JP2000214298A - 荷電粒子線照射装置及びその装置に用いるエネルギ―コンペンセ―タ、並びに荷電粒子線照射方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エネルギーコンペンセータ７の作成に時間が
かかるという課題、及び荷電粒子線の照射により放射化
された使用済みのエネルギーコンペンセータ７の保管と
廃棄のコストがかかるという課題があった。 【解決手段】 エネルギーコンペンセータ１９は、Ｙ方
向及びＺ方向において複数の層をなして互いに平行に配
置された複数の棒１９ｂを備え、さらに、各棒１９ｂを
Ｘ方向と平行な方向に独立に移動させるため、棒１９ｂ
毎に電磁石１９ｉ及び永久磁石１９ｊを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被照射体中の被
照射部に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置及び
その装置に用いるエネルギーコンペンセータに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、文献「Ｅ． Ｐｅｄｒｏｎ
ｉ， Ｈａｄｒｏｎｔｈｅｒａｐｙ ｉｎ Ｏｎｃｏｌ
ｏｇｙ， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｆ
ｉｒｓｔＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉ
ｕｍ ｏｎ Ｈａｄｒｏｎｔｈｅｒａｐｙ， Ｃｏｍ
ｏ， Ｉｔａｌｙ， １８−２１ Ｏｃｔｏｂｅｒ １
９９３， Ｕｇｏ Ａｍａｌｄｉ ａｎｄ Ｂｏｒｊｅ
Ｌａｓｓｅｏｎ， ４３４−４５２」に示された従来
の荷電粒子線照射装置の構成を示す断面図である。図１
１は患者の体内にある腫瘍に荷電粒子線を照射する様子
を示している。図１１において、１は荷電粒子線照射装
置、２は荷電粒子線発生装置（図示せず）から放射され
た荷電粒子線、３は荷電粒子線２のビームエネルギーを
変更させるエネルギーシフタ、４は荷電粒子線２を散乱
して広げる散乱体、５は荷電粒子線発生装置（図示せ
ず）から放射され、散乱体４で広げられた荷電粒子線、
６は荷電粒子線５の照射範囲を制限する多葉コリメー
タ、７は荷電粒子線５のビームエネルギーを変調するエ
ネルギーコンペンセータ、８は荷電粒子線５の被照射体
である患者、９は患者８の体内にある腫瘍である。

【０００３】エネルギーシフタ３は複数の薄い板で構成
されており、荷電粒子線２が透過する板の枚数を変える
ことによりその厚さを変えて荷電粒子線２のエネルギー
減衰量を変え、荷電粒子線５を腫瘍９に照射した場合の
荷電粒子線５の停止位置を変えることができる。また、
エネルギーコンペンセータ７は荷電粒子線５のエネルギ
ーを吸収する材料で形成されており、荷電粒子線５を腫
瘍９に照射した場合の荷電粒子線５の停止位置の軌跡が
腫瘍９の奥側境界面の形状と略一致するような三次元形
状をしている。また、多葉コリメータ６は荷電粒子線５
を腫瘍９に照射した場合の荷電粒子線５の照射範囲が腫
瘍９内となるように、荷電粒子線５の通過範囲を荷電粒
子線２の進行方向と垂直な面内において自由に制限する
ことができる。

【０００４】次に動作について説明する。患者８の体内
にある腫瘍９に荷電粒子線５を照射する場合、先ず、エ
ネルギーシフタ３の厚さを調節し、荷電粒子線５を腫瘍
９に照射した場合の荷電粒子線５の停止位置が腫瘍９の
奥側境界面のすぐ内側となるようにする。また、多葉コ
リメータ６を調節し、荷電粒子線５を腫瘍９に照射した
場合の荷電粒子線５の照射範囲が腫瘍９内になるように
する。そして、このような状態で、荷電粒子線制御装置
（図示せず）を用いて荷電粒子線２をＯＮ／ＯＦＦ制御
することにより、荷電粒子線を所定粒子数だけ照射す
る。

【０００５】その後、エネルギーシフタ３の厚さを所定
量だけ増やし（例えば、水相当で４ｍｍ）、荷電粒子線
５を患者８に照射した場合の荷電粒子線５の停止位置が
少し手前側となるようにする。また、多葉コリメータ６
を調節し、荷電粒子線５を患者８に照射した場合の荷電
粒子線５の停止位置が腫瘍９内になるようにする。そし
て、このような状態で、荷電粒子線制御装置（図示せ
ず）を用いて荷電粒子線２をＯＮ／ＯＦＦ制御すること
により、荷電粒子を所定粒子数だけ照射する。

【０００６】以後、荷電粒子線５を腫瘍９に照射した場
合の荷電粒子線５の停止位置が、腫瘍９の手前側境界面
の近傍になるまで、同様の工程を繰り返す。

【０００７】なお、図１１中、１０は荷電粒子線５の停
止位置の軌跡を示す。図１１では、符号１０は一部の軌
跡についてのみ付している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の荷電粒子線照射
装置は以上のように構成されているので、エネルギーコ
ンペンセータ７は複雑な３次元形状をしている。このた
め、エネルギーコンペンセータ７の作成に時間がかかる
という課題があった。

【０００９】また、従来の荷電粒子線照射装置は以上の
ように構成されているので、患者８ごと、腫瘍９ごと、
さらには同じ腫瘍９でも荷電粒子線５の照射角度ごとに
エネルギーコンペンセータ７を形成しなければならな
い。すなわち、エネルギーコンペンセータ７を繰り返し
使用することができない。このため、荷電粒子線の照射
により放射化された使用済みのエネルギーコンペンセー
タ７の保管と廃棄のコストがかかるという課題があっ
た。

【００１０】また、従来の荷電粒子線照射装置は以上の
ように構成されているので、散乱体４により荷電粒子線
２を散乱して広げている。このため、荷電粒子線２の利
用効率が低い（３割以下）という課題があった。

【００１１】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、作成が容易であって繰り返し使用
することができるエネルギーコンペンセータを備えた荷
電粒子線照射装置及びその装置における荷電粒子線照射
方法を得ることを目的とする。

【００１２】また、この発明は荷電粒子線の利用効率の
高い荷電粒子線照射装置及びその装置における荷電粒子
線照射方法を得ることを目的とする。

【００１３】また、この発明は単純な構成であって繰り
返し使用することができるエネルギーコンペンセータを
得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る荷電粒子
線照射装置は、Ｙ方向及びＺ方向において複数の層をな
して互いに平行に配置された複数の棒と、各棒をＸ方向
と平行な方向に独立に移動させ荷電粒子線通過領域に出
入りさせる棒駆動手段とを有するエネルギーコンペンセ
ータを備えたものである。

【００１５】この発明に係る荷電粒子線照射装置は、層
状領域照射手段が、荷電粒子線をＸ方向と平行な方向に
偏向させるＸ方向偏向手段と、Ｙ方向と平行な方向にス
キャンさせるＹ方向スキャン手段とを備えたものであ
る。

