荷電粒子線照射装置
【課題】荷電粒子線の線量分布における辺縁部のむらや低下を簡易に抑制することができる荷電粒子線照射装置を提供する。
【解決手段】荷電粒子線照射装置１は、荷電粒子線Ｒを走査するための走査電磁石５ａ，５ｂと、走査電磁石５ａ，５ｂの動作を制御する制御装置６と、を備えている。荷電粒子線照射装置１では、制御装置６が、照射ラインに沿って荷電粒子線Ｒを照射するときの走査速度を、荷電粒子線Ｒの線量分布における辺縁部が補正されるように変更する。つまり、線量分布の辺縁部が補正されるように荷電粒子線Ｒの照射時間が長く又は短くされることになる。よって、荷電粒子線Ｒの強度を制御することなく線量分布の辺縁部が制御され、線量分布の辺縁部のむらや低下が簡易に抑制される。
【解決手段】荷電粒子線照射装置１は、荷電粒子線Ｒを走査するための走査電磁石５ａ，５ｂと、走査電磁石５ａ，５ｂの動作を制御する制御装置６と、を備えている。荷電粒子線照射装置１では、制御装置６が、照射ラインに沿って荷電粒子線Ｒを照射するときの走査速度を、荷電粒子線Ｒの線量分布における辺縁部が補正されるように変更する。つまり、線量分布の辺縁部が補正されるように荷電粒子線Ｒの照射時間が長く又は短くされることになる。よって、荷電粒子線Ｒの強度を制御することなく線量分布の辺縁部が制御され、線量分布の辺縁部のむらや低下が簡易に抑制される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スキャニング法による荷電粒子線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、荷電粒子線照射装置として、例えば特許文献１に記載されたように、スキャニング法によるものが知られている。このような荷電粒子線照射装置は、荷電粒子線を走査するための走査電磁石と、走査電磁石の動作を制御する制御手段と、を備えており、被照射物に設定された照射野において照射ラインに沿って荷電粒子線を走査しながら連続照射する。
【特許文献１】特開２００２−２２９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したような荷電粒子線照射装置では、照射された荷電粒子線の線量分布（以下、単に「線量分布」という）の辺縁部において、むらや低下が生じてしまうおそれがある。ここで、荷電粒子線の強度を制御することによって、線量分布の辺縁部のむらや低下を抑制することが考えられる。しかし、この場合、スキャニング法では、荷電粒子線の強度を高速で制御することが必要となり、且つその制御も複雑となるため、現実的ではない。
【０００４】
そこで、本発明は、荷電粒子線の線量分布における辺縁部のむらや低下を簡易に抑制することができる荷電粒子線照射装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る荷電粒子線照射装置は、被照射物に設定された照射野において照射ラインに沿って荷電粒子線を走査しながら連続照射する荷電粒子線照射装置であって、荷電粒子線を走査するための走査電磁石と、走査電磁石の動作を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度を、荷電粒子線の線量分布における辺縁部が補正されるように変更することを特徴とする。
【０００６】
この荷電粒子線照射装置では、照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度を、荷電粒子線の線量分布における辺縁部が補正されるように変更する。つまり、線量分布の辺縁部が補正されるように荷電粒子線の照射時間が長く又は短くされることになる。従って、荷電粒子線の強度を制御することなく辺縁部の線量分布を制御することができ、よって、線量分布における辺縁部のむらや低下を簡易に抑制することが可能となる。
【０００７】
また、照射ラインは、具体的には、矩形波状に延在しており、所定間隔で並設された複数の第１照射ラインと、隣接する第１照射ラインの一端同士又は他端同士を接続する複数の第２照射ラインと、を含んで構成される場合がある。なお、ここでの「矩形波状」とは、完全な矩形波状だけでなく、略矩形波状も含むものを意味する。
【０００８】
このとき、制御手段は、複数の第１照射ラインのうち外側の第１照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度を、それ以外の第１照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度よりも遅くすることが好ましい。ここで、通常、荷電粒子線の線量がガウス分布を示すことから、線量分布が外縁側で裾広がりになり易いため、線量分布の急峻さが低下することがある。この点、本発明では、上記のように、複数の第１照射ラインのうち外側の第１照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度を、それ以外の第１照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度よりも遅くしている。そのため、外側の第１照射ラインに沿っては、荷電粒子線が充分に照射されることになる。よって、第１照射ラインが並ぶ方向における辺縁部の線量分布が低下するのを簡易に抑制することができる。
【０００９】
また、制御手段は、第１照射ラインの端部に荷電粒子線を照射するときの走査速度を、第１照射ラインの端部以外に荷電粒子線を照射するときの走査速度よりも遅くする、又は所定時間の間０とすることが好ましい。この場合、第１照射ラインの端部に荷電粒子線が充分に照射されることとなる。よって、第１照射ラインに沿う方向における辺縁部の線量分布が低下するのを簡易に抑制することができる。
【００１０】
また、制御手段は、第２照射ラインに沿って荷電粒子線を走査するときの走査速度を、第１照射ラインに沿って荷電粒子線を走査するときの走査速度よりも速めることが好ましい。照射ラインが矩形波状を呈していると、照射野の第１照射ラインの端部側には、第２照射ラインが存在する領域と存在しない領域とが混在する。そのため、照射野の第１照射ラインの端部側においては、照射された荷電粒子線の線量が多い領域と少ない領域とのむらが生じ易い（例えば、図７（ａ）参照）。この点、本発明では、上記のように、第２照射ラインに沿っての走査速度を、第１照射ラインに沿っての走査速度よりも速めている。そのため、第２照射ラインに沿って照射された荷電粒子線の線量が抑えられることになる。よって、照射野の第１照射ラインの端部側において、荷電粒子線の線量が多い領域と少ない領域とのむらが生じるのを簡易に抑制することができる（例えば、図７（ｂ）参照）。
【００１１】
また、制御手段は、線量分布における辺縁部の照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度を、それ以外の照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度よりも遅くすることが好ましい。この場合、辺縁部の線量分布が低下するのを簡易に抑制することができる。
