JP2005024475A - 飛程補償装置及び重荷電粒子線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 標的に対する放射線の飛程を標的毎に自動で調整することができ、治療に要する時間、コスト等を削減できるようにした飛程補償装置及び重荷電粒子線照射装置を提供する。
【解決手段】 重荷電粒子線照射装置（重粒子線がん治療装置）１１には、照射ビーム１のエネルギを吸収して標的４に対する飛程を調整する飛程補償装置１２を設置する。そして、この飛程補償装置１２は、照射ビーム１のエネルギを吸収する複数のリーフ１３からなるエネルギ吸収層１４と、エネルギ吸収層１４の各リーフ１３をそれぞれ照射ビーム１の経路に向けて別個独立に進退させる複数のアクチュエータ１５とによって構成する。また、リーフ１３は、長方形状の板体として形成し、その長さ方向（Ｘ方向）で対向してＹ方向に複数列平行に並べて配設する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、標的に対する重粒子線、陽子線、イオン線等の放射線の飛程（停止位置）を立体的に制御する飛程補償装置及び重荷電粒子線照射装置に関する。

従来技術による重荷電粒子線照射装置として重粒子線がん治療装置を例に挙げ、図１５及び図１６を参照して説明する。図１５は、従来技術による重粒子線がん治療装置の全体構成を示す概略図であり、図１６は、図１５中の重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図である。

図１５において、放射線源（図示せず）で生成された炭素イオン（Ｃ^６＋）等の重イオンは、放射線である照射ビーム１となって加速器（図示せず）からベッド２に横になった患者３内の腫瘍部である標的４に向けて照射される。また、照射ビーム１は、患者３内の標的４に照射されるまでの間に、照射野拡大装置５、飛程変調装置６、飛程減衰装置７、多葉コリメータ装置８及び飛程補償フィルタ９等を順次通過することにより、線量分布が標的４の立体形状に対応した有効径、厚さ及び最大飛程を有するように加工されて、標的４に照射される。

ここで、照射野拡大装置５は、電磁石５Ａ，５Ａ及び散乱体５Ｂからなり、照射ビーム１の横断面形状を広げるものである。また、飛程変調装置６は、アルミ板等をリッジ（峰）状に切削加工して形成された装置で、照射ビーム１をその照射方向（縦方向）に対して広げるものである。また、飛程減衰装置７は、厚さの異なる複数のエネルギー吸収板７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆを組み合わせることにより、標的４に対する照射ビーム１の飛程を一様に短縮させるものである。

さらに、図１６に示すように、多葉コリメータ装置８は、互いに離接可能に対向した１対の金属板８Ａ，８Ａを、板状に複数列並べて構成されている（例えば、特許文献１参照）。そして、多葉コリメータ装置８は、長さ方向で対向した金属板８Ａ，８Ａ同士をそれぞれアクチュエータ（図示せず）を用いて離間、接近させることにより、各金属板８Ａ間に標的４の断面形状と対応した開口部８Ｂを形成する。このため、照射ビーム１は、前記開口部８Ｂを通過することにより、標的４と対応したビーム形状に加工されて標的４に照射される。

また、飛程補償フィルタ９は、標的４に対する照射ビーム１の飛程（停止位置）が標的４の深さ方向の底側の形状に合うように、その立体形状が設計されている。このため、標的４を超えた深部の正常組織への被曝を防止することが可能となる。また、このような照射を同一の標的４に対して複数の方向（例えば垂直方向と水平方向）から行うことにより、標的４の立体形状に合致した照射領域の形成が可能となる。飛程補償フィルタ９はボーラスとも呼ばれ、例えば非特許文献１に記載されている。
特表２００１−５０９８９８号公報（９頁、図２） 「レヴュー・オブ・サイエンス・インストルメント（Review of science instrument）」（米国）（１９９３年８月）第６４巻、第８号Ｐ２０７２

ところで、前記従来技術による重粒子線がん治療装置を用いた治療では、適切な飛程補償フィルタ９を用いなければ、腫瘍である標的４を超えた深部の正常組織までも高い線量をもった照射ビーム１が照射されるために、副作用を生じさせる原因となる。ところが、適切な飛程補償フィルタ９は、患者３内の標的４の形状により異なるので、患者３毎に、さらには患者３へ照射する方向毎にそれぞれ適合するものを個別に製作しなければならない。このため、以下のような問題が生じる。

即ち、飛程補償フィルタ９を製作する際には、基材であるプラスチック材料等に切削加工を施すために高価な数値制御式の工作機械を用いなければならない。しかも、飛程補償フィルタ９の加工後の寸法精度の検査、飛程補償フィルタ９の交換作業、さらには、飛程補償フィルタ９の保管、廃棄等を行うために、多くの設備、多くの手作業及び管理業務が必要となり、このような飛程補償フィルタ９を用いた場合、治療に要する時間、コスト等が高くつくばかりでなく、手作業による人的エラーの原因になるという問題がある。