【００１６】この発明に係る荷電粒子線照射装置は、Ｙ
方向スキャン手段が、照射範囲制限手段としても機能す
るものである。

【００１７】この発明に係る荷電粒子線照射装置は、Ｚ
方向において隣接して積層する２つの棒の層のうちの一
方の層を構成する棒の隙間と、他方の層を構成する棒の
隙間とが重ならないように、棒が配置しているものであ
る。

【００１８】この発明に係る荷電粒子線照射装置は、エ
ネルギーコンペンセータが、棒の先端を支持する先端支
持部を備えたものである。

【００１９】この発明に係る荷電粒子線照射装置は、照
射層状領域変更手段が、３次元照射領域をＸ方向と平行
な方向に移動させる３次元照射領域移動手段であるもの
である。

【００２０】この発明に係る荷電粒子線照射装置は、エ
ネルギーコンペンセータをＸ方向と平行な方向に移動さ
せるエネルギーコンペンセータ移動手段を備えたもので
ある。

【００２１】この発明に係る荷電粒子線照射装置は、エ
ネルギーコンペンセータが、棒と棒駆動手段とを一体と
してＸ方向と平行な方向に移動させる移動手段を備えた
ものである。

【００２２】この発明に係る荷電粒子線照射装置は、エ
ネルギーコンペンセータが、エネルギー変更手段として
も機能するものである。

【００２３】この発明に係る荷電粒子線照射装置は、荷
電粒子線発生手段が、エネルギー変更手段としても機能
するものである。

【００２４】この発明に係るエネルギーコンペンセータ
は、Ｙ方向及びＺ方向において複数の層をなして互いに
平行に配置された複数の棒と、各棒をＸ方向と平行な方
向に独立に移動させ荷電粒子線通過領域に出入りさせる
棒駆動手段とを備えたものである。

【００２５】この発明に係る荷電粒子線照射方法は、３
次元照射領域を、Ｘ方向において所定の厚さを有するｎ
個の層状領域に分割する第１工程と、荷電粒子線を照射
する層状領域を第ｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ）番
目の層状領域に設定する第２工程と、荷電粒子線の停止
位置の軌跡が第ｉ番目の層状領域の奥側境界面の形状と
略一致するように変調されかつ荷電粒子線の照射範囲が
Ｙ方向と平行な方向において第ｉ番目の層状領域内とな
るように制限された荷電粒子線を、荷電粒子線のビーム
エネルギーを段階的に変えながら第ｉ番目の層状領域に
照射する第３工程と、第ｉ番目の層状領域における荷電
粒子線の照射が終了した場合、ｉ≠ｎのとき、荷電粒子
線を照射する層状領域を第ｉ＋１番目の層状領域に設定
して第３工程を行い、ｉ＝ｎのとき、荷電粒子線の照射
を終了する第４工程とを備え、第２工程をｉ＝１から始
めるものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による荷
電粒子線照射装置を示す構成図である。図１は患者の体
内にある腫瘍に荷電粒子線を照射する様子を示してい
る。図１において、１１は荷電粒子線照射装置、１２は
荷電粒子線を放射する、加速器などから構成された荷電
粒子線発生装置（荷電粒子線発生手段）、１３は荷電粒
子線発生装置１２から放射された荷電粒子線をＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御する、電磁石などから構成された荷電粒子線制
御装置、１４は荷電粒子線発生装置１２から放射された
荷電粒子線の進行方向を切り替える、電磁石などから構
成された荷電粒子線輸送装置、１５は荷電粒子線発生装
置１２から放射された荷電粒子線、１６は荷電粒子線１
５をＸ方向と平行な方向に偏向させるＸ方向偏向用電磁
石（層状領域照射手段、照射層状領域変更手段、Ｘ方向
偏向手段）、１７は荷電粒子線１５をＹ方向と平行な方
向にスキャンさせるＹ方向スキャン用電磁石（層状領域
照射手段、Ｙ方向スキャン手段）、１８は荷電粒子線発
生装置１２から放射され、Ｘ方向偏向用電磁石１６によ
り偏向され、Ｙ方向スキャン用電磁石１７によりスキャ
ンされた荷電粒子線、１９は荷電粒子線１８のビームエ
ネルギーを変調するエネルギーコンペンセータ、２０は
荷電粒子線１８の通過位置、その通過位置における通過
粒子数などを計測するビームモニタ、２１は荷電粒子線
１８のビームエネルギーを変更させるエネルギーシフタ
（エネルギー変更手段）、２２は荷電粒子線１８の照射
範囲を制限するコリメータ（照射範囲制限手段）、２３
は装置全体を制御するコンピュータ、２４は荷電粒子線
１８の被照射体である患者、２５は患者２４の体内にあ
る腫瘍（３次元照射領域）である。

【００２７】図２は患者の体内にある腫瘍をＺ方向から
見たときの平面図である。図２はコリメータの手前側か
ら患者の体内にある腫瘍を見たときの様子を示してい
る。図３は腫瘍の斜視図である。図３は腫瘍に荷電粒子
線を照射したときの様子を示している。この荷電粒子線
照射装置１１では、腫瘍２５が、Ｘ方向と平行な方向に
おいて所定の厚さ（例えば、５ｍｍ）を有する複数の層
状領域から構成されるものとみなす。図２及び図３で
は、腫瘍２５が、Ｘ方向と平行な方向において所定の厚
さを有する複数の層状領域から構成されるものとして示
している。図２及び図３において、２５ａは腫瘍２５を
構成する層状領域である。図２及び図３では、符号２５
ａを代表的な層状領域についてのみ付している。また、
図２において、２５ｂは層状領域２５ａの中心面であ
る。図２では、符号２５ｂを代表的な層状領域２５ａの
中心面についてのみ付している。図３において、２５ｃ
は層状領域２５ａの奥側境界面である。図３では、符号
２５ｃを代表的な層状領域２５ａの奥側境界面について
のみ付している。図３において、矢印ａは荷電粒子線を
Ｘ方向と平行な方向に偏向させたときの最大偏向範囲を
示し、矢印ｂは荷電粒子線をＹ方向と平行な方向にスキ
ャンさせたときの最大スキャン範囲を示す。

【００２８】なお、図１において、エネルギーコンペン
セータ１９、患者２４及び腫瘍２５は、荷電粒子線１５
の進行方向を含み、かつＹＺ平面と平行な平面による断
面を示している。

【００２９】荷電粒子線制御装置１３は、荷電粒子線発
生装置１２から放射された荷電粒子線１５の進行方向
を、ＯＮ状態において荷電粒子線輸送装置１４に入射す
るように偏向し、ＯＦＦ状態において荷電粒子線輸送装
置１４に入射しないように偏向する。また、エネルギー
シフタ２１は複数の薄い板で構成されており、荷電粒子
線１８が透過する板の枚数を変えることによりその厚さ
を変えて荷電粒子線１８のエネルギー減衰量を変え、荷
電粒子線１８を腫瘍２５に照射した場合の荷電粒子線１
８の停止位置を変えることができる。また、コリメータ
２２はＹ方向と平行な方向に移動する２つの部分から構
成されており、荷電粒子線１８を腫瘍２５に照射した場
合の荷電粒子線１８の照射範囲がＹ方向と平行な方向に
おいて層状領域２５ａ内となるように、Ｙ方向と平行な
方向にスキャンされた荷電粒子線１８の通過範囲をＹ方
向と平行な方向において制限することができる。

