JP2003339891A - 荷電粒子照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 治療台の移動方向を限定して、治療台を移動
させる駆動機構を簡素化する等の荷電粒子照射装置を得
ることを目的とする。 【解決手段】 荷電粒子照射装置１は、患者１０２を中
心とした円環軌道を移動し所定位置から患者１０２に向
けて荷電粒子ビームを照射する照射手段３と、照射手段
３に荷電粒子ビームを輸送する輸送手段１０４と、患者
１０２を乗せて軸線Ａに沿って移動する治療台２とを備
えている。照射手段３は、荷電粒子ビームを患者１０２
に向けて偏向する終段偏向電磁石４と、終段偏向電磁石
４からの荷電粒子ビームを偏向し、かつ、時間的に偏向
角度を変化させる走査用偏向電磁石５とを有している。
照射手段３は、荷電粒子ビームを軸線Ａに対して垂直方
向に走査しつつ、治療台１０２が軸線Ａに沿って移動す
ることにより、荷電粒子ビームの照射位置が患部全体に
移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、荷電粒子ビーム
を被照射体に照射する荷電粒子照射装置に関し、例えば
陽子等を患部に照射して癌等の治療に用いられる荷電粒
子照射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の荷電粒子照射装置の構成
を示す模式図である。この荷電粒子照射装置は、例えば
癌等の治療をする際に、患部に電子、陽子、あるいは重
イオン等の荷電粒子ビームを照射する装置である。図７
において、荷電粒子照射装置１０１は、被照射体である
患者１０２を乗せて寝かせる支持手段である治療台１０
３を備えている。この荷電粒子照射装置１０１は、図示
しない加速器で加速された荷電粒子ビームを患者１０２
の周囲に輸送する輸送手段１０４と、この輸送手段１０
４によって輸送された荷電粒子ビームを患者１０２に向
けて照射する照射手段１０５とを備えている。この輸送
手段１０４及び照射手段１０５は、図示しない構造物に
支持されており、この構造物とともに一体となって軸線
Ａを中心に回転するようになっている。また、治療台１
０３は、患者１０２がこの治療台１０３上に乗って寝て
いる状態で患者１０２が軸線Ａ上に配置されるように、
位置が調整されている。なお、患者１０２は、軸線Ａに
沿って横たわるようになっている。

【０００３】輸送手段１０４は、内部が真空で荷電粒子
ビームの通過経路となっているビームダクトと、このビ
ームダクトの軸線方向に複数配列され、荷電粒子ビーム
の収束あるいは拡散を防止する四極電磁石と、荷電粒子
ビームを照射手段１０５に輸送するために荷電粒子ビー
ムの経路１０７を曲げる輸送偏向電磁石１０６とを有し
ている。なお、図７においては、ビームダクト及び四極
電磁石を省略し、輸送偏向電磁石１０６及び荷電粒子ビ
ームの経路１０７のみを示している。

【０００４】照射手段１０５は、輸送手段１０４と一体
となって軸線Ａを中心に回転することにより、患者１０
２を中心とした円環軌道上を移動するようになってい
る。また、この照射手段１０５は、荷電粒子ビームを所
定のエネルギで軸線Ａに沿って走査しつつ患者１０２に
照射するようになっている。照射手段１０５は、輸送手
段１０４から入射した荷電粒子ビームを時間的に角度を
変化させて偏向する走査用偏向部である走査用偏向電磁
石１０８と、この走査用偏向電磁石１０８からの荷電粒
子ビームを治療台１０３上の患者１０２に向けて偏向す
る終段偏向部である終段偏向電磁石１０９とを有してい
る。また、照射手段１０５は、終段偏向電磁石１０９の
患者１０２側に荷電粒子ビームのエネルギを調整するデ
ィグレーダ１１０及び荷電粒子ビームの位置、線量を計
測するモニタ１１１を有している。

【０００５】図８は、走査用偏向電磁石１０８の配置構
成を示す模式的な斜視図である。図８において、走査用
偏向電磁石１０８は、隙間１１２を介して互いに対向し
て配置された第１界磁電磁石１１３及び第２界磁電磁石
１１４を有している。第１界磁電磁石１１３及び第２界
磁電磁石１１４は、それぞれ互いに対向する平行な対向
面１１３ａ及び対向面１１４ａを有しており、図示しな
い電源からの通電により隙間１１２に磁界が発生するよ
うになっている。この走査用偏向電磁石１０８において
は、荷電粒子ビームが図８の矢印１１５に示す経路で隙
間１１２に入射するようになっている。即ち、対向面１
１３ａ及び対向面１１４ａに平行で隙間１１２を通る平
面１１６上を荷電粒子ビームが進行して隙間１１２に入
射するようになっている。走査用偏向電磁石１０８にお
いては、磁界が発生している隙間１１２に荷電粒子ビー
ムが入射することから、荷電粒子ビームは隙間１１２で
偏向されるようになっている。

