JP2017153910A - 粒子線治療システム - Google Patents

Abstract

【課題】機構が簡略で、メンテナンス性に優れた粒子線治療システムを提供する。【解決手段】照射装置１０ａ，１０ｂは、各々が標的に対して複数の方向から粒子線を照射するための照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを複数有している。また、照射装置１０ａ，１０ｂの照射ノズル部１０５は、複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ間を移動可能であり、複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと照射ノズル部１０５との間に、固定されたカバー構造１０７が設けられている。また、カバー構造１０７は、照射ノズル部１０５が移動するためのスリット１１０を有している。【選択図】 図５

Description

本発明は、粒子線治療システムに関する。

特許文献１には、構造をより簡素化でき、粒子線を出射する照射部がどのような位置にあっても実質的に水平なアクセスフロアを形成することを目的として、粒子線を出射する粒子線照射部が設置された回転ガントリーと、回転ガントリー内で相対的に回転可能に支持された環状フレームと、環状フレームに対向して配置され、固定された環状フレームと、環状フレームの双方に接触して、回転ガントリーの回転に伴う環状フレームの連れ回りを阻止する連れ回り阻止機構と、環状フレーム間に配置され、環状フレームと移動自在に係合されて下側が実質的に水平となり、更に回転ガントリーの回転に伴って移動する屈曲自在な移動床とを備える技術が記載されている。

また、特許文献２には、照射対象に複数の方向からビームを照射する場合に、コストを低減することを目的として、ワブラ電磁石，散乱体，レンジモジュレータ，患者コリメータ，患者ボーラス等により構成される照射ノズル部を、照射対象に対して異なる複数の方向から荷電粒子ビームを出力する複数の照射ポートで共用することが記載されている。

特開２００４−１２１３０９号公報 特開２００２−１１３１１８号公報

放射線による癌治療において、近年、正常細胞に比較的障害を与えずに治療することができる粒子線（陽子線や重粒子線等）が注目されている。

この粒子線の照射を効率良く行うためには、患者の患部に精度良く粒子線ビームを照射する必要があり、照射ノズルを患者に対して最適な照射位置に設定可能な構造を有する放射線治療装置の開発がされてきた。

粒子線を照射対象に照射する照射ノズルは、粒子線が通る真空ダクトや、付与する線量分布を調整するための機器が粒子線経路に沿って設置されるため、コンパクトな構造体とすることが困難である。

この照射ノズルを特許文献１や特許文献２に記載されているように、その先端を照射対象に向けたまま周方向に移動可能にする場合、アクセスフロアを形成するために、若しくは照射ノズルを移動させるための駆動構造を隠すための覆いとして、照射ノズルの移動に合わせて変形可能な構造（移動床）を設置していた。しかし、この変形可能な移動床を採用する場合、機構が複雑化するとの課題があった。また、複雑化するため、メンテナンスに時間を要する等の課題もあった。

そこで本発明は、機構が簡略で、メンテナンス性に優れた粒子線治療システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、粒子線を加速する加速器と、この加速器で加速された粒子線を輸送するビーム輸送系と、このビーム輸送系により輸送された前記粒子線を標的に照射する照射ノズルを有する照射装置と、前記加速器、前記ビーム輸送系および前記照射装置を制御する制御装置とを備え、前記照射装置は、標的に対して複数の方向から前記粒子線を照射するための照射ポートを複数有し、前記照射装置の前記照射ノズルは、前記複数の照射ポート間を移動可能であり、前記複数の照射ポートと前記照射ノズルとの間に、固定されたカバー部材が設けられたことを特徴とする。

本発明によれば、機構が簡略で、メンテナンス性に優れた粒子線治療システムを提供することができる。

本発明の好適な一実施例である粒子線治療システムの構成図である。 図１の粒子線治療システムにおける粒子線照射装置の構成図である。 図１の粒子線治療システムによる治療計画を立てる治療計画装置の構成図である。 図２の粒子線照射装置を制御する照射制御装置の構成図である。 実施例１における照射ノズルとカバー部材とをビームの照射と平行な方向から見たときの概略を示す図である。 実施例１における照射ノズルとカバー部材とを治療台側から見たときの概略を示す図である。 実施例２における照射ノズルとカバー部材とを治療台側から見たときの概略を示す図である。 実施例３における照射ノズルとカバー部材とをビームの照射と平行な方向から見たときの概略を示す図である。

以下に本発明の粒子線治療システムの実施例を、図面を用いて説明する。

＜実施例１＞
本発明の粒子線治療システムの実施例１を、図１乃至図６を用いて説明する。本実施例では、粒子線治療システムとして、炭素イオン等の重粒子を照射する粒子線治療システムを例にして説明する。

まず、図１に示す治療システムについて説明する。図１は本発明の好適な一実施例である粒子線治療システムの構成を示す図である。

図１において、粒子線治療システムは、重粒子線（以下、ビームとも記載）を加速するシンクロトロン２０と、シンクロトロン２０で加速されたビームを輸送するビーム輸送系と、ビーム輸送系により輸送されたビームを標的に照射する照射ノズル部（照射ノズル）１０５（図２参照）を有する照射装置１０ａ，１０ｂと、シンクロトロン２０、ビーム輸送系および照射装置１０ａ，１０ｂ内の各機器の動作を制御する照射制御装置４００（図４参照）とを備えている。

