JP5902205B2 - 荷電粒子線照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、被照射体に向けて荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置に関する。

従来、がんに対する放射線治療等に用いられる荷電粒子線照射装置として、例えば国際公開第２０１１／０３６２５４号パンフレットに記載のものが知られている。このような荷電粒子線照射装置は、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器と、荷電粒子線を患者に対して照射する照射部と、照射部が配置されたガントリと、加速器から出射された荷電粒子線を照射部へ輸送する輸送ラインと、を備えている。

また、荷電粒子線照射装置の輸送ラインは、加速器から出射される荷電粒子線のエネルギーを調整するためのエネルギー選択システムを有している。エネルギー選択システムは、放射線の悪影響を避けるために、ガントリが配置される照射室と壁を挟んだ別室（例えば、加速器が配置された加速器室）に配置されることが一般的である。

国際公開第２０１１／０３６２５４号パンフレット

ところで、上述した荷電粒子線照射装置においては、コスト削減や敷地面積縮小の観点から小型化が強く望まれている。一方で、エネルギー選択システム等から生じる放射線が患者に悪影響を与えることを避けるため、適切な対策を行う必要がある。

そこで、本発明は、小型化を図りつつ、エネルギー選択システムから被照射体へ向かう放射線を適切に遮蔽することができる荷電粒子線照射装置を提供することを目的とする。

本発明は、荷電粒子線を被照射体へ照射する荷電粒子線照射装置であって、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器と、荷電粒子線を被照射体に照射する照射部が配置され、中心軸線を中心として被照射体の周りを回転可能又は揺動可能なガントリと、被照射体が配置される照射台と、加速器から出射された荷電粒子線のエネルギーを調整するためのエネルギー選択システムを有し、加速器から照射部へ荷電粒子線を輸送する輸送ラインと、を備え、輸送ラインは、加速器からガントリにかけて直線状に形成されると共に、エネルギー選択システムの少なくとも一部がガントリに配置され、ガントリに配置されたエネルギー選択システムと照射台との間には、照射台へ向かう放射線を遮蔽する遮蔽部材が設けられており、遮蔽部材は、照射台のエネルギー選択システム側を覆うようにガントリに対して固定され、ガントリと一体的に回転可能であり、照射台に対して中心軸線上の加速器側に配置され、中心軸線と交差する第１板状部と、第１板状部の輸送ライン側の端部から中心軸線に沿って照射部側に延在する第２板状部と、を有するＬ字状の部材であることを特徴とする。

上記荷電粒子線照射装置によれば、加速器からガントリにかけて輸送ラインが直線状に形成されているので、輸送ラインが湾曲するように形成される場合と比べて、輸送ラインを短くすることができ、装置の小型化を図ることができる。しかも、上記荷電粒子線照射装置では、エネルギー選択システムの少なくとも一部をガントリに配置することで、エネルギー選択システムの全体が照射室と壁を隔てた別室に配置される従来の場合と比べて、輸送ラインをより短くすることができ、装置の更なる小型化を達成することができる。更に、上記荷電粒子線照射装置によれば、ガントリに配置されたエネルギー選択システムと照射台との間に遮蔽部材が設けられているので、エネルギー選択システムから照射台に向かう放射線を適切に遮蔽することができる。

本発明の他の態様は、荷電粒子線を被照射体へ照射する荷電粒子線照射装置であって、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器と、荷電粒子線を被照射体に照射する照射部が配置され、中心軸線を中心として被照射体の周りを回転可能又は揺動可能なガントリと、被照射体が配置される照射台と、加速器から出射された荷電粒子線のエネルギーを調整するためのエネルギー選択システムを有し、加速器から照射部へ荷電粒子線を輸送する輸送ラインと、を備え、輸送ラインは、加速器からガントリにかけて直線状に形成されると共に、エネルギー選択システムの少なくとも一部がガントリに配置され、ガントリに配置されたエネルギー選択システムと照射台との間には、照射台へ向かう放射線を遮蔽する遮蔽部材が設けられており、遮蔽部材は、照射台のエネルギー選択システム側を覆うように、ガントリと別体に設置され、照射台から見て奥側の側壁と、照射台から見て左右の側壁と、天井と、床面とを有し、照射台に向かって開口する箱形状の部材であることを特徴とする。
この構成によれば、遮蔽部材がガントリと別体に設置されることで、遮蔽部材がガントリに固定される場合と比べて、ガントリが遮蔽部材を支持する必要がないので、ガントリの小型化及び軽量化に有利である。また、この構成によれば、遮蔽部材が照射台のエネルギー選択システム側を覆うように設置されることで、エネルギー選択システムから照射台に向かう放射線を適切により確実に遮蔽することができる。

