JPH1164530A - 水ファントム型線量分布測定装置 - Google Patents

水ファントム型線量分布測定装置

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JPH1164530A
JPH1164530A JP9216472A JP21647297A JPH1164530A JP H1164530 A JPH1164530 A JP H1164530A JP 9216472 A JP9216472 A JP 9216472A JP 21647297 A JP21647297 A JP 21647297A JP H1164530 A JPH1164530 A JP H1164530A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 治療前の実際の線量分布の測定を、迅速且つ
正確に行えるようにし、しかも、回転ガントリでも、正
確な測定が迅速に行えるようにする。 【解決手段】 センサ４６を水が充満された密閉水槽５
２に挿入し、該密閉水槽５２を、放射線照射部１２０に
直接取付可能とすると共に、その取付フレーム５４に対
して、前記センサ４６を移動自在とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水ファントム型線
量分布測定装置に係り、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に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の放射線による癌治療には、Ｘ線、
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。
【０００３】これは、陽子が電子に及ぼす電気力は近距
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。
【０００４】そのため、身体の深部に位置する癌であっ
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。
【０００５】放射線照射による癌の治療では、周辺の正
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。
【０００６】ところで、加速器から得られる陽子線は細
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。
【０００７】そこで、図７に示すようにして、照射対象
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。
【０００８】前記拡大ビーム２４は、治療対象（例えば
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１２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。
【０００９】該ファインディグレーダ２６を透過した陽
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。
【００１０】該リッジフィルタ２８を通過した陽子線
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。
【００１１】該ブロックコリメータ３０を通過した陽子
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。
【００１２】該ボーラス３２を通過した陽子線は、例え
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。
【００１３】この際、治療に先立って、まず、照射野が
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。
【００１４】従来の陽子線治療装置は、水平あるいは垂
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、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。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位置合
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。
【００１６】本発明は、このような要請を満足した、医
療用の陽子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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、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
射部に取り付けるための取付手段と、該取付手段に対し
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。
【００１８】又、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
ようにしたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、図１に示す
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。
【００２０】図１において、１５０は、回転ガントリ１
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。
【００２１】図２は、本実施形態の水ファントム型線量
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。
【００２２】本実施形態における水ファントム型線量分
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。
【００２３】前記取付フレーム５４には、図３に詳細に
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。
【００２４】前記移動機構６０は、図３乃至図５に詳細
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。
【００２５】前記Ｘ軸駆動装置７２には、図３に詳細に
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。
【００２６】前記Ｙ軸駆動装置７２には、図４に詳細に
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。
【００２７】前記Ｚ軸駆動装置９０には、図４に詳細に
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。
【００２８】図３において、９８は、Ｚ軸の挿入深さに
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。
【００２９】線量分布の測定に際しては、前記位置決め
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。
【００３０】次いで、Ｘ軸駆動装置６２、Ｙ軸駆動装置
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。
【００３１】本実施形態においては、位置決めピン５６
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。
【００３２】又、取付フレーム５４がワンタッチレバー
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。
【００３３】更に、Ｚ軸駆動装置９０によりセンサ４６
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。
【００３４】又、Ｘ軸駆動装置６２及びＹ軸駆動装置７
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。
【００３５】前記実施形態においては、本発明が、回転
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。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、治療前に放射線線量分
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水ファントム型線量分布測定装置
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
【図２】本発明の実施形態が放射線照射部の先端に取り
付けられた状態を示す正面図
【図３】前記実施形態の線量分布測定装置を示す拡大正
面図
【図４】同じく拡大側面図
【図５】同じく横断面図
【図６】陽子線治療の原理を示す線図
【図７】陽子線治療における照射野形成の原理を示す斜
視図
【図８】従来の水ファントム型線量分布測定装置の構成
及び問題点を示す断面図
【符号の説明】
３６…陽子線 ４４…水 ４６…センサ ５０…線量分布測定装置 ５２…密閉水槽 ５４…取付フレーム ５６…位置決めピン ５８…ワンタッチレバー ６０…移動機構 ６２…Ｘ軸駆動装置 ６４…Ｘ方向移動フレーム ６５、７４、９２…電気モータ ６６、７６、９４…送りねじ ６８、７８、９６…ナット ７２…Ｙ軸駆動装置 ８０…Ｙ方向移動フレーム ９０…Ｚ軸駆動装置 １２０…放射線照射部 １００…回転ガントリ ２００…治療用ベッド

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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取り付けるための取
    付手段と、 該取付手段に対して、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。
  2. 【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。
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