本発明は、前記課題に鑑み、標的に対する放射線の飛程を標的毎に自動で調整することができ、治療に要する時間、コスト等を削減できるようにした飛程補償装置及び重荷電粒子線照射装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決すべく構成されるものであり、請求項１に記載の発明は、放射線源から標的に向けて照射される放射線の経路の途中に設けられ、前記放射線のエネルギーを吸収して前記標的に対する放射線の飛程を調整する飛程補償装置において、前記放射線のエネルギーを吸収する複数のエネルギー吸収体と、前記各エネルギー吸収体を前記放射線の経路に向けて別個独立に進退可能に移動させるアクチュエータとを備えることを特徴とする飛程補償装置である。

請求項１に記載の飛程補償装置によれば、放射線がエネルギー吸収体を通過するときには、放射線のエネルギーが弱められ、標的に対する放射線の飛程を小さく設定することができる。これに対し、エネルギー吸収体を通過することなく直接標的に照射される放射線は、エネルギー吸収体によってエネルギーが弱められることがなくなるから、標的に対する放射線の飛程を大きく設定することができる。

従って、各エネルギー吸収体をアクチュエータを用いて放射線の経路に向けて別個独立に進退させることにより、標的の深さ方向に対する放射線の飛程を標的の立体形状に合わせて適宜に自動で調整することができ、例えば患者の標的となる患部に放射線を照射する場合には、正常組織への不要な照射を阻止することができる。

請求項２に記載の発明は、エネルギー吸収体は、細長い板状体からなるリーフであり、このリーフを板状に複数列並べて配置することによりエネルギー吸収層を構成することを特徴とする飛程補償装置である。

請求項２に記載の飛程補償装置によれば、エネルギー吸収層を構成する各リーフを放射線の経路に向けて別個に進退させることにより、各リーフ間に形成される開口部の形状を細かく変更することができ、標的に対する放射線の飛程を標的の立体形状に合わせてさらに精度よく調整することができる。

請求項３に記載の発明は、エネルギー吸収層を、放射線の経路に沿って複数配置したことを特徴とする飛程補償装置である。

請求項３に記載の飛程補償装置によれば、各エネルギー吸収層毎にそれぞれのリーフを移動させることにより、標的に対する放射線の飛程をより細かく調整することができる。

請求項４に記載の発明は、複数のエネルギー吸収層のうち少なくともいずれか１つのエネルギー吸収層のリーフを、他のエネルギー吸収層のリーフとは異なる方向に移動させることを特徴とする飛程補償装置である。

請求項４に記載の飛程補償装置によれば、複数のエネルギー吸収層のうち少なくともいずれか１つのエネルギー吸収層のリーフを、他のエネルギー吸収層のリーフとは異なる方向に移動させることにより、標的に対する放射線の飛程を標的の立体形状に合わせて高精度に調整することができる。

請求項５に記載の発明は、複数のエネルギー吸収層のうち少なくともいずれか１つのエネルギー吸収層のリーフを、他のエネルギー吸収層のリーフとは異なる板厚をもって形成したことを特徴とする飛程補償装置である。

請求項５に記載の発明によれば、放射線を、板厚の小さなリーフを通過させた場合と板厚の大きなリーフを通過させた場合とで、リーフを通過した後の放射線のエネルギーを変更することができる。

請求項６に記載の発明は、複数のエネルギー吸収層のうち少なくともいずれか１つのエネルギー吸収層のリーフを、他のエネルギー吸収層のリーフとは異なるエネルギー吸収率を有する材料をもって形成したことを特徴とする飛程補償装置である。

請求項６に記載の発明によれば、放射線を、エネルギー吸収率が小さなリーフを通過させた場合とエネルギー吸収率が大きなリーフを通過させた場合とで、リーフを通過した後の放射線のエネルギーを変更することができる。

請求項７に記載の発明は、複数のエネルギー吸収層のうち少なくともいずれか１つのエネルギー吸収層のリーフを、他のエネルギー吸収層のリーフとは異なる板幅をもって形成したことを特徴とする飛程補償装置である。

請求項７に記載の発明によれば、板幅の小さなリーフと板幅の大きなリーフを組み合わせて用いることにより、標的に対する放射線の飛程を標的の立体形状に合わせて高精度に調整することができる。

請求項８に記載の発明は、エネルギー吸収層を、各列毎に一対のリーフが長さ方向で対向して互いに離間、接近するように構成したことを特徴とする飛程補償装置である。

請求項８に記載の発明によれば、長さ方向で対向した一対のリーフ同士をそれぞれアクチュエータを用いて互いに離間、接近させることにより、各リーフ間に形成される開口部の形状を標的の立体形状に合わせてより細かく変更することが可能となる。

請求項９に記載の発明は、リーフに、斜めに傾斜したテーパ面を形成したことを特徴とする飛程補償装置である。

請求項９に記載の発明によれば、リーフに形成したテーパ面に対する放射線の通過位置に応じて、通過後の放射線のエネルギーを変更することができ、放射線の飛程を、標的の形状に合致したより滑らかな形状に設定することができる。

請求項１０に記載の発明は、放射線の照射中にエネルギー吸収体を進退させる構成としたことを特徴とする飛程補償装置である。

請求項１０に記載の発明によれば、放射線の照射中にエネルギー吸収体を進退させることにより、標的に対する放射線の飛程を標的の立体形状に合わせてより高精度に調整することができる。