上記遮蔽部材は、照射台のエネルギー選択システム側を覆うように設けられていても良い。
この構成によれば、エネルギー選択システムから照射台に向かう放射線を適切により確実に遮蔽することができる。

本発明によれば、小型化を図りつつ、エネルギー選択システムから被照射体へ向かう放射線を遮蔽することができる。

第１の実施形態に係る荷電粒子線照射装置を示す概略平面図である。 図１のガントリを９０°回転した状態を示す概略側面図である。 第２の実施形態に係る荷電粒子線照射装置を示す概略平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った端面図である。 第３の実施形態に係る荷電粒子線照射装置を示す概略平面図である。 図５のガントリを９０°回転した状態を示す概略側面図である。

以下、本発明に係る荷電粒子線照射装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る荷電粒子線照射装置１を示す概略平面図である。図１に示されるように、荷電粒子線照射装置１は、患者Ａの腫瘍（被照射体）に対して荷電粒子線を照射する放射線治療に利用される装置である。荷電粒子線照射装置１は、複数の部屋を有する建屋内に収容されている。

荷電粒子線照射装置１は、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器２と、荷電粒子線を患者Ａの腫瘍に向けて照射する照射部３が配置されたガントリ４と、患者Ａが配置される治療台（照射台）５と、加速器２から出射された荷電粒子線を照射部３へ輸送する輸送ライン６と、を備えている。

加速器２は、荷電粒子線として陽子線、重粒子（重イオン）線等を出射する。加速器２としては、例えばサイクロトロン、シンクロトロン、シンクロサイクロトロン、線形加速器を用いることができる。加速器２は、ガントリ４に対して建屋の壁７を隔てた位置に配置されており、壁７は加速器２から出る放射線を遮蔽している。以下の説明において、ガントリ４が配置された部屋を照射室、加速器２が配置された部屋を加速器室と呼ぶ。

ガントリ４は、中心軸線ＣＬを中心として３６０度回転可能に構成されており、中心軸線ＣＬ周りで治療台５を囲むように設けられている。ガントリ４の内側には、治療台５に向けて荷電粒子線を照射するように照射部３が取り付けられている。照射部３は、ガントリ４と一体となって回転することで、治療台５上の患者Ａに対する照射角度を自在に変更することができる。

患者Ａが配置される治療台５は、ロボットアーム５ａによって移動可能に支持されている。ロボットアーム５ａは、治療時に治療台５を水平方向及び鉛直方向に移動させ、治療台５をガントリ４内に配置する。ロボットアーム５ａの根本部分は、ガントリ４の外側に設置されており、建屋の床面に対して固定されている。

輸送ライン６は、加速器２と照射部３とを繋ぐように形成されている。輸送ライン６は、加速器２からガントリ４にかけて直線状に形成され、ガントリ４の内部を通って照射部３に接続されている。輸送ライン６は、加速器室と照射室とを隔てる壁７を貫いて設けられ、加速器２とガントリ４との間で直線状に延在している。

輸送ライン６は、荷電粒子線の通り道となる真空ダクト８を備えている。真空ダクト８の上流側（加速器２側）には、加速器２から出射された荷電粒子線のビーム径を収束させる加速器側収束磁石９が二つ配置されている。加速器側収束磁石９の下流側（照射部３側）には、荷電粒子線のエネルギーを減衰させるためのデグレーダ１０が配置されている。加速器側収束磁石９及びデグレーダ１０は、加速器２と同じ加速器室内に配置されている。

