JP2020081425A - 粒子線治療装置および粒子線治療方法 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス性を向上させることができる粒子線治療技術を提供する。【解決手段】粒子線治療装置１は、粒子線ビームを患者に向けて出射するビーム出射部と、ビーム出射部３０を覆う照射ポートカバー３１と、照射ポートカバー３１の内部に設けられ、通過する粒子線ビームＢのブラッグピークを拡幅するエネルギー変調部４２と、粒子線ビームＢの軌道上に設けられ、エネルギー変調部４２を配置する配置部４７と、配置部４７に対して１つの特定方向に沿ってエネルギー変調部４２の挿入および退避を案内するガイド部４５と、照射ポートカバー３１の特定方向に対応する部分に開口され、エネルギー変調部４２に対してアクセスを可能にする開口部３８を備える。【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、粒子線治療装置および粒子線治療方法に関する。

従来、粒子線治療装置は、粒子線ビームのブラッグピークが生じる範囲をビームの進行方向に拡げるためのエネルギー変調用のフィルタを備える。このエネルギー変調用のフィルタにより粒子線ビームのブラッグピークが拡幅されることで、一度の粒子線ビームの照射で深さ方向に広い範囲で病巣組織を死滅させることができる。そのため粒子線ビームの照射回数を減らすことができる。

特許第４３２２４１９号公報 特許第４４３５０５９号公報

エネルギー変調用のフィルタは、患者から見えないように照射ポートカバーで覆われている。ここで、ブラッグピークが生じる範囲を変更する場合には、フィルタを適したものに交換しなければならない。多数のフィルタを駆動装置とともに照射ポートカバーの内部に収める技術があるが、予め収められたフィルタが目的とするブラッグピークに対応していない場合には、フィルタの交換作業を行わなければならない。特に、照射ポートカバーを取り外してフィルタの交換作業を行おうとすると、その作業に手間がかかってしまうという課題がある。

本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、メンテナンス性を向上させることができる粒子線治療技術を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る粒子線治療装置は、粒子線ビームを患者に向けて出射するビーム出射部と、前記ビーム出射部を覆う照射ポートカバーと、前記照射ポートカバーの内部に設けられ、通過する前記粒子線ビームのブラッグピークを拡幅するエネルギー変調部と、前記粒子線ビームの軌道上に設けられ、前記エネルギー変調部を配置する配置部と、前記配置部に対して１つの特定方向に沿って前記エネルギー変調部の挿入および退避を案内するガイド部と、前記照射ポートカバーの前記特定方向に対応する部分に開口され、前記エネルギー変調部に対してアクセスを可能にする開口部と、を備える。

本発明の実施形態により、メンテナンス性を向上させることができる粒子線治療技術が提供される。

第１実施形態の粒子線治療装置の全体構成を示す概念図。 回転ガントリを示す断面図。 照射ポートを示す断面図。 開口部が開口された状態の照射ポートを示す断面図。 第２エネルギー変調部の交換時の照射ポートを示す断面図。 図４に対応する照射ポートを示す平面図。 図５に対応する照射ポートを示す平面図。 エネルギー変調部としてのリッジフィルタを示す拡大斜視図。 リッジバーを粒子線が通過する状態を示す拡大側面図。 リッジバーを示す拡大側面図。 ２枚のリッジフィルタの配置状態を示す斜視図。 相対線量と深さとの関係を示すグラフ。 患部に設定されるスライス面を示す説明図。 スライス面を走査する照射スポットを示す説明図。 リッジバーの各段部を示す拡大側面図。 各段部とブラッグピークの関係を示すグラフ。 第１エネルギー変調部を単体で用いた場合のガウス分布を示す説明図。 第２エネルギー変調部を単体で用いた場合のガウス分布を示す説明図。 第１エネルギー変調部と第２エネルギー変調部とを組み合わせて使用したときのガウス分布を示す説明図。 粒子線治療装置のシステム構成を示すブロック図。 第２エネルギー変調部の交換処理を示すフローチャート。 第２エネルギー変調部の交換処理を示すフローチャート。 粒子線治療処理を示すフローチャート。 第２実施形態の粒子線治療装置の照射ポートを示す断面図。 第３実施形態の粒子線治療装置の照射ポートを示す断面図。 第４実施形態の粒子線治療装置の照射ポートを示す断面図。 第５実施形態の粒子線治療装置の照射ポートを示す断面図。 第６実施形態の粒子線治療装置の照射ポートを示す断面図。 第７実施形態の粒子線治療装置の照射ポートを示す断面図。 第８実施形態の粒子線治療装置の照射ポートを示す断面図。

（第１実施形態）
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、第１実施形態の粒子線治療装置について図１から図２３を用いて説明する。図１の符号１は、粒子線治療装置である。この粒子線治療装置１では、炭素イオンなどの粒子線ビームを被検体としての患者の病巣組織（がん）に照射して治療を行う。

粒子線治療装置１を用いた放射線治療技術は、重粒子線がん治療技術などとも称される。この技術は、がん病巣（患部）を炭素イオンがピンポイントで狙い撃ちし、がん病巣にダメージを与えながら、正常細胞へのダメージを最小限に抑えることが可能とされる。なお、粒子線とは、放射線のなかでも電子より重いものと定義され、陽子線、重粒子線などが含まれる。このうち重粒子線は、ヘリウム原子より重いものと定義される。

重粒子線を用いるがん治療では、従来のエックス線、ガンマ線、陽子線を用いたがん治療と比較してがん病巣を殺傷する能力が高く、患者の体の表面では放射線量が弱く、がん病巣において放射線量がピークになる特性を有している。そのため、照射回数と副作用を少なくすることができ、治療期間をより短くすることができる。

図１は、粒子線治療装置１の全体構成を概略的に示した平面図である。図２は、回転ガントリ５の側面視における断面図である。なお、図２の紙面左側を粒子線治療装置１の正面側（前方側）として説明する。

図１および図２示すように、粒子線治療装置１は、荷電粒子である炭素イオンを生成するイオン源を有するビーム発生器２と、炭素イオンを加速して粒子線ビームＢとするリング状の円形加速器３と、粒子線ビームＢを輸送するビーム輸送ライン４と、粒子線ビームが照射される患者Ｐが配置される回転ガントリ５とを備える。

まず、イオン源で生成された炭素イオンは、ビーム発生器２から円形加速器３に入射される。この炭素イオンは、円形加速器３を約百万回周回する間に光速の約７０％まで加速され、粒子線ビームＢとなる。そして、この粒子線ビームＢがビーム輸送ライン４を介して回転ガントリ５まで導かれる。

円形加速器３およびビーム輸送ライン４は、内部が真空にされる真空ダクトＤ（ビームパイプ）を備える。この真空ダクトＤの内部を粒子線ビームＢが進行する。円形加速器３およびビーム輸送ライン４が有する真空ダクトＤが一体となり、粒子線ビームＢを回転ガントリ５まで導く輸送経路を構成する。つまり、真空ダクトＤは、粒子線ビームＢを通過させるのに充分な真空度を有する密閉された連続空間である。

円形加速器３は、磁場と加速電場の周波数を制御することで炭素イオンを加速する高周波加速空洞２２と、粒子線ビームＢの進行方向を円形に制御するための偏向電磁石２３とを備える。

また、ビーム輸送ライン４は、粒子線ビームＢの進行方向の変更に用いられる偏向電磁石２４と、粒子線ビームＢの収束および発散を制御する制御用の四極電磁石２５とを備える。

それぞれの電磁石２３〜２５は、真空ダクトＤの外周を囲むように配置される。また、複数の電磁石２３〜２５が、真空ダクトＤが延びる方向に沿って並んでいる。なお、その他の装置または電磁石が、円形加速器３またはビーム輸送ライン４に設けられていても良い。

図２に示すように、回転ガントリ５は、円筒形状を成す大型の装置である。この回転ガントリ５は、その円筒の回転軸Ｊが水平方向を向くように設置される。この回転軸Ｊを中心として回転ガントリ５が回転可能となっている。

また、回転ガントリ５の下部には、回転ガントリ５を回転可能な状態で支持する支持ローラ７と、この回転ガントリ５を回転軸Ｊ周りに回転させる回転駆動部としての駆動モータ８が設けられる。

なお、回転ガントリ５は、その外周に固定されたエンドリング９を介して支持ローラ７に支持される。駆動モータ８の回転駆動力は、支持ローラ７およびエンドリング９を介して回転ガントリ５に与えられる。

回転ガントリ５には、ビーム輸送ライン４から延長された真空ダクトＤおよび偏向電磁石６が取り付けられる。回転ガントリ５において、真空ダクトＤは、まず、回転ガントリ５の外部からその回転軸Ｊに沿って導かれ、回転ガントリ５の円筒外周側へ向けて一旦延びた後に、再び回転ガントリ５の内周側に向けて延びる。偏向電磁石６は、真空ダクトＤに沿って粒子線ビームＢの進行方向の変更するために用いられる。

また、真空ダクトＤの端部には、ビーム輸送ライン４により導かれた粒子線ビームＢを患者Ｐに向けて照射する照射ポート１０が設けられる。この照射ポート１０は、回転ガントリ５の内周面に固定されている。なお、粒子線ビームＢは、回転軸Ｊに対して直交する方向に照射ポート１０から照射される。

なお、真空ダクトＤにおいて、回転ガントリ５の回転軸Ｊに沿う部分には、回転機構が設けられ、この部分が回転ガントリ５の回転とともに回転するようになっている。

図３および図１１に示すように、真空ダクトＤの端部近傍には、スキャニング電磁石１１が設けられる。このスキャニング電磁石１１は、粒子線ビームＢを、Ｘ方向に偏向走査するＸ偏向走査磁石とＹ方向に偏向走査するＹ偏向走査磁石とを有している。そして、スキャニング電磁石１１は、粒子線ビームＢを制御することで、細い粒子線ビームＢを患者Ｐの患部形状に３次元的に合致させて走査することができる。つまり、照射ポート１０から照射される粒子線ビームＢは、ビーム進行方向に対して直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）の所定の走査範囲Ｆに亘って走査が可能となっている。

図２に示すように、回転ガントリ５の内部には、粒子線治療を行う治療空間１２が設けられる。患者Ｐは、この治療空間１２に設けられた治療台１３に載置される。この治療台１３は、患者Ｐを載置した状態で移動可能となっている。この治療台１３の移動によって患者Ｐを粒子線ビームＢの照射位置に移動させて位置合わせを行うことができる。そのため、患者Ｐの病巣組織に最適な精度で粒子線ビームＢを照射することができる。

