JP5047083B2 - Particle beam therapy system - Google Patents

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Description

本発明は、陽子または炭素イオン等の荷電粒子ビーム(イオンビーム)を照射対象に出射する粒子線治療システムに関する。   The present invention relates to a particle beam therapy system that emits a charged particle beam (ion beam) such as protons or carbon ions to an irradiation target.

ガン等の治療方法として、陽子または炭素イオン等の荷電粒子ビーム(以下、ビーム)を患者の患部に照射する方法が知られている。粒子線治療システムは、荷電粒子ビーム発生装置,ビーム輸送装置および照射野形成装置(以下、照射ノズル)を有する。荷電粒子ビーム発生装置は、周回軌道に沿って周回するビームを所望のエネルギーまで加速する。
目標のエネルギーまで加速されたビームが、ビーム輸送装置を経て照射装置に輸送され、照射装置から出射される。出射されたイオンが、治療室内の患者の患部に照射される。
As a method for treating cancer or the like, a method of irradiating an affected area of a patient with a charged particle beam (hereinafter referred to as a beam) of protons or carbon ions is known. The particle beam therapy system includes a charged particle beam generator, a beam transport device, and an irradiation field forming device (hereinafter referred to as an irradiation nozzle). The charged particle beam generator accelerates a beam that circulates along a circular orbit to a desired energy.
The beam accelerated to the target energy is transported to the irradiation device through the beam transport device and emitted from the irradiation device. The emitted ions are irradiated to the affected part of the patient in the treatment room.

粒子線治療システムにおける荷電粒子ビームの照射方法として、スキャニング照射法や散乱体照射法がある。   As a charged particle beam irradiation method in the particle beam therapy system, there are a scanning irradiation method and a scatterer irradiation method.

スキャニング照射法は、患者の体表面からの深さ方向(ビームの進行方向)に患部を複数の層に分割し、各層に分けてビームを照射する。スキャニング照射法の場合、細いビームを照射領域内でスキャニングするための一対の走査電磁石が、照射装置内に設けられる。ビームのエネルギーを変更することによって、ビームを照射する層(ビーム進行方向の照射位置)を変更し、走査電磁石の励磁量を変更することによって、ビームの進行方向と垂直な面の照射位置を変更する。このように、ビームを走査して、患者に必要な粒子線照射野をつくる。スキャニング照射法は、他の照射方法で必要となるボーラス等の機器を必要としないため、照射装置内のビーム経路上に配置すべき機器を少なくできるという利点を持つ。スキャニング照射法では、ビームの照射位置の精度を高めることが必要となる。
例えば、照射装置内に空気が存在する場合、ビームが空気によって散乱されるため、ビームが広がり、患部以外の正常組織に高線量が付与されてしまう。特許文献1では、空気によるビームの散乱を低減するために、Heガスといった粒子の散乱が小さいガスを充填したガスチェンバーを、照射ノズル内のビーム軸上に設置する。このような構成の場合、スキャニング照射法を行う照射ノズルの内部では、ビーム経路の大部分をガスチェンバーが占有していた。
In the scanning irradiation method, the affected part is divided into a plurality of layers in the depth direction (beam traveling direction) from the body surface of the patient, and the beam is irradiated in each layer. In the case of the scanning irradiation method, a pair of scanning electromagnets for scanning a thin beam in the irradiation region is provided in the irradiation apparatus. By changing the beam energy, the beam irradiation layer (irradiation position in the beam traveling direction) is changed, and by changing the excitation amount of the scanning magnet, the irradiation position on the surface perpendicular to the beam traveling direction is changed. To do. In this way, the beam is scanned to create the necessary particle beam field for the patient. The scanning irradiation method does not require a device such as a bolus required for other irradiation methods, and therefore has an advantage that the number of devices to be arranged on the beam path in the irradiation apparatus can be reduced. In the scanning irradiation method, it is necessary to improve the accuracy of the irradiation position of the beam.
For example, when air exists in the irradiation device, the beam is scattered by the air, so that the beam spreads and a high dose is given to normal tissues other than the affected part. In Patent Document 1, in order to reduce scattering of the beam by air, a gas chamber filled with a gas having a small particle scattering such as He gas is installed on the beam axis in the irradiation nozzle. In such a configuration, the gas chamber occupies most of the beam path inside the irradiation nozzle that performs the scanning irradiation method.

散乱体照射法の場合、照射装置内に散乱体,拡大ブラッグピーク形成フィルタ,コリメータ,ボーラスといった機器を設置する。これらの機器を用いてビームのエネルギー分布およびビーム形状を成形し、患部形状に適した粒子線照射野を形成する。散乱体照射法は、スキャニング照射法と比べて一般的に高い線量率を実現できる。また、散乱体照射法では、空気によるビームの散乱を抑制する必要がないため、スキャニング照射法のように照射装置内にガスチェンバーを搭載する必要がない。散乱体照射法には、ウォブラー照射法や2重散乱体照射法等が含まれる。   In the case of the scatterer irradiation method, devices such as a scatterer, an enlarged Bragg peak forming filter, a collimator, and a bolus are installed in the irradiation apparatus. Using these devices, the energy distribution and beam shape of the beam are shaped to form a particle beam irradiation field suitable for the shape of the affected area. The scatterer irradiation method can generally achieve a higher dose rate than the scanning irradiation method. Further, in the scatterer irradiation method, since it is not necessary to suppress the scattering of the beam by air, it is not necessary to mount a gas chamber in the irradiation apparatus unlike the scanning irradiation method. The scatterer irradiation method includes a wobbler irradiation method, a double scatterer irradiation method, and the like.

以上のように、スキャニング照射法と散乱体照射法では、照射装置内の構成が異なるため、一つの粒子線照射システムで複数の照射方式を実現することは困難であった。特許文献2では、複数の治療室を設け、一部の治療室にスキャニング方式の照射装置を設置し、他の治療室に散乱体方式の照射装置を設定して複数の照射法を実現している。しかし、粒子線治療システムが大型化し、システム全体のコストが増大してしまう。   As described above, since the configuration in the irradiation apparatus is different between the scanning irradiation method and the scatterer irradiation method, it is difficult to realize a plurality of irradiation methods with one particle beam irradiation system. In Patent Document 2, a plurality of treatment rooms are provided, a scanning type irradiation device is installed in some treatment rooms, and a scatterer type irradiation device is set in another treatment room to realize a plurality of irradiation methods. Yes. However, the particle beam therapy system becomes larger and the cost of the entire system increases.

特開2007−229025号公報JP 2007-229025 A 特開2007−268031号公報JP 2007-268031 A

スキャニング照射法は、照射ノズル内に設置した電磁石を用いて細い径のビームを走査することにより、患部形状に合致した線量分布を形成できる。また、スキャニング照射法では、通常患者ごとに用意されるボーラスなどの機器を必要としない。しかしながら患部をなぞるように細い径のビームを走査するという特徴から、大きな患部に対しては照射時間が長くなってしまう。そこで、大きな患部に対しては、散乱体,拡大ブラッグピーク形成フィルタ,コリメータ,ボーラスなどの機器を用いてビームの照射野を形成する照射法等がより適当である。このように、患部の大きさによって効率的な照射法は異なる。よって、常に効率的にビームの照射を行うために、粒子線治療システムでは照射法が患者ごとに切り替えられる必要がある。前述のように、ある照射ノズルがスキャニング照射法を行う場合、その照射ノズル内部のビーム経路の大部分はガスチェンバーで占有される必要があるため、一つの照射ノズル内に追加で散乱体等の機器を搭載することは難しい。よって、一つの照射ノズルで異なる二つの照射法を共用し、かつ容易に切り替えることは難しかった。   In the scanning irradiation method, a dose distribution matching the shape of the affected part can be formed by scanning a thin beam using an electromagnet installed in the irradiation nozzle. Also, the scanning irradiation method does not require a device such as a bolus normally prepared for each patient. However, due to the feature of scanning a thin beam so as to trace the affected area, the irradiation time becomes longer for a large affected area. Therefore, for a large affected area, an irradiation method for forming a beam irradiation field using a scatterer, an enlarged Bragg peak forming filter, a collimator, a bolus, or the like is more appropriate. Thus, the effective irradiation method differs depending on the size of the affected area. Therefore, in order to always perform the beam irradiation efficiently, it is necessary to switch the irradiation method for each patient in the particle beam therapy system. As described above, when a certain irradiation nozzle performs the scanning irradiation method, most of the beam path inside the irradiation nozzle needs to be occupied by the gas chamber. It is difficult to install equipment. Therefore, it is difficult to share two different irradiation methods with one irradiation nozzle and easily switch between them.

本発明の目的は、一つの照射ノズルで複数の照射法を実現できる粒子線治療システムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a particle beam therapy system capable of realizing a plurality of irradiation methods with one irradiation nozzle.

上記した目的を達成する本発明の特徴は、荷電粒子ビームを設定されたエネルギーまで加速するビーム発生装置と、治療室に配置され、荷電粒子ビームの照射野を形成する照射野形成装置と、ビーム発生装置から出射された荷電粒子ビームを照射野形成装置に輸送するビーム輸送装置とを備え、照射野形成装置は、照射野形成装置に入射された荷電粒子ビームを走査する電磁石と、ガスチェンバーを有する第1照射部と、荷電粒子ビームの散乱量を調整する散乱体を有する第2照射部とを備え、照射野形成装置内のビーム軸上に、第2照射部又は内部が不活性ガスで満たされたガスチェンバーを有する第1照射部のいずれかが配置されるように切り替え制御する制御装置を備えることにある。   A feature of the present invention that achieves the above-described object is that a beam generation device that accelerates a charged particle beam to a set energy, an irradiation field forming device that is disposed in a treatment room and forms an irradiation field of the charged particle beam, and a beam A beam transport device that transports the charged particle beam emitted from the generator to the irradiation field forming device, and the irradiation field forming device includes an electromagnet that scans the charged particle beam incident on the irradiation field forming device, and a gas chamber. A first irradiation unit having a second irradiation unit having a scatterer for adjusting the amount of scattering of the charged particle beam, and the second irradiation unit or the inside thereof is made of an inert gas on the beam axis in the irradiation field forming apparatus. The object is to provide a control device that performs switching control so that any one of the first irradiation units having the filled gas chamber is disposed.

本発明によれば、一つの照射ノズルで複数の照射法を実現できるため、粒子線治療システムを小型化することができる。   According to the present invention, since a plurality of irradiation methods can be realized with one irradiation nozzle, the particle beam therapy system can be miniaturized.

