JP2018143591A - 荷電粒子線治療装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチリーフコリメータの大型化を抑制することができる荷電粒子線治療装置を提供する。【解決手段】リーフの側面は、照射軸方向に対して傾斜している。従って、リーフ同士の間に形成される隙間も照射軸方向に対して傾斜するように構成される。例えば、照射軸方向に真っ直ぐ延びるような隙間に荷電粒子線が照射された場合は、リーフの部材と接する事無く隙間を通過する場合がある。これに対して、隙間が傾斜している場合は、荷電粒子線は照射方向における何れかの位置で隙間を通過することがあったとしても、他の位置ではリーフの部材内を通過する。従って、リーフ間の隙間から漏れる荷電粒子線を受けるための受部を別途設けなくともよい。【選択図】図４

Description

本発明は、荷電粒子線治療装置に関する。

従来、患者の患部に荷電粒子線を照射することによって治療を行う荷電粒子線治療装置として、例えば、特許文献１に記載された装置が知られている。特許文献１に記載の荷電粒子線治療装置では、加速器で加速された荷電粒子線を拡大し、マルチリーフコリメータを用いて一部の不要な荷電粒子線を遮断した上で、被照射体の形状に合わせた照射野にて荷電粒子線の照射を行っている。マルチリーフコリメータは、荷電粒子線の照射軸が延びる方向に沿って、真っ直ぐに延伸する側面を有している。

特開２００９−０３４４４３号公報

ここで、各リーフにより荷電粒子線を十分に遮蔽するためには、リーフの照射軸に沿った方向における厚みがある程度大きくなければならない。例えば、各リーフ間には隙間があるので、当該隙間から漏れる荷電粒子線を減らすために、隙間から漏れる荷電粒子線を受ける受部が形成されていた。そして、荷電粒子線を十分に遮蔽するために、当該受部の厚みも大きくする必要があった（例えば図９参照）。その結果、マルチリーフコリメータが大型化し、照射部全体も大型化してしまうという問題があった。

その一方で、高密度の材料をリーフに用いることで、荷電粒子線の遮蔽能力を担保しつつ、リーフの厚さを小さくすることが考えられる。しかし、高密度の材料で荷電粒子線を遮蔽すると、その際に、中性子線が多く発生してしまうため、この中性子線の処理が問題となる。すなわち、中性子線の処理を行うための部材を設けなくてはならず、その部分だけ大型化してしまう。従って、高密度の材料を用いてマルチリーフコリメータの小型化を図ることが困難であった。

そこで本発明は、マルチリーフコリメータの大型化を抑制することができる荷電粒子線治療装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る荷電粒子線治療装置は、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器と、被照射体に対して荷電粒子線を照射する照射部と、照射部内に設けられ、被照射体の形状に合わせて荷電粒子線の照射範囲を規定するマルチリーフコリメータと、を備え、マルチリーフコリメータは、荷電粒子線の照射軸と直交する第１の直交方向に並べられた複数のリーフを有し、それぞれのリーフは、照射軸が延びる照射軸方向において互いに対向する上流側の第１の端部及び下流側の第２の端部と、第１の端部及び第２の端部同士を接続する側面と、を有し、側面は、照射軸方向に対して傾斜している。

この荷電粒子線治療装置では、マルチリーフコリメータは、荷電粒子線の照射軸と直交する第１の直交方向に並べられた複数のリーフを有する。それぞれのリーフは、照射軸が延びる照射軸方向において互いに対向する上流側の第１の端部及び下流側の第２の端部と、第１の端部及び第２の端部同士を接続する側面と、を有する。複数のリーフ同士の間には、側面と側面が対向するような隙間が形成される。ここで、リーフの側面は、照射軸方向に対して傾斜している。従って、リーフ同士の間に形成される隙間も照射軸方向に対して傾斜するように構成される。例えば、照射軸方向に真っ直ぐ延びるような隙間に荷電粒子線が照射された場合は、リーフの部材と接する事無く隙間を通過する場合がある。これに対して、隙間が傾斜している場合は、荷電粒子線は照射方向における何れかの位置で隙間を通過することがあったとしても、他の位置ではリーフの部材内を通過する。従って、リーフ間の隙間から漏れる荷電粒子線を受けるための受部を別途設けなくともよい。その結果、マルチリーフコリメータの大型化を抑制することができる。

本発明に係る荷電粒子線治療装置は、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器と、被照射体に対して荷電粒子線を照射する照射部と、照射部内に設けられ、被照射体の形状に合わせて荷電粒子線の照射範囲を規定するマルチリーフコリメータと、を備え、マルチリーフコリメータは、荷電粒子線の照射軸と直交する第１の直交方向に並べられた複数のリーフを有し、それぞれのリーフは、荷電粒子線を遮蔽する材質からなる第１の遮蔽部と、荷電粒子線を遮蔽し、且つ、第１の遮蔽部より密度が高い材質からなる第２の遮蔽部と、を有し、第２の遮蔽部は、第１の直交方向において、第１の遮蔽部とは異なる位置に配置される部分を少なくとも有する。