【００３０】図４はこの発明の実施の形態１による荷電
粒子線照射装置に用いるエネルギーコンペンセータの概
略的な構成図である。図４において、１９ａは荷電粒子
線１８が通過する荷電粒子線通過領域、１９ｂはＸ方向
と平行な方向に移動して荷電粒子線通過領域１９ａに出
入りする、荷電粒子線１８を吸収する材料で形成された
棒、１９ｃは棒１９ｂの基端部、１９ｄは棒１９ｂの先
端部、１９ｅは棒１９ｂの基端部１９ｃを支持する基端
支持部、１９ｆは棒１９ｂを荷電粒子線通過領域１９ａ
に出したときに棒１９ｂの先端部１９ｄを支持する先端
支持部、１９ｇは基端支持部１９ｅに設けられた、棒１
９ｂがＸ方向と平行な方向に移動するときのレールとし
て機能する筒状部、１９ｈは先端支持部１９ｆに形成さ
れた、棒１９ｂの先端部１９ｄを収納する収納凹部、１
９ｉは筒状部１９ｇの周囲に巻かれたコイルからなる電
磁石（棒駆動手段）、１９ｊはＮ極を棒１９ｂの基端部
１９ｃ側に向けて、棒１９ｂの基端部１９ｃに取り付け
られた永久磁石（棒駆動手段）である。図４では、図面
を簡略化するため、棒１９ｂを２つだけ示している。図
５はこの発明の実施の形態１による荷電粒子線照射装置
に用いるエネルギーコンペンセータを構成する複数の棒
の配置を示す断面図である。図５は荷電粒子線１５の進
行方向を含み、かつＹＺ平面と平行な平面による断面を
示している。図６はこの発明の実施の形態１による荷電
粒子線照射装置に用いるエネルギーコンペンセータを構
成する複数の棒の配置を示す斜視図である。図５及び図
６は荷電粒子線１８を患者２４に照射した場合の荷電粒
子線１８の停止位置の軌跡が、層状領域２５ａの奥側境
界面２５ｃの形状と略一致するように棒１９ｂが移動し
ている状態を示している。図４から図６において、矢印
ｃは荷電粒子線１８の照射方向を示す。図１、図５及び
図６では、符号１９ｂを一部の棒についてのみ付してい
る。

【００３１】エネルギーコンペンセータ１９は、Ｙ方向
及びＺ方向において複数の層をなして互いに平行に配置
された複数の棒１９ｂを備え、さらに、各棒１９ｂをＸ
方向と平行な方向に独立に移動させるため、棒１９ｂ毎
に電磁石１９ｉ及び永久磁石１９ｊを備えている。棒１
９ｂは、荷電粒子線１８を腫瘍２５に照射した場合の荷
電粒子線１８の停止位置の軌跡が層状領域２５ａの奥側
境界面２５ｃの形状と略一致するように移動する。荷電
粒子線通過領域１９ａのＸ方向の幅は、腫瘍２５のＸ方
向の厚さより大きい。また、棒１９ｂは、Ｚ方向におい
て隣接して積層する２つの棒１９ｂの層のうち一方の層
を構成する棒１９ｂの隙間と、他方の層を構成する棒１
９ｂの隙間とが重ならないようにわずかにずれて配置し
ている。これにより、棒１９ｂの隙間からの荷電粒子線
１８の漏れが抑制される。また、棒１９ｂは、荷電粒子
線通過領域１９ａに出たときに先端支持部１９ｆに、そ
の先端部１９ｄが支持される。これにより、棒１９ｂの
たわみが抑制され、棒１９ｂの軸中心位置が高精度に再
現される。

【００３２】なお、図５では、棒１９ｂの断面の形状が
矩形である場合について示したが、その他の形状であっ
てもよく、棒１９ｂの断面の形状を変えた場合にはその
形状にあわせて筒状部１９ｇの形状及び電磁石１９ｉの
形状を変える。また、図４では、棒１９ｂの先端部１９
ｄが円錐状である場合について示したが、その他の形状
であってもよく、棒１９ｂの先端の形状を変えた場合に
はその形状にあわせて収納凹部１９ｈの形状を変える。
また、棒１９ｂの先端部１９ｄをゴムなどの弾性物質で
形成してもよく、その場合、棒１９ｂの先端部１９ｄが
収納凹部１９ｈにはまって停止するときの振動と騒音が
低減する。また、図４では、棒１９ｂを、電磁石１９ｉ
と永久磁石１９ｊとを用いて移動させる場合について示
したが、永久磁石１９ｊを電磁石に代え、２つの電磁石
により棒を移動してもよい。また、図５では、すべての
棒１９ｂの断面の形状及びサイズが同じ場合について示
したが、必ずしもすべての棒１９ｂの断面の形状及びサ
イズを同じにする必要はない。断面のサイズが２ｍｍか
ら５ｍｍ程度であれば実用上問題はない。また、棒１９
ｂを形成する材料としては、人体に組成が近いものを用
いるが、放射線に強いポリスチレンなどを用いることも
できる。

【００３３】次に動作について説明する。荷電粒子線照
射装置１１を用いて腫瘍２５に荷電粒子線１８を照射す
る場合、先ず、腫瘍２５をＸ方向において所定の厚さを
有するｎ個の層状領域２５ａに分割し（すなわち、腫瘍
２５がＸ方向と平行な方向において所定の厚さを有する
複数の層状領域２５ａから構成されるものとみな
す。）、ｎ個の層状領域２５ａに１からｎの番号を割り
当てる。

【００３４】その後、荷電粒子線１８が第１番目の層状
領域２５ａの中心面２５ｂを照射するようにＸ方向偏向
用電磁石１６の磁場を設定することにより、荷電粒子線
１８を照射する層状領域２５ａを第１番目の層状領域２
５ａに設定する。なお、Ｘ方向偏向用電磁石１６の磁場
の設定は、予めコンピュータ２３に入力されたデータに
基づいて行う。

【００３５】その後、荷電粒子線１８の停止位置の軌跡
が第１番目の層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形状
と略一致するように変調され、かつ、荷電粒子線１８の
照射範囲がＹ方向と平行な方向において第１番目の層状
領域２５ａ内となるように制限された荷電粒子線１８
を、荷電粒子線１８のビームエネルギーを段階的に変え
ながら第１番目の層状領域２５ａに照射する。

