(57)【要約】【課題】ブラッグピーク幅を十分に広げることが可能なスポットサイズの小さな粒子線治療システムと、このような粒子線治療システムに好適なリッジフィルタおよびその製造方法を提供する。【解決手段】ビームの飛程を分散させる機能を備えたリッジフィルタ１０１を備え、このリッジフィルタ１０１を構成する構造体３０１は、構造体３０１の繰り返し方向において点対称形状且つ左右非対称形状である。また深さ方向の最上流面３０１Ａおよび最下流面３０１Ｂの繰り返し方向の厚さが等しく、最上流面３０１Ａや最下流面３０１Ｂより繰り返し方向の厚さが厚い部分が深さ方向において存在しない構造である。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リッジフィルタを備えた粒子線治療システムであって、
前記リッジフィルタは、このリッジフィルタにおける粒子線入射方向と同じ方向を深さ方向、前記粒子線入射方向と垂直をなす平面における前記リッジフィルタの一方の方向を繰り返し方向、もう一方の方向を奥行き方向とそれぞれ定義したときに、前記繰り返し方向に複数個配置された構造体を有し、
この構造体は、前記繰り返し方向の中心線に対して左右非対称形状で、前記繰り返し方向の中心線と前記深さ方向の中心線との交点に対して点対称形状で、前記深さ方向の最上流面および最下流面の前記繰り返し方向厚さが等しく、前記面より前記繰り返し方向の厚さが厚い部分が前記深さ方向において存在しない
ことを特徴とする粒子線治療システム。
【請求項２】
請求項１の粒子線治療システムにおいて、
前記リッジフィルタは、前記構造体が前記繰り返し方向において交互に左右反転されて配置された
ことを特徴とする粒子線治療システム。
【請求項３】
請求項１の粒子線治療システムにおいて、
前記リッジフィルタは、前記最上流面または前記最下流面において前記構造体とそれぞれ接する台座部と、前記繰り返し方向と前記奥行き方向との少なくともいずれかの方向からこの台座部を複数個挟み込む把持部材を更に有する
ことを特徴とする粒子線治療システム。
【請求項４】
請求項１の粒子線治療システムにおいて、
前記構造体は、前記深さ方向に対して幅を広げて、ブラッグピーク幅を広げるよう形成された
ことを特徴とする粒子線治療システム。
【請求項５】
ビームのエネルギー分布を拡大するためのリッジフィルタであって、
このリッジフィルタにおける粒子線入射方向と同じ方向を深さ方向、前記粒子線入射方向と垂直をなす平面における前記リッジフィルタの一方の方向を繰り返し方向、もう一方の方向を奥行き方向とそれぞれ定義したときに、前記繰り返し方向に複数個配置された構造体を有し、
この構造体は、前記繰り返し方向の中心線に対して左右非対称形状で、前記繰り返し方向の中心線と前記深さ方向の中心線との交点に対して点対称形状で、前記深さ方向の最上流面および最下流面の前記繰り返し方向厚さが等しく、前記面より前記繰り返し方向の厚さが厚い部分が前記深さ方向において存在しない
ことを特徴とするリッジフィルタ。
【請求項６】
ビームのエネルギー分布を拡大するためのリッジフィルタの製造方法であって、
このリッジフィルタにおける粒子線入射方向と同じ方向を深さ方向、前記粒子線入射方向と垂直をなす平面における前記リッジフィルタの一方の方向を繰り返し方向、もう一方の方向を奥行き方向とそれぞれ定義したときに、前記繰り返し方向の中心線に対して左右非対称形状で、前記繰り返し方向の中心線と前記深さ方向の中心線との交点に対して点対称形状で、前記深さ方向の最上流面および最下流面の前記繰り返し方向厚さが等しく、前記面より前記繰り返し方向の厚さが厚い部分が前記深さ方向において存在しない構造体を、前記繰り返し方向に複数個配置し、この構造体を前記繰り返し方向もしくは前記奥行き方向から複数個挟み込む
ことを特徴とするリッジフィルタの製造方法。
【請求項７】
請求項６のリッジフィルタの製造方法において、
前記構造体を前記繰り返し方向において交互に左右反転させて配置する
ことを特徴とするリッジフィルタの製造方法。
【請求項８】
請求項６のリッジフィルタの製造方法において、
前記構造体を、削り出しによって一体形成する