この荷電粒子線治療装置では、リーフが第１の遮蔽部と第２の遮蔽部を有している。また、第２の遮蔽部は、第１の直交方向において、第１の遮蔽部とは異なる位置に配置される部分を少なくとも有する。従って、第２の遮蔽部は、各リーフの第１の遮蔽部同士の間に形成された隙間から漏れた荷電粒子線を受ける受部として機能することができる。ここで、第２の遮蔽部は、第１の遮蔽部より密度が高い材質からなる。すなわち、荷電粒子線を遮蔽する主たる部分として機能する第１の遮蔽部の材質には、密度が低い部材を採用することで中性子線の発生を抑制できる。これに対し、隙間から漏れる荷電粒子線を受ける受部として機能する第２の遮蔽部の材質には密度の高い部材を採用することで、当該受部の厚みを少なくすることができる。その結果、マルチリーフコリメータの大型化を抑制することができる。

荷電粒子線治療装置において第２の遮蔽部は、照射軸が延びる照射軸方向において、下流側に配置されてよい。これにより、自己遮蔽という効果を得ることができる。

本発明によれば、マルチリーフコリメータの大型化を抑制することができる荷電粒子線治療装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置の概略構成図である。 図１の荷電粒子線治療装置の照射部付近の概略構成図である。 マルチリーフコリメータを照射方向から見た図である。 図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿ったマルチリーフコリメータの断面図である。 変形例に係るマルチリーフコリメータの断面図である。 変形例に係るマルチリーフコリメータの断面図である。 変形例に係るマルチリーフコリメータの断面図である。 変形例に係るマルチリーフコリメータの断面図である。 比較例に係るマルチリーフコリメータの断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置１は、放射線療法によるがん治療等に利用される装置であり、イオン源（不図示）で生成した荷電粒子を加速して荷電粒子線として出射する加速器２と、荷電粒子線を被照射体へ照射する照射部８と、加速器２から出射された荷電粒子線を照射部８へ輸送するビーム輸送ライン４５と、を備えている。照射部８は、治療台１６を取り囲むように設けられた回転ガントリ１７に取り付けられている。照射部８は、回転ガントリ１７によって治療台１６の周りに回転可能とされている。

なお、以下の説明においては、「Ｘ方向」、「Ｙ方向」、「Ｚ方向」という語を用いて説明する。「Ｚ方向」とは、荷電粒子線Ｒの基軸ＡＸが延びる方向である。なお、「基軸ＡＸ」とは、後述の走査電磁石３ａ，３ｂで偏向しなかった場合の荷電粒子線Ｒの照射軸とする。図２では、基軸ＡＸに沿って荷電粒子線Ｒが照射されている様子を示している。なお、以下の説明では、基軸ＡＸに沿って荷電粒子線Ｒが照射される方向を「荷電粒子線Ｒの照射方向」であるものとする。「Ｘ方向」とは、Ｚ方向と直交する平面内における一の方向である。「Ｙ方向」とは、Ｚ方向と直交する平面内においてＸ方向と直交する方向である。

図２を参照して、ワブラー法に係る荷電粒子線治療装置の構成について説明する。図２に示すように、荷電粒子線治療装置１は、加速器２、走査電磁石３ａ，３ｂ、モニタ４ａ，４ｂ、散乱体５、リッジフィルタ２２、マルチリーフコリメータ２４、ボーラス２６、患者コリメータ２７、ディグレーダ３０及び制御装置７を備えている。走査電磁石３ａ，３ｂ、モニタ４ａ，４ｂ、散乱体５、リッジフィルタ２２、マルチリーフコリメータ２４、ボーラス２６、患者コリメータ２７、ディグレーダ３０及び制御装置７は、照射部８の外部に設けられている。ただし、制御装置７は、照射部８の外部に設けられていてもよい。

加速器２は、荷電粒子を加速させて、荷電粒子線Ｒを連続的に発生させる発生源である。加速器２として、例えば、サイクロトロン、シンクロトロン、サイクロシンクロトロン、ライナック等が挙げられる。加速器２で発生した荷電粒子線Ｒは、ビーム輸送系によって照射部８へ輸送される。この加速器２は、制御装置７に接続されており、供給される電流が制御される。

走査電磁石３ａ，３ｂは、それぞれ一対の電磁石から構成され、制御装置７から供給される電流に応じて一対の電磁石間の磁場を変化させ、当該電磁石間を通過する荷電粒子線Ｒを走査する。Ｘ方向走査電磁石３ａは、Ｘ方向（第１の走査方向）に荷電粒子線Ｒを走査し、Ｙ方向走査電磁石３ｂは、Ｙ方向（第１の走査方向と直交する第２の走査方向）に荷電粒子線Ｒを走査する。これらの走査電磁石３ａ，３ｂは、基軸ＡＸ上であって、加速器２の下流側にこの順で配置されている。

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。各モニタ４ａ，４ｂは、監視した監視情報を制御装置７に出力する。モニタ４ａは、荷電粒子線Ｒの基軸ＡＸ上であって、加速器２の下流側でＸ方向走査電磁石３ａの上流側に配置されている。モニタ４ｂは、基軸ＡＸ上であってＹ方向走査電磁石３ｂの下流側に配置されている。

