本發明涉及粒子線治療系統、脊形過濾器以及脊形過濾器的制造方法。

背景技術：

非專利文獻1提出了在照射野形成裝置設置脊形過濾器的方法。非專利文獻1的脊形過濾器構成為將左右對稱的山狀的構造體向橫向排成一列。

另外，專利文獻1以充分擴展布拉格峰的寬度為目的，記載了以下構造：具備脊形過濾器，該脊形過濾器具備使光束的射程分散的功能，構成脊形過濾器的構造體在構造體的反復方向上為點對稱形狀且為左右非對稱形狀，深度方向的最上游面及最下游面的反復方向的厚度相等，在深度方向上不存在相比最上游面及最下游面，反復方向的厚度更厚的部分。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2015－116284號公報

非專利文獻1：u.weberandg.kraft,“designandconstructionofaripplefilterforasmootheddepthdosedistributioninconformalparticletherapy”,phys.med.biol.44(1999)2765-2775.

技術實現要素：

發明所要解決的課題

在粒子線治療中，正在普及掃描照射法。在該掃描照射法中，將靶分割成微小區域(以下稱為點)來考慮，且向每個點照射細徑的光束。當對某點施加預定的輻射劑量后，則停止光束的照射，朝向接下來的點掃描光束。在將光束在與光束行進方向(以下稱為深度方向)垂直的方向(以下稱為橫向)上進行掃描的情況下，使用掃描電磁鐵。對于某深度，當對所有的點施加預定輻射劑量后，將光束在深度方向上掃描。在將光束在深度方向上掃描的情況下，通過變更加速器的加速條件、或者使光束在射程移位器中通過等方法來變更光束的能量。最后，對所有的點、即整個靶施加相同的輻射劑量。

在該點掃描中具有以下傾向，即，將點配置得越細小，照射時間越增加，輻射劑量率越降低。此外，將對整個靶施加相同的輻射劑量稱為體積照射。

每個點的光束在深度方向形成被稱為布拉格曲線的輻射劑量分布。布拉格曲線在光束的射程附近具有峰(布拉格峰)。在比布拉格峰深的位置，輻射劑量急劇地降低至大致零。

布拉格峰的發生深度依賴于光束對被照射體的入射能，越是高能量的光束，峰發生在越深的位置。另外，每個點的光束在橫向上具有二維高斯分布狀的展寬。高斯分布的1σ、即點尺寸在照射中心面中為2mm～20mm左右。越是高能量的光束，點尺寸越小。

在如重粒子線等那樣地布拉格曲線具有尖銳的峰的情況下，需要在深度方向上隔開細小的間隔來配置點。因此，存在輻射劑量率降低，治療時間變長的課題。另外，粒子線治療系統需要準備大量的光束能，因此為了保證每天的粒子線治療系統的品質，也要耗費時間和勞力。

對于這樣的課題，在非專利文獻1記載的脊形過濾器中具有通過使光束的射程呈高斯分布狀分散而擴大布拉格峰的寬度的功能。該脊形過濾器的高度越大，峰寬的擴大量越增加，越能夠通過較少的點數來形成相同的輻射劑量分布。即，提高粒子線治療系統的輻射劑量率。另外，粒子線治療系統能夠隨著峰寬的擴大而使光束的射程變動形成穩健的輻射劑量分布。

在此，脊形過濾器的在橫向的重復間隔需要細小成與點尺寸相同程度。這是因為，若重復間隔凌亂，則不同的射程損失的光束未充分混合，在體積照射中，在橫向的輻射劑量分布發生漣波，存在導致輻射劑量相同度變差的可能性。

因此，在點尺寸小的粒子線治療系統中存在以下課題，即，通過脊形過濾器不能充分擴展布拉格峰的寬度，難以進行高輻射劑量率的光束照射。這是因為，在非專利文獻1記載的構造的脊形過濾器中，重復間隔的細小的前端部變薄，若高度大，則非常難以加工。另外，因為前端部薄，所以也存在脊形過濾器、特別是其前端部易于損壞的課題。

對于這樣的課題，在專利文獻1中公開了一種具備類似于平行四邊形的形狀的剖面的脊形過濾器。該脊形過濾器具備以下構造，即，將非專利文獻1所示的山狀的構造體在中心分割，使一方上下翻轉。因此，射程損失的比例雖然與非專利文獻1的形狀相同，但是因為將尖銳部去除，所以變得容易加工。

