JP6076470B2 - 粒子線照射室 - Google Patents
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Description
この発明は、加速器で加速した荷電粒子ビームをターゲットに照射することを目的とした粒子線照射装置が室内に設置された粒子線照射室に関する。
シンクロトロン等の加速器(円形加速器)で荷電粒子を周回加速させ、高エネルギーまで加速された荷電粒子(主に陽子や炭素イオン)をその周回軌道から取り出し、ビーム状となった荷電粒子(荷電粒子ビーム、粒子線とも称する)は、ビーム輸送系で輸送して所望の対象物に照射する物理実験や、癌の治療などの粒子線治療に利用されている。加速された荷電粒子ビーム(以下、粒子線)による粒子線治療においては、粒子線は粒子線照射室内部に設置された照射装置まで輸送される。
照射装置において、細いビーム状の粒子線は、例えば、2組の偏向電磁石によりビーム進行方向に対して垂直な2軸方向に走査して広げられ、次に散乱体を通過してさらに広げられ、最後にコリメータで癌形状に切り出されて被治療者に照射される。粒子線の深さ方向は、例えばリッジフィルタと呼ばれるとげ状のフィルタに当てることエネルギーの幅を広げられることで被治療者のがん部位に当たる深さ方向の大きさに調整される。このような粒子線の照射方法は、拡大照射法と呼ばれるが、さらに近年では細いビーム形状のままで、2組のビーム走査用偏向電磁石のみで粒子線を走査させながら癌部位を照射するスキャニング照射方法が行われている。
拡大照射方法の場合、高エネルギーに加速された粒子線が散乱体やコリメータ、最終的には被治療者の体に衝突することにより、2次的に中性子線や光子線のような放射線が発生する。高エネルギーに加速された粒子線が衝突して2次的に中性子線や光子線を発生する箇所を線源と呼ぶ。このとき、2次的に発生する中性子線は、最大で入射荷電粒子のエネルギー付近までのエネルギー分布(粒子線治療の場合、核子当たり最大数百MeV)をもつ。スキャニング照射方法の場合も、コリメータや散乱体と粒子線との衝突頻度は小さいが、最終的に被治療者の体内に粒子線ビームが照射されるため、2次的に発生する中性子や光子線の総量は拡大照射法に比べて少ないものの、高エネルギーの中性子線や光子線が発生する。
中性子線や光子線のような放射線が発生する施設は、法令によって線量限度が定められている。粒子線治療施設では、粒子線照射室外での実効線量が法定許容範囲以下になるように壁のコンクリートを厚くしたり、粒子線照射室の被治療者(患者)が搭載される治療台から照射室入り口の扉までの通路を迷路形状にしたりすることで、中性子強度を減衰させることが行われている(例えば、特許文献1参照)。
粒子線照射室の遮蔽設計を行う場合、主にバルク遮蔽とストリーミングの2種類の遮蔽効果を考慮しなければならない。バルク遮蔽とは、線源からコンクリート等の壁を通り抜けて来る中性子線や光子線の線量当量を減衰させる効果のことであり、一般的には壁が厚く、壁材の密度が高いほど遮蔽効果は高いとされている。ストリーミングとは、粒子線照射室内外を結ぶ通路を通って中性子線や光子線が室外に漏れ出る効果であり、一般的には通路が長く、通路の断面積が小さく、通路が曲がる回数が多いほど、ストリーミングにより室外に漏れ出る中性子線や光子線の線量当量は小さくなるとされている。
したがって通路を利用した遮蔽設計を行う場合は、通路の線源側入り口付近が最大線量となり、その後は距離減衰となるため、通路の線源入り口側の線量をできるだけ小さくすることが好ましい。一般に、線源から途中での遮蔽なしに直接届く中性子はエネルギーが減速されていないため、線量当量への寄与が大きくなる(厳密にはエネルギーにより線量への寄与度は異なるが、粒子線治療で発生する中性子の場合は最大数百MeVの中性子が発生し、数MeV〜数百MeVの中性子の線量当量への寄与が大きい)。そのため、粒子線照射室内の遮蔽壁で減速、散乱させて通路内に侵入する放射線量を減衰させることが重要となる。従来は、通路を迷路形状とするだけでなく、迷路内に凸壁を設けることで線源から粒子線照射室の外側の出入口に直接届く中性子線を遮蔽させていた(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、従来の遮蔽設計では遮蔽壁で囲まれた通路を迷路形状としているため、粒子線照射室の占有面積が大きくなるという課題があった。例えば、荷電粒子線治療や光子線治療においては、治療に使われる粒子の種類、エネルギーによって発生する放射線の量、エネルギーが変わる。