【００１２】
また、照射ラインは、照射野の外縁に沿って延在する第３照射ラインと、第３照射ラインの内側の第４照射ラインと、を含んで構成され、制御手段は、第３照射ラインに沿って荷電粒子線を走査するときの走査速度を、第４照射ラインに沿って荷電粒子線を走査するときの走査速度よりも遅くすることが好ましい。この場合、第３照射ラインに沿って荷電粒子線が充分に照射されることになるため、辺縁部の線量分布が低下するのを簡易に抑制することが可能となる。
【００１３】
このとき、第４照射ラインは、矩形波状に延在しており、所定間隔で並設された複数の第５照射ラインと、隣接する第５照射ラインの一端同士又は他端同士を接続する複数の第６照射ラインと、を含んで構成される場合がある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、荷電粒子線の線量分布における辺縁部のむらや低下を簡易に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
まず、本発明の第１実施形態に係る荷電粒子線照射装置について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る荷電粒子線照射装置の斜視図であり、図２は図１の荷電粒子線照射装置の概略構成図である。図１に示すように、荷電粒子線照射装置１は、スキャニング法によるものであり、治療台１１を取り囲むように設けられた回転ガントリ１２に取り付けられ、該回転ガントリ１２によって治療台１１の回りに回転可能とされている。
【００１７】
この荷電粒子線照射装置１は、図２に示すように、患者１３の体内の腫瘍（被照射物）１４に向けて荷電粒子線Ｒを連続照射する。具体的には、荷電粒子線照射装置１は、腫瘍１４を深さ方向（Ｚ方向）に複数層に分け、各層に設定された照射野Ｆにおいて照射ラインＬに沿って荷電粒子線Ｒを走査速度Ｖで走査しながら連続照射（いわゆる、ラインスキャニング）する。つまり、荷電粒子線照射装置１は、腫瘍１４に合わせた３次元の照射野を形成するため、腫瘍１４を複数の層に分割してこれらの各層のそれぞれに対して平面スキャニングを行う。これにより、腫瘍１４の３次元形状に合わせて荷電粒子線Ｒが照射されることとなる。
【００１８】
荷電粒子線Ｒは、電荷をもった粒子を高速に加速したものであり、荷電粒子線Ｒとしては、例えば陽子線、重粒子（重イオン）線、電子線等が挙げられる。照射野Ｆは、例えば最大２００ｍｍ×２００ｍｍの領域とされ、図４に示すように、ここでの照射野Ｆは、その外形が略矩形状とされている。なお、照射野Ｆの形状は、種々の形状としてもよく、例えば腫瘍１４の形状に沿った形状としても勿論よい。
【００１９】
照射ラインＬは、荷電粒子線Ｒを照射する予定線（仮想線）である。ここでの照射ラインＬは、矩形波状に延在しており、具体的には、所定間隔で並設された複数の第１照射ラインＬ１（Ｌ１１〜Ｌ１ｎ、ｎは整数）と、隣接する第１照射ラインＬ１の一端同士又は他端同士を接続する複数の第２照射ラインＬ２と、を含んで構成されている。
【００２０】
図２に戻り、荷電粒子線照射装置１は、サイクロトロン２、収束用電磁石３ａ，３ｂ、モニタ４ａ，４ｂ、走査電磁石５ａ，５ｂ及びファインデグレーダ８を備えている。サイクロトロン２は、荷電粒子線Ｒを連続的に発生させる発生源である。このサイクロトロン２で発生した荷電粒子線Ｒは、ビーム輸送系７によって後段の収束用電磁石３ａへ輸送される。
【００２１】
収束用電磁石３ａ，３ｂは、荷電粒子線Ｒを絞って収束させるものである。収束用電磁石３ａ，３ｂは、荷電粒子線Ｒの照射軸（以下、単に「照射軸」という）においてサイクロトロン２の下流側に配置されている。
【００２２】
モニタ４ａは、荷電粒子線Ｒのビーム位置を監視し、モニタ４ｂは、荷電粒子線Ｒの線量の絶対値と荷電粒子線Ｒの線量分布とを監視する。モニタ４ａは、例えば照射軸において収束用電磁石３ａ，３ｂ間に配置され、モニタ４ｂは、例えば照射軸において収束用電磁石３ｂの下流側に配置されている。
【００２３】
走査電磁石５ａ，５ｂは、荷電粒子線Ｒを走査するためのものである。具体的には、印加される電流に応じて磁場を変化させることで、通過する荷電粒子線Ｒの照射位置を照射野において移動させる。走査電磁石５ａは、照射野ＦのＸ方向（照射軸に直交する方向）に荷電粒子線Ｒを走査し、走査電磁石５ｂは、照射野ＦのＹ方向（照射軸及びＸ方向に直交する方向）に荷電粒子線Ｒを走査する。これらの走査電磁石５ａ，５ｂは、照射軸において収束用電磁石３ｂ及びモニタ４ｂ間に配置されている。なお、走査電磁石５ａがＹ方向に荷電粒子線Ｒを走査し、走査電磁石５ｂがＸ方向に荷電粒子線Ｒを走査する場合もある。
【００２４】
ファインデグレーダ８は、深さ方向に複数層に分割された腫瘍１４の各層に荷電粒子線Ｒを照射するためのものである。具体的には、このファインデグレーダ８は、通過する荷電粒子線Ｒのエネルギー損失を変化させ、患者１３の体内における荷電粒子線Ｒの到達深さを調整することで、分割された各層のうちの一の層に荷電粒子線Ｒの到達深さを合わせる。
【００２５】
また、荷電粒子線照射装置１は、制御装置（制御手段）６を備えている。この制御装置６は、モニタ４ｂ及び走査電磁石５ａ，５ｂに電気的に接続されており、モニタ４ｂにて監視した荷電粒子線Ｒの線量の絶対値と線量分布とに基づいて、走査電磁石５ａ，５ｂの動作を制御する（詳しくは、後述）。
【００２６】
次に、説明した荷電粒子線照射装置１の動作について図３に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００２７】
荷電粒子線照射装置１では、腫瘍１４を深さ方向に複数層に分割し、その一の層に設定された照射野Ｆに向けて荷電粒子線Ｒを照射する。そして、これを各層に繰り返し実施することで、腫瘍１４の３次元形状に沿って荷電粒子線Ｒが照射されることとなる。
【００２８】
ここで、荷電粒子線Ｒを照射する際には、制御装置６で走査電磁石５ａ，５ｂを制御することにより、照射野Ｆの照射ラインＬに沿って荷電粒子線Ｒを平行に走査すると共に、その走査速度を、線量分布における辺縁部（ここでは、外縁部）が補正されるように変更する。具体的には、制御装置６によって走査電磁石５ａ，５ｂを制御して、以下の動作を実行する。
【００２９】
すなわち、図４（ａ）に示すように、まず、外側の第１照射ラインＬ１１の一端（照射ラインＬの基端）に照射点を合わせて荷電粒子線Ｒを照射しつつ、所定時間ｔ１の間だけ走査を停止（走査速度０に）する（Ｓ１）。所定時間ｔ１は、下式（１）に示すように、荷電粒子線Ｒの半値幅Ｄと後述の走査速度Ｖ１１とに関する時間とされている。
ｔ１＝α１×Ｄ／Ｖ１１ （但し、０＜α１＜１） ・・・（１）
【００３０】
続いて、図４（ｂ）に示すように、第１照射ラインＬ１１に沿って、荷電粒子線Ｒを走査速度Ｖ１１で走査しながら連続照射する（Ｓ２）。そして、図４（ｃ）に示すように、荷電粒子線Ｒの照射点が第１照射ラインＬ１１の他端に達したとき、荷電粒子線Ｒの走査を所定時間ｔ１の間だけ停止する（Ｓ３）。