當光束受到因掃描電磁鐵而引起的偏向時，光束相對于脊形過濾器傾斜地入射。此時，光束向脊形過濾器的入射角度依賴于橫向的點位置。專利文獻1的脊形過濾器為左右非對稱的構造，因此光束在脊形過濾器的射程損失的比例依賴于點位置而變換。因此，本發明者們發現了存在以下課題，即，在橫向上，對大的靶不能形成相同的輻射劑量分布。

對于這樣的課題，若使從掃描電磁鐵到脊形過濾器的距離充分長，則掃描的光束視為與深度方向大致平行，因此能夠解決這樣的課題。但是，存在導致搭載掃描電磁鐵的照射野形成裝置和旋轉臺架的大型化、重量增加的問題。

上述的專利文獻1也公開了通過使構成脊形過濾器的構造體互相左右翻轉后排列來使脊形過濾器整體形成為左右對稱形狀的構造體配置。認為，若為這樣的配置，則即使光束相對于脊形過濾器傾斜地入射，對于靶，也能夠得到相同的輻射劑量分布。

但是，本發明者們發現了，對于專利文獻1記載的構造體配置，雖然去除尖銳部，但是在脊形過濾器內制作狹小的空間，特別是在一體成型地加工所有的構造體的情況下，存在加工的容易度受損的問題。另外，因為狹小的空間部分不能進行尺寸檢查，因此，即使在制作了的情況下，也存在難以進行精度管理的課題。

本發明的目的在于提供一種點尺寸小的粒子線治療系統、適于這種粒子線治療系統且易于加工的脊形過濾器及其制造方法，上述粒子線治療系統能夠充分擴展布拉格峰的寬度，且能夠不導致照射野形成裝置及旋轉臺架的大型化而在橫向上擴展得大的靶上形成相同的輻射劑量分布。

用于解決課題的方案

為了解決上述課題，采用例如技術方案記載的結構。本發明包括多個解決上述課題的方案，若列舉其一列，則為一種用于擴大粒子線的能量分布的脊形過濾器，其特征在于，具有使通過的粒子線的能量衰減的第一構造體及第二構造體，在將上述脊形過濾器的粒子線入射方向定義為深度方向、將與上述粒子線入射方向呈垂直的平面的一個方向定義為重復方向時，就上述第一構造體而言，含有與上述深度方向平行的直線和與上述重復方向平行的直線的平面上的第一截面形狀為以上述第一截面形狀的重心為對稱點的點對稱形狀，將上述第一截面形狀的上述深度方向的最上游的邊設為第一邊、將最下游的邊設為第二邊時，上述第一邊和上述第二邊平行且上述第一邊和上述第二邊的長度在重復方向上最長，由上述第一邊和上述第二邊構成的四邊形為平行四邊形，上述第二構造體具有使上述第一構造體在與上述深度方向垂直的面翻轉而成的形狀，在上述重復方向上配置有多個上述第一構造體及上述第二構造體。