散乱体５は、通過する荷電粒子線Ｒを、照射軸と直交する方向に広がりを持つ幅広のビームに拡散する。この散乱体５は、板状を呈し、例えば厚さ数ｍｍのタングステンで形成されている。散乱体５は、基軸ＡＸ上において、走査電磁石３ｂの下流側でモニタ４ｂの上流側に配置されている。

リッジフィルタ２２は、荷電粒子線Ｒの線量分布を調整するものである。具体的には、リッジフィルタ２２は、患者１３の体内の腫瘍１４の厚さ（照射方向の長さ）に対応するように、荷電粒子線Ｒに拡大ブラッグピーク（ＳＯＢＰ）を与える。リッジフィルタ２２は、基軸ＡＸ上において散乱体５の下流側でモニタ４ｂの上流側に配置されている。

ディグレーダ３０は、通過する荷電粒子線Ｒのエネルギーを低下させて当該荷電粒子線Ｒの飛程を調整する。なお、飛程の調整は、加速器２の直後に設けられたディグレーダ（不図示）によって荒調整が行われ、照射部８内のディグレーダ３０で微調整が行われる。ディグレーダ３０は、基軸ＡＸ上であって、走査電磁石３ａ，３ｂよりも荷電粒子線Ｒの下流側に設けられ、患者１３の体内における荷電粒子線Ｒの最大到達深さを調整する。ディグレーダ３０は、Ｘ方向及びＹ方向に拡がる板状の部材である。なお、本実施形態において「飛程」とは、荷電粒子線Ｒが運動エネルギーを失って静止するまでに進む距離である。より詳細には、飛程は、最大線量を１００％とした場合に、最大線量となる照射距離（深さ）よりも深い側であって、線量が９０％となる深さである。

マルチリーフコリメータ（Multi Leaf Collimator）２４は、照射方向と垂直な平面方向における荷電粒子線Ｒの形状（平面形状）を整形するものであり、複数の櫛歯を含む遮線部２４ａ，２４ｂを有している。遮線部２４ａ，２４ｂは、互いに突き合わせるように配置されており、これらの遮線部２４ａ，２４ｂ間には、開口部２４ｃが形成されている。このマルチリーフコリメータ２４は、開口部２４ｃに荷電粒子線Ｒを通過させることで、開口部２４ｃの形状に対応する輪郭に荷電粒子線Ｒを切り取る。

また、マルチリーフコリメータ２４は、Ｚ方向と直交する方向に遮線部２４ａ，２４ｂを進退させることで、開口部２４ｃの位置及び形状を変化することが可能となっている。さらに、マルチリーフコリメータ２４は、リニアガイド２８で照射方向に沿って案内されており、Ｚ方向に沿って移動可能になっている。このマルチリーフコリメータ２４は、モニタ４ｂの下流側に配置されている。

ボーラス２６は、荷電粒子線Ｒの最大到達深さの部分の立体形状を、腫瘍１４の最大深さ部分の形状に合わせて整形する。このボーラス２６の形状は、例えば、腫瘍１４の輪郭線と、Ｘ線ＣＴのデータから求められる周辺組織の電子密度とに基づいて算出される。ボーラス２６は、基軸ＡＸ上においてマルチリーフコリメータ２４の下流側に配置されている。患者コリメータ２７は、荷電粒子線Ｒの平面形状を腫瘍１４の平面形状に合わせて最終的に整形するものである。この患者コリメータ２７は、基軸ＡＸ上においてボーラス２６の下流側に配置されている。ボーラス２６及び患者コリメータ２７は、照射部８の先端部８ａに設けられている。

図２に示す荷電粒子線治療装置１により、ワブラー法によって荷電粒子線Ｒの照射を行う場合、所定の飛程に調整可能なディグレーダ３０をセットすると共に、マルチリーフコリメータ２４の遮線部２４ａ，２４ｂが進退されて開口部２４ｃが所定形状とされる。

続いて、加速器２から荷電粒子線Ｒを出射する。出射された荷電粒子線Ｒは、走査電磁石３ａ，３ｂによって円を描くように走査されて散乱体５によって拡散された後、リッジフィルタ２２、ディグレーダ２３、マルチリーフコリメータ２４、ボーラス２６及び患者コリメータ２７によって整形及び調整される。これにより、腫瘍１４の形状に沿った一様照射範囲でもって腫瘍１４に荷電粒子線Ｒが照射されることとなる。

図３に示すように、マルチリーフコリメータ２４は、Ｘ方向で対向する一対のリーフ群３１，３２と、一対のリーフ群３１，３２の両端側に設けられ、Ｙ方向で対向する一対の遮蔽ブロック３５，３６と、を有している。

一対のリーフ群３１，３２は、基準軸Ａに直交するＸＹ平面において、基準軸Ａを挟んでＹ方向で対向する。一対のリーフ群３１，３２は、それぞれＸ方向に独立して進退可能な多数のリーフ４１を含むリーフ部材４０から構成されている。

