JP2003135608A - 荷電粒子線のビーム軸調整装置及び照射装置 - Google Patents
荷電粒子線のビーム軸調整装置及び照射装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 二重散乱体入射方式で精度の良い線量分布を
短時間で得て、治療照射中でもリアルタイムで線量分布
を調整可能とする。 【解決手段】 荷電粒子系のビーム輸送系に設けられた
ビーム位置検出器２６と、その入側に設けられたステア
リング電磁石２４Ｘ、２４Ｙあるいは偏向電磁石（２
７）を備えたビーム軸調整装置２２により、ビーム軸の
精度を保証し、線量分布のモニタ２０Ｄの測定結果をも
とに第２散乱体２０Ｂの位置を微調整することで平坦な
線量分布を確保する。
短時間で得て、治療照射中でもリアルタイムで線量分布
を調整可能とする。 【解決手段】 荷電粒子系のビーム輸送系に設けられた
ビーム位置検出器２６と、その入側に設けられたステア
リング電磁石２４Ｘ、２４Ｙあるいは偏向電磁石（２
７）を備えたビーム軸調整装置２２により、ビーム軸の
精度を保証し、線量分布のモニタ２０Ｄの測定結果をも
とに第２散乱体２０Ｂの位置を微調整することで平坦な
線量分布を確保する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子線のビー
ム軸の位置を調整するための荷電粒子線のビーム軸調整
装置、これを用いた荷電粒子線の照射装置、及び、該照
射装置を用いて患部に荷電粒子線を照射するようにした
粒子線治療装置に関する。
ム軸の位置を調整するための荷電粒子線のビーム軸調整
装置、これを用いた荷電粒子線の照射装置、及び、該照
射装置を用いて患部に荷電粒子線を照射するようにした
粒子線治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】陽子等の粒子線を利用した癌等の治療シ
ステムとして、図１に示す如く、例えば、陽子を所定エ
ネルギまで加速するサイクロトロンと、該サイクロトロ
ンから照射された粒子ビームのエネルギを、必要に応じ
て、そのエネルギ分散を制限しながら変えるためのエネ
ルギ分析装置（ＥＳＳ）とからなる粒子線加速装置１
２、該粒子線加速装置１２から取出された粒子ビームの
安定軌道を確保し、損失なく照射室へ輸送するためのビ
ーム輸送装置（ＢＴＳ）１４、該ビーム輸送装置１４に
より輸送された粒子ビームを成形処理し、身体の病巣位
置に的確に照射するための、粒子線の照射方向が可変と
された回転照射装置（ガントリ）３０、及び、粒子線の
照射方向が固定された固定照射装置４０を含む治療装置
１０と、照射治療を計画するための診断装置、治療計画
システム及び治療具工作機械を含む付属装置４２と、加
速器やビーム輸送機器へ電力を供給する直流電流電源を
主体とした各種電源、電流導体（コイル）直接冷却用の
純水冷却供給設備等を含む付帯設備装置４４を備えたも
のが知られている。
ステムとして、図１に示す如く、例えば、陽子を所定エ
ネルギまで加速するサイクロトロンと、該サイクロトロ
ンから照射された粒子ビームのエネルギを、必要に応じ
て、そのエネルギ分散を制限しながら変えるためのエネ
ルギ分析装置（ＥＳＳ）とからなる粒子線加速装置１
２、該粒子線加速装置１２から取出された粒子ビームの
安定軌道を確保し、損失なく照射室へ輸送するためのビ
ーム輸送装置（ＢＴＳ）１４、該ビーム輸送装置１４に
より輸送された粒子ビームを成形処理し、身体の病巣位
置に的確に照射するための、粒子線の照射方向が可変と
された回転照射装置（ガントリ）３０、及び、粒子線の
照射方向が固定された固定照射装置４０を含む治療装置
１０と、照射治療を計画するための診断装置、治療計画
システム及び治療具工作機械を含む付属装置４２と、加
速器やビーム輸送機器へ電力を供給する直流電流電源を
主体とした各種電源、電流導体（コイル）直接冷却用の
純水冷却供給設備等を含む付帯設備装置４４を備えたも
のが知られている。
【０００３】なお、粒子線加速装置１２としては、エネ
ルギ分析装置が不要なシンクロトロンも知られている。
ルギ分析装置が不要なシンクロトロンも知られている。
【０００４】前記回転ガントリ３０は、例えば図２に示
す如く、任意の角度から患者に粒子線３３を照射するた
めのもので、照射野、照射深さ等の照射要求条件を実現
する照射ノズル３２と、その入口までビームを輸送する
