JPH08229145A - ビーム治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】治療台を照射対象と共に位置制御して照射対象
全体にビームを照射することにより、ビーム輸送系の構
成を簡素化することにある。 【構成】中性子、陽子、ヘリウム、アルゴン等の粒子を
イオン化して加速する機能を有する粒子加速器１と、こ
の粒子加速器１から出射された粒子ビームを照射対象ま
で誘導する機能を持つビーム輸送系２と、照射対象を設
置するための治療台とを備えたビーム治療装置におい
て、ビーム輸送系２を粒子ビームが水平方向から照射対
象に照射可能に配置すると共に、治療台４を腰掛け可能
な椅子形でビーム軸に対して直交する平面上を移動可能
な構成とし、且つビームが照射対象全体に照射できるよ
うにビーム輸送系最終段でのビーム軸上に照射対象を治
療台毎にその位置を制御すると共に、照射対象の体内深
度に合せて粒子加速器１での粒子の加速エネルギを制御
する制御装置５に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加速器を用いて得られる
中性子、陽子、ヘリウム、アルゴン等の高エネルギ粒子
をがん等の被照射対象に照射して治療等を行うビーム治
療装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の重粒子線がん治療装置は、図６に
示すように粒子加速器１とビーム輸送系２、ビームスト
ッパ３、ビームのエネルギを減衰するためのフィルタ１
３、ビーム位置を調整するワブラ電磁石１４、治療台１
５及びこれらを制御する制御装置５から構成されてい
る。

【０００３】このがん治療装置は治療台１５が寝台形で
あり、ビームは主として上方から照射する方式となって
いる。このため、ビームを垂直方向に偏向する電磁石１
４系や偏向する毎に設けられる位置モニタ６系等をビー
ム輸送系２に備える必要があり、装置が複雑になってい
た。

【０００４】また、一般的にがん等のビーム照射対象物
は、三次元の広がりを持っているため、ビームの照射位
置を制御する必要があるが、従来の粒子加速器では一定
のエネルギまで加速し、ビーム輸送系２に設けられたフ
ィルタ１３によるエネルギの調整とワブラ電磁石１４に
よって制御している。また、エネルギの治療に用いてい
る重粒子ビームの通過する領域は広くなり、ビームの通
過する位置をモニタするビーム位置モニタが大きくな
る。

【０００５】このようなことから、ビーム輸送系２に備
える機器が多く複雑になり、またビームの通過領域が広
くなるため、ビーム輸送系のビームダクトが大きくなる
等の欠点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のビー
ム治療装置においては、重粒子ビームを照射対象物の形
状に合わせて位置制御する機器として、エネルギを減衰
するフィルタ、ビーム位置を制御するワブラ電磁石を備
える必要があるため、ビーム輸送系が複雑になる。ま
た、ビームの通過域がビーム輸送系において広がるた
め、ビーム位置モニタ、ビームダクトが大きくなるとい
う欠点がある。

【０００７】本発明は上記の欠点を除去するためになさ
れたもので、ビームの位置を一定とし、治療台を照射対
象と共に位置制御して照射対象全体にビームを照射する
ことにより、ビーム輸送系の構成を簡素化できるビーム
治療装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段によりビーム治療装置を構
成するものである。請求項１に対応する発明は、中性
子、陽子、ヘリウム、アルゴン等の粒子をイオン化して
加速する機能を有する粒子加速器と、この粒子加速器か
ら出射された粒子ビームを照射対象まで誘導する機能を
持つビーム輸送系と、照射対象を設置するための治療台
とを備えたビーム治療装置において、前記ビーム輸送系
を粒子ビームが水平方向から照射対象に照射可能に配置
すると共に、前記治療台を腰掛け可能な椅子形でビーム
軸に対して直交する平面上を移動可能な構成とし、且つ
ビームが照射対象全体に照射できるように前記ビーム輸
送系最終段でのビーム軸上に照射対象を前記治療台毎に
その位置を制御すると共に、照射対象の体内深度に合せ
て前記粒子加速器での粒子の加速エネルギを制御する制
御手段を設ける。