發明的效果

根據本發明，能夠充分擴展布拉格峰的寬度，而且能夠不導致照射野形成裝置及旋轉臺架的大型化而在橫向上擴展得大的靶形成相同的輻射劑量分布。

附圖說明

圖1是表示本發明的第一實施方式的粒子線治療系統的整體結構的圖。

圖2是本發明的第一實施方式的照射野形成裝置的概要圖。

圖3是由本發明的第一實施方式的采用了掃描照射法的照射野形成裝置形成的、每一點的輻射劑量分布圖。

圖4是本發明的第一實施方式的脊形過濾器的一部分結構的概要圖。

圖5是本發明的第一實施方式的脊形過濾器的一部分結構的與進深方向垂直的平面上的概要剖視圖。

圖6是本發明的第一實施方式的脊形過濾器的與進深方向垂直的平面上的概要剖視圖。

圖7是表示構成本發明的第一實施方式的脊形過濾器的構造體的一例的概要圖。

圖8是表示構成本發明的第一實施方式的構造體的小構造體的一例的概要圖。

圖9是表示將本發明的第一實施方式的脊形過濾器用現有技術置換后的情況下形成的輻射劑量分布的一例的概要圖。

圖10是表示由本發明的第一實施方式的脊形過濾器形成的輻射劑量分布的一例的概要圖。

圖11是表示構成本發明的第一實施方式的構造體的小構造體的其它一例的概要圖。

圖12是本發明的第二實施方式的照射野形成裝置的概要圖。

圖13是由本發明的第二實施方式的采用了散射體照射法的照射野形成裝置形成的輻射劑量分布圖。

圖14是表示構成本發明的第二實施方式的構造體的小構造體的一例的概要圖。

圖15是表示構成本發明的第二實施方式的構造體的小構造體的其它一例的概要圖。

圖16是本發明的第一實施方式的脊形過濾器的與進深方向垂直的平面上的概要剖視圖。

圖17是本發明的第三實施方式的脊形過濾器的與進深方向垂直的平面上的其它一例的概要剖視圖。

符號的說明

101、101a、101b、101c—脊形過濾器，102—質子線照射裝置，103—質子線發生裝置，104—質子線輸送裝置，105—旋轉式照射裝置，106—離子源，107—初級加速器，108—同步加速器，109—射出轉向器，110、110a—照射野形成裝置，201—靶，202—點，203—掃描電磁鐵，301—脊形過濾器的構造體，301a—構造體的最上游面，301b—構造體的最下游面，301c—構造體的中間面，303—臺座部，304—固定部，305、306、307、308—小構造體，305a、306a、307a、308a—小構造體的最上游面，305b、306b、307b、308b—小構造體的最下游面，601—散射體，602—準直儀，603—組織等效物，701—構造體，701a—上面構造體，701b—下面構造體，702—固定部。

具體實施方式

以下，使用附圖對本發明的粒子線治療系統及脊形過濾器以及脊形過濾器的制造方法的實施方式進行說明。

(第一實施方式)

使用圖1至圖11對本發明的第一實施方式的粒子線治療系統及脊形過濾器以及脊形過濾器的制造方法進行說明。首先，使用圖1，對本發明的一實施方式的粒子線治療系統的結構及動作進行說明。圖1是表示本發明的一實施方式的粒子線治療系統的整體結構的圖。

如圖1所示，粒子線治療系統具備質子線照射裝置102。此外，在本實施方式中以質子線照射裝置102為例進行說明，但是本發明也能夠應用于使用比質子質量重的粒子(碳線等)的重粒子線照射裝置。

如圖1所示，質子線照射裝置102具有質子線發生裝置103、質子線輸送裝置104以及旋轉式照射裝置105。此外，本實施方式中以具備旋轉臺架的旋轉式照射裝置105為例進行說明，但是照射裝置也能夠采用固定式。

在圖1中，質子線發生裝置103具有離子源106、初級加速器107(例如，直線加速器)以及同步加速器108。在離子源106產生的質子離子首先通過初級加速器107加速。從初級加速器107射出的質子線(以下，稱為光束)在通過同步加速器108加速至預定的能量后，從射出轉向器109向質子線輸送裝置104射出。最后，光束經由旋轉式照射裝置105而照射被照射體。

旋轉式照射裝置105具有旋轉臺架(未圖示)及照射野形成裝置110。設置于旋轉臺架上的照射野形成裝置110與旋轉臺架一同旋轉。質子線輸送裝置104的一部分安裝于旋轉臺架。

此外，在本實施方式中作為質子線的加速裝置采用了同步加速器108，但是也能夠采用回旋加速器、直線加速器。

接下來，參照圖2，對照射野形成裝置110詳細地進行說明。圖2是采用了掃描照射法的照射野形成裝置110的概要圖。在圖2中，掃描照射法將靶201分割成微小區域(點)202，且向每個點202照射光束。使通過后的光束的射程呈高斯分布狀分散，為了擴大布拉格峰的寬度，在照射野形成裝置110設置有用于擴大光束的能量分布的脊形過濾器101。

圖3是表示通過了脊形過濾器101的每一個點的質子線的水中布拉格曲線的概念圖。在圖3中，判斷為，通過擴大布拉格峰的寬度，在本實施方式的粒子線治療系統中，能夠擴張深度方向(圖2的z方向)的點間隔，能夠進行高輻射劑量率的光束照射。

在掃描照射法中，當對某點202施加規定的輻射劑量時，停止照射，并將光束朝向接下來的規定點202掃描。在橫向(圖2的x方向及y方向)的光束掃描中使用在照射野形成裝置110所搭載的掃描電磁鐵203。