リーフ部材４０は、リーフ４１と、リーフ４１を支持する支持部４２と、リーフ４１を移動させるリーフ駆動部４３と、を有する。リーフ部材４０は、リーフ群３１に含まれるリーフ部材４０のリーフ４１と、リーフ群３２に含まれるリーフ部材４０のリーフ４１と、が互いに対向するように、ＸＹ平面に沿って配置される。

リーフ４１は、Ｘ方向に沿って延びる長方形板状の部材である。リーフ４１は、荷電粒子線の遮蔽に用いられる部材であることから、荷電粒子線を遮蔽可能な材料により製造される。荷電粒子線を遮蔽可能な材料としては、真鍮、銅、タンタル、モリブデン等が挙げられるが、遮蔽能力の高い真鍮製とすることが好ましい。

リーフ４１の幅（Ｚ方向の長さ）は、リーフ４１によって荷電粒子線の遮蔽が可能となるように設定される。したがって、リーフ４１を遮蔽能力の高い真鍮製とした場合、リーフ４１の幅を小さくすることができ、マルチリーフコリメータ２４の小型化が可能となる。

リーフ４１を支持する支持部４２は、リーフ４１の長手方向の一方側端部に取り付けられて、Ｘ方向に延びる部材である。支持部４２の材料は特に限定されない。支持部４２は、リーフ４１がＸ方向の進退が可能な状態でリーフ４１を支持できればよい。このような構成としては、例えば、支持部４２自体が伸び縮み可能な構成とすることが挙げられるが、支持部４２自体は伸び縮みしない棒状の部材であってもよい。

リーフ駆動部４３は、リーフ４１をＸ方向に進退させるための駆動手段である。リーフ部材４０の支持部４２が伸び縮み可能な構成である場合には、リーフ駆動部４３の駆動により支持部４２の伸び縮みを変化させることで、リーフ４１のＸ方向の進退を制御することができる。また、リーフ部材４０の支持部４２が伸び縮みしない場合には、リーフ駆動部４３の駆動により支持部４２を移動させることで、支持部４２と一体化されたリーフ４１のＸ方向の進退を制御することができる。なお、リーフ４１をリーフ駆動部４３が直接移動させる構成としてもよい。その場合には、支持部４２は設けられず、リーフ駆動部４３とリーフ４１とが直接接続される。
次に、図４を参照して、マルチリーフコリメータ２４の構成について更に詳細に説明する。前述のように、マルチリーフコリメータ２４は、Ｙ方向に並べられた複数のリーフ４１を有している。また、リーフ４１同士は互いにＹ方向に離間している。従って、リーフ４１同士の間には、隙間ＧＰが形成されている。

それぞれのリーフは４１、基軸ＡＸが延びる照射軸方向（すなわちＺ方向）において互いに対向する上流側の第１の面（第１の端部）４１ａ及び下流側の第２の面（第２の端部）４１ｂと、第１の面４１ａ及び第２の面４１ｂ同士を接続する側面４１ｃ，４１ｄと、を有する。側面４１ｃは、Ｙ方向正側の側面をなしている。側面４１ｄは、Ｙ方向負側の側面をなしている。また、側面４１ｃ，４１ｄは、照射軸方向（Ｚ方向）に対して傾斜している。側面４１ｃ，４１ｄは、ＹＺ平面と平行な面で切断した断面視において、照射軸方向（Ｚ方向）に対して傾斜している。また、リーフ４１は、当該断面形状にて同一形状をなした状態でＹ方向に延びている。

Ｙ方向に隣り合う一方のリーフ４１の側面４１ｃと、他方のリーフ４１の側面４１ｄとの間に、隙間ＧＰが形成される。一方のリーフ４１の側面４１ｃと他方のリーフ４１の側面４１ｄは、互いに略平行に対向しているため、隙間ＧＰは、略一定の幅寸法ｇにて、照射軸方向（Ｚ方向）に延びており、且つ、照射軸方向に対して傾斜している。

具体的には、図４に示すマルチリーフコリメータ２４は、リーフ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃという三種類の形状を有している。マルチリーフコリメータ２４のＹ方向の中央位置付近にリーフ４１Ａが一つ配置され、リーフ４１ＡよりもＹ方向の正側にリーフ４１Ｂが複数配置され、リーフ４１ＡよりもＹ方向の負側にリーフ４１Ｃが複数配置されている。

リーフ４１Ａでは、上流側の第１の面４１Ａａから下流側の第２の面４１Ａｂへ向かって、側面４１Ａｃと側面４１Ａｄとが、互いのＹ方向の離間距離が互いに大きくなるように傾斜している。従って、リーフ４１Ａの下流側の第２の面４１Ａｂは、上流側の第１の面４１ＡａよりもＹ方向における幅が広い。リーフ４１Ａの側面４１Ａｃは、第１の面４１ＡａのＹ方向正側の端部から、第２の面４１ＡｂのＹ方向正側の端部へ向けて延びており、Ｙ方向正側へ傾斜している。リーフ４１Ａの側面４１Ａｄは、第１の面４１ＡａのＹ方向負側の端部から、第２の面４１ＡｂのＹ方向負側の端部へ向けて延びており、Ｙ方向負側へ傾斜している。