【００３１】
続いて、図４（ｄ）に示すように、第２照射ラインＬ２に沿って、荷電粒子線Ｒを走査速度Ｖ２で走査しながら連続照射する（Ｓ４）。この走査速度Ｖ２は、後述の走査速度Ｖ１２よりも速く設定されている。そして、図４（ｃ）に示すように、荷電粒子線Ｒの照射点が第１照射ラインＬ１２の他端に達したとき、荷電粒子線Ｒの走査を所定時間ｔ２の間だけ停止する（Ｓ５）。所定時間ｔ２は、下式（２）に示すように、荷電粒子線Ｒの半値幅Ｄと後述の走査速度Ｖ１２とに関する時間とされている。
ｔ２＝α２×Ｄ／Ｖ１２ （但し、０＜α２＜１） ・・・（２）
【００３２】
続いて、図５（ａ）に示すように、第１照射ラインＬ１２に沿って、荷電粒子線Ｒを走査速度Ｖ１２で走査しながら連続照射する（Ｓ６）。この走査速度Ｖ１２は、走査速度Ｖ１１よりも速く設定されている。換言すると、第１照射ラインＬ１１に沿っての走査速度Ｖ１１が、第１照射ラインＬ１２に沿っての走査速度Ｖ１２よりも遅くなっている。
【００３３】
続いて、荷電粒子線Ｒの照射点が第１照射ラインＬ１２の一端に達したとき、荷電粒子線Ｒの走査を所定時間ｔ２の間だけ停止する（Ｓ７）。そして、第２照射ラインＬ２に沿って、荷電粒子線Ｒを走査速度Ｖ２で走査しながら連続照射する（Ｓ８）。
【００３４】
続いて、Ｓ５〜Ｓ８を所定回数繰り返した後、第１照射ラインＬ１１に対し反対側の第１照射ラインＬ１ｎの一端に荷電粒子線Ｒの照射点が達したとき、荷電粒子線Ｒの走査を所定時間ｔｎの間だけ停止する（Ｓ９）。所定時間ｔｎは、下式（３）に示すように、荷電粒子線Ｒの半値幅Ｄと後述の走査速度Ｖ１ｎとに関する時間とされている。
ｔｎ＝αｎ×Ｄ／Ｖ１ｎ （但し、０＜αｎ＜１） ・・・（３）
【００３５】
そして、図５（ｂ）に示すように、この第１照射ラインＬ１ｎに沿って、走査速度Ｖ１２よりも遅い走査速度Ｖ１ｎで荷電粒子線Ｒを走査しながら連続照射する（Ｓ１０）。最後に、図５（ｃ）に示すように、荷電粒子線Ｒの照射点が第１照射ラインＬ１ｎの他端（照射ラインの終端）に達したとき、荷電粒子線Ｒの走査を所定時間ｔｎの間だけ停止する（Ｓ１１）。これにより、照射野Ｆの照射ラインＬに沿っての荷電粒子線Ｒの照射が完了することとなる。
【００３６】
図６（ａ）は、従来の荷電粒子線照射装置での線量分布を示す図、図６（ｂ）は、図１の荷電粒子線照射装置での線量分布を示す図、図６（ｃ）は、図６（ａ），（ｂ）の比較図である。図中において、線量分布Ｂ０，Ｂ１は、荷電粒子線Ｒの線量分布（総線量分布）を示し、線量分布Ｂ０Ｌ，Ｂ１Ｌは、各照射ラインＬに沿っての線量分布のみを示している。
【００３７】
荷電粒子線Ｒの線量（強度）がガウス分布を示すことから、図６（ａ）に示すように、従来の荷電粒子線照射装置では、線量分布Ｂ０が辺縁部で低下（線量分布Ｂ０の急峻さが低下）している。つまり、線量分布Ｂ０の内側では、隣接する照射ラインＬに沿って照射された荷電粒子線Ｒの影響（重なり）で均一性を保つことができるものの、辺縁部（輪郭）では、なだらかに傾斜し裾広がりとなってしまう。
【００３８】
これに対し、本実施形態の荷電粒子線照射装置１では、上述したように、制御装置６が、第１照射ラインＬ１のうち外側の第１照射ラインＬ１１，Ｌ１ｎに沿って荷電粒子線Ｒを照射するときの走査速度Ｖ１１，Ｖ１ｎを、それ以外の第１照射ラインに沿って荷電粒子線Ｒを照射するときの走査速度Ｖ１２よりも遅くさせている。そのため、第１照射ラインＬ１１，Ｌ１ｎに沿った荷電粒子線Ｒの照射時間が長くなり、第１照射ラインＬ１１，Ｌ１ｎに沿って荷電粒子線Ｒが充分に照射されることになる。よって、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、荷電粒子照射装置１による線量分布Ｂ１にあっては、第１照射ラインＬ１が並ぶ方向（図４の左右方向）の辺縁部で線量分布Ｂ１が急峻に立ち上がるようになり、かかる辺縁部での低下を抑制することが可能となる。
【００３９】
また、荷電粒子線照射装置１では、上述したように、制御装置６が、第１照射ラインＬ１の端部（一端及び他端の位置）に荷電粒子線Ｒを照射するとき、荷電粒子線Ｒの走査を所定時間ｔ１の間だけ停止させている。そのため、第１照射ラインＬ１の端部では、荷電粒子線Ｒの照射時間が長くなって充分に照射される。よって、線量分布Ｂ１にあっては、第１照射ラインＬ１に沿う方向（図４の上下方向）の辺縁部で線量分布Ｂ１が急峻に立ち上がるようになり、かかる辺縁部での低下を抑制することが可能となる。
【００４０】
ここで、照射ラインＬが矩形波状に延在していると、図５（ｃ）に示すように、照射野Ｆの第１照射ラインＬ１の端部側には、第２照射ラインＬ２が存在する領域２０と存在しない領域２１とが混在する。そのため、従来の荷電粒子線照射装置では、図７（ａ）に示すように、照射野Ｆの第１照射ラインＬ１の端部側において、照射された荷電粒子線Ｒの線量が多い領域と少ない領域とのむらが生じ易い（斑状となり易い）。
【００４１】
この点、荷電粒子線照射装置１によれば、上述したように、制御装置６が、第２照射ラインＬ２に沿って荷電粒子線Ｒを走査するときの走査速度Ｖ２を、第１照射ラインＬ１に沿って荷電粒子線を走査するときの走査速度Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１ｎよりも速めている。そのため、図７（ｂ）に示すように、第２照射ラインＬ２に沿って照射される荷電粒子線Ｒの線量を抑えることができ、照射野Ｆの第１照射ラインＬ１の端部側にむらが生じるのを抑制することができる。
【００４２】
以上、本実施形態１の荷電粒子線照射装置１によれば、制御装置６が、照射ラインＬに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度Ｖを、荷電粒子線Ｒの線量分布における辺縁部が補正されるように変更する。従って、荷電粒子線Ｒの強度を制御することなく線量分布Ｂ１の辺縁部を制御することができ、線量分布Ｂ１の辺縁部のむらや低下を簡易に抑制することが可能となる。
【００４３】
なお、荷電粒子線照射装置１では、上述したように、荷電粒子線Ｒを連続的に発生させるサイクロトロン２を採用している。このことは、荷電粒子線Ｒを断続（パルス）的に発生させるシンクロトロンを採用した場合に比べ、照射ラインＬに沿って荷電粒子線Ｒを連続照射する点で有効である。
【００４４】
次に、本発明の第２実施形態に係る荷電粒子線照射装置について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記の第１実施形態の荷電粒子線照射装置１と異なる点について主に説明する。
【００４５】
図９に示すように、照射ラインＬ１０は、照射野Ｆの外縁に沿って延在する第３照射ラインＬ３と、この第３照射ラインＬ３の内側に位置する第４照射ラインＬ４と、を含んで構成されている。また、第４照射ラインＬ４は、上記の照射ラインＬ１と同様な第５照射ラインＬ５、及び上記の照射ラインＬ２と同様な第６照射ラインＬ６を含んでいる。制御装置６は、走査電磁石５ａ，５ｂを制御して、以下の動作を実行する。