したがって、粒子線照射室の面積を比べる場合は、治療に用いられる粒子、エネルギーを考慮して比較する必要がある。とくに粒子線治療は光子線治療に比べて高エネルギーの中性子が発生するため、減衰のためにはより厚い遮蔽壁が必要であり、また、通路の長さも長くする必要がある。また、遮蔽壁で囲まれた通路が迷路形状であるために、粒子線照射室の入り口から治療台へ移動する患者や治療関係者の動線が複雑になるため、治療開始までの時間や治療後の退室までの時間が長くなり、治療のスループットが低いという課題があった。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、粒子線照射室の占有面積を小さくし、かつ患者や治療関係者の動線を短くすることで、治療のスループットを高めることを目的とする。
この発明に係る粒子線照射室においては、
内壁側の第一の開口部と外壁側の第二の開口部とをもつ通路を備え、室内にアイソセンタを有し、
前記第1の開口部の中心と前記第2の開口部の中心とを結ぶ第1の線分は前記通路を構成する2つの側壁と交差せず、かつ
前記アイソセンタから第1の開口部の中心へと向かうベクトルを第1のベクトルとし、
前記第1の開口部の中心から前記第2の開口部の中心へと向かうベクトルを第2のベクトルとしたときに、
前記第1のベクトルの前記第1の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と、
前記第2のベクトルの前記第1の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と
が逆方向となり、
前記第1の開口部の両端の点を結ぶ直線Eに対して前記アイソセンタから下した垂線の長さをa、前記第1の開口部の両端の点うち前記アイソセンタから遠いほうの点を通り前記直線Eに垂直な直線Fに対して前記アイソセンタから下した垂線の長さをb、前記通路の幅をt、前記直線Fと前記通路の内壁がなす角度をθとしたとき、θが
(a・sinθ+b・cosθ−t)cosθ>b−t
を満足する角度である
ようにしたものである。
内壁側の第一の開口部と外壁側の第二の開口部とをもつ通路を備え、室内にアイソセンタを有し、
前記第1の開口部の中心と前記第2の開口部の中心とを結ぶ第1の線分は前記通路を構成する2つの側壁と交差せず、かつ
前記アイソセンタから第1の開口部の中心へと向かうベクトルを第1のベクトルとし、
前記第1の開口部の中心から前記第2の開口部の中心へと向かうベクトルを第2のベクトルとしたときに、
前記第1のベクトルの前記第1の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と、
前記第2のベクトルの前記第1の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と
が逆方向となり、
前記第1の開口部の両端の点を結ぶ直線Eに対して前記アイソセンタから下した垂線の長さをa、前記第1の開口部の両端の点うち前記アイソセンタから遠いほうの点を通り前記直線Eに垂直な直線Fに対して前記アイソセンタから下した垂線の長さをb、前記通路の幅をt、前記直線Fと前記通路の内壁がなす角度をθとしたとき、θが
(a・sinθ+b・cosθ−t)cosθ>b−t
を満足する角度である
ようにしたものである。
この発明は、第1の開口部の中心と第2の開口部の中心とを結ぶ第1の線分が通路を構成する2つの側壁と交差しないように構成するとともに、アイソセンタから第1の開口部の中心へと向かうベクトルを第1のベクトルとし、第1の開口部の中心から第2の開口部の中心へと向かうベクトルを第2のベクトルとしたときに、第1のベクトルの第1の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と、第2のベクトルの第1の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分とが逆方向となるように構成している。つまり、この発明は、遮蔽壁で囲まれた通路を第1の開口部から第2の開口部まで傾斜した通路にしたので、第二の開口部において放射線量を小さくすることができるため、粒子線照射室の占有面積が小さくなる。また、通路の開口部間の距離が短いため、患者や治療関係者の照射室外からアイソセンタ付近までの動線が短く、かつ、曲がる回数が少ないために治療のスループットを高めることができる。
実施の形態1.