また、回転ガントリ５を回転させることで、患者Ｐを中心として照射ポート１０を回転させることができる。例えば、患者Ｐ（回転軸Ｊ）を中心として照射ポート１０を、正面視で時計回りまたは反時計回りに１８０度ずつ回転させることができる。そして、患者Ｐの周囲のいずれの方向からも粒子線ビームＢを照射させることができる。つまり、回転ガントリ５は、ビーム輸送ライン４により導かれた粒子線ビームＢの患者Ｐに対する照射方向を変更可能な装置である。そのため、患者Ｐの負担を軽減しつつ、最適な方向から粒子線ビームＢを正確に患部に照射することができる。

粒子線ビームＢは、患者Ｐの体内を通過する際に運動エネルギーを失って速度が低下するとともに、速度の二乗にほぼ反比例する抵抗を受け、ある一定の速度まで低下すると急激に停止する。この粒子線ビームＢの停止点はブラッグピークと呼ばれ、高エネルギーが放出される。粒子線治療装置１は、このブラッグピークを患者Ｐの病巣組織（患部）の位置に合わせることにより、正常組織のダメージを抑えつつ、病巣組織のみを死滅させることができる。

図２に示すように、回転ガントリ５の内部に設けられた治療空間１２は、建屋１４から繋がる治療室１５と一体を成すように形成されている。この建屋１４側の治療室１５の床と壁と天井とが、治療空間１２と連なるように設けられる。なお、治療台１３は、建屋１４側の治療室１５の床に固定される。つまり、回転ガントリ５および照射ポート１０が回転されても、治療台１３の位置は変化しないようになっている。

なお、患者Ｐは、治療室１５を介して治療空間１２に入る。この治療室１５から照射ポート１０を見たときに患者Ｐの視線方向Ｇ１に対向する面、つまり患者Ｐから見える面を照射ポート１０の正面側とし、その反対側の面を照射ポート１０の背面側として説明する。

回転ガントリ５の内部には、内壁部１６が設けられる。この内壁部１６は、円盤状を成し、その周縁が、回転ガントリ５の内周面の全周に亘って設けられたサポート部１７に支持される。この内壁部１６は、サポート部１７により周方向に回転自在に支持される。この内壁部１６により、回転ガントリ５の内部が、治療空間１２の部分とそれ以外の部分とに仕切られる。

内壁部１６において、治療空間１２と反対側の中央部には、逆回転同期モータ１８が接続される。この逆回転同期モータ１８は、回転ガントリ５の内周面に固定される。駆動モータ８の駆動力により回転ガントリ５が回転されたときに、逆回転同期モータ１８が内壁部１６を回転ガントリ５の回転方向とは逆方向に回転させる。

例えば、回転ガントリ５を正面視で時計回りに回転させるときに、内壁部１６を反時計回りに回転させる。このとき、回転ガントリ５の回転速度と内壁部１６の回転速度とを同一にする。つまり、内壁部１６は、回転ガントリ５が回転されても、見かけ上、静止しているようになる。なお、内壁部１６の治療空間１２側には、この内壁部１６を治療空間１２側から見えないように隠蔽する化粧壁１９が設けられる。

回転ガントリ５の内部には、その一端側（前方側）に設けられた前方側の軌道レール２０ａと、他端側（後方側）に設けられた後方側の軌道レール２０ｂと、これらの軌道レール２０ａ，２０ｂの間に架け渡される複数の移動床２１とが設けられる。

移動床２１は、前後方向に長い長方形の板状を成す部材である。これらの移動床２１より治療空間１２の床と壁と天井とが形成される。なお、前方側の軌道レール２０ａが建屋１４側の治療室１５の床と壁と天井に固定される。一方、後方側の軌道レール２０ｂが、内壁部１６に固定される。回転ガントリ５および照射ポート１０が回転した場合であっても、前後の軌道レール２０ａ，２０ｂは、回転せずに静止される。

また、軌道レール２０ａ，２０ｂに架け渡された移動床２１は、軌道レール２０ａ，２０ｂに沿って並び、かつ軌道レール２０ａ，２０ｂに沿って移動可能となっている。回転ガントリ５の回転とともに、照射ポート１０が回転されると、この照射ポート１０の回転に連れ立って移動床２１が移動される。そして、照射ポート１０がいずれの位置に移動されても、移動床２１により治療空間１２の床と壁と天井とが維持される。

このように、治療空間１２の床と壁と天井とが、化粧壁１９と移動床２１とにより形成されるので、治療空間１２に居る患者Ｐには、回転ガントリ５を構成する機械的な部材が見えないようになっている。そのため、治療空間１２の内装の見栄えを向上させることができる。また、患者Ｐに対して巨大な装置内部に居ることを感じさせないようにできるので、患者Ｐが心理的な圧迫感を生じることがない。

図３から図５は、照射ポート１０の背面視における断面図である。なお、図３では、照射ポート１０が患者Ｐの上方に配置されている場合を図示している。ここで、照射ポート１０は、回転ガントリ５の回転とともに回転されるので、照射ポート１０が患者Ｐの下方に配置される場合もある。その場合は、図３の照射ポート１０の構成が上下反転される。説明の便宜上、照射ポート１０が患者Ｐの上方に配置されている状態を定位置とし、図３から図５の紙面上側を照射ポート１０の上方側として説明する。また、図６から図７は、照射ポート１０の平面視における断面図である。なお、図６から図７の紙面上側を照射ポート１０の正面側（前方側）として説明する。

図３に示すように、照射ポート１０の内部には、ビーム出射部３０が設けられる。このビーム出射部３０を介して粒子線ビームＢを患者Ｐの患部Ｋに向けて照射する。なお、回転ガントリ５の回転に応じてビーム出射部３０の患者Ｐに対する位置および向きを変更可能となっている。

このビーム出射部３０は、ビーム輸送ライン４から延びる真空ダクトＤの下流端部であり、真空ダクトＤに沿って導かれた粒子線ビームＢが大気中へ出射される部分である。このビーム出射部３０を形成している真空ダクトＤの下流端部の開口は、ポリイミドフィルムで閉塞され、真空ダクトＤの内部を真空に保ったまま粒子線ビームＢを出射させることができる。つまり、真空ダクトＤの下流端部の開口は、粒子線ビームＢが飛び出す薄膜の真空窓となっている。

照射ポート１０は、照射ポートカバー３１と胴カバー３２とを備える。さらに、照射ポート１０は、照射ポートカバー３１により覆われるビーム出射部３０を備える。照射ポートカバー３１は、患者Ｐに最も近接する背面視でほぼ正方形を成す部分である。胴カバー３２は、背面視でほぼ台形を成す部分である。なお、照射ポートカバー３１と胴カバー３２とは、合成樹脂などの非金属材料（例えばＧＦＲＰ）で形成されている。また、照射ポートカバー３１と胴カバー３２とは、回転ガントリ５の内周面に固定された架台３３に取り付けられている。なお、回転ガントリ５の内部に配置される真空ダクトＤは、照射ポートカバー３１と胴カバー３２により覆われる。

架台３３は、複数本の金属フレームが組み合されることにより形成されている。また、真空ダクトＤおよびスキャニング電磁石１１は、架台３３に支持されている。

ビーム出射部３０の下方側には、線量モニタ３４と位置モニタ３５とレンジシフタ３６とが設けられる。線量モニタ３４は、ビーム出射部３０から出射された粒子線ビームＢの線量を計測する装置である。位置モニタ３５は、ビーム出射部３０から出射された粒子線ビームＢの位置を計測する装置である。レンジシフタ３６は、粒子線ビームＢの飛翔距離（停止位置）を調整する装置である。つまり、レンジシフタ３６は、ブラッグピークが生じる位置を患者Ｐの体内の深さ方向に調整する。

線量モニタ３４の内部には、粒子線ビームＢの通過により電離されるガスが充填されている。そして、このガスが充填された空間に電極とワイヤが設けられている。粒子線ビームＢが線量モニタ３４を通過するとガスが電離され、電極とワイヤの間に電流が流れる。この原理を利用して粒子線ビームＢの強度を計測する。

位置モニタ３５の内部にも、粒子線ビームＢの通過により電離されるガスが充填されている。そして、粒子線ビームＢによりガスが電離され、電極とワイヤの間に電流が流れる原理を利用して粒子線ビームＢの通過位置を計測する。

照射ポート１０の内部において、線量モニタ３４と位置モニタ３５とレンジシフタ３６とが設けられる部分のさらに下方側には、第１エネルギー変調部４１と第２エネルギー変調部４２とが設けられる。第１および第２エネルギー変調部４１，４２は、通過する粒子線ビームＢのブラッグピークが生じる範囲をビームの進行方向に拡げるための部材である。

第１実施形態では、粒子線ビームＢの上流側から下流側に向かって、スキャニング電磁石１１、線量モニタ３４、位置モニタ３５、レンジシフタ３６、第２エネルギー変調部４２、第１エネルギー変調部４１の順で並んでいる。つまり、第１エネルギー変調部４１が患者Ｐに最も近接する位置に設けられる。なお、粒子線ビームＢの上流側とは、患者Ｐから離れる側であり、粒子線ビームＢの下流側とは、患者Ｐに近接される側である。例えば、図３では、紙面上側が上流側である。

第１および第２エネルギー変調部４１，４２は、スキャニング電磁石１１と線量モニタ３４と位置モニタ３５とレンジシフタ３６とを含む照射に関連する部品よりも下流側に設けられる。つまり、第１および第２エネルギー変調部４１，４２よりも下流側に照射に関連する部品が配置されない。なお、照射に関連する部品とは、粒子線ビームＢの制御または計測に関する部品のことを示す。

第１実施形態の第１および第２エネルギー変調部４１，４２は、平板状を成すリッジフィルタから成る。これら第１および第２エネルギー変調部４１，４２は、平面視で正方形状を成す（図７参照）。なお、リッジフィルタは、ミニリッジフィルタまたはリップルフィルタとも呼ばれることがあるが、これらの用語は同義である。

第１エネルギー変調部４１は、粒子線ビームＢの照射時に常に粒子線ビームＢの軌道上に配置される。また、第２エネルギー変調部４２は、粒子線ビームＢの軌道上から退避される位置と第１エネルギー変調部４１に重なる位置との間で移動可能となっている。つまり、第２エネルギー変調部４２は、交換可能になっている。なお、第１実施形態において、粒子線ビームＢの退避される位置とは、照射ポートカバー３１の外部のことである。

図８に示すように、リッジフィルタとしての第１および第２エネルギー変調部４１，４２は、その表面に複数本のリッジバー４３が形成されている。これらのリッジバー４３は、側面視で山型形状（三角形状）を成し、平面視で直線状に延びる部分である。複数本のリッジバー４３は、平面視で互いに平行を成すように配置される。つまり、複数本のリッジバー４３が１次元方向に周期的に配置されている。なお、図８では、理解を助けるためにリッジバー４３を拡大して図示してある。