シンクロトロン２０では、ビームが加速された後にビーム輸送系に対して出射される。出射されたビームは切替電磁石３０ａに導かれる。切替電磁石３０ａは、励磁されているときにビームを偏向して照射装置１０ａに導き、励磁されていないときにはビームを偏向せずに直進させる。この切替電磁石３０ａは、電源４０ａから電力が供給されることによって励磁されるが、電源４０ａからの電力の供給は図示しない制御盤のスイッチを操作者が操作することで制御される。つまり、照射装置１０ａにおいて患者１０６の治療を行うときに、操作者のスイッチ操作により電源４０ａから切替電磁石３０ａに電力を供給させ、照射装置１０ａにおいて患者１０６の治療を行わないときには、操作者のスイッチ操作により電源４０ａから切替電磁石３０ａへの電力の供給を停止させる。なお、照射制御装置４００において、自動で切替を行ってもよい。照射装置１０ａでは、導かれたビームを患者１０６の患部に照射するが、詳細については後述する。

照射装置１０ｂで治療を行う場合は、切替電磁石３０ａへの電力の供給を停止させると共に、切替電磁石３０ｂに電力を供給する。切替電磁石３０ｂへの電力の供給は、前述の切替電磁石３０ａの場合と同様に、操作者によるスイッチ操作によって電源４０ｂが制御されて行われる。切替電磁石３０ａへの電力の供給を停止し、切替電磁石３０ｂに電力を供給することによって、ビームは無励磁状態の切替電磁石３０ａを直進した後、励磁状態の切替電磁石３０ｂにて偏向されて照射装置１０ｂに導かれる。照射装置１０ｂにおける治療については、後述する照射装置１０ａでの照射と略同じであるため、詳細は省略する。

なお、照射装置１０ａ，１０ｂにて治療を行わない場合は、シンクロトロン２０からのビームの出射を停止するか、切替電磁石３０ａ，３０ｂを共に無励磁状態としてビームをビームダンプ５０に捨てる。

次に、図２を用いて照射装置１０ａにおけるビームの照射について詳細に説明する。図２は図１の粒子線治療システムが有する粒子線照射装置の構成を示す図である。

図２に示す本実施例の照射装置１０ａは、患者１０６に対して３方向からビームを照射できるように構成されている。つまり、床１０１に対して垂直に配置された真空ダクト１０２ａと、床１０１に対して４５°傾けて配置された真空ダクト１０２ｂと、床１０１に対して水平に配置された真空ダクト１０２ｃとが設けられている。照射装置１０ａでは、ビームを導く真空ダクトを変えることによってビームの照射方向が変えられる。なお、本実施例では、真空ダクト１０２ａ〜１０２ｃをそれぞれ照射ポート１０２ａ〜１０２ｃと呼ぶ。

床１０１に対して垂直な方向からビームを照射する場合、偏向電磁石１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｄを励磁すると共に四極電磁石１０４ａ〜１０４ｆを励磁する。また、このとき偏向電磁石１０３ｃは無励磁状態とする。前述のようにシンクロトロン２０から出射されたビームは照射装置１０ａの偏向電磁石１０３ａに導かれ、偏向電磁石１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｄによって偏向されると共に、四極電磁石１０４ａ〜１０４ｆによってチューンが調節されて照射ポート１０２ａに導かれる。

ビームは照射ポート１０２ａから出力された後、照射ノズルを通って治療台１０８上の患者１０６に照射される。ここで、本実施例の照射装置１０ａにおける照射ノズルは、複数ある照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ間を移動可能な照射ノズル部１０５を備えている。このため、照射ポート１０２ａから出力されたビームが通る位置（図２中のＡの位置）に照射ノズル部１０５を予め移動させておく。なお、照射ポート１０２ａから出力されたビームが通る位置には予めリミットスイッチが設けられており、照射ノズル部１０５に設けられた駆動装置（図示せず）を制御することによって照射ノズル部１０５をリミットスイッチの位置まで移動させる。このように、本実施例では、照射ノズルを移動させるための移動機構として、リミットスイッチおよび駆動装置を用いている。以上のようにして、ビームを照射ポート１０２ａを介して照射することにより、床１０１に対して垂直な方向から患者１０６にビームを照射することができる。

次に、床１０１に対して４５°傾いた方向からビームを照射する場合について説明する。まず、照射ノズル部１０５を照射ポート１０２ｂから出力されたビームが通る位置（図２中のＢの位置）に移動させる。その後、偏向電磁石１０３ａ〜１０３ｃおよび四極電磁石１０４ａ〜１０４ｄ，１０４ｇ，１０４ｈを励磁状態とする。偏向電磁石１０３ａに導かれたビームは、偏向電磁石１０３ａ〜１０３ｃおよび四極電磁石１０４ａ〜１０４ｄ，１０４ｇ，１０４ｈによって照射ポート１０２ｂに導かれ、照射ポート１０２ｂおよび照射ノズル部１０５を介して患者１０６に照射される。このようにして、ビームを照射ポート１０２ｂを介して照射することにより、床１０１に対して４５°傾いた方向から患者１０６にビームを照射することができる。