図1はこの発明を実施するための実施の形態1における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室1は、四方を遮蔽壁2で覆われており、その遮蔽壁2の一部に通路3が設けられている。粒子線照射室1の内部には、治療台4が配置されている。さらに、治療台4に載置される患者に対して粒子線を照射するための粒子線照射ノズル5が設けられている。粒子線照射ノズル5には、図示しないシンクロトロン等の加速器で加速された粒子線がビーム輸送系で輸送されてくる。粒子線照射ノズル5から照射される粒子線は、治療台4に載置される患者の患部にターゲットが決められており、このターゲットの位置はアイソセンタ6と呼ばれている。アイソセンタとは、粒子線や放射線を異なる角度から標的部位(患部)に照射した際の粒子線や放射線の交点となる照射中心を意味しており、粒子線照射ノズル5の回転中心と一致している。つまり、アイソセンタは、粒子線治療における中性子線や光子線の発生源となる位置である。なお、本実施の形態においては、粒子線照射ノズル5はアイソセンタ6を中心に回転するものではなく固定されている。粒子線照射ノズル5は、照射室まで輸送された粒子線を患部形状に成形し、アイソセンタ6に向けて粒子線を照射する。
図1はこの発明を実施するための実施の形態1における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室1は、四方を遮蔽壁2で覆われており、その遮蔽壁2の一部に通路3が設けられている。粒子線照射室1の内部には、治療台4が配置されている。さらに、治療台4に載置される患者に対して粒子線を照射するための粒子線照射ノズル5が設けられている。粒子線照射ノズル5には、図示しないシンクロトロン等の加速器で加速された粒子線がビーム輸送系で輸送されてくる。粒子線照射ノズル5から照射される粒子線は、治療台4に載置される患者の患部にターゲットが決められており、このターゲットの位置はアイソセンタ6と呼ばれている。アイソセンタとは、粒子線や放射線を異なる角度から標的部位(患部)に照射した際の粒子線や放射線の交点となる照射中心を意味しており、粒子線照射ノズル5の回転中心と一致している。つまり、アイソセンタは、粒子線治療における中性子線や光子線の発生源となる位置である。なお、本実施の形態においては、粒子線照射ノズル5はアイソセンタ6を中心に回転するものではなく固定されている。粒子線照射ノズル5は、照射室まで輸送された粒子線を患部形状に成形し、アイソセンタ6に向けて粒子線を照射する。
粒子線は、このアイソセンタ6付近に位置する患者の患部に照射されるため、2次的に発生する中性子線や光子線はアイソセンタ6周辺から発生する。このため、粒子線照射室の中性子遮蔽設計を行う場合、アイソセンタ6を放射線源として考えられることが多い。アイソセンタ6付近から発生する放射線は、中性子線のほかに光子線もあり、これらの放射線の合計の実効線量は、法令での限度が定められている。
粒子線照射室内と粒子線照射室外とでは、放射線の実効線量の法令限度値が異なる。粒子線照射室外での実効線量を弱めるために、通路3の設計が重要となる。通路3の外側の出入口での実効線量を減衰させて粒子線照射室外における放射線の実効線量の限度値以下にする必要がある。一般に粒子線治療において、放射線の実効線量は中性子線量が支配的であることが知られており、中性子線量を法令限度以下に減衰させることが粒子線照射室の遮蔽設計で重要となる。以下、実施の形態における説明は中性子の遮蔽を主眼において説明する。
次に、本実施の形態における通路3の構成について図1を用いて説明する。通路3の2つの出入口のうち、遮蔽壁2の内壁側の出入口を第1の開口部7とし、遮蔽壁2の外壁側の出入口を第2の開口部8とする。このとき、第1の開口部7の中心と第2の開口部8の中心とを結ぶ第1の線分9が通路3の両壁と交差しないように構成されている。また、アイソセンタ6から第1の開口部7の中心へと向かうベクトルを第2のベクトル9a、第1の開口部7の中心から第2の開口部8の中心へと向かう第2のベクトル9bおよび第1の開口部7の両端を結ぶ線分を線分10としたとき、第1のベクトル9aの線分10方向の成分Pと、第2のベクトル9bの線分10方向の成分Qとはいずれも非ゼロであり、かつ逆向きであるように構成されている。さらに、言い換えると、アイソセンタと第1の開口部の中心とを結ぶ第1の線分とし、第1の開口部の中心と第2の開口部の中心とを結ぶ第2の線分とした場合、第1の線分と第2の線分とが、不等号の記号「<」または「>」の形状となるように構成する。