【０００６】隙間１１２に発生する磁界は、時間的に変
化するようになっており、荷電粒子ビームを平面１１６
上で偏向させるとともに、この偏向角度が時間的に変化
するように調整されている。このことから、隙間１１２
においては、荷電粒子ビームの経路が時間の経過に伴っ
て平面１１６上を変化するようになっている。また、走
査用偏向電磁石１０８は、平面１１２が軸線Ａを含むよ
うに配置方向が決められ、この配置方向で固定されてい
る。即ち、走査用偏向電磁石１０８は、対向面１１３ａ
及び対向面１１４ａが軸線Ａに平行になるように配置さ
れている。

【０００７】終段偏向電磁石１０９は、図示しない電源
からの通電により磁界を発生して、走査用偏向電磁石１
０８から射出した荷電粒子ビームを患者１０２に向けて
偏向するものである。荷電粒子ビームは、走査用偏向電
磁石１０８で時間的に異なる偏向角度で偏向されるの
で、終段偏向電磁石１０９に入射するときには、その経
路に幅を有するようになっている。従って、終段偏向電
磁石１０９の入射部分は、この荷電粒子ビームの経路幅
よりも大きくなっている。また、終段偏向電磁石１０９
は、これら入射角度の異なる荷電粒子ビームをそれぞれ
患者１０２に向けて同一方向に偏向するように磁界が調
整されている。

【０００８】治療台１０３は、図示しないモータ等の駆
動機構により軸線Ａに垂直方向に移動するようになって
いる。図９は、図７の矢印１２０の向きから視た荷電粒
子照射装置１０１の部分的な模式図である。図９におい
て、治療台１０３は、軸線Ａに沿った方向及び荷電粒子
ビームの照射方向の両方向に垂直となる方向に患者１０
２を乗せたまま移動するようになっている。例えば、照
射手段１０５が位置Ｐ１にある場合、矢印１２１の方向
に移動し、照射手段１０５が位置Ｑ１にある場合、矢印
１２２の方向に移動するようになっている。

【０００９】荷電粒子照射装置１０１は、照射手段１０
５によって照射する荷電粒子ビームを軸線Ａ方向に沿っ
て複数回走査しつつ、治療台１０３が軸線Ａ方向及び荷
電粒子ビームの照射方向の両方向に垂直となる方向に移
動することにより、荷電粒子ビームの照射位置が患者１
０２の患部全体を移動するようになっている。ここで、
荷電粒子ビームのエネルギは、患者１０２における患部
の深さによって照射手段１０５のディグレーダ１１０及
びモニタ１１１を通して調整されるようになっている。

【００１０】このように構成された荷電粒子照射装置１
０１は、患者１０２の所望の領域である患部全体に荷電
粒子ビームを照射する際、以下のように動作する。ま
ず、患者１０２が治療台１０３に軸線Ａに沿って横たわ
って乗せられる。次に、図示しない構造物が軸線Ａを中
心に回転することにより輸送手段１０４及び照射手段１
０５が一体となって軸線Ａ周りに回転し、照射手段１０
５が患者１０２の患部に向く所定位置に移動する。その
後、図示しない加速器からの荷電粒子ビームが輸送手段
１０４を通じて照射手段１０５に入射する。荷電粒子ビ
ームは、走査用偏向電磁石１０８で偏向され、最終偏向
電磁石１０９で患者１０２の患部に向かって偏向され
る。この走査用偏向電磁石１０８での偏向角度は、時間
的に変化するようになっており、ここを通過する荷電粒
子ビームは時間の経過に伴ってその経路が変化する。こ
の最終偏向電磁石１０９を通過した荷電粒子ビームは、
ディグレーダ１１０及びモニタ１１１を通って所望のエ
ネルギを有する荷電粒子ビームとなり、患者１０２の患
部に照射される。この照射される荷電粒子ビームは、走
査用偏向電磁石１０８での経路の変化に伴って軸線Ａに
沿って走査される。一方、治療台１０３は、荷電粒子ビ
ームの走査方向、即ち軸線Ａ方向に垂直な方向に患者１
０２とともに移動する。このようにして、荷電粒子ビー
ムの走査及び治療台１０３の移動の両方が行われて、患
者１０２の患部全体に荷電粒子ビームが照射される。