ことを特徴とするリッジフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子線治療システムおよびリッジフィルタならびにリッジフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子線治療では、スキャニング照射法が普及しつつある。このスキャニング照射法では、標的を微少領域（以下、スポット）に分割して考え、スポット毎に細径のビームを照射する。あるスポットに既定の線量が付与されると、ビームの照射を停止し、次のスポットに向けてビームを走査する。ビームをビーム進行方向（以下、深さ方向）と垂直な方向（以下、横方向）に走査する場合は、走査電磁石を用いる。ある深さについてすべてのスポットに既定線量が付与されると、ビームを深さ方向に走査する。ビームを深さ方向に走査する場合は、加速器での加速条件を変更する、もしくはビームをレンジシフタ中を通過させるなどの方法によってビームのエネルギーを変更する。最終的に、全てのスポット、即ち標的全体に一様な線量が付与される。
このスポットスキャニングでは、スポットを細かく配置するほど照射時間は増加し、線量率が低下する傾向にある。なお、標的全体に一様な線量を付与することを体積照射と呼ぶ。
【０００３】
スポット毎のビームは深さ方向にブラッグカーブと呼ばれる線量分布を形成する。ブラッグカーブはビームの飛程近傍にピーク（ブラッグピーク）を持つ。ブラッグピークより深い位置では、線量は急激にほぼゼロまで低下する。
ブラッグピークの発生深さは被照射体へのビームの入射エネルギーに依存し、高エネルギーのビームほどピークは深い位置に発生する。また、スポット毎のビームは横方向に対して２次元ガウス分布状の広がりを持つ。ガウス分布の１σ、即ちスポットサイズはアイソセンタ面において２ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。高エネルギーのビームほどスポットサイズは小さい。
【０００４】
重粒子線などの様にブラッグカーブが鋭いピークを持つ場合、深さ方向には細かな間隔でスポットを配置する必要がある。従って、線量率が低下し、治療が長時間化する課題があった。また、粒子線治療システムは多くのビームエネルギーを用意する必要があるため、日々の品質保証にも時間と手間を要する。
【０００５】
このような課題に対して、非特許文献１では照射野形成装置にリッジフィルタを設置する手法が提示されている。非特許文献１のリッジフィルタは左右対称な山状の構造体を横方向へ一列に並べて構成されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】U.Weber and G.Kraft, “Design and construction of a ripple filter for a smoothed depth dose distribution in conformal particle therapy”, Phys.Med.Biol.44 (1999) 2765-2775.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した非特許文献１に記載されたようなリッジフィルタは、ビームの飛程をガウス分布状に分散させることでブラッグピークの幅を拡大させる機能がある。このリッジフィルタの高さが大きいほど、ピーク幅の拡大量は増加し、粒子線治療システムの線量率が向上する。
【０００８】
ここで、リッジフィルタの横方向への繰り返し間隔は、スポットサイズと同等程度まで細かくする必要がある。これは、繰り返し間隔を荒くすると、異なる飛程損失のビームが十分に混ざり合わず、体積照射において横方向の線量分布にリップルが発生し、線量一様度の悪化を招く可能性があるためである。
【０００９】
スポットサイズの小さな粒子線治療システムでは、リッジフィルタによりブラッグピーク幅を十分に広げられず、高線量率でのビーム照射が困難になるとの課題があった。これは、繰り返し間隔の細かいリッジフィルタでは先端部が薄くなり、高さの大きなものを加工することが非常に困難となるためである。
また、先端部が薄いために、リッジフィルタ、特にその先端部が破損しやすいとの課題もあった。
【００１０】
