CN111714787B - 带电粒子束治疗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够使带电粒子束的扫描稳定的带电粒子束治疗装置。在带电粒子束治疗装置(1)中,在不使扫描电磁铁(6)发挥作用时,从照射部(2)的前端部(2a)照射的带电粒子束(B)相对于基轴(AX)向一个方向即X轴方向的正侧倾斜。此时,通过使规定大小的电流相对于扫描电磁铁(6)向一个方向流过,能够沿着基轴(AX)照射带电粒子束(B)。而且,通过以此时的电流为基准调整电流的大小,能够相对于基轴(AX)向一个方向及相反方向扫描带电粒子束(B)。

Description

带电粒子束治疗装置
技术领域
本申请主张基于2019年3月20日申请的日本专利申请第2019-052697号的优先权。该申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
本发明涉及一种带电粒子束治疗装置。
背景技术
以往,作为通过对患者的患处照射带电粒子束而进行治疗的带电粒子束治疗装置,例如已知有专利文献1中记载的装置。在专利文献1中记载的带电粒子束治疗装置中,通过扫描方式从照射部照射利用加速器加速的带电粒子束。即,照射部一边通过利用扫描电磁铁进行扫描而使带电粒子束相对于患处的照射位置移动,一边进行照射。
专利文献1:国际公开第2012/118589号公报
在此,当进行如上所述的扫描方式的照射时,控制部通过使电流相对于扫描电磁铁向正负这两个方向流过,从而使扫描电磁铁的磁场向两极摆动,由此相对于基轴向两侧扫描带电粒子束。但是,在流过扫描电磁铁的电流为零附近的区域中,由于电流与电压的比例关系被破坏,因此有时带电粒子束的扫描不稳定。此时,产生对带电粒子束的照射位置的精确度产生影响的问题。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种能够使带电粒子束的扫描稳定的带电粒子束治疗装置。
为了解决上述问题,本发明所涉及的带电粒子束治疗装置为一种从照射部通过扫描方式对被照射体照射带电粒子束的带电粒子束治疗装置,在该带电粒子束治疗装置中,照射部具备扫描带电粒子束的扫描电磁铁,该照射部通过旋转支架能够围绕被照射体旋转并且以与旋转支架的中心线正交且通过中心线的基轴为基准照射带电粒子束,在不使扫描电磁铁发挥作用时,从照射部的前端部照射的带电粒子束相对于基轴向一个方向倾斜。
在带电粒子束治疗装置中,在不使扫描电磁铁发挥作用时,从照射部的前端部照射的带电粒子束相对于基轴向一个方向倾斜。此时,通过使规定大小的电流相对于扫描电磁铁向一个方向流过,能够沿着基轴照射带电粒子束。而且,通过以此时的电流为基准调整电流的大小,能够相对于基轴向一个方向及相反方向扫描带电粒子束。如此,通过在一定以上的大小的范围内调整电流,能够进行带电粒子束的扫描。即,由于不使用电流为零的区域附近而能够扫描带电粒子束,因此能够使带电粒子束的扫描稳定。
带电粒子束治疗装置具备:传输部,向照射部传输带电粒子束,传输部在规定的平面内改变带电粒子束的轨道而向照射部入射带电粒子束,在不使扫描电磁铁发挥作用时,从照射部的前端部照射的带电粒子束可以至少在从与平面正交的方向观察时相对于基轴倾斜。此时,通过由传输部调整带电粒子束的轨道,能够容易地调整从照射部的前端部照射的带电粒子束相对于基轴的倾斜。
带电粒子束治疗装置具备改变带电粒子束的轨道的偏转电磁铁,扫描电磁铁可以配置于偏转电磁铁的下游侧。带电粒子束相对于基轴的倾斜能够通过缩短偏转电磁铁来进行调整。如此,通过缩短重件的偏转电磁铁,能够实现旋转支架整体的小型化。
发明效果
根据本发明,能够提供一种能够使带电粒子束的扫描稳定的带电粒子束治疗装置。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的带电粒子束治疗装置的概略结构图。
图2是图1的带电粒子束治疗装置的照射部附近的概略结构图。
图3是表示对肿瘤设定的层的图。
图4中,图4(a)表示本实施方式所涉及的带电粒子束治疗装置的带电粒子束的照射方式,图4(b)表示比较例所涉及的带电粒子束治疗装置的带电粒子束的照射方式。