ＢＴＳ１４の端末部（図示省略）と、該ＢＴＳ１４の端
末に取付けた照射ノズル３２を回動するための構造体３
６からなり、これに隣接して、患者の患部位置決め装置
を含む治療用ベッド３４が設けられている。
す如く、任意の角度から患者に粒子線３３を照射するた
めのもので、照射野、照射深さ等の照射要求条件を実現
する照射ノズル３２と、その入口までビームを輸送する
ＢＴＳ１４の端末部（図示省略）と、該ＢＴＳ１４の端
末に取付けた照射ノズル３２を回動するための構造体３
６からなり、これに隣接して、患者の患部位置決め装置
を含む治療用ベッド３４が設けられている。
【０００５】このような治療装置による治療に際して
は、細い粒子線ビームを、患部の大きさに合わせて最大
３０ｃｍ角程度にまで広げる必要がある。
は、細い粒子線ビームを、患部の大きさに合わせて最大
３０ｃｍ角程度にまで広げる必要がある。
【０００６】そこで、図３に示す如く、図示しない４重
極電磁石（Ｑ磁石）により収束され、偏向電磁石１６、
１８により偏向された荷電粒子線を、最終偏向電磁石１
８の出側に設けた照射ノズル３２により広げて、均一な
線量分布を得るようにしている。
極電磁石（Ｑ磁石）により収束され、偏向電磁石１６、
１８により偏向された荷電粒子線を、最終偏向電磁石１
８の出側に設けた照射ノズル３２により広げて、均一な
線量分布を得るようにしている。
【０００７】平面方向の照射野を形成する代表的な方法
としては、散乱体によってビームを広げる散乱体法と、
電磁石を調整してビームを走査するビーム走査法があ
り、前者は、構造が簡単で要求される設置空間が狭い、
照射野が時間変化せず時間軸方向の安定性が高い等の特
徴を有し、後者は、側方の散乱が少なく（半影が小さ
く）、ビームの利用効率が高いという特徴を有する。
としては、散乱体によってビームを広げる散乱体法と、
電磁石を調整してビームを走査するビーム走査法があ
り、前者は、構造が簡単で要求される設置空間が狭い、
照射野が時間変化せず時間軸方向の安定性が高い等の特
徴を有し、後者は、側方の散乱が少なく（半影が小さ
く）、ビームの利用効率が高いという特徴を有する。
【０００８】前記照射ノズル３２は、例えば、前者に属
する二重散乱体方式の場合、図４に詳細に示す如く、透
過厚さが可変の第１散乱体２０Ａと、該第１散乱体２０
Ａにより広げられた粒子線ビームの線量分布を調整する
ための、中心部に散乱効果の高い鉛等の原子番号の大き
い物質が配設された第２散乱体２０Ｂと、前記散乱体２
０Ａ、２０Ｂにより形成された線量分布の重心位置を検
出するためのモニタ（例えば平坦度モニタ）２０Ｄとを
含んで構成される線量分布調整機構２０を備えている。
する二重散乱体方式の場合、図４に詳細に示す如く、透
過厚さが可変の第１散乱体２０Ａと、該第１散乱体２０
Ａにより広げられた粒子線ビームの線量分布を調整する
ための、中心部に散乱効果の高い鉛等の原子番号の大き
い物質が配設された第２散乱体２０Ｂと、前記散乱体２
０Ａ、２０Ｂにより形成された線量分布の重心位置を検
出するためのモニタ（例えば平坦度モニタ）２０Ｄとを
含んで構成される線量分布調整機構２０を備えている。
【０００９】この二重散乱体方式では、粒子線ビームを
第１散乱体２０Ａで散乱した後、第２散乱体２０Ｂに入
射することにより、図５（Ａ）に示すような、ガウス分
布を描くビームの線量分布の中心部分を外側に散乱させ
て、図５（Ｂ）に示す如く、分布の平坦化を図るもので
あり、第２散乱体２０Ｂの中心部には、散乱の効果が大
きい物質を設置している。
第１散乱体２０Ａで散乱した後、第２散乱体２０Ｂに入
射することにより、図５（Ａ）に示すような、ガウス分
布を描くビームの線量分布の中心部分を外側に散乱させ
て、図５（Ｂ）に示す如く、分布の平坦化を図るもので
あり、第２散乱体２０Ｂの中心部には、散乱の効果が大
きい物質を設置している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ビーム
軸と第２散乱体軸のずれ、即ち、第２散乱体２０Ｂと入
射するガウス分布を描くビームの中心部分にずれが生じ
ると、図５（Ｃ）に示す如く、第２散乱体２０Ｂの中心
部分で散乱されるビームと、周辺部のビームの強度分布
のバランスが崩れ、線量分布の平坦度が損なわれる。従
って、目標とする照射野に対して、ビーム軸と第２散乱
体の位置関係を正確に調整する必要があった。この際、
ビーム軸を調整するためには、高精度なビームモニタや