本発明は、ブラッグピーク幅を十分に広げることが可能なスポットサイズの小さな粒子線治療システムと、このような粒子線治療システムに好適なリッジフィルタおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、リッジフィルタを備えた粒子線治療システムであって、前記リッジフィルタは、このリッジフィルタにおける粒子線入射方向と同じ方向を深さ方向、前記粒子線入射方向と垂直をなす平面における前記リッジフィルタの一方の方向を繰り返し方向、もう一方の方向を奥行き方向とそれぞれ定義したときに、前記繰り返し方向に複数個配置された構造体を有し、この構造体は、前記繰り返し方向の中心線に対して左右非対称形状で、前記繰り返し方向の中心線と前記深さ方向の中心線との交点に対して点対称形状で、前記深さ方向の最上流面および最下流面の前記繰り返し方向厚さが等しく、前記面より前記繰り返し方向の厚さが厚い部分が前記深さ方向において存在しないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、繰り返し間隔が細かく、且つ高さの大きなリッジフィルタを容易に製作可能となる。従って、このようなリッジフィルタをスキャニング照射法を用いた粒子線治療システムに用いることで、小さなスポットサイズでも線量一様度を悪化させることなく線量率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態による粒子線治療システムの全体構成を示す図である。
【図２】発明の第１の実施形態による照射野形成装置の概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態によるスキャニング照射法を採用した照射野形成装置によって形成される、１スポットあたりの線量分布図である。
【図４】本発明の第１の実施形態によるリッジフィルタの一部構成の概略図である。
【図５】本発明の第１の実施形態によるリッジフィルタの一部構成の奥行き方向における概略断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態によるリッジフィルタの繰り返し方向における概略断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態によるリッジフィルタを構成する構造体の一例を示す概略図である。
【図８】本発明の第１の実施形態によるリッジフィルタを構成する構造体の他の一例の概略図である。
【図９】本発明の第２の実施形態によるリッジフィルタの繰り返し方向における概略断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態による照射野形成装置の概略図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態による散乱体照射法を採用した照射野形成装置によって形成される、線量分布図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態によるリッジフィルタを構成する構造体の一例の概略図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態によるリッジフィルタを構成する構造体の他の一例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の粒子線治療システムおよびリッジフィルタならびにリッジフィルタの製造方法の実施形態を、図面を用いて説明する。
【００１５】
＜第１の実施形態＞  
本発明の粒子線治療システムおよびリッジフィルタならびにリッジフィルタの製造方法の第１の実施形態を、図１乃至図８を用いて説明する。
【００１６】
まず図１を用いて、本発明の一実施形態による粒子線治療システムの構成及び動作について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による粒子線治療システムの全体構成を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、粒子線治療システムは、陽子線照射装置１０２を備えている。