對于某深度，當對所有的點202施加規定輻射劑量時，照射野形成裝置110在深度方向掃描光束。深度方向的光束的掃描是通過利用變更同步加速器108的加速條件、或者使光束通過在照射野形成裝置110等所搭載的射程移位器(未圖示)等方法來變更光束的能量而進行。

通過重復上述的順序，最終在整個靶201形成相同的輻射劑量分布。每個點202的光束的橫向輻射劑量分布在照射中心面上呈1σ＝2mm～20mm的高斯分布狀擴展。在本實施方式中，將在未使掃描電磁鐵203勵磁的狀態下通過光束的中心的直線定義為光束軸。另外，將旋轉式照射裝置105的旋轉軸與光束軸的交點定義為照射中心。

接下來，參照圖4至圖6，對脊形過濾器101詳細地進行說明。圖4表示脊形過濾器101的一部分結構的概要圖，圖5表示與進深方向垂直的平面上的脊形過濾器101的一部分結構的剖視圖。圖6表示與重復方向垂直的平面上的脊形過濾器101的概要剖視圖。

如圖4及圖5所示，在將與光束的入射方向相同的方向定義為深度方向(與圖2的z方向相同)、將與光束入射方向形成垂直的平面上的脊形過濾器101的一個方向定義為重復方向(與圖2的x方向相同)、將另一個方向定義為進深方向(與圖2的y方向相同)時，脊形過濾器101為在重復方向上配置有多個構造體301的構造。對于進深方向，成為最上游面301a等的面延伸的形狀。

另外，如圖5所示，脊形過濾器101的與進深方向垂直的面上的截面形狀為在某構造體301與相鄰的構造體301之間形成的空氣層(以下，成為間隙)的截面形狀(第三截面形狀)和構造體301本身的截面形狀(第二截面形狀)相同的形狀。

另外，如圖6所示，構造體301在深度方向上的最上游面301a側及最下游面301b側與臺座部303連接。另外，該臺座部303以在重復方向上被固定部304夾著多個的形狀而固定。此外，固定部304也可以從進深方向固定臺座部303、也可以從重復方向及進深方向兩個方向側固定臺座部303。

在本實施方式中，構成為，將脊形過濾器101的構造體301一個一個地單獨加工、制作，通過固定部304夾住它們而固定，但是即使是以下的結構，也能夠得到與本實施方式相同的效果，即，構成為制作模具等，通過鑄造、注射成型來一體成型地加工、制作所有的構造體，或者構成為，通過3d打印僅形成構造體301部分，或者包括臺座部303、固定部304而一體形成。

接下來，參照圖7，對構成脊形過濾器101的構造體301詳細地進行說明。圖7表示構成脊形過濾器101的構造體301的概要圖。

構造體301的與進深方向垂直的平面上的截面形狀相對于通過構造體301的中心的與深度方向垂直的線線對稱。另外，使構造體301在與深度方向垂直的面即使上下翻轉也是相同的形狀。構造體301被該垂直的面分割成兩個小構造體305。小構造體305中，深度方向的上游側為第一構造體，下游側為第二構造體。

另外，構造體301形成為深度方向的最上游面301a、最下游面301b以及中間面301c的重復方向的厚度相等，且成為在深度方向上不存在重復方向上的厚度比該三個面(最上游面301a、最下游面301b以及中間面301c)更厚的部分。

接下來，參照圖8，對構成構造體301的小構造體305詳細地進行說明。圖8表示構成構造體301的小構造體305的概要圖。

如圖8所示，小構造體305在深度方向上為臺階形狀及反臺階形狀，且為了擴展布拉格峰的寬度而形成。

另外，小構造體305的與進深方向垂直的平面上的截面形狀相對于重復方向的中心線為左右非對稱形狀，且相對于重復方向的中心線與深度方向的中心線的交點s(重心)為點對稱形狀，成為山狀的不具有深度方向上的尖銳部(前端部、頂點)的形狀。

而且，小構造體305的深度方向的最上游面305a及最下游面305b的重復方向的厚度(長度)相等。另外，成為在深度方向上不存在重復方向上的厚度(長度)比該最上游面305a、最下游面305b更厚(長)的部分。

本實施方式的脊形過濾器101通過具備多個組合兩個滿足這樣的構造的小構造體305而成的構造體301，從而能夠使光束的射程呈高斯分布狀分散，能夠使布拉格峰的寬度擴大。

