発明によれば、基板のうち回転板の外周側よりも回転軸側の方が、回転板の回転方向における寸法が小さいこととしたので、回転軸を中心に基板を密集させて配置しても、基板同士の間隔を十分に確保することができる。これにより、基板同士が重なり合ったり接触しあったりするのを回避することができる。
【００２１】
本発明に係る粒子線照射装置は、上記のリッジフィルタを搭載したことを特徴とする。
本発明によれば、回転板の寸法が小さく、小型のリッジフィルタを備えているので、小型の粒子線照射装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るリッジフィルタは、回転板には回転軸を中心とする複数の同心円上にそれぞれ複数の貫通孔が設けられているので、複数の貫通孔が密集して配置されることになる。粒子線の入射面にリッジを有する複数の基板は、この複数の貫通孔をそれぞれ覆うように回転板の板面上に設けられているので、基板についても密集して配置されることになる。貫通孔及び基板が密集して配置される分、回転板の回転軸を中心とする１つの同心円上に基板を設ける従来の構成に比べて、回転板の寸法を小さくすることができる。これにより、小型のリッジフィルタを得ることができる。
【００２３】
また、本発明によれば、回転板を回転させる回転機構に加えて、回転板を自身の基板面に沿った方向に移動させる移動機構が設けられているので、回転板の位置を粒子線の照射位置に移動させることが可能となる。これにより、粒子線の照射位置を変更する必要が無いため、リッジフィルタの設計が複雑化するのを回避することができる。
【００２４】
さらに、本発明によれば、回転板を小型化することができるので、回転板の重量も軽量化されることになる。このため、当該回転板を回転させる回転機構や、回転板を板面に沿った方向に移動させる移動機構の負荷を軽くすることができる。これにより、回転機構及び移動機構を小型化することができる上に、回転板の動作を軽快に行うことができるという利点もある。
【００２５】
本発明に係る粒子線照射装置は、回転板の寸法が小さく、小型のリッジフィルタを備えているので、小型の粒子線照射装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本実施形態に係る粒子線照射システムの構成を示す図である。
同図に示すように、粒子線照射システム１は、粒子線発生装置２と、加速装置３と、粒子線照射装置４と、輸送管５とを主体として構成されている。この粒子線照射システム１は、治療台Ｓ上の患者Ｔの患部に陽子線や重粒子線などの粒子線を照射する粒子線治療方法に用いられる。
【００２７】
粒子線発生装置２は、陽子線や重粒子線を発生させる装置である。粒子線発生装置２としては、例えばＥＣＲ型イオン源やＰＩＧ型イオン源など、公知のイオン源が用いられる。例えば炭素イオンＣ６＋の重粒子を生成する粒子線発生装置には、ＣＯ２ガスに電子ビームを照射し炭素分子Ｃから電子を１つずつたたき出してＣ＋、Ｃ２＋、Ｃ３＋、Ｃ４＋と順に生成する機構と、Ｃ４＋に残っている２つの電子を剥ぎとって炭素原子核のみのＣ６＋を生成する機構とが設けられている。このほか、生成された粒子を加速装置３に入射するために当該粒子を加速する前段加速器（図示しない）なども設けられている。
【００２８】
加速装置３は、加速高周波の周期を粒子回転周期に同期させることによって粒子線を２９０ＭｅＶ／ｕ程度の高エネルギーまで加速する装置である。代表的な加速装置３として、例えばシンクロトロン等が挙げられる。シンクロトロンには、例えば粒子線を周回軌道に保つための機構や、周回軌道上における粒子線の広がりを収束させる機構などが設けられている。このほか、シンクロトロンの周回軌道に沿って高周波加速空洞や高周波印加装置、加速した粒子線を射出する粒子線射出口なども設けられている。
【００２９】
粒子線照射装置４は、治療台Ｓ上の患者Ｔの患部に対して水平方向及び垂直方向に粒子線を照射する装置である。本実施形態では、患者Ｔの患部に対して水平方向に粒子を照射する水平照射装置４ａと、患者Ｔの患部に向けて垂直方向に粒子を照射する水平照射装置４ａとの２つの照射装置が設けられている。
【００３０】
輸送管５は、加速装置３から射出された粒子線を２つの粒子線照射装置４まで輸送する輸送系である。この輸送管５は、一端が加速装置３の粒子線射出口に接続されており、粒子線照射装置４側では２つに分岐している。一方の分岐端が水平照射装置４ａに接続されており、他方の分岐端が垂直照射装置４ｂに接続されている。
【００３１】
図２は、粒子線照射装置４の構成を模式的に示す図である。
同図に示すように、粒子線照射装置４は、ワブラー法による粒子線照射装置であり、モニタ部１１と、ワブラー電磁石１２と、散乱体１３と、リッジフィルタ１５と、レンジシフタ１６と、アライメント１８と、コリメータ１９とを主体として構成されている。水平照射装置４ａと垂直照射装置４ｂとでは、同一の構成になっている。