【０００９】請求項２に対応する発明は、上記請求項１
に対応する発明のビーム治療装置において、ビーム輸送
系にビーム位置モニタと位置モニタ信号処理回路からな
るビームモニタ系と、ビーム軌道を補正する水平方向及
び垂直方向ステアリング電磁石と電磁石電源からなるビ
ーム軌道補正系とを備え、前記位置モニタ信号処理回路
にて得られる予め設定された位置からのビーム位置のず
れ量を増幅して前記ビーム軌道補正系の電磁石電源の出
力電流設定信号とすることでビーム輸送系内で自動的に
ビーム位置を一定範囲内に抑える。

【００１０】請求項３に対応する発明は、上記請求項１
に対応する発明のビーム治療装置において、ビーム輸送
系に粒子ビームのエネルギを減衰させるフィルタを備え
たものである。

【００１１】請求項４に対応する発明は、中性子、陽
子、ヘリウム、アルゴン等の粒子をイオン化して加速す
る機能を有する粒子加速器と、この粒子加速器から出射
された粒子ビームを照射対象まで誘導する機能を持つビ
ーム輸送系と、照射対象を設置するための治療台とを備
えたビーム治療装置において、前記ビーム輸送系を粒子
ビームが垂直方向から照射対象に照射可能に配置すると
共に、前記治療台を寝台形でビーム軸に対して直交する
平面上を移動可能な構成とし、且つビームが照射対象全
体に照射できるように前記ビーム輸送系最終段でのビー
ム軸上に照射対象を前記治療台毎にその位置を制御する
と共に、照射対象の体内深度に合せて前記粒子加速器で
の粒子の加速エネルギを制御する制御手段を設ける。

【００１２】

【作用】請求項１，３又は４に対応する発明のビーム治
療装置にあっては、ビームの位置を一定とし、治療台を
照射対象とともに位置制御することで、照射対象全体に
ビームを照射することが可能となるので、照射対象全体
にビームを照射するという要求を満足しながら、ビーム
輸送系の構成を従来に比べて簡略化、小形化することが
できる。

【００１３】請求項２に対応する発明のビーム治療装置
にあっては、ビーム輸送系でのビーム軌道の修正を自動
的に行うことができるので、オペレータの負担を軽減す
ることができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１は、本発明によるビーム治療装置の第１の実施
例の構成を示すものである。第１の実施例では、図１に
示すように粒子加速器１、ビーム輸送系２、ビームスト
ッパ３、治療台４及びこれら治療システムを制御する制
御装置５から構成される。

【００１５】ここで、制御装置５は体内における照射対
象の位置をＣＴまたはＭＲＩにて観測し、その観測した
位置データから粒子加速器１の加速エネルギと治療台４
の位置を演算する機能を有している。

【００１６】粒子加速器１は制御装置５により加速エネ
ルギが制御され、ビーム輸送系２は水平方向からのみビ
ームを照射できるシステムとすると共に、制御装置５に
より電磁石制御されるようになっている。また、ビーム
ストッパ３はビーム輸送系２のビーム照射側に設けら
れ、制御装置５により開閉制御される。さらに、治療台
４は腰掛け可能な椅子形でビーム軸に対して直交する平
面上（図示上下方向と紙面方向）を移動可能な構成と
し、制御装置５により粒子ビームが水平方向から照射対
象に照射可能に、且つビームが照射対象全体に照射でき
るように輸送系最終段でのビーム軸上に照射対象を治療
台毎にその位置を制御すると共に、照射対象の体内深度
に合せて粒子加速器での粒子の加速エネルギを制御でき
るようになっている。

【００１７】次に上記のような構成のビーム治療装置の
作用について述べる。一般的にがん等のビーム照射対象
物は水平、垂直、奥行き方向の三次元の広がりを持って
いる。照射対象に効果的にビームを照射するためには、
ビームの照射位置及びエネルギの強度を制御する必要が
ある。

【００１８】第１の実施例では、ビームを効率よく、治
療台４へ導くためにビーム輸送系２を従来のように垂直
方向の移動経路とせず、水平方向からビームを出射可能
なシステムとしてビーム位置を一定にしたもので、ビー
ム輸送系の全長を短くすることができ、ビーム輸送系の
小形化を図ることができ、ビーム輸送系内でのビームさ
くなるので、建屋の小形化を図ることができる。

【００１９】他方、ビームの照射の効果の深さ方向の調
整は、粒子加速器１の加速エネルギを制御することで行
い、加速エネルギの可変にあたっては粒子加速器１の電
磁石の運転パラメータとビーム輸送系２の電磁石の運転
パラメータとビーム輸送系２の電磁石の運転パラメータ
を協調して制御することにより行われる。