【００３６】すなわち、この実施の形態では、荷電粒子
線１８の停止位置の軌跡が第１番目の層状領域２５ａの
奥側境界面２５ｃの形状と略一致するように荷電粒子線
１８を変調するために、エネルギーコンペンセータ１９
の棒１９ｂを移動する。そして、荷電粒子線１８を第１
の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線１８の軌
跡が第１番目の層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形
状と略一致するようにする。また、荷電粒子線１８の照
射範囲がＹ方向と平行な方向において第１番目の層状領
域２５ａ内となるように制限するために、コリメータ２
２を調節する。そして、荷電粒子線１８を第１の層状領
域２５ａに照射した場合の荷電粒子線１８の照射範囲が
Ｙ方向と平行な方向において第１番目の層状領域２５ａ
内となるようにする。また、エネルギーシフタ２１の厚
さを調節し、荷電粒子線１８を第１の層状領域２５ａに
照射した場合の荷電粒子線１８の停止位置が第１の層状
領域２５ａの奥側境界面２５ｃのすぐ内側となるように
する。なお、エネルギーコンペンセータ１９の棒１９ｂ
の移動、コリメータ２２の調節、及びエネルギーシフタ
２１の厚さ調節は、予めコンピュータ２３に入力してお
いてデータに基づいて行う。データとして、例えば、患
者２４の体内の電子密度、層状領域２５ａの奥側境界面
２５ｃの形状などである。

【００３７】そして、このような状態で、荷電粒子線制
御装置１３により、荷電粒子線発生装置１２から放射さ
れた荷電粒子線１５を、荷電粒子線輸送装置１４に入射
するように偏向し、荷電粒子線１５をＯＮ状態にする。
荷電粒子線輸送装置１４に入射した荷電粒子線１５は、
荷電粒子線輸送装置１４によりその進行方向が切り替え
られ、Ｘ方向偏向用電磁石１６により偏向され、Ｘ方向
偏向用電磁石１６により偏向された荷電粒子線１８は第
１番目の層状領域２５ａの中心面２５ｂを照射する。

【００３８】そして、Ｙ方向スキャン用電磁石１７によ
り荷電粒子線１８を第１番目の層状領域２５ａの中心面
２５ｂの位置でスキャンする。ビームモニタ２０により
荷電粒子線１８の通過位置、その通過位置における通過
粒子数などを計測し、照射粒子数が所定粒子数に達した
際、コンピュータ２３は荷電粒子線制御装置１３に荷電
粒子線１５をＯＦＦ状態にする信号を出し、荷電粒子線
制御装置１３により、荷電粒子線発生装置１２から放射
された荷電粒子線１５を、荷電粒子線輸送装置１４に入
射しない方向に偏向し、荷電粒子線１５をＯＦＦ状態と
する。

【００３９】荷電粒子線１５をＯＦＦ状態とした後、エ
ネルギーシフタ２１の厚さを所定量だけ増やし（例え
ば、水相当で４ｍｍ）、荷電粒子線１８を第１の層状領
域２５ａに照射した場合の荷電粒子線１８の停止位置が
少し手前側となるようにする。また、コリメータ２２を
調節して、荷電粒子線１８を第１の層状領域２５ａに照
射した場合の荷電粒子線１８の照射範囲がＹ方向と平行
な方向において第１番目の層状領域２５ａ内となるよう
にする。そして、荷電粒子線制御装置１３により、荷電
粒子線発生装置１２から放射された荷電粒子線１５を、
荷電粒子線輸送装置１４に入射する方向に偏向し、荷電
粒子線１５をＯＮ状態とし、荷電粒子を所定粒子数だけ
照射する。

【００４０】以後、荷電粒子線１８を第１の層状領域２
５ａに照射した場合の荷電粒子線１８の停止位置が、第
１の層状領域２５ａの手前側境界面の近傍になるまで、
同様の工程を繰り返し、第１の層状領域２５ａに対する
荷電粒子線１８の照射を終了する。

【００４１】第１の層状領域２５ａに対する荷電粒子線
１８の照射が終了した後、荷電粒子線１８が第２番目の
層状領域２５ａの中心面２５ｂを照射するようにＸ方向
偏向用電磁石１６の磁場を設定することにより、荷電粒
子線１８を照射する層状領域２５ａを第２番目の層状領
域２５ａに設定する。そして、上述した場合と同様にし
て、第２の層状領域２５ａに対して荷電粒子線１８を照
射する。以後、同様に、第３番目から第ｎ番目の層状領
域２５ａに対して、順に荷電粒子線１８を照射する。第
ｎ番目の層状領域２５ａに対する荷電粒子線１８の照射
終了後、荷電粒子線１８の照射を終了する。

【００４２】なお、図１中、２６は荷電粒子線１８の停
止位置の軌跡を示す。図１では符号２６は一部の軌跡に
ついてのみ付している。

【００４３】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、エネルギーコンペンセータ１９は、Ｙ方向及びＺ方
向において複数の層をなして互いに平行に配置された複
数の棒１９ｂと、各棒１９ｂをＸ方向と平行な方向に独
立に移動させ荷電粒子線通過領域１９ａに出入りさせる
棒駆動手段とを備えたものであるので、エネルギーコン
ペンセータ１９を容易に作成することができる効果が得
られる。また、エネルギーコンペンセータ１９を繰り返
し使用することができる効果が得られる。

【００４４】また、エネルギーコンペンセータ１９の作
成が容易であり、かつエネルギーコンペンセータ１９の
繰り返し使用ができるので、治療効率が向上し、治療コ
ストが低減する効果が得られる。

【００４５】また、この実施の形態１によれば、Ｘ方向
偏向用電磁石１６及びＹ方向スキャン用電磁石１７を用
いて荷電粒子線１８を腫瘍２５に照射するので、腫瘍２
５の所定の領域に荷電粒子線１８を照射することがで
き、荷電粒子線１８の利用効率が高くなる効果が得られ
る。

【００４６】また、荷電粒子線１８を腫瘍２５の所定の
領域に照射することができるので、装置の放射化及びそ
れに伴う患者や放射線治療技師などへの被爆を低減する
効果が得られる。

【００４７】また、この実施の形態１による荷電粒子線
照射装置１１を回転ガントリと称する荷電粒子線回転治
療装置に組み込んだ場合、散乱体などを用いて照射野を
形成する必要がないため、装置の小型化が図れる効果が
得られる。

【００４８】なお、この実施の形態では、エネルギーシ
フタ２１がエネルギーコンペンセータ１９とコリメータ
２２との間に位置する場合について説明したが、図７に
示ように、Ｘ方向偏向用電磁石１６の上流側に位置する
場合でも同様の効果が得られる。ただし、ビームエネル
ギーが変わる度に、Ｘ方向偏向用電磁石１６の磁場を再
設定し、荷電粒子線１８が同じ層状領域を照射するよう
にする必要がある。

【００４９】また、この実施の形態では、荷電粒子線制
御装置１３により荷電粒子線１５をＯＮ／ＯＦＦ制御す
る場合について説明したが、荷電粒子線発生装置１２に
より荷電粒子線１５をＯＮ／ＯＦＦ制御する場合でも同
様の効果が得られる。例えば、荷電粒子線発生装置１２
として、加速器を用いた場合には、イオン源をＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御することにより荷電粒子線１５をＯＮ／ＯＦＦ
制御することができる。