更に、床１０１に対して水平な方向からビームを照射する場合について説明する。まず、照射ノズル部１０５を照射ポート１０２ｃから出力されたビームが通る位置（図２中のＣの位置）に移動させる。その後、四極電磁石１０４ｉ，１０４ｊを励磁状態とする。このとき偏向電磁石１０３ａは必ず無励磁状態とする。偏向電磁石１０３ａに導かれたビームは、偏向電磁石１０３ａで偏向されずに直進し、四極電磁石１０４ｉ，１０４ｊによってチューンを調節された後に照射ポート１０２ｃに導かれ、照射ポート１０２ｃおよび照射ノズル部１０５を介して患者１０６に照射される。このようにして、ビームを照射ポート１０２ｃを介して照射することにより、床１０１に対して水平な方向から患者１０６にビームを照射することができる。

以上の通り、本実施例の照射装置１０ａでは、３方向からビームを照射することができる。なお、本実施例の照射装置１０ａは、照射ポートを３つ設けて３方向からのビーム照射を可能としたのに加えて、治療台１０８として傾けることができるようなカウチを採用することにより患者１０６の向きを変え、患部に対するビームの照射方向を調節できるようにすることもできる。

更に、図２に示すように、照射ノズル部１０５が設置された空間と、複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの設置された空間と、を隔てるようにカバー構造（カバー部材）１０７が設けられている。このカバー構造１０７は、照射ノズル部１０５が移動で通過する箇所の壁面を構成している。すなわち、照射ノズル部１０５を移動させる移動機構を患者の視界から隠すように治療室の側壁１１３の一部に見えるように設置されている。カバー構造１０７は床１０１に対して固定されている。

カバー構造１０７は、照射ノズル部１０５の移動に伴って、照射ノズル部１０５の通過経路からカバー構造１０７を退避させるために意図的な変形をさせる必要が無いような構造となっている。照射ノズル部１０５は、各照射ポート１０２ａ〜１０２ｃから構造的に分離されており、真空ダクトがそこで途切れても照射精度が保たれるように、その先の照射ノズル部１０５を構成している。また、固定のカバー構造１０７をその間に通すことができる十分なスペースをビームが通る経路においても確保している。また照射ノズル部１０５は、カバー構造１０７の治療台１０８が設置されている側をカバー構造１０７に沿って移動させることができるように移動機構に取り付けられている。カバー構造１０７の具体的な構造や照射ノズル部１０５の移動機構の構成については後述する。

次に、照射装置１０ａの具体的な制御方法について図３および図４を参照して以下説明する。照射装置１０ａを構成する多数の機器は予め定められた治療計画に基づいて制御されるので、まず治療計画の立て方について図３を用いて説明する。図３は、治療計画を立てるための治療計画装置の構成を示す図である。

まず、操作者が入力装置３０１を用いて治療計画装置３００に治療を行う患者１０６を特定するための情報（例えば、氏名や予め患者１０６に割り当てられた番号：患者特定情報と呼ぶ）を入力する。治療計画装置３００において、入力された患者特定情報は判定部３０２に入力され、判定部３０２は患者特定情報を画像データ取込部３０３に出力する。画像データ取込部３０３は、入力された患者特定情報にて特定される患者１０６の画像データを画像サーバ３０４より取り込む。なお、画像データとは患者１０６の患部を予めＸ線ＣＴ装置（図示せず）により撮像して得られた断層画像のデータのことであり、画像サーバ３０４には複数の患者１０６の画像データが患者特定情報に対応づけられて予め記憶されている。画像データ取込部３０３に取り込まれた画像データは記憶部３０５に記憶されると共に表示制御部３０６に入力される。表示制御部３０６は、入力された画像データに基づいて患者１０６の患部の断層画像を画像表示装置３０７に表示させる。

操作者は、画像表示装置３０７に表示された断層画像上に入力装置３０１を用いて患部領域、照射中心位置、体輪郭、重要臓器、位置判別用マーカー等の情報を入力する。入力された情報は判定部３０２を介して患部領域設定部３０８に入力され、患部領域設定部３０８は入力された情報を画像データと対応づけて記憶部３０５に記憶させる。次に操作者は、入力装置３０１により３次元画像表示指令を入力し、入力された３次元画像表示指令は判定部３０２を介して３次元データ作成部３０９に与えられる。３次元画像表示指令が与えられた３次元データ作成部３０９は、記憶部３０５に記憶されている断層画像の画像データに基づいて３次元の人体データを生成し、記憶部３０５に記憶させる。表示制御部３０６は、記憶部３０５に記憶されている画像データと３次元人体データとを読み出し、両データに基づいて画像表示装置３０７に断層画像と３次元人体画像とを表示させる。