なお、本実施形態では陽子線照射装置１０２を例に説明するが、本発明は陽子より質量の重い粒子（炭素線など）を用いた重粒子線照射装置にも適用することができる。
【００１８】
この陽子線照射装置１０２は、図１に示すように、陽子線発生装置１０３，陽子線輸送装置１０４及び回転式照射装置１０５を有する。
なお、本実施形態では回転ガントリーを備える回転式照射装置１０５を例に説明するが、照射装置は固定式を採用することもできる。
【００１９】
図１において、陽子線発生装置１０３は、イオン源１０６，前段加速器１０７（例えば、直線加速器）及びシンクロトロン１０８を有する。イオン源１０６で発生した陽子イオンは、まず、前段加速器１０７で加速される。前段加速器１０７から出射した陽子線（以下、ビーム）は、シンクロトロン１０８で所定のエネルギーまで加速された後、出射デフレクタ１０９から陽子線輸送装置１０４に出射される。最終的に、ビームは、回転式照射装置１０５を経て被照射体に照射される。
【００２０】
回転式照射装置１０５は、回転ガントリー（図示せず）及び照射野形成装置１１０を有する。回転ガントリーに設置された照射野形成装置１１０は、回転ガントリーと共に回転する。陽子線輸送装置１０４の一部は、回転ガントリーに取り付けられている。
なお、本実施形態では陽子線の加速装置としてシンクロトロン１０８を採用したが、サイクロトロンや直線加速器を採用することができる。
【００２１】
図２はスキャニング照射法を採用する照射野形成装置１１０の概略図である。
図２において、スキャニング照射法では、標的２０１を微少領域（スポット）２０２に分割し、スポット２０２毎にビームを照射する。通過したビームの飛程をガウス分布状に分散させ、ブラッグピークの幅を拡大するため、照射野形成装置１１０にはリッジフィルタ１０１が設置されている。
【００２２】
図３はリッジフィルタ１０１を通過した１スポットあたりの陽子線の水中ブラッグカーブを示す図である。
図３において、ブラッグピーク幅の拡大により、本実施形態の粒子線治療システムでは深さ方向（図２におけるＺ方向）へのスポット間隔を拡張でき、高線量率でのビーム照射が可能となることが判る。
【００２３】
スキャニング照射法では、あるスポット２０２に所定の線量が付与されると、照射を停止して次の所定スポット２０２に向けてビームが走査される。横方向（図２におけるＸ方向，Ｙ方向）へのビーム走査には照射野形成装置１１０に搭載した走査電磁石２０３を用いる。
ある深さについてすべてのスポット２０２に所定線量を付与すると、照射野形成装置１１０は深さ方向にビームを走査する。深さ方向へのビームの走査は、シンクロトロン１０８での加速条件を変更する、もしくは、ビームを照射野形成装置１１０等に搭載したレンジシフタ（図示せず）を通過させる等の方法によりビームのエネルギーを変更することによって行う。
このような手順を繰り返し、最終的に標的２０１全体に一様な線量分布が形成される。スポット２０２毎のビームの横方向線量分布は、アイソセンタ面において１σ＝２ｍｍ〜２０ｍｍのガウス分布状に広がっている。
本実施形態では、走査電磁石２０３を励磁しない状態においてビームの中心が通過する直線をビーム軸と定義する。また、回転式照射装置１０５の回転軸とビーム軸との交点をアイソセンタと定義する。
【００２４】
図４にリッジフィルタ１０１の一部構成の概略図を、図５に奥行き方向におけるリッジフィルタ１０１の一部構成の断面の概略図を示す。
リッジフィルタ１０１は、ビームの入射方向と同じ方向を深さ方向（図２におけるＺ方向）、ビーム入射方向と垂直をなす平面におけるリッジフィルタ１０１の一方の方向を繰り返し方向（図２におけるＸ方向）、もう一方の方向を奥行き方向（図２におけるＹ方向）とそれぞれ定義したときに、構造体３０１が繰り返し方向に複数個配置された構造となっている。奥行き方向については、最上流面３０１Ａ等の面が、奥行き方向に延在している形状となっている。
【００２５】
また、図６にリッジフィルタ１０１の繰り返し方向における概略の断面を示す。