ガントリ３０内の電磁石を使用して、第２散乱体に入射
するビーム軸を精度良く調整する機能が不可欠であっ
た。更に、このビーム軸の調整には時間がかかり、治療
中の調整が困難であるため、治療前に、必ず線量分布又
はビーム軸位置を精密に測定して評価する必要もあっ
た。
軸と第２散乱体軸のずれ、即ち、第２散乱体２０Ｂと入
射するガウス分布を描くビームの中心部分にずれが生じ
ると、図５（Ｃ）に示す如く、第２散乱体２０Ｂの中心
部分で散乱されるビームと、周辺部のビームの強度分布
のバランスが崩れ、線量分布の平坦度が損なわれる。従
って、目標とする照射野に対して、ビーム軸と第２散乱
体の位置関係を正確に調整する必要があった。この際、
ビーム軸を調整するためには、高精度なビームモニタや
ガントリ３０内の電磁石を使用して、第２散乱体に入射
するビーム軸を精度良く調整する機能が不可欠であっ
た。更に、このビーム軸の調整には時間がかかり、治療
中の調整が困難であるため、治療前に、必ず線量分布又
はビーム軸位置を精密に測定して評価する必要もあっ
た。
【００１１】又、図２に示したような回転ガントリ３０
を使用した治療の場合、ガントリ３０の内部に設置した
電磁石と荷電粒子線の位置関係が、ガントリの回転角度
によってガントリ３０のたわみや精度誤差等により変化
するため、ガントリ回転方向にビーム位置／拡がりが対
称となるようにガントリ３０に入射する荷電粒子線を調
整するか、又は、ガントリの回転角度別にガントリ内部
の電磁石を調整し、個別に条件を設定する必要があっ
た。
を使用した治療の場合、ガントリ３０の内部に設置した
電磁石と荷電粒子線の位置関係が、ガントリの回転角度
によってガントリ３０のたわみや精度誤差等により変化
するため、ガントリ回転方向にビーム位置／拡がりが対
称となるようにガントリ３０に入射する荷電粒子線を調
整するか、又は、ガントリの回転角度別にガントリ内部
の電磁石を調整し、個別に条件を設定する必要があっ
た。
【００１２】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、ガントリの回転角度等にかかわら
ず、散乱体等に入射する荷電粒子線のビーム軸の精度を
保証可能とすることを第１の課題する。
くなされたもので、ガントリの回転角度等にかかわら
ず、散乱体等に入射する荷電粒子線のビーム軸の精度を
保証可能とすることを第１の課題する。
【００１３】本発明は、又、簡便に均一の線量分布を得
ることを第２の課題する。
ることを第２の課題する。
【００１４】本発明は、更に、例えば治療照射中でも、
リアルタイムで線量分布を調整可能とすることを第３の
課題とする。
リアルタイムで線量分布を調整可能とすることを第３の
課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、荷電粒子線の
ビーム軸調整装置において、荷電粒子線のビーム輸送系
に設けられたビーム位置検出器と、該ビーム位置検出器
の出力に応じてビーム軸の位置を調整するための、該ビ
ーム位置検出器の入側に設けられた、ビーム軸の位置を
調整可能なステアリング電磁石あるいは偏向電磁石から
なるステアリング手段とを備えることにより、前記第１
の課題を解決したものである。
ビーム軸調整装置において、荷電粒子線のビーム輸送系
に設けられたビーム位置検出器と、該ビーム位置検出器
の出力に応じてビーム軸の位置を調整するための、該ビ
ーム位置検出器の入側に設けられた、ビーム軸の位置を
調整可能なステアリング電磁石あるいは偏向電磁石から
なるステアリング手段とを備えることにより、前記第１
の課題を解決したものである。
【００１６】本発明は、又、前記ビーム軸調整装置が、
ビーム輸送系に直列に複数設けられた荷電粒子線の照射
装置を提供するものである。
ビーム輸送系に直列に複数設けられた荷電粒子線の照射
装置を提供するものである。
【００１７】又、前記複数のビーム軸調整装置によるビ
ーム軸の位置の調整を、上流側から順次実施するように
したものである。
ーム軸の位置の調整を、上流側から順次実施するように
したものである。
【００１８】本発明は、又、照射ノズルが、第１、第２
散乱体と、モニタと、該モニタの測定値を基に、前記第
２散乱体の位置を調整して、ビーム軸の変化や、ガント
リの回転による第２散乱体の位置誤差を補償する手段と
を備えた線量分布調整機構を有するようにして、前記第
２の課題を解決したものである。
