JPH10300899A - Radiation therapeutic device - Google Patents

Radiation therapeutic device

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Publication number
JPH10300899A
JPH10300899A JP10483197A JP10483197A JPH10300899A JP H10300899 A JPH10300899 A JP H10300899A JP 10483197 A JP10483197 A JP 10483197A JP 10483197 A JP10483197 A JP 10483197A JP H10300899 A JPH10300899 A JP H10300899A
Authority
JP
Japan
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charged particle
particle beam
scanning means
magnetic field
electromagnet
Prior art date
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Pending
Application number
JP10483197A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Hanakawa
和之 花川
Takenobu Sakamoto
豪信 坂本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH10300899A publication Critical patent/JPH10300899A/en
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1042X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy with spatial modulation of the radiation beam within the treatment head
    • A61N5/1043Scanning the radiation beam, e.g. spot scanning or raster scanning
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
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    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1085X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/1087Ions; Protons

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dose distribution satisfactory even to a wide range emitting field by generating a rotating magnetic field on the orbit of a charged particle beam, generating also the other reverse directional rotating magnetic field, and rotating and scanning the charged particle beam by the other rotating magnetic field. SOLUTION: Scanning means 52, 53 are formed of, for example, quadrupole electromagnets, and they are worked as wobbler electromagnets magnets for performing a circulatory scanning with charged particle beams by supplying sine wave ac currents phase-controlled so as to generate mutually reverse directional rotating magnetic fields, respectively. A charged particle beam 1 is accelerated by an accelerator and incident on the scanning means 52. The scanning means 52 rotates and scans in the radial direction by the rotating magnetic field, and the charged particle beam 1 is conically extended and incident on the scanning means 53. The scanning means 53 rotates and scans in the beam axial direction by the reverse directional magnetic field, the charged particle beam 1 is focused in reverse conical form, incident on one point of a scattered body 3, and scattered with the incident point as the focus, and the dose is detected by a dose monitor 5. According to this method, the charged particle beam 1 can be emitted while suppressing the influence by half shadow by making the incident point into a point shape.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、荷電粒子線を選
択的に照射することにより患部に生じた悪性腫瘍等の治
療する放射線治療装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiotherapy apparatus for treating a malignant tumor or the like generated in an affected part by selectively irradiating a charged particle beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、放射線治療装置は、治療台周り
に回転支持されたガントリ部を有し、加速管等から構成
された加速器によって加速したビーム状の荷電粒子線
(以下、荷電粒子ビームという。)をこのガントリ部下
方から被照射部、例えば患者の治療患部に照射して該患
部に生じた癌等の悪性腫瘍の治療を行う。また、患部に
照射される荷電粒子ビームは、荷電粒子ビームが透過さ
れる患者への安全性及び治療効率上の観点から、ビーム
照射面において均一かつ半影が生じない線量分布を形成
していることが望ましい。例えば、実公平5−4047
9号(実願昭62−153326号)公報には、荷電粒
子ビーム(1)をX方向に偏向させるX方向走査電磁石
(3)及びY方向に偏向させるY方向走査電磁石(4)
から構成されたワブラ電磁石が記載されており(以下、
荷電粒子ビームを円形状に回転走査する走査電磁石をワ
ブラ電磁石という。)、これら2種類の走査電磁石を組
み合わせて回転走査した荷電粒子ビーム(1)を鉛板か
らなる散乱体(6)にて散乱させ、広範囲な照射面に対
して照射する荷電粒子ビーム装置が記載されている。
2. Description of the Related Art In general, a radiotherapy apparatus has a gantry section rotatably supported around a treatment table, and is a beam-shaped charged particle beam accelerated by an accelerator constituted by an acceleration tube or the like (hereinafter referred to as a charged particle beam). ) Is irradiated from below the gantry to an irradiated part, for example, a treatment affected part of a patient, to treat a malignant tumor such as cancer generated in the affected part. In addition, the charged particle beam irradiated to the affected part forms a dose distribution that is uniform and has no penumbra on the beam irradiation surface, from the viewpoint of safety and treatment efficiency for a patient to which the charged particle beam is transmitted. It is desirable. For example, 5-4047
No. 9 (Japanese Utility Model Application No. 62-153326) discloses an X-direction scanning electromagnet (3) for deflecting the charged particle beam (1) in the X direction and a Y-direction scanning electromagnet (4) for deflecting the charged particle beam (1) in the Y direction.
The wobble electromagnet composed of
A scanning electromagnet that rotates and scans the charged particle beam in a circular shape is called a wobble electromagnet. ), A charged particle beam apparatus that scatters a charged particle beam (1) rotationally scanned by combining these two types of scanning electromagnets with a scatterer (6) made of a lead plate and irradiates a wide range of irradiation surface. Have been.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の放射線治療装置
は以上のように構成されており、加速器等により加速さ
れた荷電粒子ビームは荷電粒子ビームのビーム軌道上に
重なるように配置された2種類の走査電磁石(X方向走
査電磁石及びY方向走査電磁石)から発生させた回転磁
場によって円形状に回転走査されるため、コリメータを
通過して照射面に対し照射される荷電粒子ビームは、X
方向走査電磁石及びY方向走査電磁石の配置関係上、回
転対称性が悪い(正確な円形状にならない)という問題
点があった。 実際、上記のような従来の放射線治療装
置によって回転対称性の良い荷電粒子ビームの回転走査
を実現するためには、各走査電磁石(X方向及びY方向
走査電磁石)に供給され、磁束密度の発生方向を制御す
る制御電流の電流値を放射線技師等の装置管理者が治療
患部の形状、大きさ等に応じて適宜微妙な調整をするこ
と必要であり、このような調整作業は装置管理者にとっ
て多大の負担であり、また治療時間が長期化する原因と
もなっていた。
The conventional radiotherapy apparatus is configured as described above, and two types of charged particle beams accelerated by an accelerator or the like are arranged so as to overlap on the beam trajectory of the charged particle beam. Are scanned in a circular shape by the rotating magnetic field generated from the scanning electromagnets (X-direction scanning electromagnet and Y-direction scanning electromagnet), so that the charged particle beam that passes through the collimator and irradiates the irradiation surface is X
Due to the positional relationship between the directional scanning electromagnet and the Y-direction scanning electromagnet, there is a problem that the rotational symmetry is poor (not accurate circular shape). Actually, in order to realize the rotation scanning of the charged particle beam having good rotational symmetry by the above conventional radiotherapy apparatus, the scanning electron magnets (X-direction and Y-direction scanning electromagnets) are supplied with each other to generate a magnetic flux density. It is necessary for a device administrator such as a radiologist to make fine adjustments appropriately to the current value of the control current for controlling the direction according to the shape, size, etc. of the treatment affected part. It was a heavy burden and also caused a prolonged treatment time.