リッジバー４３の幅寸法Ｒ１は、充分に小さいものとして形成する必要がある。このリッジバー４３の幅寸法Ｒ１は、粒子線ビームＢのビーム径以下に形成される。例えば、粒子線ビームＢのビーム径寸法が１ｍｍである場合に、リッジバー４３の幅寸法Ｒ１は１ｍｍ以下に形成される。なお、第１および第２エネルギー変調部４１，４２のリッジバー４３の幅寸法Ｒ１は、それぞれ異なっていても良い。

図９に示すように、１つのリッジバー４３は、複数の段部４４が形成されることにより側面視で山型を成している。これらリッジバー４３が形成されることで、リッジフィルタには、厚みを有する山部分と、薄い谷部分とが形成される。

例えば、山部分を通過した粒子線ビームＢ１は、谷部分を通過した粒子線ビームＢ２よりもエネルギーが減衰される。つまり、患者Ｐの体内において、山部分を通過した粒子線ビームＢ１は、谷部分を通過した粒子線ビームＢ２よりも浅い位置で停止される。このように、リッジフィルタは、リッジバー４３によって各部分で厚みが異なることで、粒子線ビームＢのエネルギーの分布を変化させることができる。

図１２は、粒子線ビームＢの照射により患者Ｐの体組織に与える線量と深さとの関係を示すグラフである。縦軸は、粒子線ビームＢに基づく線量を規格化した相対線量を示し、横軸は、患者Ｐの体表面からの深さを示す。このグラフにおいて、実線は、リッジフィルタを用いて照射した粒子線ビームＢを示し、点線は、リッジフィルタを用いずに照射した粒子線ビームＢを示す。患者Ｐの体内の所定の深さ範囲Ｑ１にある患部Ｋに向けて粒子線ビームＢを照射している。

点線のグラフに示すように、リッジフィルタを通過していない場合の粒子線ビームＢでは、ブラッグピークが生じる深さ方向の範囲Ｑ２、いわゆる幅が狭くなっている。これに対して、実線のグラフに示すように、リッジフィルタを通過した場合の粒子線ビームＢでは、ブラッグピークが生じる深さ方向の範囲Ｑ２が拡がるようになる。つまり、粒子線ビームＢがリッジフィルタを通過することで、ブラッグピークが拡幅されるようになる。

ブラッグピークの幅が狭い場合では、患部Ｋの範囲Ｑ１の全体に亘って粒子線ビームＢを照射するときに多数の照射を行わなければならない。これに対して、リッジフィルタによりブラッグピークが拡幅されることで、１回の照射で広い範囲にブラッグピークを生じさせることができるので、粒子線ビームＢの照射回数を減らすことができる。つまり、粒子線ビームＢの照射時間を短縮することができる。さらに、照射位置の誤差を緩和することができる。

具体的には、図１３に示すように、粒子線ビームＢを照射するときには、患部Ｋに体内の深度方向に並ぶ複数層のスライス面８０が設定される。そして、それぞれのスライス面８０に対応する出力で粒子線ビームＢが順次照射される。なお、スライス面８０の間隔に対応するようにリッジフィルタが選択され、粒子線ビームＢのブラッグピーク幅が設定される。つまり、照射対象となる患部Ｋごとにリッジフィルタが設定される。

図１４に示すように、スライス面８０に粒子線ビームＢが照射されるときの照射スポット８１は、スライス面８０に沿って走査される。この走査によって照射スポット８１の位置が順次変更されることで、スライス面８０の全体に亘って粒子線ビームＢのエネルギーが付与される。さらに、全てのスライス面８０に対して粒子線ビームＢを照射することで、患部Ｋの全体に亘って粒子線ビームＢのエネルギーが付与される。

図９に示すように、リッジバー４３においてそれぞれの段部４４の高さ寸法Ｒ２と幅寸法Ｒ３は、一定の寸法でなくても良く、粒子線ビームＢにより生じるブラッグピークに合わせて適宜設定される。それぞれの段部４４の高さ寸法Ｒ２と幅寸法Ｒ３は、通過する粒子線ビームＢの線量がガウス分布を示すように設定される。

図１７、図１８および図１９を用いてエネルギー変調部４１，４２とガウス分布９１，９２のグラフとの関係を説明する。グラフの横軸は深さ方向を示す。ここで、図１７に示すように、第１エネルギー変調部４１は、単体で用いた場合であっても、粒子線ビームＢの線量がガウス分布９１を示すように設定される。第１エネルギー変調部４１を単体で用いた場合には、段部４４のそれぞれに対応したブラッグピーク９３により実際にはガウス分布９１に近似したエネルギー分布９５を生じさせる。

図１８に示すように、第２エネルギー変調部４２を単体で用いた場合には、段部４４のそれぞれに対応したブラッグピーク９４ａによりエネルギー分布９６ａを生じさせるが、隣り合う間隔が広いため、滑らかなエネルギー分布９６ａとはならない。つまり、エネルギー分布９６ａはガウス分布９２に近似しない。

図１９に示すように、第２エネルギー変調部４２は、第１エネルギー変調部４１と組み合わせて使用することで、粒子線ビームＢの線量がガウス分布９２を示すように設定される。つまり、第１エネルギー変調部４１は、通過する粒子線ビームＢのブラッグピークを拡幅することにより第２エネルギー変調部４２で形成されるブラッグピークの拡幅を補うようになっている。このようにすれば、必要とする幅のブラッグピークを生じさせることができる。２枚のエネルギー変調部４１，４２を用いた場合には、ブラッグピーク９４ｂにより、実際にはガウス分布９２に近似したエネルギー分布９６ｂを生じさせる。

例えば、必要とするブラッグピークの幅が、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍの４種類である場合に、照射ポート１０に常に配置される第１エネルギー変調部４１は、最も小さい１ｍｍに対応するものとする。ここで、３種類の第２エネルギー変調部４２を適宜交換することで、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍのいずれのブラッグピークの幅にも対応できるようにする。

なお、リッジフィルタにリッジバー４３を形成するときには、リッジフィルタの元となる平板の表面をドリルで削り、それぞれの段部４４を形成する。つまり、削り出し加工によりリッジバー４３が形成される。リッジバー４３は、幅および高さが数ミリの微小な部分であり、かつ精度を要する部分であるため、リッジバー４３が高くなるほど、その加工が困難になる。

具体的には、リッジバー４３の構成により変化するブラッグピークは、それぞれの段部４４の寸法により異なる。ここで、図１５および図１６を参照して段部４４ａ，４４ｂの寸法とブラッグピークとの関係を説明する。図１５は、リッジバー４３の寸法が異なるそれぞれの段部４４ａ，４４ｂを示す。図１６は、それぞれの段部４４ａ，４４ｂに対応するブラッグピークを示す。このグラフの横軸は深さ方向を示す。

図１５に示すように、最も高い高さ寸法Ｒ６を有する段部４４ａと、これよりも低い高さ寸法Ｒ７を有する段部４４ｂを例示する。それぞれの段部４４ａ，４４ｂの寸法は、目的とするブラッグピーク８３，８４に応じて適宜設定される。

図１６では、リッジフィルタを用いていないときのブラッグピーク８２と、高い段部４４ａを通過したときのブラッグピーク８３と、低い段部４４ｂを通過したときのブラッグピーク８４とのグラフを示している。このグラフに示すように、リッジフィルタを用いていないときのブラッグピーク８２よりも、低い段部４４ｂを通過したときのブラッグピーク８４が浅い位置に変位している。また、高い段部４４ａを通過したときのブラッグピーク８３がさらに浅い位置に変位している。このように、所定のガウス分布９０を生じさせるためには、これらのブラッグピーク８３，８４を適宜設定する必要がある。

図１５に示すように、高い段部４４ａの幅寸法Ｒ８は、低い段部４４ｂの幅寸法Ｒ９よりも、狭くなるように形成する必要がある。つまり、段部４４ａは、高さ寸法Ｒ６が高くなるに連れてその幅寸法Ｒ８が狭くなる。そのため、リッジバー４３が高くなるほど、その加工が困難になる。

図１０に示すように、第１エネルギー変調部４１のリッジバー４３の高さ寸法Ｒ４は、第２エネルギー変調部４２のリッジバー４３の高さ寸法Ｒ５よりも低くなっている。このようにすれば、リッジバー４３の工作精度を維持することができる。また、第１エネルギー変調部４１のリッジバー４３および第２エネルギー変調部４２のリッジバー４３のそれぞれの高さ寸法をＲ４，Ｒ５を抑えることができる。例えば、粒子線ビームＢのブラッグピークを拡幅する場合には、リッジバー４３を高くする必要があるが、リッジバー４３を高くしようとすると、リッジバー４３が細長くなるので工作が難しくなる。本実施形態では、２枚のリッジフィルタを用いて、それぞれのリッジバー４３の高さ寸法をＲ４，Ｒ５を抑えることで、ブラッグピークを拡幅しつつ、リッジバーの工作精度を維持することができる。

第１実施形態では、第１エネルギー変調部４１は、単体でブラッグピークの拡幅が可能な性質を有する。このようにすれば、第１エネルギー変調部４１を単体でブラッグピークの拡幅に使用することができる。また、第２エネルギー変調部４２は、単体でブラッグピークの拡幅が不可能であり、第１エネルギー変調部４１と重なることでブラッグピークの拡幅が可能な性質を有する。このようにすれば、第２エネルギー変調部４２を単体で使用する必要がないので、単体で用いる場合と比べて第２エネルギー変調部４２の工作精度を落としてコストダウンを図ることができる。さらに第１エネルギー変調部４１と第２エネルギー変調部４２との組み合せの態様を単純化でき、第２エネルギー変調部４２の交換手順の簡素化、装置の簡略化を図ることができる。

例えば、第２エネルギー変調部４２を単体で使用する場合において、所定のブラッグピーク幅から別のブラッグピーク幅へと変更する際に、第１エネルギー変調部４１を取り外し、代わりに第２エネルギー変調部４２を組み込む、という２段階の手順が必要となる。一方、第１実施形態では、同様の変更を、第１エネルギー変調部４１はそのままで、第２エネルギー変調部４２を組み込む、という１段階の手順で済む。

さらに、例えば、第２エネルギー変調部４２を単体で使用する場合において、第１エネルギー変調部４１を取り外す可能性があるため、それぞれに対応する挿入および退避のための機構が必要となる。一方、第１実施形態では、第２エネルギー変調部４２のみに対応する挿入および退避のための機構があればよく、部品点数を少なくできる。