【００３２】
モニタ部１１は、患者Ｔの体内に照射する粒子線の線量を測定する線量モニタや、粒子線が正しい位置にあるかどうかを識別する位置モニタなどを有している。
【００３３】
ワブラー電磁石１２は、位相が互いに９０°ずれた２基の電磁石からなる。ワブラー電磁石１２には、各電磁石に同一周波数の交流励磁電流を流して磁場を発生させる機構が設けられている。この磁場により荷電粒子ビームを円軌道に沿って高速で走査させることができるようになっている。
【００３４】
散乱体１３は、例えばタンタルや鉛などの金属からなり、粒子線を散乱させることが可能な構成を有している。当該散乱によって粒子線の照射範囲を径方向（進行方向に対して垂直な方向）に拡大することができるようになっている。例えば図示しない制御部によって粒子線の拡大範囲を調節できるようになっている。
【００３５】
リッジフィルタ１５は、粒子線の照射経路上に配置されている。このリッジフィルタ１５は、粒子線の照射エネルギーの分布幅を広げ患部の体内に形成されるブラッグピークを広範囲に拡大する装置である。
【００３６】
レンジシフタ１６は、患者Ｔの体表面から深さ方向に対する粒子線の到達位置を調節する機構である。このレンジシフタ１６は、粒子線のエネルギーを吸収する材料（例えば、アクリルなど）からなる複数の板状部材を有している。複数の板状部材はそれぞれ厚さが異なっており、各板状部材によって吸収される照射エネルギーが異なっている。各板状部材は、図示しない駆動機構によって粒子線の照射経路上に出没可能に設けられている。当該照射経路上に出没させる板状部材の組み合わせに応じて、吸収させる照射エネルギーを調節することができるようになっている。
【００３７】
アライメント１８は、粒子線の照射エネルギーの分布を測定する機構である。
【００３８】
コリメータ１９は、粒子線の照射領域が患者Ｔの患部の形状に対応した形状となるように粒子線の一部を遮断する機構である。
【００３９】
図３は、リッジフィルタ１５のうち粒子線の入射面の構成を示す図である。図４は、リッジフィルタ１５の入射面に対する側面の構成を示す図である。
図３に示すように、リッジフィルタ１５は、ステージ２１と、回転板２２と、フィルタ２４と、フレーム２５とを主体として構成されている。
【００４０】
ステージ２１は、上記各部を支持する基台である。ステージ２１の下面側には、図中左右方向に移動可能となるように移動機構２９が設けられている。移動機構２９は、ガイドレール２９ａと、モータ機構２９ｂとを有しており、モータ機構２９ｂの駆動によってステージ２１がガイドレール２９ａに沿って移動するようになっている。モータ機構２９ｂの一部は、例えばステージ２１内に設けられている。
【００４１】
回転板２２は、例えば鋼材などからなる円形の板状部材であり、中心部に設けられた回転軸２７を中心として回転可能に設けられている。回転軸２７は回転機構２８によって時計回り、あるいは反時計回りにそれぞれ回転するようになっていると共に、回転角度が制御可能になっている。回転板２２は、回転板支持部２３を介してステージ２１に固定されている。
【００４２】
回転板２２には、自身を厚さ方向に貫通する複数の貫通孔２２ａが形成されている。貫通孔２２ａは、回転軸２７を中心とする２つの同心円上（図中二点鎖線で示す）にそれぞれ配置されている。各貫通孔２２ａは、粒子線の照射領域Ｐ（図中一点鎖線で示す）の面積よりも大きい面積となるように形成されている。
【００４３】
これらの貫通孔２２ａは、回転板２２の外周２２ｂに沿った領域（外周領域）２２ｃに例えば１２個設けられており、回転板２２の回転軸２７の周りの領域（内周領域）２２ｄに例えば６個設けられている。
【００４４】
外周領域２２ｃには、回転板２２の中心に対して３０°の位相ごとに１個の貫通孔２２ａが設けられている。内周領域２２ｄには、回転板２２の中心に対して６０°の位相ごとに１個の貫通孔２２ａが設けられている。内周領域２２ｄに設けられた貫通孔２２ａは、外周領域２２ｃに１個おきに設けられた貫通孔２２ａに対してそれぞれ同位相となるように配置されている。
【００４５】
フィルタ２４は、例えばアルミニウムなど粒子線の照射エネルギーを吸収する材料からなる基板であり、回転板２２の貫通孔２２ａに重なる位置にそれぞれ配置されている。フィルタ２４は、貫通孔２２ａに重なる位置に配置されているため、フィルタ２４についても、回転軸２７を中心とする２つの同心円上に配置されていることになる。
【００４６】
また、外周領域２２ｃには回転板２２の中心に対して３０°の位相ごとに１個のフィルタ２４が設けられており、内周領域２２ｄには回転板２２の中心に対して６０°の位相ごとに１個のフィルタ２４が設けられていることになる。