図６に示すように、リッジフィルタ１０１は、構造体３０１はその最上流面３０１Ａ側および最下流面３０１Ｂ側に台座部３０３と接している。また、この台座部３０３は、繰り返し方向において把持部材３０４によって複数個挟み込む形で把持されている。なお、把持部材３０４は、奥行き方向から台座部３０３を把持することや、繰り返し方向および奥行き方向の両方向側から台座部３０３を把持することができる。
【００２６】
次に、図７を参照してリッジフィルタ１０１を構成する構造第３０１の詳細について説明する。
図７にリッジフィルタを構成する構造体の概略図を示す。
【００２７】
図７に示すように、構造体３０１は、深さ方向において階段形状および逆階段形状となっており、ブラッグピーク幅を広げるよう形成されている。
構造体３０１は、また、繰り返し方向の中心線に対して左右非対称形状で、かつ繰り返し方向の中心線と深さ方向の中心線との交点Ｓ（重心）に対して点対称形状となっており、山状のような深さ方向における尖鋭部（先端部，頂上）を有さない形状となっている。すなわち、各構造体３０１を繰り返し方向の中心線で分割し、分割したうちの一方を深さ方向において上下反転させると、現在の一般的なリッジフィルタを構成する尖鋭部を有する山状の構造体と同じ形状となる。
更に、構造体３０１は、深さ方向の最上流面３０１Ａおよび最下流面３０１Ｂの繰り返し方向の厚さ（長さ）が等しくなっている。また、この最上流面３０１Ａや最下流面３０１Ｂより繰り返し方向の厚さ（長さ）が厚い（長い）部分が深さ方向において存在しない構造となっている。
従って、これらのような構造を満たす本実施形態における構造体３０１を備えるリッジフィルタ１０１は、現在存在するリッジフィルタと同様に、ビームの飛程をガウス分布状に分散させる機能を備えていることが判る。
【００２８】
なお、図７の構造第３０１の例では、段数は図示の都合上８段としているが、実際は深さ方向にもっと長くなっている。したがって、段数は８段に限定されず、リッジフィルタの求める性能に応じて適宜変更可能である。
【００２９】
次に、このような構造のリッジフィルタ１０１の製造方法について説明する。
【００３０】
リッジフィルタ１０１の構造材３０１の材質は、ビームの散乱を抑えてエネルギーを吸収する必要があるため、アルミまたは銅などの金属やＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂）である。
【００３１】
構造体３０１は、インゴット（素材のかたまり）から旋盤やフライス盤などを用いた削り出しによって一体形成によって作製する。
用いる旋盤，フライス盤や、削り出しの条件は一般的な条件であり、構造体３０１の形状が尖鋭部を持たない形状、すなわち繰り返し方向の中心線に対して左右非対称形状で、かつ繰り返し方向の中心線と深さ方向の中心線との交点Ｓに対して点対称形状、深さ方向の最上流面３０１Ａおよび最下流面３０１Ｂの繰り返し方向の厚さが等しく、最上流面３０１Ａや最下流面３０１Ｂより繰り返し方向の厚さが厚い部分が深さ方向において存在しない構造となるように、上述したアルミ，銅，ＡＢＳ等からなるインゴットを削り出し加工によって作製する。
【００３２】
台座部３０３は、構造体３０１を削り出し加工の際に同時に削り出し加工によって一体形成によって作製するか、構造体３０１を削り出し加工によって作製した後に別途作製した台座部３０３を最上流面３０１Ａおよび最下流面３０１Ｂに対して取り付けることによって、構造体３０３に接触させる。台座部３０３および把持部材３０４の材質は、構造体３０１と同材質とすることが望ましい。
【００３３】
このような台座部３０３を備えた構造体３０１を複数作製した後に、構造体を繰り返し方向に複数配置し、その状態で把持部材３０４によって台座部３０３を把持させることでリッジフィルタ１０１を作製する。
【００３４】
上述したように、本発明の粒子線治療システムおよびリッジフィルタならびにリッジフィルタの製造方法の第１の実施形態では、ビームの飛程を分散させる機能を備えたリッジフィルタ１０１を備え、このリッジフィルタ１０１を構成する構造体３０１は、構造体３０１の繰り返し方向において点対称形状且つ左右非対称形状である。また深さ方向の最上流面３０１Ａおよび最下流面３０１Ｂの繰り返し方向の厚さが等しく、最上流面３０１Ａや最下流面３０１Ｂより繰り返し方向の厚さが厚い部分が深さ方向において存在しない構造である。
【００３５】