【００４６】
すなわち、まず、図９（ａ）に示すように、第３照射ラインＬ３に沿って荷電粒子線Ｒを走査速度Ｖ３で走査しながら連続照射する（図８のＳ２１）。この走査速度Ｖ３は、後述の走査速度Ｖ４よりも遅く設定されている。
【００４７】
続いて、図９（ｂ）に示すように、第４照射ラインＬ４に沿って荷電粒子線Ｒを走査速度Ｖ４で走査しながら連続照射する（Ｓ２２）。具体的には、荷電粒子線Ｒを、上記の走査速度Ｖ１２と同様な走査速度Ｖ４１で照射ラインＬ５に沿って走査しつつ照射し、上記の走査速度Ｖ２と同様な走査速度Ｖ４２で照射ラインＬ６に沿って走査しつつ照射する。そして、このＳ２２を所定回数繰り返すことにより、図９（ｃ）に示すように、照射野Ｆにおける照射ラインＬ１０に沿っての荷電粒子線Ｒの照射が完了する。
【００４８】
以上、本実施形態の荷電粒子線照射装置では、制御装置６が、第３照射ラインＬ３に沿って荷電粒子線Ｒを照射するときの走査速度Ｖ３を、この第３照射ラインＬ３の内側の照射ラインである第４照射ラインＬ４に沿って荷電粒子線Ｒを照射するときの走査速度Ｖ４（Ｖ４１及びＶ４２）よりも遅くさせている。つまり、制御装置６は、線量分布Ｂ１における辺縁部の照射ラインに沿って荷電粒子線Ｒを照射するときの走査速度を、それ以外の照射ラインに沿って荷電粒子線Ｒを照射するときの走査速度よりも遅くさせている。従って、第３照射ラインＬ３に沿った荷電粒子線Ｒの照射時間が長くなり、第３照射ラインＬ３に沿って荷電粒子線Ｒが充分に照射されることになる。その結果、線量分布Ｂ１の辺縁部が低下するのを簡易に抑制することが可能となる。
【００４９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５０】
例えば、図１０（ａ）に示すように、照射野Ｆにおいて三角波状に延在する照射ラインＬ２０に沿って荷電粒子線Ｒを走査しながら連続照射（いわゆる、ラスタースキャニング）してもよい。つまり、本発明は、あらゆる形状の照射ラインに適応することが可能である。また、図１０（ｂ）に示すように、照射野Ｆの一部（ここでは中央部）を避けるように照射ラインＬ３０を設定し、照射野Ｆの一部を避けるように荷電粒子Ｒを照射してもよい。なお、この場合の線量分布の辺縁部は、外縁部及び内縁部となる。
【００５１】
また、上記実施形態では、第１照射ラインＬ１の一端及び他端の位置に荷電粒子線Ｒを照射するとき、その走査を所定時間の間停止したが、走査を停止せずに走査速度を遅くしてもよい。つまり、第１照射ラインＬ１１の一端及び他端では、走査速度Ｖ１１よりも遅くしてもよく、第１照射ラインＬ１２の一端及び他端では走査速度Ｖ１２よりも遅くしてもよく、第１照射ラインＬ１ｎの一端及び他端では走査速度Ｖ１ｎよりも遅くしてもよい。
【００５２】
また、モニタ４ａ，４ｂの配置される位置は、上記実施形態における位置に限定されず、適宜な位置に配置しても勿論よい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る荷電粒子線照射装置の斜視図である。
【図２】図１の荷電粒子線照射装置の概略構成図である。
【図３】図１の荷電粒子線照射装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１の荷電粒子線照射装置の動作を説明するための図である。
【図５】図４の後続の図である。
【図６】図５（ｃ）のVI−VI線に沿う断面での線量分布を示す線図である。
【図７】図５（ｃ）のVII−VII線に沿う断面での線量分布を示す線図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る荷電粒子線照射装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】図７の荷電粒子線照射装置の動作を説明するための図である。
【図１０】照射ラインの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…荷電粒子線照射装置、５ａ，５ｂ…走査電磁石、６…制御装置（制御手段）、１４…腫瘍（被照射物）、Ｆ…照射野、Ｌ，Ｌ１０，Ｌ２０，Ｌ３０…照射ライン、Ｌ１，Ｌ１１〜Ｌ１ｎ…第１照射ライン、Ｌ２…第２照射ライン、Ｌ３…第３照射ライン、Ｌ４…第４照射ライン、Ｌ５…第５照射ライン、Ｌ６…第６照射ライン、Ｒ…荷電粒子線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スキャニング法による荷電粒子線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、荷電粒子線照射装置として、例えば特許文献１に記載されたように、スキャニング法によるものが知られている。このような荷電粒子線照射装置は、荷電粒子線を走査するための走査電磁石と、走査電磁石の動作を制御する制御手段と、を備えており、被照射物に設定された照射野において照射ラインに沿って荷電粒子線を走査しながら連続照射する。
【特許文献１】特開２００２−２２９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したような荷電粒子線照射装置では、照射された荷電粒子線の線量分布（以下、単に「線量分布」という）の辺縁部において、むらや低下が生じてしまうおそれがある。ここで、荷電粒子線の強度を制御することによって、線量分布の辺縁部のむらや低下を抑制することが考えられる。しかし、この場合、スキャニング法では、荷電粒子線の強度を高速で制御することが必要となり、且つその制御も複雑となるため、現実的ではない。
【０００４】
そこで、本発明は、荷電粒子線の線量分布における辺縁部のむらや低下を簡易に抑制することができる荷電粒子線照射装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る荷電粒子線照射装置は、被照射物に設定された照射野において照射ラインに沿って荷電粒子線を走査しながら連続照射する荷電粒子線照射装置であって、荷電粒子線を走査するための走査電磁石と、走査電磁石の動作を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度を、荷電粒子線の線量分布における辺縁部が補正されるように変更することを特徴とする。
【０００６】
この荷電粒子線照射装置では、照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度を、荷電粒子線の線量分布における辺縁部が補正されるように変更する。つまり、線量分布の辺縁部が補正されるように荷電粒子線の照射時間が長く又は短くされることになる。従って、荷電粒子線の強度を制御することなく辺縁部の線量分布を制御することができ、よって、線量分布における辺縁部のむらや低下を簡易に抑制することが可能となる。
【０００７】