散乱体と、モニタと、該モニタの測定値を基に、前記第
２散乱体の位置を調整して、ビーム軸の変化や、ガント
リの回転による第２散乱体の位置誤差を補償する手段と
を備えた線量分布調整機構を有するようにして、前記第
２の課題を解決したものである。
【００１９】本発明は、又、荷電粒子線の照射に際し
て、第１、第２散乱体と、該第２散乱体を透過したビー
ムの重心位置を測定するモニタとを有する照射ノズルを
用いて、前記測定したビームの重心位置が所定位置に無
い場合に、その偏差をもとに前記第２散乱体を移動し
て、平坦な線量分布を得るようにしたものである。
て、第１、第２散乱体と、該第２散乱体を透過したビー
ムの重心位置を測定するモニタとを有する照射ノズルを
用いて、前記測定したビームの重心位置が所定位置に無
い場合に、その偏差をもとに前記第２散乱体を移動し
て、平坦な線量分布を得るようにしたものである。
【００２０】又、前記のビーム軸調整装置及び線量分布
調整機構による調整の少なくとも一方を、治療中にリア
ルタイムで行うことにより、前記第３の課題を解決した
ものである。
調整機構による調整の少なくとも一方を、治療中にリア
ルタイムで行うことにより、前記第３の課題を解決した
ものである。
【００２１】又、前記のビーム軸調整装置及び線量分布
調整機構による調整を、粒子線加速装置から出射される
短パルスビームを用い、該パルスの出射タイミングに同
期させて行うようにしたものである。
調整機構による調整を、粒子線加速装置から出射される
短パルスビームを用い、該パルスの出射タイミングに同
期させて行うようにしたものである。
【００２２】本発明は、又、前記の照射装置を用いて、
患部に荷電粒子線を照射するようにした粒子線治療装置
を提供するものである。
患部に荷電粒子線を照射するようにした粒子線治療装置
を提供するものである。
【００２３】又、前記のビーム軸調整装置によりビーム
軸を所定の許容範囲に粗調整した後、更に前記の線量分
布調整機構により第２散乱体を移動して微調整するよう
にした荷電粒子線の照射方法を提供するものである。
軸を所定の許容範囲に粗調整した後、更に前記の線量分
布調整機構により第２散乱体を移動して微調整するよう
にした荷電粒子線の照射方法を提供するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
施形態を詳細に説明する。
【００２５】本実施形態は、図６に示すような、ビーム
位置検出器（例えばビームプロファイルモニタ：ＢＰ
Ｍ）２６、及び、該ＢＰＭ２６の入側に設けられた、互
いに直交する方向にビーム軌道を補正するためのＸ方向
補正ステアリング電磁石２４Ｘ、Ｙ方向補正ステアリン
グ電磁石２４Ｙからなるビーム軸調整装置２２を、図３
に示した如く、回転ガントリ３０を含むビーム輸送系の
照射ノズル入口を含む各所（図３では４個所）に直列に
複数配置して、最終段の照射ノズル３２内に設けられる
第２散乱体２０Ｂに入射するビーム軸の精度を保証す
る。ここで、直列に複数配置するのは、ビーム軸のずれ
がビーム輸送系の任意の箇所で生じる可能性があり、よ
り確実にビーム軸のずれに対応するためである。更に、
ビーム軸の時間的な変化や、ガントリの回転による第２
散乱体２０Ｂの位置誤差を、線量分布のモニタ２０Ｄの
測定結果をもとに、第２散乱体２０Ｂの位置を微調整す
ることで調整し、平坦な線量分布を確保する。
位置検出器（例えばビームプロファイルモニタ：ＢＰ
Ｍ）２６、及び、該ＢＰＭ２６の入側に設けられた、互
いに直交する方向にビーム軌道を補正するためのＸ方向
補正ステアリング電磁石２４Ｘ、Ｙ方向補正ステアリン
グ電磁石２４Ｙからなるビーム軸調整装置２２を、図３
に示した如く、回転ガントリ３０を含むビーム輸送系の
照射ノズル入口を含む各所（図３では４個所）に直列に
複数配置して、最終段の照射ノズル３２内に設けられる
第２散乱体２０Ｂに入射するビーム軸の精度を保証す
る。ここで、直列に複数配置するのは、ビーム軸のずれ
がビーム輸送系の任意の箇所で生じる可能性があり、よ
り確実にビーム軸のずれに対応するためである。更に、
ビーム軸の時間的な変化や、ガントリの回転による第２
散乱体２０Ｂの位置誤差を、線量分布のモニタ２０Ｄの
測定結果をもとに、第２散乱体２０Ｂの位置を微調整す
ることで調整し、平坦な線量分布を確保する。
【００２６】なお、電磁石２４Ｘ、２４Ｙは、どちらか
一方のみ設けられる場合もある。
一方のみ設けられる場合もある。