操作者は、画像表示装置３０７に表示された断層画像と３次元人体画像を参照しながら患部に対するビームの照射方向を入力装置３０１を用いて入力する。なお、本実施例では、ビームを複数の方向から患部に照射するので、照射する順番を付加して複数の照射方向を入力する。入力された複数の照射方向は判定部３０２を介して照射方向設定部３１０に入力され、照射方向設定部３１０は、入力された複数の照射方向毎に使用する照射ポート１０２ａ〜１０２ｃと治療台１０８の傾きを決定する。決定した照射ポート１０２ａ〜１０２ｃと治療台１０８の傾きは複数の照射方向と対応づけて記憶部３０５に記憶させる。なお、操作者により設定された照射方向での照射が不可能な場合は、画像表示装置３０７に照射が不可能であることを表示させる。また、画像表示装置３０７において断層画像や３次元人体画像に重ねて操作者により入力された照射方向を矢印で表示したり、治療台１０８を傾けて患者１０６の向きを変える場合に断層画像や３次元人体画像を傾けて表示することにより、操作者が照射方向を視認しやすくなる。

次に、機器データ作成部３１１は、記憶部３０５に記憶されている照射方向から見た患部の深さ位置、患部の厚さ、患部外形の２次元形状および患部底部の形状を記憶部３０５に記憶されている３次元人体データより計算する。そして、その計算結果に基づいて、必要に応じ、スキャニング照射であればシンクロトロン２０から出射するビームのエネルギー、走査電磁石の電流値等、ブロードビーム照射であれば更に、ワブラ電磁石に流す電流の値、散乱体の厚み、レンジモジュレータの形状、患者コリメータの形状、患者ボーラスの形状等の機器データを求め、記憶部３０５に記憶させる。なお、上記機器データは照射方向毎に求められる。

次に、線量分布計算部３１２が、記憶部３０５に記憶された照射方向と機器データおよび３次元人体データに基づいて患者１０６に照射されるビームの線量分布を照射方向毎とに計算し、線量分布の計算結果を表示制御部３０６に出力する。表示制御部３０６は、入力された線量分布の計算結果に基づいて患者１０６の体内における線量分布を画像表示装置３０７に表示させる。

操作員は、表示された線量分布が良好であれば承認をし、例えば重要な臓器における線量が多い等の問題があれば照射方向を変更して良好な線量分布が得られるまで線量分布の計算を行わせる。

操作者に承認された線量分布に対応する照射ポート１０２ａ〜１０２ｃ、治療台１０８の傾きおよび機器データは、対応する照射方向毎に患者特定情報と対応づけられて記憶部３０５から患者データ転送部３１３に入力され、患者データ転送部３１３は、入力された患者特定情報、照射方向、照射ポート１０２ａ〜１０２ｃ、治療台１０８の傾きおよび機器データを患者データ蓄積装置３１４に転送する。なお、患者特定情報、照射方向、照射ポート１０２ａ〜１０２ｃ、治療台１０８の傾きおよび機器データをまとめて患者データと呼ぶ。患者データ蓄積装置３１４では、入力された患者データを記憶し、照射制御装置４００や機器作製装置３１５の要求に応じて患者データを出力する。

必要に応じ、機器作製装置３１５は、患者データ蓄積装置３１４に記憶されている患者データのうち、散乱体の厚み、レンジモジュレータの形状、患者コリメータの形状および患者ボーラスの形状に基づいて、散乱体、レンジモジュレータ、患者コリメータおよび患者ボーラスを作製する。

次に、先に作成された治療計画に基づいた実際の照射の際の照射装置１０ａの具体的な制御方法について図４を参照して以下説明する。図４は、照射制御装置４００の構成を示す図である。

照射制御装置４００において、まず操作者が入力装置４０１によって治療を行う患者１０６の患者特定情報を入力すると共に使用する照射装置を選択し、患者特定情報と選択された照射装置を特定する情報が判定部４０２に入力される（ここでは照射装置１０ａが選択されたとする）。判定部４０２に入力された患者特定情報は患者データ取込部４０３に入力され、患者データ取込部４０３は入力された患者特定情報に基づいて対応する患者データを患者データ蓄積装置３１４から取り込む。

患者データ取込部４０３が取り込んだ患者データのうち、１番目に照射を行う照射方向が表示制御部４０４に入力され、表示制御部４０４はその照射方向を表示装置４０５に表示させる。操作者は、必要に応じ、表示装置４０５に表示された照射方向に応じて作製された散乱体、レンジモジュレータ、患者コリメータおよび患者ボーラスを照射ノズル部１０５に設置する。

患者データ取込部４０３が取り込んだ患者データのうち、１番目に照射を行う照射方向に対応する照射ポート（ここでは照射ポート１０２ａとする）は、照射ノズル位置制御部４０６、偏向電磁石選択部４０７および四極電磁石選択部４０８に入力される。

照射ノズル位置制御部４０６は、入力された照射ポートに基づいて駆動装置４１７を制御し、照射ポート１０２ａから出力されたビームが通過する位置に照射ノズル部１０５を移動させる。