【００４７】
さらに、内周領域２２ｄに設けられたフィルタ２４は、外周領域２２ｃに１個おきに設けられたフィルタ２４に対して、それぞれ同位相となるように配置されていることになる。
【００４８】
このフィルタ２４は、例えばネジなどの固定部材によって回転板２２に固定されている。フィルタ２４の基板面の面積は貫通孔２２ａの面積よりも大きくなっており、フィルタ２４によって貫通孔２２ａが完全に覆われた状態になっている。各フィルタ２４の寸法及び形状はほぼ同一になっている。各フィルタ２４は、図４に示すように、回転板２２の板面２２ｆに平行な一平面Ｑ上に配置されている。
【００４９】
図３に戻って、フレーム２５は、フィルタ２４の位置を規制するガイド部材であり、回転板２２のうちフィルタ２４の周縁部に沿うように設けられている。フレーム２５は、フィルタ２４の周縁部のうち回転板２２の径方向に沿った２つの端辺２４ａ（側辺）をカバーするように設けられている部分と、フィルタ２４の周縁部のうち回転板２２の回転軸２７側の端辺２４ｂをカバーするように設けられている部分とを有している。フィルタ２４が設けられることによって、回転板２２にフィルタ２４を設置するときには、フレーム２５の間をスライドさせて位置決めできるようになっている。
【００５０】
外周領域２２ｃと内周領域２２ｄとで同一位相となる位置に設けられたフィルタ２４の側辺２４ａには、当該外周領域２２ｃ及び内周領域２２ｄの２つのフィルタ２４に跨るようにフレーム２５が設けられている。また、同一位相となる位置に設けられたフィルタ２４のうち外周領域２２ｃ内のフィルタ２４の回転軸２７側の端辺２４ｂには、フレーム２５が設けられていない。このため、外周領域２２ｃのフィルタ２４と内周領域２２ｄのフィルタ２４とを共通のフレーム２５によってスライドさせることが可能になっている。
【００５１】
外周領域２２ｃに設けられたフィルタ２４のうち、内周領域２２ｄに設けられたフィルタ２４と同一位相になっていないフィルタ２４については、１つのフィルタ２４ごとに当該フィルタ２４の側辺２４ａ及び回転軸２７側の端辺２４ｂに沿ってフレーム２５が設けられている。
【００５２】
図５は、フィルタ２４のうち粒子線の入射面側の構成を示す平面図である。
同図に示すように、フィルタ２４は平面視でほぼ矩形になっている。フィルタ２４の図中上側が回転板２２の外周２２ｂ側に配置され、フィルタ２４の図中下側が回転板２２の回転軸２７側に配置されるようになっている。
【００５３】
フィルタ２４のうち図中下側（回転軸２７側に配置される側）の２つの角部が切り取られた状態になっている。このため、フィルタ２４の辺のうち回転板の外周２２ｂ側に配置される辺２４ｄの長さｔ１よりも回転軸２７側に配置される端辺２４ｂの長さｔ２方が短くなっている。
【００５４】
フィルタ２４には、粒子線の入射面側にリッジ３０が形成されている。各リッジ３０は、図中左右方向に延在するように形成されており、図中上下方向にストライプ状に配置されている。
【００５５】
図６は、図５におけるＡ−Ａ断面に沿った形状を示す図である。図中左側が粒子線の入射面側、図中右側が粒子線の射出側である。
同図に示すように、フィルタ２４に形成されたリッジ３０は、フィルタ２４の基板面２４ｅに対して粒子線の入射側に突出するように設けられている。この突出部の断面は、基板面２４ｅからの高さが高くなるほど細くなっており、断面視で略三角形になっている。基板面２４ｅからリッジ３０先端部分までの高さｈ１は、フィルタ２４ごとに異なっている。このため、粒子線の経路上に異なるフィルタ２４を配置することによって、吸収される粒子線のエネルギーを異ならせることができるようになっている。
【００５６】
図７は、フィルタ２４のリッジ３０を拡大して示した図である。
同図に示すように、各リッジ３０は、先端部に近づくにつれて段階的に幅（延在方向に直交する方向の寸法）が狭くなるように形成されており、フィルタ２４を透過する粒子線は、フィルタ２４の平面視での位置によってリッジ３０を透過する長さが異なるようになっている。
【００５７】
次に、上記のように構成された粒子線照射システムの動作を説明する。
粒子線発生装置２で発生した粒子線は、加速装置３において所定のエネルギー（２９０ＭｅＶ／ｕ程度）にまで加速される。粒子線の照射エネルギーが大きくなった状態で、輸送管５を経て加速装置３から粒子線照射装置４（水平照射装置４ａ及び垂直照射装置４ｂ）に入射する。
【００５８】
各粒子線照射装置４に入射した粒子線は、モニタ部１１、ワブラー電磁石１２、散乱体１３を順に通過する。この過程では、患者Ｔの体内に照射する粒子線の線量が測定され、粒子線が正しい位置にあるかどうかの識別が行われ、粒子線を走査して位置合わせが行われ、粒子線の照射範囲が径方向に拡大される。
【００５９】
