JP5317921B2 - 粒子線治療装置 - Google Patents
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Description
トリを有する回転照射型の粒子線治療装置においても、ダクトが照射対象である患者と干渉することなく、安全なビーム照射を行うことができる粒子線治療装置を得ることを目的とする。
実施の形態では、ビームサイズを小さくするために、さらに、以下に示す種々の構成を取り入れている。
(1)上流の第1ビーム位置モニタを第1のダクト内に配置する。これにより、第1ビーム位置モニタの前後の隔離窓をなくし、隔離窓部でのビーム散乱を抑えることができる。(2)第1のダクト内の前記第1ビーム位置モニタを荷電粒子ビームの軌道から第1のダクト内で退避できる機構とした。これにより、ビームの散乱を発生させる障害物となる上流の前記第1ビーム位置モニタを、実際の治療中には荷電粒子ビームの軌道から退避させることができ、この位置でのビーム散乱をなくすことができる。
(3)第1のダクトにビーム軸方向にダクトを伸縮させるダクト伸縮手段とその駆動手段を設けた。これにより、照射対象の形状が異なる各々のケースに応じて、ダクトを照射対象にできるだけ近くにすることができ、エアギャップ(ビームが空気中を伝播する距離)を短くすることができ、ビームスポット径を大きくする要素である距離rを短くすることができる。
(4)ビーム取出し窓の材質をアルミニウムで構成した。これにより、ビーム取出し窓でのビームの散乱を抑え、ビームサイズを小さくすることができる。
図1はこの発明の実施の形態1における粒子線治療装置を示す概略全体構成図である。図2は実施の形態1における粒子線治療装置を示す構成図である。図1において、前段加速器16で発生し前段加速された荷電粒子ビームは、加速器(シンクロトロン)14に入射され、必要なビームエネルギーまで加速され、出射デフレクタ17からビーム輸送装置15に出射され、照射装置18に至り、照射対象に照射される。ビーム輸送装置15は収束電磁石13と偏向電磁石12を有している。ビーム輸送装置15の一部と照射装置18とは回転ガントリ19に搭載され、回転ガントリ19の(図で矢印に示す)回転で照射装置18の照射方向を変えことができる。
第1の特徴は、ビーム輸送装置のダクトの真空領域又はガス領域をビーム走査装置より下流にあるビーム取出し窓まで延長(連通)させたことである。つまり、ビーム輸送装置に
設けられたダクト1(第2のダクト)と照射装置に設けられたダクト4b,6b(第1のダクト)を連通させ、ビーム輸送装置のダクトの真空領域又はガス領域をビーム走査装置より下流にあるビーム取出し窓まで連通させたものである。そのため、図2に示すように、荷電粒子ビームの散乱を生じる障害物の数が最小限となり、構造上不可避でやむを得ず障害物となってしまうビームが通過するビーム取出し窓7がビーム走査装置5よりも下流に配置される。このように、ビームの散乱を生じる障害物をできるだけ下流に置くことにより、図9の模式図で示す距離rを短くすることができ、荷電粒子ビームのスポットサイズを小さく抑えることができる。
また、ビーム取出し窓をビーム走査装置の下流側に配置し、このビーム走査装置の配置箇所においてビーム取出し窓まで連通する真空領域を確保したことにより、この部分のビーム散乱を小さくすることができる。ビーム走査装置はビームが通過する箇所に開口を設けた電磁石によって構成されることが多いが、このビーム走査装置配置箇所におけるビーム散乱を小さくすることにより、この開口も小さくすることができるため、ビーム走査装置を小型化することができるという利点もある。
クトを伸縮させる伸縮手段20と駆動手段21とを設けたことにより、従来技術で真空ダクトを追加した図8の構成ではエアギャップが大きくなってしまう患者10b(タイプ2)に対しても、ダクトを患者10b側に伸ばすことにより、不必要なエアギャップを抑えることができ、ビームサイズを小さくすることができる。
なお、実施の形態1に特徴1〜4を有する粒子線治療装置を示したが、粒子線治療装置に必ず特徴1〜4のすべてを満たしている必要はなく、例えば、第1の特徴のみを有している粒子線治療装置でもビームサイズを小さく抑える効果を発揮できる。