第１実施形態の第１および第２エネルギー変調部４１，４２は、アルミニウムで形成されたリッジフィルタから成る。このようにすれば、第１および第２エネルギー変調部４１，４２を薄く形成することができる。

なお、第１および第２エネルギー変調部４１，４２は、アクリルで形成されたリッジフィルタであっても良い。このようにすれば、工作が容易となるので、第１および第２エネルギー変調部４１，４２の製造コストを低減することができる。

なお、第１実施形態のリッジフィルタのリッジバー４３は、側面視で山型形状（二等辺三角形状）を成しているが、リッジフィルタの各部分の厚みを異ならせるものであれば、リッジバー４３が山型形状以外でも良い。例えば、リッジバーが半円形状、直角三角形状、四角形状、または台形状を成していても良い。

図１１に示すように、第１および第２エネルギー変調部４１，４２は、互いに上下に重ねて配置されるが、それぞれのリッジバー４３の向きが９０°異なるように配置される。例えば、粒子線ビームＢを中心としてビームの径方向に四方に延びる４軸（Ｘ方向、−Ｘ方向、Ｙ方向、−Ｙ方向）のうち、第１エネルギー変調部４１のリッジバー４３がＹ軸に沿うように延びる場合に、第２エネルギー変調部４２のリッジバー４３がＸ軸に沿うように延びる。つまり、平面視で第１および第２エネルギー変調部４１，４２のリッジバー４３が互いに交差する。このようにすれば、通過する粒子線ビームＢの線量が適切なガウス分布を示すようになる。

図４に示すように、照射ポートカバー３１は、断面視でＵ字状を成し、その底部に第１エネルギー変調部４１が配置される。この第１エネルギー変調部４１は、照射ポートカバー３１の底部の裏面、つまり患者Ｐから見えない面に設けられる。

照射ポートカバー３１の裏面には、第１エネルギー変調部４１の縁辺を保持する接続部３７が形成されている。この接続部３７により第１エネルギー変調部４１が照射ポートカバー３１の患者Ｐに最も近接する部分に対応して設けられる。第１エネルギー変調部４１は、接続部３７に対してネジを用いて固定しても良い。なお、接続部３７は、第１エネルギー変調部の位置を規定する位置規定部となっている。このようにすれば、第１エネルギー変調部４１を照射ポートカバー３１に対応する位置に設けることができる。

第１実施形態の位置規定部としての接続部３７は、第１エネルギー変調部４１の縁辺に係合される係合片を成す。つまり、位置規定部は、照射ポートカバー３１における第１エネルギー変調部４１が配置される形状を成す部分である。このようにすれば、照射ポートカバー３１に第１エネルギー変調部４１が配置されるので、第１エネルギー変調部４１の位置を正確に規定することができる。

リッジフィルタには、粒子線ビームＢを散乱させてしまうという副次的な性質がある。なお、散乱とは、粒子線ビームＢの直径のサイズが拡がることを示す。粒子線ビームＢが散乱されると、リッジフィルタから下流側に離れるに連れて、その直径が大きくなってしまう。これに対して、第１実施形態では、第１エネルギー変調部４１の位置が、照射ポートカバー３１の患者Ｐに最も近接する部分とほぼ一致するので、粒子線ビームＢのブラッグピークを拡幅させつつ、粒子線ビームＢの径方向の拡がりを最小限に抑えることができる。つまり、患部Ｋへの線量集中性を高めることができる。

なお、第１実施形態では、複数のエネルギー変調部４１，４２が粒子線ビームＢの軌道に沿って並んで配置されているが、少なくとも１つのエネルギー変調部４１が照射ポートカバー３１に対応して設けられていれば良い。このようにすれば、複数のエネルギー変調部４１，４２により目的とするブラッグピークに対応できるので、個々のエネルギー変調部４１，４２の製造が容易になる。

第１エネルギー変調部４１は、照射ポートカバー３１に支持されている。なお、照射ポートカバー３１は、所定の接続治具を用いて架台３３に対して着脱可能に取り付けられる。メンテナンス時において、第１エネルギー変調部４１の取付作業または交換作業を行う場合には、照射ポートカバー３１を架台３３から取り外してから作業を行うようにしている。この第１エネルギー変調部４１は、照射ポートカバー３１とともに架台３３に着脱可能に支持される。このようにすれば、照射ポートカバー３１とともに第１エネルギー変調部４１が着脱されるので、第１エネルギー変調部４１のメンテナンス作業を容易に行うことができる。

第１エネルギー変調部４１は、照射ポートカバー３１に固定的に配置され、患者Ｐ毎に交換する必要がない部材となっている。つまり、第１エネルギー変調部４１は、患部Ｋに必要なブラッグピーク幅に関係なく、粒子線ビームＢの照射時に常に粒子線ビームＢの軌道上に配置される部材となっている。これに対して、第２エネルギー変調部４２は、患部Ｋに必要なブラッグピーク幅に応じて交換可能な部材となっている。

図４および図６に示すように、照射ポートカバー３１を背面から見たときの右側の側面には、開口部３８が開口されている。この開口部３８の縦寸法Ｍ１および横寸法Ｍ２（開口寸法）は、第２エネルギー変調部４２が通過可能な寸法となっている。このようにすれば、メンテナンス時に照射ポートカバー３１を取り外さずに、開口部３８を介して第２エネルギー変調部４２を照射ポートカバー３１に対して出し入れすることができる。

照射ポートカバー３１の内部には、第２エネルギー変調部４２の挿入および退避を案内するガイド部４５が設けられる。また、ガイド部４５の少なくとも一部を保持し、ガイド部４５を開口部３８から出し入れさせる移動保持部４６が設けられる。なお、移動保持部４６は、架台３３に固定されている。ガイド部４５は、移動保持部４６に対して移動可能に保持される。移動保持部４６は、水平方向に延びるレールであり、ガイド部４５は、このレールに沿って水平方向に移動可能となっている。

なお、ガイド部４５が照射ポートカバー３１の内部に収納されたときに、第２エネルギー変調部４２が配置される部分が、配置部４７（接続部）となっている。この配置部４７は、粒子線ビームＢの軌道上の位置に設けられている。ガイド部４５は、粒子線ビームＢの軌道上の位置（配置部４７）と、この軌道上から退避される位置との間で、第２エネルギー変調部４２を移動させる。

また、ガイド部４５は、照射ポートカバー３１の内部に収納されたときに、移動保持部４６が備える所定の固定機構により固定される。そのため、回転ガントリ５の回転とともに照射ポート１０が傾いても、ガイド部４５の架台３３に対する固定状態を維持することができる。

照射ポートカバー３１には、開口部３８を閉塞する蓋部３９が設けられる。ガイド部４５を出し入れさせるときには、蓋部３９を開放する。なお、本実施形態では、蓋部３９を開閉させる蓋駆動部５１とガイド部４５を駆動させるガイド駆動部５２が設けられる（図２０参照）。

図４および図６に示すように、照射ポートカバー３１の開口部３８の近傍には、操作部４０が設けられる。この操作部４０を作業者が操作することで、蓋部３９またはガイド部４５が駆動される。また、ガイド部４５には、第２エネルギー変調部４２を拘束するラッチ部４８（接続部）が設けられる。なお、本実施形態では、ラッチ部４８を駆動させるラッチ駆動部５３が設けられる（図２０参照）。作業者が操作部４０を操作することで、ラッチ部４８による第２エネルギー変調部４２の拘束と解除が自動的に行えるようになっている。このようにすれば、メンテナンスの作業者が照射ポートカバー３１の外部からラッチ部４８の拘束を解除することができるので、メンテナンス性を向上させることができる。

ラッチ部４８は、第２エネルギー変調部４２を上下方向から挟み込み、かつ第２エネルギー変調部４２の複数箇所を拘束する。このようにすれば、回転ガントリ５の回転により照射ポート１０の上下が反転されても、第２エネルギー変調部４２のガイド部４５に対する固定状態を維持することができる。

なお、第２エネルギー変調部４２の全体が開口部３８から引き出される必要はなく、第２エネルギー変調部４２の一部が開口部３８から引き出されれば良い。また、作業者が開口部３８から手を差し入れて、第２エネルギー変調部４２にアクセスし、着脱作業を行うようにしても良い。

図５および図７に示すように、配置部４７に配置された第２エネルギー変調部４２を、交換用の第２エネルギー変調部４２’と交換する場合には、作業者が操作部４０を操作することで、蓋部３９が駆動されて開口部３８が自動的に開放される。さらに、ガイド部４５が駆動されて開口部３８から第２エネルギー変調部４２が自動的に引き出される。そして、作業者が操作部４０を操作することでラッチ部４８を解除し、ガイド部４５から第２エネルギー変調部４２を取り外す。その後、交換用の第２エネルギー変調部４２’をガイド部４５に取り付け、再びラッチ部４８により第２エネルギー変調部４２を拘束させる。そして、作業者が操作部４０を操作することで、ガイド部４５が自動的に照射ポートカバー３１の内部に戻り、蓋部３９により開口部３８が閉塞される。

第１実施形態では、移動保持部４６に沿ってガイド部４５が移動されるので、作業者は、このガイド部４５を介して第２エネルギー変調部の出し入れを容易に行うことができる。

なお、架台３３には、ガイド部４５が定位置に存在することを検出する位置検出センサ５４が設けられている。つまり、位置検出センサ５４により第２エネルギー変調部４２が配置部４７に配置されたことを確認することができる。また、ラッチ部４８には、第２エネルギー変調部４２が適切に拘束されていることを検出するとラッチセンサ５５が設けられている。

第１実施形態では、ラッチセンサ５５により第２エネルギー変調部４２が適切に拘束されたことを確認し、かつ位置検出センサ５４により第２エネルギー変調部４２が配置部４７に配置されたことを確認する。

第２エネルギー変調部４２が配置部４７に配置されているときに、ラッチ部４８により第２エネルギー変調部４２が拘束されるので、第２エネルギー変調部４２が配置部４７から位置ずれを起こすことがなくなる。

第１エネルギー変調部４１には、第１タグ５６が取り付けられているとともに、第２エネルギー変調部４２には、第２タグ５７が取り付けられている。これら第１および第２タグ５６，５７は、ＲＦＩＤタグで構成されている。これら第１および第２タグ５６，５７には、それぞれのエネルギー変調部４１，４２を識別可能な識別情報が記憶されている。さらに、架台３３には、第１タグ５６を読み取る非接触式の第１タグ読取部５８が設けられるとともに、第２タグ５７を読み取る非接触式の第２タグ読取部５９が設けられる。