偏向電磁石選択部４０７には、判定部４０２から照射装置を特定するための情報も入力され、偏向電磁石選択部４０７は、照射装置１０ａを構成する偏向電磁石のうち照射ポート１０２ａを使用する際に励磁しなければならない偏向電磁石（この場合は偏向電磁石１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｄ）を選択し、選択した偏向電磁石を特定するための情報を電磁石電源制御部４０９に出力する。なお、電磁石電源制御部４０９には、患者データのうちシンクロトロン２０から出射するビームのエネルギーも入力される。また、四極電磁石選択部４０８にも判定部４０２から照射装置を特定するための情報が入力され、四極電磁石選択部４０８は照射装置１０ａを構成する四極電磁石のうち照射ポート１０２ａを使用する際に励磁しなければならない四極電磁石（この場合は四極電磁石１０４ａ〜１０４ｆ）を選択し、選択した四極電磁石を特定するための情報を電磁石電源制御部４０９に出力する。

電磁石電源制御部４０９は、入力された偏向電磁石および四極電磁石を特定するための情報とビームエネルギーとに基づいて電磁石電源４１０を制御して、特定された偏向電磁石および四極電磁石に電力を供給させ、偏向電磁石および四極電磁石を励磁する。なお、偏向電磁石および四極電磁石にて必要とされる電力の値は各照射ポート毎にビームのエネルギーと対応づけて予め電磁石電源制御部４０９に記憶されており、電磁石電源制御部４０９は記憶している電力値に応じて各電磁石電源４１０を制御する。ここで、励磁する必要がない電磁石に対しては電力値として０を設定するか、電磁石電源４１０を停止させるように設定する。

患者データ取込部４０３が取り込んだ患者データのうち、照射系電磁石に与える電流の値は照射系電磁石電源制御部４１１に入力され、治療台の傾きは治療台制御部４１２に入力される。照射系電磁石とは、スキャニング照射をする場合は図２等に示すような走査電磁石１０９ａであり、ワブラ照射をする場合はワブラ電磁石である。また、患者データ取込部４０３が取り込んだ患者データのうちシンクロトロン２０から出射するビームのエネルギーは、ビームエネルギー設定部４１３に入力される。

照射系電磁石電源制御部４１１は、入力された電流値を出力するように照射系電磁石電源４１４を制御する。一方、治療台制御部４１２は、治療台１０８が入力された傾きとなるように治療台駆動装置４１５を制御する。更に、ビームエネルギー設定部４１３は、入力されたビームエネルギーを加速器制御装置４１６に出力し、加速器制御装置４１６は与えられたビームエネルギーを持つビームが出射されるようにシンクロトロン２０を制御する。なお、治療台１０８の傾きを入力装置４０１からの操作者の指示によって変更できるようにしても良い。

以上のようにして、照射装置１０ａの照射ポート１０２ａからビームを照射するための準備が行われる。

そして、準備が整った状態で操作員から入力装置４０１を用いて治療開始指令が入力されると、それを受けた判定部４０２は、加速器制御装置４１６に対して出射開始指令を出力する。出射開始指令を受けた加速器制御装置４１６はシンクロトロン２０よりビームを出射させ、シンクロトロン２０から出射されたビームは照射装置１０ａに導かれ、照射ポート１０２ａから患者１０６に対して照射される。患部に照射されるビームの照射線量は照射ノズル部１０５に設けられた線量計にて測定され、その測定値が予め定められた設定値に達したら、シンクロトロン２０からのビームの出射を停止し、患部へのビーム照射を停止する。

以上のようにして１番目に照射を行う照射方向からのビーム照射が終了したら、次に２番目に照射を行う照射方向からビーム照射を行う。その手順は１番目の照射方向の場合と同様であるので詳細な説明は省略するが、照射方向を変更する際に照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃが変わる場合は、照射ノズル部１０５の位置や治療台１０８の傾き、励磁される偏向電磁石および四極電磁石が変更されると共に、必要に応じ、照射ノズル部１０５に設置される散乱体、レンジモジュレータ、患者コリメータおよび患者ボーラスも交換される。

このように、設定された各照射方向からの照射が全て終了するまでビーム照射を繰り返し、患者１０６の患部に対して複数の方向からのビーム照射が行われる。

次に、図５の照射ノズル部１０５の俯瞰図を用いて、照射ノズル部１０５の具体的な構造や移動機構、カバー構造１０７の具体的構造について説明する。図５は、照射ノズル部１０５とカバー構造１０７をビームの照射と平行な方向から見たときの概略を示す図であり、図６は、照射ノズル部１０５とカバー構造１０７とを治療台１０８側から見たときの概略を示す図である。

図５に示すように、走査電磁石１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃやワブラ電磁石は、真空ダクト１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ側に設けられており、カバー構造１０７よりビーム上流側に設置されている。

照射ノズル部１０５内には、モニタ５１０とコンペンセータ５０１が設置されている。モニタ５１０として例えば、線量モニタやビームの平坦度を計測するビーム位置モニタを設置する。またコンペンセータ５０１として例えば、ビームのエネルギーを調節してビームの到達する深さを調節するレンジモジュレータ（飛程調節器）、散乱体、リッジフィルタ患者コリメータ、患者ボーラス、アプリケータ等を設置する。

