JP2003334260A - 標的移動型粒子線照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】粒子線治療の（１）照射装置の占有容積を小さ
くすると共に、（２）患者治療台の周囲に広い空間を作
ることにより、コンピューター断層撮影（ＣＴ）装置そ
の他を置けるようし、照射の際の標的の照準を正確にす
る。 【解決手段】加速器から輸送された粒子ビームを、偏向
磁石を用いてビーム軸に対して直角に曲げ、曲げられる
前のビーム軸またはその延長線上の一点を中心に偏向磁
石を回転させる。患者を載せた治療台は、患者体内にあ
る標的中心を曲げられた後のビームが通るように、偏向
磁石の回転に合わせて水平または垂直に移動する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は陽子線や炭素イオン
線などを用いた粒子線治療の照射装置に係わり、特に照
射装置の占有容積が小さく、照射の際の患者治療台の周
囲の空間が広い照射装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】粒子線治療における、照射装置の構造の
概略を以下に説明する。粒子加速器によって身体の深部
にまで到達するに十分なエネルギー（陽子で２５０Ｍｅ
Ｖ程度）まで加速された粒子はビーム輸送系を経て照射
装置に案内される。最も単純な照射装置は固定された水
平方向からまたは垂直上方からのみ照射できるものであ
る。 【０００３】この照射装置は、（１）ビームのエネルギ
ーを全体として減弱させ、ビームの到達する皮膚表面か
らの深さを調節するレンジシフター、（２）ビームのエ
ネルギーを一定の範囲で連続的に変化させることによっ
て、深部方向に一定の厚みを持つ標的を均一に照射でき
るようにするためのフィルター、（３）ビーム軸に垂直
な面でのビーム束の形を決めるためのコリメーター、
（４）ビームの遠位端の形を標的の形に合わせるための
ボーラスなどの照射野形成装置を備えている。以上の照
射野形成装置はその他の種々の技術が関与しており、上
述のものには限定されない。 【０００４】固定された方向からの照射では、身体の内
部にある病巣を重要な臓器を避けて照射することが時に
困難である。 【０００５】そこで用いられるのが回転ガントリーと呼
ばれる照射装置である。この装置は中空のシリンダー状
の構造の周囲にビームを案内するための磁石その他の装
置を取り付け、シリンダーの中に横臥する患者の身体内
部の標的を照射する（図１）。シリンダー状構造物（回
転ガントリー）の回転中心を標的の中心に一致させれ
ば、回転ガントリーを回転させることで、患者の姿勢
（仰臥位か伏臥位か）を変えずに、標的を任意の方向か
ら照射できる。加速器から案内された粒子線は、円筒型
構造に入る直前に、回転ガントリーの中心の延長線上に
案内され、ガントリーの外側にまず案内された後、ガン
トリーの中心に案内される。以上のように複数回粒子線
を曲げるために比較的多数の偏向磁石が必要であり、重
量が増加する。重い構造に耐えて、精度を保持するため
に、円筒型構造物は大きく重くなる。この回転ガントリ
ー装置は比較的軽い粒子である陽子線のみに用いられ
て、比較的重い炭素イオン線などには、実用に供されて
いない。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】回転ガントリーは、大
型である（筑波大学の例では、外径は約１２−１３メー
トル、重さ２２０トン）ため、占有容積が大きい（筑波
大学の例では、１階から４階までの吹き抜けに設置して
いる）ので、粒子線治療施設の建物は大きく、また、治
療装置全体の価格も高額である。 【０００７】照射装置の大きさをなるべく小さくしよう
とすると、回転ガントリーの内径は十分に大きく出来な
いので治療台の周囲の空間が狭く、コンピューター断層
撮影（ＣＴ）装置などの大型の照準装置は置く事が困難
である。 【０００８】ＣＴを用いて患者の身体内部にある標的
（病巣）を適正な位置に置く（照準を合わせる）ことの
意義は次のとおりである。陽子線や重イオン線などの粒
子線はＸ線と異なり、身体深部の一定距離を進んだ後止
まるので、適正な位置に病巣を置かないと、病巣の一部
を誤って照射しない、あるいは、不必要な部位を照射す
る場合が生じやすい。ところで、Ｘ線透視撮影装置で見
ることのできる病巣は、肺野など周囲に空気を多く含む
臓器にある病巣に限られる。しかし、ＣＴを用いれば肝
臓などの空気を含まない臓器であっても、その内部にあ
る病巣を特定できることが多い。かつ、ＣＴは身体の長
軸に垂直な面で画像を見ることができるので、ビームが
通過する身体の面で病巣を見ることができる。このこと