此外，在圖8的小構造體301的例中，階數在圖示的情況上設成20階，但是階數不限定于20階，根據脊形過濾器的需求的性能能夠適當變更。

如上所述，小構造體305的與進深方向垂直的平面上的截面形狀為左右非對稱的構造。因此，當代替圖5所示的構造體301而由與小構造體305相同的形狀的構造體構成脊形過濾器101時，在從掃描電磁鐵到靶的距離較短且光束相對于脊形過濾器101傾斜地入射的情況下，脊形過濾器101中的光束的射程損失的比例依賴于點位置而變化。

因此，即使對靶的各點施加相等的輻射劑量，也如圖9所示，不能得到相同的橫向輻射劑量分布。為了在這樣的情況下得到相同的輻射劑量分布，需要使從掃描電磁鐵到脊形過濾器的距離變長，以使得視為光束與深度方向平行地向脊形過濾器入射。此外，圖9表示使用現有的構造的脊形過濾器的情況下的輻射劑量分布的一例的圖。

但是，如圖7所示，本實施方式的構造體301為在小構造體305的下游配置了在與深度方向垂直的面上下翻轉而成的另一個小構造體305的構造，因此抵消了依賴于點位置的射程損失的變化。即，即使在光束相對于深度方向傾斜地入射到脊形過濾器101，也能夠如圖10所示地對靶在橫向上形成相同的輻射劑量分布。此外，圖10是表示使用本實施方式的構造的脊形過濾器101的情況下的輻射劑量分布的一例的圖。

因此，能夠縮短從掃描電磁鐵到脊形過濾器的距離，能夠不使搭載掃描電磁鐵的照射野形成裝置和旋轉臺架大型化、不增加重量而在橫向上對大的靶形成相同的輻射劑量分布。

接下來，對這樣的構造的脊形過濾器101的制造方法進行說明。

構成脊形過濾器101的構造體301的小構造體305的材質需要抑制光束的散射并吸收能量，因此采用鋁或銅等金屬、abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrilebutadienestyrene)樹脂)。

構造體301是由鑄錠(原料塊)通過使用了車床、銑床等的切削，通過一體形成，根據需要而制作。作為其它方法，能夠通過3d打印形成多個構造體301，或者將由上述的材料構成的板在深度方向上層疊多個而形成。

構造體301的制造條件能夠采用一般的條件，通過切削加工由上述的鋁、銅、abs等構成的鑄錠來制作，或者使用這些原料通過3d打印來形成，以成為以下構造：構造體301的形狀為不具有尖銳部的形狀、即，與進深方向垂直的平面上的截面形狀相對于通過構造體301的中心的與深度方向垂直的線線對稱，在通過垂直的線分割構造體301而考慮小構造體305時，小構造體305相對于重復方向的中心線為左右非對稱形狀，且相對于重復方向的中心線與深度方向的中心線的交點s為點對稱形狀，深度方向的最上游面301a及最下游面301b的重復方向的厚度相等，在深度方向上不存在重復方向上的厚度比最上游面305a、最下游面305b更厚的部分。

臺座部303與構造體301同時通過由切削加工或3d打印進行的一體形成而制作，或者在通過切削建工或3d打印制作構造體301后將另外制作而成的臺座部303安裝于最上游面301a及最下游面301b，從而與構造體301接觸。優選臺座部303及固定部304的材質采用與構造體301相同的材質。

在制作多個具備這樣的臺座部303的構造體301后，在重復方向上配置多個構造體，在該狀態下通過固定部304使臺座部303固定，從而制作脊形過濾器101?；蛘?，也可以通過3d打印一體形成多個構造體301、臺座部303以及固定部304。

接下來，對本實施方式的效果進行說明。

如上所述，在本發明的粒子線治療系統及脊形過濾器以及其制造方法的第一實施方式中，具備脊形過濾器101，該脊形過濾器101具備使光束的射程分散的功能，構成該脊形過濾器101的構造體301相對于通過構造體301的中心的與深度方向垂直的線線對稱，通過該線分割構造體301而得到的小構造體305相對于重復方向的中心線為左右非對稱形狀，且相對于重復方向的中心線與深度方向的中心線的交點為點對稱形狀，深度方向上的最上游面301a及最下游面301b的重復方向上的厚度相等，在深度方向上不存在重復方向上的厚度比最上游面301a及最下游面301b更厚的部分。