以下、本発明の一実施例である粒子線治療装置を、図面を用いて説明する。   Hereinafter, a particle beam therapy system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施例では、粒子線治療装置の1種である陽子線治療装置100を例に、図1を用いて説明する。陽子線治療装置100は、陽子ビーム(以下、ビーム)発生装置25,ビーム輸送装置22および回転式の照射装置20を有する。ビーム発生装置25は、イオン源(図示せず),前段加速器(例えば直線加速器)26及びシンクロトロン24を有する。
照射装置20は、回転ガントリー(図示せず)及び照射野形成装置(以下、照射ノズル)18を有する。照射ノズル18は、回転ガントリーに設置され、回転ガントリーの回転と共に回転する。また、照射ノズル18は、治療室に配置され、ビームの照射野を形成する。ビーム輸送装置22は、ビーム発生装置25で生成されたビームを照射装置20に輸送する。本実施例では陽子線治療装置を採用したが、炭素イオン等を用いる重粒子線治療装置を用いた場合にも同様の効果を得ることができる。
In this embodiment, a proton beam therapy apparatus 100 that is one type of particle beam therapy apparatus will be described as an example with reference to FIG. The proton therapy apparatus 100 includes a proton beam (hereinafter referred to as a beam) generator 25, a beam transport device 22, and a rotary irradiation device 20. The beam generator 25 includes an ion source (not shown), a pre-accelerator (for example, a linear accelerator) 26 and a synchrotron 24.
The irradiation device 20 includes a rotating gantry (not shown) and an irradiation field forming device (hereinafter referred to as irradiation nozzle) 18. The irradiation nozzle 18 is installed in the rotating gantry and rotates with the rotation of the rotating gantry. The irradiation nozzle 18 is disposed in the treatment room and forms a beam irradiation field. The beam transport device 22 transports the beam generated by the beam generation device 25 to the irradiation device 20. Although the proton beam therapy apparatus is employed in this embodiment, the same effect can be obtained when a heavy particle beam therapy apparatus using carbon ions or the like is used.

イオン源で発生した陽子イオンは前段加速器26で加速される。前段加速器26から出射されたビームは、シンクロトロン24で所定のエネルギーまで加速された後、出射用デフレクタ23からビーム輸送装置22のビーム経路21に出射される。このビームは、ビーム経路21を経て回転式の照射装置20に導かれ、照射装置20から出射される。出射されたビームが、治療室のベッド16上に横たわっている患者15の患部(例えば、ガンや腫瘍)に照射される。ビーム経路21の一部は、回転ガントリーに取り付けられている。また、本実施例では、陽子イオンを加速する加速器としてシンクロトロンを採用したが、サイクロトロンを用いた場合にも同様の効果を得る事ができる。また、本実施例では、回転式の照射装置20を採用したが、固定式の照射装置であっても同様の効果を得ることができる。   Proton ions generated in the ion source are accelerated by the pre-accelerator 26. The beam emitted from the front stage accelerator 26 is accelerated to a predetermined energy by the synchrotron 24 and then emitted from the emission deflector 23 to the beam path 21 of the beam transport device 22. This beam is guided to the rotary irradiation device 20 through the beam path 21 and is emitted from the irradiation device 20. The emitted beam is irradiated to the affected part (for example, cancer or tumor) of the patient 15 lying on the bed 16 in the treatment room. A part of the beam path 21 is attached to the rotating gantry. In this embodiment, the synchrotron is used as an accelerator for accelerating proton ions, but the same effect can be obtained when a cyclotron is used. Further, in this embodiment, the rotary irradiation device 20 is adopted, but the same effect can be obtained even with a fixed irradiation device.

照射ノズル18の構成について説明する。照射ノズル18は、図2に示すように、走査電磁石2a,2b,第1ガスチェンバー1a,第1照射部17a,第2照射部17b,コリメータ5,ビームモニタ4a,4b,スノート6及び患者ボーラス7を有する。本実施例の照射ノズル18は、複数の照射部(第1照射部17aと第2照射部17b)を有する。本実施例によれば、一つの治療室に設置された照射装置20で、複数の照射法を実現することができる。第1照射部17aは不活性ガス(Heガス等)で満たされたガスチェンバーを必要とする照射法に用いられ、第2照射部17bはガスチェンバーを必要としない照射法に用いられる。ここで、第1照射部17aがスキャニング照射法に用いられる照射部、第2照射部17bが散乱体照射法に用いられる照射部を例に、説明する。   The configuration of the irradiation nozzle 18 will be described. As shown in FIG. 2, the irradiation nozzle 18 includes the scanning electromagnets 2a and 2b, the first gas chamber 1a, the first irradiation unit 17a, the second irradiation unit 17b, the collimator 5, the beam monitors 4a and 4b, the snout 6, and the patient bolus. 7 The irradiation nozzle 18 of the present embodiment includes a plurality of irradiation units (first irradiation unit 17a and second irradiation unit 17b). According to the present embodiment, a plurality of irradiation methods can be realized by the irradiation device 20 installed in one treatment room. The first irradiation unit 17a is used for an irradiation method that requires a gas chamber filled with an inert gas (He gas or the like), and the second irradiation unit 17b is used for an irradiation method that does not require a gas chamber. Here, the irradiation unit used for the scanning irradiation method in the first irradiation unit 17a and the irradiation unit used for the scatterer irradiation method in the second irradiation unit 17b will be described as an example.

真空ビームダクト8及び真空遮断窓9を通過したビームが、照射ノズル18に入射される。第1ガスチェンバー1aは、ビーム進行方向の上流側(ビーム入口側)の端にガスチェンバー遮蔽窓3aを有し、これにより、第1ガスチェンバー1a内部の気密を保つ。走査電磁石2a及び2bは、鉄心にコイルを巻きつけた構成を有し、第1ガスチェンバー1aを取り囲んで設置される。走査電磁石2aがビーム進行方向の上流側(以下、上流側)、走査電磁石2bがビーム進行方向の下流側(以下、下流側)に設置される。走査電磁石2aがビーム10をX方向に走査し、走査電磁石2bがビーム10をY方向に走査する。
つまり、一対の走査電磁石2a,2bが、ビームの進行方向と垂直な平面内(患部領域)でビームをスキャニングする。ここで、X方向とは、ビームの進行方向と直交する平面における1つの方向をいう。Y方向とは、その平面においてX方向と直交する方向をいう。
The beam that has passed through the vacuum beam duct 8 and the vacuum blocking window 9 is incident on the irradiation nozzle 18. The first gas chamber 1a has a gas chamber shielding window 3a at the end on the upstream side (beam entrance side) in the beam traveling direction, thereby keeping the inside of the first gas chamber 1a airtight. The scanning electromagnets 2a and 2b have a configuration in which a coil is wound around an iron core, and is installed surrounding the first gas chamber 1a. The scanning electromagnet 2a is installed on the upstream side (hereinafter, upstream) in the beam traveling direction, and the scanning electromagnet 2b is installed on the downstream side (hereinafter, downstream) in the beam traveling direction. The scanning electromagnet 2a scans the beam 10 in the X direction, and the scanning electromagnet 2b scans the beam 10 in the Y direction.
That is, the pair of scanning electromagnets 2a and 2b scan the beam in a plane (affected area) perpendicular to the beam traveling direction. Here, the X direction refers to one direction on a plane orthogonal to the traveling direction of the beam. The Y direction refers to a direction orthogonal to the X direction on the plane.

第1照射部17aは、第2ガスチェンバー1bを有する。第1ガスチェンバー1aと第2ガスチェンバー1bは、対向するそれぞれのフランジをネジ止めして結合されている。
第2ガスチェンバー1bは、第1ガスチェンバー1aの下流側に設置される。第1ガスチェンバー1aと第2ガスチェンバー1bで構成されるガスチェンバー1の内部には、空間が形成されている。隔離窓3bが、第2ガスチェンバー1bの下流側(ビーム出口側)の端に取り付けられ、ガスチェンバー1内の空間と、その外側の領域を隔離している。第2ガスチェンバー1bは、ビーム進行方向に伸縮可能な構成(可動部材)であり、第1ガスチェンバー1aは固定された構成(非可動部材)である。第2ガスチェンバー1bがビーム経路に対して水平方向に伸縮することで、ガスチェンバー1の全長が変化する。すなわち、照射ノズル18のビーム経路に占めるガスチェンバー1の占有率を変化させることができる。
The 1st irradiation part 17a has the 2nd gas chamber 1b. The first gas chamber 1a and the second gas chamber 1b are coupled by screwing the opposing flanges.
The second gas chamber 1b is installed on the downstream side of the first gas chamber 1a. A space is formed inside the gas chamber 1 constituted by the first gas chamber 1a and the second gas chamber 1b. An isolation window 3b is attached to an end on the downstream side (beam exit side) of the second gas chamber 1b, and isolates the space in the gas chamber 1 from the region outside thereof. The second gas chamber 1b has a configuration (movable member) that can expand and contract in the beam traveling direction, and the first gas chamber 1a has a fixed configuration (non-movable member). When the second gas chamber 1b expands and contracts in the horizontal direction with respect to the beam path, the overall length of the gas chamber 1 changes. That is, the occupation ratio of the gas chamber 1 in the beam path of the irradiation nozzle 18 can be changed.

第2照射部17bは、回転体11a,回転軸部11b,散乱体12,拡大ブラッグピーク形成フィルタ(SOBP(Spread Out Bragg Peak)フィルタ)13及びレンジシフタ14を有する。回転体11a,散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14が、上流側から順に配置され、それぞれが回転軸部11bに設置される。散乱体12は、ビームの散乱量をコントロールする。SOBPフィルタ13は、深さ方向の線量分布に関して単一エネルギーの粒子線がつくる鋭いブラッグピークを、患部の形状に合わせて拡大する機能をもつ。SOBPフィルタ13は、ビームが垂直に通過する表面に厚みが異なるように作られた階段構造を有する。ビームがSOBPフィルタ13の各段を適切な配分で通過することによって、SOBPフィルタ13を通過する以前には単一エネルギーだったビームに、適切な配分のエネルギー分布を与える。本実施例ではSOBPフィルタ13にリッジフィルタを採用するが、レンジモジュレーショホイールを用いた場合にも同様の効果を得る事ができる。コリメータ5は、患部形状にあわせて、ビーム進行方向に対して垂直な平面内のビームの照射範囲を制限する。ボーラス7は、ビーム進行方向(患部の深さ方向)の患部形状に合うように、ビームの到達深度を調整する。なお、図示していないが、第2照射部17bには、それぞれ複数の散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14が納められており、回転軸部11bに対してそれぞれ独立に回転することができる。第2照射部17bは、可動式の構造物固定治具である。第2照射部17bに納められる機器の配置及び種類は、採用する散乱体照射法によって変更可能である。   The second irradiation unit 17b includes a rotating body 11a, a rotating shaft part 11b, a scatterer 12, an enlarged Bragg peak forming filter (SOBP (Spread Out Bragg Peak) filter) 13, and a range shifter 14. The rotating body 11a, the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14 are arranged in this order from the upstream side, and each is installed on the rotating shaft portion 11b. The scatterer 12 controls the amount of scattering of the beam. The SOBP filter 13 has a function of expanding a sharp Bragg peak generated by a single energy particle beam with respect to a dose distribution in the depth direction in accordance with the shape of the affected part. The SOBP filter 13 has a staircase structure made to have a different thickness on the surface through which the beam passes vertically. By passing the beam through each stage of the SOBP filter 13 with an appropriate distribution, an energy distribution with an appropriate distribution is given to the beam that was single energy before passing through the SOBP filter 13. In this embodiment, a ridge filter is employed as the SOBP filter 13, but the same effect can be obtained when a range modulation wheel is used. The collimator 5 limits the irradiation range of the beam in a plane perpendicular to the beam traveling direction according to the shape of the affected part. The bolus 7 adjusts the arrival depth of the beam so as to match the shape of the affected part in the beam traveling direction (depth direction of the affected part). Although not shown, the second irradiating unit 17b includes a plurality of scatterers 12, a SOBP filter 13, and a range shifter 14, and can rotate independently with respect to the rotating shaft unit 11b. . The second irradiation unit 17b is a movable structure fixing jig. The arrangement and type of devices stored in the second irradiation unit 17b can be changed by the scatterer irradiation method employed.