請求項１１に記載の発明は、飛程補償装置を備えたことを特徴とする重荷電粒子線照射装置である。

請求項１１に記載の発明によれば、前記従来技術で述べた飛程補償フィルタの代わりに飛程補償装置を備えた重荷電粒子線照射装置を用いることにより、重荷電粒子線照射装置による治療の効率を高めることができる。

以上、詳述した通り、請求項１の発明によれば、複数のエネルギー吸収体をアクチュエータにより放射線の経路に向けて別個独立に移動させる構成としたので、各エネルギー吸収体をアクチュエータを用いて放射線の経路に向けて進退させることにより、標的に対する放射線の飛程を標的の位置、形状に合わせて標的毎に自動で変更することができ、標的の立体形状に合致した照射領域を形成することができる。従って、従来技術で述べたような飛程補償フィルタを患者の標的毎に個別に製作又は交換したり、保管、廃棄等を行う必要がなくなり、治療に要する時間、コスト等を大幅に削減することができる。

請求項２に記載の発明は、エネルギー吸収体である細長い板状体からなるリーフを、板状に複数列並べてエネルギー吸収層を構成したので、エネルギー吸収層を構成する各リーフを放射線の経路に向けて別個に進退させることにより、各リーフ間に形成される開口部の形状をより細かく変更することができ、標的に対する放射線の飛程を標的の立体形状に合わせてさらに精度よく調整することができ、飛程補償装置の性能を高めることができる。

請求項３に記載の発明は、エネルギー吸収層を、放射線の経路に沿って複数配置したので、各エネルギー吸収層毎にそれぞれのリーフを移動させることにより、標的に対する放射線の飛程をより細かく調整することができ、飛程補償装置の性能をさらに高めることができる。

請求項４に記載の発明は、複数のエネルギー吸収層のうち少なくともいずれか１つのエネルギー吸収層のリーフを、他のエネルギー吸収層のリーフとは異なる方向に移動させる構成としたので、標的に対する放射線の飛程を高精度に調整でき、飛程補償装置の性能をさらに高めることができる。

請求項５に記載の発明は、複数のエネルギー吸収層のうち少なくともいずれか１つのエネルギー吸収層のリーフを、他のエネルギー吸収層のリーフとは異なる板厚をもって形成したので、放射線を、板厚の小さなリーフを通過させた場合と板厚の大きなリーフを通過させた場合とで、リーフを通過した後の放射線のエネルギーを変更することができ、標的に対する放射線の飛程を高精度に調整できる。

請求項６に記載の発明は、複数のエネルギー吸収層のうち少なくともいずれか１つのエネルギー吸収層のリーフを、他のエネルギー吸収層のリーフとは異なるエネルギー吸収率を有する材料をもって形成したので、放射線を、エネルギー吸収率が小さなリーフを通過させた場合とエネルギー吸収率が大きなリーフを通過させた場合とで、リーフを通過した後の放射線のエネルギーを変更することができ、標的に対する放射線の飛程を高精度に調整できる。

請求項７に記載の発明は、複数のエネルギー吸収層のうち少なくともいずれか１つのエネルギー吸収層のリーフを、他のエネルギー吸収層のリーフとは異なる板幅をもって形成したので、板幅の小さなリーフと板幅の大きなリーフを組み合わせて用いることにより、標的に対する放射線の飛程を標的の立体形状に合わせて高精度に調整することができる。

請求項８に記載の発明は、エネルギー吸収層を、各列毎に一対のリーフが長さ方向で対向して互いに離間、接近するように構成したので、長さ方向で対向した一対のリーフ同士をそれぞれアクチュエータを用いて互いに離間、接近させることにより、各リーフ間に形成される開口部の形状を標的の立体形状に合わせてより細かく変更することができ、標的に対する放射線の飛程を高精度に調整できる。

請求項９に記載の発明は、リーフに、斜めに傾斜したテーパ面を形成する構成としたので、リーフに形成したテーパ面に対する放射線の通過位置に応じて、通過後の放射線のエネルギーを変更することができ、放射線の飛程を、標的の形状に合致したより滑らかな形状に設定することができる。

請求項１０に記載の発明は、放射線の照射中にエネルギー吸収体を進退させる構成としたので、標的に対する放射線の飛程を標的の形状に合わせてより高精度に調整することができる。

請求項１１に記載の発明は、前記従来技術で述べた飛程補償フィルタの代わりに飛程補償装置を備えた重荷電粒子線照射装置を用いる構成としたので、重荷電粒子線照射装置による治療の効率を高めることができる。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る飛程補償装置及び重荷電粒子線照射装置を重粒子線がん治療装置に用いた場合を例に挙げ、図１ないし図３を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図であり、図２は、飛程補償装置を図１中の矢示II−II方向からみた正面図である。図３は、図２中のリーフを拡大して示す部分斜視図である。なお、図１、図２において、Ｘ方向は患者３の体の横幅方向を示し、Ｙ方向は患者３の体軸方向を示し、Ｚ方向は照射ビーム１の軸方向（照射方向）を示している。