【００５０】また、この実施の形態では、Ｘ方向偏向用
電磁石１６の磁場を変えて荷電粒子線１８を照射する層
状領域２５ａを変える場合について説明したが、患者２
４を載せるベッド（図示せず）にＸ方向と平行な方向へ
の移動手段を設け（これが、照射層状領域変更手段が、
３次元照射領域をＸ方向と平行な方向に移動させる３次
元照射領域移動手段である場合である。）、ベッドをＸ
方向と平行な方向へ移動させることにより、荷電粒子線
１８を照射する層状領域２５ａを変えることもできる。
この場合、エネルギーコンペンセータ１９における荷電
粒子線通過領域１９ａのＸ方向の幅は、層状領域２５ａ
のＸ方向の厚さだけあれば十分であり、荷電粒子線照射
装置が小型化できる効果が得られる。

【００５１】また、この実施の形態では、エネルギーコ
ンペンセータ１９における荷電粒子線通過領域１９ａの
Ｘ方向の幅が腫瘍２５のＸ方向の厚さより広い場合につ
いて説明したが、エネルギーコンペンセータ１９をＸ方
向と平行な方向へ移動させる移動手段を設ける（これ
が、エネルギーコンペンセータをＸ方向と平行な方向に
移動させるエネルギーコンペンセータ移動手段を備えた
場合である。）ことにより、エネルギーコンペンセータ
１９における荷電粒子線通過領域１９ａのＸ方向の幅
を、層状領域２５ａのＸ方向の厚さ程度とすることがで
きる。また、エネルギーコンペンセータ１９に棒１９ｂ
と棒１９ｂを駆動する手段とを一体としてＸ方向と平行
な方向へ移動させる移動手段を設ける（これが、エネル
ギーコンペンセータが棒と棒駆動手段とを一体としてＸ
方向と平行な方向へ移動させる移動手段を備えた場合で
ある。）ことによっても、エネルギーコンペンセータ１
９における荷電粒子線通過領域１９ａのＸ方向の幅を、
層状領域２５ａのＸ方向の厚さ程度とすることができ
る。ただし、これらの場合、Ｘ方向偏向用電磁石１６の
磁場の変更に合わせて、棒１９ｂと棒１９ｂを駆動する
手段とを一体としてＸ方向と平行な方向へ移動させる必
要がある。これらの場合、荷電粒子線照射装置が小型化
できる効果が得られる。

【００５２】また、この実施の形態では、エネルギーシ
フタ２１の厚さを増やす度にコリメータ２２を調節し
て、荷電粒子線１８を第１の層状領域２５ａに照射した
場合の荷電粒子線１８の照射範囲がＹ方向と平行な方向
において層状領域２５ａ内となるようにする場合につい
て説明したが、エネルギーシフタ２１の厚さを増やす度
にＹ方向スキャン用電磁石１７の磁場のスキャン範囲を
再設定することにより荷電粒子線１８の照射範囲がＹ方
向と平行な方向において層状領域２５ａ内となるように
することができる。これが、Ｙ方向スキャン手段を、荷
電粒子線が照射される層状領域をＹ方向と平行な方向に
おいて制限する照射範囲制限手段として用いる場合であ
る。この場合、コリメータ２２が不要となり、荷電粒子
線照射装置が簡略化し小型化する効果、荷電粒子線照射
装置の信頼性が向上する効果、及び荷電粒子線照射装置
のコストが下がる効果が得られる。

【００５３】また、この実施の形態では、エネルギーシ
フタ２１の厚さを徐々に大きくして、荷電粒子線１８を
層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線１８の停止
位置を奥側から手前側に徐々に移動させる場合について
説明したが、荷電粒子線１８を層状領域２５ａに照射し
た場合の荷電粒子線１８の停止位置をランダムに移動さ
せる場合であっても同様の効果が得られる。

【００５４】実施の形態２．この実施の形態では、エネ
ルギーコンペンセータを荷電粒子線のビームエネルギー
を変更させるエネルギー変更手段としても用いる場合に
ついて説明する。

【００５５】図８はこの発明の実施の形態２による荷電
粒子線照射装置を示す構成図である。図８は患者の体内
にある腫瘍に荷電粒子線を照射する様子を示している。
図８において、３１は荷電粒子線照射装置、３２は荷電
粒子線１８のビームエネルギーを変調するエネルギーコ
ンペンセータ（エネルギー変更手段）、３２ｂはＸ方向
と平行な方向に移動して荷電粒子線通過領域に出入りす
る、荷電粒子線１８を吸収する材料で形成された棒であ
る。その他の構成要素は図１において同一符号を付して
示したものと同一あるいは同等であるため、その説明は
省略する。

【００５６】この実施の形態におけるエネルギーコンペ
ンセータ３２は、実施の形態１におけるエネルギーコン
ペンセータ１９と同様の構造をしている。ただし、この
実施の形態におけるエネルギーコンペンセータ３２で
は、荷電粒子線１８を腫瘍２５に照射した場合の荷電粒
子線１８の停止位置の軌跡が層状領域２５ａの奥側境界
面２５ｃの形状と略一致するとともに、荷電粒子線１８
を腫瘍２５に照射した場合の荷電粒子線１８の停止位置
が腫瘍２５内となるように、棒３２ｂが移動する。すな
わち、エネルギーコンペンセータ３２を用いて荷電粒子
線１８のビームエネルギーを減衰させることによって、
荷電粒子線１８を腫瘍２５に照射した場合の荷電粒子線
１８の停止位置が腫瘍２５内となるようにするため、図
８に示すように、実施の形態１の場合に比べて、荷電粒
子線１８が通過する部分により多くの棒３２ｂを配置す
る。

【００５７】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、エネルギーコンペンセータを荷電粒子線のエネルギ
ーを変更させるエネルギー変更手段としても用いるの
で、実施の形態１の場合に必要であったエネルギーシフ
タが不要となり、荷電粒子線照射装置が簡略化し小型化
する効果、荷電粒子線照射装置の信頼性が向上する効
果、及び荷電粒子線照射装置のコストが下がる効果が得
られる。

【００５８】なお、荷電粒子線発生装置１２として、例
えば、シンクロトロン加速器を用いた場合には、荷電粒
子線発生装置１２をエネルギー変更手段として用いるこ
とができる。この場合、上述した効果と同様の効果が得
られる。ただし、ビームエネルギーが変わる度に、Ｘ方
向偏向用電磁石１６の磁場を再設定し、荷電粒子線１８
が同じ層状領域を照射するようにする必要がある。