ビームモニタ4aは、第1ガスチェンバー1aよりも上流側に配置される。ビームモニタ4bは、第2ガスチェンバー1bよりも下流側に配置される。これらモニタは、ビーム照射中に必要なビームの情報に応じて他の構造物に干渉しない程度に任意の数及び任意の位置に設置可能である。ビームモニタとしては、ビームの線量を測定するビーム線量モニタや通過するビームの位置を測定するビーム位置モニタ等がある。   The beam monitor 4a is disposed upstream of the first gas chamber 1a. The beam monitor 4b is disposed downstream of the second gas chamber 1b. These monitors can be installed in an arbitrary number and an arbitrary position to the extent that they do not interfere with other structures according to beam information necessary during beam irradiation. Examples of the beam monitor include a beam dose monitor that measures the dose of a beam, a beam position monitor that measures the position of a passing beam, and the like.

ガスチェンバー1内に不活性ガスであるHeガスを供給する充填ガス系統を、図3を用いて説明する。この充填ガス系統は、ガス供給管27,流量調節弁28,フラッシング配管29,ガス排出管30,オリフィス31を有する。ガス供給管27は、第1ガスチェンバー1aに接続される。ガス供給管27は、Heガスが充填されたガスボンベ(ガス貯蔵容器)32と第1ガスチェンバー1aの空間を連絡する。流量調節弁28がガス供給管27に接続される。フラッシング配管29は、流量調節弁28をバイパスして、両端がガス供給管27に設置される。開閉弁33がフラッシング配管29に設けられる。ガスボンベは照射ノズル18のケーシングの外側に取り付けられている。このため、ガス供給管27等もそのケーシングに取り付けられる。ガス排出管30は第2ガスチェンバー1bに接続され、第2ガスチェンバー1b内の空間に連絡される。ガス排出管30は、そのケーシングに取り付けられ、その一部は回転ガントリーにも取り付けられる。バリアブルリークバルブ(微小流量調節弁)及びオリフィス31がガス排出管30に設置される。   A filling gas system for supplying He gas, which is an inert gas, into the gas chamber 1 will be described with reference to FIG. This filling gas system has a gas supply pipe 27, a flow rate adjusting valve 28, a flushing pipe 29, a gas discharge pipe 30, and an orifice 31. The gas supply pipe 27 is connected to the first gas chamber 1a. The gas supply pipe 27 connects the gas cylinder (gas storage container) 32 filled with He gas and the space of the first gas chamber 1a. A flow control valve 28 is connected to the gas supply pipe 27. Both ends of the flushing pipe 29 are installed in the gas supply pipe 27, bypassing the flow control valve 28. An on-off valve 33 is provided in the flushing pipe 29. The gas cylinder is attached to the outside of the casing of the irradiation nozzle 18. For this reason, the gas supply pipe 27 and the like are also attached to the casing. The gas exhaust pipe 30 is connected to the second gas chamber 1b and communicates with the space in the second gas chamber 1b. The gas exhaust pipe 30 is attached to the casing, and a part thereof is also attached to the rotating gantry. A variable leak valve (micro flow rate adjusting valve) and an orifice 31 are installed in the gas discharge pipe 30.

充填ガス系は、隔離窓3a,3bを保護するための安全系として、圧力スイッチ35及びリリーフ弁36を有する。圧力スイッチ35はガス供給管27に設置される。リリーフ弁36はガス排出管30にも取り付けられる。バッファ領域37がバリアブルリーフバルブ34とオリフィス31の間でガス排出管30内に形成される。微小の差圧下での微小流量調製を容易にするために、バリアブルリークバルブ34およびオリフィス31が設けられ、バッファ領域37が形成されている。本実施例では、ガスチェンバー1内を不活性ガスで満たしたが、ガスチェンバー1の替わりに真空チェンバーを設置し、その内部を真空に保つ構成としても良い。この場合、真空とは、準真空も含む。このように、真空チェンバーの内部を真空に保つことで同様の効果を得る事ができる。その場合、ガス流路系の代わりに、真空ポンプ(図示せず)をガスチェンバー1に設置する。なお、本明細書でのガスチェンバーとは、その内部が不活性ガスで満たされたチェンバー又は内部が準真空に保たれたチェンバーを示す。   The filling gas system includes a pressure switch 35 and a relief valve 36 as a safety system for protecting the isolation windows 3a and 3b. The pressure switch 35 is installed in the gas supply pipe 27. The relief valve 36 is also attached to the gas exhaust pipe 30. A buffer region 37 is formed in the gas discharge pipe 30 between the variable leaf valve 34 and the orifice 31. In order to facilitate the preparation of a minute flow rate under a minute differential pressure, a variable leak valve 34 and an orifice 31 are provided, and a buffer region 37 is formed. In this embodiment, the gas chamber 1 is filled with an inert gas. However, a vacuum chamber may be installed in place of the gas chamber 1 to keep the inside in a vacuum. In this case, the vacuum includes quasi-vacuum. Thus, the same effect can be acquired by keeping the inside of a vacuum chamber in a vacuum. In that case, a vacuum pump (not shown) is installed in the gas chamber 1 instead of the gas flow path system. In addition, the gas chamber in this specification shows the chamber by which the inside was satisfy | filled with the inert gas, or the chamber by which the inside was maintained by the semi-vacuum.

次に、図4を用いて、本実施例におけるガスチェンバー1の可動機構及び駆動方法について説明する。第2ガスチェンバー1bは、図4(a)に示すように、円筒状の構造を持った節38に分かれており、下流側に行くにしたがって各節38の内径および外径が大きくなっている。第2ガスチェンバー1bが伸縮すると、図4(b)に示すように、節ごとに大きさの異なる円筒状の節38が互いに折り重なる。このように第2ガスチェンバー1bが伸縮することで、ガスチェンバー1の全長を変化させることができる。各節38の内部は、密封シール39および遮蔽窓3a,3bによって外部との気密性が保たれるようになっている。図4(a)は、第1照射部17aを用いてビームを照射するスキャニング照射時のガスチェンバー1の構成を示し、図4(b)は、第2照射部17bを用いてビームを照射する時のガスチェンバー1の構成を示す。なお、図4に示すガスチェンバー1の可動機構に替えて、図5のように、蛇腹構造40の第2ガスチェンバー1bを採用しても良い。第2ガスチェンバー1bが伸縮可動することで、ガスチェンバー1の全長を変更させることができる。また、図4に示すガスチェンバー1の可動機構に替えて、図6のように、伸縮可能で十分な強度を持ったバネ41に伸縮性と強度を備えた布状の素材42で覆った構造を第2ガスチェンバー1bに採用してもよい。これら2つの伸縮機構に関しては、柔軟な素材を用いているため第2ガスチェンバー1b本体にガス排出管を設置するのが難しい。よって、第2ガスチェンバー1bと第2ガスチェンバー1bの下流側の隔離窓3bとの間に、剛体リング43を接続し、この部分に対してガス排出管30を接続する。   Next, a movable mechanism and a driving method of the gas chamber 1 in the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4A, the second gas chamber 1b is divided into nodes 38 having a cylindrical structure, and the inner diameter and outer diameter of each node 38 increase toward the downstream side. . When the second gas chamber 1b expands and contracts, as shown in FIG. 4B, cylindrical nodes 38 having different sizes for each node overlap each other. Thus, the full length of the gas chamber 1 can be changed because the 2nd gas chamber 1b expands and contracts. The inside of each node 38 is kept airtight with the outside by a sealing seal 39 and shielding windows 3a and 3b. FIG. 4A shows a configuration of the gas chamber 1 at the time of scanning irradiation in which the beam is irradiated using the first irradiation unit 17a, and FIG. 4B shows an irradiation of the beam using the second irradiation unit 17b. The structure of the gas chamber 1 at the time is shown. In addition, it may replace with the movable mechanism of the gas chamber 1 shown in FIG. 4, and may employ | adopt the 2nd gas chamber 1b of the bellows structure 40 as shown in FIG. The second gas chamber 1b can be expanded and contracted, whereby the overall length of the gas chamber 1 can be changed. Further, in place of the movable mechanism of the gas chamber 1 shown in FIG. 4, as shown in FIG. 6, a spring 41 that is stretchable and has sufficient strength is covered with a cloth-like material 42 having elasticity and strength. May be employed in the second gas chamber 1b. Regarding these two expansion / contraction mechanisms, it is difficult to install a gas discharge pipe in the second gas chamber 1b main body because a flexible material is used. Therefore, the rigid ring 43 is connected between the second gas chamber 1b and the isolation window 3b on the downstream side of the second gas chamber 1b, and the gas discharge pipe 30 is connected to this portion.

上記で示した可動する第2ガスチェンバー1bの駆動機構について説明する。駆動方法には、図7(a)に示したモーター駆動が採用できる。第1ガスチェンバー1aの外側に2つのレール44が対向するように固定される。各レール44の上には適切な長さを持った溝付の長軸45が、レール44上をビーム軸方向に移動できるようにそれぞれ固定されている。長軸45には溝があり、モーター46に取り付けたれたギア47aと溝がかみ合うことで、長軸45がビーム経路に沿って移動する。長軸45の下流側の先端部48は、第2ガスチェンバー1bの下流側に取り付けられた遮蔽窓3bまたは剛体リング43または第2ガスチェンバー1b自身に取り付けられている。剛体リング43は、第2ガスチェンバー1bと第2ガスチェンバー1bの下流側の隔離窓3bとの間に接続されている。ギア47aが、レール44上をビーム経路に沿ってビーム軸方向に移動することで、第2ガスチェンバー1b全体を伸縮稼動させる。レール44とモーター46は、走査電磁石2b及び2bと干渉しないように設置される。モーター46の駆動力を伝達させる手段としては、ギア47aの変わりに、図7(b)に示すように、スクリュー47bを用いる方法も有効である。この場合、軸が回転しながらビーム軸方向を上下することで第2ガスチェンバー1bを可動させる。   The drive mechanism of the movable second gas chamber 1b shown above will be described. As a driving method, the motor driving shown in FIG. The two rails 44 are fixed so as to face each other outside the first gas chamber 1a. A grooved long axis 45 having an appropriate length is fixed on each rail 44 so as to be movable on the rail 44 in the beam axis direction. The long shaft 45 has a groove, and the gear 47a attached to the motor 46 engages with the groove, so that the long shaft 45 moves along the beam path. The distal end portion 48 on the downstream side of the long shaft 45 is attached to the shielding window 3b or the rigid ring 43 attached to the downstream side of the second gas chamber 1b or the second gas chamber 1b itself. The rigid ring 43 is connected between the second gas chamber 1b and the isolation window 3b on the downstream side of the second gas chamber 1b. The gear 47a moves on the rail 44 along the beam path in the beam axis direction, so that the entire second gas chamber 1b is expanded and contracted. The rail 44 and the motor 46 are installed so as not to interfere with the scanning electromagnets 2b and 2b. As a means for transmitting the driving force of the motor 46, a method using a screw 47b as shown in FIG. 7B is also effective instead of the gear 47a. In this case, the second gas chamber 1b is moved by moving up and down the beam axis direction while rotating the shaft.