【0004】また、上記のような従来の放射線治療装置
によって回転走査された荷電粒子ビームは、円錐状に拡
げられた状態で散乱体に入射されるため、散乱体を通過
して照射面に照射される荷電粒子ビームは焦点が点状
(1点)とはならず、患部等の照射面に対しては半影が
生じた荷電粒子ビームが照射されることとなる。図16
は従来の放射線治療装置による荷電粒子ビームのビーム
軌跡及びこの荷電粒子ビームが照射面において形成する
荷電粒子ビームの線量分布をそれぞれ示したビーム軌道
説明図であり、図17を用いて荷電粒子ビームの線量分
布に半影が生じる原理を説明する。図17において、1
00は図示しない放射源から矢印方向に加速された荷電
粒子ビーム、101はX方向走査電磁石、102はY方
向走査電磁石、103は散乱体、104は照射面形状に
合わせて荷電粒子ビームのビーム形状を整形するコリメ
ータ、105は荷電粒子ビームの照射面に位置したアイ
ソセンタである。
A charged particle beam rotationally scanned by the above-described conventional radiation therapy apparatus is incident on a scatterer while being spread in a conical shape, and passes through the scatterer to irradiate an irradiation surface. The charged particle beam does not have a point-like (one point) focal point, and the irradiated surface of the affected part or the like is irradiated with the penetrated charged particle beam. FIG.
FIG. 17 is a beam trajectory explanatory diagram showing a beam trajectory of a charged particle beam by a conventional radiotherapy apparatus and a dose distribution of the charged particle beam formed on the irradiation surface by the charged particle beam. FIG. The principle on which penumbra occurs in the dose distribution will be described. In FIG. 17, 1
00 is a charged particle beam accelerated in the direction of the arrow from a radiation source (not shown), 101 is an X-direction scanning electromagnet, 102 is a Y-direction scanning electromagnet, 103 is a scatterer, and 104 is the beam shape of the charged particle beam according to the shape of the irradiation surface. And 105, an isocenter located on the irradiation surface of the charged particle beam.

【0005】図16に示されるように、ワブラ電磁石1
06はX方向走査電磁石101及びY方向走査電磁石1
02から構成され、このワブラ電磁石106によって回
転走査された荷電粒子ビーム100はビーム軌道軸10
7を中心に円錐状に拡げられて散乱体103に入射され
ている。なお、図16においては、散乱体103の2つ
の入射点108、109を焦点とする2種類の荷電粒子
ビーム110、111のみの散乱の様子が示されている
が、上述したように、散乱体103には円錐状に回転走
査された荷電粒子ビーム100が入射されており、実
際、散乱体103においては円形状に連なる焦点を形成
する。そして、ワブラ電磁石106によって回転走査さ
れた荷電粒子ビーム100は、散乱体103によりその
ビーム半径が拡げられるため、照射面に照射された荷電
粒子ビームは広い範囲で正規分布を形成し、図16に示
すような線量分布112を形成する。しかし、散乱体1
03にはワブラ電磁石106により回転走査された荷電
粒子ビーム100が入射されているため、散乱体103
においては複数の焦点(図16では108、109のみ
図示。)からそれぞれ散乱され、たとえ、コリメータ1
04の形状が照射面に応じた形状に設定されていたとし
ても、照射面においてはそれぞれずれた位置に荷電粒子
ビームが照射されることとなり、この照射位置のずれに
よって線量分布112の端部(エッジ部分)113には
図16に示すように線量がなだらかに変化した半影とい
う現象が生じる。
[0005] As shown in FIG.
06 is an X-direction scanning electromagnet 101 and a Y-direction scanning electromagnet 1
The charged particle beam 100 rotated and scanned by the wobble electromagnet 106 is a beam orbit axis 10
The light is expanded conically around the center 7 and is incident on the scatterer 103. FIG. 16 shows the state of scattering of only two types of charged particle beams 110 and 111 having the two incident points 108 and 109 of the scatterer 103 as focal points. The charged particle beam 100 that has been rotationally scanned in a conical shape is incident on 103, and actually forms a circular focal point in the scatterer 103. The charged particle beam 100 rotated and scanned by the wobble electromagnet 106 has its beam radius expanded by the scatterer 103, so that the charged particle beam irradiated on the irradiation surface forms a normal distribution in a wide range, and FIG. A dose distribution 112 as shown is formed. However, scatterer 1
Since the charged particle beam 100 rotated and scanned by the wobbler electromagnet 106 is incident on the scatterer 103,
Are scattered from a plurality of focal points (only 108 and 109 are shown in FIG. 16).
Even if the shape of the laser beam 04 is set to a shape corresponding to the irradiation surface, the charged particle beam is irradiated to the shifted position on the irradiation surface, and the end of the dose distribution 112 ( At the edge portion 113, a phenomenon called penumbra occurs in which the dose gradually changes as shown in FIG.