図１に示すように、重粒子線がん治療装置１１は、前記従来技術とほぼ同様に、金属板８Ａ，８Ａ間に形成される開口部８Ｂにより照射ビーム１を患者３の標的４と対応したビーム形状に加工する多葉コリメータ装置８と、多葉コリメータ装置８の下流側の位置で照射ビーム１の経路の途中に設けられ、照射ビーム１のエネルギーを吸収して標的４に対する飛程を調整する飛程補償装置１２と、患者３が横になるベッド２とを備えている。

また、飛程補償装置１２は、図２に示すように、照射ビーム１（図１参照）のエネルギーを吸収するエネルギー吸収体としての複数のリーフ１３，１３，…からなるエネルギー吸収層１４と、エネルギー吸収層１４の各リーフ１３をそれぞれ照射ビーム１の経路に向けて別個独立に進退させる複数のアクチュエータ１５，１５，…とによって構成されている。

ここで、エネルギー吸収層１４を構成する各リーフ１３は、例えば金属材料、プラスチック材料等を用いることにより一定の板厚をもった長方形状の板体として形成され（図３参照）ている。そして、リーフ１３は、例えば幅２ｃｍ厚さ１ｃｍ長さ４０ｃｍの板状体であり、図２に示すように、その長さ方向（Ｘ方向）で２枚が対向してＹ方向に複数列（１６列）並んで配設されている。また、アクチュエータ１５は、例えばリーフ１３に取り付けられたラックと、このラックに噛合するピニオンと、このピニオンを回転駆動するモータと、このモータの回転を制御する制御機構（いずれも図示せず）とを含んで構成されている。そして、アクチュエータ１５は、前記ピニオンをモータ及び制御機構を用いて回転駆動することにより、ラックと一体となったリーフ１３をＸ方向に移動させるものである。

このため、図２に示すように、Ｘ方向で対向した一対のリーフ１３，１３同士は、アクチュエータ１５により互いに離間，接近するようにＸ方向に移動し、各リーフ１３間で開口部１６を形成する。つまり、飛程補償装置１２は、アクチュエータ１５を用いて各リーフ１３をそれぞれ個別に作動させることにより、標的４の立体形状に合わせて開口部１６が様々な形状に自動で変更されるものである。

次に、重粒子線がん治療装置１１の作用について説明する。
まず、Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩ等を用いて患者３の標的４の立体形状を予め測定する。そして、この測定した標的４の形状に応じて、アクチュエータ１５により各リーフ１３をそれぞれ個別に作動させ、開口部１６の形状を変更する。そして、図１に示すように、照射ビーム１を患者３の標的４に向けて照射する。照射ビーム１は、その経路の途中で飛程補償装置１２を通過する。このとき、エネルギー吸収層１４の開口部１６を通過する成分は体内深くまで到達するのに対し、エネルギー吸収層１４の各リーフ１３を通過する成分は、リーフ１３により一定のエネルギーが吸収される分だけ飛程が浅くなる。つまり、患者３の標的４に対する照射ビーム１の飛程を２段階に変化させて補償することができる。

このように本実施の形態によれば、アクチュエータ１５を用いて各リーフ１３を照射ビーム１の経路に向けて進退させることにより、標的４の立体形状に合致した照射領域（線量分布）を形成することができ、標的４を超えた深部の正常組織への被曝を防止することができ、重粒子線がん治療装置１１の性能、信頼性等を向上することができる。

しかも、本実施の形態によれば、アクチュエータ１５を用いて各リーフ１３を移動させる構成としたので、開口部１６の形状を標的４の位置、形状に合わせて患者３毎に適宜に自動で変更することができる。従って、従来技術で述べたような飛程補償フィルタを患者３毎に製作又は交換したり、保管、廃棄等を行う必要がなくなり、治療に要する時間、コスト等を大幅に削減することができる。

（第２の実施の形態）
次に、図４ないし図６は、本発明の第２の実施の形態を示している。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図４は、本実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図であり、図５は、飛程補償装置を図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた正面図である。図６は、図５中のリーフを拡大して示す部分斜視図である。

図４に示すように、重粒子線がん治療装置２１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、多葉コリメータ装置８、飛程補償装置２２及びベッド２を有している。しかし、本実施の形態に用いる飛程補償装置２２は、図４ないし図６に示すように、複数のリーフ２３，２３，…からなる第１のエネルギー吸収層２４と、複数のリーフ２５，２５，…からなる第２のエネルギー吸収層２６とによって構成されている点で、第１の実施の形態のものとは異なっている。

ここで、第１のエネルギー吸収層２４及び第２のエネルギー吸収層２６は、図４に示すように照射ビーム１の経路に沿って積層されている。そして、第１のエネルギー吸収層２４は、図５に示すように各リーフ２３がＸ方向で互いに対向してＹ方向に複数列並んで配設されている。つまり、リーフ２３は、２枚を１組として照射ビーム１の経路と直交する方向に例えば１６列板状に配置されている。また、第２のエネルギー吸収層２６についても、２枚を１組として照射ビーム１の経路と直交する方向に１６列板状に配置されている。そして、各リーフ２３及び各リーフ２５は、それぞれアクチュエータ２７及びアクチュエータ２８（図４参照）により別個独立にＸ方向に移動するものである。