また、カバー構造１０７は、照射ノズル部１０５が設置された空間と、複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの設置された空間と、を隔てるように、床１０１や治療室の側壁１１３に対して固定されている。図５および図６に示すように、カバー構造１０７には、照射ノズル部１０５を両側で支持する第１支持部材５０３Ａ，第２支持部材５０３Ｂおよびこれら第１支持部材５０３Ａ，第２支持部材５０３Ｂをカバー構造の裏に通し、移動するためのスリット１１０が２本形成されている。２本のスリット１１０の間のカバー構造１０７は、一枚、若しくは複数の板からなり、その上下端で床１０１や治療室の側壁１１３に固定されている2本のカバー支持部材１１２に、その両側を挟まれるように固定されている。なお、カバー支持部材１１２は、カバー支持部材１１２からカバー構造１０７を取り外して付け替えることでカバー構造１０７を交換可能にすることもできる。

また、図５に示すように、カバー構造１０７の複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの設置された空間側には、照射ノズル部１０５が複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ間を移動可能なようにするための移動機構が設けられている。

照射ノズル部１０５を移動させる移動機構は、駆動モータからなる駆動装置４１７と、この駆動装置４１７の回転により回転するギア５０６と、このギア５０６と噛合い、複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ間の照射ノズル部１０５の移動をガイドするガイドラック５０４Ａおよびガイドレール５０４Ｂと、を有している。ガイドラック５０４Ａとガイドレール５０４Ｂとは、照射ノズル部１０５の移動方向に対して垂直な方向から見たときに照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを挟むように配置されており、照射ノズル部１０５の移動方向に対して平行な方向から見たときにカバー構造１０７に平行に配置されている。

照射ノズル部１０５は、両側の端部に設けられた第１支持部材５０３Ａ，第２支持部材５０３Ｂにより、移動機構に対して支持されている。より具体的には、第１支持部材５０３Ａの端部は、ガイドラック５０４Ａにギア５０６を介して支持され、第２支持部材５０３Ｂの端部は、ガイドレール５０４Ｂに支持されている。

照射ノズル部１０５を複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ間で移動させるときは、駆動装置４１７を駆動させる。駆動装置４１７が駆動することによりギア５０６が回転する。ギア５０６の歯はガイドラック５０４Ａに設けられた歯と噛合っているため、ガイドラック５０４Ａに沿ってギア５０６の回転方向に照射ノズル部１０５が所定の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと相対する位置まで移動する。

次に、本実施例の効果について説明する。

上述した本発明の実施例１の粒子線治療システムは、照射装置１０ａ，１０ｂは、各々が標的に対して複数の方向から粒子線を照射するための照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを複数有している。また、照射装置１０ａ，１０ｂの照射ノズル部１０５は、複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ間を移動可能であり、複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと照射ノズル部１０５との間に、固定されたカバー構造１０７が設けられている。また、カバー構造１０７は、照射ノズル部１０５を支える支持部材（第１支持部材５０３Ａと第２支持部材５０３Ｂ）を通すためのスリット１１０を有している。更に、照射ノズル部１０５は照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと分離して移動可能に形成され、照射ノズル部１０５内には真空ダクトが設けられていない構造となっている。

この固定されたカバー構造１０７が、照射ノズル部１０５の先端を照射対象に向けたまま周方向に移動可能にする場合に、アクセスフロア、若しくは照射ノズルを移動させるための駆動構造を隠すための覆いとして用いられる。そのため、照射ノズルの移動に合わせて変形可能な移動床等を設置する必要がなくなり、機構が複雑化する必要がなくなる。また、駆動系の数を大幅に削減することができるため、メンテナンスの頻度も従来に比べて大幅に低減することができ、メンテナンス性に非常に優れた粒子線治療システムとすることができる。更に、複数の照射ポート１０２ａ〜１０２ｃに対して照射ノズル部１０５を共用するため、複数の照射ポート毎に照射ノズルを設ける場合に比べて照射ノズルの数を少なくでき、照射装置のコストを低減することができる、との効果も奏する。

また、照射する粒子線が陽子より質量の大きいヘリウム、アルゴン、炭素などからなるシステムの場合、特に重粒子からなるシステムの場合、ビームの位置を変更させるために長い距離が必要となり、走査電磁石１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃやワブラ電磁石が照射装置最後の直線部において、照射ノズル出口から上流側に離して配置されることになる。そのため、陽子より質量の大きいイオンを用いるシステムに本発明を適用した場合、モニタやコンペンセータと走査電磁石の間に、カバー構造を設置するに好適なスペースを確保しやすくなるため、カバー構造をよりメンテしやすい簡素化された構造とすることができる。

また、陽子より質量の大きいイオンを用いるシステムに本発明を適用した場合、質量の大きいイオンは空気中での散乱が比較的少ないため、カバー構造を設置するためにノズル照射部と照射ポートを構造的に分離し、真空ダクトの端部をカバー構造までとして場合であっても、照射精度の維持がより容易となる。

更に、望ましくはモニタとコンペンセータを搭載したノズル部と、更に望ましくはモニタのみを搭載した薄い照射ノズル部と組み合わせることで、照射精度の維持がより容易となる。

更に、照射ノズル部１０５を移動させる移動機構は、駆動装置４１７と、駆動装置４１７の回転により回転するギア５０６と、ギア５０６と噛合い、複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ間の照射ノズル部１０５の移動をガイドするガイドラック５０４Ａと、を有することで、簡易な構造で、かつ高精度に照射ノズル部１０５の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ間の移動および照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに対する位置決めが可能となる。よって、構造が簡易でありながら、高精度な照射が可能な粒子線治療システムとすることができる。