粒子線の入射前にリッジフィルタ１５の回転板２２を回転させ、粒子線の経路上に所定のフィルタ２４を配置する。
【００６０】
回転板２２の外周領域２２ｃに設けられたフィルタ２４と内周領域２２ｄに設けられたフィルタ２４とを交換するときであっても、回転板２２を水平方向の２箇所に移動するだけで済むため、移動の制御はスムーズに行われる。
【００６１】
また、内周領域２２ｄに設けられた貫通孔２２ａと外周領域２２ｃに１つおきに設けられた貫通孔２２ａとが、回転板２２の回転方向において同一の位相となる位置に配置されているので、回転板２２の回転させる際には、同一位相の貫通孔２２ａ上に設けられる２つのフィルタ２４の回転角の制御が共通して行われる。
【００６２】
フィルタ２４が回転板２２の板面に平行な一平面上に配置されているため、粒子線の入射する位置が粒子線の進行方向に前後することなく、どのフィルタ２４を配置する場合であっても粒子線の経路において同一の環境になる。
【００６３】
粒子線は、リッジフィルタ１５のフィルタ２４及び貫通孔２２ａを通過する。フィルタ２４を通過するときに、フィルタ２４に設けられたリッジ３０の高さに応じて粒子線のエネルギーが吸収される。
【００６４】
リッジフィルタ１５を通過した粒子線は、レンジシフタ１６においてエネルギーが吸収され、患者Ｔの体表面から深さ方向に対する粒子線の到達位置が調節される。この粒子線は、アライメント１８において粒子線の照射エネルギーの分布が測定される。アライメント１８を通過した粒子線は、コリメータ１９によって患者Ｔの患部の形状に対応した照射領域となるように一部が遮断され、この状態で患者Ｔへ向けて射出される。
【００６５】
このように、本実施形態によれば、回転板２２には回転軸２７を中心とする複数の同心円上にそれぞれ複数の貫通孔２２ａが設けられているので、複数の貫通孔２２ａが密集して配置されることになる。粒子線の入射面にリッジ３０を有する複数のフィルタ２４は、この複数の貫通孔２２ａをそれぞれ覆うように回転板２２の板面上に設けられているので、フィルタ２４についても密集して配置されることになる。貫通孔２２ａ及びフィルタ２４が密集して配置される分、回転板の回転軸を中心とする１つの同心円上に基板を設ける従来の構成に比べて、回転板２２の寸法を小さくすることができる。これにより、リッジフィルタ１５を小型化することが可能となる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、回転板２２を回転させる回転機構２８に加えて、回転板２２を水平方向に移動させる移動機構２９が設けられているので、外周領域２２ｃに設けられたフィルタ２４と内周領域２２ｄに設けられたフィルタ２４とを粒子線の照射領域Ｐに重なるように、適宜移動させることが可能となる。これにより、粒子線の照射領域Ｐの位置を変更する必要が無いため、リッジフィルタ１５の設計が複雑化するのを回避することができる。
【００６７】
さらに、本実施形態によれば、従来の構成に比べて回転板２２を小型化することができるので、回転板２２の重量も軽量化されることになる。このため、当該回転板２２を回転させる回転機構２８や、回転板２２を水平方向に移動させる移動機構２９の負荷を軽くすることができる。これにより、回転機構２８及び移動機構２９を小型化することができ、例えば回転板２２に取り付けたり、ステージ２１内に設けたりすることができる上に、回転板２２の動作を軽快に行うことができるという利点もある。
【００６８】
このように、回転板２２の寸法が小さく、小型のリッジフィルタ１５を備えているので、小型の粒子線照射装置４を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態に係る粒子線照射システムの構成を示す図。
【図２】本実施形態に係る粒子線照射装置の構成を示す図。
【図３】本実施形態に係るリッジフィルタの構成を示す正面図。
【図４】本実施形態に係るリッジフィルタの構成を示す側面図。
【図５】本実施形態に係るリッジフィルタのパネルの構成を示す平面図。
【図６】本実施形態に係るリッジフィルタのパネルの構成を示す側面図。
【図７】本実施形態に係るリッジフィルタのパネルの一部の構成を示す図。
【符号の説明】
【００７０】
１…粒子線照射システム ２…粒子線発生装置 ４…粒子線照射装置 ４ａ…水平照射装置 ４ｂ…垂直照射装置 １５…リッジフィルタ ２１…ステージ ２２…回転板 ２２ａ…貫通孔 ２３…回転板支持部 ２４…フィルタ ２４ａ…側辺 ２４ｂ…端辺 ２５…フレーム ２７…回転軸 ２８…回転機構 ２９…移動機構 ３０…リッジ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の患部に粒子線を照射して治療する粒子線照射装置に設けられ、前記粒子線の拡大ブラッグピークを形成するリッジフィルタであって、
