JP3203211B2 - 水ファントム型線量分布測定装置及び放射線治療装置 - Google Patents
水ファントム型線量分布測定装置及び放射線治療装置Info
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Description
量分布測定装置及び放射線治療装置に係り、特に、陽子
線治療装置等による照射治療前に、放射線を使用して実
際の線量分布を確認する際に用いるのに好適な、迅速か
つ正確に、水中の放射線の線量分布を測定することが可
能な、水ファントム型線量分布測定装置、及び、これを
備えた放射線治療装置に関する。
ガンマ線、電子線及び速中性子線等が利用されてきた。
これらの放射線は、図6に示す如く、身体表面近くで放
射線が最も強いため、深部の癌を治療する場合には、正
常な体表面付近の組織をも傷付けてしまう可能性が大き
い。一方、水素原子から電子をはぎ取った、正の電荷を
持ち、電子の1836倍の質量を持つ陽子を、加速器を
使って高エネルギまで加速して得られる陽子線は、身体
表面から一定の深さで線量が最大になるブラッグピーク
Pを形成し、その後急速に零になるという特性がある。
離で大きいので、陽子の運動エネルギが大きく高速で走
っている時は、周辺電子と作用する時間が短く、電離量
は小さいが、運動エネルギを失い止まる寸前になると、
作用する時間が長くなり、電離量は急速に増加するため
である。
ても、癌以外の正常細胞に比較的障害を与えずに治療す
ることが可能となる。又、陽子線自体の生物に与える効
果(RBE)が、X線の場合とほぼ同じであることか
ら、陽子線治療は、従来のX線治療における知識や経験
の蓄積を十二分に活用できるという利点も合せ持ってい
る。これらの特徴を生かし、機能器官を除去しないで治
療する、生活の質(クォリティ・オブ・ライフ)の向上
を目指した治療装置として、陽子線治療装置が導入され
つつある。
常組織が回復不能な影響を受けないよう、癌組織のみに
致死的な線量を集中することが理想であり、陽子線治療
は、図6に示したように、物質に入射した陽子線が、停
止する直前にブラッグピークPで最大の線量を与えると
いう性質を利用して、癌組織のみを該ブラッグピークP
で被うことにより、この理想を実現しようとするもので
ある。
いビーム状であり、そのエネルギ(ブラッグピークの深
さ)も一定である。一方、癌組織は、様々な大きさと複
雑な形状を持ち、その体内における深さも一定ではな
く、又、陽子線が通過しなければならない組織の密度も
一様ではない。従って、陽子線治療を行うためには、陽
子線ビームを、癌全体が一度に照射できる位の幅広い
ビームに拡大し、癌の深さに応じてそのエネルギを調
整し、奥行きのある癌組織全体が一様に照射できるよ
う、癌の厚みに応じてエネルギ分布を持たせ、更に、
癌の輪郭や陽子線が通過する組織の不均一さに応じた補
正を加える必要がある。
の形状に合わせた照射野を形成している。即ち、照射部
まで送られた来た、細い陽子ビーム20に、例えば厚さ
数mmの鉛でできた散乱体22により、横方向に広がり
を持たせて、幅広いビーム24に拡大する。該散乱体2
2を頂点とする円錐状に広がって伝搬する拡大ビーム2
4から、後述するコリメータを用いて中心軸付近の、線
量率が比較的均一な部分を切り出すと、下方の治療台
(図示省略)上で、治療に必要な直径十数cmの照射野
が得られる。
患者10の体内の腫瘍12)の深さに応じて、陽子線の
最大到達深さを調整するためのファインディグレーダ2
6に入射される。該ファインディグレーダ26は、例え
ば2個の楔型をした対向するアクリルブロック26a、
26bから構成され、該ブロック26a、26bの重な
り方を調節することによって、陽子線が通過する部分の
厚みを連続的に変化させることができる。陽子線は、通
過した物質の厚みに応じてエネルギを失い、到達できる
深さが変わるので、このファインディグレーダ26の調
節により、図6に示したブラッグピークPを、治療が必
要な深さに合わせることができる。
子線は、腫瘍12の厚みに対応して陽子線のエネルギ深
さに分布ΔPを持たせるためのリッジフィルタ28に入
射される。該リッジフィルタ28は、階段状に厚みの変
化する金属棒を簾状に並べたものであり、厚みの異なる
金属を通過した陽子線は、異なる深さにブラッグピーク
Pを作るので、階段の幅と高さの調節により、それらを
適当に重ね合わせ、ピークの幅ΔPを拡大することがで
きる。
は、陽子線の平面形状を粗く整形するためのブロックコ
リメータ30に入射される。後述する最終コリメータに
加えて、ここで、ブロックコリメータ30による整形を
行っているのは、患者10の近くでブロックコリメータ