【００２０】また、ビームの照射位置（水平方向又は垂
直方向）は、治療台４の位置を制御することで行い、加
速エネルギの可変にあたっては粒子加速器１の電磁石の
運転パラメータとビーム輸送系２の電磁石の運転パラメ
ータを協調して制御することで行う。これにより、ビー
ム位置を振る機構を設ける必要がなくなると共に、ビー
ムモニタ６のモニタの有効範囲を小さくできるなど装置
の簡素化を図ることができる。また、ビーム輸送系２で
のビームダクトの大きさを小さくすることができる。

【００２１】このように第１の実施例によれば、ビーム
輸送系２やビームモニタ６を簡略化することができ、治
療システム全体及び建屋の高さ方向の小形化を図ること
ができる等の効果が得られる。

【００２２】図２は本発明によるビーム治療装置の第２
の実施例におけるビーム輸送系２に設けられるモニタシ
ステム及び補正装置の構成を示すものである。第２の実
施例では、図２に示すようにビーム輸送系２にビーム非
破壊型のマイクロチャンネルプレート７、重粒子ビーム
軌道補正用として水平方向ステアリング電磁石９、垂直
方向ステアリング電磁石１０をそれぞれ設け、且つマイ
クロチャンネルプレート７に対応させて位置モニタ信号
処理回路８を設けると共に、位置モニタ信号処理回路８
より出される出力電流設定信号により水平方向ステアリ
ング電磁石９を励磁する水平方向ステアリング電磁石電
源１１及び垂直方向ステアリング電磁石電源１２をそれ
ぞれ設ける構成としたものである。

【００２３】このような構成のビーム輸送系２のモニタ
システム及び補正装置において、マイクロチャンネルプ
レート７は、ビームの通過した位置をモニタし、位置モ
ニタ信号処理回路８へ出力する。この位置モニタ信号処
理回路８では外部トリガが入力された時点のモニタ信号
を演算してビームの水平方向、垂直方向の中心位置を得
る。これを予め設定された中心位置と比較し、ビームの
ずれ量を求める。

【００２４】さらに、ずれ量を補正する信号として水平
方向ステアリング電磁石電源１１と垂直方向ステアリン
グ電磁石電源１２に電源の出力電流設定信号を出力す
る。これにより、通電したビームの軌道は補正できない
が、次回又は数回後のビームからはビーム位置を補正す
ることができる。

【００２５】ここで、出力電流設定信号の演算の一例を
図３により説明する。図３において、水平、垂直方向と
も中心付近には規定範囲内ということで不感域を設け、
中心からのずれ量に水平方向ステアリング電磁石９、垂
直方向ステアリング電磁石１０の特性にあった定数を乗
じた値として出力設定信号とする。

【００２６】予め設定された中心付近にビーム位置が補
正された段階で治療準備完了としてオペレータに連絡す
るようにすれば、ビームストッパ３を開として治療を開
始できる。

【００２７】このような構成のビーム輸送系２のモニタ
システム及び補正装置とすれば、ビーム輸送系でのビー
ム軌道の補正を自動的に行うことができ、オペレータの
負担を軽減することができる。

【００２８】図４は本発明によるビーム治療装置の第３
の実施例の構成を示すもので、図１と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点につ
いてのみ述べる。

【００２９】第３の実施例では、図４に示すようにビー
ム輸送系２にビームモニタ６、ビームストッパ３に加え
て照射対象の体内深度に合わせて粒子ビームのエネルギ
を減衰させるフィルタ１３を設けるようにしたものであ
る。

【００３０】このような構成とすれば、前述した実施例
の作用効果に加えて粒子ビームのエネルギを照射対象の
体内深度に合わせて減衰させることができる。図５は本
発明によるビーム治療装置の第４の実施例の構成を示す
もので、図６と同一部分には同一符号を付してその説明
を省略し、ここでは異なる点についてのみ述べる。

【００３１】第４の実施例では、図５に示すようにビー
ム輸送系２に位置モニタ６、ビームストッパ３、ビーム
のエネルギを減衰するためのフィルタ１３を備え、且つ
ビーム輸送系２を粒子ビームが垂直方向から照射対象に
照射可能に配置すると共に、治療台４を寝台形でビーム
軸に対して直交する平面上（図示前後左右）を移動可能
な構成とし、制御装置５によりビームが照射対象全体に
照射できるようにビーム輸送系最終段でのビーム軸上に
照射対象を治療台４毎にその位置を制御すると共に、照
射対象の体内深度に合せて粒子加速器１での粒子の加速
エネルギを制御するようにしたものである。