リーフ４１Ｂでは、上流側の第１の面４１Ｂａから下流側の第２の面４１Ｂｂへ向かって、側面４１Ｂｃと側面４１Ｂｄとが、互いのＹ方向の離間距離が一定となるように傾斜している。リーフ４１Ｂの下流側の第２の面４１Ｂｂは、上流側の第１の面４１ＢａとＹ方向における幅が等しく、当該第１の面４１ＢａよりもＹ方向正側に配置されている。リーフ４１Ｂの側面４１Ｂｃは、第１の面４１ＢａのＹ方向正側の端部から、第２の面４１ＢｂのＹ方向正側の端部へ向けて延びており、Ｙ方向正側へ傾斜している。リーフ４１Ｂの側面４１Ｂｄは、第１の面４１ＢａのＹ方向負側の端部から、第２の面４１ＢｂのＹ方向負側の端部へ向けて延びており、Ｙ方向正側へ傾斜している。リーフ４１Ｂの側面４１Ｂｄは、リーフ４１Ａの側面４１Ｂｃと略平行をなしている。リーフ４１Ｂの側面４１Ｂｃは、隣りのリーフ４１Ｂの側面４１Ｂｄと略平行をなしている。

リーフ４１Ｃでは、上流側の第１の面４１Ｃａから下流側の第２の面４１Ｃｂへ向かって、側面４１Ｃｃと側面４１Ｃｄとが、互いのＹ方向の離間距離が一定となるように傾斜している。リーフ４１Ｃの下流側の第２の面４１Ｃｂは、上流側の第１の面４１ＣａとＹ方向における幅が等しく、当該第１の面４１ＣａよりもＹ方向負側に配置されている。リーフ４１Ｃの側面４１Ｃｃは、第１の面４１ＣａのＹ方向正側の端部から、第２の面４１ＣｂのＹ方向正側の端部へ向けて延びており、Ｙ方向負側へ傾斜している。リーフ４１Ｃの側面４１Ｃｄは、第１の面４１ＣａのＹ方向負側の端部から、第２の面４１ＣｂのＹ方向負側の端部へ向けて延びており、Ｙ方向負側へ傾斜している。リーフ４１Ｃの側面４１Ｃｃは、リーフ４１Ａの側面４１Ｃｄと略平行をなしている。リーフ４１Ｃの側面４１Ｃｄは、隣りのリーフ４１Ｃの側面４１Ｃｃと略平行をなしている。

図４のように構成されるマルチリーフコリメータ２４においては、互いに隣り合うリーフ４１Ｂとリーフ４１Ｂとの間に、Ｙ方向正側へ傾斜する隙間ＧＰが形成される。リーフ４１Ｂとリーフ４１Ａとの間にＹ方向正側へ傾斜する隙間ＧＰが形成される。リーフ４１Ａとリーフ４１Ｃとの間にＹ方向負側へ傾斜する隙間ＧＰが形成される。互いに隣り合うリーフ４１Ｃとの間にＹ方向負側へ傾斜する隙間ＧＰが形成される。なお、隙間ＧＰの傾斜方向は、照射軸方向（Ｚ方向）における上流側から下流側へ向かう方向を基準として説明している。以降の説明においても、特に説明の無い限り、当該方向を基準とする。

ここで、マルチリーフコリメータ２４を照射軸方向（Ｚ方向）から見たときには、当該マルチリーフコリメータ２４を貫通する部分が存在しないように、隙間ＧＰが形成されている。すなわち、照射軸方向に沿って照射された荷電粒子線Ｒは、マルチリーフコリメータ２４の何れの位置に入射しても、リーフ４１の何れかの部分を通過する（リーフ４１を全く通過せずに隙間ＧＰのみを通過することがない）。

例えば、Ｙ方向負側へ傾斜する隙間ＧＰの場合、隙間ＧＰの入口部ＧＰ１は、出口部ＧＰ２よりもＹ方向正側にずれた位置に配置されており、且つ、入口部ＧＰ１と出口部ＧＰ２は照射軸方向（Ｚ方向）に重なり合った部分を有していない。Ｙ方向正側へ傾斜する隙間ＧＰの場合、隙間ＧＰの入口部ＧＰ１は、出口部ＧＰ２よりもＹ方向負側にずれた位置に配置されており、且つ、入口部ＧＰ１と出口部ＧＰ２は照射軸方向（Ｚ方向）に重なり合った部分を有していない。

なお、マルチリーフコリメータ２４のＹ方向における何れかの位置に対して照射軸方向（Ｚ方向）に進行する荷電粒子線Ｒを照射した場合、リーフ４１の内部を通過する距離が所定以上となる。当該関係が成り立つように、各リーフ４１の形状及び隙間ＧＰの大きさが設定される。