【0006】図16に示すように、照射面に対して荷電
粒子ビームの線量分布端部がなだらかに変化した現象を
半影が生じているといい、このような半影が生じた荷電
粒子ビームを患部に対して照射させた場合、照射面には
コリメータ104に設定された実際の形状とは多少ずれ
のある荷電粒子ビームが照射されることとなり、ビーム
形状を最大限に設定した場合には、患部以外の正常な細
胞組織にまで散乱体103により散乱された荷電粒子ビ
ームが照射され、また、安全性を考慮してコリメータ1
04の形状を実際の患部形状よりも小さく設定した場合
には、複数の荷電粒子ビームを何度も重ねて照射させる
等必要以上に荷電粒子線を照射をするおせれがあり、人
体を直接に治療の対象とする放射線治療装置においては
安全性の観点から大きな課題であった。なお、照射範囲
を何度も選択して荷電粒子ビームを照射するという作業
は照射位置の位置決め等に時間と労力を要するもので、
上述のように装置管理者にとっては多大の負担である。
As shown in FIG. 16, a phenomenon in which the dose distribution edge of the charged particle beam changes gently with respect to the irradiation surface is called a penumbra, and the charged particle beam having such a penumbra is generated. Is irradiated to the affected part, the irradiated surface is irradiated with a charged particle beam slightly different from the actual shape set in the collimator 104, and when the beam shape is set to the maximum, The charged particle beam scattered by the scatterer 103 is irradiated to the normal cell tissue other than the affected part, and the collimator 1 is used in consideration of safety.
If the shape of 04 is set smaller than the actual shape of the affected part, the charged particle beam may be irradiated more than necessary, such as irradiating multiple charged particle beams many times. There is a big problem from the viewpoint of safety in the radiotherapy apparatus to be treated. The work of irradiating the charged particle beam by selecting the irradiation range many times requires time and labor for positioning the irradiation position, etc.
As described above, it is a great burden for the device administrator.

【0007】図17は荷電粒子ビームの理想の線量分布
状態を示す線量分布図であり、図17に示すような線量
分布の荷電粒子ビームであれば、患部に照射させる荷電
粒子ビームのビーム形状を最大限に設定できる一方、患
部以外へは荷電粒子ビームの照射を十分防止できるの
で、照射範囲を何度も選択するという作業が不要となり
治療効率が大幅に向上できると共に、照射範囲以外への
荷電粒子ビームの照射が容易に防止し得、放射線治療に
よる人体への安全性を大幅に改善することができる。
FIG. 17 is a dose distribution diagram showing an ideal dose distribution state of the charged particle beam. If the charged particle beam has a dose distribution as shown in FIG. While it can be set to the maximum, the irradiation of the charged particle beam to areas other than the affected area can be sufficiently prevented, eliminating the need to select the irradiation area multiple times, greatly improving the treatment efficiency and charging the areas other than the irradiation area. Irradiation of a particle beam can be easily prevented, and safety to a human body by radiation therapy can be greatly improved.

【0008】この発明は、上記課題を解決するためにな
されたものであり、広範囲の照射野に対しても線量分布
の良好な荷電粒子ビームを照射できる放射線治療装置を
得ること目的とし、具体的には回転走査された荷電粒子
ビームの回転対称性が良く、荷電粒子ビームの偏向度の
変化に拘わらず良好な回転対称性が保持できる新規な構
成の放射線治療装置を得ることを目的とする。また、回
転走査によって荷電粒子ビームに生じる半影を抑制し、
腫瘍等の患部への荷電粒子ビームのビーム形状が最大限
で、かつ正常な細胞組織への照射が防止できる安全で照
射効率の良好な線量分布の荷電粒子ビームが形成できる
新規な構成の放射線治療装置を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a radiotherapy apparatus capable of irradiating a charged particle beam having a good dose distribution to a wide range of irradiation fields. It is an object of the present invention to provide a radiation therapy apparatus having a novel configuration in which the rotationally scanned charged particle beam has good rotational symmetry and can maintain good rotational symmetry regardless of the change in the degree of deflection of the charged particle beam. In addition, we suppress penumbra generated in charged particle beam by rotation scan,
Radiation therapy with a novel configuration that can form a charged particle beam with a dose distribution that is safe and has good irradiation efficiency with the maximum beam shape of the charged particle beam to the affected area such as a tumor and preventing irradiation of normal cell tissue The aim is to obtain a device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項第1項の発明に係
る放射線治療装置は、荷電粒子線の軌道上に設けられた
散乱体と、この散乱体により散乱された荷電粒子線の線
量を検出する線量モニタと、上記散乱体により散乱され
た荷電粒子線のビーム形状を被照射体の形状に合わせて
変化させるコリメータと、上記荷電粒子線の軌道上に設
けられ、上記荷電粒子線の軌道上に第1の回転磁場を発
生させる第1の走査手段と、上記荷電粒子線の軌道上に
設けられ、上記第1の回転磁場と逆方向の第2の回転磁
場を発生させてこの第2の回転磁場により上記荷電粒子
線を回転走査させる第2の走査手段とを設けたものであ
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a radiotherapy apparatus comprising: a scatterer provided on a trajectory of a charged particle beam; and a dose of the charged particle beam scattered by the scatterer. A dose monitor to be detected, a collimator that changes the beam shape of the charged particle beam scattered by the scatterer according to the shape of the irradiated object, and a trajectory of the charged particle beam provided on the trajectory of the charged particle beam A first scanning means for generating a first rotating magnetic field, and a second rotating magnetic field which is provided on a trajectory of the charged particle beam and has a direction opposite to the first rotating magnetic field. And a second scanning means for rotatingly scanning the charged particle beam by the rotating magnetic field.