【００５９】実施の形態３．図９はこの発明の実施の形
態３による荷電粒子線照射装置を示す構成図である。図
９は患者の体内にある腫瘍に荷電粒子線を照射する様子
を示している。図９において、４１は荷電粒子線照射装
置、４２は荷電粒子線１５を散乱して広げる散乱体（層
状領域照射手段）、４３は荷電粒子線発生装置１２から
放射され、散乱体４２で広げられた荷電粒子線、４４は
荷電粒子線４３の照射範囲を制限するコリメータであ
る。その他の構成要素は図１において同一符号を付して
示したものと同一あるいは同等であるため、その説明は
省略する。

【００６０】図１０はコリメータをＺ方向から見たとき
の平面図である。図１０において、４４ａはＸ方向と平
行な方向に移動する２つの部分から構成されるＸ方向移
動コリメータ（層状領域照射手段、照射層状領域変更手
段）、４４ｂはＹ方向と平行な方向に移動する２つの部
分から構成されるＹ方向移動コリメータ（照射範囲制限
手段）である。

【００６１】なお、図９において、エネルギーコンペン
セータ１９、患者２４、腫瘍２５、散乱体４２及びコリ
メータ４４は、荷電粒子線１５の進行方向を含み、かつ
ＹＺ平面と平行な平面による断面を示している。

【００６２】Ｘ方向移動コリメータ４４ａは、荷電粒子
線４３を腫瘍２５に照射した場合に荷電粒子線４３が所
定の層状領域２５ａのみを照射するするように、荷電粒
子線４３の通過範囲をＸ方向と平行な方向において制限
することができる。また、Ｙ方向移動コリメータ４４ｂ
は、荷電粒子線４３を腫瘍２５に照射した場合の荷電粒
子線４３の停止位置が腫瘍２５内となるように、荷電粒
子線４３の通過範囲をＹ方向と平行な方向において制限
することができる。

【００６３】次に動作について説明する。荷電粒子照射
装置４１を用いて腫瘍２５に荷電粒子線４３を照射する
場合、先ず、腫瘍２５をＸ方向において所定の厚さを有
するｎ個の層状領域２５ａに分割し（すなわち、腫瘍２
５がＸ方向と平行な方向において所定の厚さを有する複
数の層状領域２５ａから構成されるものとみなす。）、
ｎ個の層状領域２５ａに１からｎの番号を割り当てる。

【００６４】その後、荷電粒子線４３が第１番目の層状
領域２５ａを照射するようにＸ方向移動コリメータ４４
ａを設定することにより、荷電粒子線４３を照射する層
状領域２５ａを第１番目の層状領域２５ａに設定する。
なお、Ｘ方向移動コリメータ４４ａの設定は、予めコン
ピュータ２３に入力されたデータに基づいて行う。

【００６５】その後、荷電粒子線４３の停止位置の軌跡
が第１番目の層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形状
と略一致するように変調されかつ荷電粒子線４３の照射
範囲がＹ方向と平行な方向において第１番目の層状領域
２５ａ内となるように制限された荷電粒子線４３を、荷
電粒子線４３のビームエネルギーを段階的に変えながら
第１番目の層状領域２５ａに照射する。

【００６６】すなわち、この実施の形態では、荷電粒子
線４３の停止位置の軌跡が第１番目の層状領域２５ａの
奥側境界面２５ｃの形状と略一致するように荷電粒子線
４３を変調するために、エネルギーコンペンセータ１９
の棒１９ｂを移動する。そして、荷電粒子線４３を第１
の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線４３の軌
跡が第１番目の層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形
状と略一致するようにする。また、荷電粒子線４３の照
射範囲がＹ方向と平行な方向において第１番目の層状領
域２５ａ内となるように制限するために、Ｙ方向移動コ
リメータ４４ｂを調節する。そして、荷電粒子線４３を
第１の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線４３
の照射範囲がＹ方向と平行な方向において第１番目の層
状領域２５ａ内となるようにする。また、エネルギーシ
フタ２１の厚さを調節し、荷電粒子線４３を第１の層状
領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線４３の停止位置
が第１の層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃのすぐ内側
となるようにする。なお、エネルギーコンペンセータ１
９の棒１９ｂの移動、Ｙ方向移動コリメータ４４ｂの調
節、及びエネルギーシフタ２１の厚さ調節は、予めコン
ピュータ２３に入力しておいてデータに基づいて行う。
データとして、例えば、患者２４の体内の電子密度、層
状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形状などである。

【００６７】そして、このような状態で、荷電粒子線制
御装置１３により、荷電粒子線発生装置１２から放射さ
れた荷電粒子線１５を、荷電粒子線輸送装置１４に入射
するように偏向し、荷電粒子線１５をＯＮ状態にする。
荷電粒子線輸送装置１４に入射した荷電粒子線１５は、
荷電粒子線輸送装置１４によりその進行方向が切り替え
られ、散乱体４２により広げられ、散乱体４２により広
げられた荷電粒子線４３は第１番目の層状領域２５ａを
照射する。照射粒子数が所定粒子数に達した際、コンピ
ュータ２３は荷電粒子線制御装置１３に荷電粒子線１５
をＯＦＦ状態にする信号を出し、荷電粒子線制御装置１
３により、荷電粒子線発生装置１２から放射された荷電
粒子線１５を、荷電粒子線輸送装置１４に入射しない方
向に偏向し、荷電粒子線１５をＯＦＦ状態とする。

【００６８】荷電粒子線１５をＯＦＦ状態とした後、エ
ネルギーシフタ２１の厚さを所定量だけ増やし（例え
ば、水相当で４ｍｍ）、荷電粒子線４３を第１の層状領
域２５ａに照射した場合の荷電粒子線４３の停止位置が
少し手前側となるようにする。また、Ｙ方向移動コリメ
ータ４４ｂを調節して、荷電粒子線４３を第１の層状領
域２５ａに照射した場合の荷電粒子線４３の照射範囲が
Ｙ方向と平行な方向において第１番目の層状領域２５ａ
内となるようにする。そして、荷電粒子線制御装置１３
により、荷電粒子線発生装置１２から放射された荷電粒
子線４３を、荷電粒子線輸送装置１４に入射する方向に
偏向し、荷電粒子線４３をＯＮ状態とし、荷電粒子を所
定粒子数だけ照射する。

【００６９】以後、荷電粒子線４３を第１の層状領域２
５ａに照射した場合の荷電粒子線４３の停止位置が、第
１の層状領域２５ａの手前側境界面の近傍になるまで、
同様の工程を繰り返し、第１の層状領域２５ａに対する
荷電粒子線４３の照射を終了する。

【００７０】第１の層状領域２５ａに対する荷電粒子線
４３の照射が終了した後、荷電粒子線４３が第２番目の
層状領域２５ａを照射するようにＸ方向移動コリメータ
４４ａを設定することにより、荷電粒子線４３を照射す
る層状領域２５ａを第２番目の層状領域２５ａに設定す
る。そして、上述した場合と同様にして、第２の層状領
域２５ａに対して荷電粒子線４３を照射する。以後、同
様に、第３番目から第ｎ番目の層状領域２５ａに対し
て、順に荷電粒子線４３を照射する。第ｎ番目の層状領
域２５ａに対する荷電粒子線４３の照射終了後、荷電粒
子線４３の照射を終了する。