【００２７】又、ビーム軸調整装置２２において、ステ
アリング電磁石２４Ｘ、２４ＹとＢＰＭ２６の間には、
ビーム軌道の方向を切り換えるための偏向電磁石や４重
極電磁石等のその他の電磁石２７が挿入されることもあ
る。
アリング電磁石２４Ｘ、２４ＹとＢＰＭ２６の間には、
ビーム軌道の方向を切り換えるための偏向電磁石や４重
極電磁石等のその他の電磁石２７が挿入されることもあ
る。
【００２８】又、その他の電磁石２７が偏向電磁石であ
る場合、ステアリング電磁石２４Ｘ又は２４Ｙの代り
に、該偏向電磁石（２７）を使用することも可能であ
る。あるいは、図３の偏向電磁石１８をステアリング電
磁石として使用することも可能である。その場合は、該
偏向電磁石（２７又は１８）の主コイルに補正用コイル
を巻き足し、該補正用コイルの電流値を調整することが
できる。
る場合、ステアリング電磁石２４Ｘ又は２４Ｙの代り
に、該偏向電磁石（２７）を使用することも可能であ
る。あるいは、図３の偏向電磁石１８をステアリング電
磁石として使用することも可能である。その場合は、該
偏向電磁石（２７又は１８）の主コイルに補正用コイル
を巻き足し、該補正用コイルの電流値を調整することが
できる。
【００２９】前記照射ノズル３２が有する線量分布調整
機構２０は、例えば、二重散乱体方式の場合、図７に詳
細に示す如く、透過厚さが可変の第１散乱体２０Ａと、
該第１散乱体２０Ａにより広げられた粒子線ビームの線
量分布を調整するための、中心部に散乱効果の高い鉛等
の原子番号の大きい物質が配設された第２散乱体２０Ｂ
と、該第２散乱体２０Ｂの位置を少なくとも２軸方向
（Ｘ、Ｙ方向）に調整するための散乱体駆動機構２０Ｃ
と、前記散乱体２０Ａ、２０Ｂにより形成された（線量
分布の）重心位置を検出するためのモニタ２０Ｄとを含
んで構成されている。
機構２０は、例えば、二重散乱体方式の場合、図７に詳
細に示す如く、透過厚さが可変の第１散乱体２０Ａと、
該第１散乱体２０Ａにより広げられた粒子線ビームの線
量分布を調整するための、中心部に散乱効果の高い鉛等
の原子番号の大きい物質が配設された第２散乱体２０Ｂ
と、該第２散乱体２０Ｂの位置を少なくとも２軸方向
（Ｘ、Ｙ方向）に調整するための散乱体駆動機構２０Ｃ
と、前記散乱体２０Ａ、２０Ｂにより形成された（線量
分布の）重心位置を検出するためのモニタ２０Ｄとを含
んで構成されている。
【００３０】ここでモニタ２０Ｄとしては、平坦度モニ
タやプロファイルモニタを使用することができる。
タやプロファイルモニタを使用することができる。
【００３１】なお、患部における実際の線量分布は、例
えば出願人が特開平１１−６４５３０で提案した、ドー
ズモニタを水中で移動しながら、各測定値をプロットす
る水ファントム型線量分布測定装置により測定すること
ができる。
えば出願人が特開平１１−６４５３０で提案した、ドー
ズモニタを水中で移動しながら、各測定値をプロットす
る水ファントム型線量分布測定装置により測定すること
ができる。
【００３２】前記ＢＰＭ２６による測定値とステアリン
グ電磁石２４Ｘ、２４Ｙあるいは前記偏向電磁石（２７
又は１８）の補正コイルの電流値の間には、図８に示す
如く比例関係があるため、現在のビーム位置と目標位置
の差より、ステアリング電磁石２４Ｘ、２４Ｙあるいは
前記偏向電磁石（２７又は１８）の補正コイルの電流値
調整量を求めることが可能である。
グ電磁石２４Ｘ、２４Ｙあるいは前記偏向電磁石（２７
又は１８）の補正コイルの電流値の間には、図８に示す
如く比例関係があるため、現在のビーム位置と目標位置
の差より、ステアリング電磁石２４Ｘ、２４Ｙあるいは
前記偏向電磁石（２７又は１８）の補正コイルの電流値
調整量を求めることが可能である。
【００３３】又、第２散乱体２０Ｂの位置とモニタ２０
Ｄの測定値より算出された線量分布の重心位置及び患部
における線量分布の平坦度の間にも、図９に示すような
比例関係が、Ｘ方向、Ｙ方向各々に対してある。従っ
て、通常、線量分布平坦度は、専用の測定器を粒子線照
射位置に設置しないと測定できないが、モニタ２０Ｄの
測定値と線量分布平坦度の間の比例関係を利用して、モ
ニタ２０Ｄの測定値が目標位置に来るように第２散乱体
２０Ｂの位置を調整することで、平坦な線量分布を得る
ことができる。
Ｄの測定値より算出された線量分布の重心位置及び患部
における線量分布の平坦度の間にも、図９に示すような
比例関係が、Ｘ方向、Ｙ方向各々に対してある。従っ
