様々な治療装置 / 粒子線照射装置 / 治療計画CTと計画装置

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コバルト60遠隔治療装置

 RI(60Co:半減期5.26年)を使用した装置
・γ線エネルギー
:1.17/1.33MeV(平均1.22MeV)   

・β線:カプセルで吸収される

・半影が大きい

ベータトロン

 X線と電子線を発生する(電子線治療に最適)

・加速管
: ドーナツ管
 電磁石で真空管の加速管(ドーナツ管)をはさみ、 電子は磁場の変化により円運動で加速される

・交流磁場により発生する電界で、円運動(軌道半径一定)と加速を行う電子専用加速器

・加速エネルギーは4~30MeV

マイクロトロン

 直流磁場(一定)で電子を円運動させて加速する
・円軌道半径は増大
・X線・電子線の治療に用いる

サイクロトロン

 (70pm35、69am37、62.51、60.75)
 ディー(dee)電極の間に高周波電圧をかけて、直流磁場(強度一定)を発生させ、荷電粒子(主に陽子)を加速する
・高周波電圧の周波数(周波数は不変)により半周ごとに極性が変わり、回転軌道半径が増大しながら加速される
陽子や重荷電粒子の加速に適する
・AVFサイクロトロン
強収束の原理を用いている

*サイクロトロンに関する物理式
ローレンツ力(電荷q×磁束密度B×速度v)
 = 遠心力(質量m×速度v2÷回転半径r)
 回転半径rを一定に保ちつつ、磁束密度を変化させて、速度を上げる

シンクロトロン

 (71am38、67an37、66.74、65.73、64.72)
 炭素線治療など重粒子線を用いた放射線治療に用いられる
・装置が大型 (HIMAC、 Spring 8)
直線加速器などで数10MeVに加速した粒子を入射させる
・偏向電磁石に直流電流をかけ、直流磁場(一定ではない)を発生させ、その磁束密度増大させて粒子の軌道半径を一定に保つ
電極部(加速空洞)のみで加速される(加速エネルギーは可変)

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粒子線照射装置

 (69pm41、68pm41、67pm40)

・粒子線照射装置の構成

(1)イオン源
  陽子線:水素ガス 
  炭素線:メタンガス
  ↓    
(2)加速器
  サイクロトロンまたはシンクロトロンなど
  ↓
(3)側方照射野形成器ワブラー電磁石+散乱体
  回転磁場でX、Y方向に回転させ照射野を平坦化
  ・ワブラー電磁石
  :重粒子線束を横方向に広げるための二組の電磁石

  ・散乱体
  :ワブラー電磁石で広げたビームを均等により広く広げるフィルタ
  ↓
(4)線量モニタ
  ↓  
(5)リッジフィルタRange modulator
  送られたビームのブラッグピークは半値幅で2〜3mmであり、エネルギー変調させ、標的の厚さに合わせてブラッグピークの奥行き方向幅(Z方向)を広げる(SOBPを作る)ためのフィルタ
  ↓
(6)レンジシフタ
  リッジフィルタで拡大させたブラックピークのエネルギーを変え、その位置を腫瘍の深さになるようにZ方向の距離を微調整するプラスチックのプレート
  ↓
(7)コリメータ(ブロック+MLC)
  X、Y方向の照射野の限定
  腫瘍の形を削り貫いた金属ブロック
 (真鍮ブロックで3〜4cm厚)
  ↓
(8)ボーラス
  粒子線の飛程(Z方向)を標的の末端側の形状に合わせて調整
  ↓
  標的

*SOBP:拡大ブラッグピーク

・側方照射野形成法 

(1)ワブラー法 
(2)二重散乱体法

・照射方法 

(1)ブロードビーム法 (一般的)
  広いビームを成型し、ボーラスやコリメータで照射野を作り、照射する方法
  線量的に平坦な照射野を形成する必要がある

(2)スキャニング法
 細いビームを成型し、照射する方法で強度変調が可能
 狭いSOBPを使用し、ビームの効率良い使用ができる

治療計画CTと計画装置

 (71pm40、65.76)
 天板がカーボン等で構成された平板寝台を備えた特殊なCT装置
 位置合わせ用のレーザーポインタ、広いガントリ開口径、高い寝台位置精度、CT値の安定性などが求められる
 事前に作成した電子密度変換テーブルをもとに治療計画装置にデータを送る 

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