次に、本実施例の照射ノズル18(第1照射部17a)によって実現されるスキャニング照射法の概略を以下に説明する。   Next, an outline of the scanning irradiation method realized by the irradiation nozzle 18 (first irradiation unit 17a) of the present embodiment will be described below.

スキャニング照射法を用いる場合、制御装置19は、照射ノズル18内のビーム軸上に第1照射部17aが配置されているかを確認する。第2照射部17bがビーム軸上に配置されている場合、制御装置19は、ビーム軸外であって、照射ノズル18内のビームが通過する領域外に第2照射部17bを移動する。つまり、回転体11aが、回転軸部11bを中心にビーム軸に対して垂直方向に移動することによって、回転体11aに設置された散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14がビーム軸の外に移動する。第2照射部17bは、第2ガスチェンバー1bが伸縮するときに干渉しない位置まで移動する。制御装置19は、第2照射部17bが所定の位置まで移動したことを確認し、第2ガスチェンバー1bをビーム軸と平行な方向に伸ばす。第2ガスチェンバー1bは、その先端部がビームモニタ4bに達するまで伸ばされる。第2ガスチェンバー1bが所定位置に設置されると、制御装置19は、不活性ガスであるHeガスがガスチェンバー1内に充填されるように流量調節弁28を制御する。ボーラス7はビーム軸上から取り除かれ、コリメータ5は最大に開口される。   When using the scanning irradiation method, the control device 19 confirms whether or not the first irradiation unit 17 a is arranged on the beam axis in the irradiation nozzle 18. When the second irradiation unit 17b is arranged on the beam axis, the control device 19 moves the second irradiation unit 17b outside the beam axis and outside the region through which the beam in the irradiation nozzle 18 passes. That is, the rotator 11a moves in the direction perpendicular to the beam axis about the rotation shaft portion 11b, so that the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14 installed on the rotator 11a are moved out of the beam axis. Moving. The 2nd irradiation part 17b moves to the position which does not interfere when the 2nd gas chamber 1b expands and contracts. The control device 19 confirms that the second irradiation unit 17b has moved to a predetermined position, and extends the second gas chamber 1b in a direction parallel to the beam axis. The 2nd gas chamber 1b is extended until the front-end | tip part reaches the beam monitor 4b. When the second gas chamber 1b is installed at a predetermined position, the control device 19 controls the flow rate control valve 28 so that the gas chamber 1 is filled with He gas, which is an inert gas. The bolus 7 is removed from the beam axis, and the collimator 5 is opened to the maximum.

患者15が横たわっているベッド16が移動され、患部がビーム軸の延長線上に位置するように位置決めされる。スキャニング照射法では、患部をビームの進行方向において複数の層に分割し、各層毎にビームを照射する。照射ノズル18に導かれたビーム10は、1対の走査電磁石2a,2bによって、X方向及びY方向に走査され、ガスチェンバー1内のHeガス雰囲気中を通過する。まず、ある層に対してX方向にビームを走査可能な走査電磁石を励磁し、ビームをX方向の既定位置まで走査する。次に、同様の手順でY方向のビーム走査を行い、治療計画で定めた既定の照射位置への2次元ビーム走査を完了する。移動が完了したらビームの照射を行い、既定の線量を照射し終えた時点でビームを停止させる。照射が完了したら、治療計画に従って走査電磁石の励磁量が変化し、次の既定照射位置に向って再度2次元ビーム走査が行われる。このように、1つの層内でビームを移動・停止させながらビーム照射が行われる。照射位置を離散的に変更して、ビーム照射を行う一連の照射方法をディスクリートスポット走査照射法という。本実施例では、スキャニング照射法のXY方向の照射方法としてディスクリートスポット走査照射法を採用するが、ラスター走査照射法を用いた場合にも同様の効果を得ることができる。ラスター走査照射法とは、走査電磁石の励磁量変更中、すなわちビームの照射位置変更中にもビームを照射し続けることで、連続的なビーム照射を行う方法をいう。   The bed 16 on which the patient 15 lies is moved and positioned so that the affected area lies on the extension of the beam axis. In the scanning irradiation method, the affected part is divided into a plurality of layers in the beam traveling direction, and the beam is irradiated for each layer. The beam 10 guided to the irradiation nozzle 18 is scanned in the X direction and the Y direction by the pair of scanning electromagnets 2 a and 2 b and passes through the He gas atmosphere in the gas chamber 1. First, a scanning electromagnet capable of scanning a beam in the X direction is excited with respect to a certain layer, and the beam is scanned to a predetermined position in the X direction. Next, the beam scanning in the Y direction is performed in the same procedure, and the two-dimensional beam scanning to the predetermined irradiation position determined in the treatment plan is completed. When the movement is completed, the beam is irradiated, and the beam is stopped when the predetermined dose is completed. When irradiation is completed, the excitation amount of the scanning electromagnet changes according to the treatment plan, and the two-dimensional beam scanning is performed again toward the next predetermined irradiation position. In this way, beam irradiation is performed while moving and stopping the beam within one layer. A series of irradiation methods in which the irradiation position is changed discretely and beam irradiation is performed is called a discrete spot scanning irradiation method. In this embodiment, the discrete spot scanning irradiation method is adopted as the irradiation method in the X and Y directions of the scanning irradiation method, but the same effect can be obtained when the raster scanning irradiation method is used. The raster scanning irradiation method refers to a method in which continuous beam irradiation is performed by continuously irradiating a beam while changing the excitation amount of the scanning electromagnet, that is, while changing the irradiation position of the beam.

スキャニング照射法において、1つの層内での照射が終了すると、シンクロトロン24から出射されるビームのエネルギーが変更される。シンクロトロン24から出射されるビームのエネルギーを低く設定すると、浅い位置にある層内でビーム走査が行われ、前述と同様の陽子線照射が行われる。このように、患部の深さに合わせてビームのエネルギーを調整し、患部形状に合わせて深さ方向のビーム照射を行う(エネルギースタッキング)。
本実施例では、シンクロトロン24で加速するビームのエネルギーを変更する方法を採用したが、任意の厚みを持ったレンジシフタをビーム軸上に挿入させてビームエネルギーを変更することでも、同様の効果を得ることができる。
In the scanning irradiation method, when irradiation within one layer is completed, the energy of the beam emitted from the synchrotron 24 is changed. When the energy of the beam emitted from the synchrotron 24 is set low, beam scanning is performed within a shallow layer, and proton beam irradiation similar to that described above is performed. In this manner, the beam energy is adjusted according to the depth of the affected area, and beam irradiation in the depth direction is performed according to the shape of the affected area (energy stacking).
In this embodiment, the method of changing the energy of the beam accelerated by the synchrotron 24 is adopted. However, the same effect can be obtained by changing the beam energy by inserting a range shifter having an arbitrary thickness on the beam axis. Obtainable.

次に、本実施例の照射ノズル18(第2照射部17b)によって実現される散乱体照射法の概略を説明する。散乱体照射法の代表的例であるウォブラー照射法を例に、以下に説明する。   Next, an outline of the scatterer irradiation method realized by the irradiation nozzle 18 (second irradiation unit 17b) of the present embodiment will be described. A wobbler irradiation method, which is a typical example of the scatterer irradiation method, will be described below.

ウォブラー照射法を用いる場合、制御装置19は、照射ノズル18内のビーム軸上に第2照射部17bが配置されているかを確認する。第1照射部17aの第2ガスチェンバー1bが伸ばされた状態で設置されている場合、制御装置19は、第2ガスチェンバー1bをビーム進行方向に縮ませる。第2ガスチェンバー1bは、ビーム進行方向に対して伸縮する機能によって、走査電磁石2b下流の所定の位置まで短縮される。このとき、制御装置19は、ガスチェンバー1内の不活性ガスを抜くように制御し、ガスチェンバー1内を空気雰囲気に充填する。制御装置19は、散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14をビーム軸上に配置する。具体的には、回転軸部11bを中心にして回転体11aを回転させ、回転体11a上に設置された散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14をビーム経路上に移動する。それぞれの回転体11aが回転軸部11bに対して独立に回転することで、ビーム照射を受ける患者に最も適した散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14が選択される。なお、コリメータ5は、患部形状に合った適切な形に可動される。ボーラス7は、患部形状に合わせて適切なものが選択され、ビーム軸上に設置される。   When using the wobbler irradiation method, the control device 19 confirms whether or not the second irradiation unit 17 b is arranged on the beam axis in the irradiation nozzle 18. When the second gas chamber 1b of the first irradiation unit 17a is installed in the extended state, the control device 19 contracts the second gas chamber 1b in the beam traveling direction. The second gas chamber 1b is shortened to a predetermined position downstream of the scanning electromagnet 2b by the function of expanding and contracting with respect to the beam traveling direction. At this time, the control device 19 performs control so as to remove the inert gas in the gas chamber 1 and fills the air atmosphere in the gas chamber 1. The control device 19 arranges the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14 on the beam axis. Specifically, the rotating body 11a is rotated around the rotating shaft portion 11b, and the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14 installed on the rotating body 11a are moved on the beam path. As each rotator 11a rotates independently with respect to the rotating shaft 11b, the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14 that are most suitable for the patient receiving the beam irradiation are selected. The collimator 5 is moved to an appropriate shape that matches the shape of the affected part. An appropriate bolus 7 is selected according to the shape of the affected part, and is set on the beam axis.