は、照射の際に病巣の照準を正確に合わせるに好都合で
ある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】この発明の照射装置で
は、加速器から輸送された粒子ビームを、偏向磁石を用
いて直角に曲げ、曲げられる前のビーム軸またはその延
長線上の一点を中心に偏向磁石を回転させる。曲げられ
た後の粒子線は回転中心から放射状に外側に向かう。 【００１０】偏向磁石の回転範囲を、（１）６時から８
時、（２）８時から１０時、（３）１０時から１２時と
する照射室を３室作る。各々の照射室において、台上に
患者を載せた治療台は、患者体内にある標的中心を曲げ
られた後のビームが通るように、偏向磁石の回転に合わ
せて移動する。 【００１１】（１）の照射室では治療台が水平に移動す
ることにより、患者からみて上方および斜め上方から、
（２）の照射室では治療台が垂直に移動することによ
り、患者からみて水平側方および斜め側方から、（３）
の照射室では治療台が水平に移動することにより、下方
および斜め下方から照射される。結果として、患者から
見て、６時から１２時までの（または１２時から６時ま
での）任意の角度から照射される。 【００１２】治療台は標的中心を中心として、水平面で
１８０度以上回転する機構を備える。 【００１３】 【発明の実施の形態】照射室３室を作る。図２は照射室
１（偏向磁石の回転は６時から８時）の偏向磁石と患者
との位置関係を示す側面図である。照射室１に案内され
たビーム１は偏向磁石２を用いて、下方直角に曲げられ
る。図３は同装置の正面図である。偏向磁石２は曲げら
れる前のビーム軸１またはその延長上の一点を中心に、
図３上での６時の位置と８時の間の６０度を任意の角度
だけ回転する。偏向磁石２を経由した粒子線は患者４の
体内の標的を照射する。治療台５は偏向磁石の回転角度
に応じて、標的中心を粒子線の中心軸が通るように照射
室１の床面６を水平に移動する。なお、この治療台５は
水平面で標的中心を動かさないで１８０度以上回転する
機能を備えている。図３では、患者から見て、垂直上方
から照射されるが、図４で示すように、偏向磁石が８時
の位置に回転した場合には、患者から見て斜め上方（垂
線とビーム軸のなす角は６０（１２０）度）から照射さ
れる。 【００１４】図５は照射室２（偏向磁石の回転範囲は８
時から１０時）の偏向磁石と患者との位置関係を示す平
面図である。加速器から照射室２に案内されたビーム７
は偏向磁石８を用いて、水平面上で直角に曲げられ、曲
げられたビーム９は患者１０の体内の標的を照射する。 【００１５】図６は図５で示した照射室２の磁石と患者
の位置関係の正面図である。偏向磁石８で曲げられたビ
ーム９は曲げられる前のビーム軸またはその延長上の一
点を中心に、図６上の８時の位置と１０時の間の６０度
を任意の角度だけ回転する。偏向磁石の回転角度に応じ
て、照射室２は垂直に移動し、治療台１１に横臥する患
者１０の体内の標的中心を粒子線の中心軸が通るように
垂直に移動する。図６では、患者から見て、水平側方向
から照射されるが、図７および図８で示すように、偏向
磁石が１０時の位置に回転した場合には、患者から見て
斜め下方（垂線とビーム軸のなす角は６０（１２０）
度）から（図７）、偏向磁石が８時の位置に回転した場
合には、患者から見て斜め上方（垂線とビーム軸のなす
角は６０（１２０）度）から（図８）照射される。 【００１６】図９は照射室３（偏向磁石の回転は１０時
から１２時）での、偏向磁石と患者の位置関係を示す側
面図である。加速器から案内されたビーム１３は偏向磁
石１４により上方直角に曲げられ、曲げられた後のビー
ム１５は患者１６の体内の標的を照射する。図１０は図
９の正面図である。偏向磁石１４は曲げられる前のビー
ム軸またはその延長上の一点を中心に、図１０上の１０
時の位置と１２時の間の６０度を任意の角度だけ回転す
る。偏向磁石１４を経由した粒子線１５は図９、１０、
１１上の治療台１７に横臥する患者１６の体内の標的を
照射する。治療台１７は偏向磁石の回転角度に応じて、
標的中心を粒子線の中心軸が通るように照射室３の床面
１８を水平に移動する図１０では、患者から見て、垂直
下方から照射されるが、図１１で示すように、偏向磁石
が１０時の位置に回転した場合には、患者から見て斜め
下方（垂線とビーム軸のなす角は６０（１２０）度）か
ら照射される。 【００１７】筑波大学の現状では、粒子線照射自体は２
−６分程度で終わるが、患者を照射室に導き、治療台の
上に横臥させ、標的に照準を合わせるために１０−２０
分がかかる。そこで、照射室を複数室持ち、照射前の準
備を他の照射室で行いながら、粒子線照射を行うこと
は、加速器の有効利用のために必要である。 【００１８】この発明の照射装置を用いるには照射室の