次に、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１の作用・効果について説明する。

まず、比較例に係る荷電粒子線治療装置のマルチリーフコリメータの構成について説明する。各リーフにより荷電粒子線を十分に遮蔽するためには、リーフの照射軸に沿った方向における厚みがある程度大きくなければならない。例えば、図９に示すマルチリーフコリメータ９０では、各リーフ９１の上流側の部分９１Ａ間には隙間が形成されている。当該隙間から漏れる荷電粒子線を減らすために、隙間から漏れる荷電粒子線を受ける受部９１Ｂが形成されていた。そして、荷電粒子線を十分に遮蔽するために、当該受部９１Ｂの厚み（照射軸方向の大きさ）も大きくする必要があった。例えば、上流側の部分９１Ａの厚みを厚みＴ１とした場合、十分に荷電粒子線を遮蔽するためには、受部９１Ｂも厚みＴ１とする必要がある。その結果、マルチリーフコリメータ９０の全長Ｌは厚みＴ１の略二倍となっていた。これにより、マルチリーフコリメータ９０が大型化し、照射部全体も大型化してしまうという問題があった。

その一方で、高密度の材料をリーフ９１全体に適用することで、荷電粒子線の遮蔽能力を担保しつつ、リーフ９１の厚さを小さくすることが考えられる。しかし、高密度の材料で荷電粒子線を遮蔽すると、その際に、中性子線が多く発生してしまうため、この中性子線の処理が問題となる。従って、高密度の材料を用いてマルチリーフコリメータ９０の小型化を図ることが困難であった。

一方、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１では、マルチリーフコリメータ２４は、荷電粒子線の照射軸と直交するＹ方向に並べられた複数のリーフ４１を有する。それぞれのリーフ４１は、照射軸が延びる照射軸方向において互いに対向する上流側の第１の面４１ａ及び下流側の第２の面４１ｂと、第１の面４１ａ及び第２の面４１ｂ同士を接続する側面４１ｃ及び側面４１ｄと、を有する。複数のリーフ４１同士の間には、側面４１ｃと側面４１ｄが対向するような隙間ＧＰが形成される。ここで、リーフ４１の側面４１ｃ，４１ｄは、照射軸方向に対して傾斜している。従って、リーフ４１同士の間に形成される隙間ＧＰも照射軸方向に対して傾斜するように構成される。例えば、図９の部分９１Ａ間に形成される隙間は照射軸方向に真っ直ぐ延びるため、荷電粒子線が照射された場合は、部分９１Ａと接する事無く隙間を通過する。これに対して、隙間ＧＰが傾斜している場合は、荷電粒子線は照射方向における何れかの位置で隙間ＧＰを通過することがあったとしても、他の位置ではリーフ４１の部材内を通過する。従って、リーフ４１間の隙間から漏れる荷電粒子線を受けるための受部を別途設けなくともよい。その結果、マルチリーフコリメータ２４の大型化を抑制することができる。

例えば、図４に示すように、荷電粒子線がリーフ４１Ｃの第１の面４１Ｃａに照射される場合、荷電粒子線はリーフ４１Ｃ内を厚みＴ１分だけ通過し、隙間ＧＰを厚みＴ２分だけ通過する。厚みＴ２は厚みＴ１よりも小さいので、リーフ４１Ｃの全長Ｌは、少なくとも図９に示すリーフ９１の全長Ｌよりも小さくなる。

本発明は、上述の実施形態に限定されない。

例えば他の例として、図５に示すようなマルチリーフコリメータ５０を採用してもよい。図５に示すマルチリーフコリメータ５０は、リーフ５１Ａ，５１Ｂという二種類の形状を有している。Ｙ方向にリーフ５１Ａとリーフ５１Ｂとが交互に配置されている。リーフ５１Ａは、図４に示すリーフ４１Ａと同趣旨の構成を有している。すなわち、リーフ５１Ａの第１の面５１Ａａと、第２の面５１Ａｂと、側面５１Ａｃと、側面５１Ａｄとは、リーフ４１Ａの第１の面４１ａと、第２の面４１ｂと、側面４１ｃと、側面４１ｄと同趣旨の構成を有している。

リーフ５１Ｂは、上流側に底面を有する二等辺三角形の断面形状を有している。リーフ５１Ｂは、照射軸方向（Ｚ方向）において互いに対向する上流側の端面（第１の端部）５１Ｂａ及び下流側の端部（第２の端部）５１Ｂｂと、端面５１Ｂａ及び端部５１Ｂｂ同士を接続する側面５１Ｂｃ，５１Ｂｄと、を有している。Ｙ方向正側の側面５１Ｂｃは、照射軸方向（Ｚ方向）に対してＹ方向負側へ傾斜している。Ｙ方向負側の側面５１Ｂｄは、照射軸方向（Ｚ方向）に対してＹ方向正側へ傾斜している。

図５のように構成されるマルチリーフコリメータ５０においては、互いに隣り合うリーフ５１Ａの側面５１Ａｃとリーフ５１Ｂの側面５１Ｂｄとの間に、Ｙ方向正側へ傾斜する隙間ＧＰが形成される。リーフ５１Ａの側面５１Ａｄとリーフ５１Ｂの側面５１Ｂｃとの間にＹ方向負側へ傾斜する隙間ＧＰが形成される。