患者15が横たわっているベッド16が移動され、患部がビーム軸の延長線上に位置するように位置決めされる。ウォブラー照射法では、走査電磁石2a,2bを使ってビームを円形に走査し、ビーム進行方向と垂直な方向に均一な線量分布を形成する。一対の走査電磁石2a,2bには、それぞれ走査電磁石電源(図示せず)が接続される。走査電磁石電源は、患部領域とビームの入射エネルギーに応じて、適切な時間変化量を持った電流を、走査電磁石2a,2bに供給する。具体的には、走査電磁石の電源は、ビームを円形に走査するために、周期的に正負が反転し、位相が90度ずれている最大電流値が等しい交流電流を、それぞれの走査電磁石2a,2bに供給する。このときの最大電流値が、ビームの走査範囲を決めている。走査電磁石2a,2bで走査されたビームは、散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14を通過する。患部の深さに応じてシンクロトロン24から出射するビームのエネルギーを変更し、ビームの到達深度を患部領域と一致させる。コリメータ5は、ビーム進行方向に対して垂直な方向の患部形状に合った適切な形状にビームを形成する。また、ボーラス7は、ビーム進行方向の患部形状に合うように、ビームの到達深度を調整する。この結果、設定された患部領域において照射線量が集中し、可能な限り均一な線量分布の照射野を形成する。   The bed 16 on which the patient 15 lies is moved and positioned so that the affected area lies on the extension of the beam axis. In the wobbler irradiation method, the scanning electromagnets 2a and 2b are used to scan a beam in a circular shape, and a uniform dose distribution is formed in a direction perpendicular to the beam traveling direction. A scanning electromagnet power source (not shown) is connected to each of the pair of scanning electromagnets 2a and 2b. The scanning electromagnet power supply supplies a current having an appropriate amount of time change to the scanning electromagnets 2a and 2b in accordance with the affected area and the incident energy of the beam. Specifically, in order to scan the beam in a circular shape, the power source of the scanning electromagnets converts alternating currents having the same maximum current value whose polarity is periodically reversed and whose phase is shifted by 90 degrees into the respective scanning electromagnets 2a, 2a, 2b. The maximum current value at this time determines the beam scanning range. The beams scanned by the scanning electromagnets 2 a and 2 b pass through the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14. The energy of the beam emitted from the synchrotron 24 is changed according to the depth of the affected area, and the reaching depth of the beam is made to coincide with the affected area. The collimator 5 forms a beam in an appropriate shape that matches the shape of the affected part in a direction perpendicular to the beam traveling direction. Further, the bolus 7 adjusts the beam arrival depth so as to match the shape of the affected part in the beam traveling direction. As a result, the irradiation dose concentrates in the set affected area, and an irradiation field having a uniform dose distribution is formed as much as possible.

本実施例によれば、以下に示す効果を得ることができる。   According to the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本実施例では、一つの照射ノズル18内に、拡大ブラッグピーク形成フィルタなどの機器を用いて粒子線照射野を形成する照射法とスキャニング照射法の異なる二つの照射法に必要な機器類を搭載できる。またそれら異なる二つの照射法に必要な機器を搭載した照射ノズルは、互いの照射法を容易に切り替えて粒子線照射できる。そのため粒子線治療システムは異なる二つの照射法に対応するために二つのビームライン,治療室、及び照射ノズルを設ける必要がなく、一つのビームライン,治療室、及び照射ノズルで患者の患部の大きさによらない効率のよい粒子線照射を行うことができる。よって従来に比較して粒子線治療システムのコストを低く抑えることができる。また、それに伴って、粒子線治療システムを備えた施設をコンパクトにできる。   (1) In this embodiment, equipment required for two different irradiation methods, ie, an irradiation method for forming a particle beam irradiation field using a device such as an enlarged Bragg peak forming filter in one irradiation nozzle 18 and a scanning irradiation method. Can be loaded. Moreover, the irradiation nozzle which mounts the apparatus required for these two different irradiation methods can switch a mutual irradiation method easily, and can perform particle beam irradiation. Therefore, the particle beam therapy system does not require two beam lines, treatment rooms, and irradiation nozzles in order to cope with two different irradiation methods, and the size of the affected area of the patient can be increased with one beam line, treatment room, and irradiation nozzle. Therefore, efficient particle beam irradiation can be performed. Therefore, the cost of the particle beam therapy system can be reduced as compared with the prior art. Accordingly, the facility equipped with the particle beam therapy system can be made compact.

(2)本実施例では、散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14を回転体11a上に設置し、回転体11aを回転軸部11b中心に回転させることで、ビーム軸上に散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14を配置した。回転体11aには複数の散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14を設置できるため、患者毎に交換する必要はない。なお、散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14を回転して移動させる構成の場合、スライド式で移動させる場合に比べて、ビーム軸に垂直な方向に対する照射ノズル18を小型化できる。   (2) In the present embodiment, the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14 are installed on the rotator 11a, and the rotator 11a is rotated about the rotation shaft portion 11b, whereby the scatterer 12, An SOBP filter 13 and a range shifter 14 are arranged. Since a plurality of scatterers 12, SOBP filters 13, and range shifters 14 can be installed on the rotator 11a, there is no need to replace each patient. In addition, in the structure which rotates and moves the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14, the irradiation nozzle 18 with respect to a direction perpendicular | vertical to a beam axis can be reduced compared with the case where it moves by a slide type.

(3)本実施例では、第2チェンバーの伸縮部に剛体を用いており、高い強度を備える。従って、チェンバー内を高真空に保つ事ができる。ガスチェンバー内を高真空に保つと、よりビームの散乱が抑えられる。   (3) In a present Example, the rigid body is used for the expansion-contraction part of the 2nd chamber, and it has high intensity | strength. Therefore, the inside of the chamber can be kept at a high vacuum. If the inside of the gas chamber is kept at a high vacuum, scattering of the beam can be further suppressed.

(4)本実施例の図5及び図6に示すガスチェンバーを採用した場合は、ビーム軸方向の各位置における第2ガスチェンバーの径を一定にできる。従って、第2照射部17bの回転軸11をビーム軸に近づける事ができ、コンパクトな照射ノズルを実現する。また、伸縮のための駆動機構もコンパクトに収められる。   (4) When the gas chamber shown in FIGS. 5 and 6 of this embodiment is employed, the diameter of the second gas chamber at each position in the beam axis direction can be made constant. Therefore, the rotation axis 11 of the second irradiation unit 17b can be brought close to the beam axis, and a compact irradiation nozzle is realized. In addition, the drive mechanism for expansion and contraction can be stored in a compact manner.

(5)伸縮機構を持つガスチェンバーを持たない場合、照射ノズルはスキャニング照射時においてビームの散乱を抑える事ができない。従って、本実施例は伸縮機構をもつガスチェンバーを有すため、ビームの広がりを抑えることができ、患部以外の正常組織に高線量が付与することを防止できる。   (5) If the gas chamber having the expansion / contraction mechanism is not provided, the irradiation nozzle cannot suppress beam scattering during scanning irradiation. Therefore, since this embodiment has a gas chamber having an expansion / contraction mechanism, it is possible to suppress the spread of the beam and to prevent a high dose from being applied to normal tissues other than the affected part.

本実施例の陽子線治療装置100aは、実施例1の陽子線治療装置100において第2ガスチェンバー1bの駆動機構(図7に示すモーター駆動)を、図8に示す油圧駆動に替えた構成を有する。以下、実施例1と異なる構成について説明する。   The proton beam therapy apparatus 100a of the present embodiment has a configuration in which the drive mechanism (motor drive shown in FIG. 7) of the second gas chamber 1b is replaced with the hydraulic drive shown in FIG. Have. Hereinafter, a configuration different from that of the first embodiment will be described.

本実施例の第2ガスチェンバー1bは、図8に示すように、駆動方式として油圧シリンダーを利用する。油圧シリンダー49は、走査電磁石2a及び2bに干渉しないように、第1ガスチェンバー1aに取り付けられる。油圧シリンダー49の可動部先端50は、第2ガスチェンバー1bの下流部分に取り付けられた遮蔽窓3bまたは剛体リング43または第2ガスチェンバー1b自身に取り付けられる。剛体リング43は、第2ガスチェンバー1bと第2ガスチェンバー1bの下流側の隔離窓3bとの間に接続されている。油圧シリンダー49がビーム経路に沿ってビーム軸方向に移動することで、第2ガスチェンバー1b全体を伸縮稼動させる。次に、油圧シリンダー49の油圧系51について説明する。
油圧系51は、照射ノズル18のケーシングの外側に設置される。油圧系51は、油圧制御ユニット52,油圧ポンプ53,オイルタンク54,油圧計55,安全弁56を有する。油圧制御ユニット52が、油圧シリンダー49内部の圧力を調整することで、油圧シリンダー49を任意の適切な長さになるように制御する。油圧制御ユニット52が油圧ポンプ53に接続される。油圧ポンプ53は、油圧制御ユニット52の制御にしたがって、適切な量のオイルをオイルタンク54から油圧シリンダー49内に送る。また、油圧制御ユニット52が油圧計55及び安全弁56に接続される。油圧制御ユニット52は、油圧計55を用いて油圧シリンダー49の圧力を測定し、異常な圧力が検出された場合には安全弁56を用いてオイルタンク54にオイルを開放する仕組になっている。
As shown in FIG. 8, the second gas chamber 1b of the present embodiment uses a hydraulic cylinder as a drive system. The hydraulic cylinder 49 is attached to the first gas chamber 1a so as not to interfere with the scanning electromagnets 2a and 2b. The movable portion tip 50 of the hydraulic cylinder 49 is attached to the shielding window 3b or the rigid ring 43 attached to the downstream portion of the second gas chamber 1b or the second gas chamber 1b itself. The rigid ring 43 is connected between the second gas chamber 1b and the isolation window 3b on the downstream side of the second gas chamber 1b. The hydraulic cylinder 49 moves in the beam axis direction along the beam path, so that the entire second gas chamber 1b is expanded and contracted. Next, the hydraulic system 51 of the hydraulic cylinder 49 will be described.
The hydraulic system 51 is installed outside the casing of the irradiation nozzle 18. The hydraulic system 51 includes a hydraulic control unit 52, a hydraulic pump 53, an oil tank 54, a hydraulic gauge 55, and a safety valve 56. The hydraulic control unit 52 controls the hydraulic cylinder 49 to have any appropriate length by adjusting the pressure inside the hydraulic cylinder 49. A hydraulic control unit 52 is connected to the hydraulic pump 53. The hydraulic pump 53 sends an appropriate amount of oil from the oil tank 54 into the hydraulic cylinder 49 according to the control of the hydraulic control unit 52. Further, the hydraulic control unit 52 is connected to the hydraulic gauge 55 and the safety valve 56. The hydraulic control unit 52 is configured to measure the pressure of the hydraulic cylinder 49 using a hydraulic gauge 55 and to release oil to the oil tank 54 using a safety valve 56 when an abnormal pressure is detected.

本実施例でも、実施例1の(1)〜(5)と同様の効果を得ることができる。さらに、以下の効果を得ることができる。   Also in the present embodiment, the same effects as (1) to (5) of the first embodiment can be obtained. Furthermore, the following effects can be obtained.