このように構成された通路3では、粒子線照射室1の内側の出入口(第1の開口部)と照射室1の外側の出入口(第2の開口部)とが互いに見通すことができる。また、第1の開口部の幅と第2の開口部の幅とが同じ場合、通路3の幅は、第1の開口部の幅および第2の開口部の幅よりも狭くなっている。言い換えると、粒子線照射室1の遮蔽壁2が、図1に示すような長方形で構成されている場合、通路3は斜めの通路形状となっている。
図2は、本実施の形態における粒子線照射室での遮蔽効果を説明するための説明図である。図2において、AおよびCは粒子線照射室1の内側の出入口の両端の点、BおよびDは粒子線照射室1の外側の出入口の両端の点である。また、粒子線照射室1の内側の出入り口の両端の点を結ぶ直線Eに対してアイソセンタ6から下した垂線の長さをaとする。また、粒子線照射室1の内側の出入り口の両端の点のうちアイソセンタ6から遠いほうの点(図2の場合は点A)を通り、粒子線照射室1の内側の出入り口の両端の点を結ぶ直線Eに垂直な直線Fに対してアイソセンタから下した垂線の長さをbとする。通路部分の両側の内壁は平行な平面であると仮定し、両壁面の隔たりをtとする。さらに、粒子線照射室1の内側の出入り口の両端の点を結ぶ直線Eに対して垂直な直線Fと、通路部分の内壁がなす角度をθとする。
通路内の中性子線量は、文献「放射線施設のしゃへい計算実務マニュアル 2007 2-13〜2-14」に示されたように、以下に示す中村・上蓑の(1)式および(2)式に従うことが知られている。
中村・上蓑の式を用いるためには、粒子線照射室の内側の出入口(第1の開口部)における仮想線源を設定する必要がある。仮想線源の位置は通路3内の距離2乗減衰が始まる点であり、アイソセンタと通路内に直接放射線が届く限界の点Xとを結ぶ線分における通路幅の面の重心から通路幅の半分だけ粒子線照射室内側にずらした点αとする。この仮想線源αにおける線量H0は、次の(1)式で得られる。ここで、D0は規格化定数(線源から1mの距離における線量)、Rは線源(アイソセンタ)から仮想線源αまでの距離、sは照射室の横幅と奥行きの相乗平均を2で割った値、Sは粒子線照射室内面の全表面積、S’は仮想線源位置から直視できる粒子線照射室内面の表面積である。
さらに通路内の放射線の線量I(r)は、次の(2)式で得られる。ここで、rは、仮想線源αからの距離である。
(2)式からわかるように、通路内の線量は距離の2乗の逆数で減衰していくため、XB間の距離が長いほど第2の開口部(粒子線照射室の外側の出入口)における線量を小さくできる。仮想線源αの位置での線量H0はアイソセンタ(線源)から仮想線源αまでの距離が長いほど小さくなるが、(1)式の括弧内に第二項があることからわかるように、H0全体は距離2乗よりも減衰が小さい。この第二項は、粒子線照射室内の散乱の影響を表す項である。したがって、照射室外から室内のアイソセンタ6までの経路の総距離を一定とする場合は、仮想線源αの位置を線源から遠ざけるよりも、仮想線源αから第二の開口部8までの距離r0を長くとる方が結果的に粒子線照射室の外側の出入口付近の線量を小さくすることが可能となる。言い換えると、ほぼr0の長さで限度値内に抑えられるかが決まるため、r0が一定の条件では、本実施の形態に示すように通路を斜めにする方が通路の経路は短くなる。
仮想線源αから第2の開口部8までの距離r0は、粒子線照射室の構造を示すパラメータである、a、b、d、tおよびθを用いて次の(3)式で算出できる。