数は最低３室であるが、個別の事情によって、増やすこ
ともあり、照射室の数を限定するものではない。 【００１９】水平または垂直に治療台が移動する距離
は、偏向磁石の回転角度が大きくなると増える。そこ
で、この角度は、施設の個別の事情によって決めてよい
もので、あらかじめ６０度と限定するものではない。 【００２０】 【発明の効果】患者からみて、照射室１では上方および
斜め上方から、照射室２では側方および斜め側方から、
照射室３では下方および斜め下方から照射される。治療
台は標的中心を粒子線の中心軸が通る位置関係を保持し
たまま、水平面で１８０度以上回転する機構を持つの
で、治療台の水平、垂直の移動と、治療台の水平面での
回転を合わせると、この照射装置を用いて、患者から見
て任意の方向からの照射ができる。 【００２１】この照射装置は、円筒状の構造物の中で患
者が照射されないので、治療台の周囲の空間は広い。こ
のことにより、標的の照準をＣＴ装置を用いて行った
後、ＣＴ装置を移動させ、患者を動かすことなく照射す
ることが可能となり、より正確な照準および照射が可能
となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 従来の回転ガントリーの正面図および側
面図。 【図２】 照射室１（偏向磁石の回転は６時と８時
の間）でのビームと患者の位置関係を示す側面図。 【図３】 照射室１（偏向磁石の回転は６時と８時
の間）でのビームと患者の位置関係を示す正面図（偏向
磁石は６時の位置）。 【図４】 照射室１（偏向磁石の回転は６時と８時
の間）での、偏向磁石が８時の位置に回転した時の、ビ
ームと患者の位置関係を示す正面図。 【図５】 照射室２（偏向磁石の回転は８時と１０
時の間）での、ビームと患者の位置関係を示す平面図
（偏向磁石は９時の位置）。 【図６】 照射室２（偏向磁石の回転は８時と１０
時の間）で偏向磁石が９時の位置の時のビームと患者の
位置関係を示す正面図。 【図７】 照射室２（偏向磁石の回転は８時と１０
時の間）で偏向磁石が１０時の位置の時のビームと患者
の位置関係を示す正面図。 【図８】 照射室２（偏向磁石の回転は８時と１０
時の間）で偏向磁石が８時の位置の時のビームと患者の
位置関係を示す正面図。 【図９】 照射室３（偏向磁石の回転は１０時と１
２時の間）での、偏向磁石が１２時の位置にある時のビ
ームと患者の位置関係を示す側面図。 【図１０】 照射室３（偏向磁石の回転は１０時と１
２時の間）での、偏向磁石が１２時の位置にある時のビ
ームと患者の位置関係を示す正面図。 【図１１】 照射室３（偏向磁石の回転は１０時と１
２時の間）での、偏向磁石が１０時の位置にある時のビ
ームと患者の位置関係を示す正面図。 【符号の説明】 １ 照射室１（偏向磁石の回転は６時と８時の間）
での、加速器から案内されたビーム。 ２ 照射室１（偏向磁石の回転は６時と８時の間）
での、偏向磁石。 ３ 照射室１（偏向磁石の回転は６時と８時の間）
での、曲げられた後のビーム。 ４ 照射室１（偏向磁石の回転は６時と８時の間）
での、患者。 ５ 照射室１（偏向磁石の回転は６時と８時の間）
での、治療台。 ６ 照射室１（偏向磁石の回転は６時と８時の間）
での、床面。 ７ 照射室２（偏向磁石の回転は８時と１０時の
間）での、加速器から案内されたビーム。 ８ 照射室２（偏向磁石の回転は８時と１０時の
間）での、偏向磁石。 ９ 照射室２（偏向磁石の回転は８時と１０時の
間）での、曲げられた後のビーム。 １０ 照射室２（偏向磁石の回転は８時と１０時の
間）での、患者。 １１ 照射室２（偏向磁石の回転は８時と１０時の
間）での、治療台。 １２ 照射室２（偏向磁石の回転は８時と１０時の
間）での、治療室。 １３ 照射室３（偏向磁石の回転は１０時と１２時の
間）での、加速器から案内されたビーム。 １４ 照射室３（偏向磁石の回転は１０時と１２時の
間）での、偏向磁石。 １５ 照射室３（偏向磁石の回転は１０時と１２時の
間）での、曲げられた後のビーム。 １６ 照射室３（偏向磁石の回転は１０時と１２時の
間）での、患者。 １７ 照射室３（偏向磁石の回転は１０時と１２時の
間）での、治療台。 １８ 照射室３（偏向磁石の回転は１０時と１２時の
間）での、床面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】加速器から輸送された粒子ビームを、偏向
   磁石を用いて直角に曲げ、曲げられる前のビーム軸また
   はその延長線上の一点を中心に偏向磁石を回転させる。
   患者を載せた治療台が、患者体内にある標的中心を曲げ
   られた後のビームが通るように、偏向磁石の回転に合わ
   せて水平または垂直に移動する特徴を持つ粒子線照射装
   置。