【0010】請求項第2項の発明に係る放射線治療装置
は、上記第1及び第2の走査手段が上記散乱体の上流部
に配置されたものである。
According to a second aspect of the present invention, the first and second scanning means are arranged upstream of the scatterer.

【0011】請求項第3項の発明に係る放射線治療装置
は、上記走査手段は、対向する磁極鉄心間に同一極が形
成された多極の電磁石により構成されたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the radiation therapy apparatus, the scanning means is constituted by a multi-pole electromagnet having the same pole formed between opposed magnetic pole cores.

【0012】請求項第4項の発明に係る放射線治療装置
は、荷電粒子線の軌道上に設けられたレンジシフタと、
このレンジシフタにより照射エネルギーが調節された荷
電粒子線のビーム形状を被照射体の形状に合わせて変化
させるコリメータと、対向する磁極鉄心間に同一極が形
成された四極の電磁石から構成され、90deg位相が
異なる2種類の交流電流が印加されて上記レンジシフタ
上流部の上記荷電粒子線の軌道上に回転磁場を発生させ
る走査手段とを設けたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a radiotherapy apparatus comprising: a range shifter provided on a trajectory of a charged particle beam;
The range shifter is composed of a collimator that changes the beam shape of the charged particle beam whose irradiation energy is adjusted according to the shape of the irradiation target, and a quadrupole electromagnet in which the same pole is formed between opposed magnetic pole cores, and has a 90 deg phase. Scanning means for generating a rotating magnetic field on the trajectory of the charged particle beam in the upstream part of the range shifter by applying two kinds of alternating currents different from each other.

【0013】請求項第5項の発明に係る放射線治療装置
は、荷電粒子線の軌道上に設けられたレンジシフタと、
このレンジシフタにより照射エネルギーが調節された上
記荷電粒子線のビーム形状を被照射体の形状に合わせて
変化させるコリメータと、対向する磁極鉄心間に同一極
が形成された六極の電磁石から構成され、60degづ
つ位相がずれた3種類の交流電流が印加されて上記レン
ジシフタ上流部の上記荷電粒子線の軌道上に回転磁場を
発生させる走査手段とを設けたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a radiation therapy apparatus, wherein a range shifter provided on a trajectory of a charged particle beam;
A collimator that changes the beam shape of the charged particle beam whose irradiation energy is adjusted by the range shifter in accordance with the shape of the irradiation target, and a six-pole electromagnet in which the same pole is formed between opposed magnetic pole cores, Scanning means for generating a rotating magnetic field on the trajectory of the charged particle beam in the upstream part of the range shifter by applying three types of alternating currents whose phases are shifted by 60 degrees.

【0014】請求項第6項の発明に係る放射線治療装置
は、荷電粒子線の軌道上に設けられた散乱体と、この散
乱体により散乱された荷電粒子線の線量を検出する線量
モニターと、この線量モニタにより検出された線量に基
づき上記荷電粒子線の照射エネルギーを変化させるレン
ジシフタと、このレンジシフタにより照射エネルギーが
調節された荷電粒子線のビーム形状を被照射体の形状に
合わせて変化させるコリメータと、対向する磁極鉄心間
に同一極が形成された多極の電磁石から構成され、上記
荷電粒子線の軌道上に回転磁場を発生させる第1の走査
手段と、対向する磁極鉄心間に同一極が形成された多極
の電磁石から構成され、上記第1の回転磁場と逆方向の
第2の回転磁場を発生させてこの第2の回転磁場により
上記荷電粒子線を回転走査させる第2の走査手段とを設
けたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a radiation therapy apparatus comprising: a scatterer provided on a trajectory of a charged particle beam; a dose monitor for detecting a dose of the charged particle beam scattered by the scatterer; A range shifter that changes the irradiation energy of the charged particle beam based on the dose detected by the dose monitor; and a collimator that changes the beam shape of the charged particle beam whose irradiation energy is adjusted by the range shifter according to the shape of the irradiation target. And a first scanning means for generating a rotating magnetic field on the trajectory of the charged particle beam, comprising: a multi-pole electromagnet having the same pole formed between the opposed magnetic pole cores; Are formed, and a second rotating magnetic field in a direction opposite to the first rotating magnetic field is generated, and the charged particle beam is generated by the second rotating magnetic field. It is provided with a second scanning means for rotating the scan.