图5中,图5(a)是表示本实施方式所涉及的带电粒子束治疗装置的扫描电磁铁附近的结构的图,图5(b)是表示比较例所涉及的带电粒子束治疗装置的扫描电磁铁附近的结构的图。
图6是用于说明照射部的基轴的概略图。
图7是表示扫描电磁铁的磁场与磁极化之间的关系的图表。
图8是表示变形例所涉及的带电粒子束治疗装置的偏转电磁铁附近的结构的图。
图中:1-带电粒子束治疗装置,2-照射部,5-旋转支架,6-扫描电磁铁,21-射束传输线路(传输部),23-偏转电磁铁。
具体实施方式
以下,参考附图对本发明的一实施方式所涉及的带电粒子束治疗装置进行说明。另外,在附图说明中,对相同要件标注相同符号,并省略重复说明。
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的带电粒子束治疗装置1的概略结构图。带电粒子束治疗装置1是用于利用放射线疗法的癌症治疗等的装置。带电粒子束治疗装置1具备:加速器3,使由离子源装置生成的带电粒子加速并作为带电粒子束射出;照射部2,向被照射体照射带电粒子束;及射束传输线路21(传输部),将从加速器3射出的带电粒子束向照射部2传输。
照射部2安装于以包围治疗台4的方式设置的旋转支架5。照射部2被安装为通过旋转支架5能够围绕治疗台4进行旋转。射束传输线路21从旋转支架5的后端侧进入旋转支架5内。而且,射束传输线路21在通过偏转电磁铁22向外周侧改变带电粒子束的轨道之后,通过偏转电磁铁23较大地弯曲带电粒子束的轨道,而从外周侧进入照射部2。
图2是图1的带电粒子束治疗装置的照射部附近的概略结构图。另外,在以下说明中,使用“X轴方向”、“Y轴方向”、“Z轴方向”之类的术语进行说明。“Z轴方向”是指沿着照射部2的基轴AX的方向,是带电粒子束B的照射的深度方向。另外,关于“基轴AX”的详细内容在后面进行叙述。在图2中示出沿着基轴AX照射带电粒子束B的情况。“X轴方向”是指在与Z轴方向正交的平面内的一个方向。“Y轴方向”是指在与Z轴方向正交的平面内与X轴方向正交的方向。
首先,参考图2,对本实施方式所涉及的带电粒子束治疗装置1的概略结构进行说明。带电粒子束治疗装置1是涉及扫描法的照射装置。另外,扫描方式并无特别限定,可以采用行扫描、光栅扫描、点扫描等。如图2所示,带电粒子束治疗装置1具备加速器3、照射部2、射束传输线路21及控制部7。
加速器3是使带电粒子加速而射出预先设定的能量的带电粒子束B的装置。作为加速器3,例如可举出回旋加速器、同步回旋加速器、直线加速器等。另外,当作为加速器3采用射出预先确定的能量的带电粒子束B的回旋加速器时,通过采用能量调整部20(参考图1),能够调整(降低)向照射部2传输的带电粒子束的能量。该加速器3与控制部7连接,从而被供给的电流受控制。由加速器3产生的带电粒子束B通过射束传输线路21传输至照射部2。射束传输线路21连接加速器3、能量调整部20及照射部2,并将从加速器3射出的带电粒子束向照射部2传输。
照射部2对患者15的体内的肿瘤(被照射体)14照射带电粒子束B。带电粒子束B是通过使带电粒子高速加速而得到的,例如可举出质子束、重粒子(重离子)束、电子束等。具体而言,照射部2是向肿瘤14照射从使由离子源(未图示)生成的带电粒子加速的加速器3射出并通过射束传输线路21传输到的带电粒子束B的装置。照射部2具备扫描电磁铁6、剂量监视器12、位置监视器13a、13b、准直器40及衰减器30。扫描电磁铁6、各监视器11、12、13a、13b、四极电磁铁8及衰减器30容纳在作为容纳体的照射喷嘴9中。如此,通过在照射喷嘴9中容纳各主构成要件而构成照射部2。另外,除了上述要件以外,也可以在扫描电磁铁6的上游侧设置四极电磁铁及剖面监视器。并且,可以省略剂量监视器12、位置监视器13a、13b及衰减器30。