このように構成される本実施の形態では、第１のエネルギー吸収層２４と第２のエネルギー吸収層２６を照射ビーム１の経路に沿って配置する構成としたので、第１のエネルギー吸収層２４の開口部２９の形状及び第２のエネルギー吸収層２６の開口部３０の形状をそれぞれ個別に変更することができる。このため、患者３の標的４に対する照射ビーム１の飛程を最大で４段階に変化させて補償することができる。つまり、照射ビーム１が開口部２９，３０を通過する場合と、エネルギー吸収層２４のみを通過する場合と、エネルギー吸収層２６のみを通過する場合と、両方のエネルギー吸収層２４，２６を通過する場合とがあり、それぞれの場合で照射ビーム１の飛程が異なることになる。従って、標的４に対する照射ビーム１の飛程をより細かく調整することが可能となり、重粒子線がん治療装置２１の性能、信頼性等を一層高めることができる。

（第３の実施の形態）
次に、図７および図８は本発明の第３の実施の形態を示している。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図７は、本実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図であり、図８は、飛程補償装置を図７中の矢示VIII−VIII方向からみた背面図である。

図７に示すように、重粒子線がん治療装置３１は、第２の実施の形態とほぼ同様に、多葉コリメータ装置８、飛程補償装置３２及びベッド２を有している。そして、飛程補償装置３２は、図７及び図８に示すように、複数のリーフ３３，３３，…からなる第１のエネルギー吸収層３４と、複数のリーフ３５，３５，…からなる第２のエネルギー吸収層３６とが照射ビーム１の経路に沿って積層されている。

しかし、図８に示すように、第１のエネルギー吸収層３４のリーフ３３は、２枚を１組としてＸ方向で互いに対向して、Ｙ方向に複数列（１６列）並んで配設されているのに対し、第２のエネルギー吸収層３６のリーフ３５は２枚を１組としてＹ方向で互いに対向して、Ｘ方向に複数列（１６列）並んで配設されている点で、第２の実施の形態のものとは異なっている。

このように構成される本実施の形態では、第１のエネルギー吸収層３４のリーフ３３をアクチュエータ３７によりＸ方向に移動できると共に、第２のエネルギー吸収層３６のリーフ３５をアクチュエータ３８によりＹ方向に移動できるから、エネルギー吸収層３４，３６の開口部３９，４０をそれぞれＸ，Ｙ方向で個別に変更することができ、照射ビーム１の飛程をより一層細かく調整することが可能となる。従って、エネルギー吸収層３４，３６を用いることにより、例えば中央に窪みを有する三日月状の標的４′に対しても、照射ビーム１の飛程をより合致させることができる。

また、第１のエネルギー吸収層３４のリーフ３３をＸ方向に移動するように配設し、第２のエネルギー吸収層３６のリーフ３５をＹ方向に移動するように配設したので、リーフ３３側に取り付けられるアクチュエータ３７とリーフ３５側に取り付けられるアクチュエータ３８とが互いに干渉することがなくなり、これらアクチュエータ３７，３８のレイアウト設計を容易に行うことができる。

（第４の実施の形態）
次に、図９は本発明の第４の実施の形態を示している。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図９は、本実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図である。図９に示すように、重粒子線がん治療装置４１は、第２の実施の形態とほぼ同様に、多葉コリメータ装置８、飛程補償装置４２及びベッド２を有している。そして、飛程補償装置４２は、複数のリーフ４３，４３，…からなる第１のエネルギー吸収層４４と、複数のリーフ４５，４５，…（いずれも２個のみ図示）からなる第２のエネルギー吸収層４６とが照射ビーム１の経路に沿って積層されている。また、リーフ４３，４５をそれぞれアクチュエータ４７，４８によって別個独立に移動させることにより、第１，第２のエネルギー吸収層４４，４６には、開口部４９，５０が形成される。

しかし、本実施の形態に用いる飛程補償装置４２は、第２のエネルギー吸収層４６を構成するリーフ４５の板厚が、第１のエネルギー吸収層４４を構成するリーフ４３の板厚よりも大きく形成されている点で、第２の実施の形態のものとは異なっている。

このように構成される本実施の形態では、標的４の深さ方向の形状変化が大きな部分に対しては、板厚の大きなリーフ４５を用いて照射ビーム１の飛程を調整できると共に、標的４の深さ方向の形状変化が小さな部分に対しては、板厚の小さなリーフ４３を用いて照射ビーム１の飛程を調整できるため、標的４に対して照射ビーム１の飛程をより合致させることができる。

（第５の実施の形態）
次に、図１０は本発明の第５の実施の形態を示している。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図１０は、本実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図である。図１０に示すように、重粒子線がん治療装置５１は、第２の実施の形態とほぼ同様に、多葉コリメータ装置８、飛程補償装置５２及びベッド２を有している。そして、飛程補償装置５２は、複数のリーフ５３，５３，…からなる第１のエネルギー吸収層５４と、複数のリーフ５５，５５，…（いずれも２個のみ図示）からなる第２のエネルギー吸収層５６とが照射ビーム１の経路に沿って積層されている。また、リーフ５３，５５をそれぞれアクチュエータ５７，５８によって別個独立に移動させることにより、第１，第２のエネルギー吸収層５４，５６には、開口部５９，６０が形成される。