図3は、θをパラメータとしたときに(3)式で算出される通路の長さdを示したものである。例としてa=5.5m、b=6.5m、t=2.5m、r0=4mとした。(3)式からわかるように、θが次の(4)式を満たすとき、θ=0°のときと比べてdの値が小さくなる。
したがって0°<θ<90°かつ(4)式を満たすようなθの値(図3における範囲β)であれば、θ=0°のときと比べて短いdで、同等の遮蔽効果が得られることがわかる。なお、θ>0°とは、粒子線照射室の内側の出入り口の両端の点を結ぶ直線Eと通路両側の壁面とが垂直でない角度に交わらないことを意味しており、本実施の形態ではこの様な通路を「斜めの通路」と表現する。
このように斜めの通路3を配置することによって、照射室外の線量をある値以下に抑えようとした場合に、通路内で減衰させるための距離r0が一定の条件で、通路の長さdを短くすることができるため、結果的に粒子線照射室の占有面積を小さくすることが可能となる。また、通路が屈曲していないので、粒子線照射室の入り口から治療ベッドへ移動する患者や治療関係者の動線が複雑にならず、治療開始までの時間や治療後の退室までの時間が短くなり、治療のスループットが高くなる。
実施の形態2.
図4は、実施の形態2における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室1の構成は、実施の形態1の粒子線照射室の構成と同様であるが、通路3を構成する両側の側壁をそれぞれ2つずつの平面の組み合わせで構成している点、および粒子線照射ノズル5の位置が異なっている。本実施の形態においては、粒子線照射ノズル5は、通路3が設けられた遮蔽壁の面と対向する面に設けられている。
図4は、実施の形態2における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室1の構成は、実施の形態1の粒子線照射室の構成と同様であるが、通路3を構成する両側の側壁をそれぞれ2つずつの平面の組み合わせで構成している点、および粒子線照射ノズル5の位置が異なっている。本実施の形態においては、粒子線照射ノズル5は、通路3が設けられた遮蔽壁の面と対向する面に設けられている。
粒子線とターゲットとの相互作用で発生する中性子線は、もとの入射粒子線の進行方向に近い方向ほど立体角当たりに発生する高エネルギー中性子線の強度が大きくなることが知られている。高エネルギー中性子線ほど遮蔽壁の貫通する確率が高まるため、本実施の形態のような粒子線照射ノズルの位置(入射ビームの方向)では、実施の形態1の粒子線照射ノズルの位置よりも通路側の遮蔽壁に届く中性子線の強度(中性子の数)およびエネルギーが大きくなる。そのため、通路や粒子線照射室の外側の出入口に直接届く中性子線を遮蔽する遮蔽壁の部分13の厚みを確保することが望ましい。
本実施の形態における粒子線照射室は、図4に示すように、通路3の一方の側壁11は平面11aと平面11bとで構成されており、通路3の他方の側壁12は、平面12aと平面12bとで構成されている。ただし、実施の形態1と同様に、第1の開口部7の中心と第2の開口部8の中心とを結ぶ第1の線分9が通路3の両側の側壁と交差しないように構成されている。つまり、通路3は、途中で緩やかに折れ曲がっている。平面11aと遮蔽壁の厚み方向とのなす角をθ1とし、平面11bと遮蔽壁の厚み方向とのなす角をθ2とすると、θ1<θ2とすることで、遮蔽壁の部分13の厚みを厚くすることができる。
このように構成することにより、実施の形態1と同様に、粒子線照射室の占有面積を小さくすることが可能となる。また、通路の長さが短くなるとともに、通路が大きく屈曲していないので、粒子線照射室の入り口から治療台へ移動する患者や治療関係者の動線が複雑にならず、治療開始までの時間や治療後の退室までの時間が短くなり、治療のスループットが高くなる。さらに、本実施の形態においては、通路を構成する両側の側壁を2つの平面の組み合わせで構成しているので、第1の開口部7近傍の遮蔽壁の部分13の遮蔽壁2の厚みを実施の形態1の粒子線照射室に比べて厚くすることができる。その結果、遮蔽壁の部分13を貫通して通路3に入射する放射線をさらに減衰することができる。
実施の形態3.