扫描电磁铁6包括X轴方向扫描电磁铁6a及Y轴方向扫描电磁铁6b。X轴方向扫描电磁铁6a及Y轴方向扫描电磁铁6b分别由一对电磁铁构成,根据从控制部7供给的电流改变一对电磁铁之间的磁场,并扫描通过该电磁铁之间的带电粒子束B。X轴方向扫描电磁铁6a在X轴方向上扫描带电粒子束B,Y轴方向扫描电磁铁6b在Y轴方向上扫描带电粒子束B。这些扫描电磁铁6依次配置于基轴AX上的比加速器3更靠带电粒子束B的下游侧的位置。另外,扫描电磁铁6以在由治疗计划装置100已预先计划的扫描路径上进行带电粒子束B的照射的方式扫描带电粒子束B。
剂量监视器12配置于基轴AX上的扫描电磁铁6的下游侧。位置监视器13a、13b检测并监视带电粒子束B的射束形状及位置。位置监视器13a、13b配置于基轴AX上的比剂量监视器12更靠带电粒子束B的下游侧的位置。各监视器11、12、13a、13b将检测出的检测结果输出至控制部7。
衰减器30降低所通过的带电粒子束B的能量来进行该带电粒子束B的能量的微调。在本实施方式中,衰减器30设置于照射喷嘴9的前端部9a。另外,照射喷嘴9的前端部9a是带电粒子束B的下游侧的端部。
准直器40设置于至少比扫描电磁铁6更靠带电粒子束B的下游侧的位置,是屏蔽带电粒子束B的一部分,并使其一部分通过的部件。在此,准直器40设置于位置监视器13a、13b的下游侧。准直器40与使该准直器40移动的准直器驱动部41连接。
控制部7例如由CPU、ROM及RAM等构成。该控制部7根据从各监视器11、12、13a、13b输出的检测结果来控制加速器3、扫描电磁铁6及准直器驱动部41。
并且,带电粒子束治疗装置1的控制部7与进行带电粒子束治疗的治疗计划的治疗计划装置100连接。治疗计划装置100在治疗前通过CT等测定患者15的肿瘤14而计划肿瘤14的各位置中的剂量分布(应照射的带电粒子束的剂量分布)。具体而言,治疗计划装置100针对肿瘤14制作治疗计划映射图。治疗计划装置100将所制作的治疗计划映射图发送至控制部7。在治疗计划装置100所制作的治疗计划映射图中,计划有带电粒子束B描绘出何种扫描路径。
当进行基于扫描方式的带电粒子束的照射时,将肿瘤14在Z轴方向上虚拟分割为多个层,在一个层中按照在治疗计划中确定的扫描路径扫描带电粒子束而进行照射。而且,在该一个层中的带电粒子束的照射结束之后,进行相邻的下一个层中的带电粒子束B的照射。
当进行基于扫描方式的带电粒子束的照射时,首先,从加速器3射出带电粒子束B。在扫描电磁铁6的控制下按照在治疗计划中确定的扫描路径扫描所射出的带电粒子束B。由此,使得在相对于肿瘤14沿Z轴方向设定的一个层中的照射范围内扫描并照射带电粒子束B。对一个层的照射结束之后,向下一个层照射带电粒子束B。
参考图3(a)及图3(b),对与控制部7的控制相对应的扫描电磁铁6的带电粒子束照射成像进行说明。图3(a)表示在深度方向上虚拟地被切割为多个层的被照射体,图3(b)表示从深度方向观察的一个层中的带电粒子束的扫描成像。
如图3(a)所示,被照射体在照射的深度方向上虚拟地被切割为多个层,在本例中,从深(带电粒子束B的射程长)层依次虚拟地被切割为层L1、层L2、…层Ln-1、层Ln、层Ln+1、…层LN-1、层LN这N层。并且,如图3(b)所示,当一边描绘沿着扫描路径TL的射束轨道,一边进行连续照射(行扫描或光栅扫描)时,沿着层Ln的扫描路径TL连续照射带电粒子束B,当为点扫描时,对层Ln的多个照射点照射带电粒子束B。将带电粒子束B沿着在X轴方向上延伸的扫描路径TL1而进行照射,沿着扫描路径TL2在Y轴方向上稍微偏移并沿着相邻的扫描路径TL1进行照射。如此,从被控制部7控制的照射部2射出的带电粒子束B在扫描路径TL上移动。
接着,对本实施方式所涉及的带电粒子束治疗装置1的详细结构进行说明。
首先,参考图6,对照射部2的“基轴AX”进行说明。基轴AX是成为照射部2进行带电粒子束B的照射时的基准的虚拟基准线。在治疗计划装置100进行治疗计划时制作扫描的模式时,也以基轴AX为基准进行治疗计划。例如,当设定图3(a)所示的层时,各层为与基轴AX垂直的面。并且,在设定向X轴方向的移动量及向Y轴方向的移动量时,也以基轴AX的位置为基准。如图6(a)所示,基轴AX与旋转支架5的中心线CL正交,且通过中心线CL。基轴AX通过旋转支架5的中心线CL上的等中心点AC。如图6(b)所示,当使旋转支架5旋转而使照射部2围绕等中心点AC旋转时,不管照射部2的位置如何,基轴AX都通过旋转支架5上的等中心点AC。