回転軸を有し当該回転軸を中心に回転可能に設けられ、前記回転軸を中心とする複数の同心円上にそれぞれ複数の貫通孔が設けられた回転板と、
前記複数の貫通孔をそれぞれ覆うように前記回転板の板面上に複数設けられ、前記粒子線の入射面にリッジが設けられた基板と、
前記回転板を回転させる回転機構と、
前記回転板を自身の基板面に沿った方向に移動させる移動機構と
を具備することを特徴とするリッジフィルタ。
【請求項２】
前記複数の貫通孔が前記回転軸を中心とする２つの同心円上にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のリッジフィルタ。
【請求項３】
前記複数の貫通孔のうち少なくとも一部が、前記回転板の回転方向において同一の位相となる位置に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリッジフィルタ。
【請求項４】
前記回転板上に、前記基板の周縁部に沿うようにフレームが設けられており、
前記フレームが、前記同一の位相となる位置に設けられた複数の貫通孔をそれぞれ覆う複数の基板に跨って設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載のリッジフィルタ。
【請求項５】
前記基板が、前記回転板の板面に平行な一平面上に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載のリッジフィルタ。
【請求項６】
前記基板のうち前記回転板の外周側よりも前記回転軸側の方が、前記回転板の回転方向における寸法が小さい
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか一項に記載のリッジフィルタ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のうちいずれか一項に記載のリッジフィルタを備えたことを特徴とする粒子線照射装置。
【請求項１】
患者の患部に粒子線を照射して治療する粒子線照射装置に設けられ、前記粒子線の拡大ブラッグピークを形成するリッジフィルタであって、
回転軸を有し当該回転軸を中心に回転可能に設けられ、前記回転軸を中心とする複数の同心円上にそれぞれ複数の貫通孔が設けられた回転板と、
前記複数の貫通孔をそれぞれ覆うように前記回転板の板面上に複数設けられ、前記粒子線の入射面にリッジが設けられた基板と、
前記回転板を回転させる回転機構と、
前記回転板を自身の基板面に沿った方向に移動させる移動機構と
を具備することを特徴とするリッジフィルタ。
【請求項２】
前記複数の貫通孔が前記回転軸を中心とする２つの同心円上にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のリッジフィルタ。
【請求項３】
前記複数の貫通孔のうち少なくとも一部が、前記回転板の回転方向において同一の位相となる位置に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリッジフィルタ。
【請求項４】
前記回転板上に、前記基板の周縁部に沿うようにフレームが設けられており、
前記フレームが、前記同一の位相となる位置に設けられた複数の貫通孔をそれぞれ覆う複数の基板に跨って設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載のリッジフィルタ。
【請求項５】
前記基板が、前記回転板の板面に平行な一平面上に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載のリッジフィルタ。
【請求項６】
前記基板のうち前記回転板の外周側よりも前記回転軸側の方が、前記回転板の回転方向における寸法が小さい
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか一項に記載のリッジフィルタ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のうちいずれか一項に記載のリッジフィルタを備えたことを特徴とする粒子線照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２７２２６８（Ｐ２００８−２７２２６８Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２０３２９（Ｐ２００７−１２０３２９）
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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