輸送ライン６は、デグレーダ１０を構成要素とするエネルギー選択システム［ESS(Energy selection system)］１１を有している。エネルギー選択システム１１は、加速器２から出射される一定エネルギーの荷電粒子線を減衰させることで、治療計画に応じた所望のエネルギーとなるように調整するためのものである。エネルギー選択システム１１は、治療計画に応じて輸送ライン６の輸送する荷電粒子線のエネルギー範囲を選択する。

エネルギー選択システム１１には、デグレーダ１０の他、ガントリ側収束磁石１２、第一偏向磁石１３、スリット１４、第二偏向磁石１５が含まれる。エネルギー選択システム１１は、デグレーダ１０を除いて、全てガントリ４内に配置されている。

ガントリ側収束磁石１２は、照射室内に配置された収束磁石であり、合計七つ設けられている。七つのガントリ側収束磁石１２のうちの二つは、デグレーダ１０の一つ下流側に並んで配置されており、二つのガントリ側収束磁石１２の更に下流側に第一偏向磁石１３が配置されている。残りのガントリ側収束磁石１２は、第一偏向磁石１３の下流側に五つ並んで配置されている。

第一偏向磁石１３は、荷電粒子線の進行方向を偏向するための電磁石である。第一偏向磁石１３は、中心軸線ＣＬに沿って直線状に進んで来た荷電粒子線をガントリ４の外側へ傾けるように偏向させる。

スリット１４は、五つ並んだガントリ側収束磁石１２の下流側に配置されている。スリット１４は、通過する荷電粒子線の一部を遮蔽することで、荷電粒子線のエネルギーを選択する。スリット１４の下流側には、第二偏向磁石１５が配置されている。第二偏向磁石１５は、ガントリ４の外側に沿って進んで来た荷電粒子線を中心軸線ＣＬに近づく方向へと偏向させる。

第二偏向磁石１５の下流側には、スキャニングマグネット１６が配置されている。スキャニングマグネット１６は、治療計画に応じて荷電粒子線の走査制御を行う。スキャニングマグネット１６の下流側には、第三偏向磁石１７が配置されている。第三偏向磁石１７は、荷電粒子線を照射部３に向かって偏向させる。これらのスキャニングマグネット１６及び第三偏向磁石１７も輸送ライン６を構成する部材である。

図２は、ガントリ４を９０°回転した状態を示す概略側面図である。図２では、照射部３が患者Ａの上方に来るようにガントリ４を回転させている。図１及び図２に示されるように、荷電粒子線照射装置１は、患者Ａ（治療台５）へ向かう放射線を遮蔽するＬ字板状の遮蔽部材１８を備えている。

Ｌ字板状の遮蔽部材１８は、ガントリ４に対して固定されており、ガントリ４と一体的に回転する。このため、ガントリ４内のエネルギー選択システム１１と遮蔽部材１８との位置関係は、ガントリ４の回転により変化しない。Ｌ字板状の遮蔽部材１８は、エネルギー選択システム１１から出た放射線が遮るための十分な幅を有している。遮蔽部材１８は、例えば鉛や鉄やタングステンから形成されている。

以上説明した第１の実施形態に係る荷電粒子線照射装置１によれば、加速器２からガントリ４にかけて輸送ライン６が直線状に形成されているので、輸送ライン６が湾曲するように形成される場合と比べて、輸送ライン６を短くすることができ、装置の小型化を図ることができる。しかも、荷電粒子線照射装置１では、エネルギー選択システム１１の一部をガントリ４に配置することで、エネルギー選択システム１１の全体を加速器室に配置する従来の場合と比べて、輸送ライン６をより短くすることができ、装置の更なる小型化を実現することができる。更に、荷電粒子線照射装置１によれば、ガントリ４に配置されたエネルギー選択システム１１と治療台５との間に遮蔽部材１８が設けられているので、エネルギー選択システム１１から治療台５上の患者Ａに向かう放射線を適切に遮蔽することができる。

また、荷電粒子線照射装置１によれば、ガントリ４が回転する際に遮蔽部材１８もエネルギー選択システム１１と一体となって回転するので、遮蔽部材１８をガントリ４と別体で設ける場合と比べて、小型の遮蔽部材１８でも治療台５に向かう放射線の遮蔽を達成することができる。従って、荷電粒子線照射装置１によれば、遮蔽部材１８の小型化及びコスト低減を図ることができる。