【００１１】また、図１０は、特開平１１−１１４０７
８公報に示されたものと同様の第２の従来例である荷電
粒子照射装置における走査用偏向電磁石を示す斜視図で
ある。この第２の従来例である荷電粒子照射装置２０１
の構成は、走査用偏向電磁石２０２を除き、荷電粒子照
射装置１０１の構成と同様となっている。走査用偏向電
磁石２０２は、最終偏向電磁石１０９の患者１０２側に
配置されており、荷電粒子ビームが最終偏向電磁石１０
９で患者１０２に向けて偏向された後に走査用偏向電磁
石２０２に入射軸２０３に沿って入射するようになって
いる。走査用偏向電磁石２０２は、方向が互いに逆で強
度及び有効磁界（入射軸２０３に沿った長さ）が同じで
ある均一な磁場をそれぞれ貫通孔２０４、２０５に発生
する２個の走査電磁部２０６、２０７を有している。ま
た、走査用偏向電磁石２０２は、入射軸２０３を中心に
走査電磁部２０６及び２０７を回転させる駆動機構２０
８を有している。駆動機構２０８は、モータ２０９及び
伝達歯車２１０を有している。

【００１２】従って、走査電磁部２０６、２０７は入射
軸２０３を中心に回転することができ、この回転によっ
て荷電粒子ビームの走査方向を二次元的に調整すること
ができる。このようにして、患者１０２の一定範囲の患
部領域に治療台１０３を移動させずに荷電粒子ビームを
照射することができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】荷電粒子照射装置１０
１においては、例えば図９に示すように、照射手段１０
５が患者１０２の真上の位置Ｐ１にある場合では、治療
台１０３は矢印１２１の方向、即ち水平方向に移動し、
照射手段１０５が患者１０２からみて斜めの位置Ｑ１に
ある場合では、治療台１０３は矢印１２１とは異なる矢
印１２２の方向、即ち斜め方向に移動する。このよう
に、照射手段１０５の位置が異なると治療台１０３が移
動する方向も異なり、これらすべての方向に治療台１０
３が移動可能となるように駆動機構を複雑で高価なもの
としなければならないという問題点があった。また、こ
のように治療台１０３が上下方向、水平方向あるいは斜
め方向といった異なる方向に移動するので、治療台１０
３に横たわっている患者１０２に不快感を与えるという
問題点もあった。

【００１４】また、走査用偏向電磁石１０８は、終段偏
向電磁石１０９からみて輸送手段１０４側に配置されて
いるので、荷電粒子ビームは、走査用偏向電磁石１０８
で偏向された後に終段偏向電磁石１０９に入射する。こ
の荷電粒子ビームは、走査用偏向電磁石１０８によって
その経路に幅ができていることから、終段偏向電磁石１
０９はこの経路幅をすべて受け入れる程度に大型化す
る。このことから、終段偏向電磁石１０９の重量、及び
それを支持する構造物の重量が大きくなり、回転駆動の
負荷が大きくなるだけでなく、構造物自体のたわみによ
って荷電粒子ビームの照射位置の精度が低下するという
問題点もあった。

【００１５】また、荷電粒子照射装置２０１は、治療台
１０３を移動させずに患者１０２に対して二次元的に荷
電粒子ビームを照射することができるが、走査用偏向電
磁石２０２は走査電磁部２０６、２０７を回転させる駆
動機構２０８を有する必要があるため、上記と同様に構
造物の回転駆動の負荷及び照射位置精度の低下等が生じ
るという問題点があった。

【００１６】また、走査用偏向電磁石２０２が荷電粒子
ビームを走査することのできる範囲は、走査電磁部２０
６、２０７の貫通孔２０４、２０５の幅によって決定さ
れるので、患者１０２における患部が広範囲に渡るとそ
れだけ荷電粒子ビームを走査させる距離を大きくするた
めに貫通孔２０４、２０５の幅を大きくする必要があ
る。このため、走査電磁部２０６、２０７が大型とな
り、走査用偏向電磁石２０２自体も大型化することによ
って生じる上記と同様の問題点もあった。

【００１７】そこでこの発明は、上記のような問題点を
解決することを課題とするもので、治療台を移動させる
駆動機構を簡素化するとともに広範囲に渡って照射可能
な荷電粒子照射装置を得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る荷電粒子
照射装置は、被照射体を中心とした円環軌道を移動する
とともに、前記円環軌道上の所定位置から前記被照射体
に向けて荷電粒子ビームを照射する照射手段と、前記照
射手段に前記荷電粒子ビームを輸送する輸送手段と、前
記被照射体を乗せて前記円環軌道の中心軸線に沿って移
動する支持手段とを備え、前記照射手段は、前記荷電粒
子ビームを偏向させるとともにその偏向角度を同一の平
面上で時間的に変化させる走査用偏向部を有し、前記走
査用偏向部によって前記被照射体に対する前記荷電粒子
ビームの走査方向が前記中心軸線と交差するようになっ
ており、前記支持手段が前記被照射体を前記中心軸線に
沿って移動させつつ、前記照射手段が前記荷電粒子ビー
ムを前記中心軸線と交差させて走査することにより、前
記被照射体における前記荷電粒子ビームの照射位置が前
記被照射体における所望の領域内を移動するようになっ
ている。