て、通常、線量分布平坦度は、専用の測定器を粒子線照
射位置に設置しないと測定できないが、モニタ２０Ｄの
測定値と線量分布平坦度の間の比例関係を利用して、モ
ニタ２０Ｄの測定値が目標位置に来るように第２散乱体
２０Ｂの位置を調整することで、平坦な線量分布を得る
ことができる。
【００３４】具体的には、ＢＰＭ２６の測定結果をもと
に、基準位置との差より、対応するステアリング電磁石
２４Ｘ又は２４Ｙあるいは前記偏向電磁石（２７又は１
８）の補正コイルの電流値の変化量を決定する。この処
理を、上流側から順次実施することで、最下流（散乱体
への入射位置）でのビーム軸が所定の許容範囲に収まる
よう粗調整する。この処理は短時間で完了するため、ガ
ントリ３０の回転に対しても迅速にビーム軸を保証する
ことが可能である。ここで、上流側から下流側へ処理を
順次実施するのは、ビーム軸のずれの効果が上流側から
下流側へ伝搬されるため、ビーム軸のずれが下流側で大
きくなりすぎないようにするためである。
に、基準位置との差より、対応するステアリング電磁石
２４Ｘ又は２４Ｙあるいは前記偏向電磁石（２７又は１
８）の補正コイルの電流値の変化量を決定する。この処
理を、上流側から順次実施することで、最下流（散乱体
への入射位置）でのビーム軸が所定の許容範囲に収まる
よう粗調整する。この処理は短時間で完了するため、ガ
ントリ３０の回転に対しても迅速にビーム軸を保証する
ことが可能である。ここで、上流側から下流側へ処理を
順次実施するのは、ビーム軸のずれの効果が上流側から
下流側へ伝搬されるため、ビーム軸のずれが下流側で大
きくなりすぎないようにするためである。
【００３５】その後、ビーム軸の時間的な変動や、第２
散乱体２０Ｂの位置誤差に対しては、第１散乱体２０Ａ
及び第２散乱体２０Ｂを挿入した状態で、モニタ２０Ｄ
により線量分布の重心位置を測定し、重心位置がモニタ
２０Ｄの中央に無い場合は、その偏差をもとに第２散乱
体２０Ｂを移動してビーム軸位置を微調整し、平坦な線
量分布を確保することができる。
散乱体２０Ｂの位置誤差に対しては、第１散乱体２０Ａ
及び第２散乱体２０Ｂを挿入した状態で、モニタ２０Ｄ
により線量分布の重心位置を測定し、重心位置がモニタ
２０Ｄの中央に無い場合は、その偏差をもとに第２散乱
体２０Ｂを移動してビーム軸位置を微調整し、平坦な線
量分布を確保することができる。
【００３６】前記ビーム軸及び第２散乱体２０Ｂの位置
調整は、極めて短時間で実施可能であるため、治療照射
中でもリアルタイムで線量分布を調整することが可能で
ある。
調整は、極めて短時間で実施可能であるため、治療照射
中でもリアルタイムで線量分布を調整することが可能で
ある。
【００３７】この際、図１０に示す如く、短パルスビー
ムを用いることで、調整中の線量を減少させ、少ない照
射量で平坦な線量分布を確保することができる。
ムを用いることで、調整中の線量を減少させ、少ない照
射量で平坦な線量分布を確保することができる。
【００３８】このようにして、本発明に係る処理を特に
回転ガントリに対して実施することで、ガントリの任意
角度に対して容易にビーム軸の精度を保証することがで
きる。
回転ガントリに対して実施することで、ガントリの任意
角度に対して容易にビーム軸の精度を保証することがで
きる。
【００３９】なお、前記説明においては、本発明が、陽
子線治療装置の回転ガントリに適用されていたが、本発
明の適用対象はこれに限定されず、陽子線以外の荷電粒
子線を用いた治療装置や照射装置、あるいは、治療装置
以外にも同様に適用できることは明らかである。
子線治療装置の回転ガントリに適用されていたが、本発
明の適用対象はこれに限定されず、陽子線以外の荷電粒
子線を用いた治療装置や照射装置、あるいは、治療装置
以外にも同様に適用できることは明らかである。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、ビーム軸の位置を容易
に調整することが可能となり、ガントリの回転角度等に
拘らず、簡便に散乱体等に入射するビーム軸の精度を保
証することが可能となる。
に調整することが可能となり、ガントリの回転角度等に
拘らず、簡便に散乱体等に入射するビーム軸の精度を保
証することが可能となる。
【００４１】又、例えば線量分布調整機構の第２散乱体
位置の微調整機構と組合せて、ビーム軸の時間的な変化
や第２散乱体の位置設定誤差を補償することで、簡便に