【0015】請求項第7項の発明に係る放射線治療装置
は、上記散乱体と上記線量モニタとの間に設けられ、照
射野外に入射される荷電粒子線を遮蔽する第2のコリメ
ータを設けたものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a radiotherapy apparatus, wherein a second collimator is provided between the scatterer and the dose monitor and shields a charged particle beam incident outside the irradiation field. Things.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態.1 以下、この発明の一実施形態について図1乃至図5を用
いて説明する。図1はこの発明の一実施形態であり、本
発明に係る放射線治療装置を概略的に示した概略構成
図、図2は本実施形態である図1の放射線治療装置に使
用される走査手段であり、図2(a)及び図2(b)は
それぞれ走査手段の斜視投影図及び断面構成図である。
また、図3は放射線治療装置による一般的な治療状況を
模式的に示した治療説明図である。なお、以下、本発明
に係る放射線治療装置の説明において、上流側とは放射
線源に近い方をいい、下流側とは放射線源から離れた照
射面に近い方をいう。図1及び図2において、1は図示
しない放射線源から発生され、加速器等により加速され
たペンシルビーム状の荷電粒子線(以下、荷電粒子ビー
ムという)、2は本実施形態である放射線治療装置の走
査手段であり、第1乃至第四の磁極を有した四極電磁
石、3は走査手段2により回転走査された荷電粒子ビー
ム1が入射され、その入射点を焦点として荷電粒子ビー
ム1をコーン状(円錐状)に散乱させる散乱体、4はコ
ーン状に散乱された荷電粒子ビーム1の線量を検出し、
後述するレンジフィルタ、可動コリメータ等を制御する
制御信号を発生させる線量モニタチェンバ、5は突部分
の厚みによって深さ方向のエネルギースペクトル(線量
分布)が調節され、荷電粒子ビーム1に治療患部の深さ
に応じたエネルギースペクトルをもたせるリッジフィル
タ、7はビーム進行方向の厚みが調節され、設定された
厚みの分だけ通過した荷電粒子ビーム1のエネルギーを
所定量低減させるレンジフィルタ、8は不要な荷電粒子
を1次的にカットするブロックコリメータ、9はブロッ
クコリメータ8を通過した荷電粒子ビームをさらに治療
患部の照射面形状と対応させるべく、荷電粒子ビーム1
のビーム形状を整形する可動コリメータ、9は荷電粒子
ビーム1の照射位置(照射面)を示すアイソセンタ、1
0は荷電粒子ビーム1のビーム中心線を示した仮想のビ
ーム軌道軸である。
Embodiment. 1 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram schematically showing a radiotherapy apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a scanning unit used in the radiotherapy apparatus of FIG. FIG. 2A and FIG. 2B are a perspective projection view and a cross-sectional configuration view of a scanning unit, respectively.
FIG. 3 is a treatment explanatory view schematically showing a general treatment situation by the radiation treatment apparatus. Hereinafter, in the description of the radiotherapy apparatus according to the present invention, the term "upstream" means closer to the radiation source, and the term "downstream" means closer to the irradiation surface remote from the radiation source. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a pencil particle-shaped charged particle beam (hereinafter, referred to as a charged particle beam) generated from a radiation source (not shown) and accelerated by an accelerator or the like, and 2 denotes a radiation therapy apparatus according to the present embodiment. The scanning means is a quadrupole electromagnet having first to fourth magnetic poles, and the charged particle beam 1 rotated and scanned by the scanning means 2 is incident on the quadrupole electromagnet 3, and the charged particle beam 1 is focused on the incident point as a cone ( The scatterer 4 scattered in a cone shape detects the dose of the charged particle beam 1 scattered in a cone shape,
The dose monitor chamber 5 for generating a control signal for controlling a range filter, a movable collimator, and the like, which will be described later, has an energy spectrum (dose distribution) in the depth direction adjusted by the thickness of the protruding portion. A ridge filter 7 having an energy spectrum corresponding to the thickness, a range filter 7 whose thickness in the beam traveling direction is adjusted, and a range filter for reducing a predetermined amount of energy of the charged particle beam 1 having passed by the set thickness, and 8 a unnecessary charge. A block collimator 9 for temporarily cutting particles is provided with a charged particle beam 9 for making the charged particle beam passing through the block collimator 8 correspond to the shape of the irradiation surface of the treatment target.
A movable collimator 9 for shaping the beam shape of the charged particle beam 1; an isocenter 1 indicating an irradiation position (irradiation surface) of the charged particle beam 1;
0 is a virtual beam orbit axis indicating the beam center line of the charged particle beam 1.

【0017】また、11乃至14は対向する一対の磁極
間で同一極が形成される四極電磁石2の磁極鉄心(11
は第1磁極、12は第2磁極、13は第3磁極、14は
第4磁極を示す。)、15a乃至15dはこれら磁極鉄
心11、12、13、14に対してそれぞれ巻き回さ
れ、対向する磁極鉄心のコイル間(第1磁極11と第3
磁極13間及び第2磁極12と第4磁極14間)で互い
に直列に接続されたコイル、16は各磁極鉄心11乃至
14に巻き回されたコイル15a乃至15dにより発生
した起磁力によって磁束を導くヨーク、17はヨーク1
6により導かれた磁束によってギャップ18に発生した
磁束密度である。この磁束密度17は各磁極鉄心11乃
至14に巻き回されたコイル15a乃至15dに印加さ
れる後述の正弦波交流電流によって磁束密度方向が決定
し、後述するような正弦波交流電流の位相制御によって
四極電磁石2をワブラ電磁石として作用させる(以下、
荷電粒子ビームを円形状に回転走査する走査電磁石をワ
ブラ電磁石という。)。
Reference numerals 11 to 14 denote magnetic pole cores (11) of the quadrupole electromagnet 2 in which the same pole is formed between a pair of opposing magnetic poles.
Denotes a first magnetic pole, 12 denotes a second magnetic pole, 13 denotes a third magnetic pole, and 14 denotes a fourth magnetic pole. ), 15a to 15d are wound around these magnetic pole cores 11, 12, 13, and 14, respectively, between the coils of the opposing magnetic pole cores (the first magnetic pole 11 and the third magnetic pole 11).
The coils 16 connected in series between the magnetic poles 13 and between the second magnetic pole 12 and the fourth magnetic pole 14 guide the magnetic flux by the magnetomotive force generated by the coils 15a to 15d wound around the magnetic cores 11 to 14. Yoke, 17 is yoke 1
6 is a magnetic flux density generated in the gap 18 by the magnetic flux guided by 6. The direction of the magnetic flux density 17 is determined by a sine wave alternating current described later applied to coils 15a to 15d wound around the magnetic pole cores 11 to 14, and is controlled by a phase control of the sine wave alternating current described later. The quadrupole electromagnet 2 acts as a wobble electromagnet (hereinafter, referred to as a wobble electromagnet).
A scanning electromagnet that rotates and scans the charged particle beam in a circular shape is called a wobble electromagnet. ).