よって、リッジフィルタ１０１の構造体３０１が現在のような山状における尖鋭部を持たない構造であるため、繰り返し間隔が細かく、且つ高さの大きな構造体を製作可能となる。従って、このような構造体３０１を備えたリッジフィルタ１０１をスキャニング照射法を用いた粒子線治療システムに用いることで、小さなスポットサイズでも線量一様度を悪化させることなく線量率を向上できる。また、深さ方向へのスポット間隔を広げられるため、体積照射に必要なビームエネルギー数を削減でき、粒子線治療システムの品質保証において時間と手間を低減できる。更に、リッジフィルタが破損しにくくなるため、粒子線治療システムの稼働率が向上する。
【００３６】
また、リッジフィルタ１０１の構造体３０１が尖鋭部を持たないため、加工が容易になるため製造が容易であり、リッジフィルタの製造に要するコストを低減することができ、粒子線治療システムを低コスト化できる。
【００３７】
また、リッジフィルタ１０１が、その最上流面３０１Ａ側および最下流面３０１Ｂ側に構造体３０１と接している台座部３０３と、繰り返し方向においてこの台座部３０３を複数個挟み込む把持部材３０４を有している。従って、高い精度で構造体３０１を繰り返し方向に並べて固定する際に、把持部材３０４によって奥行き方向から把持するだけでよいため、固定が容易となり、また微調整が容易である。よって、高い精度で繰り返し方向に構造体３０１を配置することが容易に行え、ハンドリングに優れたリッジフィルタとなる。更に、台座部３０３を把持部材３０４によって把持するため、構造体３０１に負担がかからず、構造体３０１がより破損しにくくなり、粒子線治療システムの稼働率の向上に更に寄与する。
【００３８】
更に、尖鋭部を持たないことにより、ビーム進行方向（深さ方向）にリッジフィルタ１０１の先端部の高さを高くすることが非常に容易であり、ブラッグピーク幅を容易に広げることができる。このため、ブラッグピーク幅を増加するのに厚手のレンジシフタを設置する必要がないため、ビームサイズを細く保つことができる。
【００３９】
なお、リッジフィルタ１０１の構造体は、図７に示すような深さ方向において階段状となっている構造の構造体３０１に限られず、図８に示すように深さ方向においてなめらかな形状となっている構造の構造体３０５を用いることができる。
図８に示すようなこの構造体３０５も、繰り返し方向の中心線に対して左右非対称形状で、かつ繰り返し方向の中心線と深さ方向の中心線との交点Ｓに対して点対称形状となっている。また、構造体３０５は、深さ方向の最上流面３０５Ａおよび最下流面３０５Ｂの繰り返し方向の厚さが等しくなっている。更に、深さ方向において最上流面３０５Ａや最下流面３０５Ｂより繰り返し方向の厚さが厚い部分が存在せず、同じ厚さとなっている構造である。
【００４０】
このような構造の構造体３０５も、アルミ，銅，ＡＢＳ等からなるインゴットを削り出し加工によって作製することができる。
【００４１】
この図８に示すような構造体３０５を備えたリッジフィルタについても、上記と同様の効果が得られる。
【００４２】
＜第２の実施形態＞  
本発明の粒子線治療システムおよびリッジフィルタならびにリッジフィルタの製造方法の第２の実施形態を図９を用いて説明する。なお、厚さ方向、繰り返し方向、奥行き方向は、図２や図４等と同様に定義する。また、本実施形態による粒子線治療システムの全体構成は図１と同様である。さらに、本実施形態による粒子線治療システムに用いる照射野形成装置の構成は、図２と同様である。
【００４３】
図９に、本実施形態のリッジフィルタ１０１の繰り返し方向における概略の断面を示す。
図９に示すように、本実施形態のリッジフィルタ１０１Ａは、各構造体３０１が、繰り返し方向において交互に左右反転させて配置されたものである。
【００４４】
本発明の粒子線治療システムおよびリッジフィルタならびにリッジフィルタの製造方法の第２の実施形態においても、前述した粒子線治療システムおよびリッジフィルタならびにリッジフィルタの製造方法の第１の実施形態とほぼ同様な効果が得られる。
【００４５】
加えて、本実施形態の構造体３０１の配置のメリットは、横方向に大きな標的に対しても一様な線量分布を形成できることである。