図5は、実施の形態3における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室1の構成は、実施の形態2の粒子線照射室の構成と同様であるが、通路3を構成する両側の側壁を曲面で構成している点が異なっている。
図5は、実施の形態3における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室1の構成は、実施の形態2の粒子線照射室の構成と同様であるが、通路3を構成する両側の側壁を曲面で構成している点が異なっている。
本実施の形態における粒子線照射室は、図5に示すように、通路3の両側の側壁は緩やかな曲面で構成されている。ただし、実施の形態1と同様に、第1の開口部7の中心と第2の開口部8の中心とを結ぶ第1の線分9が通路3の内部を通るように構成されている。つまり、通路3を緩やかな曲線とすることで、遮蔽壁の部分13の厚みを厚くすることができる。
このように構成することにより、実施の形態1と同様に、粒子線照射室の占有面積を小さくすることが可能となる。また、通路の長さが短くなるとともに、通路が大きく屈曲していないので、粒子線照射室の入り口から治療台へ移動する患者や治療関係者の動線が複雑にならず、治療開始までの時間や治療後の退室までの時間が短くなり、治療のスループットが高くなる。さらに、本実施の形態においては、通路を構成する両側の側壁を曲面で構成しているので、第1の開口部7近傍の遮蔽壁の部分13の遮蔽壁2の厚みを実施の形態1の粒子線照射室に比べて厚くすることができる。その結果、遮蔽壁の部分13を貫通して通路3に入射する放射線をさらに減衰することができる。
実施の形態4.
図6は、実施の形態4における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室1の構成は、実施の形態1の粒子線照射室の構成と同様であるが、粒子線照射ノズルの替わりに回転ガントリ装置14が配置されている点が異なっている。なお、図6に示したように、遮蔽壁2の内面の4つの角部を、A、G、HおよびJで示す。
図6は、実施の形態4における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室1の構成は、実施の形態1の粒子線照射室の構成と同様であるが、粒子線照射ノズルの替わりに回転ガントリ装置14が配置されている点が異なっている。なお、図6に示したように、遮蔽壁2の内面の4つの角部を、A、G、HおよびJで示す。
回転ガントリ装置とは、粒子線照射ノズルや粒子線を輸送するための電磁石群を備え、粒子線照射ノズルをおおよそ360°回転させることができ、その回転中心部に中空の空間が設けられており、この空間に治療台4が配置されている。回転ガントリ装置14は、この治療台4の回りに粒子線照射ノズルを回転させ、所望の角度から粒子線を照射して治療を行うことができる。したがって、本実施の形態におけるアイソセンタ6は、回転ガントリ装置14の回転中心(照射中心)となる。図6は、アイソセンタ6を含む断面を示しており、回転ガントリ装置14の回転軸は、直線15で示されている。
本実施の形態においては、図6に示すように、アイソセンタを通り、回転ガントリ装置14の回転軸に垂直な平面上に第1の開口部7がないようにしている。さらに好ましくは、回転ガントリ装置14の回転軸と平行でアイソセンタ6を始点とし通路側に延ばした直線15と、第1の開口部7の中心と前記第2の開口部8の中心とを結ぶ第1の線分9との交点が通路3内にあることである。これは回転ガントリ装置14の配置方向を定めていることに他ならない。
ターゲット(アイソセンタ)から発生する中性子線は、入射粒子線の運動量の影響をうける。例えば、真上からターゲットに向かって粒子線が照射された場合、高エネルギー中性子線の強度は真下(床)方向が高い。反対に真下からターゲットに向かって粒子線が照射された場合は、天井方向に強度の高い高エネルギー中性子線が発生する。通路の中性子線量の観点では、床面に対して平行な2方向の照射時にアイソセンタから粒子線の入射方向と平行に近い角度方向へと発生する高エネルギー中性子線が通路に、とくに第1の開口部7に、直接届かないようにすることが遮蔽壁の外側の第2の開口部8で線量を小さくするポイントとなる。
本実施の形態のように回転ガントリ装置を配置すれば、床面に対して平行な矢印16で示した方向から粒子線が照射された場合、アイソセンタから発生する高エネルギー中性子線は遮蔽壁2のAG間の側壁を含む方向に出射される。一方、床面に対して平行な矢印17で示した方向から粒子線が照射された場合、アイソセンタから発生する高エネルギー中性子線は遮蔽壁2のHJ間の側壁を含む方向に出射される。
このように回転ガントリ装置と通路との位置関係を規定することにより、第1の開口部7の方向に出射される直接中性子線の強度は相対的に小さくなり、その結果、第2の開口部8における中性子線量を、回転ガントリ装置と通路との位置関係考慮しない場合に比べて小さくすることが可能となる。
実施の形態5.