接着,参考图4,对照射带电粒子束B的朝向进行说明。图4中,图4(a)表示本实施方式所涉及的带电粒子束治疗装置1的带电粒子束B的照射方式,图4(b)表示比较例所涉及的带电粒子束治疗装置的带电粒子束B的照射方式。在以下说明中,根据需要,一边与比较例所涉及的结构进行比较,一边进行说明。
在不使扫描电磁铁6发挥作用时,将在照射带电粒子束B的方向上延伸的基准轴作为照射轴DX。不使扫描电磁铁6发挥作用的状态是指流过扫描电磁铁6的电流为零的状态、即不使电流流过扫描电磁铁6的状态。此时,即使将带电粒子束B入射到扫描电磁铁6,也不改变X轴方向及Y轴方向上的朝向而直接通过扫描电磁铁6。如图4(a)所示,照射轴DX相对于照射部2的基轴AX向一侧(X轴方向的正侧)倾斜。由此,在不使扫描电磁铁6发挥作用时,从扫描电磁铁6照射的带电粒子束B相对于基轴AX向一个方向倾斜。其结果,在不使扫描电磁铁6发挥作用时,从照射部2的前端部2a照射的带电粒子束B相对于基轴AX向一个方向倾斜(参考图3(a))。
照射轴DX相对于基轴AX的倾斜的大小并无特别限定,例如可以设定为照射轴DX不干扰下游侧的Y轴方向扫描电磁铁6b的范围的大小。或,倾斜的大小可以设定为照射轴DX不干扰与比扫描电磁铁6更靠下游侧的部件而从照射部2的前端部2a射出的范围的大小(图3(a))。但是,此时将准直器40设为最大范围。
这种照射轴DX相对于基轴AX的倾斜是通过调整来自偏转电磁铁23的射出角来形成的。偏转电磁铁23将从上游侧的端部23b入射的带电粒子束B的轨道以一定的半径描绘圆弧的方式进行弯曲,并从下游侧的端部23a射出。偏转电磁铁23以一定的半径描绘圆弧的方式弯曲。在此,在图4(b)所示的比较例中,偏转电磁铁23朝向扫描电磁铁106,沿着基轴AX射出带电粒子束B。此时,偏转电磁铁23的射出侧的端部23a与基轴AX垂直。由此,照射轴DX与基轴AX一致。
相对于此,在本实施方式中,如图4(a)所示,偏转电磁铁23向相对于基轴AX倾斜的方向射出带电粒子束B。此时,偏转电磁铁23的射出侧的端部23a相对于基轴AX倾斜。端部23a以随着朝向X轴方向的正侧而朝向Z轴方向的负侧的方式倾斜。在图4(a)的本实施方式和图4(b)的比较例中,当偏转电磁铁23的上游侧的端部23b的位置相同时,图4(a)的本实施方式的偏转电磁铁23的下游侧的端部23a成为如在到达图4(b)的比较例的下游侧的端部23a之前截断的结构。因此,图4(a)的本实施方式的偏转电磁铁23的周向的长度成为比图4(b)的比较例所涉及的偏转电磁铁23短。
偏转电磁铁23在沿XZ轴方向扩展的平面内改变带电粒子束B的轨道而使带电粒子束B入射到照射部2。这种偏转电磁铁23能够在上述平面内调整照射轴DX相对于基轴AX的朝向。因此,在不使扫描电磁铁6发挥作用时,从扫描电磁铁6射出的带电粒子束B及从照射部2的前端部2a照射的带电粒子束B至少在从与沿XZ轴方向扩展的平面正交的方向(在此为Y轴方向)观察时相对于基轴AX倾斜。
参考图5,对X轴方向扫描电磁铁6a附近的结构进行说明。带电粒子束B一边在真空的通道60内移动,一边通过X轴方向扫描电磁铁6a。如图5(b)所示,在比较例中,通道60的上游侧的部分60a的中心线CL2及通道的下游侧的部分60b的中心线CL3与基轴AX一致。另一方面,如图5(a)所示,在本实施方式中,通道60的下游侧的部分60b的中心线CL3与基轴AX一致,但通道60的上游侧的部分60a的中心线CL2相对于基轴AX倾斜。另外,本实施方式的X轴方向扫描电磁铁6a的上游侧的端部6c可以通过以与中心线CL2垂直的方式倾斜来相对于基轴AX倾斜。
接着,参考图4及图7,对扫描电磁铁6的控制方式进行说明。图7是表示扫描电磁铁的磁场与磁极化之间的关系的图表。当使电流相对于扫描电磁铁向一侧流过时,磁场向正侧摆动,当使电流相对于扫描电磁铁向相反的一侧流过时,磁场向负侧摆动。