しかし、本実施の形態に用いる飛程補償装置５２は、第１のエネルギー吸収層５４を構成するリーフ５３が、エネルギー吸収率が比較的小さなプラスチック材料等を用いて形成されているのに対し、第２のエネルギー吸収層５６を構成するリーフ５５が、エネルギー吸収率が比較的大きな金属材料等を用いて形成されている点で、第２の実施の形態のものとは異なっている。

このように構成される本実施の形態でも、標的４の深さ方向の形状変化が大きな部分に対しては、エネルギー吸収率が比較的大きなリーフ５５を用いて照射ビーム１の飛程を調整できると共に、標的４の深さ方向の形状変化が小さな部分に対しては、エネルギー吸収率が比較的小さなリーフ５３を用いて照射ビーム１の飛程を調整できるため、標的４に対して照射ビーム１の飛程をより合致させることができ、第４の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。

（第６の実施の形態）
次に、図１１及び図１２は本発明の第６の実施の形態を示している。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図１１は、本実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図であり、図１２は、図１１中のリーフを拡大して示す部分斜視図である。

図１１に示すように、重粒子線がん治療装置６１は、多葉コリメータ装置８、飛程補償装置６２及びベッド２を有している。また、飛程補償装置６２は、図１２に示すようにＹ方向に沿って配置された複数のリーフ６３，６３，…からなる第１のエネルギー吸収層６４と、Ｙ方向に沿って配置された複数のリーフ６５，６５，…からなる第２のエネルギー吸収層６６と、同じくＹ方向に沿って配置された複数のリーフ６７，６７，…からなる第３のエネルギー吸収層６８とが照射ビーム１の経路に沿って順次積層されている。また、リーフ６３，６５，６７をそれぞれアクチュエータ（図示せず）によって別個独立にＹ方向に移動させることにより、第１，第２，第３のエネルギー吸収層６４，６６，６８には、開口部６９，７０，７１が形成される。

ここで、リーフ６３，６５，６７のうち、リーフ６５の板幅は、リーフ６３，６７の板幅よりも小さく形成されている。また、リーフ６３，６３間のＹ方向に沿った継ぎ目は、リーフ６７，６７間のＹ方向に沿った継ぎ目と一致しないように、リーフ６３とリーフ６７とは、例えばリーフ６５の板幅分だけＸ方向に互いに交互にずれて配設されている。

このように本実施の形態では、第２のエネルギー吸収層６６を構成するリーフ６５の板幅を第１，第３のエネルギー吸収層６４，６８を構成するリーフ６３，６７の板幅よりも小さく形成したので、標的４の幅方向の形状（深さ）変化が大きな部分に対しては、分割幅の小さい、即ち板幅の小さなリーフ６５を用いて照射ビーム１の飛程を調整し、標的４の幅方向の形状（深さ）変化が小さな部分に対しては、分割幅の大きい、即ち板幅の大きなリーフ６３，６７を用いて照射ビーム１の飛程を調整することができ、これにより、標的４に対して照射ビーム１の飛程をより合致させることができる。

また、リーフ６３，６３間の継ぎ目を、リーフ６７，６７間の継ぎ目と相対的にずらしたことで、照射ビーム１が万が一各リーフ６７，６７間および各リーフ６５，６５間の隙間を通過したとしても、この通過した照射ビーム１がリーフ６３に当たることにより、照射ビーム１がリーフ６３を突き抜けてしまう現象を回避でき、標的４に対する照射ビーム１の照射領域を標的４の形状に近いなだらかな形状にすることができる。

（第７の実施の形態）
次に、図１３は本発明の第７の実施の形態を示している。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図１３は、本実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図である。図１３に示すように、重粒子線がん治療装置８１は、多葉コリメータ装置８、飛程補償装置８２及びベッド２を有している。また、飛程補償装置８２は、Ｘ方向に沿って配置された複数のリーフ８３，８３，…からなる第１のエネルギー吸収層８４と、Ｙ方向に沿って配置された複数のリーフ８５，８５，…からなる第２のエネルギー吸収層８６と、Ｘ方向に沿って配置された複数のリーフ８７，８７，…からなる第３のエネルギー吸収層８８と、Ｙ方向に沿って配置された複数のリーフ８９，８９，…からなる第４のエネルギー吸収層９０とが照射ビーム１の経路に沿って順次積層されている。

また、リーフ８３，８５，８７，８９を、それぞれアクチュエータ９１，９２等を用いて別個独立に移動させることにより、第１，第２，第３，第４のエネルギー吸収層８４，８６，８８，９０には、開口部９３，９４，９５，９６が形成される。また、これらエネルギー吸収層８４，８６，８８，９０及びアクチュエータ９１，９２等からなる飛程補償装置８２は、多葉コリメータ装置８よりも照射ビーム１の上流側に配置されている。