による2次放射線が発生しないようにするためである。
線は、例えば樹脂製の不整形フィルタであるボーラス3
2に入力され、腫瘍12の最大深さの断面形状と組織の
不均一性に関する補正が行われる。このボーラス32の
形状は、腫瘍12の輪郭線と、例えば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。
ば真鍮等の最終コリメータ34に入射され、腫瘍12の
平面形状の輪郭に合わせた最終調整が行われた後、治療
用陽子線36として、患者10に照射される。
目標通りに形成されているかを確認するため、図8に示
す如く、人体による吸収を模した水44が入れられた水
槽42中に配置したセンサ46を有する水ファントム型
線量分布測定装置40により、実際の線量分布を測定し
ている。
直の固定照射方式を採用しており、放射線照射部120
も含めて全て固定されていたので、前記水槽42は、例
えば特開平2−182271に示される如く、その上部
が開放され、該水槽42を治療用ベッドの上に置いた
り、又は、キャスタ付の移動台48上に置いたりして、
実験の都度、手作業で位置決めを行っていた。
せや、水44の水位の管理が大変であるだけでなく、水
槽移動中に水がこぼれて水位が変化する恐れがある。
又、放射線治療装置を実際の医療に用いる場合には、例
えば20分に1回程度の使用頻度が考えられるので、水
ファントム型線量分布測定装置を用いた線量分布の確認
も、迅速に行う必要がある。更に、エンジニアでなく、
医師や放射線技師が取り扱うので、特別な技術を必要と
することなく、容易に取り扱える必要がある。又、発明
者等が設計中(未公知)の、図1に示すような、整形後
の陽子線36の照射部120が、患者を固定する治療用
ベッド200の回りに回転可能とされた回転照射室(ガ
ントリと称する)100に放射線照射部120を取り付
けた場合には、該放射線照射部を患者の回りに360°
回転させて使用するので、図8に破線で示した如く、水
槽42中の水44の表面に対する入射角θの違いが、線
量分布の測定結果に影響を与えないようにする必要があ
る。
転ガントリを備えた医療用の放射線治療装置に用いるの
に好適な、水ファントム型線量分布測定装置を提供する
ことを課題とする。
たセンサを用いて、放射線照射部から照射された放射線
の、水中における線量分布を測定する水ファントム型線
量分布測定装置において、前記センサが挿入される、水
が充満された密閉水槽と、該密閉水槽を、前記放射線照
射部に容易に着脱可能に固定するための取付フレーム
と、該取付フレームに対して、少なくとも前記センサを
移動するための移動手段とを備えることにより、前記課
題を解決したものである。
垂直な方向には、前記密閉水槽ごと前記センサを移動
し、放射線の照射方向には、前記センサのみを移動する
ようにしたものである。又、前記取付フレームが位置決
め手段を含むようにしたものである。 本発明は、又、放
射線治療装置において、治療用ベッドと、該治療用ベッ
ドの回りに回転可能とされた放射線照射部と、該放射線
照射部に固定された前記水ファントム型線量分布測定装
置とを備えたものである。
如く、陽子線36の照射部120が、治療用ベッド20
0の回りに回転可能とされた回転ガントリ100を有す
る陽子線治療装置に適用した、本発明の実施形態を詳細
に説明する。
00の手前に配置される準備室、160は、該準備室1
50から、6軸(X、Y、Z、θx、θy、θz)方向
に移動自在の状態でベッド200を回転ガントリ100
内に挿入するためのベッド駆動装置である。
分布測定装置50を、放射線照射部120の先端(図で
は下端)に取り付けた状態を示す。
布測定装置50は、センサ46が下方から挿入される、
水が充満された、円筒状の密閉水槽52と、該密閉水槽
52を、前記放射線照射部120に固定するための取付
フレーム54と、該取付フレーム54に対して、陽子線
36の照射方向と垂直な方向(図2の左右方向及び紙面
に垂直な方向)には、前記密閉水槽52ごと前記センサ
46を移動し、陽子線36の照射方向(図2の上下方
向)には、前記センサ46のみを密閉水槽52内で移動
する移動機構60を含んで構成されている。
示したように、前記放射線照射部120の取付面に形成
された孔(図示省略)により位置決めを行うための位置
決めピン56と、該取付フレーム54をワンタッチで放
射線照射部120にクランプして固定するための、例え
ば4個所に取付けられたワンタッチレバー58とが備え
られている。
に示す如く、前記取付フレーム54に対してX方向移動
フレーム64をX軸方向(図3の左右方向)に移動する
ためのX軸駆動装置62と、該X方向移動フレーム64