即，小構造體305的含有與深度方向平行的直線和與上述重復方向平行的直線的平面上的截面形狀為以截面形狀的重心為對稱點的點對稱形狀，在將截面形狀的深度方向的最上游的邊設為第一邊、將最下游的邊設為第二邊時，第一邊和第二邊平行且第一邊和第二邊的長度在重復方向上最長，由第一邊和第二邊構成的四邊形為平行四邊形。

由此，因為將深度方向的點間隔擴展，所以能夠削減體積照射所需的光束能量數，在粒子線治療系統的品質保證中，能夠降低時間和勞力。而且，脊形過濾器難以損壞，因此粒子線治療系統的工作率提高。

另外，構造體301的深度方向的最上游面301a、最下游面301b以及中間面301c的重復方向上的厚度相等，且在深度方向上不存在重復方向上的厚度比這三個面更厚的部分。而且，構成脊形過濾器101的構造體301的在與進深方向垂直的平面上的截面形狀為即使在與深度方向垂直的面上下翻轉也相同的形狀。因此，即使小的點尺寸，也能夠使輻射劑量相同度不變差而提高輻射劑量率。另外，能夠擴展深度方向的點間隔，削減體積照射所需的光束能量數。而且，脊形過濾器難以損壞。

另外，構造體301的構造為，在小構造體305的下游配置有相對于與深度方向垂直的面上下翻轉而成的另一個小構造體305，因此，抵消依賴于點位置的射程損失的變化。即，即使在光束相對于深度方向傾斜地入射到脊形過濾器101的情況下，也如圖10所示地能夠對靶在橫向上形成相同的輻射劑量分布。

脊形過濾器101的構造體301為不具有山狀的尖銳部的構造，因此能夠制作重復間隔細小且高度大的構造體。因此，通過將具備這樣的構造體301而成的脊形過濾器101用于使用掃描照射法的粒子線治療系統，即使小的點尺寸，也能夠使輻射劑量相同度不變差，提高輻射劑量率。

另外，因為脊形過濾器101的構造體301不具有尖銳部，所以加工變得容易，因此容易制造，能夠降低制造脊形過濾器需要的成本，能夠使粒子線治療系統低成本化。而且，能夠非常容易地使脊形過濾器101的前端部的高度在光束行進方向(深度方向)上增高，能夠容易地擴展布拉格峰的寬度。因此，為了增加布拉格峰的寬度，無需設置厚的射程移位器，因此能夠將光束尺寸保持得細。

另外，脊形過濾器101在與進深方向垂直的面上構造體301部分的截面形狀和間隙的截面形狀為相同形狀，因此即使重復間隔細且高度大，也能夠充分確保形成構造體301部分時的空間，另外，也充分確保構造體301的強度，因此能夠高精度地制作構造體301，即使小的點尺寸，也能夠得到能夠使輻射劑量相同度不變差而提高輻射劑量率等的效果。

另外，脊形過濾器101還具：在構造體301的最上游面301a及最下游面301b分別與構造體301連接的臺座部303；以及從重復方向和進深方向的至少任一個方向夾住多個臺座部303的固定部304。因此，在使脊形過濾器101移動、旋轉時，能夠強力地抑制構造體301部分彎曲，能夠進行更高精度的照射，并且成為適于搭載于旋轉臺架的脊形過濾器。另外，在以高的精度將構造體301在重復方向上排列而固定時，也可以僅通過固定部304從進深方向夾住而固定，因此容易固定，另外容易進行微調整。由此，能夠以高的精度在重復方向上配置構造體301，成為操控性優異的脊形過濾器。而且，通過固定部304來固定臺座部303，因此不對構造體301施加負擔，構造體301更難以損壞，還有利于提高粒子線治療系統的工作率。

此外，構成脊形過濾器101的構造體301的小構造體不限于圖8所示的在深度方向上成為臺階狀的構造，如圖11所示，能夠使用在深度方向上成為光滑的形狀的構造(小構造體306)。

圖11所示的該小構造體306也相對于重復方向的中心線為左右非對稱形狀，且相對于重復方向的中心線與深度方向的中心線的交點為點對稱形狀。另外，小構造體306的深度方向的最上游面306a及最下游面306b的重復方向上的厚度相等。而且，在深度方向上，不存在重復方向上的厚度比最上游面306a、最下游面306b更厚的部分，而成為相同的厚度。