また、複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ間の照射ノズル部１０５の移動をガイドするガイドレール５０４Ｂを更に有することにより、より安定した照射ノズル部１０５の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ間の移動および照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに対する位置決めが可能となる。

更に、ガイドラック５０４Ａとガイドレール５０４Ｂとが照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを挟むように配置されており、カバー構造１０７が、スリット１１０が２本形成されており、照射ノズル部１０５は、ガイドラック５０４Ａ側の第１支持部材５０３Ａとガイドレール５０４Ｂ側の第２支持部材５０３Ｂとにより移動機構に支持されていることで、照射ノズル部１０５が２本の支持部材で移動機構に対して支持されることになり、更に安定した照射ノズル部１０５の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ間の移動および照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに対する位置決めが可能となる。

また、２本のスリット１１０の間のカバー構造１０７は、一枚、若しくは複数の板からなり、カバー支持部材１１２から取り外して付け替えることで交換可能に形成されていることにより、照射によってカバー構造１０７が消耗したとしても容易に交換することができるため、構造がより簡易でありながら、メンテナンス性に優れた粒子線治療システムとすることができる。

＜実施例２＞
本発明の粒子線治療システムの実施例２を図７を用いて説明する。図７は本実施例における照射ノズルとカバー部材とを治療台側から見たときの概略を示す図である。

図７に示すように、本実施例の粒子線治療システムに設けられたカバー構造１０７Ａは、複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに対応する位置に孔１１１が設けられている。

その他の構成・動作は前述した実施例１の粒子線治療システムと略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

本発明の実施例２の粒子線治療システムにおいても、前述した実施例１の粒子線治療システムとほぼ同様な効果が得られる。

また、カバー構造１０７Ａは、複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに対応する位置に孔１１１が設けられていることにより、照射の際の粒子線の散乱の原因となる物体をより低減することができるため、より高精度な照射を行うことができる。また照射を行うことによるカバー構造１０７Ａの損耗をより低減することができ、更にメンテナンス性の優れた粒子線治療システムとなる。

なお、カバー構造１０７Ａの孔１１１には、放射線の透過性が高い部材を設けて、窓のような構造とすることができる。

＜実施例３＞
本発明の粒子線治療システムの実施例３を図８を用いて説明する。図８は本実施例における照射ノズルとカバー部材とをビームの照射と平行な方向から見たときの概略を示す図である。

図８に示すように、本実施例の粒子線治療システムに設けられたカバー構造１０７Ａは、実施例２と同様に、複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに対応する位置に孔１１１が設けられている。

また、本実施例では、複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃのカバー構造１０７Ａの孔１１１に最も近い側、即ち、標的に最も近い位置である真空ダクト１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの最下流側にカバー１１４が設けられている。

その他の構成・動作は前述した実施例１の粒子線治療システムと略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

本発明の実施例３の粒子線治療システムにおいても、前述した実施例１の粒子線治療システムとほぼ同様な効果が得られる。

また、複数の照射ポート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃは、標的に最も近い位置にカバー１１４が設けられていることにより、照射ノズル部１０５が移動して存在しない場合において真空ダクト１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの最下流側が治療室側に直接暴露されることを防止することができ、真空ダクト１０２ａ，１０２ｂ，１０２の長寿命化を図ることができ、よりメンテナンス性の優れた粒子線治療システムとなる。

＜その他＞
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

例えば、照射装置に設置される四極電磁石の数は患部におけるビームパラメータを最適にするのに必要な数を設置すればよく、実施例で説明した四極電磁石の数に限られるものではない。

また、照射ノズルに設けられる機器で走査電磁石やワブラ電磁石以外にも自動的に制御可能な機器があれば、その機器を照射制御装置４００にて制御しても良い。

更に、上述の実施例では、シンクロトロン２０に対して２つの照射装置を設けた例について説明したが、照射装置の数は２つに限られるものではない。

また、上述の実施例では、照射ポートを３つ設けた場合について説明したが、照射ポートの数は３つに限られるものではなく、２つでも４つでもよく、複数であれば良い。

更に、重粒子線の加速器としてシンクロトロンを例に示したが、加速器はサイクロトロンやライナック等の他の加速器であってもよい。

また、炭素等の重粒子イオンを照射する重粒子線照射システムを例に示したが、照射対象に照射する粒子線は重粒子イオンに限られず、重粒子より質量の小さい陽子や、炭素以外の陽子より質量の大きい粒子、中性子にも適用できる。