(6)本実施例のように油圧駆動を採用すると、モーター駆動と比較してより安定に重量物を駆動できる。また、油圧駆動は、モーター駆動と同じ力をよりコンパクトな構成で実現できる。従って、安定した第2チェンバーの伸縮を実現する、コンパクトな照射ノズルを構成できる。   (6) When the hydraulic drive is employed as in the present embodiment, the heavy object can be driven more stably than the motor drive. Also, the hydraulic drive can achieve the same force as the motor drive with a more compact configuration. Therefore, a compact irradiation nozzle that realizes stable expansion and contraction of the second chamber can be configured.

本実施例の陽子線治療装置100bは、実施例1の陽子線治療装置100において第2ガスチェンバー1bの駆動機構(図7に示すモーター駆動)を、図9に示す空気シリンダーに替えた構成を有する。以下、実施例1と異なる構成について説明する。   The proton beam therapy apparatus 100b of the present embodiment has a configuration in which the drive mechanism (motor drive shown in FIG. 7) of the second gas chamber 1b is replaced with the air cylinder shown in FIG. 9 in the proton beam therapy apparatus 100 of the first embodiment. Have. Hereinafter, a configuration different from that of the first embodiment will be described.

本実施例の第2ガスチェンバー1bは、図9に示すように、空気圧シリンダーを利用する。空気圧シリンダー57は、走査電磁石2a及び2bに干渉しないように第1ガスチェンバー1aに取り付けられる。空気圧シリンダー57の可動部先端58は、第2ガスチェンバー1bの下流部遮蔽窓3bまたは剛体リング43または第2ガスチェンバー1b自身に取り付けられる。空気圧シリンダー57がビーム経路に沿ってビーム軸方向に移動することで、第2ガスチェンバー1b全体を伸縮稼動させる。次に、空気圧シリンダー57の空気圧系59について説明する。空気圧シリンダー57の空気圧系59は、照射ノズル18内に設置される。空気圧系59は、空気圧制御ユニット60,圧縮機61,空気圧計62,安全弁63を有する。空気圧制御ユニット60が圧縮機61,空気圧計62,安全弁63に接続される。空気圧制御ユニット60が、空気圧シリンダー57内部の圧力を調整することによって、空気圧シリンダー57を任意の適切な長さになるように制御する。圧縮機61は、空気圧制御ユニット60の制御にしたがって、適切な量の空気を空気圧シリンダー57内に送る。また、空気圧制御ユニット60は、空気圧計62を用いて空気圧シリンダー57の圧力を測定し、異常な圧力が検出された場合には安全弁63を用いて大気中に空気を開放する仕組になっている。なお、上記で述べた実施例1のモーター、実施例2の油圧シリンダー及び実施例3の空気圧シリンダーといった駆動機構以外にも、内部のガス圧を調製することで第2チェンバー1bを伸縮させる構成であってもよい。   The second gas chamber 1b of this embodiment uses a pneumatic cylinder as shown in FIG. The pneumatic cylinder 57 is attached to the first gas chamber 1a so as not to interfere with the scanning electromagnets 2a and 2b. The movable portion tip 58 of the pneumatic cylinder 57 is attached to the downstream shielding window 3b or the rigid ring 43 of the second gas chamber 1b or the second gas chamber 1b itself. The pneumatic cylinder 57 moves in the beam axis direction along the beam path, so that the entire second gas chamber 1b is expanded and contracted. Next, the pneumatic system 59 of the pneumatic cylinder 57 will be described. A pneumatic system 59 of the pneumatic cylinder 57 is installed in the irradiation nozzle 18. The pneumatic system 59 includes a pneumatic control unit 60, a compressor 61, an air pressure gauge 62, and a safety valve 63. The air pressure control unit 60 is connected to the compressor 61, the air pressure gauge 62, and the safety valve 63. The pneumatic control unit 60 controls the pneumatic cylinder 57 to have any appropriate length by adjusting the pressure inside the pneumatic cylinder 57. The compressor 61 sends an appropriate amount of air into the pneumatic cylinder 57 under the control of the pneumatic control unit 60. The air pressure control unit 60 measures the pressure of the air pressure cylinder 57 using the air pressure gauge 62, and when an abnormal pressure is detected, the air pressure control unit 60 opens the air to the atmosphere using the safety valve 63. . In addition to the drive mechanisms such as the motor of the first embodiment, the hydraulic cylinder of the second embodiment, and the pneumatic cylinder of the third embodiment described above, the second chamber 1b is expanded and contracted by adjusting the internal gas pressure. There may be.

本実施例でも、実施例1の(1)〜(5)と同様の効果を得ることができる。さらに、以下の効果を得ることができる。   Also in the present embodiment, the same effects as (1) to (5) of the first embodiment can be obtained. Furthermore, the following effects can be obtained.

(7)空圧駆動は、駆動に用いる流体が空気であるため、空気を供給するホース等を軽くできる。従って、本実施例のように空圧駆動を採用することによって、照射ノズルの重量増加を抑える事ができ、回転ガントリーへの負担を軽減する。また油圧駆動と比較すると、空圧駆動は衝撃に強く、さらにオイル漏れによる照射室の汚染を生じない。   (7) In the pneumatic driving, since the fluid used for driving is air, a hose and the like for supplying air can be lightened. Therefore, by adopting pneumatic driving as in the present embodiment, an increase in the weight of the irradiation nozzle can be suppressed, and the burden on the rotating gantry is reduced. Compared with hydraulic drive, pneumatic drive is more resistant to impact and does not cause contamination of the irradiation chamber due to oil leakage.

本実施例の陽子線治療装置100cは、実施例1の陽子線治療装置100において第2ガスチェンバー1bの構成を、図10に示す第2ガスチェンバー1cに替えた構成を有する。以下、実施例1と異なる構成について説明する。   The proton beam therapy apparatus 100c of the present embodiment has a configuration in which the configuration of the second gas chamber 1b in the proton beam therapy apparatus 100 of the first embodiment is replaced with the second gas chamber 1c shown in FIG. Hereinafter, a configuration different from that of the first embodiment will be described.

本実施例では、一つの治療室(または照射装置20)で、複数の照射法(例えば、スキャニング照射法と散乱体照射法)を実現するために、第2ガスチェンバー1cを複数のチェンバー部1dに分割する。各チェンバー部1dは、可動式治具の各回転体11aに設置される。第2ガスチェンバー1cは、各回転体の回転を妨げない長さのチェンバー部1dに分割されている。各チェンバー部1dは、散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14と同様の方法で、回転軸部11bを中心に回転する。第2ガスチェンバー1cは、回転体11aを回転させることで、照射ノズル18内のビーム経路におけるガスチェンバー1の占有率を、実施例1の場合と同様に変化させることがきできる。各チェンバー部1dの両端(上流側と下流側の端)には遮蔽窓3cが設置され、各チェンバー部1cの内部の気密性を保っている。また実施例1では、第2ガスチェンバー1bと第1ガスチェンバー1aはお互いにフランジで接続されていたが、本実施例では第2ガスチェンバー1cと第1ガスチェンバー1aは分割されている。よって第1ガスチェンバー1aの気密性を保つために、第1ガスチェンバー1aの下流側には遮蔽窓(図示せず)が設置される。   In this embodiment, in order to realize a plurality of irradiation methods (for example, a scanning irradiation method and a scatterer irradiation method) in one treatment room (or the irradiation apparatus 20), the second gas chamber 1c is replaced with a plurality of chamber portions 1d. Divide into Each chamber portion 1d is installed on each rotating body 11a of the movable jig. The 2nd gas chamber 1c is divided | segmented into the chamber part 1d of the length which does not prevent rotation of each rotary body. Each chamber portion 1d rotates around the rotation shaft portion 11b in the same manner as the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14. The second gas chamber 1c can change the occupancy rate of the gas chamber 1 in the beam path in the irradiation nozzle 18 in the same manner as in the first embodiment by rotating the rotating body 11a. Shielding windows 3c are installed at both ends (upstream and downstream ends) of each chamber portion 1d to maintain the airtightness inside each chamber portion 1c. In the first embodiment, the second gas chamber 1b and the first gas chamber 1a are connected to each other by a flange. However, in the present embodiment, the second gas chamber 1c and the first gas chamber 1a are divided. Therefore, in order to maintain the airtightness of the first gas chamber 1a, a shielding window (not shown) is installed on the downstream side of the first gas chamber 1a.

本実施例においてスキャニング照射法を行う場合、図10(a)のように、ビーム経路上に第2ガスチェンバー1cを配置する。つまり、ビーム軸上に各チェンバー部1dが配置されていない場合、制御装置19は、回転軸部11bを中心に回転体11aを回転させ、各チェンバー部1dをビーム軸に沿って1列に並べる。ビーム経路に沿ってチェンバー部1dが並べられているため、ビーム10は十分長くHeガス中を通過する事ができ、患者に照射されるビーム径の拡大を防ぐことできる。結果、ビーム径が細いビームを使ったスキャニング照射法を可能にする。   In the case of performing the scanning irradiation method in the present embodiment, the second gas chamber 1c is disposed on the beam path as shown in FIG. That is, when each chamber part 1d is not arrange | positioned on a beam axis, the control apparatus 19 rotates the rotary body 11a centering on the rotating shaft part 11b, and arranges each chamber part 1d in a line along a beam axis. . Since the chamber portions 1d are arranged along the beam path, the beam 10 can pass through the He gas for a sufficiently long time, and the enlargement of the beam diameter irradiated to the patient can be prevented. As a result, a scanning irradiation method using a beam having a small beam diameter is enabled.

本実施例において散乱体照射照射法を行う場合、図10(b)のように、回転体11a上のチェンバー部1dは、回転軸部11bを中心に回転することで、ビーム軸外であって照射ノズル18内でビームが通過する領域(ビーム経路)からはずされる。代わりに回転体11aに設置された散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14がビーム経路上に設置される。そのとき、それぞれの回転体11aが回転軸部11bに対して独立に回転することで、ビーム照射を受ける患者に最も適した散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14が選択される。   When performing the scatterer irradiation irradiation method in the present embodiment, as shown in FIG. 10B, the chamber portion 1d on the rotating body 11a is rotated about the rotating shaft portion 11b so that it is off the beam axis. It is removed from the region (beam path) through which the beam passes in the irradiation nozzle 18. Instead, the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14 installed on the rotating body 11a are installed on the beam path. At this time, each rotator 11a is independently rotated with respect to the rotating shaft portion 11b, whereby the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14 that are most suitable for the patient receiving the beam irradiation are selected.

本実施例では、各チェンバー部1dにあらかじめガスを封入して使用する。第2ガスチェンバー1cは散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14と同様に回転体11aから容易に取り外す事ができるため、封入されたガスが漏れて失われた場合、再充填して交換する事ができる。   In the present embodiment, each chamber portion 1d is preliminarily filled with gas. Since the second gas chamber 1c can be easily removed from the rotating body 11a in the same manner as the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14, if the enclosed gas leaks and is lost, it can be refilled and replaced. Can do.