這樣的構造的小構造體306也能夠通過對由鋁、銅、abs等構成的鑄錠進行切削加工、3d打印等的方法而制作。

構成脊形過濾器101的構造體的小構造體即使為圖11所示的小構造體306，也能夠得到與上述相同的效果。

(第二實施方式)

使用圖12至圖15，對本發明的粒子線治療系統及脊形過濾器以及其制造方法的第二實施方式進行說明。此外，厚度方向、重復方向、進深方向定義為與第一實施方式相同。另外，本實施方式的粒子線治療系統的整體結構與圖1相同。

第一實施方式的照射野形成裝置110采用了掃描照射法，在采用搖擺照射法的情況下也能夠得到相同的效果。在本實施方式中，使用圖12及圖13，對搖擺照射法進行說明。圖12是采用了搖擺照射法的本實施方式的照射野形成裝置的概要圖，圖13是由本實施方式的照射野形成裝置形成的輻射劑量分布圖。

如圖12所示，在搖擺照射法中，向照射野形成裝置110a的內部追加散射體601、準直儀602以及組織等效物603。

在這樣的搖擺照射法中，首先利用治療計劃裝置(未圖示)等根據來自被照射體表面的靶的深度、大小來選擇合適的光束能。光束的能量通過變更同步加速器108的加速條件或者使光束通過在照射野形成裝置110a等所搭載的射程移位器(未圖示)等方法而變更。當光束能量決定時，根據靶的橫向的大小來變更散射體601的厚度。然后，決定從掃描電磁鐵電源(未圖示)向掃描電磁鐵203供給的最大電流值。最大電流值決定光束掃描路徑的半徑。當開始進行光束照射時，為了光束在橫向上呈圓形地掃描，掃描電磁鐵電源的正負周期性地反轉，每個掃描電磁鐵203相位偏差90度，向掃描電磁鐵203供給與最大電流值相等的交流電流。將通過散射體后在橫向上擴散的光束呈圓形掃描，從而在橫向上形成相同的輻射劑量分布。此外，作為在橫向上形成相同的輻射劑量分布的方案，雙重散射體法也有效。雙重散射體法通過替代掃描電磁鐵而將兩種散射體配置于光束通過位置，從而在橫向上形成相同的輻射劑量分布。

如圖13所示，搖擺照射法的脊形過濾器101a具備以下功能，即，調整光束的射程分散，以與靶201的寬度一致的方式在深度方向上形成展開布拉格峰(spreadoutbraggpeak、以下記載成sobp)。

以下，對本實施方式的脊形過濾器101a進行說明。與在第一實施方式所示的掃描照射法的情況相同，構成脊形過濾器101a的周期構造的各構造體309的與進深方向垂直的平面上的截面形狀相對于通過構造體309的中心的與深度方向垂直的線線對稱。另外，構造體309在與深度方向垂直的面即使上下翻轉也為相同的形狀。通過該垂直的面，將構造體309分割成兩個小構造體307。使用圖14，對本實施方式的小構造體307進行說明。

如圖14所示，小構造體307在深度方向上為臺階形狀，對于深度方向，成為形成展開布拉格峰的形狀。另外，小構造體307相對于重復方向的中心線為左右非對稱形狀，且相對于重復方向的中心線與深度方向的中心線的交點s為點對稱形狀。而且，深度方向的最上游面307a及最下游面307b的重復方向的厚度相等，在深度方向上不存在重復方向上的厚度比最上游面307a、最下游面307b更厚的部分。

組織等效物603和準直儀602事先加工為與靶201的形狀一致，并如圖12所示地由操作者等安裝于照射野形成裝置110a的前端部分。組織等效物603由abs樹脂等形成，其與深度方向的靶201形狀一致，根據場所來調整光束的射程。準直儀602與橫向的靶201形狀一致，將光束遮蔽成適當的形狀，降低向靶201的外側的輻射暴露。此外，在本實施方式中采用了常規的準直儀602，采用多葉準直儀也能夠得到相同的效果。

通過上述的順序，在搖擺照射法中，在靶201的橫向和深度方向上形成相同的輻射劑量分布。

其它結構、動作以及制造方法為與上述的第一實施方式大致相同的結構、動作以及制造方法，因此省略詳情。

本發明的粒子線治療系統及脊形過濾器以及脊形過濾器的制造方法的第二實施方式也能夠得到與上述的粒子線治療系統及脊形過濾器以及脊形過濾器地制造方法的第一實施方式大致相同的效果。