在比较例中,使用了图7的E2所示的区域,磁场方向向两极摆动。如图4(b)所示,在控制部7使电流相对于扫描电磁铁106向一侧流过而使磁场向正侧摆动时,带电粒子束B向X轴方向的负侧扫描。而在控制部7使电流相对于扫描电磁铁106向另一侧流过而使磁场向负侧摆动时,带电粒子束B向X轴方向的正侧扫描。在控制部7施加图7的E2的范围中的正侧的最大磁场时,带电粒子束B摆动到X轴方向的负侧的边界位置LM1为止。在控制部7施加图7的E2的范围中的负侧的最大磁场时,带电粒子束B摆动到X轴方向的正侧的边界位置LM2为止。
相对于此,在本实施方式中,使用了图7的E1所示的区域,磁场方向仅向一侧摆动。并且,在本实施方式中,与比较例相比,使用了强磁场的区域。如图4(a)所示,在控制部7使电流相对于扫描电磁铁6向一侧流过而使磁场向正侧摆动时,带电粒子束B从照射轴DX的位置向X轴方向的负侧扫描。即,与电流未流过扫描电磁铁6时相比,带电粒子束B向靠近基轴AX的方向摆动。在控制部7使规定大小的电流(基准电流)流过扫描电磁铁6时,带电粒子束B沿着基轴AX照射。而且,控制部7以基轴AX中的电流为基准,通过调整电流的大小来调整磁场的强弱,从而进行带电粒子束B的向两侧的扫描。即,控制部7通过使大于基准电流的电流流过扫描电磁铁6,能够使带电粒子束B向比基轴AX更靠X轴方向的负侧摆动。当控制部7施加图7的E1的范围中的最大磁场时,带电粒子束B摆动到X轴方向的负侧的边界位置LM1为止。控制部7通过使小于基准电流的电流流过扫描电磁铁6,能够使带电粒子束B向比基轴AX更靠X轴方向的正侧摆动。在控制部7施加图7的E1的范围中的最小磁场时,带电粒子束B摆动到X轴方向的正侧的边界位置LM2为止。另外,为了进行这种控制,照射轴DX相对于基轴AX的倾斜只要比扫描范围的X轴方向的负侧的边界位置LM2相对于基轴AX的倾斜大即可。
另外,在图4中,对使X轴方向扫描电磁铁6a的照射轴DX倾斜的情况进行了说明。除此以外或取而代之,可以使Y轴方向扫描电磁铁6b的照射轴DX相对于基轴AX倾斜。此时,仅通过调整偏转电磁铁23的射出方向无法使Y轴方向扫描电磁铁6b的照射轴DX倾斜,因此在Y轴方向扫描电磁铁6b的上游侧需要使向Y轴方向的带电粒子束B的方向偏转的电磁铁。
接着,对本实施方式所涉及的带电粒子束治疗装置1的作用及效果进行说明。
在带电粒子束治疗装置1中,在不使扫描电磁铁6发挥作用时,从照射部2的前端部2a照射的带电粒子束B相对于基轴AX向一个方向(X轴方向的正侧)倾斜。此时,通过使规定大小的电流相对于扫描电磁铁6向一个方向流过,能够沿着基轴AX照射带电粒子束B。而且,通过以此时的电流为基准调整电流的大小,能够相对于基轴AX向一个方向及相反方向扫描带电粒子束B。如此,通过在一定以上的大小的范围内调整电流,能够进行带电粒子束B的扫描。即,由于不使用电流为零的区域附近而能够扫描带电粒子束B,因此能够使带电粒子束B的扫描稳定。
并且,根据上述结构,扫描电磁铁6兼具用于将带电粒子束B向等中心点AC传输的偏转电磁铁的功能,成为始终被激发的状态。由于能够将扫描电磁铁6作为射束线的一部分,因此能够使旋转支架5小型化。并且,由于使用相对强的磁场,并使用开始饱和的区域,因此磁导率低,能够降低电感,并能够高速响应。即,由于使用磁导率低的部分,因此能够设为低电感,能够增大励磁速度。扫描范围优选设为不零交叉的程度的磁极长度。并且,由于能够使用一个方向的电流进行扫描,因此能够不使用如以往那样高价的双极的电源而使用单极的电源。由此,能够使用廉价且小型的电源。
带电粒子束治疗装置1具备:射束传输线路21,向照射部2传输带电粒子束B,射束传输线路21在规定的平面内改变带电粒子束B的轨道而向照射部2入射带电粒子束B,在不使扫描电磁铁6发挥作用时,从照射部2的前端部2a照射的带电粒子束B至少在从与平面正交的方向观察时相对于基轴AX倾斜。此时,通过由射束传输线路21调整带电粒子束B的轨道,能够容易地调整从照射部2的前端部2a照射的带电粒子束B相对于基轴AX的倾斜。
带电粒子束治疗装置1具备改变带电粒子束B的轨道的偏转电磁铁23,扫描电磁铁6可以配置于偏转电磁铁23的下游侧。带电粒子束B相对于基轴AX的倾斜能够通过缩短偏转电磁铁23来进行调整。如此,通过缩短作为重件的偏转电磁铁23,能够实现旋转支架5整体的小型化。
本发明并不限定于上述实施方式。