この場合も、荷電粒子線がリーフ５１Ｂの端面５１Ｂａに照射される場合、荷電粒子線はリーフ５１Ｂ内を厚みＴ１分だけ通過し、隙間ＧＰを厚みＴ２分だけ通過する。厚みＴ２は厚みＴ１よりも小さいので、リーフ５１Ｂの全長Ｌは、少なくとも図９に示すリーフ９１の全長Ｌよりも小さくなる。

また、図４及び図５に示す形態のように、側面が傾斜しているマルチリーフコリメータに限らず、図６及び図７に示すようなマルチリーフコリメータを採用してもよい。図６及び図７に係るマルチリーフコリメータは、各リーフが複数種類の遮蔽部を有している。

具体的に、図６に示すマルチリーフコリメータ６０の複数のリーフ６１は、第１の遮蔽部６２と、第２の遮蔽部６３と、をそれぞれ有している。また、第２の遮蔽部６３は、Ｙ方向において、第１の遮蔽部６２とは異なる位置に配置される部分を少なくとも有する。

第１の遮蔽部６２は、荷電粒子線Ｒを遮蔽する材質からなる。第２の遮蔽部６３は、荷電粒子線Ｒを遮蔽し、且つ、第１の遮蔽部６２より密度が高い材質からなる。例えば、第１の遮蔽部６２の材質をボロン含有金属（ボロン鋼など）とし、第２の遮蔽部６３の材質を高密度金属（タングステン、白金、イリジウム等）としてよい。

図６に示すように、Ｘ方向から見たときの断面視において、第１の遮蔽部６２は、照射軸方向（Ｚ方向）に沿って真っ直ぐに延びる長方形をなしている。また、一のリーフ６１の第１の遮蔽部６２と、隣り合う他のリーフ６１の第１の遮蔽部６２との間には、照射軸方向（Ｚ方向）に真っ直ぐに延びる隙間ＧＰが形成される。

第２の遮蔽部６３は、第１の遮蔽部６２の下流側の端部に配置されている。第２の遮蔽部６３は、Ｙ方向において、第１の遮蔽部６２とは異なる位置に配置される部分を少なくとも有する。具体的には、第２の遮蔽部６３は、第１の遮蔽部６２の下流側の端部に接続される第１の部分６３ａと、第１の部分６３ａからＹ方向負側（正側でもよい）へ突出する第２の部分６３ｂと、を有する。第２の部分６３ｂは、照射軸方向（Ｚ方向）から見たときに、第１の遮蔽部６２とは異なる位置に配置されており、隙間ＧＰを塞ぐように設けられている。

図６に示すようなマルチリーフコリメータ６０によれば、リーフ６１が第１の遮蔽部６２と第２の遮蔽部６３を有している。また、第２の遮蔽部６３は、Ｙ方向において、第１の遮蔽部６２とは異なる位置に配置される第２の部分６３ｂを少なくとも有する。従って、第２の遮蔽部６３は、各リーフ６１の第１の遮蔽部６２同士の間に形成された隙間から漏れた荷電粒子線を受ける受部として機能することができる。ここで、第２の遮蔽部６３は、第１の遮蔽部６２より密度が高い材質からなる。すなわち、荷電粒子線を遮蔽する主たる部分として機能する第１の遮蔽部６２の材質には、密度が低い部材を採用することで中性子線の発生を抑制できる。これに対し、隙間から漏れる荷電粒子線を受ける受部として機能する第２の遮蔽部６３の材質には密度の高い部材を採用することで、当該受部の厚みを少なくすることができる。その結果、マルチリーフコリメータ６０の大型化を抑制することができる。例えば、第１の遮蔽部６２の厚みが厚みＴ１であるのに対し、第２の遮蔽部６３の第２の部分６３ｂの厚みは、厚みＴ１より小さい厚みＴ２とできる。従って、リーフ６１の全長Ｌは、図９に示すリーフ９１の全長Ｌより短くすることができる。

第２の遮蔽部６３は、照射軸方向において、下流側に配置されてよい。これにより、自己遮蔽という効果を得ることができる。

また、図７に示すようなマルチリーフコリメータ７０を採用してもよい。図７に示すマルチリーフコリメータ７０の各リーフ７１は、上流側に配置された上段部７１Ａと、下流側に配置された下段部７１Ｂと、を有している。一のリーフ７１の上段部７１Ａと、隣り合う他のリーフ７１の上段部７１Ａとの間には、照射軸方向（Ｚ方向）に真っ直ぐに延びる隙間ＧＰが形成される。そして、一のリーフ７１の下段部７１Ｂは、上段部７１Ａに対してＹ方向にずれた位置に配置されている。すなわち、下段部７１Ｂは、照射軸方向（Ｚ方向）から見たときに、上段部７１Ａとは異なる位置に配置されており、隙間ＧＰを塞ぐように設けられている。上段部７１Ａは、第１の遮蔽部７１Ａａと、当該第１の遮蔽部７１Ａａより密度が高い材質からなる第２の遮蔽部７１Ａｂと、を備えている。第２の遮蔽部７１Ａｂは、第１の遮蔽部７１Ａａより下流側に配置されている。下段部７１Ｂは、第１の遮蔽部７１Ｂａと、当該第１の遮蔽部７１Ｂａより密度が高い材質からなる第２の遮蔽部７１Ｂｂと、を備えている。第２の遮蔽部７１Ｂｂは、第１の遮蔽部７１Ｂａより下流側に配置されている。