【００７１】なお、図９中、２６は荷電粒子線４３の停
止位置の軌跡を示す。図１では符号２６は一部の軌跡に
ついてのみ付している。

【００７２】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、エネルギーコンペンセータ１９は、Ｙ方向及びＺ方
向において複数の層をなして互いに平行に配置された複
数の棒１９ｂと、各棒１９ｂをＸ方向と平行な方向に独
立に移動させ荷電粒子線通過領域１９ａに出入りさせる
棒駆動手段とを備えたものであるので、エネルギーコン
ペンセータ１９の作成が容易である効果が得られる。ま
た、エネルギーコンペンセータ１９を繰り返し使用する
ことができる効果が得られる。

【００７３】また、エネルギーコンペンセータ１９の作
成が容易であり、エネルギーコンペンセータ１９を繰り
返し使用することができるので、治療効率が向上し、治
療コストが低減する効果が得られる。

【００７４】なお、この実施の形態では、コリメータ４
４として、Ｘ方向と平行な方向に移動する２つの部分か
ら構成されるＸ方向移動コリメータ４４ａとＹ方向と平
行な方向に移動する２つの部分から構成されるＹ方向移
動コリメータ４４ｂとから成るものを用いる場合につい
て説明したが、荷電粒子線４３を腫瘍２５に照射した場
合に荷電粒子線４３が所定の層状領域２５ａのみを照射
するように荷電粒子線４３の通過範囲をＸ方向と平行な
方向において制限することができ、かつ、荷電粒子線４
３を腫瘍２５に照射した場合の荷電粒子線４３の停止位
置が腫瘍２５内となるように荷電粒子線４３の通過範囲
をＹ方向と平行な方向において制限することができるも
のであれば、いかなる構成のものであっても同様の効果
が得られる。

【００７５】上述した各実施の形態で説明した荷電粒子
線照射装置及び荷電粒子線照射方法は荷電粒子線治療に
限るものではなく、荷電粒子線照射を必要とする他の分
野にも応用することができる。

【００７６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、Ｙ方
向及びＺ方向において複数の層をなして互いに平行に配
置された複数の棒と、各棒をＸ方向と平行な方向に独立
に移動させ荷電粒子線通過領域に出入りさせる棒駆動手
段とを有するエネルギーコンペンセータを備えるように
荷電粒子線照射装置を構成したので、エネルギーコンペ
ンセータの作成が容易でありかつエネルギーコンペンセ
ータの繰り返し使用ができ、その結果、照射作業効率が
向上し、照射作業コストが低減する効果がある。

【００７７】この発明によれば、層状領域照射手段が、
荷電粒子線をＸ方向と平行な方向に偏向させるＸ方向偏
向手段と、Ｙ方向と平行な方向にスキャンさせるＹ方向
スキャン手段とを備えるように荷電粒子線照射装置を構
成したので、荷電粒子線の利用効率が高くなる効果があ
る。

【００７８】この発明によれば、Ｙ方向スキャン手段
が、照射範囲制限手段としても機能するように荷電粒子
線照射装置を構成したので、荷電粒子線照射装置が簡略
化し小型化する効果、荷電粒子線照射装置の信頼性が向
上する効果、及び荷電粒子線照射装置のコストが下がる
効果がある。

【００７９】この発明によれば、Ｚ方向において隣接し
て積層する２つの棒の層のうちの一方の層を構成する棒
の隙間と、他方の層を構成する棒の隙間とが重ならない
ように荷電粒子線照射装置を構成したので、棒の隙間か
らの荷電粒子線の漏れが抑制される効果がある。

【００８０】この発明によれば、エネルギーコンペンセ
ータが、棒の先端を支持する先端支持部を備えるように
荷電粒子線照射装置を構成したので、棒のたわみが抑制
され、棒の軸中心位置が高精度に再現される効果があ
る。

【００８１】この発明によれば、照射層状領域変更手段
が、３次元照射領域をＸ方向と平行な方向に移動させる
３次元照射領域移動手段であるように荷電粒子線照射装
置を構成したので、エネルギーコンペンセータにおける
荷電粒子線通過領域のＸ方向の幅は層状領域のＸ方向の
厚さだけあれば十分であり、荷電粒子線照射装置が小型
化できる効果がある。

【００８２】この発明によれば、エネルギーコンペンセ
ータをＸ方向と平行な方向に移動させるエネルギーコン
ペンセータ移動手段を備えるように荷電粒子線照射装置
を構成したので、エネルギーコンペンセータにおける荷
電粒子線通過領域のＸ方向の幅を層状領域のＸ方向の厚
さ程度とすることができ、荷電粒子線照射装置が小型化
できる効果がある。

【００８３】この発明によれば、エネルギーコンペンセ
ータが、棒と棒駆動手段とを一体としてＸ方向と平行な
方向に移動させる移動手段を備えるように荷電粒子線照
射装置を構成したので、エネルギーコンペンセータにお
ける荷電粒子線通過領域のＸ方向の幅を層状領域のＸ方
向の厚さ程度とすることができ、荷電粒子線照射装置が
小型化できる効果がある。

【００８４】この発明によれば、エネルギーコンペンセ
ータが、エネルギー変更手段としても機能するように荷
電粒子線照射装置を構成したので、荷電粒子線照射装置
が簡略化し小型化する効果、荷電粒子線照射装置の信頼
性が向上する効果、及び荷電粒子線照射装置のコストが
下がる効果がある。

【００８５】この発明によれば、荷電粒子線発生手段
が、エネルギー変更手段としても機能するように荷電粒
子線照射装置を構成したので、荷電粒子線照射装置が簡
略化し小型化する効果、荷電粒子線照射装置の信頼性が
向上する効果、及び荷電粒子線照射装置のコストが下が
る効果がある。

【００８６】この発明によれば、Ｙ方向及びＺ方向にお
いて複数の層をなして互いに平行に配置された複数の棒
と、各棒をＸ方向と平行な方向に独立に移動させ荷電粒
子線通過領域に出入りさせる棒駆動手段とを備えるよう
にエネルギーコンペンセータを構成したので、エネルギ
ーコンペンセータを容易に作成することができ、かつエ
ネルギーコンペンセータを繰り返し使用することができ
る効果がある。

【００８７】この発明によれば、３次元照射領域を、Ｘ
方向において所定の厚さを有するｎ個の層状領域に分割
する第１工程と、荷電粒子線を照射する層状領域を第ｉ
（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ）番目の層状領域に設定
する第２工程と、荷電粒子線の停止位置の軌跡が第ｉ番
目の層状領域の奥側境界面の形状と略一致するように変
調されかつ荷電粒子線の照射範囲がＹ方向と平行な方向
において第ｉ番目の層状領域内となるように制限された
荷電粒子線を、荷電粒子線のビームエネルギーを段階的
に変えながら第ｉ番目の層状領域に照射する第３工程
と、第ｉ番目の層状領域における荷電粒子線の照射が終
了した場合、ｉ≠ｎのとき、荷電粒子線を照射する層状
領域を第ｉ＋１番目の層状領域に設定して第３工程を行
い、ｉ＝ｎのとき、荷電粒子線の照射を終了する第４工
程とを備え、第２工程をｉ＝１から始めるように荷電粒
子線照射方法を構成したので、照射作業効率が向上し、
照射作業コストが低減する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による荷電粒子線照
射装置を示す構成図である。