図7は、実施の形態5における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室1の構成は、実施の形態4の粒子線照射室の構成と同様である。本実施の形態においては、粒子線照射室1の前に位置決め室18が配置されている。
図7は、実施の形態5における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室1の構成は、実施の形態4の粒子線照射室の構成と同様である。本実施の形態においては、粒子線照射室1の前に位置決め室18が配置されている。
本実施の形態においては、粒子線照射室の外側の出入口(第2の開口部)8の前に位置決め室18の出入口19が隣接して配置されている。位置決め室とは、例えばX線撮像装置により事前に被治療者(患者)の体の透視画像と治療台との相対位置関係を撮影しておくための部屋である。事前に位置決め室18で患者の体と治療台との相対位置関係を撮影しておき、粒子線治療の直前に患者を治療台にのせた状態で粒子線照射室1に運びこみ、治療台をアイソセンタ6の位置に設置する。アイソセンタ6の位置に固定された治療台4とアイソセンタ6との位置関係は、あらかじめ決められている。このようにすることで、粒子線照射室1内で、アイソセンタと患者の位置関係を合わせる必要がない、もしくは位置合わせが必要となる場合でも微調整で済み、位置合わせにかかる時間を従来よりも短くすることができる。
このとき、位置決め室18でX線撮像装置を用いて患者の体の透視画像などを撮影したあとに粒子線照射室1の所定の位置まで患者を治療台の載せた状態で搬送する必要があるが、患者が動くなどして患者の体と治療台との相対位置関係が変化してしまう場合がある。従来のように通路が屈曲している場合、治療台の向きを変える回数が多く、移動距離も長い場合は、患者の体と治療台との相対位置関係が変化する可能性が高くなる。
本実施の形態のように、粒子線照射室1の通路3を斜めの直線状の通路形状とすることで、動線を短くすることができるとともに治療台を直線状に移動させることができ、アイソセンタまでの移動には治療台の向きを1回変えるだけでよい。その結果、患者の体と治療台との相対位置関係が変化する可能性を小さくすることができる。
従来の粒子線治療においては、粒子線照射室内にX線撮像装置を備え、位置決め用のX線透視撮影はアイソセンタの治療台に患者を載せた状態で行い、そのあとで粒子線治療が行われていた。しかしながら、位置決め用のX線透視撮影と粒子線治療とを同じ粒子線照射室で行うため、1回の治療に対して粒子線照射室の占有時間が長いという問題があった。
本実施の形態のように、位置決め用のX線透視撮影を事前に位置決め室で行い、粒子線治療のみを粒子線照射室で行えば、治療スループットの向上が期待できる。とくに粒子線照射室が1室しかない小型施設では、粒子線照射室において一人の患者を治療中に次の患者の位置決めを位置決め室で行えるため、より効果的である。
1 粒子線照射室、 2 遮蔽壁、 3 通路、
4 治療台、 5 粒子線照射ノズル、 6 アイソセンタ、
7 第1の開口部、 8 第2の開口部、 9 第1の線分、
9a 第1のベクトル、 9b 第2のベクトル、
10 線分、 11、12 側壁、 13 遮蔽壁の部分、
14 回転ガントリ装置、 15 直線、 16、17 矢印、
18 位置決め室、 19 出入口
4 治療台、 5 粒子線照射ノズル、 6 アイソセンタ、
7 第1の開口部、 8 第2の開口部、 9 第1の線分、
9a 第1のベクトル、 9b 第2のベクトル、
10 線分、 11、12 側壁、 13 遮蔽壁の部分、
14 回転ガントリ装置、 15 直線、 16、17 矢印、
18 位置決め室、 19 出入口
Claims (5)
- 内壁側の第1の開口部と外壁側の第2の開口部とをもつ通路を備え、室内にアイソセンタを有する粒子線照射室であって、
前記第1の開口部の中心と前記第2の開口部の中心とを結ぶ第1の線分は前記通路を構成する2つの側壁と交差せず、かつ
前記アイソセンタから第1の開口部の中心へと向かうベクトルを第1のベクトルとし、
前記第1の開口部の中心から前記第2の開口部の中心へと向かうベクトルを第2のベクトルとしたときに、
前記第1のベクトルの前記第1の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と、
前記第2のベクトルの前記第1の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と
が逆方向となり、