【００１９】また、前記照射手段は、前記荷電粒子ビー
ムの照射方向を決定する終段偏向部を有しており、前記
走査用偏向部は、前記終段偏向部よりも前記被照射体側
に配置されている。

【００２０】また、前記走査用偏向部は、進行する前記
荷電粒子ビームを前記偏向角度で偏向させる第１走査用
磁石と、前記第１走査用磁石により偏向された前記荷電
粒子ビームを前記偏向角度だけ逆向きに偏向して前記進
行する方向に戻す第２走査用磁石とを有し、前記被照射
体の各前記照射位置に照射される前記荷電粒子ビームの
前記照射方向が同一方向となるようになっている。

【００２１】また、前記照射手段は、前記荷電粒子ビー
ムを前記中心軸線に対して垂直方向に走査するようにな
っている。

【００２２】また、前記照射手段は、前記照射位置の移
動する方向が前記被照射体において前記中心軸線に対し
て垂直方向となるように、前記走査する方向及び速度が
前記被照射体の移動速度に対応して設定されている。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態につ
いて説明するが、従来例のものと同一又は同等部材、部
位は、同一符号を付して説明する。 実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１に係る
荷電粒子照射装置の模式図であり、図２は、図１の矢印
１０に沿って視た荷電粒子照射装置の部分的な模式図で
ある。図１及び図２において、荷電粒子照射装置１は、
被照射体である患者１０２を乗せて寝かせる支持手段で
ある治療台２を備えている。この荷電粒子照射装置１
は、図示しない加速器で加速された荷電粒子ビームを患
者１０２の周囲に輸送する輸送手段１０４と、この輸送
手段１０４によって輸送された荷電粒子ビームを患者１
０２に向けて照射する照射手段３とを備えている。この
輸送手段１０４及び照射手段３は、図示しない構造物に
支持されており、この構造物とともに一体となって軸線
Ａを中心に回転するようになっている。また、治療台２
は、患者１０２がこの治療台２上に乗って寝ている状態
で患者１０２が軸線Ａ上に配置されるように、位置が調
整されている。なお、患者１０２は、軸線Ａに沿って横
たわるようになっている。

【００２４】照射手段３は、構造物が軸線Ａを中心に回
転することにより、患者１０２を中心とした円環軌道上
を移動するようになっている。また、この照射手段３
は、この円環軌道上の所定位置から荷電粒子ビームを所
望のエネルギで軸線Ａに対して垂直方向に走査しつつ患
者１０２に照射するようになっている。照射手段３は、
輸送手段１０４から入射した荷電粒子ビームを治療台２
に横たわっている患者１０２に向けて偏向する終段偏向
部である終段偏向電磁石４と、終段偏向電磁石４から射
出された荷電粒子ビームを時間的に角度を変化させて偏
向する走査用偏向部である走査用偏向電磁石５とを有し
ている。また、照射手段３は、走査用偏向電磁石５の患
者１０２側に荷電粒子ビームのエネルギを調整するディ
グレーダ１１０及び荷電粒子ビームの位置、線量を計測
するモニタ１１１を有している。

【００２５】終段偏向電磁石４は、従来例の終段偏向電
磁石１０９とは異なり、一方向に進行する荷電粒子ビー
ムを別の一方向に偏向するようになっている。また、終
段偏向電磁石４は、入射する荷電粒子ビームの経路幅が
小さいことから、従来例の終段偏向電磁石１０９よりも
全体的に大きさが小さくなっている。

【００２６】走査用偏向電磁石５は、従来例の走査用偏
向電磁石１０８と構成は同様であるが、配置の向きが異
なっている。即ち、図３に示すように、走査用偏向電磁
石５においては、終段偏向電磁石４からの荷電粒子ビー
ムが矢印６に示す経路で隙間１１２に入射するようにな
っているが、この矢印６に示す経路を含み、対向面１１
３ａ及び対向面１１４ａに平行で隙間１１２を通る平面
７が軸線Ａに対して垂直になるように、走査用偏向電磁
石５は配置されている。従って、隙間１１２を通過する
荷電粒子ビームは、平面７上で時間の経過に伴ってその
偏向角度が変化するようになっている。従って、図２に
示すように、この平面７上での時間的な偏向角度の変化
により、照射される荷電粒子ビームは軸線Ａに対して垂
直方向に走査されるようになっている。