［第２の実施形態］
図３は、第２の実施形態に係る荷電粒子線照射装置２０を示す概略平面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った端面図である。

図３及び図４に示されるように、第２の実施形態に係る荷電粒子線照射装置２０は、第１の実施形態と比べて、遮蔽部材の形状及び位置が異なっている。

具体的には、第２の実施形態に係る荷電粒子線照射装置２０は、ガントリ４内の輸送ライン６に沿って延在する樋状の遮蔽部材２１を備えている。樋状の遮蔽部材２１は、ガントリ４内の輸送ライン６に沿って全体的に湾曲するように形成されている。なお、樋状の遮蔽部材２１は、輸送ライン６全体ではなく、エネルギー選択システム１１の部分にのみ沿うように形成されていても良い。

図４に示されるように、樋状の遮蔽部材２１は、ガントリ４内のエネルギー選択システム１１の治療台５側を覆うように設けられている。具体的には、遮蔽部材２１は、エネルギー選択システム１１（収束磁石１２）から見て治療台５側に位置する底部２１ａと、エネルギー選択システム１１（収束磁石１２）を挟むように位置する一対の側壁部２１ｂ、２１ｃと、によって樋状に構成されている。なお、図４に示す１２ａは磁極であり、１２ｂはコイルである。

以上説明した第２の実施形態に係る荷電粒子線照射装置２０によれば、エネルギー選択システム１１から出る放射線が治療台５側へ拡がる前に遮蔽することができるので、遮蔽部材２１が小型であっても広範囲にわたって放射線の届かない領域を確保することができる。従って、荷電粒子線照射装置２０によれば、患者や医者、メンテナンス作業者の安全性の向上を図ることができる。

［第３の実施形態］
図５は、第３の実施形態に係る荷電粒子線照射装置３０を示す概略平面図である。図６は、図５のガントリ４を９０°回転させた状態を示す概略側面図である。

図５及び図６に示されるように、第３の実施形態に係る荷電粒子線照射装置３０は、第１の実施形態と比べて、遮蔽部材の形状及び位置、遮蔽部材の支持構造が異なっている。

具体的には、第３の実施形態に係る荷電粒子線照射装置３０は、ガントリ４とは別体に設置された遮蔽部材３１を備えている。遮蔽部材３１は、３６０度回転可能なガントリ４と切り離されており、ガントリ４の回転により位置が変化することはない。遮蔽部材３１は、荷電粒子線照射装置３０を収容する建屋に対して固定されている。遮蔽部材３１は、荷電粒子線照射装置３０の正面から中心軸線ＣＬに沿って延びる連結部材（図示せず）を介して建屋に連結されている。

遮蔽部材３１は、治療台５のエネルギー選択システム１１側を覆うように形成されている。遮蔽部材３１は、ガントリ４の正面側（治療台５側）に向かって開口する箱形状に構成され、その内側は治療台５が移動するためのスペースとなっている。具体的には、遮蔽部材３１は、ガントリ４の正面から見て奥側の側壁３１ａと、治療台５の左右の側壁３１ｂ，３１ｃと、天井３１ｄと、床面３１eと、によって箱形状に構成されている。遮蔽部材３１は、治療台５が移動するためのスペースを十分に確保しつつ、治療台５上の患者Ａに向かう放射線を確実に遮蔽するように形成されている。

以上説明した第３の実施形態に係る荷電粒子線照射装置３０によれば、遮蔽部材がガントリ４に固定される場合と比べて、ガントリ４が遮蔽部材３１を支持する必要がないので、ガントリ４の小型化及び軽量化に有利である。しかも、荷電粒子線照射装置３０では、遮蔽部材３１が治療台５のエネルギー選択システム１１側を覆うように設けられているので、エネルギー選択システム１１から治療台５上の患者Ａに向かう放射線をより確実に遮蔽することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、遮蔽部材の位置や形状は上述したものに限られず、患者へ向かう放射線を遮蔽できるものであれば良い。

また、遮蔽部材をガントリ４に固定する場合には、遮蔽部材がガントリ４のフレームとして機能する態様であっても良い。すなわち、遮蔽部材がガントリ４のフレームと兼用であっても良い。また、遮蔽部材は必ずしも剛性のあるものに限られず、シート状のものであっても良く、複数枚のシート状部材から構成されても良い。