均一な線量分布を得ることが可能となる。
位置の微調整機構と組合せて、ビーム軸の時間的な変化
や第２散乱体の位置設定誤差を補償することで、簡便に
均一な線量分布を得ることが可能となる。
【００４２】更に、短時間の測定／調整で線量分布の平
坦度が確保できるため、例えば治療照射中でも、リアル
タイムで線量分布を調整することが可能となる。
坦度が確保できるため、例えば治療照射中でも、リアル
タイムで線量分布を調整することが可能となる。
【図１】本発明の適用対象の一例である陽子線治療装置
の全体構成を示すブロック図
の全体構成を示すブロック図
【図２】前記陽子線治療装置の回転ガントリの一例を示
す斜視図
す斜視図
【図３】本発明が適用された回転ガントリのビーム輸送
系の実施形態を示す光路図
系の実施形態を示す光路図
【図４】ビーム輸送系の最終段に設けられる照射ノズル
の一例の構成を示す斜視図
の一例の構成を示す斜視図
【図５】従来の問題点を説明するための、ビーム軸と第
２散乱体の軸のずれと最終的な線量分布の関係の例を示
す線図
２散乱体の軸のずれと最終的な線量分布の関係の例を示
す線図
【図６】本発明に係るビーム軸調整装置の実施形態の構
成を示す斜視図
成を示す斜視図
【図７】同じく線量分布調整機構の概略を示す斜視図
【図８】図６に示したビーム軸調整装置におけるステア
リング電磁石あるいは偏向電磁石補正コイルの電流値と
ビーム位置検出器測定値の関係の例を示す線図
リング電磁石あるいは偏向電磁石補正コイルの電流値と
ビーム位置検出器測定値の関係の例を示す線図
【図９】図７に示した線量分布調整機構における線量分
布の傾き及び平坦度モニタ測定値と第２散乱体位置の関
係の例を示す線図
布の傾き及び平坦度モニタ測定値と第２散乱体位置の関
係の例を示す線図
【図１０】短パルスビームによるビーム軸補正の概念図
１０…治療装置
１２…粒子線加速装置
１４…ビーム輸送装置（ＢＴＳ）
２０…線量分布調整機構
２０Ａ…第１散乱体
２０Ｂ…第２散乱体
２０Ｃ…散乱体駆動機構
２０Ｄ…モニタ
２２…ビーム軸調整装置
２４Ｘ…Ｘ方向補正ステアリング電磁石
２４Ｙ…Ｙ方向補正ステアリング電磁石
２６…ビーム位置検出器（ＢＰＭ）
２７…その他の電磁石（偏向電磁石）
３０…回転ガントリ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｊ 37/04 Ｈ０１Ｊ 37/04 Ｂ
Ｈ０５Ｈ 7/04 Ｈ０５Ｈ 7/04
Ｆターム(参考） 2G085 AA11 BA14 CA20 CA26 EA07
4C082 AA01 AG02 AG09 AG11 AG12
AG52
5C030 AA07 AA08 AB06
Claims (9)
- 【請求項１】荷電粒子線のビーム輸送系に設けられたビ
ーム位置検出器と、 該ビーム位置検出器の出力に応じてビーム軸の位置を調
整するための、該ビーム位置検出器の入側に設けられ
た、ビーム軸の位置を調整可能なステアリング電磁石あ
るいは偏向電磁石からなるステアリング手段と、 を備えたことを特徴とする荷電粒子線のビーム軸調整装
置。 - 【請求項２】請求項１に記載の荷電粒子線のビーム軸調
整装置が、ビーム輸送系に直列に複数設けられているこ
とを特徴とする荷電粒子線の照射装置。 - 【請求項３】請求項２に記載の複数のビーム軸調整装置
によるビーム軸の位置の調整を、上流側から順次実施す
ることを特徴とする荷電粒子線のビーム軸調整方法。 - 【請求項４】照射ノズルが、第１、第２散乱体と、モニ
タと、該モニタの測定値を基に、前記第２散乱体の位置
を調整して、ビーム軸の変化や、ガントリの回転による
第２散乱体の位置誤差を補償する手段とを備えた線量分
布調整機構を有することを特徴とする荷電粒子線の照射
装置。 - 【請求項５】第１、第２散乱体と、該第２散乱体を透過
したビームの重心位置を測定するモニタとを有する照射
ノズルを用いて、 前記測定したビームの重心位置が所定位置に無い場合
に、その偏差をもとに前記第２散乱体を移動して、平坦
な線量分布を得ることを特徴とする荷電粒子線の照射方
法。 - 【請求項６】請求項１に記載のビーム軸調整装置及び請
求項４に記載の線量分布調整機構による調整の少なくと
も一方を、治療中にリアルタイムで行うことを特徴とす
る荷電粒子線の照射方法。 - 【請求項７】請求項１に記載のビーム軸調整装置及び請
求項４に記載の線量分布調整機構による調整を、粒子線