【００２７】治療台２は、従来例の治療台１０３と構成
は同様であるが、移動するための駆動機構が異なって移
動する方向が異なっている。即ち、治療台２は、軸線Ａ
に沿って移動するようになっている。他の構成は第１の
従来例と同様である。

【００２８】このように構成された荷電粒子照射装置１
は、患者１０２の所望の領域である患部全体に荷電粒子
ビームを照射する際、以下のように動作する。まず、患
者１０２が治療台２に軸線Ａに沿って横たわって乗せら
れる。次に、図示しない構造物が軸線Ａを中心に回転す
ることにより輸送手段１０４及び照射手段３が一体とな
って軸線Ａ周りに回転し、照射手段３が患者１０２の患
部に向く所定位置に移動する。その後、図示しない加速
器からの荷電粒子ビームが輸送手段１０４を通じて照射
手段３に入射する。この入射した荷電粒子ビームは、ま
ず終段偏向電磁石４に入射し、患者１０２の患部に向け
て偏向される。その後、走査用偏向電磁石５に入射した
荷電粒子ビームは、図３における平面７上で偏向され
る。この走査用偏向電磁石１０８での偏向角度は、時間
的に変化するようになっており、ここを通過する荷電粒
子ビームは時間の経過に伴ってその経路が変化する。こ
の走査用偏向電磁石５を通過した荷電粒子ビームは、デ
ィグレーダ１１０及びモニタ１１１を通って所望のエネ
ルギを有する荷電粒子ビームとなり、患者１０２の患部
に照射される。この照射される荷電粒子ビームは、走査
用偏向電磁石５での経路の変化に伴って軸線Ａに対して
垂直方向に走査される。この走査は、患者１０２の患部
の幅に対応させて複数回行われる。一方、治療台２は、
荷電粒子ビームの走査方向に対して垂直な方向、即ち軸
線Ａに沿った方向に患者１０２とともに移動する。

【００２９】荷電粒子ビームの走査幅及び走査速度、軸
線Ａに沿った治療台２の移動速度及び移動距離は、患者
１０２の患部の大きさに対応させて設定されており、こ
の設定に従って荷電粒子ビームが走査され、治療台２が
移動する。このことにより、この患部全体に荷電粒子ビ
ームの照射位置が移動する。また、ディグレーダ１１０
及びモニタ１１１は、それぞれの照射位置での患部の深
さに対応させて調整されており、このディグレーダ１１
０及びモニタ１１１を通過した荷電粒子ビームは、その
深さで正確にエネルギを大きくしてそのエネルギを患部
に与える。

【００３０】即ち、この荷電粒子照射装置１において
は、照射手段３の移動及び荷電粒子ビームの走査は、軸
線Ａに対して垂直な平面上ですべて行われる。このこと
から、照射手段３が軸線Ａ上の患者１０２を中心とした
円環軌道上のどの位置にあっても、治療台２は、軸線Ａ
に沿って移動するだけで荷電粒子ビームの走査方向に対
して垂直方向に移動することとなる。例えば、図２に示
すように、照射手段３が患者１０２の真上のＰ１位置
（実線で示した照射手段３）、患者１０２からみて斜め
方向のＱ１位置（点線で示した照射手段３）のいずれの
位置にある場合であっても、治療台２が軸線Ａに沿って
移動することにより荷電粒子ビームの走査方向に対して
患者１０２の移動方向が垂直となるので、患者１０２の
患部全体に照射位置が移動可能となる。

【００３１】従って、この荷電粒子照射装置１は、治療
台２の移動方向が軸線Ａに沿った方向のみであるので、
治療台２を移動させる駆動機構が小型で安価になる。ま
た、治療台２の移動方向が一方向のみとなることから、
その上に横たわっている患者１０２に不快感を与えるこ
とも少なくなる。

【００３２】また、照射手段３において、走査用偏向電
磁石５が終段偏向電磁石４の患者１０２側に配置されて
いるので、従来例のように終段偏向電磁石４が走査用偏
向電磁石５によって経路幅が大きくなった荷電粒子ビー
ムを入射させる必要はなくなり、終段偏向電磁石４は小
型となる。このことから、終段偏向電磁石４のコストが
低減するとともに、終段偏向電磁石４を支持する構造物
の重量も小さくなり、構造物のたわみによって生じる照
射位置の精度も向上する。

【００３３】また、治療台２が軸線Ａに沿って移動可能
であるので、広範囲に渡って荷電粒子ビームを照射する
ことができ、患部が大きくても荷電粒子照射装置１自体
を大型化する必要はない。