なお、本発明は、荷電粒子線の照射方式がワブラー方式であるかスキャニング方式であるかに関わらず有効に適用することができる。

また、ガントリ４は、中心軸線ＣＬを中心として３６０度回転可能なものに限られず、３６０度未満（例えば２００度）で揺動可能な構成であってもよい。この構成においては、中心軸線ＣＬの周囲でガントリ４の移動範囲外となったスペースに建屋の床部を形成することができる。この場合、第３の実施形態に係る遮蔽部材３１は、中心軸線ＣＬの周囲の建屋の床部に直接設けられる構成であってもよい。また、この床部にはロボットアーム５ａの根本部分を設けることもできる。また、床面３１ｅも不要とすることができる。

本発明は、被照射体に対して荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置に利用可能である。

１，２０，３０…荷電粒子線照射装置 ２…加速器 ３…照射部 ４…ガントリ ５…治療台（照射台） ５ａ…ロボットアーム ６…輸送ライン ７…壁 ８…真空ダクト ９…加速器側収束磁石 １０…デグレーダ １１…エネルギー選択システム １２…ガントリ側収束磁石 １３…第一偏向磁石 １４…スリット １５…第二偏向磁石 １６…スキャニングマグネット １７…第三偏向磁石 １８，２１，３１…遮蔽部材 Ａ…患者 ＣＬ…中心軸線

Claims (2)

1. 荷電粒子線を被照射体へ照射する荷電粒子線照射装置であって、
   荷電粒子を加速して前記荷電粒子線を出射する加速器と、
   前記荷電粒子線を前記被照射体に照射する照射部が配置され、中心軸線を中心として前記被照射体の周りを回転可能又は揺動可能なガントリと、
   前記被照射体が配置される照射台と、
   前記加速器から出射された前記荷電粒子線のエネルギーを調整するためのエネルギー選択システムを有し、前記加速器から前記照射部へ前記荷電粒子線を輸送する輸送ラインと、
   を備え、
   前記輸送ラインは、前記加速器から前記ガントリにかけて直線状に形成されると共に、前記エネルギー選択システムの少なくとも一部が前記ガントリに配置され、
   前記ガントリに配置された前記エネルギー選択システムと前記照射台との間には、前記照射台へ向かう放射線を遮蔽する遮蔽部材が設けられており、
   前記遮蔽部材は、
   前記照射台の前記エネルギー選択システム側を覆うように前記ガントリに対して固定され、前記ガントリと一体的に回転可能であり、
   前記照射台に対して前記中心軸線上の前記加速器側に配置され、前記中心軸線と交差する第１板状部と、前記第１板状部の前記輸送ライン側の端部から前記中心軸線に沿って前記照射部側に延在する第２板状部と、を有するＬ字状の部材であることを特徴とする荷電粒子線照射装置。
2. 荷電粒子線を被照射体へ照射する荷電粒子線照射装置であって、
   荷電粒子を加速して前記荷電粒子線を出射する加速器と、
   前記荷電粒子線を前記被照射体に照射する照射部が配置され、中心軸線を中心として前記被照射体の周りを回転可能又は揺動可能なガントリと、
   前記被照射体が配置される照射台と、
   前記加速器から出射された前記荷電粒子線のエネルギーを調整するためのエネルギー選択システムを有し、前記加速器から前記照射部へ前記荷電粒子線を輸送する輸送ラインと、
   を備え、
   前記輸送ラインは、前記加速器から前記ガントリにかけて直線状に形成されると共に、前記エネルギー選択システムの少なくとも一部が前記ガントリに配置され、
   前記ガントリに配置された前記エネルギー選択システムと前記照射台との間には、前記照射台へ向かう放射線を遮蔽する遮蔽部材が設けられており、
   前記遮蔽部材は、
   前記照射台のエネルギー選択システム側を覆うように、前記ガントリと別体に設置され、
   前記照射台から見て奥側の側壁と、前記照射台から見て左右の側壁と、天井と、床面とを有し、前記照射台に向かって開口する箱形状の部材であることを特徴とする荷電粒子線照射装置。

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