に対してY方向移動フレーム80をY軸方向(図3の紙
面に垂直な方向)に移動するためのY軸駆動装置72
と、該Y方向移動フレーム80に固定された前記密閉水
槽52の底面から、前記センサ46を所定深さ(例えば
アイソセンタ位置)まで挿入するためのZ軸駆動装置9
0を含んで構成されている。
示したように、前記取付フレーム54に固定された、例
えば減速機が内蔵された電気モータ65と、該電気モー
タ65によって回転駆動される送りねじ66と、該送り
ねじ66と螺合して、前記X方向移動フレーム64をX
軸方向に移動するためのナット68とが備えられてい
る。
示したように、前記X方向移動フレーム64に固定され
た、例えば減速機が内蔵された電気モータ74と、該電
気モータ74によって回転駆動される送りねじ76と、
該送りねじ66と螺合して、前記Y方向移動フレーム8
0をY軸方向に移動するためのナット78とが備えられ
ている。
示したように、前記Y方向移動フレーム80に固定され
た、例えば減速機が内蔵された電気モータ92と、該電
気モータ92によって回転駆動される送りねじ94と、
該送りねじ94と螺合して、前記センサ46をZ軸方向
に移動するためのナット96とが備えられている。
よって変化する密閉水槽52内の水の体積を調節するた
めのシリンダである。
ピン56を利用して放射線照射部120に対して取付フ
レーム54を位置決めした状態で、ワンタッチレバー5
8で取付フレーム54を放射線照射部120に固定す
る。
72、Z軸駆動装置90の電気モータ64、74、92
を回転することにより、センサ46を所望の位置に移動
して、線量を測定する。
が設けられているので、取付フレーム54を放射線照射
部120に対して正確に位置決めすることができ、再現
性の高い測定結果が得られる。
58により放射線照射部120に固定されるので、取付
フレーム54の放射線照射部120への取付け、取外し
等の取り扱いが容易である。
の密閉水槽52中への挿入深さを変えられるようにして
いるので、人体の表面から患部までの距離に相当する、
水面からセンサまでの距離を容易に変えることができ
る。
2で、密閉水槽52自体を移動するようにしているの
で、X軸駆動装置及びY軸駆動装置の構成が簡略であ
る。なお、密閉水槽52内でセンサ46のみをX軸、Y
軸、Z軸の3軸方向に移動自在とすることも可能であ
る。
ガントリ100内に取り付けられた放射線照射部120
を含む陽子線治療装置に適用されていたが、本発明の適
用対象はこれに限定されず、固定照射室に固定配置され
た放射線照射部や、X線や電子線等の他の放射線治療装
置にも、同様に適用できることは明らかである。
布の測定を、迅速且つ簡単に行うことができる。特に、
水が充満された密閉水槽を用いているので、回転ガント
リ等に配置される放射線照射部において、実際の照射条
件に応じて照射部を任意の角度に回転させた場合でも、
水面からセンサ位置までの距離が変わらず、患者の患部
に合わせた正確な測定が可能である。又、水槽移動中に
水がこぼれて水位が変化することがなく、水面の監視も
不要である。更に、放射線照射部に対する取付け、取外
しが容易で、取り扱いが簡単である等の優れた効果を有
する。
が取り付けられる放射線照射部の回転ガントリへの取付
状態を示す斜視図
付けられた状態を示す正面図
面図
視図
及び問題点を示す断面図
Claims (4)
- 【請求項1】水中に配置したセンサを用いて、放射線照
射部から照射された放射線の、水中における線量分布を
測定する水ファントム型線量分布測定装置において、 前記センサが挿入される、水が充満された密閉水槽と、 該密閉水槽を、前記放射線照射部に容易に着脱可能に固
定するための取付フレームと、 該取付フレームに対して、少なくとも前記センサを移動
するための移動手段と、 を備えたことを特徴とする水ファントム型線量分布測定
装置。 - 【請求項2】請求項1において、前記移動手段が、放射
線の照射方向と垂直な方向には、前記密閉水槽ごと前記
センサを移動し、放射線の照射方向には、前記センサの
みを移動することを特徴とする水ファントム型線量分布
測定装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、 前記取付フレームが位置決め手段を含むことを特徴とす
る水ファントム型線量分布測定装置。 - 【請求項4】 治療用ベッドと、 該治療用ベッドの回りに回転可能とされた放射線照射部
と、 該放射線照射部に固定された、請求項1乃至3のいずれ
かに記載の水ファントム型線量分布測定装置と、 を備えたことを特徴とする放射線治療装置。
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