第２エネルギー変調部４２は、患部Ｋの深さ位置に応じて交換される部材である。そこで、第２タグ５７の識別情報を読み取ることで、適切な第２エネルギー変調部４２がセットされているか否かを確認することができる。この確認により、作業者が間違った第２エネルギー変調部４２をセットした場合であっても、所定の報知を行って作業者に知らせることができる。なお、第１タグ５６の識別情報を読み取ることで、適切な第１エネルギー変調部４１がセットされているか否かを確認することができる。

第１実施形態では、第２エネルギー変調部４２が、照射ポートカバー３１の内部から開口部３８を介して一方向のみに出し入れされる。この第２エネルギー変調部４２が出し入れされる方向を特定方向と称する。つまり、開口部３８は、照射ポートカバー３１の特定方向に対応する部分に開口されている。このようにすれば、照射ポートカバー３１を架台３３から取り外さなくても第２エネルギー変調部４２の交換作業が容易に行えるようになり、交換作業を簡略化することができるので、メンテナンス性を向上させることができる。

第１実施形態では、粒子線ビームＢを中心としてビームの径方向に四方に延びる４軸のうちの１つの軸に対応した特定方向に沿って第２エネルギー変調部４２の挿入および退避を行えるようになっている。例えば、図１１に示すように、粒子線ビームＢを中心としてビームの径方向に四方に延びる４軸（Ｘ方向、−Ｘ方向、Ｙ方向、−Ｙ方向）のうち、Ｙ方向を照射ポートカバー３１の前方とし、−Ｙ方向を照射ポートカバー３１の後方とした場合に、特定方向はＸ方向のみとなる。つまり、第２エネルギー変調部４２は、配置部４７に対して１つの特定方向に沿って挿入および退避がなされる。

このようにすれば、第２エネルギー変調部４２の挿入および退避をさせるときの移動距離を短くすることができる。また、照射ポートカバー３１の一方向からのみ第２エネルギー変調部４２にアクセスする構成となるので、照射ポートカバー３１の小型化を図ることができる。

図３に示すように、開口部３８を閉塞しているときの蓋部３９の外面が、照射ポートカバー３１の外面と面一を成す。このようにすれば、開口部３８の部分が目立たないようになるので、照射ポートカバー３１の見栄えを向上させることができる。

開口部３８は、照射ポートカバー３１の治療台１３に対向する面以外の側面に設けられる。つまり、開口部３８は、照射ポートカバー３１の底面以外の側面に設けられる。このようにすれば、治療台１３に載置された患者Ｐから開口部３８が見えなくなるので照射ポートカバー３１の見栄えを向上させることができる。なお、照射ポートカバー３１の正面または背面に開口部３８を設けないようにする。

図２および図３に示すように、回転ガントリ５の一方の端部から回転軸Ｊに沿う視線方向Ｇ２で見える面を照射ポートカバー３１の正面としたときに、この正面以外の側面に開口部３８が設けられる。このようにすれば、患者Ｐが治療空間１２の入口側から照射ポートカバー３１を見たときに、開口部３８が見えなくなるので、照射ポートカバー３１の見栄えを向上させることができる。

また、開口部３８は、照射ポートカバー３１の回転軸Ｊに対向する面以外の側面に設けられる。このようにすれば、治療台１３に載せられて回転軸Ｊに居る患者Ｐから照射ポートカバー３１を見たときの視線方向Ｇ２に対して、開口部３８が見えなくなるので照射ポートカバー３１の見栄えを向上させることができる。また、開口部３８のような機械を連想させる構成を患者Ｐから見えないようにできるので、患者Ｐに圧迫感を与えずに済むようになる。

図３および図１１に示すように、第２エネルギー変調部４２は、第１エネルギー変調部４１よりも粒子線ビームＢの進行方向の上流側に配置される。このようにすれば、ブラッグピークの拡幅を主に設定する第１エネルギー変調部４１が患者Ｐに近接するので、常に粒子線ビームＢの径方向の拡がりを抑えることができる。

第１および第２エネルギー変調部４１，４２の上流側にスキャニング電磁石１１が配置されている。また、第１エネルギー変調部４１の面積Ｎ１は、第２エネルギー変調部４２の面積Ｎ２よりも広くなっている。なお、粒子線ビームＢは、スキャニング電磁石１１により横方向に揺れながら患部Ｋを走査するようになっている。

第１実施形態では、第１エネルギー変調部４１の面積Ｎ１は、第２エネルギー変調部４２の面積Ｎ２よりも広くなっているので、それぞれのエネルギー変調部４１，４２の面積Ｎ１，Ｎ２を粒子線ビームＢの走査範囲に応じたものとすることができる。

次に、粒子線治療装置１のシステム構成を図２０に示すブロック図を参照して説明する。

図２０に示すように、粒子線治療装置１は、照射ポート１０を制御する照射制御システム５０を備える。なお、照射制御システム５０は、メモリまたはＨＤＤに記憶されたプログラムがＣＰＵによって実行されることで実現される。

照射制御システム５０は、スキャニング電磁石１１と、線量モニタ３４と、位置モニタ３５と、レンジシフタ３６と、操作部４０と、蓋駆動部５１と、ガイド駆動部５２と、ラッチ駆動部５３と、位置検出センサ５４と、ラッチセンサ５５と、第１タグ読取部５８と、第２タグ読取部５９と、報知出力部６０と、設定記憶部６１と、配置判定部６２と、タグ判定部６３と、照射制御部６４とを備える。

報知出力部６０は、第２エネルギー変調部４２の交換作業するときに所定の報知を行う。この報知出力部６０は、報知情報を表示するディスプレイでも良いし、報知音を出力するスピーカでも良い。なお、報知出力部６０は、照射ポート１０に設けられている。なお、報知出力部６０は、技師が居る制御室の制御コンピュータに設けられていても良い。

設定記憶部６１は、粒子線治療に必要な患者Ｐおよび患部Ｋに関する設定情報を記憶する。この設定情報には、患部Ｋの位置および範囲に関する情報、患部Ｋに照射する線量に関する情報、第１および第２エネルギー変調部４１，４２に関する情報が含まれる。なお、設定記憶部６１は、制御室の制御コンピュータに設けられていている。設定記憶部６１に対する設定情報の入力は、粒子線治療を開始する前、特に第２エネルギー変調部４２の交換作業を行う前に予めなされる。

配置判定部６２は、位置検出センサ５４およびラッチセンサ５５による検出に基づいて、第２エネルギー変調部４２が配置部４７に配置されたか否かを判定する。この判定結果は、照射制御部６４に送られる。このようにすれば、第２エネルギー変調部４２が配置部４７に配置された否かを把握することができる。

タグ判定部６３は、タグ読取部５８，５９で読み取られた識別情報に基づいて、適切なタグ５６，５７がタグ読取部５８，５９で読み取られたか否かを判定する。この判定結果は、照射制御部６４に送られる。なお、タグ判定部６３による判定は、設定記憶部６１に予め記憶された設定情報と比較することで行われる。

照射制御部６４は、照射ポート１０の各機器の制御を行う。この照射制御部６４は、スキャニング電磁石１１およびレンジシフタ３６を制御する。なお、照射制御部６４は、スキャニング電磁石１１から粒子線ビームＢの制御結果を示す情報を取得する。

また、照射制御部６４は、線量モニタ３４および位置モニタ３５から粒子線ビームＢに関する情報を取得する。さらに、照射制御部６４は、所定の報知を行うときに報知出力部６０の制御を行う。

また、照射制御部６４は、設定記憶部６１から設定情報を取得する。さらに、照射制御部６４は、粒子線治療中または粒子線治療終了後に、治療に関する情報および各種フラグに関する情報を設定記憶部６１に記憶させる。

操作部４０は、蓋駆動部５１とガイド駆動部５２とラッチ駆動部５３を制御する。なお、照射制御部６４は、操作部４０から蓋部３９およびガイド部４５の駆動に関する情報を取得する。また、操作部４０は、粒子線治療が停止中であるか否か、つまり、蓋部３９およびガイド部４５の駆動を行っても安全であるか否かの情報を照射制御部６４から取得する。

なお、図示は省略するが、粒子線治療装置１は、ビーム発生器２と円形加速器３とビーム輸送ライン４を制御する加速器制御システムと、回転ガントリ５を制御するガントリ制御システムと、治療台１３を制御する治療台制御システムを備える。照射制御システム５０の照射制御部６４は、加速器制御システム、ガントリ制御システムおよび治療台制御システムのそれぞれと双方向に制御情報のやり取りをしつつ、照射ポート１０の制御を行う。

本実施形態のシステムは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどのハードウェア資源を有し、ＣＰＵが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。さらに、本実施形態の粒子線治療方法は、プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。

次に、照射制御システム５０が実行する第２エネルギー変調部４２の交換処理について図２１および図２２のフローチャートを用いて説明する。なお、図２０に示すブロック図を適宜参照する。

図２１に示すように、まず、ステップＳ１１において、照射制御部６４は、粒子線治療装置１が停止中であるか否かを判定する。つまり、ビーム発生器２と円形加速器３とビーム輸送ライン４と回転ガントリ５が停止中であるか否かを判定する。ここで、粒子線治療装置１が停止中でない場合（ステップＳ１１がＮＯ）は、第２エネルギー変調部４２の交換処理を終了する。一方、粒子線治療装置１が停止中である場合（ステップＳ１１がＹＥＳ）は、ステップＳ１２に進む。

次のステップＳ１２において、作業者が設定記憶部６１に対して設定情報の入力を行う。ここで、交換用の第２エネルギー変調部４２’に関する設定情報が入力される。なお、設定情報の入力は、上位系から所定のタイミングで自動的に行われてもよい。

次のステップＳ１３において、操作部４０は、開口部３８の開放操作があるか否かを判定する。ここで、作業者が操作部４０による開放操作を行わなかった場合（ステップＳ１３がＮＯ）は、第２エネルギー変調部４２の交換処理を終了する。一方、作業者が操作部４０による開放操作を行った場合（ステップＳ１３がＹＥＳ）は、ステップＳ１４に進む。

次のステップＳ１４において、操作部４０は、蓋駆動部５１により蓋部３９を駆動し、開口部３８を開放する。

次のステップＳ１５において、操作部４０は、ガイド駆動部５２によりガイド部４５を駆動し、開口部３８からガイド部４５を外部に突出させて、照射ポートカバー３１から第２エネルギー変調部４２を引き出す。なお、このときに、ガイド部４５により配置部４７から特定方向に沿って第２エネルギー変調部４２が退避される。つまり、第２エネルギー変調部４２が、粒子線ビームＢの軌道上から退避される位置に移動する。