また、照射ラインは、具体的には、矩形波状に延在しており、所定間隔で並設された複数の第１照射ラインと、隣接する第１照射ラインの一端同士又は他端同士を接続する複数の第２照射ラインと、を含んで構成される場合がある。なお、ここでの「矩形波状」とは、完全な矩形波状だけでなく、略矩形波状も含むものを意味する。
【０００８】
このとき、制御手段は、複数の第１照射ラインのうち外側の第１照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度を、それ以外の第１照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度よりも遅くすることが好ましい。ここで、通常、荷電粒子線の線量がガウス分布を示すことから、線量分布が外縁側で裾広がりになり易いため、線量分布の急峻さが低下することがある。この点、本発明では、上記のように、複数の第１照射ラインのうち外側の第１照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度を、それ以外の第１照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度よりも遅くしている。そのため、外側の第１照射ラインに沿っては、荷電粒子線が充分に照射されることになる。よって、第１照射ラインが並ぶ方向における辺縁部の線量分布が低下するのを簡易に抑制することができる。
【０００９】
また、制御手段は、第１照射ラインの端部に荷電粒子線を照射するときの走査速度を、第１照射ラインの端部以外に荷電粒子線を照射するときの走査速度よりも遅くする、又は所定時間の間０とすることが好ましい。この場合、第１照射ラインの端部に荷電粒子線が充分に照射されることとなる。よって、第１照射ラインに沿う方向における辺縁部の線量分布が低下するのを簡易に抑制することができる。
【００１０】
また、制御手段は、第２照射ラインに沿って荷電粒子線を走査するときの走査速度を、第１照射ラインに沿って荷電粒子線を走査するときの走査速度よりも速めることが好ましい。照射ラインが矩形波状を呈していると、照射野の第１照射ラインの端部側には、第２照射ラインが存在する領域と存在しない領域とが混在する。そのため、照射野の第１照射ラインの端部側においては、照射された荷電粒子線の線量が多い領域と少ない領域とのむらが生じ易い（例えば、図７（ａ）参照）。この点、本発明では、上記のように、第２照射ラインに沿っての走査速度を、第１照射ラインに沿っての走査速度よりも速めている。そのため、第２照射ラインに沿って照射された荷電粒子線の線量が抑えられることになる。よって、照射野の第１照射ラインの端部側において、荷電粒子線の線量が多い領域と少ない領域とのむらが生じるのを簡易に抑制することができる（例えば、図７（ｂ）参照）。
【００１１】
また、制御手段は、線量分布における辺縁部の照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度を、それ以外の照射ラインに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度よりも遅くすることが好ましい。この場合、辺縁部の線量分布が低下するのを簡易に抑制することができる。
【００１２】
また、照射ラインは、照射野の外縁に沿って延在する第３照射ラインと、第３照射ラインの内側の第４照射ラインと、を含んで構成され、制御手段は、第３照射ラインに沿って荷電粒子線を走査するときの走査速度を、第４照射ラインに沿って荷電粒子線を走査するときの走査速度よりも遅くすることが好ましい。この場合、第３照射ラインに沿って荷電粒子線が充分に照射されることになるため、辺縁部の線量分布が低下するのを簡易に抑制することが可能となる。
【００１３】
このとき、第４照射ラインは、矩形波状に延在しており、所定間隔で並設された複数の第５照射ラインと、隣接する第５照射ラインの一端同士又は他端同士を接続する複数の第６照射ラインと、を含んで構成される場合がある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、荷電粒子線の線量分布における辺縁部のむらや低下を簡易に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
まず、本発明の第１実施形態に係る荷電粒子線照射装置について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る荷電粒子線照射装置の斜視図であり、図２は図１の荷電粒子線照射装置の概略構成図である。図１に示すように、荷電粒子線照射装置１は、スキャニング法によるものであり、治療台１１を取り囲むように設けられた回転ガントリ１２に取り付けられ、該回転ガントリ１２によって治療台１１の回りに回転可能とされている。
【００１７】
この荷電粒子線照射装置１は、図２に示すように、患者１３の体内の腫瘍（被照射物）１４に向けて荷電粒子線Ｒを連続照射する。具体的には、荷電粒子線照射装置１は、腫瘍１４を深さ方向（Ｚ方向）に複数層に分け、各層に設定された照射野Ｆにおいて照射ラインＬに沿って荷電粒子線Ｒを走査速度Ｖで走査しながら連続照射（いわゆる、ラインスキャニング）する。つまり、荷電粒子線照射装置１は、腫瘍１４に合わせた３次元の照射野を形成するため、腫瘍１４を複数の層に分割してこれらの各層のそれぞれに対して平面スキャニングを行う。これにより、腫瘍１４の３次元形状に合わせて荷電粒子線Ｒが照射されることとなる。
【００１８】
荷電粒子線Ｒは、電荷をもった粒子を高速に加速したものであり、荷電粒子線Ｒとしては、例えば陽子線、重粒子（重イオン）線、電子線等が挙げられる。照射野Ｆは、例えば最大２００ｍｍ×２００ｍｍの領域とされ、図４に示すように、ここでの照射野Ｆは、その外形が略矩形状とされている。なお、照射野Ｆの形状は、種々の形状としてもよく、例えば腫瘍１４の形状に沿った形状としても勿論よい。
【００１９】
照射ラインＬは、荷電粒子線Ｒを照射する予定線（仮想線）である。ここでの照射ラインＬは、矩形波状に延在しており、具体的には、所定間隔で並設された複数の第１照射ラインＬ１（Ｌ１１〜Ｌ１ｎ、ｎは整数）と、隣接する第１照射ラインＬ１の一端同士又は他端同士を接続する複数の第２照射ラインＬ２と、を含んで構成されている。
【００２０】
図２に戻り、荷電粒子線照射装置１は、サイクロトロン２、収束用電磁石３ａ，３ｂ、モニタ４ａ，４ｂ、走査電磁石５ａ，５ｂ及びファインデグレーダ８を備えている。サイクロトロン２は、荷電粒子線Ｒを連続的に発生させる発生源である。このサイクロトロン２で発生した荷電粒子線Ｒは、ビーム輸送系７によって後段の収束用電磁石３ａへ輸送される。
【００２１】
収束用電磁石３ａ，３ｂは、荷電粒子線Ｒを絞って収束させるものである。収束用電磁石３ａ，３ｂは、荷電粒子線Ｒの照射軸（以下、単に「照射軸」という）においてサイクロトロン２の下流側に配置されている。
【００２２】