例如,可以采用图8所示的结构。图8所示的带电粒子束治疗装置具备改变带电粒子束B的轨道的偏转电磁铁23,扫描电磁铁6配置于偏转电磁铁23的上游侧。此时,由于从扫描电磁铁6到照射部2的前端的距离变长,因此即使扫描电磁铁6的扫描量小,在从照射部2射出时也能够获得充分的扫描量。由此,能够实现扫描电磁铁6的小型化。
带电粒子束治疗装置具备改变带电粒子束的轨道的偏转电磁铁,扫描电磁铁可以配置于偏转电磁铁的上游侧。此时,由于从扫描电磁铁到照射部的前端的距离变长,因此即使扫描电磁铁的扫描量小,在从照射部射出时也能够获得充分的扫描量。由此,能够实现扫描电磁铁的小型化。并且,通过采用使扫描电磁铁不发挥作用时的带电粒子束的照射轴相对于基轴倾斜的结构,能够减小偏转电磁铁整体的大小。

Claims (3)

1.一种带电粒子束治疗装置,其从照射部通过扫描方式对被照射体照射带电粒子束,
所述照射部具备扫描所述带电粒子束的扫描电磁铁,
并且通过旋转支架能够围绕所述被照射体旋转,
并且以与所述旋转支架的中心线正交且通过所述中心线的基轴为基准照射所述带电粒子束,
在不使所述扫描电磁铁发挥作用时,从所述照射部的前端部照射的所述带电粒子束相对于所述基轴向一个方向倾斜,所述倾斜的角度大于所述倾斜的方向上的边界位置相对于所述基轴的角度。
2.根据权利要求1所述的带电粒子束治疗装置,其具备:
传输部,向所述照射部传输所述带电粒子束,
所述传输部在规定的平面内改变所述带电粒子束的轨道,向所述照射部入射所述带电粒子束,
在不使所述扫描电磁铁发挥作用时,从所述照射部的前端部照射的所述带电粒子束至少在从与所述平面正交的方向观察时相对于所述基轴倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的带电粒子束治疗装置,其具备:
偏转电磁铁,改变所述带电粒子束的轨道,
所述扫描电磁铁配置于所述偏转电磁铁的下游侧。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7236894B2 (ja) * 2019-03-20 2023-03-10 住友重機械工業株式会社 荷電粒子線治療装置
WO2022178218A1 (en) * 2021-02-19 2022-08-25 Mevion Medical Systems, Inc. Gantry for a particle therapy system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1777788A (zh) * 2003-04-25 2006-05-24 创新医疗系统技术公司 具有改良的辐射强度均匀性的辐射源和辐射扫描系统
JP2007311125A (ja) * 2006-05-17 2007-11-29 Mitsubishi Electric Corp 荷電粒子ビーム加速器のビーム出射制御方法及び荷電粒子ビーム加速器を用いた粒子ビーム照射システム
JP6091730B1 (ja) * 2016-06-23 2017-03-08 三菱電機株式会社 粒子線治療装置
JP2018196625A (ja) * 2017-05-24 2018-12-13 住友重機械工業株式会社 荷電粒子線治療装置

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4726046A (en) * 1985-11-05 1988-02-16 Varian Associates, Inc. X-ray and electron radiotherapy clinical treatment machine
US5017789A (en) * 1989-03-31 1991-05-21 Loma Linda University Medical Center Raster scan control system for a charged-particle beam