【００３２】このような構成とすれば、ビームの照射位
置を一定とし、治療台を照射対象と共に位置制御するよ
うにしているので、照射対象全体にビームを照射するこ
とができる。

【００３３】本発明は、上記し且つ図面に示した各実施
例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範
囲で種々変形して実施できるものである。例えば、第１
の実施例又は第３の実施例において、治療台に照射対象
を中心に回転する機能を持たせて、体表面へのビームの
照射効果を低減させることもできる。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ビー
ムの位置を一定とし、治療台を照射対象と共に位置制御
して照射対象全体にビームを照射するようにしたので、
ビーム輸送系の構成を簡素化できるビーム治療装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるビーム治療装置の第１の実施例を
示す構成図。

【図２】本発明の第２の実施例におけるビーム輸送系に
設けられるモニタシステム及び補正装置の構成図。

【図３】同実施例における位置モニタ信号処理回路の機
能を示す説明図。

【図４】本発明の第３の実施例を示す構成図。

【図５】本発明の第４の実施例を示す構成図。

【図６】従来のビーム治療装置を示す構成図。

【符号の説明】

１……粒子加速器、２……ビーム輸送系、３……ビーム
ストッパ、４……治療台、５……治療システム制御装
置、６……ビーム位置モニタ、７……マイクロチャンネ
ルプレート、８……位置モニタ信号処理回路、９……水
平方向ステアリング電磁石、１０……垂直方向ステアリ
ング電磁石、１１……水平方向ステアリング電磁石電
源、１２……垂直方向ステアリング電磁石電源。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中性子、陽子、ヘリウム、アルゴン等の
   粒子をイオン化して加速する機能を有する粒子加速器
   と、この粒子加速器から出射された粒子ビームを照射対
   象まで誘導する機能を持つビーム輸送系と、照射対象を
   設置するための治療台とを備えたビーム治療装置におい
   て、 前記ビーム輸送系を粒子ビームが水平方向から照射対象
   に照射可能に配置すると共に、前記治療台を腰掛け可能
   な椅子形でビーム軸に対して直交する平面上を移動可能
   な構成とし、且つビームが照射対象全体に照射できるよ
   うに前記ビーム輸送系最終段でのビーム軸上に照射対象
   を前記治療台毎にその位置を制御すると共に、照射対象
   の体内深度に合せて前記粒子加速器での粒子の加速エネ
   ルギを制御する制御手段を設けたことを特徴とするビー
   ム治療装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のビーム治療装置におい
   て、ビーム輸送系にビーム位置モニタと位置モニタ信号
   処理回路からなるビームモニタ系と、ビーム軌道を補正
   する水平方向及び垂直方向ステアリング電磁石と電磁石
   電源からなるビーム軌道補正系とを備え、前記位置モニ
   タ信号処理回路にて得られる予め設定された位置からの
   ビーム位置のずれ量を増幅して前記ビーム軌道補正系の
   電磁石電源の出力電流設定信号とすることでビーム輸送
   系内で自動的にビーム位置を一定範囲内に抑えることを
   特徴とするビーム治療装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のビーム治療装置におい
   て、ビーム輸送系に粒子ビームのエネルギを減衰させる
   フィルタを備えたことを特徴とするビーム治療装置。
4. 【請求項４】 中性子、陽子、ヘリウム、アルゴン等の
   粒子をイオン化して加速する機能を有する粒子加速器
   と、この粒子加速器から出射された粒子ビームを照射対
   象まで誘導する機能を持つビーム輸送系と、照射対象を
   設置するための治療台とを備えたビーム治療装置におい
   て、 前記ビーム輸送系を粒子ビームが垂直方向から照射対象
   に照射可能に配置すると共に、前記治療台を寝台形でビ
   ーム軸に対して直交する平面上を移動可能な構成とし、
   且つビームが照射対象全体に照射できるように前記ビー
   ム輸送系最終段でのビーム軸上に照射対象を前記治療台
   毎にその位置を制御すると共に、照射対象の体内深度に
   合せて前記粒子加速器での粒子の加速エネルギを制御す
   る制御手段を設けたことを特徴とするビーム治療装置。