例えば、ビーム走査によりリッジフィルタ１０１へのビーム入射角が大きくなると、図６に示すような第１の実施形態の構造体３０１の配置では、リッジフィルタ１０１中でのビームの通過経路に偏りが生じる。より具体的には、図６に示すＡの領域では、ビームが構造体３０２の傾きに対し平行に通過する傾向となる。一方、図６のＢの領域では、ビームが垂直に通過する傾向となる。従って、スポット位置に依存してビームの飛程分散量が変化し、体積照射時に一様な線量分布が得られない可能性がある。
しかし図９に示すような本実施形態の構造体３０１の配置では、ビームの通過経路に偏りが生じにくいため、スポット位置に関わらずビームの飛程分散量はほぼ一定となり、一様な線量分布が得られる、との効果を奏することができる。
【００４６】
＜第３の実施形態＞  
本発明の粒子線治療システムおよびリッジフィルタならびにリッジフィルタの製造方法の第３の実施形態を図１０乃至図１３を用いて説明する。なお、厚さ方向、繰り返し方向、奥行き方向は、図２や図４等と同様に定義する。また、本実施形態による粒子線治療システムの全体構成は図１と同様である。
【００４７】
第１の実施形態の照射野形成装置１１０はスキャニング照射法を採用しているが、ウォブラー照射法を採用した場合でも同様の効果が得られる。
本実施形態では、ウォブラー照射法について図１０を用いて説明する。
【００４８】
図１０はウォブラー照射法を採用した本実施形態の照射野形成装置の概略図、図１１は本実施形態の照射野形成装置によって形成される線量分布図である。
【００４９】
図１０に示すように、ウォブラー照射法では、照射野形成装置１１０の内部に散乱体６０１，コリメータ６０２，ボーラス６０３が追加される。
【００５０】
このようなウォブラー照射法では、治療計画装置（図示せず）などにより、まず被照射体表面からの標的の深さ、大きさに応じて適切なビームエネルギーが選択される。ビームのエネルギーは、シンクロトロン１０８での加速条件を変更する、もしくは、ビームを、照射野形成装置１１０等に搭載したレンジシフタ（図示せず）を通過させる等の方法で変更する。ビームエネルギーが決まると、標的の横方向の大きさに応じて散乱体６０１の厚みが変更される。
【００５１】
さらに、走査電磁石電源（図示せず）から走査電磁石２０３に対して供給される最大電流値が決定される。最大電流値はビーム走査経路の半径を決める。
【００５２】
ビーム照射を開始すると、ビームを横方向に円形に走査するため、走査電磁石電源は周期的に正負が反転し、走査電磁石２０３毎に位相が９０度ずれ、最大電流値の等しい交流電流を走査電磁石２０３に供給する。散乱体を通過して横方向に拡散したビームを円形に走査することで、横方向に一様な線量分布が形成される。
なお、横方向に一様な線量分布を形成する手段としては、２重散乱体法も有効である。２重散乱体法は走査電磁石の替わりに２種類の散乱体をビーム通過位置に配置することで横方向に一様な線量分布を形成する。
【００５３】
図１１に示すように、ウォブラー照射法のリッジフィルタ１０１は、ビームの飛程分散を調整し、標的２０１の幅に合致するように深さ方向に拡大ブラッグピーク（Ｓｐｒｅａｄ  Ｏｕｔ  Ｂｒａｇｇ  Ｐｅａｋ、以下ＳＯＢＰと記載）を形成する機能を備える。
【００５４】
本実施形態のリッジフィルタ１０１は、第１の実施形態や第２の実施形態で示したようなスキャニング照射法の場合と同様に、リッジフィルタ１０１の周期構造を構成する各構造体３０１は、深さ方向において階段形状となっており、深さ方向に対して幅を広げて、ブラッグピーク幅を広げるよう形成されている。
また、繰り返し方向の中心線に対して左右非対称形状で、かつ繰り返し方向の中心線と深さ方向の中心線との交点Ｓに対して点対称形状となっている。また、深さ方向の最上流面３０１Ａおよび最下流面３０１Ｂの繰り返し方向の厚さが等しく、最上流面３０１Ａや最下流面３０１Ｂより繰り返し方向の厚さが厚い部分が深さ方向において存在しない構造となっている。
【００５５】
ボーラス６０３とコリメータ６０２は標的２０１の形状に合わせて事前に加工され、図１０に示すように操作者などにより照射形成装置１１０の先端部分に取り付けられる。ボーラス６０３はＡＢＳ樹脂等で形成され、深さ方向の標的２０１形状に合わせて場所ごとにビームの飛程を調整する。コリメータ６０２は横方向の標的２０１形状に合わせて適切な形にビームを遮蔽し、標的２０１の外側での被曝を低減する。