前記第1の開口部の両端の点を結ぶ直線Eに対して前記アイソセンタから下した垂線の長さをa、前記第1の開口部の両端の点うち前記アイソセンタから遠いほうの点を通り前記直線Eに垂直な直線Fに対して前記アイソセンタから下した垂線の長さをb、前記通路の幅をt、前記直線Fと前記通路の内壁がなす角度をθとしたとき、θが0度より大きく90度より小さく、かつ
(a・sinθ+b・cosθ−t)cosθ>b−t
を満足する角度である
ことを特徴とする粒子線照射室。 - 前記θが15度から30度の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の粒子線照射室。
- アイソセンタは、
粒子線照射ノズルを搭載した回転ガントリ装置の回転中心であり、
前記アイソセンタを通り、前記回転ガントリ装置の回転軸に垂直な平面上に第1の開口部がない
ことを特徴とする請求項1または2に記載の粒子線照射室。 - アイソセンタは、
粒子線照射ノズルを搭載した回転ガントリ装置の回転中心であり、
前記回転ガントリ装置の回転軸と平行で前記アイソセンタを始点とし、通路側に延ばした直線が第1の線分と通路の中で交わる
ことを特徴とする請求項1または2に記載の粒子線照射室。 - 位置決め室の出入口が第2の開口部の対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の粒子線照射室。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS436515B1 (en) * | 1964-11-30 | 1968-03-11 | Ulrich K Henschke | Teletherapy machine and installation therefor |
JPH05223987A (ja) * | 1992-01-31 | 1993-09-03 | Nec Corp | 医療用放射線遮蔽室 |
JPH09243794A (ja) * | 1996-03-12 | 1997-09-19 | Ebara Corp | X線又はγ線の遮蔽設備 |
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JP2012050843A (ja) * | 2011-10-24 | 2012-03-15 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 加速粒子照射設備 |
JP2013000596A (ja) * | 2011-06-15 | 2013-01-07 | Imris Inc | 放射線療法治療へのmriの統合 |
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DE102005035141A1 (de) * | 2005-07-22 | 2007-02-01 | GSI Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH | Bestrahlungseinrichtung |
JP2011092424A (ja) * | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 加速粒子照射設備 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS436515B1 (en) * | 1964-11-30 | 1968-03-11 | Ulrich K Henschke | Teletherapy machine and installation therefor |
JPH05223987A (ja) * | 1992-01-31 | 1993-09-03 | Nec Corp | 医療用放射線遮蔽室 |
JPH09243794A (ja) * | 1996-03-12 | 1997-09-19 | Ebara Corp | X線又はγ線の遮蔽設備 |
US20100171045A1 (en) * | 2007-09-06 | 2010-07-08 | Gueneysel Murat | Particle therapy installation |
JP2013000596A (ja) * | 2011-06-15 | 2013-01-07 | Imris Inc | 放射線療法治療へのmriの統合 |
JP2012050843A (ja) * | 2011-10-24 | 2012-03-15 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 加速粒子照射設備 |
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