このように構成される本実施の形態では、照射ビーム１の照射中において、リーフ８３，８５，８７，８９の一部又は全部を予め用意したプログラム等に基づき照射ビーム１の経路に向けて進退させることにより、飛程補償装置８２を通過する特定範囲の照射ビーム１の照射量を照射ビーム１の照射中に変化させることもできる。これにより、標的４に対して照射ビーム１の飛程をより合致させることが可能となる。例えば照射ビーム１の飛程の底部形状が図１３において階段状となっているのを、なだらかな連続曲線状とすることもできる。また、リーフ８３，８５，８７，８９の層数（枚数）の不足を補って照射ビーム１の飛程の微調整を行うことができる。また、飛程補償装置８２を患者３毎に交換する必要がなくなるため、飛程補償装置８２を従来技術のように多葉コリメータ装置８よりも照射ビーム１の下流側、つまり交換し易い箇所に配置する必要がなくなり、飛程補償装置８２のレイアウト設計等を容易に行うことができる。

（第８の実施の形態）
次に、図１４は、本発明の第８の実施の形態を示している。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図１４は、本実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図である。図１４に示すように、重粒子線がん治療装置１０１は、第２の実施の形態とほぼ同様に、多葉コリメータ装置８、飛程補償装置１０２及びベッド２を有している。そして、飛程補償装置１０２は、複数のリーフ１０３，１０３，…からなる第１のエネルギー吸収層１０４と、複数のリーフ１０５，１０５，…（いずれも２個のみ図示）からなる第２のエネルギー吸収層１０６とが照射ビーム１の経路に沿って積層されている。また、リーフ１０３，１０５をそれぞれアクチュエータ１０７，１０８によって別個独立に移動させることにより、第１，第２のエネルギー吸収層１０４，１０６には、開口部１０９，１１０が形成される。

しかし、本実施の形態に用いる飛程補償装置１０２は、開口部１０９，１１０側に位置するリーフ１０３，１０５の先端側が斜めに傾斜したテーパ面１０３Ａ，１０５Ａとして形成されている点で、第２の実施の形態のものとは異なっている。

このように構成される本実施の形態では、リーフ１０３，１０５の先端側をテーパ面１０３Ａ，１０５Ａとして形成したので、エネルギー吸収層１０４，１０６の配設数（層数）を少なくしても、テーパ面１０３Ａ，１０５Ａにより照射ビーム１の飛程を、標的４の形状に合致したより滑らかな形状に設定することができ、飛程補償装置１０２の性能をより一層高めることができる。

なお、第１の実施の形態では、飛程補償装置１２を重粒子線がん治療装置１１に固定して取り付ける構成とした場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ることなく。例えば飛程補償装置１２を図１中に示す矢示Ａの如く回動させる機構を設けてもよく、この場合は、標的４に対する照射ビーム１の飛程をより一層細かく調整することができる。このことは第２〜第８の実施の形態についても同様である。

また、第１の実施の形態では、飛程補償装置１２を多葉コリメータ装置８よりも照射ビーム１の下流側に配設する構成とした場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ることなく、例えば第７の実施の形態と同様に、飛程補償装置１２を多葉コリメータ装置８よりも照射ビームの上流側に配設してもよい。このことは、第２〜第６，第８の実施の形態についても同様である。

また、第７の実施の形態では、４個のエネルギー吸収層８４，８６，８８，９０を積層して飛程補償装置８２を構成する場合を例に挙げて説明したが、例えば５個以上積層して飛程補償装置８２を構成してもよい。

さらに、第１の実施の形態では、アクチュエータ１５としてラックとピニオンとモータを用いる場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ることなく、例えばＸ方向又はＹ方向に伸縮可能なシリンダ、リニアモータ等によってアクチュエータを構成してもよい。また、ベルトとプーリとモータを組み合わせて用いてもよいし、スクリューとねじとモータを組み合わせて用いてもよい。また、各リーフの位置は、リーフに直接、または前記シリンダーやモータにエンコーダを取り付け、エンコーダから発するパルスをカウントすることにより検出することができる。図示していない、リーフの移動を支持するガイド機構として、ボールリニアベアリングを用いてもよいし、リーフを摺動可能に支持するガイド部材等を用いてもよいし、特に限定するものでない。このことは、第２〜第８の実施の形態についても同様である。

さらに、第１の実施の形態では、図４に示すように、第１のエネルギー吸収層２４と第２のエネルギー吸収層２６とを互いに衝合（面接触）させる構成とした場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ることなく、例えば、第１のエネルギ吸収層２４と第２のエネルギ吸収層２６を照射ビーム１の照射方向に対し間隔をおいて配設する構成としてもよい。このことは第２〜第８の実施の形態についても同様である。

第１の実施の形態では、図６に示すように、互いに隣接するリーフ２３，２３間、リーフ２５，２５間、リーフ２３，２５間に隙間ができないように各リーフ２３，２５を互いに密着して配設する構成とした場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ることなく、例えば、隣接するリーフ２３，２３間、リーフ２５，２５間、リーフ２３，２５間のそれぞれの一方の対向面（接触面）にＸ軸方向に沿って凹溝を設け、他方の対向面（接触面）に凸部を設け、この凸部を前記凹溝に摺動可能に嵌合する構成としてもよい。このことは第２〜第８の実施の形態についても同様である。

また、第３の実施の形態では、リーフ３３の進退方向とリーフ３５の進退方向とが互いに９０度直交するように第１のエネルギー吸収層３４と第２のエネルギー吸収層３６を積層する構成とした場合を例に挙げたが、例えばリーフ３３の進退方向とリーフ３５の進退方向とを９０度以外の角度（例えば６０度、３０度）で交差させる構成としてもよい。