次のステップＳ１６において、操作部４０は、ラッチ駆動部５３によりラッチ部４８を駆動し、第２エネルギー変調部４２の拘束を解除する。

次のステップＳ１７において、ラッチ部４８の解除が行われた状態で、作業者が第２エネルギー変調部４２の交換を行う。つまり、作業者は、開口部３８を介して第２エネルギー変調部４２に対してアクセスすることができる。ここで、作業者が第２エネルギー変調部４２の交換を終えたときに、操作部４０による完了操作を行う。

次のステップＳ１８において、操作部４０は、ラッチ駆動部５３によりラッチ部４８を駆動し、第２エネルギー変調部４２を拘束する。なお、第２エネルギー変調部４２がラッチ部４８により拘束されると、その旨がラッチセンサ５５により検出される。

次のステップＳ１９において、操作部４０は、ガイド駆動部５２によりガイド部４５を駆動し、開口部３８にガイド部４５を挿入し、照射ポートカバー３１の内部の第２エネルギー変調部４２を引き込む。なお、このときに、ガイド部４５により配置部４７に対して特定方向に沿って第２エネルギー変調部４２が挿入される。つまり、第２エネルギー変調部４２が、第１エネルギー変調部４１に重なる位置であり、かつ粒子線ビームＢの軌道上の位置に移動する。

次のステップＳ２０において、第２エネルギー変調部４２が配置部４７に配置されたとき、つまり、ガイド部４５が定位置まで移動されると、その旨が位置検出センサ５４により検出される。なお、このときに、第２エネルギー変調部４２が粒子線ビームＢの軌道上に設けられる。

次のステップＳ２１において、操作部４０は、蓋駆動部５１により蓋部３９を駆動し、開口部３８を閉塞する。

図２２に示すように、次のステップＳ２２において、第１タグ読取部５８は、照射ポートカバー３１に配置された第１エネルギー変調部４１の第１タグ５６の識別情報を読み取る。

次のステップＳ２３において、タグ判定部６３は、設定記憶部６１に記憶された第１エネルギー変調部４１に関する設定情報と、第１タグ読取部５８で読み取られた第１タグ５６の識別情報とを比較し、第１エネルギー変調部４１が適切なものであるか否かを判定する。ここで、第１エネルギー変調部４１が適切なものでない場合（ステップＳ２３がＮＯ）は、ステップＳ３１に進み、報知出力部６０による異常報知を行い、処理を終了する。一方、第１エネルギー変調部４１が適切なものである場合（ステップＳ２３がＹＥＳ）は、ステップＳ２４に進む。

次のステップＳ２４において、照射制御部６４は、開口部３８が蓋部３９により閉塞されているか否かを判定する。ここで、開口部３８が蓋部３９により閉塞されていない場合（ステップＳ２４がＮＯ）は、ステップＳ３１に進み、報知出力部６０による異常報知を行い、処理を終了する。一方、開口部３８が蓋部３９により閉塞されている場合（ステップＳ２４がＹＥＳ）は、ステップＳ２５に進む。

次のステップＳ２５において、配置判定部６２は、ラッチセンサ５５による検出に基づいて、第２エネルギー変調部４２がラッチ部４８により拘束されているか否かを判定する。ここで、第２エネルギー変調部４２がラッチ部４８により拘束されていない場合（ステップＳ２５がＮＯ）は、ステップＳ３１に進み、報知出力部６０による異常報知を行い、処理を終了する。一方、第２エネルギー変調部４２がラッチ部４８により拘束されている場合（ステップＳ２５がＹＥＳ）は、ステップＳ２６に進む。

次のステップＳ２６において、配置判定部６２は、位置検出センサ５４による検出に基づいて、第２エネルギー変調部４２が配置部４７に配置されているか否かを判定する。ここで、第２エネルギー変調部４２が配置部４７に配置されていない場合（ステップＳ２６がＮＯ）は、ステップＳ３１に進み、報知出力部６０による異常報知を行い、処理を終了する。一方、第２エネルギー変調部４２が配置部４７に配置されている場合（ステップＳ２６がＹＥＳ）は、ステップＳ２７に進む。

次のステップＳ２７において、第２タグ読取部５９は、配置部４７に配置された第２エネルギー変調部４２の第２タグ５７の識別情報を読み取る。

次のステップＳ２８において、タグ判定部６３は、設定記憶部６１に記憶された第２エネルギー変調部４２に関する設定情報と、第２タグ読取部５９で読み取られた第２タグ５７の識別情報とを比較し、第２エネルギー変調部４２が適切なものであるか否かを判定する。ここで、第２エネルギー変調部４２が適切なものでない場合（ステップＳ２８がＮＯ）は、ステップＳ３１に進み、報知出力部６０による異常報知を行い、処理を終了する。一方、第２エネルギー変調部４２が適切なものである場合（ステップＳ２８がＹＥＳ）は、ステップＳ２９に進む。

次のステップＳ２９において、照射制御部６４は、報知出力部６０により、正常に交換作業が完了したことを知らせる完了報知を行う。

次のステップＳ３０において、照射制御部６４は、照射許可フラグをセットし、処理を終了する。

次に、照射制御システム５０が実行する粒子線治療処理について図２３のフローチャートを用いて説明する。なお、図２０に示すブロック図を適宜参照する。

図２３に示すように、粒子線治療を開始するときにおいて、まず、ステップＳ４１において、照射制御部６４は、照射許可フラグがセットされているか否かを判定する。ここで、照射許可フラグがセットされていない場合（ステップＳ４１がＮＯ）は、ステップＳ５２に進み、報知出力部６０による停止報知を行い、処理を終了する。一方、照射許可フラグがセットされている場合（ステップＳ４１がＹＥＳ）は、ステップＳ４２に進む。

次のステップＳ４２において、照射制御部６４は、加速器制御システムに照射許可信号を送信し、粒子線ビームＢの出力を行う。

次のステップＳ４３において、照射制御部６４は、スキャニング電磁石１１による粒子線ビームＢの走査方向の調整を行う。

次のステップＳ４４において、照射制御部６４は、線量モニタ３４による粒子線ビームＢの線量の計測を行い粒子線ビームＢの線量が正常な範囲にあるか否かを判定する。ここで、粒子線ビームＢの線量に異常がある場合（ステップＳ４４がＮＯ）は、粒子線ビームＢの出力を停止し、ステップＳ５２に進み、報知出力部６０による停止報知を行い、処理を終了する。一方、粒子線ビームＢの線量が正常な範囲にある場合（ステップＳ４４がＹＥＳ）は、ステップＳ４５に進む。

次のステップＳ４５において、照射制御部６４は、位置モニタ３５による粒子線ビームＢの位置の計測を行い、粒子線ビームＢの位置が正常な範囲にあるか否かを判定する。ここで、粒子線ビームＢの位置に異常がある場合（ステップＳ４５がＮＯ）は、粒子線ビームＢの出力を停止し、ステップＳ５２に進み、報知出力部６０による停止報知を行い、処理を終了する。一方、粒子線ビームＢの位置が正常な範囲にある場合（ステップＳ４５がＹＥＳ）は、ステップＳ４６に進む。

次のステップＳ４６において、照射制御部６４は、レンジシフタ３６による粒子線ビームＢの飛翔距離の調整を行う。

次のステップＳ４７において、粒子線ビームＢは、第２エネルギー変調部４２を通過する。

次のステップＳ４８において、粒子線ビームＢは、第１エネルギー変調部４１を通過する。

次のステップＳ４９において、粒子線ビームＢが患者に向けて照射され、第１および第２エネルギー変調部４１，４２によりブラッグピークが拡幅された粒子線ビームＢが患部Ｋに到達する。

次のステップＳ５０において、照射制御部６４は、粒子線治療が終了したか否かを判定する。ここで、粒子線治療が終了していない場合（ステップＳ５０がＮＯ）は、前述のステップＳ４２に戻る。一方、粒子線治療が終了した場合（ステップＳ５０がＹＥＳ）は、ステップＳ５１に進む。

次のステップＳ５１において、照射制御部６４は、照射許可フラグをクリアし、処理を終了する。

第１実施形態では、照射許可フラグがセットされている場合にのみ、粒子線ビームＢの照射がなされる。つまり、前述のステップＳ２５において、第２エネルギー変調部４２がラッチ部により拘束されていると判定された場合に粒子線ビームＢの照射が許可される。このようにすれば、第２エネルギー変調部４２がラッチ部４８により拘束されていないときに、粒子線ビームＢが照射されないので、インターロックを構成することができる。

また、前述のステップＳ２６において、第２エネルギー変調部４２が配置部４７に配置されていると判定された場合に粒子線ビームＢの照射が許可される。このようにすれば、第２エネルギー変調部４２が配置部４７に配置されていないときに、粒子線ビームＢが照射されないので、インターロックを構成することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の粒子線治療装置１Ａの照射ポート１０Ａについて図２４を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図２４に示すように、第２実施形態では、第１エネルギー変調部４１が架台３３に固定されている。また、第２エネルギー変調部４２が、照射ポートカバー３１Ａの底部の裏面に接続部３７を介して着脱自在に取り付けられる。つまり、第１エネルギー変調部４１の下方に第２エネルギー変調部４２が設けられる。なお、第２実施形態では、照射ポートカバー３１Ａの底部の裏面が配置部４７となっている。また、照射ポートカバー３１Ａの接続部３７が位置規定部となっている。

このように、第２実施形態の第２エネルギー変調部４２は、第１エネルギー変調部４１よりも粒子線ビームＢの進行方向の下流側に配置される。なお、第２実施形態では、照射ポートカバー３１Ａの側面に開口部３８（図４参照）が設けられていない。

また、第２エネルギー変調部４２の面積は、第１エネルギー変調部４１の面積よりも広くなっている。このようにすれば、それぞれのエネルギー変調部４１，４２の面積を粒子線ビームＢの走査範囲に応じたものとすることができる。

第２エネルギー変調部４２の交換作業を行う場合には、照射ポートカバー３１Ａを架台３３から取り外す。そして、照射ポートカバー３１Ａから第２エネルギー変調部４２を取り外し、交換用の第２エネルギー変調部４２’を取り付けるようにする。

第２実施形態では、第２エネルギー変調部４２を照射ポート１０Ａにおいて患者Ｐに最も近接する部分に設けることができる。また、粒子線ビームＢの進行方向の下流側から第２エネルギー変調部４２にアクセスし易くなるので、第２エネルギー変調部４２の交換作業が容易に行えるようになる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の粒子線治療装置１Ｂの照射ポート１０Ｂについて図２５を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図２５に示すように、第３実施形態では、第１エネルギー変調部４１が架台３３に固定されている。また、照射ポートカバー３１Ｂの底部には、第２エネルギー変調部４２が配置される開口部７１が開口されている。つまり、第１エネルギー変調部４１の下方に第２エネルギー変調部４２が設けられる。