図4は実施の形態2における粒子線治療装置を示す構成図である。一般に、がん治療等に用いられる粒子線治療装置は、照射対象が人体中に存在する癌等であるため、照射対象の正確な位置を特定するX線撮像装置等が使われる。ここでいう照射対象の位置とは、3次元での位置情報が必要となるため、X線撮像装置は通常2セット使用し、撮像方向が直交するようにそれぞれを配置する。X線撮像装置は、X線を発生するX線源と、投影されたX線を撮像するための撮像管とから構成されている。実施の形態2における粒子線治療装置は、2セットのX線撮像装置を備え、それぞれX線源30と撮像管31を有しているが、X線源とこれに対向する撮像管のそれぞれの撮像方向が、図4に示すように荷電粒子ビームのビーム軸方向とは異なるように配置されている。なお、32はX線通過領域である。
図9の模式図に示したとおり、荷電粒子ビームは障害物にぶつかると散乱が生じる。したがって、ビームスポットサイズをできるだけ小さくするには、理想的には散乱が生じる障害物をなくすことである。ただし、ビーム取出し窓7のように、構造上不可避で障害物となってしまう要素が存在する。ビーム取出し窓7は、真空領域と大気との境界で必ず必要である。このように構造上不可避で散乱を生じる障害物となってしまう要素に対しては、実施の形態1で示したようにできるだけ下流に配置し、図9で示す距離rができるだけ短くなるような工夫が効果的である。
図5は実施の形態4における粒子線治療装置を示す構成図である。前述してきた照射装置は、上方から下方への鉛直方向に荷電粒子ビームを照射する場合を示してきたが、実際の照射方向は様々である。例えば図5に示すように、照射方向が水平の場合もある。実施の形態4による照射装置の特徴は、ダクトがビーム軸方向に伸縮可能なことであるが、これは、従来の照射装置に比べて照射装置が長くなることを意味する。長い照射装置を水平方向に維持するためには、強度など、気をつけなければならない点がいくつかある。
図6は実施の形態5における粒子線治療装置を示す構成図である。実施の形態5は、照射装置が回転ガントリに搭載された回転照射型の粒子線治療装置である。各実施の形態においては、もちろん、回転ガントリを使用して照射できる。荷電粒子ビームを実際に照射しているときは、一般的に回転ガントリは停止した状態で行い、今まで述べてきたように、ビームサイズを小さく抑えるため、窓をできるだけ照射対象に近づけたい。しかし、荷電粒子ビームの照射角度を変えるとき、ダクトが伸びた状態のまま回転させると、図6からわかるようにダクトと照射対象である患者が干渉してしまうおそれがある。
が行える。
この発明の各種の変形または変更は、関連する熟練技術者が、この発明の範囲と精神を逸脱しない中で実現可能であり、この明細書に記載された各実施の形態には制限されないことと理解されるべきである。
5a,5b ビーム走査装置 7 ビーム取出し窓
14 加速器 15 ビーム輸送装置
19 回転ガントリ 20 ダクト伸縮手段
51 ベローズ
Claims (5)
- 荷電粒子ビームを加速する加速器と、
前記荷電粒子ビームを走査するビーム走査装置とこのビーム走査装置よりも下流側にビーム取出し窓が設けられた第1のダクトを有し、この第1のダクト内部を通過させて前記荷電粒子ビームを照射対象に照射する照射装置と、
第2のダクトを有し、前記加速器から出射された前記荷電粒子ビームを第2のダクトの内部を通過させて前記照射装置に輸送するビーム輸送装置と、
前記ビーム輸送装置の一部と前記照射装置とを搭載した回転ガントリとを備えた粒子線治療装置であって、
前記第1のダクトは、前記ビーム取出し窓を前記荷電粒子ビームの軸方向に移動可能とするダクト伸縮手段を備え、前記荷電粒子ビームを前記照射対象に照射する場合には前記ダクト伸縮手段を伸ばし、前記回転ガントリを回転する時は前記ダクト伸縮手段を縮めることを特徴とする粒子線治療装置。 - 前記第1のダクト内部の真空領域と前記第2のダクト内部の真空領域が連通していることを特徴とする請求項1記載の粒子線治療装置。
- 前記ダクト伸縮手段は、ベローズを用いて構成されていることを特徴とする請求項1記載の粒子線治療装置。
- 前記ベローズは、多段であることを特徴とする請求項3記載の粒子線治療装置。
- 前記ビーム取出し窓は、伸縮手段を伸ばした状態で照射対象の近傍に配置されることを特徴とする請求項1記載の粒子線治療装置。
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