【0018】また、図3において、19は上記2乃至9
の各構成を内部に有した放射線治療装置のガントリ部、
20は装置本体部21に回転可能に支持され、ガントリ
部19を回転させるアーム部、22は支持台23に対し
てX方向及びY方向の移動が可能に設けられた治療台で
あり、治療台22の移動とガントリ部19及びアーム部
20の移動とによってアイソセンタ9の位置に位置決め
された治療台22上の患者の患部24にガントリ部19
から出力された荷電粒子ビーム1が照射される。なお、
図3に示すような放射線治療装置では、ガントリ部19
を治療台22の周囲に回転させて患部23への放射線の
照射を行うため、ガントリ部構成が小さくできれば、同
一スペースで治療台の周囲を移動させる際の自由度を大
きくすることができ、3次元照射方式の放射線治療装置
など複雑な治療動作を伴う放射線治療装置においては、
操作性向上の観点からガントリ部構成の小型化が要求さ
れる。
In FIG. 3, reference numeral 19 denotes the above 2 to 9
A gantry section of a radiation therapy apparatus having the respective components inside,
Reference numeral 20 denotes an arm unit rotatably supported by the apparatus main body unit 21 and rotates the gantry unit 19, and 22 denotes a treatment table provided to be movable in the X and Y directions with respect to the support table 23. The gantry section 19 is placed on the affected part 24 of the patient on the treatment table 22 positioned at the position of the isocenter 9 by the movement of the gantry section 19 and the movement of the gantry section 19 and the arm section 20.
The charged particle beam 1 output from is irradiated. In addition,
In the radiotherapy apparatus as shown in FIG.
Is rotated around the treatment table 22 to irradiate the affected part 23 with radiation, so that if the gantry configuration can be reduced, the degree of freedom when moving around the treatment table in the same space can be increased. In radiotherapy equipment with complicated treatment operations such as three-dimensional irradiation type radiotherapy equipment,
From the viewpoint of improvement in operability, a reduction in the size of the gantry configuration is required.

【0019】次に、図1に示す放射線治療装置の動作及
び四極電磁石2の具体的作用等について図4及び図5を
用いて詳細に説明する。なお、図4は本実施形態の走査
手段であり、ワブラ電磁石を構成する四極電磁石2に対
してそれぞれ供給される2種類の正弦波交流電流の位相
関係を示したコイル電流説明図、図5(a)乃至図5
(i)は図4に示したコイル電流説明図の各位相点(0
deg、45deg、90deg、135deg、18
0deg、225deg、270deg、315de
g、360deg)において、四極電磁石2がそのギャ
ップ18に発生させる各磁束密度の磁束密度方向を示し
た磁束密度説明図である。図4において、横軸は位相
(phase)、縦軸は各位相点における正弦波交流電
流の電流値(current)であり、図5(a)乃至
図5(i)においては、第1磁極11のみ符号を付し他
は省略している。
Next, the operation of the radiotherapy apparatus shown in FIG. 1 and the specific operation of the quadrupole electromagnet 2 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 4 is a scanning means of the present embodiment, and is a coil current explanatory diagram showing a phase relationship between two kinds of sine wave AC currents respectively supplied to the quadrupole electromagnet 2 constituting the Wobble electromagnet, and FIG. a) to FIG. 5
(I) shows each phase point (0, 0) in the coil current explanatory diagram shown in FIG.
deg, 45 deg, 90 deg, 135 deg, 18
0 deg, 225 deg, 270 deg, 315 de
g, 360 deg) is a magnetic flux density explanatory diagram showing the magnetic flux density direction of each magnetic flux density generated in the gap 18 by the quadrupole electromagnet 2. In FIG. 4, the horizontal axis represents the phase (phase), and the vertical axis represents the current value (current) of the sine wave AC current at each phase point. In FIGS. 5 (a) to 5 (i), the first magnetic pole 11 Only the reference numerals are attached and the others are omitted.

【0020】また、本実施形態の説明では、第1磁極1
1及び第3磁極13のコイル15a及び15bに図4に
示す初期位相0degの正弦波交流電流(0deg)が
印加され、第2磁極12及び第4磁極14のコイル15
b及び15dには初期位相90degの正弦波交流電流
(90deg)がそれぞれ印加されるものとし、第1磁
極11及び第3磁極13のコイル15a及び15bに印
加される正弦波交流電流(0deg)と第2磁極12及
び第4磁極14のコイル15b及び15dに印可される
正弦波交流電流(90deg)とは、図4に示すように
初期位相で90度位相がずらされている。
In the description of the present embodiment, the first magnetic pole 1
A sine wave alternating current (0 deg) having an initial phase of 0 deg shown in FIG. 4 is applied to the coils 15 a and 15 b of the first and third magnetic poles 13, and the coils 15 a and 15 b of the second magnetic pole 12 and the fourth magnetic pole 14 are formed.
A sine wave AC current (90 deg) having an initial phase of 90 deg is applied to b and 15 d, respectively. A sine wave AC current (0 deg) applied to the coils 15 a and 15 b of the first magnetic pole 11 and the third magnetic pole 13 is assumed. The initial phase is shifted by 90 degrees from the sine wave alternating current (90 deg) applied to the coils 15b and 15d of the second magnetic pole 12 and the fourth magnetic pole 14, as shown in FIG.