加速装置から出射される短パルスビームを用い、該パル
スの出射タイミングに同期させて行うことを特徴とする
荷電粒子線の照射方法。 - 【請求項８】請求項２又は４に記載の照射装置を用い
て、患部に荷電粒子線を照射することを特徴とする粒子
線治療装置。 - 【請求項９】請求項１に記載のビーム軸調整装置により
ビーム軸を所定の許容範囲に粗調整した後、更に請求項
４に記載の線量分布調整機構により第２散乱体を移動し
て微調整することを特徴とする荷電粒子線の照射方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002207327A JP3748423B2 (ja) | 2001-07-24 | 2002-07-16 | 荷電粒子線の線量分布調整機構及び照射装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-223271 | 2001-07-24 | ||
| JP2001223271 | 2001-07-24 | ||
| JP2002207327A JP3748423B2 (ja) | 2001-07-24 | 2002-07-16 | 荷電粒子線の線量分布調整機構及び照射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003135608A true JP2003135608A (ja) | 2003-05-13 |
| JP3748423B2 JP3748423B2 (ja) | 2006-02-22 |
Family
ID=26619178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002207327A Expired - Fee Related JP3748423B2 (ja) | 2001-07-24 | 2002-07-16 | 荷電粒子線の線量分布調整機構及び照射装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3748423B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7449701B2 (en) | 2003-04-14 | 2008-11-11 | Hitachi, Ltd. | Particle beam irradiation equipment and particle beam irradiation method |
| CN102494917A (zh) * | 2011-12-13 | 2012-06-13 | 江苏达胜加速器制造有限公司 | 空间环境辐射模拟装置 |
| JP2012254123A (ja) * | 2011-06-07 | 2012-12-27 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 荷電粒子線照射装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10682528B2 (en) * | 2017-03-03 | 2020-06-16 | Varian Medical Systems International Ag | Systems, methods, and devices for radiation beam asymmetry measurements using electronic portal imaging devices |
-
2002
- 2002-07-16 JP JP2002207327A patent/JP3748423B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| US7449701B2 (en) | 2003-04-14 | 2008-11-11 | Hitachi, Ltd. | Particle beam irradiation equipment and particle beam irradiation method |
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|---|---|
| JP3748423B2 (ja) | 2006-02-22 |
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