また、照射ポートカバー３１Ｂの底部の開口部７１の縁辺には、第２エネルギー変調部４２が着脱可能に接続される接続部３７が設けられる。なお、第３実施形態では、照射ポートカバー３１Ｂの底部の開口部７１が配置部となっている。また、照射ポートカバー３１Ｂの接続部３７が位置規定部となっている。

このように、第３実施形態の第２エネルギー変調部４２は、第１エネルギー変調部４１よりも粒子線ビームＢの進行方向の下流側に配置される。なお、第３実施形態では、照射ポートカバー３１Ｂの側面に開口部３８（図４参照）が設けられていない。

また、照射ポートカバー３１Ｂの底部の表面には、化粧カバー７２が着脱可能に取り付けられる。この化粧カバー７２により第２エネルギー変調部４２を隠蔽することができるので、照射ポート１０Ｂの見栄えを向上させることができる。

第２エネルギー変調部４２の交換作業を行う場合には、照射ポートカバー３１Ｂから化粧カバー７２を取り外す。そして、照射ポートカバー３１Ｂの開口部７１から第２エネルギー変調部４２を取り外し、交換用の第２エネルギー変調部４２’を取り付けるようにする。その後、化粧カバー７２を再び取り付けるようにする。

第３実施形態では、第２エネルギー変調部４２が第１エネルギー変調部４１よりも粒子線ビームＢの進行方向の下流側に配置される場合において、照射ポートカバー３１Ｂを取り外さずに、第２エネルギー変調部４２の交換作業を行うことができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態の粒子線治療装置１Ｃの照射ポート１０Ｃについて図２６を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図２６に示すように、第４実施形態では、第１エネルギー変調部４１が架台３３に固定されている。また、第１エネルギー変調部４１よりも下方において、第２エネルギー変調部４２が架台３３に固定されている。つまり、第１および第２エネルギー変調部４１，４２の両方が架台３３に支持されている。さらに、照射ポートカバー３１Ｃの底部には、開口部７３が開口されている。なお、架台３３の下端は、開口部７３に対応する位置に設けられる。

架台３３の下端には、第２エネルギー変調部４２が着脱可能に接続される接続部３７が設けられる。第４実施形態では、架台３３の下端が配置部４７となっている。この架台３３の下端は、照射ポートカバー３１Ｃの開口部７３の位置に対応して設定される。つまり、第４実施形態では、照射ポートカバー３１Ｃの開口部７３が位置規定部となっている。

このように、第４実施形態の第２エネルギー変調部４２は、第１エネルギー変調部４１よりも粒子線ビームＢの進行方向の下流側に配置される。なお、第４実施形態では、照射ポートカバー３１Ｃの側面に開口部３８（図４参照）が設けられていない。

なお、照射ポートカバー３１Ｃは、胴カバー３２を介して架台３３に支持される。照射ポートカバー３１Ｃの開口部７３の縁辺と、架台３３との間には隙間が形成されている。

第２エネルギー変調部４２の交換作業を行う場合には、架台３３の接続部３７から第２エネルギー変調部４２を取り外す。そして、交換用の第２エネルギー変調部４２’を架台３３の接続部３７に取り付けるようにする。

第４実施形態では、第２エネルギー変調部４２が架台３３に支持されるので、第２エネルギー変調部４２を強固に支持することができる。また、粒子線ビームＢの進行方向の下流側から第２エネルギー変調部４２にアクセスし易くなるので、第２エネルギー変調部４２の交換作業が容易に行えるようになる。さらに、第２エネルギー変調部４２を取り外すと、第１エネルギー変調部４１にアクセスすることができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態の粒子線治療装置１Ｄの照射ポート１０Ｄについて図２７を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図２７に示すように、第５実施形態では、第１エネルギー変調部４１が架台３３に固定されている。また、第２エネルギー変調部４２が、照射ポートカバー３１Ｄの底部の表面に接続部３７を介して着脱自在に取り付けられる。つまり、第１エネルギー変調部４１の下方に第２エネルギー変調部４２が設けられる。なお、第５実施形態では、照射ポートカバー３１Ｄの底部の表面が配置部４７となっている。また、照射ポートカバー３１Ｄの接続部３７が位置規定部となっている。

このように、第５実施形態の第２エネルギー変調部４２は、第１エネルギー変調部４１よりも粒子線ビームＢの進行方向の下流側に配置される。なお、第５実施形態では、照射ポートカバー３１Ｄの側面に開口部３８（図４参照）が設けられていない。

第２エネルギー変調部４２の交換作業を行う場合には、照射ポートカバー３１Ｄの接続部３７から第２エネルギー変調部４２を取り外す。そして、交換用の第２エネルギー変調部４２’を照射ポートカバー３１Ｄの接続部３７に取り付けるようにする。

第５実施形態では、第２エネルギー変調部４２が照射ポートカバー３１Ｄの表面に設けられているので、交換作業を容易に行うことができる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態の粒子線治療装置１Ｅの照射ポート１０Ｅについて図２８を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図２８に示すように、第６実施形態では、第１エネルギー変調部４１Ｅは、照射ポートカバー３１Ｅの底部の裏面に設けられている。この第１エネルギー変調部４１Ｅは、接続部３７により照射ポートカバー３１Ｅに取り付けられる。また、第２エネルギー変調部４２は、第１エネルギー変調部４１Ｅの上方のガイド部４５に設けられる。つまり、第１エネルギー変調部４１Ｅが第２エネルギー変調部４２よりも粒子線ビームＢの進行方向の下流側に配置される。

第６実施形態の第１エネルギー変調部４１Ｅは、多孔質の材質で形成された多孔質ブロックから成る。この多孔質ブロックは、合成樹脂の内部に微細な空洞が多数形成されている。つまり、多孔質ブロックの内部は、微細な空洞とブロックを構成する物質とが斑に配置されている。多孔質ブロックには、少数の空洞を通る経路と、多数の空洞を通る経路とが形成される。なお、ここで言う経路とは、第１エネルギー変調部４１Ｅを一方の面から他方の面に向かって上下方向に通過する直線を示す。

例えば、少数の空洞を通る経路を通過した粒子線ビームＢは、多数の空洞を通る経路を通過した粒子線ビームＢよりもエネルギーが減衰される。つまり、患者Ｐの体内において、患者Ｐの体内において、少数の空洞を通過した粒子線ビームＢは、多数の空洞を通過した粒子線ビームＢよりも浅い位置で停止される。このように、第１エネルギー変調部４１Ｅが多孔質ブロックから成ることで、粒子線ビームＢのエネルギーの分布を変化させることができる。これにより粒子線ビームＢのブラッグピークを拡幅させることができる。

なお、多孔質ブロックは、通過する粒子線ビームＢの線量がガウス分布を示すように設定される。また、多孔質ブロックから成る第１エネルギー変調部４１Ｅの厚み寸法Ｔ１は、リッジフィルタから成る第２エネルギー変調部４２の厚み寸法Ｔ２よりも厚くなっている。

第６実施形態では、第１エネルギー変調部は、多孔質の材質で形成されることで、リッジフィルタで形成するときよりも、第１エネルギー変調部４１Ｅを容易に製造することができる。

また、厚みを有する第１エネルギー変調部４１Ｅが照射ポートカバー３１Ｅに固定され、これよりも薄い第２エネルギー変調部４２が交換作業の対象となるので、メンテナンス性を向上させることができる。

多孔質ブロックには、粒子線ビームＢを散乱させてしまうという副次的な性質があるが、第６実施形態では、第１エネルギー変調部４１Ｅの位置が、照射ポートカバー３１Ｅの患者Ｐに最も近接する部分とほぼ一致するので、粒子線ビームＢのブラッグピークを拡幅させつつ、粒子線ビームＢの径方向の拡がりを抑えることができる。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態の粒子線治療装置１Ｆの照射ポート１０Ｆについて図２９を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図２９に示すように、照射ポートカバー３１Ｆの底部が多孔質の材質で形成され、この部分が第１エネルギー変調部４１Ｆとなっている。この照射ポートカバー３１Ｆの底部が位置規定部となっている。また、リッジフィルタから成る第２エネルギー変調部４２は、第１エネルギー変調部４１Ｆの上方のガイド部４５に設けられる。

第７実施形態では、第１エネルギー変調部４１Ｆが露呈されているが、照射ポートカバー３１Ｆと第１エネルギー変調部４１Ｆが一体化されるので、第１エネルギー変調部４１Ｆの部分を目立ち難くすることができる。そのため、照射ポート１０Ｆの見栄えを向上させることができる。

（第８実施形態）
次に、第８実施形態の粒子線治療装置１Ｇの照射ポート１０Ｇについて図３０を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図３０に示すように、第８実施形態では、照射ポートカバー３１Ｇの内部には、３つのガイド部４５が設けられている。それぞれのガイド部４５には、第２エネルギー変調部４２が設けられる。つまり、３つの第２エネルギー変調部４２が上下方向に並んで配置される。

照射ポートカバー３１Ｇの内部には、それぞれの第２エネルギー変調部４２に対応して配置部４７が設けられる。これらの配置部４７は、第１エネルギー変調部４１に重なり、かつブラッグピークの拡幅を補う位置となっている。また、照射ポートカバー３１Ｇの内部には、粒子線ビームＢの軌道上から退避される位置である退避部７４が設けられる。

ガイド部４５が駆動されることで、第２エネルギー変調部４２が配置部４７と退避部７４との間で移動される。つまり、予め複数の第２エネルギー変調部４２を照射ポートカバー３１Ｇの内部に配置しておくことができ、照射対象に応じて第２エネルギー変調部４２を変更することができる。

照射ポートカバー３１Ｇの側面には、大型の開口部３８が開口されている。この開口部３８は、蓋部３９により閉塞される。開口部３８を開口することで、作業者がそれぞれの第２エネルギー変調部４２にアクセスすることができる。

また、ガイド部４５を開口部３８から外部に突出させて、第２エネルギー変調部４２の交換作業を行うこともできる。なお、３つの第２エネルギー変調部４２は、ガイド部４５の駆動により同一の特定方向に沿って移動される。この特定方向に対応して開口部３８が形成されている。

また、２つ以上の第２エネルギー変調部４２を配置部４７に配置した状態で粒子線ビームＢの照射を行っても良い。さらに、全ての第２エネルギー変調部４２を退避部７４に退避した状態で粒子線ビームＢの照射を行っても良い。

第８実施形態では、予め複数の第２エネルギー変調部４２を照射ポートカバー３１Ｇの内部に配置しておき、照射対象に応じて第２エネルギー変調部４２を変更することができるので、メンテナンス性を向上させることができる。

本実施形態に係る粒子線治療装置を第１実施形態から第８実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。

なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。

本実施形態のシステムは、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスまたはキーボードなどの入力装置と、通信インターフェースとを備える。このシステムは、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。

なお、本実施形態のシステムで実行されるプログラムは、ＲＯＭなどに予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）などのコンピュータで読み取り可能な非一過性の記憶媒体に記憶されて提供するようにしても良い。

また、このシステムで実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしても良い。また、このシステムは、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。

なお、本実施形態では、重粒子線がん治療を行う施設を例示しているが、その他の施設にも本実施形態を適用できる。例えば、陽子線がん治療を行う施設に本実施形態を適用しても良い。

なお、本実施形態の位置規定部は、エネルギー変調部４１，４２との接続部３７でも良いし、エネルギー変調部４１，４２が配置される開口部７１，７３でも良いし、エネルギー変調部４１，４２が取付治具を介して間接的に照射ポートカバー３１に接続される部分でも良い。

なお、複数の第１エネルギー変調部４１を重ねて使用し、粒子線ビームＢのブラッグピークの拡幅を行っても良い。また、複数の第２エネルギー変調部４２を重ねて使用し、粒子線ビームＢのブラッグピークの拡幅を行っても良い。

なお、第２エネルギー変調部４２を用いずに、第１エネルギー変調部４１のみを用いて粒子線ビームＢのブラッグピークの拡幅を行っても良い。

なお、本実施形態のアクセスの用語は、作業者がエネルギー変調部４２に触れることができる態様を含む。例えば、エネルギー変調部４２を照射ポートカバー３１の外部に移動させずに、作業者がエネルギー変調部４２に触れることができることもアクセスに含まれる。また、アクセスの用語には、作業者がエネルギー変調部４２に近接して、見ることができる態様を含む。

なお、本実施形態の粒子線治療装置１は、回転ガントリ５を備えているが、回転ガントリ５が設けられておらず、照射ポート１０が固定的に配置される固定照射室を備えた粒子線治療装置であっても良い。

なお、エネルギー変調部４２を保持する枠部を設け、エネルギー変調部４２と枠部とで開口部３８に対して着脱可能なカートリッジ式の交換器具を構成しても良い。そして、枠部に開口部３８を閉塞する蓋部３９を一体的に設けるようにし、蓋部３９を枠部とともに開口部３８に対して着脱可能にしても良い。

なお、本実施形態では、タグ５６，５７に記憶された識別情報に基づいて、適切なエネルギー変調部４１，４２が配置されているか否を判定しているが、タグ５６，５７以外の構成で適切なエネルギー変調部４１，４２が配置されているか否を判定しても良い。例えば、エネルギー変調部４１，４２の縁辺に、エネルギー変調部４１，４２毎に異なる形状の凹凸を設けるようにし、凹凸の形状を読み取ることで、適切なエネルギー変調部４１，４２が配置されているか否を判定しても良い。

なお、本実施形態では、空気が無い真空ダクトＤの内部を粒子線ビームＢが進行することで、粒子線ビームＢが空気で散乱されないようになっているが、この真空ダクトＤの内部は必ずしも真空にしなくても良い。例えば、真空ダクトＤの内部に粒子線ビームＢの散乱が比較的少ないヘリウムガスがあっても良い。

なお、本実施形態では、蓋部３９を開閉させる蓋駆動部５１が設けられているが、蓋部３９をフラップ式とし、ガイド部４５の移動に応じて開閉されるものとしても良い。また、蓋部３９を作業者が手で押すことでバネにより開放されるプッシュ式としても良い。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、照射ポートカバーの患者に最も近接する部分に対応して設けられ、通過する粒子線ビームのブラッグピークを拡幅するエネルギー変調部を備えることにより、粒子線ビームのブラッグピークを拡幅させつつ、粒子線ビームの径方向の拡がりを抑えることができる。

また、少なくとも１つの実施形態によれば、軌道上から退避される位置と第１エネルギー変調部に重なりブラッグピークの拡幅を補う軌道上の位置との間で移動可能な第２エネルギー変調部を備えることにより、エネルギー変調部の変更作業を簡略化することができる。

また、少なくとも１つの実施形態によれば、照射ポートカバーの特定方向に対応する部分に開口され、エネルギー変調部に対してアクセスを可能にする開口部を備えることにより、メンテナンス性を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ）…粒子線治療装置、２…ビーム発生器、３…円形加速器、４…ビーム輸送ライン、５…回転ガントリ、６…偏向電磁石、７…支持ローラ、８…駆動モータ、９…エンドリング、１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ）…照射ポート、１１…スキャニング電磁石、１２…治療空間、１３…治療台、１４…建屋、１５…治療室、１６…内壁部、１７…サポート部、１８…逆回転同期モータ、１９…化粧壁、２０ａ，２０ｂ…軌道レール、２１…移動床、２２…高周波加速空洞、２３，２４…偏向電磁石、２５…四極電磁石、３０…ビーム出射部、３１（３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅ，３１Ｆ，３１Ｇ）…照射ポートカバー、３２…胴カバー、３３…架台、３４…線量モニタ、３５…位置モニタ、３６…レンジシフタ、３７…接続部、３８…開口部、３９…蓋部、４０…操作部、４１（４１Ｅ，４１Ｆ）…第１エネルギー変調部、４２…第２エネルギー変調部、４３…リッジバー、４４（４４ａ，４４ｂ）…段部、４５…ガイド部、４６…移動保持部、４７…配置部、４８…ラッチ部、５０…照射制御システム、５１…蓋駆動部、５２…ガイド駆動部、５３…ラッチ駆動部、５４…位置検出センサ、５５…ラッチセンサ、５６…第１タグ、５７…第２タグ、５８…第１タグ読取部、５９…第２タグ読取部、６０…報知出力部、６１…設定記憶部、６２…配置判定部、６３…タグ判定部、６４…照射制御部、７１…開口部、７２…化粧カバー、７３…開口部、７４…退避部、８０…スライス面、８１…照射スポット、８２，８３，８４…ブラッグピーク、９０，９１，９２…ガウス分布、９３，９４ａ，９４ｂ…ブラッグピーク、９５，９６ａ，９６ｂ…エネルギー分布、Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）…粒子線ビーム、Ｄ…真空ダクト、Ｆ…走査範囲、Ｇ１，Ｇ２…視線方向、Ｊ…回転軸、Ｋ…患部、Ｍ１…開口部の縦寸法、Ｍ２…開口部の横寸法、Ｎ１…第１エネルギー変調部の面積、Ｎ２…第２エネルギー変調部の面積、Ｐ…患者、Ｑ１…患者の体内の患部がある範囲、Ｑ２…ブラッグピークが生じる深さ方向の範囲、Ｒ１…リッジバーの幅寸法、Ｒ２…段部の高さ寸法、Ｒ３…段部の幅寸法、Ｒ４…第１エネルギー変調部のリッジバーの高さ寸法、Ｒ５…第２エネルギー変調部のリッジバーの高さ寸法、Ｒ６，Ｒ７…段部の高さ寸法、Ｒ８，Ｒ９…段部の幅寸法、Ｔ１…第１エネルギー変調部の厚み寸法、Ｔ２…第１エネルギー変調部の厚み寸法。

Claims (14)

1. 粒子線ビームを患者に向けて出射するビーム出射部と、
   前記ビーム出射部を覆う照射ポートカバーと、
   前記照射ポートカバーの内部に設けられ、通過する前記粒子線ビームのブラッグピークを拡幅するエネルギー変調部と、
   前記粒子線ビームの軌道上に設けられ、前記エネルギー変調部を配置する配置部と、
   前記配置部に対して１つの特定方向に沿って前記エネルギー変調部の挿入および退避を案内するガイド部と、
   前記照射ポートカバーの前記特定方向に対応する部分に開口され、前記エネルギー変調部に対してアクセスを可能にする開口部と、
   を備える粒子線治療装置。
2. 前記エネルギー変調部が前記配置部に配置されているか否かを判定する配置判定部を備える請求項１に記載の粒子線治療装置。
3. 前記エネルギー変調部が前記配置部に配置されていると前記配置判定部が判定したときに前記粒子線ビームの照射を許可する照射制御部を備える請求項２に記載の粒子線治療装置。
4. 前記エネルギー変調部が前記配置部に配置されているときに前記エネルギー変調部を拘束するラッチ部を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
5. 前記照射ポートカバーの外部から前記ラッチ部の拘束を解除可能な操作部を備える請求項４に記載の粒子線治療装置。
6. 前記エネルギー変調部が前記ラッチ部により拘束されているときに前記粒子線ビームの照射を許可する照射制御部を備える請求項４または請求項５に記載の粒子線治療装置。
7. 前記開口部は、前記エネルギー変調部が通過可能な開口寸法を有する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
8. 前記ガイド部の少なくとも一部を保持し、前記ガイド部を前記開口部から出し入れさせる移動保持部を備える請求項７に記載の粒子線治療装置。
9. 前記開口部を閉塞する蓋部を備え、
   前記蓋部の外面が前記照射ポートカバーの外面と面一を成す請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
10. 前記患者を載置する治療台を備え、
    前記開口部は、前記照射ポートカバーの前記治療台に対向する面以外の側面に設けられる請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
11. 前記ビーム出射部の前記患者に対する位置を変更可能な円筒形状を成す回転ガントリと、
    前記回転ガントリを回転軸周りに回転させる回転駆動部と、
    を備え、
    前記回転ガントリの一方の端部から前記回転軸に沿う視線方向で見える面を前記照射ポートカバーの正面としたときに、この正面以外の側面に前記開口部が設けられる請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
12. 前記ビーム出射部の前記患者に対する位置を変更可能な円筒形状を成す回転ガントリと、
    前記回転ガントリを回転軸周りに回転させる回転駆動部と、
    を備え、
    前記開口部は、前記照射ポートカバーの前記回転軸に対向する面以外の側面に設けられる請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
13. 前記特定方向は、前記粒子線ビームを中心としてビームの径方向に四方に延びる４軸のうちの１つの軸である請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
14. 粒子線ビームの軌道上に設けられる配置部にエネルギー変調部を配置するステップと、
    ガイド部により前記配置部に対して１つの特定方向に沿って前記エネルギー変調部の挿入および退避を案内するステップと、
    ビーム出射部を覆う照射ポートカバーの前記特定方向に対応する部分に開口された開口部を介して前記エネルギー変調部に対してアクセスするステップと、
    前記ビーム出射部から前記粒子線ビームを患者に向けて出射するステップと、
    前記照射ポートカバーの内部に設けられる前記エネルギー変調部を前記粒子線ビームが通過するステップと、
    前記エネルギー変調部により前記粒子線ビームのブラッグピークを拡幅するステップと、
    を含む粒子線治療方法。

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