さらに、第１の実施の形態では、エネエルギー吸収体として複数枚のリーフ１３を用いる場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ることなく、例えば複数枚のリーフ１３を一体として構成し、１枚のリーフとして用いることもできる。このことは、第２〜第８の実施の形態についても同様である。

第２の実施の形態では、全てのエネルギー吸収層２４，２６を用いて開口部２９，３０を形成する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ることなく、例えば、照射条件に応じて必要なエネルギー吸収層のみ移動させて開口部２９または開口部３０を形成してもよい。このことは第３〜第８の実施の形態についても同様である。

さらに、第１の実施の形態では、エネルギー吸収層１４の各列毎に２枚のリーフ１３，１３を並べて配置する構成とした場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ることなく、例えばエネルギー吸収層１４の各列毎に１枚のリーフを設ける構成としもよいし、３枚以上のリーフを設ける構成としてもよい。このことは、第２〜第８の実施の形態についても同様である。

また、第１の実施の形態では、リーフ１３を１６列並べてエネルギー吸収層１４を構成する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ることなく、例えばリーフを１７列以上配置してもよいし、１５列以下でもよい。このことは、第２〜第８の実施の形態についても同様である。

本発明の第１の実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図である。 飛程補償装置を図１中の矢示II−II方向からみた正面図である。 図２中のリーフを拡大して示す部分斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図である。 飛程補償装置を図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた正面図である。 図５中のリーフを拡大して示す部分斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図である。 飛程補償装置を図７中の矢示VIII−VIII方向からみた背面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図である。 図１１中のリーフを拡大して示す部分斜視図である。 本発明の第７の実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図である 本発明の第８の実施の形態に係る重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図である。 従来技術による重粒子線がん治療装置の全体構成を示す概略図である。 図１５中の重粒子線がん治療装置の照射部分と患者を示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１ 照射ビーム（放射線）
３ 患者
４，４′ 標的
１１，２１，３１，４１，５１，６１，８１，１０１ 重粒子線がん治療装置（重荷電粒子線照射装置）
１２，２２，３２，４２，５２，６２，８２，１０２ 飛程補償装置
１３，２３，２５，３３，３５，４３，４５，５３，５５，６３，６５，６７，８３，８５，８７，８９，１０３，１０５ リーフ（エネルギー吸収体）
１４ エネルギー吸収層
１５，２７，２８，３７，３８，４７，４８，５７，５８，９１，９２，１０７，１０８ アクチュエータ
２４，３４，４４，５４，６４，８４，１０４ 第１のエネルギー吸収層
２６，３６，４６，５６，６６，８６，１０６ 第２のエネルギー吸収層
６８，８８ 第３のエネルギー吸収層
９０ 第４のエネルギー吸収層

Claims (11)

1. 放射線源から標的に向けて照射される放射線の経路の途中に設けられ、前記放射線のエネルギーを吸収して前記標的に対する放射線の飛程を調整する飛程補償装置において、
   前記放射線のエネルギーを吸収する複数のエネルギー吸収体と、前記各エネルギー吸収体を前記放射線の経路に向けて別個独立に進退可能に移動させるアクチュエータとを備えることを特徴とする飛程補償装置。
2. 前記エネルギー吸収体は、細長い板状体からなるリーフであり、このリーフを板状に複数列並べて配置することによりエネルギー吸収層を構成することを特徴とする請求項１に記載の飛程補償装置。
3. 前記エネルギー吸収層を、前記放射線の経路に沿って複数配置したことを特徴とする請求項２に記載の飛程補償装置。
4. 前記複数のエネルギー吸収層のうち少なくともいずれか１つのエネルギー吸収層のリーフを、他のエネルギー吸収層のリーフとは異なる方向に移動させることを特徴とする請求項３に記載の飛程補償装置。
5. 前記複数のエネルギー吸収層のうち少なくともいずれか１つのエネルギー吸収層のリーフを、他のエネルギー吸収層のリーフとは異なる板厚をもって形成したことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の飛程補償装置。
6. 前記複数のエネルギー吸収層のうち少なくともいずれか１つのエネルギー吸収層のリーフを、他のエネルギー吸収層のリーフとは異なるエネルギー吸収率を有する材料をもって形成したことを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の飛程補償装置。
7. 前記複数のエネルギー吸収層のうち少なくともいずれか１つのエネルギー吸収層のリーフを、他のエネルギー吸収層のリーフとは異なる板幅をもって形成したことを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれか１項に記載の飛程補償装置。
8. 前記エネルギー吸収層を、各列毎に一対のリーフが長さ方向で対向して互いに離間、接近するように構成したことを特徴とする請求項２ないし請求項７のいずれか１項に記載の飛程補償装置。
9. 前記リーフには、斜めに傾斜したテーパ面を形成したことを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれか１項に記載の飛程補償装置。
10. 前記放射線の照射中に前記エネルギー吸収体を進退させる構成としたことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の飛程補償装置。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の飛程補償装置を備えたことを特徴とする重荷電粒子線照射装置。
    

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