【0021】まず、図示しない放射源からの荷電粒子ビ
ームは加速器等により加速され、走査手段2に入射され
る。走査手段2は位相制御された後述の正弦波交流電流
が供給され、ワブラ電磁石として機能しておりギャップ
18に発生させた回転磁場によって荷電粒子ビーム1を
円錐状に回転走査する。次に、走査手段2により回転走
査された荷電粒子ビーム1は散乱体3に入射され、コー
ン状に散乱された後、線量モニタ5により線量が検出さ
れた後、リッジフィルタ6、レンジフィルタ7、ブロッ
クコリメータ8、可動コリメータ9をそれぞれ通過して
照射面形状に応じたビーム形状に整形され、アイソセン
タ10の位置に位置決めされた患部(照射面)に対して
照射される。このように、本実施形態の放射線治療装置
によれば、1つの走査電磁石により荷電粒子ビームを回
転走査させるワブラ電磁石が構成されるので、ビーム軸
上に2種類の偏向電磁石を重ねて配置した従来の放射線
治療装置の走査手段に比べてビーム進行方向のサイズが
短く構成できるだけでなく、荷電粒子ビーム1が同一平
面内で回転作用を受けるため、X平面及びY平面からな
る異なる2平面間で荷電粒子ビームに回転作用を与える
従来の放射線治療装置に比べて回転対称性が良好な荷電
粒子ビームを得ることができる。
First, a charged particle beam from a radiation source (not shown) is accelerated by an accelerator or the like and is incident on the scanning means 2. The scanning means 2 is supplied with a phase-controlled sine-wave alternating current described later, functions as a wobble electromagnet, and rotationally scans the charged particle beam 1 in a conical shape by a rotating magnetic field generated in the gap 18. Next, the charged particle beam 1 rotationally scanned by the scanning means 2 is incident on the scatterer 3 and scattered in a cone shape. After the dose is detected by the dose monitor 5, the ridge filter 6, the range filter 7, The beam passes through the block collimator 8 and the movable collimator 9 and is shaped into a beam shape corresponding to the shape of the irradiation surface, and is irradiated to the affected part (irradiation surface) positioned at the isocenter 10. As described above, according to the radiotherapy apparatus of the present embodiment, since a wobble electromagnet configured to rotate and scan a charged particle beam by one scanning electromagnet is configured, a conventional type in which two types of deflection electromagnets are arranged on a beam axis in an overlapping manner. In addition to the configuration in which the size of the beam traveling direction is shorter than that of the scanning means of the radiotherapy apparatus, the charged particle beam 1 is rotated in the same plane, so that the charged particle beam 1 is charged between two different planes including the X plane and the Y plane. It is possible to obtain a charged particle beam having better rotational symmetry as compared with a conventional radiation therapy apparatus that applies a rotating action to a particle beam.

【0022】次に、四極電磁石2の具体的動作等につい
て説明する。まず、位相0degの点においては、第2
磁極12及び第4磁極14のコイル15b及び15d間
にのみ+1currentの正弦波交流電流が印加さ
れ、第1磁極11及び第3磁極13のコイル15a及び
15c間には印加されていないので、四極電磁石2のギ
ャップ18には図5(a)の波線で示すような矢印方向
の磁路が形成されて、右方向の磁束密度17が発生す
る。次に、位相45degの点では、第1磁極11乃至
第4磁極14の各コイル15a乃至15dの全てに約+
0.7currentの正弦波交流電流が印加され、四
極電磁石2のギャップ18には図15(b)の波線で示
すような矢印方向の磁路がそれぞれ形成され、右上方向
の磁束密度17が発生する。また、位相90degの点
においては、第1磁極11及び第3磁極13のコイル1
5a及び15c間にのみ+1currentの正弦波交
流電流が印加され、第2磁極12及び第4磁極14のコ
イル15b及び15d間には印加されていないので、四
極電磁石2のギャップ18には図5(c)の波線で示す
ような矢印方向の磁路が形成されて、上方向の磁束密度
17が発生する。
Next, the specific operation of the quadrupole electromagnet 2 will be described. First, at the point of the phase 0 deg, the second
A +1 current sine wave alternating current is applied only between the coils 15b and 15d of the magnetic pole 12 and the fourth magnetic pole 14, and is not applied between the coils 15a and 15c of the first magnetic pole 11 and the third magnetic pole 13. A magnetic path in the direction of the arrow as shown by the dashed line in FIG. 5A is formed in the second gap 18, and a magnetic flux density 17 in the right direction is generated. Next, at the point of the phase 45 deg, all of the coils 15a to 15d of the first to fourth magnetic poles 11 to 14 have approximately +
A sine wave alternating current of 0.7 current is applied, and a magnetic path in the direction of an arrow is formed in the gap 18 of the quadrupole electromagnet 2 as indicated by the wavy line in FIG. 15B, and a magnetic flux density 17 in the upper right direction is generated. . Also, at the point of the phase 90 deg, the coils 1 of the first magnetic pole 11 and the third magnetic pole 13
Since a sine wave alternating current of +1 current is applied only between 5a and 15c, and is not applied between the coils 15b and 15d of the second magnetic pole 12 and the fourth magnetic pole 14, the gap 18 of the quadrupole electromagnet 2 is shown in FIG. A magnetic path in the direction of the arrow as shown by the dashed line in c) is formed, and an upward magnetic flux density 17 is generated.