なお、本実施形態では通常のコリメータ６０２としたが、マルチリーフコリメータでも同様の効果が得られる。
【００５６】
上記の手順により、ウォブラー照射法では標的２０１の横方向と深さ方向に一様な線量分布が形成される。
【００５７】
本発明の粒子線治療システムおよびリッジフィルタならびにリッジフィルタの製造方法の第３の実施形態においても、前述した粒子線治療システムおよびリッジフィルタならびにリッジフィルタの製造方法の第１の実施形態とほぼ同様な効果が得られる。
すなわち、リッジフィルタが尖鋭部を持たない構造体を有するため、その製作における加工が容易になり、粒子線治療システムを低コスト化することができる。特に、ウォブラー照射法を採用した粒子線治療システムでは、エネルギー、ＳＯＢＰ幅に応じて多数のリッジフィルタを製作する必要があるが、本実施形態のような尖鋭部を持たない構造体を有するリッジフィルタはその効果が顕著となる。また、加工が容易になることで、高さを大きくしたリッジフィルタを製作可能で、より大きなSOBP幅を形成できる。
さらにまた、リッジフィルタが破損しにくくなるため、粒子線治療システムの稼働率が向上する。
【００５８】
なお、本実施形態のリッジフィルタ１０１の構造体は図１０に示すような構造に限られず、図１２に示すように繰り返し方向の厚さが深さ方向において変化する先端が尖った三角錐形状を繰り返し方向の中心線で分割し、分割したうちの一方を上下反転させた構造の構造体３０６や、図１２に示すような構造をなめらかな形状とした図１３に示すような構造の構造体３０７とすることができる。
【００５９】
これら図１２に示す構造体３０６や図１３に示す構造第３０７も、繰り返し方向の中心線に対して左右非対称形状で、かつ繰り返し方向の中心線と深さ方向の中心線との交点Ｓに対して点対称形状となっている。また、構造体３０６または構造第３０７は、深さ方向の最上流面３０６Ａ，３０７Ａおよび最下流面３０６Ｂ，３０７Ｂの繰り返し方向の厚さが等しくなっている。更に、深さ方向において最上流面３０６Ａ，３０７Ａや最下流面３０６Ｂ，３０７Ｂと同じ厚さとなっており、繰り返し方向の厚さが厚い部分が存在しない構造となっている。
【００６０】
このような構造の構造体３０６，３０７も、アルミ，銅，ＡＢＳ等からなるインゴットを削り出し加工によって作製することができる。
【００６１】
この図１２や図１３に示すような構造体３０６，３０７を備えたリッジフィルタについても、上記と同様の効果が得られるが、散乱体照射法では先端部が特に尖った構造の構造体が必要となるため、破損しがたい図１２や図１３に示すような構造の構造体３０６，３０７は尖鋭部がないため、好適に適用可能なものとなる。
【００６２】
＜その他＞  
なお、本発明は上記の実施形態に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【００６３】
例えば、リッジフィルタの構造体は、アルミまたは銅などの軽金属やＡＢＳからなる板を深さ方向に対して複数積層することによって形成することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０１，１０１Ａ…リッジフィルタ、
１０２…陽子線照射装置、
１０３…陽子線発生装置、
１０４…陽子線輸送装置、
１０５…回転式照射装置、
１０６…イオン源、
１０７…前段加速器、
１０８…シンクロトロン、
１０９…出射デフレクタ、
１１０…照射野形成装置、
２０１…標的、
２０２…スポット、
２０３…走査電磁石、
３０１，３０５，３０６，３０７…リッジフィルタの構造体、
３０１Ａ，３０５Ａ，３０６Ａ，３０７Ａ，…最上流面、
３０１Ｂ，３０５Ｂ，３０６Ｂ，３０７Ｂ，…最下流面、
３０３…台座部、
３０４…把持部材、
６０１…散乱体、
６０２…コリメータ、
６０３…ボーラス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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