【図２】 患者の体内にある腫瘍をＺ方向から見たとき
の平面図である。

【図３】 腫瘍の斜視図である。

【図４】 この発明の実施の形態１による荷電粒子線照
射装置に用いるエネルギーコンペンセータの概略的な構
成図である。

【図５】 この発明の実施の形態１による荷電粒子線照
射装置に用いるエネルギーコンペンセータを構成する複
数の棒の配置を示す断面図である。

【図６】 この発明の実施の形態１による荷電粒子線照
射装置に用いるエネルギーコンペンセータを構成する複
数の棒の配置を示す斜視図である。

【図７】 この発明の実施の形態１による荷電粒子線照
射装置の変形例を示す構成図である。

【図８】 この発明の実施の形態２による荷電粒子線照
射装置を示す構成図である。

【図９】 この発明の実施の形態３による荷電粒子線照
射装置を示す構成図である。

【図１０】 コリメータをＺ方向から見たときの平面図
である。

【図１１】 従来の荷電粒子線照射装置の構成を示す断
面図である。

【符号の説明】

１１，３１，４１ 荷電粒子線照射装置、１２ 荷電粒
子線発生装置（荷電粒子線発生手段）、１６ Ｘ方向偏
向用電磁石（層状領域照射手段、照射層状領域変更手
段、Ｘ方向偏向手段）、１７ Ｙ方向スキャン用電磁石
（層状領域照射手段、Ｙ方向スキャン手段）、１９ エ
ネルギーコンペンセータ、１９ａ 荷電粒子線通過領
域、１９ｂ，３２ｂ 棒、１９ｆ 先端支持部、１９ｉ
電磁石（棒駆動手段）、１９ｊ 永久磁石（棒駆動手
段）、２１ エネルギーシフタ（エネルギー変更手
段）、２２ コリメータ（照射範囲制限手段）、２５
腫瘍（３次元照射領域）、３２ エネルギーコンペンセ
ータ（エネルギー変更手段）、４２散乱体（層状領域照
射手段）、４４ａ Ｘ方向移動コリメータ（層状領域照
射手段、照射層状領域変更手段）、４４ｂ Ｙ方向移動
コリメータ（照射範囲制限手段）。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子線を放射する荷電粒子線発生手
   段と、Ｘ方向において所定の厚さを有する複数の層状領
   域から構成される３次元照射領域中の所定の層状領域に
   上記荷電粒子線発生手段から放射された荷電粒子線を照
   射させる層状領域照射手段と、荷電粒子線のビームエネ
   ルギーを変更させるエネルギー変更手段と、荷電粒子線
   の照射範囲をＹ方向と平行な方向において制限する照射
   範囲制限手段と、荷電粒子線のビームエネルギーを変調
   するエネルギーコンペンセータと、荷電粒子線が照射さ
   れる層状領域を変更する照射層状領域変更手段とを備
   え、 上記エネルギーコンペンセータは、Ｙ方向及びＺ方向に
   おいて複数の層をなして互いに平行に配置された複数の
   棒と、各棒をＸ方向と平行な方向に独立に移動させ荷電
   粒子線通過領域に出入りさせる棒駆動手段とを備えたこ
   とを特徴とする荷電粒子線照射装置。
2. 【請求項２】 層状領域照射手段は、荷電粒子線をＸ方
   向と平行な方向に偏向させるＸ方向偏向手段と、Ｙ方向
   と平行な方向にスキャンさせるＹ方向スキャン手段とを
   備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線照射
   装置。
3. 【請求項３】 Ｙ方向スキャン手段は、照射範囲制限手
   段としても機能することを特徴とする請求項２記載の荷
   電粒子線照射装置。
4. 【請求項４】 Ｚ方向において隣接して積層する２つの
   棒の層のうちの一方の層を構成する棒の隙間と、他方の
   層を構成する棒の隙間とが重ならないように、棒が配置
   していることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線照
   射装置。
5. 【請求項５】 エネルギーコンペンセータは、棒の先端
   を支持する先端支持部を備えたことを特徴とする請求項
   １記載の荷電粒子線照射装置。
6. 【請求項６】 照射層状領域変更手段は、３次元照射領
   域をＸ方向と平行な方向に移動させる３次元照射領域移
   動手段であることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子
   線照射装置。
7. 【請求項７】 エネルギーコンペンセータをＸ方向と平
   行な方向に移動させるエネルギーコンペンセータ移動手
   段を備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線
   照射装置。
8. 【請求項８】 エネルギーコンペンセータは、棒と棒駆
   動手段とを一体としてＸ方向と平行な方向に移動させる
   移動手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電
   粒子線照射装置。
9. 【請求項９】 エネルギーコンペンセータは、エネルギ
   ー変更手段としても機能することを特徴とする請求項１
   記載の荷電粒子線照射装置。
10. 【請求項１０】 荷電粒子線発生手段は、エネルギー変
    更手段としても機能することを特徴とする請求項１記載
    の荷電粒子線照射装置。
11. 【請求項１１】 Ｙ方向及びＺ方向において複数の層を
    なして互いに平行に配置された複数の棒と、各棒をＸ方
    向と平行な方向に独立に移動させ荷電粒子線通過領域に
    出入りさせる棒駆動手段とを備えたエネルギーコンペン
    セータ。
12. 【請求項１２】 ３次元照射領域を、Ｘ方向において所
    定の厚さを有するｎ個の層状領域に分割する第１工程
    と、 荷電粒子線を照射する層状領域を第ｉ（ｉ＝１，２，
    ３，・・・，ｎ）番目の層状領域に設定する第２工程
    と、 荷電粒子線の停止位置の軌跡が第ｉ番目の層状領域の奥
    側境界面の形状と略一致するように変調されかつ荷電粒
    子線の照射範囲がＹ方向と平行な方向において第ｉ番目
    の層状領域内となるように制限された荷電粒子線を、荷
    電粒子線のビームエネルギーを段階的に変えながら第ｉ
    番目の層状領域に照射する第３工程と、 第ｉ番目の層状領域における荷電粒子線の照射が終了し
    た場合、ｉ≠ｎのとき、荷電粒子線を照射する層状領域
    を第ｉ＋１番目の層状領域に設定して第３工程を行い、
    ｉ＝ｎのとき、荷電粒子線の照射を終了する第４工程と
    を備え、 第２工程をｉ＝１から始めることを特徴とする荷電粒子
    線照射方法。