モニタ４ａは、荷電粒子線Ｒのビーム位置を監視し、モニタ４ｂは、荷電粒子線Ｒの線量の絶対値と荷電粒子線Ｒの線量分布とを監視する。モニタ４ａは、例えば照射軸において収束用電磁石３ａ，３ｂ間に配置され、モニタ４ｂは、例えば照射軸において収束用電磁石３ｂの下流側に配置されている。
【００２３】
走査電磁石５ａ，５ｂは、荷電粒子線Ｒを走査するためのものである。具体的には、印加される電流に応じて磁場を変化させることで、通過する荷電粒子線Ｒの照射位置を照射野において移動させる。走査電磁石５ａは、照射野ＦのＸ方向（照射軸に直交する方向）に荷電粒子線Ｒを走査し、走査電磁石５ｂは、照射野ＦのＹ方向（照射軸及びＸ方向に直交する方向）に荷電粒子線Ｒを走査する。これらの走査電磁石５ａ，５ｂは、照射軸において収束用電磁石３ｂ及びモニタ４ｂ間に配置されている。なお、走査電磁石５ａがＹ方向に荷電粒子線Ｒを走査し、走査電磁石５ｂがＸ方向に荷電粒子線Ｒを走査する場合もある。
【００２４】
ファインデグレーダ８は、深さ方向に複数層に分割された腫瘍１４の各層に荷電粒子線Ｒを照射するためのものである。具体的には、このファインデグレーダ８は、通過する荷電粒子線Ｒのエネルギー損失を変化させ、患者１３の体内における荷電粒子線Ｒの到達深さを調整することで、分割された各層のうちの一の層に荷電粒子線Ｒの到達深さを合わせる。
【００２５】
また、荷電粒子線照射装置１は、制御装置（制御手段）６を備えている。この制御装置６は、モニタ４ｂ及び走査電磁石５ａ，５ｂに電気的に接続されており、モニタ４ｂにて監視した荷電粒子線Ｒの線量の絶対値と線量分布とに基づいて、走査電磁石５ａ，５ｂの動作を制御する（詳しくは、後述）。
【００２６】
次に、説明した荷電粒子線照射装置１の動作について図３に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００２７】
荷電粒子線照射装置１では、腫瘍１４を深さ方向に複数層に分割し、その一の層に設定された照射野Ｆに向けて荷電粒子線Ｒを照射する。そして、これを各層に繰り返し実施することで、腫瘍１４の３次元形状に沿って荷電粒子線Ｒが照射されることとなる。
【００２８】
ここで、荷電粒子線Ｒを照射する際には、制御装置６で走査電磁石５ａ，５ｂを制御することにより、照射野Ｆの照射ラインＬに沿って荷電粒子線Ｒを平行に走査すると共に、その走査速度を、線量分布における辺縁部（ここでは、外縁部）が補正されるように変更する。具体的には、制御装置６によって走査電磁石５ａ，５ｂを制御して、以下の動作を実行する。
【００２９】
すなわち、図４（ａ）に示すように、まず、外側の第１照射ラインＬ１１の一端（照射ラインＬの基端）に照射点を合わせて荷電粒子線Ｒを照射しつつ、所定時間ｔ１の間だけ走査を停止（走査速度０に）する（Ｓ１）。所定時間ｔ１は、下式（１）に示すように、荷電粒子線Ｒの半値幅Ｄと後述の走査速度Ｖ１１とに関する時間とされている。
ｔ１＝α１×Ｄ／Ｖ１１ （但し、０＜α１＜１） ・・・（１）
【００３０】
続いて、図４（ｂ）に示すように、第１照射ラインＬ１１に沿って、荷電粒子線Ｒを走査速度Ｖ１１で走査しながら連続照射する（Ｓ２）。そして、図４（ｃ）に示すように、荷電粒子線Ｒの照射点が第１照射ラインＬ１１の他端に達したとき、荷電粒子線Ｒの走査を所定時間ｔ１の間だけ停止する（Ｓ３）。
【００３１】
続いて、図４（ｄ）に示すように、第２照射ラインＬ２に沿って、荷電粒子線Ｒを走査速度Ｖ２で走査しながら連続照射する（Ｓ４）。この走査速度Ｖ２は、後述の走査速度Ｖ１２よりも速く設定されている。そして、図４（ｃ）に示すように、荷電粒子線Ｒの照射点が第１照射ラインＬ１２の他端に達したとき、荷電粒子線Ｒの走査を所定時間ｔ２の間だけ停止する（Ｓ５）。所定時間ｔ２は、下式（２）に示すように、荷電粒子線Ｒの半値幅Ｄと後述の走査速度Ｖ１２とに関する時間とされている。
ｔ２＝α２×Ｄ／Ｖ１２ （但し、０＜α２＜１） ・・・（２）
【００３２】
続いて、図５（ａ）に示すように、第１照射ラインＬ１２に沿って、荷電粒子線Ｒを走査速度Ｖ１２で走査しながら連続照射する（Ｓ６）。この走査速度Ｖ１２は、走査速度Ｖ１１よりも速く設定されている。換言すると、第１照射ラインＬ１１に沿っての走査速度Ｖ１１が、第１照射ラインＬ１２に沿っての走査速度Ｖ１２よりも遅くなっている。
【００３３】
続いて、荷電粒子線Ｒの照射点が第１照射ラインＬ１２の一端に達したとき、荷電粒子線Ｒの走査を所定時間ｔ２の間だけ停止する（Ｓ７）。そして、第２照射ラインＬ２に沿って、荷電粒子線Ｒを走査速度Ｖ２で走査しながら連続照射する（Ｓ８）。
【００３４】
続いて、Ｓ５〜Ｓ８を所定回数繰り返した後、第１照射ラインＬ１１に対し反対側の第１照射ラインＬ１ｎの一端に荷電粒子線Ｒの照射点が達したとき、荷電粒子線Ｒの走査を所定時間ｔｎの間だけ停止する（Ｓ９）。所定時間ｔｎは、下式（３）に示すように、荷電粒子線Ｒの半値幅Ｄと後述の走査速度Ｖ１ｎとに関する時間とされている。
ｔｎ＝αｎ×Ｄ／Ｖ１ｎ （但し、０＜αｎ＜１） ・・・（３）
【００３５】
そして、図５（ｂ）に示すように、この第１照射ラインＬ１ｎに沿って、走査速度Ｖ１２よりも遅い走査速度Ｖ１ｎで荷電粒子線Ｒを走査しながら連続照射する（Ｓ１０）。最後に、図５（ｃ）に示すように、荷電粒子線Ｒの照射点が第１照射ラインＬ１ｎの他端（照射ラインの終端）に達したとき、荷電粒子線Ｒの走査を所定時間ｔｎの間だけ停止する（Ｓ１１）。これにより、照射野Ｆの照射ラインＬに沿っての荷電粒子線Ｒの照射が完了することとなる。
【００３６】
図６（ａ）は、従来の荷電粒子線照射装置での線量分布を示す図、図６（ｂ）は、図１の荷電粒子線照射装置での線量分布を示す図、図６（ｃ）は、図６（ａ），（ｂ）の比較図である。図中において、線量分布Ｂ０，Ｂ１は、荷電粒子線Ｒの線量分布（総線量分布）を示し、線量分布Ｂ０Ｌ，Ｂ１Ｌは、各照射ラインＬに沿っての線量分布のみを示している。
【００３７】
荷電粒子線Ｒの線量（強度）がガウス分布を示すことから、図６（ａ）に示すように、従来の荷電粒子線照射装置では、線量分布Ｂ０が辺縁部で低下（線量分布Ｂ０の急峻さが低下）している。つまり、線量分布Ｂ０の内側では、隣接する照射ラインＬに沿って照射された荷電粒子線Ｒの影響（重なり）で均一性を保つことができるものの、辺縁部（輪郭）では、なだらかに傾斜し裾広がりとなってしまう。
【００３８】
これに対し、本実施形態の荷電粒子線照射装置１では、上述したように、制御装置６が、第１照射ラインＬ１のうち外側の第１照射ラインＬ１１，Ｌ１ｎに沿って荷電粒子線Ｒを照射するときの走査速度Ｖ１１，Ｖ１ｎを、それ以外の第１照射ラインに沿って荷電粒子線Ｒを照射するときの走査速度Ｖ１２よりも遅くさせている。そのため、第１照射ラインＬ１１，Ｌ１ｎに沿った荷電粒子線Ｒの照射時間が長くなり、第１照射ラインＬ１１，Ｌ１ｎに沿って荷電粒子線Ｒが充分に照射されることになる。よって、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、荷電粒子照射装置１による線量分布Ｂ１にあっては、第１照射ラインＬ１が並ぶ方向（図４の左右方向）の辺縁部で線量分布Ｂ１が急峻に立ち上がるようになり、かかる辺縁部での低下を抑制することが可能となる。