即，因為脊形過濾器101a具備不具有尖銳部的構造體，所以其制作中的加工變得容易，能夠使粒子線治療系統低成本化。特別是在采用了搖擺照射法的粒子線治療系統中需要根據能量、sobp寬度來制作多個脊形過濾器，就本實施方式這樣的具備不具有尖銳部的構造體的脊形過濾器而言，其效果顯著。另外，由于加工變得容易，從而能夠制作使高度變大的脊形過濾器，能夠形成更大的sobp寬度。而且，因為脊形過濾器難以損壞，所以粒子線治療系統的工作率提高。

此外，構成本實施方式的脊形過濾器101a的構造體309的小構造體不限于用重復方向的中心線分割圖12所示的重復方向的厚度在深度方向上變化的前端尖的三棱錐形狀，使分割后的一個上下翻轉而成的構造的小構造體307，也能夠采用圖15所示的構造的小構造體308，其構造為在圖14所示的深度方向上成為光滑的形狀。

圖15所示的該小構造體308相對于重復方向的中心線也是左右非對稱形狀，且相對于重復方向的中心線與深度方向的中心線的交點s為點對稱形狀。另外，小構造體308的深度方向的最上游面308a及最下游面308b的重復方向上的厚度相等。而且，在深度方向上，最上游面308a和最下游面308b成為相同的厚度，且不存在重復方向上的厚度更厚的部分。這種構造的小構造體308也能夠通過對由鋁、銅、abs等構成的鑄錠進行切削加工、3d打印而制作。

對于具備由圖15所示的小構造體308構成的構造體的脊形過濾器，也能夠得到與第一實施方式相同的效果。

(第三實施方式)

如在第一實施方式中所述，對于脊形過濾器101，尋求即使在光束相對于脊形過濾器101傾斜地入射的情況下，脊形過濾器101中的光束的射程損失的比例也不依賴于點位置而變化。而且，為了使加工及尺寸檢查的容易性不受損，尋求不具有狹小的空間。

使用圖16、圖17，對本實施方式的脊形過濾器101b、101c進行說明。圖16及圖17表示本實施方式的與重復方向垂直的平面上的脊形過濾器101的概要截面。

如圖16所示，脊形過濾器101b的構造體701表示相當于第一實施方式的構造體301、第二實施方式的構造體309的作用。

然而，構造體701的形狀與第一實施方式的小構造體305及第二實施方式的小構造體307同樣地，與進深方向垂直的面上的截面形狀相對于重復方向的中心線為左右非對稱形狀，且相對于重復方向的中心線與深度方向的中心線的交點s(重心)為點對稱形狀，成為山狀的不具有深度方向上的尖銳部(前端部、頂點)的形狀。構造體701固定于固定部702。

另外，與第一實施方式的脊形過濾器101、第二實施方式的脊形過濾器101a相比，在本實施方式的脊形過濾器101b中，構造體701在重復方向上每隔一個地配置。而且，在固定部702的下面具備與上面相同的構造。但是，下面側為使各構造體701左右翻轉并在重復方向上滑行一個構造體的量而成的構造。

如圖17所示，本實施方式的脊形過濾器也可以采用在上面構造體701a的上面和下面構造體701b的下面分別配置固定部702而保持的結構的脊形過濾器101c。此時，上面構造體701a的下面和下面構造體701b的上面無需一定處于同一平面上。

對于具備由圖16、圖17所示的構造體701、701a、701b構成的構造體的脊形過濾器，也能夠得到與第一實施方式相同的效果。

(其它)

此外，本發明不限于上述的實施方式，包括各種變形例。上述的實施方式是為了易于理解地說明本發明而詳細地進行說明的實施方式，并非限定于必須具備所說明的所有的結構。另外，能夠將某實施方式的結構的一部分置換成其它實施方式的結構，另外，能夠向某實施方式的結構添加其它實施方式的結構。另外，對于各實施方式的結構的一部分，也能夠進行其它結構的追加、刪除、置換。

例如，具備在深度方向上層疊多個圖7所示的構造體301、圖9所示的構造體309而成的構造的構造體的脊形過濾器也能夠得到相同的效果。

另外，也可以用于構造體不同的材料形成脊形過濾器101的空氣層。例如，也可以將構造體作成金屬，用樹脂形成相當于間隙的部分。