US5311028A (en) * 1990-08-29 1994-05-10 Nissin Electric Co., Ltd. System and method for producing oscillating magnetic fields in working gaps useful for irradiating a surface with atomic and molecular ions
US5438203A (en) * 1994-06-10 1995-08-01 Nissin Electric Company System and method for unipolar magnetic scanning of heavy ion beams
EP1358908A1 (en) * 2002-05-03 2003-11-05 Ion Beam Applications S.A. Device for irradiation therapy with charged particles
JP4378396B2 (ja) * 2007-06-22 2009-12-02 株式会社日立製作所 粒子線照射システム
US9155911B1 (en) * 2008-05-22 2015-10-13 Vladimir Balakin Ion source method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
JP5430115B2 (ja) * 2008-10-15 2014-02-26 三菱電機株式会社 荷電粒子線ビームのスキャニング照射装置
US8331531B2 (en) * 2009-03-13 2012-12-11 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Configurations for integrated MRI-linear accelerators
JP5409428B2 (ja) * 2009-03-31 2014-02-05 株式会社日立製作所 荷電粒子照射システム及び照射計画装置
US8278634B2 (en) * 2009-06-08 2012-10-02 Axcelis Technologies, Inc. System and method for ion implantation with improved productivity and uniformity
CN103768730B (zh) * 2009-06-09 2016-08-10 三菱电机株式会社 粒子射线照射装置
EP2654574B1 (en) * 2010-12-22 2017-05-03 ViewRay Technologies, Inc. System and method for image guidance during medical procedures
US8880250B2 (en) 2011-02-28 2014-11-04 Deere & Company DC bus voltage control
EP2685462B1 (en) 2011-03-07 2016-05-04 Mitsubishi Electric Corporation Particle beam therapy device
US9155913B2 (en) * 2011-08-02 2015-10-13 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Robotic linac adaptation (RLA) for the in-line MRI-linac configuration
WO2013093020A1 (en) 2011-12-21 2013-06-27 Ion Beam Applications S.A. Gantry structure for a hadron therapy apparatus
US8888829B2 (en) * 2012-02-14 2014-11-18 Anthony Robert Ward Hand held system for antifungal treatment