１０ａ，１０ｂ…照射装置
２０…シンクロトロン
３０ａ，３０ｂ…切替電磁石
４０ａ，４０ｂ…電源
５０…ビームダンプ
１０１…床
１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ…照射ポート（真空ダクト）
１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ…偏向電磁石
１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅ，１０４ｆ，１０４ｇ，１０４ｈ，１０４ｉ，１０４ｊ…四極電磁石
１０５…照射ノズル部（照射ノズル）
１０７，１０７Ａ…カバー構造（カバー部材）
１０８…治療台
１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ…走査電磁石
１１０…スリット
１１１…孔
１１２…カバー支持部材
１１３…側壁
１１４…カバー
３００…治療計画装置
３０１…入力装置
３０２…判定部
３０３…画像データ取込部
３０４…画像サーバ
３０５…記憶部
３０６…表示制御部
３０７…画像表示装置
３０８…患部領域設定部
３０９…次元データ作成部
３１０…照射方向設定部
３１１…機器データ作成部
３１２…線量分布計算部
３１３…患者データ転送部
３１４…患者データ蓄積装置
３１５…機器作製装置
４００…照射制御装置
４０１…入力装置
４０２…判定部
４０３…患者データ取込部
４０４…表示制御部
４０５…表示装置
４０６…照射ノズル位置制御部
４０７…偏向電磁石選択部
４０８…四極電磁石選択部
４０９…電磁石電源制御部
４１０…電磁石電源
４１１…照射系電磁石電源制御部
４１２…治療台制御部
４１３…ビームエネルギー設定部
４１４…照射系電磁石電源
４１５…治療台駆動装置
４１６…加速器制御装置
４１７…駆動装置（駆動モータ）
５０１…コンペンセータ
５０３Ａ…第１支持部材
５０３Ｂ…第２支持部材
５０４Ａ…ガイドラック
５０４Ｂ…ガイドレール
５０６…ギア
５１０…モニタ

Claims (12)

1. 粒子線を加速する加速器と、
   この加速器で加速された粒子線を輸送するビーム輸送系と、
   このビーム輸送系により輸送された前記粒子線を標的に照射する照射ノズルを有する照射装置と、
   前記加速器、前記ビーム輸送系および前記照射装置を制御する制御装置とを備え、
   前記照射装置は、標的に対して複数の方向から前記粒子線を照射するための照射ポートを複数有し、
   前記照射装置の前記照射ノズルは、前記複数の照射ポート間を移動可能であり、
   前記複数の照射ポートと前記照射ノズルとの間に、固定されたカバー部材が設けられた
   ことを特徴とする粒子線治療システム。
2. 請求項１に記載の粒子線治療システムにおいて、
   前記粒子線は、陽子より質量の大きい粒子からなる
   ことを特徴とする粒子線治療システム。
3. 請求項１に記載の粒子線治療システムにおいて、
   前記照射ノズルを移動させる移動機構は、
   駆動モータと、
   この駆動モータの回転により回転するギアと、
   このギアと噛合い、前記複数の照射ポート間の前記照射ノズルの移動をガイドするガイドラックと、を有する
   ことを特徴とする粒子線治療システム。
4. 請求項３に記載の粒子線治療システムにおいて、
   前記移動機構は、前記複数の照射ポート間の前記照射ノズルの移動をガイドするガイドレールを更に有する
   ことを特徴とする粒子線治療システム。
5. 請求項４に記載の粒子線治療システムにおいて、
   前記ガイドラックと前記ガイドレールとが前記照射ポートを挟むように配置されており、
   前記照射ノズルは、前記ガイドラック側の第１支持部材と前記ガイドレール側の第２支持部材とにより前記移動機構に支持されている
   ことを特徴とする粒子線治療システム。
6. 請求項１に記載の粒子線治療システムにおいて、
   前記カバー部材は、前記複数の照射ポートに対応する位置に孔が設けられている
   ことを特徴とする粒子線治療システム。
7. 請求項６に記載の粒子線治療システムにおいて、
   前記複数の照射ポートは、前記標的に最も近い位置にカバーが設けられている
   ことを特徴とする粒子線治療システム。
8. 請求項１に記載の粒子線治療システムにおいて、
   前記カバー部材は、交換可能である
   ことを特徴とする粒子線治療システム。
9. 粒子線を加速する加速器と、
   この加速器で加速された粒子線を輸送するビーム輸送系と、
   このビーム輸送系により輸送された前記粒子線を標的に照射する照射ノズルを有する照射装置とを備え、
   前記照射装置は、標的に対して複数の方向から前記粒子線を照射するための照射ポートを複数有し、
   前記複数の照射ポートと前記照射ノズルとの間に、固定されたカバー部材が設けられており、
   このカバー部材は、前記照射ノズルを支える支持部材を通すためのスリットを有する
   ことを特徴とする粒子線治療システム。
10. 請求項９に記載の粒子線治療システムにおいて、
    前記カバー部材は、前記スリットが２本形成されている
    ことを特徴とする粒子線治療システム。
11. 請求項１０に記載の粒子線治療システムにおいて、
    前記２本のスリットの間のカバー部材は、一枚、若しくは複数の板からなり、交換可能に形成されている
    ことを特徴とする粒子線治療システム。
12. 粒子線を加速する加速器と、
    前記加速器で加速された粒子線を照射ポートまで輸送するビーム輸送系と、
    前記照射ポートまで輸送された前記粒子線を標的に照射する照射ノズルとを備え、
    前記照射ノズルは前記照射ポートと分離して移動可能に形成され、
    前記照射ノズル内に真空ダクトを設けない
    ことを特徴とする粒子線照射システム。

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