【００３９】
また、荷電粒子線照射装置１では、上述したように、制御装置６が、第１照射ラインＬ１の端部（一端及び他端の位置）に荷電粒子線Ｒを照射するとき、荷電粒子線Ｒの走査を所定時間ｔ１の間だけ停止させている。そのため、第１照射ラインＬ１の端部では、荷電粒子線Ｒの照射時間が長くなって充分に照射される。よって、線量分布Ｂ１にあっては、第１照射ラインＬ１に沿う方向（図４の上下方向）の辺縁部で線量分布Ｂ１が急峻に立ち上がるようになり、かかる辺縁部での低下を抑制することが可能となる。
【００４０】
ここで、照射ラインＬが矩形波状に延在していると、図５（ｃ）に示すように、照射野Ｆの第１照射ラインＬ１の端部側には、第２照射ラインＬ２が存在する領域２０と存在しない領域２１とが混在する。そのため、従来の荷電粒子線照射装置では、図７（ａ）に示すように、照射野Ｆの第１照射ラインＬ１の端部側において、照射された荷電粒子線Ｒの線量が多い領域と少ない領域とのむらが生じ易い（斑状となり易い）。
【００４１】
この点、荷電粒子線照射装置１によれば、上述したように、制御装置６が、第２照射ラインＬ２に沿って荷電粒子線Ｒを走査するときの走査速度Ｖ２を、第１照射ラインＬ１に沿って荷電粒子線を走査するときの走査速度Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１ｎよりも速めている。そのため、図７（ｂ）に示すように、第２照射ラインＬ２に沿って照射される荷電粒子線Ｒの線量を抑えることができ、照射野Ｆの第１照射ラインＬ１の端部側にむらが生じるのを抑制することができる。
【００４２】
以上、本実施形態１の荷電粒子線照射装置１によれば、制御装置６が、照射ラインＬに沿って荷電粒子線を照射するときの走査速度Ｖを、荷電粒子線Ｒの線量分布における辺縁部が補正されるように変更する。従って、荷電粒子線Ｒの強度を制御することなく線量分布Ｂ１の辺縁部を制御することができ、線量分布Ｂ１の辺縁部のむらや低下を簡易に抑制することが可能となる。
【００４３】
なお、荷電粒子線照射装置１では、上述したように、荷電粒子線Ｒを連続的に発生させるサイクロトロン２を採用している。このことは、荷電粒子線Ｒを断続（パルス）的に発生させるシンクロトロンを採用した場合に比べ、照射ラインＬに沿って荷電粒子線Ｒを連続照射する点で有効である。
【００４４】
次に、本発明の第２実施形態に係る荷電粒子線照射装置について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記の第１実施形態の荷電粒子線照射装置１と異なる点について主に説明する。
【００４５】
図９に示すように、照射ラインＬ１０は、照射野Ｆの外縁に沿って延在する第３照射ラインＬ３と、この第３照射ラインＬ３の内側に位置する第４照射ラインＬ４と、を含んで構成されている。また、第４照射ラインＬ４は、上記の照射ラインＬ１と同様な第５照射ラインＬ５、及び上記の照射ラインＬ２と同様な第６照射ラインＬ６を含んでいる。制御装置６は、走査電磁石５ａ，５ｂを制御して、以下の動作を実行する。
【００４６】
すなわち、まず、図９（ａ）に示すように、第３照射ラインＬ３に沿って荷電粒子線Ｒを走査速度Ｖ３で走査しながら連続照射する（図８のＳ２１）。この走査速度Ｖ３は、後述の走査速度Ｖ４よりも遅く設定されている。
【００４７】
続いて、図９（ｂ）に示すように、第４照射ラインＬ４に沿って荷電粒子線Ｒを走査速度Ｖ４で走査しながら連続照射する（Ｓ２２）。具体的には、荷電粒子線Ｒを、上記の走査速度Ｖ１２と同様な走査速度Ｖ４１で照射ラインＬ５に沿って走査しつつ照射し、上記の走査速度Ｖ２と同様な走査速度Ｖ４２で照射ラインＬ６に沿って走査しつつ照射する。そして、このＳ２２を所定回数繰り返すことにより、図９（ｃ）に示すように、照射野Ｆにおける照射ラインＬ１０に沿っての荷電粒子線Ｒの照射が完了する。
【００４８】
以上、本実施形態の荷電粒子線照射装置では、制御装置６が、第３照射ラインＬ３に沿って荷電粒子線Ｒを照射するときの走査速度Ｖ３を、この第３照射ラインＬ３の内側の照射ラインである第４照射ラインＬ４に沿って荷電粒子線Ｒを照射するときの走査速度Ｖ４（Ｖ４１及びＶ４２）よりも遅くさせている。つまり、制御装置６は、線量分布Ｂ１における辺縁部の照射ラインに沿って荷電粒子線Ｒを照射するときの走査速度を、それ以外の照射ラインに沿って荷電粒子線Ｒを照射するときの走査速度よりも遅くさせている。従って、第３照射ラインＬ３に沿った荷電粒子線Ｒの照射時間が長くなり、第３照射ラインＬ３に沿って荷電粒子線Ｒが充分に照射されることになる。その結果、線量分布Ｂ１の辺縁部が低下するのを簡易に抑制することが可能となる。
【００４９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５０】
例えば、図１０（ａ）に示すように、照射野Ｆにおいて三角波状に延在する照射ラインＬ２０に沿って荷電粒子線Ｒを走査しながら連続照射（いわゆる、ラスタースキャニング）してもよい。つまり、本発明は、あらゆる形状の照射ラインに適応することが可能である。また、図１０（ｂ）に示すように、照射野Ｆの一部（ここでは中央部）を避けるように照射ラインＬ３０を設定し、照射野Ｆの一部を避けるように荷電粒子Ｒを照射してもよい。なお、この場合の線量分布の辺縁部は、外縁部及び内縁部となる。
【００５１】
また、上記実施形態では、第１照射ラインＬ１の一端及び他端の位置に荷電粒子線Ｒを照射するとき、その走査を所定時間の間停止したが、走査を停止せずに走査速度を遅くしてもよい。つまり、第１照射ラインＬ１１の一端及び他端では、走査速度Ｖ１１よりも遅くしてもよく、第１照射ラインＬ１２の一端及び他端では走査速度Ｖ１２よりも遅くしてもよく、第１照射ラインＬ１ｎの一端及び他端では走査速度Ｖ１ｎよりも遅くしてもよい。
【００５２】
また、モニタ４ａ，４ｂの配置される位置は、上記実施形態における位置に限定されず、適宜な位置に配置しても勿論よい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る荷電粒子線照射装置の斜視図である。
【図２】図１の荷電粒子線照射装置の概略構成図である。
【図３】図１の荷電粒子線照射装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１の荷電粒子線照射装置の動作を説明するための図である。
【図５】図４の後続の図である。
【図６】図５（ｃ）のVI−VI線に沿う断面での線量分布を示す線図である。
【図７】図５（ｃ）のVII−VII線に沿う断面での線量分布を示す線図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る荷電粒子線照射装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】図７の荷電粒子線照射装置の動作を説明するための図である。