JP5917322B2 (ja) * 2012-07-12 2016-05-11 住友重機械工業株式会社 荷電粒子線照射装置
WO2014015421A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 University Health Network Radiotherapy system integrating a radiation source with a magnetic resonance imaging apparatus with movable magnet components
EP2853292B1 (en) * 2013-09-30 2019-07-31 Ion Beam Applications S.A. Charged hadron beam delivery
WO2015075797A1 (ja) * 2013-11-21 2015-05-28 三菱電機株式会社 粒子線治療装置
EP3984594A1 (en) * 2014-11-21 2022-04-20 The Regents of the University of California Three-dimensional radiotherapy dose distribution prediction
WO2016114989A1 (en) * 2015-01-12 2016-07-21 The Regents Of The University Of California Left-right canted-cosine-theta magnets
CN107743588B (zh) * 2015-06-12 2020-11-27 皇家飞利浦有限公司 在磁共振成像中使用b0不均匀性图的骨骼成像
EP3308834B1 (en) * 2016-10-11 2019-01-09 Ion Beam Applications Particle therapy apparatus comprising an mri
EP3327457A1 (de) * 2016-11-23 2018-05-30 Siemens Healthcare GmbH Medizinisches bildgebungssystem umfassend eine magneteinheit und eine strahlungseinheit
WO2020097821A1 (en) * 2018-11-14 2020-05-22 Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. Radiation therapy system and method
JP7160716B2 (ja) * 2019-02-18 2022-10-25 株式会社日立製作所 粒子線治療装置及びその作動方法
JP7236894B2 (ja) * 2019-03-20 2023-03-10 住友重機械工業株式会社 荷電粒子線治療装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1777788A (zh) * 2003-04-25 2006-05-24 创新医疗系统技术公司 具有改良的辐射强度均匀性的辐射源和辐射扫描系统
JP2007311125A (ja) * 2006-05-17 2007-11-29 Mitsubishi Electric Corp 荷電粒子ビーム加速器のビーム出射制御方法及び荷電粒子ビーム加速器を用いた粒子ビーム照射システム
JP6091730B1 (ja) * 2016-06-23 2017-03-08 三菱電機株式会社 粒子線治療装置
JP2018196625A (ja) * 2017-05-24 2018-12-13 住友重機械工業株式会社 荷電粒子線治療装置

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