【００３４】なお、荷電粒子ビームは、パルスビーム
で、このパルスごとに走査用偏向電磁石５において偏向
角度が変化しこのパルス間隔で走査（以下、スポットス
キャニングという）されてもよいし、また、連続ビーム
で、連続的に走査用偏向電磁石５において偏向角度が変
化し走査されてもよい。

【００３５】また、荷電粒子ビームが軸線Ａに交差して
走査されれば、患者１０２の患部における照射位置は二
次元的に移動可能であるので、荷電粒子ビームの走査方
向が軸線Ａに対して垂直である必要はなく、荷電粒子ビ
ームの走査方向が軸線Ａに沿った方向でなければどの方
向であっても構わない。

【００３６】実施の形態２．図４は、この発明の実施の
形態２に係る荷電粒子照射装置の構成を示す要部模式図
である。この図４は、実施の形態１における図２に対応
したものである。図４において、荷電粒子照射装置１１
は、走査用偏向部１２を有する照射手段３を備えてい
る。走査用偏向部１２は、終段偏向電磁石４からの荷電
粒子ビームの偏向角度を時間的に変化させる第１走査用
磁石である第１電磁石１３と、この第１電磁石１３によ
り偏向された荷電粒子ビームをその偏向角度だけ逆向き
に偏向する第２走査用磁石である第２電磁石１４とを有
している。第１電磁石１３は、実施の形態１における走
査用偏向電磁石５と同様の構成となっている。第２電磁
石１４は、第１電磁石１３と同様の構成で、配置の向き
も同様となっているが、発生する磁界が異なっている。
即ち、第１電磁石１３で異なる偏向角度で偏向された各
荷電粒子ビームを患者１０２の患部に向けて同一の方向
に偏向するような磁界を発生している。他の構成は実施
の形態１と同様である。

【００３７】このように構成された荷電粒子照射装置１
１においては、実施の形態１と同様にして荷電粒子ビー
ムは終段偏向電磁石４から射出される。この終段偏向電
磁石４からの荷電粒子ビームは、走査用偏向部１２にお
いて第１電磁石１３に入射し、時間的に偏向角度を変化
させて偏向される。これにより、荷電粒子ビームの経路
に幅を有するようになる。第１電磁石１３で偏向された
荷電粒子ビームは、第２電磁石１４に入射し、患者１０
２の患部に向けて偏向される。この第２電磁石１４にお
いては、入射した荷電粒子ビームはすべて患者１０２の
患部に向けて同一方向に偏向されるので、同一方向に照
射される荷電粒子ビームが患者１０２の患部に向けて走
査される。第２電磁石１４を通過した荷電粒子ビーム
は、ディグレーダ１１０及びモニタ１１１を通って所望
のエネルギを有する荷電粒子ビームとなり、患者１０２
の患部に照射される。その他の動作は、実施の形態１と
同様である。

【００３８】従って、荷電粒子照射装置１１は、実施の
形態１と同様の効果を奏するとともに、常に患者１０２
の患部に向けて同一方向で照射される荷電粒子ビームが
走査されるので、照射位置に関しては、ななめ入射によ
る患部の深さを考慮することなく設定できる。

【００３９】また、例えば実施の形態１のように同一方
向ではなく経路幅が広がる荷電粒子ビーム、即ち発散ビ
ームが照射される場合には、患者１０２の表面付近の皮
膚で荷電粒子ビームの照射密度が高く、それより深い位
置にある患部で荷電粒子ビームの照射密度が低くなる。
患部での照射密度を高くすれば、さらに皮膚での照射密
度が高くなり、皮膚に放射線障害が発生する虞がある
が、同一方向の照射とすることでこのような虞を軽減で
きる。

【００４０】また、例えば深い位置に広がっている患部
にスポットスキャニングによる照射をする場合、患部に
おけるエネルギ分布は荷電粒子ビームの照射位置を重ね
合わせて形成されるが、照射される各荷電粒子ビームが
すべて同一方向、即ち平行であるので、このエネルギ分
布を求めるための計算も容易になる。

【００４１】実施の形態３．図５は、この発明の実施の
形態３に係る荷電粒子照射装置による患者の患部におけ
る照射位置の移動方向及び荷電粒子ビームの走査方向を
示す概念図であり、図６は、軸線Ａに対して垂直方向に
荷電粒子ビームを走査したときの患者の患部における照
射位置の移動方向を示す概念図である。この実施の形態
３に係る荷電粒子照射装置は、図１における荷電粒子照
射装置１と同様の構成であるが、走査用偏向電磁石５の
図３における平面７が軸線Ａに対して垂直でなく、荷電
粒子ビームの入射軸（矢印６の荷電粒子ビームの経路）
を中心とした所定の回転角度で固定されている。このよ
うに固定された走査用偏向電磁石５により、荷電粒子ビ
ームは図５における矢印２１の方向に走査されるように
なる。