【図１０】照射ラインの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…荷電粒子線照射装置、５ａ，５ｂ…走査電磁石、６…制御装置（制御手段）、１４…腫瘍（被照射物）、Ｆ…照射野、Ｌ，Ｌ１０，Ｌ２０，Ｌ３０…照射ライン、Ｌ１，Ｌ１１〜Ｌ１ｎ…第１照射ライン、Ｌ２…第２照射ライン、Ｌ３…第３照射ライン、Ｌ４…第４照射ライン、Ｌ５…第５照射ライン、Ｌ６…第６照射ライン、Ｒ…荷電粒子線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射物に設定された照射野において照射ラインに沿って荷電粒子線を走査しながら連続照射する荷電粒子線照射装置であって、
前記荷電粒子線を走査するための走査電磁石と、
前記走査電磁石の動作を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記照射ラインに沿って前記荷電粒子線を照射するときの走査速度を、前記荷電粒子線の線量分布における辺縁部が補正されるように変更することを特徴とする荷電粒子線照射装置。
【請求項２】
前記照射ラインは、矩形波状に延在しており、所定間隔で並設された複数の第１照射ラインと、隣接する前記第１照射ラインの一端同士又は他端同士を接続する複数の第２照射ラインと、を含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項３】
前記制御手段は、複数の前記第１照射ラインのうち外側の第１照射ラインに沿って前記荷電粒子線を照射するときの走査速度を、それ以外の第１照射ラインに沿って前記荷電粒子線を照射するときの走査速度よりも遅くすることを特徴とする請求項２記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１照射ラインの端部に前記荷電粒子線を照射するときの走査速度を、前記第１照射ラインの前記端部以外に前記荷電粒子線を照射するときの走査速度よりも遅くする、又は所定時間の間０とすることを特徴とする請求項２又は３記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第２照射ラインに沿って前記荷電粒子線を走査するときの走査速度を、前記第１照射ラインに沿って前記荷電粒子線を走査するときの走査速度よりも速めることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記線量分布における辺縁部の照射ラインに沿って前記荷電粒子線を照射するときの走査速度を、それ以外の照射ラインに沿って前記荷電粒子線を照射するときの走査速度よりも遅くすることを特徴とする請求項１記載の課電流視線照射装置。
【請求項７】
前記照射ラインは、前記照射野の外縁に沿って延在する第３照射ラインと、前記第３照射ラインの内側の第４照射ラインと、を含んで構成され、
前記制御手段は、前記第３照射ラインに沿って前記荷電粒子線を走査するときの走査速度を、前記第４照射ラインに沿って前記荷電粒子線を走査するときの走査速度よりも遅くすることを特徴とする請求項６記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項８】
前記第４照射ラインは、矩形波状に延在しており、所定間隔で並設された複数の第５照射ラインと、隣接する前記第５照射ラインの一端同士又は他端同士を接続する複数の第６照射ラインと、を含んで構成されることを特徴とする請求項７記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項１】
被照射物に設定された照射野において照射ラインに沿って荷電粒子線を走査しながら連続照射する荷電粒子線照射装置であって、
前記荷電粒子線を走査するための走査電磁石と、
前記走査電磁石の動作を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記照射ラインに沿って前記荷電粒子線を照射するときの走査速度を、前記荷電粒子線の線量分布における辺縁部が補正されるように変更することを特徴とする荷電粒子線照射装置。
【請求項２】
前記照射ラインは、矩形波状に延在しており、所定間隔で並設された複数の第１照射ラインと、隣接する前記第１照射ラインの一端同士又は他端同士を接続する複数の第２照射ラインと、を含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項３】
前記制御手段は、複数の前記第１照射ラインのうち外側の第１照射ラインに沿って前記荷電粒子線を照射するときの走査速度を、それ以外の第１照射ラインに沿って前記荷電粒子線を照射するときの走査速度よりも遅くすることを特徴とする請求項２記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１照射ラインの端部に前記荷電粒子線を照射するときの走査速度を、前記第１照射ラインの前記端部以外に前記荷電粒子線を照射するときの走査速度よりも遅くする、又は所定時間の間０とすることを特徴とする請求項２又は３記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第２照射ラインに沿って前記荷電粒子線を走査するときの走査速度を、前記第１照射ラインに沿って前記荷電粒子線を走査するときの走査速度よりも速めることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記線量分布における辺縁部の照射ラインに沿って前記荷電粒子線を照射するときの走査速度を、それ以外の照射ラインに沿って前記荷電粒子線を照射するときの走査速度よりも遅くすることを特徴とする請求項１記載の課電流視線照射装置。
【請求項７】
前記照射ラインは、前記照射野の外縁に沿って延在する第３照射ラインと、前記第３照射ラインの内側の第４照射ラインと、を含んで構成され、
前記制御手段は、前記第３照射ラインに沿って前記荷電粒子線を走査するときの走査速度を、前記第４照射ラインに沿って前記荷電粒子線を走査するときの走査速度よりも遅くすることを特徴とする請求項６記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項８】
前記第４照射ラインは、矩形波状に延在しており、所定間隔で並設された複数の第５照射ラインと、隣接する前記第５照射ラインの一端同士又は他端同士を接続する複数の第６照射ラインと、を含んで構成されることを特徴とする請求項７記載の荷電粒子線照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２４３８９１（Ｐ２００９−２４３８９１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８７１２３（Ｐ２００８−８７１２３）
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]