本実施例でも、実施例1の(1)〜(5)と同様の効果を得ることができる。   Also in the present embodiment, the same effects as (1) to (5) of the first embodiment can be obtained.

(8)本実施例にように第2ガスチェンバーを分割し、ガスチェンバー1cのような構成にすることで、ガス流路系の必要がなくなる。また、ガスチェンバーやSOBPフィルタといった機器と一緒に第2照射部17bに設置される。従って、新たな可動機構を追加する必要もない。照射ノズルの機器数増加を、抑えることができる。さらに、ガスチェンバーの取り外し及び交換が容易であるため、メンテナンス性が向上する。   (8) By dividing the second gas chamber as in the present embodiment and adopting a configuration like the gas chamber 1c, the need for a gas flow path system is eliminated. Moreover, it installs in the 2nd irradiation part 17b with apparatuses, such as a gas chamber and a SOBP filter. Therefore, it is not necessary to add a new movable mechanism. The increase in the number of irradiation nozzles can be suppressed. Furthermore, since the gas chamber can be easily removed and replaced, the maintainability is improved.

本実施例の陽子線治療装置100dは、実施例1の陽子線治療装置100において照射ノズル18を、図11に示す照射ノズル18aに替えた構成を有する。以下、実施例1と異なる構成について説明する。   The proton beam therapy apparatus 100d of the present embodiment has a configuration in which the irradiation nozzle 18 in the proton beam therapy apparatus 100 of the first embodiment is replaced with an irradiation nozzle 18a illustrated in FIG. Hereinafter, a configuration different from that of the first embodiment will be described.

本実施例の照射ノズル18bは、第2ガスチェンバー1bの内部に第2照射部17bを配置する。本実施例の第2ガスチェンバー1bは、実施例1の第2ガスチェンバー1bよりも大きい。このような構成によっても、一つの治療室(または照射装置20)で、複数の照射法(例えば、スキャニング照射法と散乱体照射法)を実現することが可能になる。   In the irradiation nozzle 18b of the present embodiment, the second irradiation unit 17b is disposed inside the second gas chamber 1b. The second gas chamber 1b of the present embodiment is larger than the second gas chamber 1b of the first embodiment. Even with such a configuration, a plurality of irradiation methods (for example, a scanning irradiation method and a scatterer irradiation method) can be realized in one treatment room (or irradiation device 20).

ガスチェンバー1の第2ガスチェンバー1bを、図11のようにビーム進行方向に対して垂直方向に拡大変形させる。第2ガスチェンバー1bの拡大変形部内には、散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14を設置した第2照射部17b(可動式治具)が納まるようになっている。ガスチェンバー1には、図3に示したようなガス流路系を通して、Heガスが充填される。   The second gas chamber 1b of the gas chamber 1 is expanded and deformed in a direction perpendicular to the beam traveling direction as shown in FIG. A second irradiation unit 17b (movable jig) in which the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14 are installed is housed in the enlarged deformed part of the second gas chamber 1b. The gas chamber 1 is filled with He gas through a gas flow path system as shown in FIG.

本実施例において、スキャニング照射法を行う場合は、散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14を納めた可動式治具の回転体11aが回転軸部11bを中心に回転することで、散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14がビーム経路上からはずされる。   In this embodiment, when the scanning irradiation method is performed, the rotator 11a of the movable jig containing the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14 is rotated about the rotation shaft portion 11b, whereby the scatterer 12 , SOBP filter 13 and range shifter 14 are removed from the beam path.

本実施例において、散乱体照射法を行う場合、第2ガスチェンバー1bの拡大変形部内に設置してある回転体11aが回転軸部11bを中心に回転することで、散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14がビーム経路上に設置される。そのとき、それぞれの回転体11aが回転軸部11bに対して独立に回転することで、ビーム照射を受ける患者に最も適した散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14が選択される。   In the present embodiment, when the scatterer irradiation method is performed, the rotator 11a installed in the enlarged deformed portion of the second gas chamber 1b rotates around the rotating shaft portion 11b, whereby the scatterer 12 and the SOBP filter 13 are obtained. The range shifter 14 is installed on the beam path. At this time, each rotator 11a is independently rotated with respect to the rotating shaft portion 11b, whereby the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14 that are most suitable for the patient receiving the beam irradiation are selected.

本実施例でも、実施例1の(1)(2)と同様の効果を得ることができる。さらに、以下の効果を得ることができる。   Also in this embodiment, the same effects as (1) and (2) of Embodiment 1 can be obtained. Furthermore, the following effects can be obtained.

(9)本実施例によれば、第2ガスチェンバー1bの中に第2照射部17bを配置するため、照射法を切り替える際に必要な第2ガスチェンバーの可動機構を必要としない。従って、照射ノズルの機器数増加を抑えられる。   (9) According to the present embodiment, since the second irradiation unit 17b is arranged in the second gas chamber 1b, the movable mechanism of the second gas chamber necessary for switching the irradiation method is not required. Therefore, an increase in the number of irradiation nozzles can be suppressed.

実施例1乃至実施例5では、散乱体照射法におけるビーム進行方向と垂直な方向にできるだけ均一な線量分布を形成する手段としてウォブラー照射法を採用したが、ディスクリートスポット走査照射法やラスター走査照射法を採用してもよい。ディスクリートスポット走査照射法やラスター走査照射法を採用した場合も、装置構成は実施例1乃至実施例5と同様である。そのとき、ビーム走査距離及び時間の短縮、要求ビーム走査精度の緩和といった効果を得るために、ビーム経路上に散乱体を設置してビーム径を拡大させる手段を選択する事ができる。これらの散乱体照射法を用いる場合、第2照射部17bには、照射を受ける患者から見て順番(ビーム軸の下流側から順)に、レンジシフタ14,SOBPフィルタ13,散乱体12が設置される。レンジシフタ14,SOBPフィルタ13,散乱体12は、粒子線の照射を受ける患者15の患部形状,位置に合わせたものが選択される。さらに、ビームモニタで患者の各照射位置における照射線量を測定・記録する。測定した照射線量が、既定線量に達した照射位置に関してはビームの照射を終了し、既定線量に達していない照射位置に関しては既定線量に達するまで複数回のビーム走査と照射を繰り返し、最終的に均一な線量分布を得る照射法も、散乱体照射法においてビームの進行方向と垂直な方向に均一な線量分布を形成する手段として有効である。これらの散乱体照射法を用いる場合、第2照射部17bには、照射を受ける患者から見て順番に、レンジシフタ14,SOBPフィルタ13,散乱体12が設置される。レンジシフタ14,SOBPフィルタ13,散乱体12は、粒子線の照射を受ける患者15の患部形状,位置に合わせたものが選択される。   In the first to fifth embodiments, the wobbler irradiation method is adopted as means for forming a dose distribution as uniform as possible in the direction perpendicular to the beam traveling direction in the scatterer irradiation method. However, the discrete spot scanning irradiation method and the raster scanning irradiation method are used. May be adopted. Even when a discrete spot scanning irradiation method or a raster scanning irradiation method is employed, the apparatus configuration is the same as that of the first to fifth embodiments. At that time, in order to obtain the effects of shortening the beam scanning distance and time, and relaxing the required beam scanning accuracy, a means for expanding the beam diameter by installing a scatterer on the beam path can be selected. When using these scatterer irradiation methods, the second irradiator 17b is provided with the range shifter 14, the SOBP filter 13, and the scatterer 12 in order from the patient receiving irradiation (in order from the downstream side of the beam axis). The The range shifter 14, SOBP filter 13, and scatterer 12 are selected according to the shape and position of the affected area of the patient 15 that is irradiated with the particle beam. Furthermore, the irradiation dose at each irradiation position of the patient is measured and recorded by the beam monitor. For the irradiation position where the measured irradiation dose reaches the predetermined dose, the beam irradiation ends, and for the irradiation position that does not reach the predetermined dose, multiple beam scans and irradiations are repeated until the predetermined dose is reached. An irradiation method for obtaining a uniform dose distribution is also effective as a means for forming a uniform dose distribution in a direction perpendicular to the beam traveling direction in the scatterer irradiation method. When using these scatterer irradiation methods, the range shifter 14, the SOBP filter 13, and the scatterer 12 are installed in the second irradiation unit 17b in order from the patient receiving irradiation. The range shifter 14, SOBP filter 13, and scatterer 12 are selected according to the shape and position of the affected area of the patient 15 that is irradiated with the particle beam.

実施例1乃至実施例5では、散乱体照射法においてビーム進行方向に均一な線量分布を形成するための手段として、SOBPフィルタ13を用いたが、SOBPフィルタ13のかわりに、エネルギースタッキングを用いることも有効である。エネルギースタッキングを行う場合、SOBPフィルタ13の代わりにミニSOBPフィルタをビーム径路上に設置することが選択できる。ミニSOBPフィルタは、患部形状を網羅した拡大ブラッグピークを作ることのできる通常のSOBPフィルタに比べて、ビームのブラッグピークをある程度広がりをもった分布、例えばガウス分布状に広げる。そのため、ミニSOBPフィルタを用いた場合、エネルギースタッキングに必要なエネルギー数を減らすことができる。   In the first to fifth embodiments, the SOBP filter 13 is used as means for forming a uniform dose distribution in the beam traveling direction in the scatterer irradiation method. However, instead of the SOBP filter 13, energy stacking is used. Is also effective. When performing energy stacking, it can be selected that a mini SOBP filter is installed on the beam path instead of the SOBP filter 13. The mini SOBP filter widens the Bragg peak of the beam in a distribution having a certain extent, for example, a Gaussian distribution, as compared with a normal SOBP filter that can create an enlarged Bragg peak that covers the shape of the affected part. Therefore, when a mini SOBP filter is used, the number of energy required for energy stacking can be reduced.

実施例1乃至実施例5では、可動式治具11の可動方式として回転式を採用したが、スライドする台を用いることでも同様の効果を得る事ができる。スライドする台を用いた場合、散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14は、ビーム経路方向に対して垂直方向にスライドする台(図示せず)に設置される。ガスチェンバー1の可動部分1bが可動して照射ノズル18上流部に折りたたまれているときには、台がビーム経路上に対してスライドして迫り出してくることで、散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14をビーム経路上に設置する事ができる。逆に台がスライドしてビーム経路を避けることで、散乱体12,SOBPフィルタ13,レンジシフタ14をビーム経路上から取り外す事ができ、ガスチェンバー1の可動部分1bを可動させてガスチェンバー1を延長できる。   In the first to fifth embodiments, the rotary method is adopted as the movable method of the movable jig 11, but the same effect can be obtained by using a slide base. When a slide base is used, the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14 are installed on a base (not shown) that slides in a direction perpendicular to the beam path direction. When the movable part 1b of the gas chamber 1 is moved and folded at the upstream part of the irradiation nozzle 18, the base slides on the beam path and comes out, so that the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter. 14 can be installed on the beam path. On the contrary, the scatterer 12, the SOBP filter 13, and the range shifter 14 can be removed from the beam path by sliding the platform to avoid the beam path, and the movable part 1b of the gas chamber 1 is moved to extend the gas chamber 1. it can.