【００４２】図５及び図６に示すように、患者１０２の
患部２２には、荷電粒子ビームが照射位置２３で照射さ
れる。この照射位置２３は、スポットスキャニングで荷
電粒子ビームが走査されることにより、患部２２の領域
を移動する。図６に示すように、このスポットスキャニ
ングによる走査方向が軸線Ａに対して垂直、即ち矢印２
４の方向である場合には、この走査されている間に、患
部２２が治療台２によって軸線Ａに沿った方向、即ち矢
印２５の方向に移動することから、患部２２における照
射位置２３は、軸線Ａに対して垂直方向ではなく、この
患部２２が移動した分だけずれた方向、即ち矢印２６の
方向に移動する。これに対して、この実施の形態に係る
荷電粒子照射装置によるスポットスキャニングの走査
は、図５に示すように、その走査方向が患部２２の移動
に従ってその移動の向きに沿ってずれていくような方
向、即ち矢印２１の方向になっている。即ち、スポット
スキャニングによる走査方向及び走査速度が患部２２の
移動速度に対応して設定されている。従って、患部２２
における照射位置２３は、患部２２上において軸線Ａに
対して垂直方向、即ち矢印２７の方向に移動する。患部
２２を移動させながら、この矢印２１の方向のスポット
スキャニングによる走査を複数回行うことで、軸線Ａに
対して垂直方向に照射位置２３を移動させて患部２２全
体を照射することができる。

【００４３】従って、このように構成された荷電粒子照
射装置により、患部２２における照射位置２３を軸線Ａ
に対して垂直方向に移動させることができるので、実施
の形態１と同様の効果を奏するとともに、患部２２全体
を走査する回数及び走査距離等を軸線Ａを基準とする直
角座標で表すことができ、容易にこれらの走査パラメー
タを求めることができる。

【００４４】なお、実施の形態２の走査用偏向部１２を
この実施の形態３の荷電粒子照射装置に適用すると、さ
らに実施の形態２と同様の効果も奏する。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明に係る荷電粒子照射装置は、被照射体を中心とした円
環軌道を移動するとともに、前記円環軌道上の所定位置
から前記被照射体に向けて荷電粒子ビームを照射する照
射手段と、前記照射手段に前記荷電粒子ビームを輸送す
る輸送手段と、前記被照射体を乗せて前記円環軌道の中
心軸線に沿って移動する支持手段とを備え、前記照射手
段は、前記荷電粒子ビームを偏向させるとともにその偏
向角度を同一の平面上で時間的に変化させる走査用偏向
部を有し、前記走査用偏向部によって前記被照射体に対
する前記荷電粒子ビームの走査方向が前記中心軸線と交
差するようになっており、前記支持手段が前記被照射体
を前記中心軸線に沿って移動させつつ、前記照射手段が
前記荷電粒子ビームを前記中心軸線と交差させて走査す
ることにより、前記被照射体における前記荷電粒子ビー
ムの照射位置が前記被照射体における所望の領域内を移
動するようになっているので、前記支持手段は、前記中
心軸線に沿った移動のみとなり、この移動方向が限定さ
れていることによって前記支持手段を移動させる駆動機
構が簡単な構成で小型となり、安価となる。また、前記
支持手段が一方向の移動であることから、被照射体が患
者である場合には、患者に不快感を与えにくくなる。さ
らに、広範囲に渡って前記荷電粒子ビームを照射するこ
とができる。

【００４６】また、前記照射手段は、前記荷電粒子ビー
ムの照射方向を決定する終段偏向部を有しており、前記
走査用偏向部は、前記終段偏向部よりも前記被照射体側
に配置されているので、前記終段偏向部は、前記走査用
偏向部で偏向角度が時間的に変化する前記荷電粒子ビー
ムを受け入れる必要がなくなって小さくなり、安価にな
るとともに、重量が小さくなることから、たわみによる
前記照射位置の精度も向上する。

【００４７】また、前記走査用偏向部は、進行する前記
荷電粒子ビームを前記偏向角度で偏向させる第１走査用
磁石と、前記第１走査用磁石により偏向された前記荷電
粒子ビームを前記偏向角度だけ逆向きに偏向して前記進
行する方向に戻す第２走査用磁石とを有し、前記被照射
体の各前記照射位置に照射される前記荷電粒子ビームの
前記照射方向が同一方向となるようになっているので、
前記被照射体における深さ方向の前記荷電粒子ビームの
照射密度を一定にでき、深さによって照射密度が異なる
ことによる弊害を除去できるとともに、前記所望の領域
におけるエネルギ分布も深さに関係なく照射回数を重ね
合わせて形成できる。