なお、図７の構成では、上段側の第１の遮蔽部７１Ａａと、下段側の第２の遮蔽部７１Ｂｂが、請求項における「第１の遮蔽部」と「第２の遮蔽部」との関係にあり、下段側の第１の遮蔽部７１Ｂａと、上段側の第２の遮蔽部７１Ａｂが、請求項における「第１の遮蔽部」と「第２の遮蔽部」との関係にある。

また、図８に示すように、各ルーフの側面が照射軸方向に対して傾斜していると共に、異なる種類の遮蔽部を有するマルチリーフコリメータ８０を採用してもよい。マルチリーフコリメータ８０は、リーフ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを有している。Ｘ方向から見た断面視において、リーフ８１Ａは下流側に底面を有する二等辺三角形をなしている。リーフ８１Ｂは、リーフ８１ＡのＹ方向正側の側面８１Ａｃに沿って傾斜する平行四辺形をなしている。リーフ８１Ｃは、リーフ８１ＡのＹ方向負側の側面８１Ａｄに沿って傾斜する平行四辺形をなしている。そして、リーフ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃは、上流側の部分が第１の遮蔽部８２として構成され、下流側の部分が第２の遮蔽部８３として構成される。このように、各リーフ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃにおいて、第２の遮蔽部８３は、Ｙ方向において、第１の遮蔽部８２とは異なる位置に配置される部分を少なくとも有する。

なお、第２の遮蔽部６３は、第１の遮蔽部６２よりも上流側に配置されていてもよい。

また、上述の実施形態では、Ｙ方向に配列されている各リーフは、Ｚ方向における位置が一定となるように並べられていた。これに代えて、Ｙ方向における中央位置に配置されているリーフから、両端側へ配置されるリーフとなるに従って、徐々にリーフが上流側に配置されてよい。これにより、Ｘ方向から見たときに、各リーフによって円弧が描かれるように配置されてよい。

また、照射部８の構成は図２に示すものに限定されず、適宜変更可能である。

また、本発明において適用される照射方法はワブラー法に限定されず、他の照射方法（例えば、スキャニング法、積層原体法など）が採用されてもよい。また、照射方法によって、照射部８内の各機器を適宜省略してよい。

１…荷電粒子線治療装置、２…加速器、８…照射部、２４，５０，６０，７０，８０…マルチリーフコリメータ、４１，５１，６１，７１，８１…リーフ、６２…第１の遮蔽部、６３…第２の遮蔽部。

図２を参照して、ワブラー法に係る荷電粒子線治療装置の構成について説明する。図２に示すように、荷電粒子線治療装置１は、加速器２、走査電磁石３ａ，３ｂ、モニタ４ａ，４ｂ、散乱体５、リッジフィルタ２２、マルチリーフコリメータ２４、ボーラス２６、患者コリメータ２７、ディグレーダ３０及び制御装置７を備えている。走査電磁石３ａ，３ｂ、モニタ４ａ，４ｂ、散乱体５、リッジフィルタ２２、マルチリーフコリメータ２４、ボーラス２６、患者コリメータ２７、及びディグレーダ３０は、照射部８の内部に設けられている。制御装置７は、照射部８の外部に設けられている。

Claims (3)

1. 荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器と、
   被照射体に対して前記荷電粒子線を照射する照射部と、
   前記照射部内に設けられ、前記被照射体の形状に合わせて前記荷電粒子線の照射範囲を規定するマルチリーフコリメータと、を備え、
   前記マルチリーフコリメータは、前記荷電粒子線の照射軸と直交する第１の直交方向に並べられた複数のリーフを有し、
   それぞれの前記リーフは、前記照射軸が延びる照射軸方向において互いに対向する上流側の第１の端部及び下流側の第２の端部と、前記第１の端部及び前記第２の端部同士を接続する側面と、を有し、
   前記側面は、前記照射軸方向に対して傾斜している、荷電粒子線治療装置。
2. 荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器と、
   被照射体に対して前記荷電粒子線を照射する照射部と、
   前記照射部内に設けられ、前記被照射体の形状に合わせて前記荷電粒子線の照射範囲を規定するマルチリーフコリメータと、を備え、
   前記マルチリーフコリメータは、前記荷電粒子線の照射軸と直交する第１の直交方向に並べられた複数のリーフを有し、
   それぞれの前記リーフは、
   前記荷電粒子線を遮蔽する材質からなる第１の遮蔽部と、
   前記荷電粒子線を遮蔽し、且つ、前記第１の遮蔽部より密度が高い材質からなる第２の遮蔽部と、を有し、
   前記第２の遮蔽部は、前記第１の直交方向において、第１の遮蔽部とは異なる位置に配置される部分を少なくとも有する、荷電粒子線治療装置。
3. 前記第２の遮蔽部は、前記照射軸が延びる照射軸方向において、下流側に配置される、請求項２に記載の荷電粒子線治療装置。

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