本発明の好適な一実施例である陽子線治療システムの構成図である。It is a block diagram of the proton beam treatment system which is one preferable Example of this invention. 本発明の好適な一実施例である陽子線治療システムに備えられる照射野形成装置の構成図である。It is a block diagram of the irradiation field formation apparatus with which the proton beam treatment system which is one preferable Example of this invention is equipped. 照射野形成装置に備えられるガスチェンバーの充填ガス系統の構成図である。It is a block diagram of the filling gas system | strain of the gas chamber with which an irradiation field forming apparatus is equipped. 照射野形成装置に備えられるガスチェンバーの可動方式を示す構成図である。It is a block diagram which shows the movable system of the gas chamber with which an irradiation field forming apparatus is equipped. 照射野形成装置に備えられるガスチェンバーの可動方式を示す他の構成図である。It is another block diagram which shows the movable system of the gas chamber with which an irradiation field forming apparatus is equipped. 照射野形成装置に備えられるガスチェンバーの可動方式を示す他の構成図である。It is another block diagram which shows the movable system of the gas chamber with which an irradiation field forming apparatus is equipped. 照射野形成装置に備えられる第2ガスチェンバーの駆動方法を示す構成図である。It is a block diagram which shows the drive method of the 2nd gas chamber with which an irradiation field forming apparatus is equipped. 照射野形成装置に備えられる第2ガスチェンバーの駆動方法を示す他の構成図である。It is another block diagram which shows the drive method of the 2nd gas chamber with which an irradiation field forming apparatus is equipped. 照射野形成装置に備えられる第2ガスチェンバーの駆動方式を示す他の構成図である。It is another block diagram which shows the drive system of the 2nd gas chamber with which an irradiation field forming apparatus is equipped. 本発明の好適な他の実施例である陽子線治療システムに備えられる照射野形成装置の構成図である。It is a block diagram of the irradiation field forming apparatus with which the proton beam treatment system which is another suitable Example of this invention is equipped. 本発明の好適な他の実施例である陽子線治療システムに備えられる照射野形成装置の一部の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows a part of structure of the irradiation field forming apparatus with which the proton beam treatment system which is another suitable Example of this invention is equipped.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガスチェンバー
1a 第1ガスチェンバー
1b,1c 第2ガスチェンバー
1d チェンバー部
2a,2b 走査電磁石
3a,3b,3c 遮蔽窓(隔離窓)
4a,4b ビームモニタ
5 コリメータ
6 スノート
7 ボーラス
8 真空ビームダクト
9 真空遮蔽窓
11a 回転体
11b 回転軸部
12 散乱体
13 SOPBフィルタ
14 レンジシフタ
15 患者
16 ベッド
18 照射野形成装置(照射ノズル)
20 照射装置
21 ビーム経路
22 ビーム輸送装置
23 出射用デフレクタ
24 シンクロトロン
25 ビーム発生装置
26 前段加速器
27 ガス供給管
28 流量調節弁
29 フラッシング配管
30 ガス排出管
31 オリフィス
32 ガスボンベ
33 開閉弁
34 バリアブルリークバルブ
35 圧力スイッチ
36 リリーフ弁
37 バッファ領域
38 節
39 気密シール
40 蛇腹構造
41 バネ
42 伸縮性の布状素材
43 剛体リング
44 レール
45 長軸
46 モーター
47a ギア
47b スクリュー
49 油圧シリンダー
51 油圧系
52 油圧制御ユニット
53 油圧ポンプ
54 オイルタンク
55 油圧計
56,63 安全弁
57 空気圧シリンダー
59 空気圧系
60 空気圧制御ユニット
61 圧縮機
62 空気圧計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas chamber 1a 1st gas chamber 1b, 1c 2nd gas chamber 1d Chamber part 2a, 2b Scanning electromagnet 3a, 3b, 3c Shielding window (isolation window)
4a, 4b Beam monitor 5 Collimator 6 Snout 7 Bolus 8 Vacuum beam duct 9 Vacuum shielding window 11a Rotating body 11b Rotating shaft 12 Scattering body 13 SOPB filter 14 Range shifter 15 Patient 16 Bed 18 Irradiation field forming device (irradiation nozzle)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Irradiation device 21 Beam path 22 Beam transport device 23 Output deflector 24 Synchrotron 25 Beam generator 26 Pre-accelerator 27 Gas supply pipe 28 Flow control valve 29 Flushing pipe 30 Gas discharge pipe 31 Orifice 32 Gas cylinder 33 On-off valve 34 Variable leak valve 35 Pressure switch 36 Relief valve 37 Buffer area 38 Node 39 Airtight seal 40 Bellows structure 41 Spring 42 Elastic cloth material 43 Rigid ring 44 Rail 45 Long shaft 46 Motor 47a Gear 47b Screw 49 Hydraulic cylinder 51 Hydraulic system 51 Hydraulic control unit 53 Hydraulic pump 54 Oil tank 55 Hydraulic gauge 56, 63 Safety valve 57 Pneumatic cylinder 59 Pneumatic system 60 Pneumatic control unit 61 Compressor 62 Pneumatic gauge

Claims (7)

荷電粒子ビームを設定されたエネルギーまで加速するビーム発生装置と、
治療室に配置され、荷電粒子ビームの照射野を形成する照射野形成装置と、
前記ビーム発生装置から出射された前記荷電粒子ビームを前記照射野形成装置に輸送するビーム輸送装置とを備え、
前記照射野形成装置は、
前記照射野形成装置に入射された前記荷電粒子ビームを走査する電磁石と、
ガスチェンバーを有する第1照射部と、
前記荷電粒子ビームの散乱量を調整する散乱体を有する第2照射部とを備え、
前記照射野形成装置内のビーム軸上に、前記第2照射部又は内部が不活性ガスで満たされた前記ガスチェンバーを有する第1照射部のいずれかが配置されるように切替え制御する制御装置を備えることを特徴とする粒子線治療システム。
A beam generator for accelerating a charged particle beam to a set energy;
An irradiation field forming device arranged in a treatment room and forming an irradiation field of a charged particle beam;
A beam transport device that transports the charged particle beam emitted from the beam generator to the irradiation field forming device;
The irradiation field forming device comprises:
An electromagnet that scans the charged particle beam incident on the irradiation field forming device;
A first irradiation unit having a gas chamber;
A second irradiation unit having a scatterer for adjusting the amount of scattering of the charged particle beam,
A control device that performs switching control so that either the second irradiation unit or the first irradiation unit having the gas chamber filled with an inert gas is disposed on the beam axis in the irradiation field forming device. A particle beam therapy system comprising:
荷電粒子ビームを設定されたエネルギーまで加速するビーム発生装置と、
治療室に配置され、荷電粒子ビームの照射野を形成する照射野形成装置と、
前記ビーム発生装置から出射された前記荷電粒子ビームを前記照射野形成装置に輸送するビーム輸送装置とを備え、
前記照射野形成装置は、
前記照射野形成装置に入射された前記荷電粒子ビームを走査する電磁石と、
真空チェンバーを有する第1照射部と、
前記荷電粒子ビームの散乱量を調整する散乱体を有する第2照射部とを備え、
前記照射野形成装置内のビーム軸上に、前記第2照射部又は内部が真空に保たれた前記真空チェンバーを有する第1照射部のいずれかが配置されるように切替え制御する制御装置を備えることを特徴とする粒子線治療システム。
A beam generator for accelerating a charged particle beam to a set energy;
An irradiation field forming device arranged in a treatment room and forming an irradiation field of a charged particle beam;
A beam transport device that transports the charged particle beam emitted from the beam generator to the irradiation field forming device;
The irradiation field forming device comprises:
An electromagnet that scans the charged particle beam incident on the irradiation field forming device;
A first irradiation unit having a vacuum chamber;
A second irradiation unit having a scatterer for adjusting the amount of scattering of the charged particle beam,
A control device is provided that performs switching control so that either the second irradiation unit or the first irradiation unit having the vacuum chamber in which the inside is maintained in a vacuum is disposed on the beam axis in the irradiation field forming device. A particle beam therapy system characterized by that.
前記制御装置は、前記照射野形成装置内のビーム軸上又は前記荷電粒子ビームが通過する領域外に前記第2照射部を移動して切替え制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の粒子線治療システム。   3. The control device according to claim 1, wherein the control device performs switching control by moving the second irradiation unit on a beam axis in the irradiation field forming device or outside a region through which the charged particle beam passes. Particle beam therapy system. 前記ガスチェンバーは、前記照射野形成装置内のビーム軸と平行な方向に伸縮可能な構成であることを特徴とする請求項1に記載の粒子線治療システム。   The particle beam therapy system according to claim 1, wherein the gas chamber is configured to be extendable and contractible in a direction parallel to a beam axis in the irradiation field forming device. 前記散乱体を有する前記第2照射部は、前記ガスチェンバー内に配置され、
前記制御装置は、前記第2照射部が照射野形成装置内の前記荷電粒子ビームが通過する領域外に位置しているときに、前記ガスチェンバーの内部を不活性ガスで満たすように制御し、前記第2照射部が照射野形成装置内の前記荷電粒子ビームが通過する領域に位置しているときに、前記ガスチェンバーの内部から不活性ガスを排出するように制御することを特徴とする請求項1又は4に記載の粒子線治療システム。
The second irradiation unit having the scatterer is disposed in the gas chamber,
The control device controls the gas chamber to be filled with an inert gas when the second irradiation unit is located outside the region through which the charged particle beam passes in the irradiation field forming device , When the second irradiation unit is located in a region through which the charged particle beam passes in the irradiation field forming apparatus, control is performed so as to discharge the inert gas from the inside of the gas chamber. Item 5. A particle beam therapy system according to Item 1 or 4.
前記真空チェンバーは、前記照射野形成装置内のビーム軸と平行な方向に伸縮可能な構成であることを特徴とする請求項2に記載の粒子線治療システム。   The particle beam therapy system according to claim 2, wherein the vacuum chamber is configured to be extendable and contractible in a direction parallel to a beam axis in the irradiation field forming apparatus. 前記第2照射部は、さらに拡大ブラッグピーク形成フィルタ及びレンジシフタを備え、
前記散乱体、前記拡大ブラックピーク形成フィルタ及びレンジシフタは、前記照射野形成装置内のビーム軸上又は前記荷電粒子ビームが通過する領域外に、それぞれ独立に移動可能な構成であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の粒子線治療システム。
The second irradiation unit further includes an enlarged Bragg peak forming filter and a range shifter,
The scatterer, the enlarged black peak forming filter, and the range shifter are configured to be independently movable on a beam axis in the irradiation field forming apparatus or outside a region through which the charged particle beam passes. The particle beam therapy system according to any one of claims 1 to 6.
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