【００４８】また、前記照射手段は、前記荷電粒子ビー
ムを前記中心軸線に対して垂直方向に走査するようにな
っているので、容易に前記支持手段を前記中心軸線に沿
った移動のみとすることができ、この移動方向が限定さ
れていることによって前記支持手段を移動させる駆動機
構が簡単な構成で小型となり、安価となる。また、前記
支持手段が一方向の移動であることから、被照射体が患
者である場合には、患者に不快感を与えにくくなる。

【００４９】また、前記照射手段は、前記照射位置の移
動する方向が前記被照射体において前記中心軸線に対し
て垂直方向となるように、前記走査する方向及び速度が
前記被照射体の移動速度に対応して設定されているの
で、前記中心軸線を基準とした直角座標系で前記走査す
る距離及び回数等を容易に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る荷電粒子照射
装置の模式図である。

【図２】 図１の荷電粒子照射装置の部分的な模式図で
ある。

【図３】 走査用偏向電磁石の配置構成を示す模式的な
斜視図である。

【図４】 この発明の実施の形態２に係る荷電粒子照射
装置の構成を示す要部模式図である。

【図５】 この発明の実施の形態３に係る荷電粒子照射
装置による患者の患部での照射位置の移動方向及び荷電
粒子ビームの走査方向を示す概念図である。

【図６】 軸線Ａに対して垂直方向に荷電粒子ビームを
走査したときの患者の患部における照射位置の移動方向
を示す概念図である。

【図７】 従来の荷電粒子照射装置の構成を示す模式図
である。

【図８】 従来の走査用偏向電磁石の配置構成を示す模
式的な斜視図である。

【図９】 図７の荷電粒子照射装置の部分的な模式図で
ある。

【図１０】 第２の従来例である荷電粒子照射装置の走
査用偏向電磁石の構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１，１１ 荷電粒子照射装置、２ 治療台（支持手
段）、３ 照射手段、４終段偏向電磁石（終段偏向
部）、５ 走査用偏向電磁石（走査用偏向部）、７平
面、１２ 走査用偏向部、１３ 第１電磁石（第１走査
用磁石）、１４ 第２電磁石（第２走査用磁石）、２２
患部（所望の領域）、２３ 照射位置、１０２ 患者
（被照射体）、１０４ 輸送手段。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被照射体を中心とした円環軌道を移動す
   るとともに、前記円環軌道上の所定位置から前記被照射
   体に向けて荷電粒子ビームを照射する照射手段と、 前記照射手段に前記荷電粒子ビームを輸送する輸送手段
   と、 前記被照射体を乗せて前記円環軌道の中心軸線に沿って
   移動する支持手段とを備え、 前記照射手段は、前記荷電粒子ビームを偏向させるとと
   もにその偏向角度を同一の平面上で時間的に変化させる
   走査用偏向部を有し、前記走査用偏向部によって前記被
   照射体に対する前記荷電粒子ビームの走査方向が前記中
   心軸線と交差するようになっており、 前記支持手段が前記被照射体を前記中心軸線に沿って移
   動させつつ、前記照射手段が前記走査方向を前記中心軸
   線と交差させて前記荷電粒子ビームを走査することによ
   り、前記被照射体における前記荷電粒子ビームの照射位
   置が前記被照射体における所望の領域内を移動するよう
   になっていることを特徴とする荷電粒子照射装置。
2. 【請求項２】 前記照射手段は、前記荷電粒子ビームの
   照射方向を決定する終段偏向部を有しており、 前記走査用偏向部は、前記終段偏向部よりも前記被照射
   体側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載
   の荷電粒子照射装置。
3. 【請求項３】 前記走査用偏向部は、進行する前記荷電
   粒子ビームを前記偏向角度で偏向させる第１走査用磁石
   と、前記第１走査用磁石により偏向された前記荷電粒子
   ビームを前記偏向角度だけ逆向きに偏向して前記進行す
   る方向に戻す第２走査用磁石とを有し、 前記被照射体の各前記照射位置に照射される前記荷電粒
   子ビームの前記照射方向が同一方向となるようになって
   いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の荷
   電粒子照射装置。
4. 【請求項４】 前記照射手段は、前記荷電粒子ビームを
   前記中心軸線に対して垂直方向に走査するようになって
   いることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに
   記載の荷電粒子照射装置。
5. 【請求項５】 前記照射手段は、前記照射位置の移動す
   る方向が前記被照射体において前記中心軸線に対して垂
   直方向となるように、前記走査する方向及び速度が前記
   被照射体の移動速度に対応して設定されていることを特
   徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の荷電粒
   子照射装置。