【0023】このように、図4に示すような90deg
位相のずれた2種類の正弦波交流を上述したような四極
電磁石2の各コイル15a乃至15dに印加させると、
図4に示す各位相点(0deg、45deg、90de
g、135deg、180deg、225deg、27
0deg、315deg、360deg)において、図
5(a)乃至図5(i)に示したような波線で示される
矢印方向の各磁路がそれぞれ形成され、各磁束密度方向
の磁束密度17がそれぞれ発生する。そして、図4に示
す各正弦波交流電流(0deg、90deg)を連続し
て四極電磁石2に供給することにより、四極電磁石2の
ギャップ18には図5(a)乃至図5(i)に示すよう
な各磁束密度方向の磁束密度17が順次繰り返して発生
し、荷電粒子ビーム1の軌道上に位置するギャップ18
には荷電粒子ビーム1を所定範囲で回転走査させる回転
磁場が発生する。
As described above, 90 deg as shown in FIG.
When two kinds of sine wave alternating currents having different phases are applied to the coils 15a to 15d of the quadrupole electromagnet 2 as described above,
Each phase point (0 deg, 45 deg, 90 deg) shown in FIG.
g, 135 deg, 180 deg, 225 deg, 27
At 0 deg, 315 deg, and 360 deg), each magnetic path is formed in the direction of an arrow indicated by a broken line as shown in FIGS. 5A to 5I, and the magnetic flux density 17 in each magnetic flux density direction is generated. I do. Then, the sinusoidal alternating currents (0 deg, 90 deg) shown in FIG. 4 are continuously supplied to the quadrupole electromagnet 2, so that the gap 18 of the quadrupole electromagnet 2 is shown in FIGS. 5 (a) to 5 (i). The magnetic flux density 17 in each magnetic flux density direction is generated repeatedly and sequentially, and the gap 18 positioned on the trajectory of the charged particle beam 1 is formed.
Generates a rotating magnetic field for rotating and scanning the charged particle beam 1 within a predetermined range.

【0024】以上のように、本実施形態に示す放射線治
療装置によれば、対向する磁極鉄心に巻かれた2対のコ
イル間(29a−29c間及び29b−29d間)に図
4に示すような90deg位相がずれた2種類の正弦波
交流電流をそれぞれ印加して磁束密度の発生を制御する
ので、図2に示すような四極走査電磁石2をワブラ電磁
石として機能させることができ、1つの走査電磁石で荷
電粒子ビーム1を回転走査させる走査手段が構成され、
従来の放射線治療装置に比べて荷電粒子ビーム1の回転
対称性が良好で、かつガントリ部構成が小型で操作性に
優れた放射線治療にきわめて有効な放射線治療装置を得
ることができる。なお、図5(a)乃至図5(i)にお
いて、25a及び25b乃至33a及び33bは図4に
示すコイル電流説明図の各位相点において四極電磁石2
のヨーク16により導かれた磁束方向を示し、これら磁
束方向によりギャップ18に発生された磁束密度17の
磁束密度方向が決定されている。
As described above, according to the radiotherapy apparatus shown in this embodiment, as shown in FIG. 4, between two pairs of coils (between 29a and 29c and between 29b and 29d) wound around opposed magnetic pole cores. Since two types of sinusoidal alternating currents with 90 deg phase shifts are applied to control the generation of magnetic flux density, the quadrupole scanning electromagnet 2 as shown in FIG. Scanning means for rotatingly scanning the charged particle beam 1 with an electromagnet is configured,
It is possible to obtain a radiation therapy apparatus which has a better rotational symmetry of the charged particle beam 1 than the conventional radiation therapy apparatus, has a small gantry configuration and is excellent in operability, and is extremely effective for radiation therapy. 5A to 5I, reference numerals 25a and 25b to 33a and 33b denote quadrupole electromagnets 2 at respective phase points in the coil current explanatory diagram shown in FIG.
The direction of the magnetic flux guided by the yoke 16 of FIG.

【0025】また、図1に示す本実施形態に係る放射線
治療装置では、散乱体3が走査手段2の下流側に設けら
れているが、これは散乱体3によってビーム半径が拡げ
られる前の荷電粒子ビーム1を回転走査するためであ
り、散乱体3を走査手段2の上流側に設けたものでもよ
く、上述したように回転対称性の良好な荷電粒子ビーム
1を得ることができる。ただし、散乱体3を走査手段2
の上流側に配置すると、走査手段2はビーム半径が拡げ
られた荷電粒子ビーム1を回転走査しなければならず、
走査手段2の半径方向のサイズが大きくなり、ガントリ
部構成の小型化が要請される放射線治療装置においては
散乱体3を走査手段2の下流側に配置したものの方が走
査手段2を構成するワブラ電磁石の磁束密度均一域を小
さく構成できる点で望ましい。
Further, in the radiotherapy apparatus according to the present embodiment shown in FIG. 1, the scatterer 3 is provided on the downstream side of the scanning means 2, which is charged before the beam radius is expanded by the scatterer 3. This is for rotating and scanning the particle beam 1, and the scatterer 3 may be provided on the upstream side of the scanning means 2. As described above, the charged particle beam 1 having good rotational symmetry can be obtained. However, when the scatterer 3 is
The scanning means 2 must rotationally scan the charged particle beam 1 having the expanded beam radius.
In a radiotherapy apparatus in which the size of the scanning means 2 in the radial direction is large and the size of the gantry section is required to be reduced, the scatterer 3 disposed downstream of the scanning means 2 has a wobble constituting the scanning means 2. This is desirable in that the magnetic flux density uniform region of the electromagnet can be made small.

【0026】実施の形態.2 次に、本発明の他の実施形態について図6乃至図8を用
いて説明する。上記実施形態.1では、走査手段2とし
て四極電磁石をワブラ電磁石として機能させた場合につ
いて説明したが、この走査手段2は四極以上の磁極鉄心
を有した多極の電磁石でもよく、本実施形態ではその他
の多極電磁石、例えば六極電磁石をワブラ電磁石として
機能させる場合について説明する。図6は図1に示す上
記実施形態.1である放射線治療装置の走査手段2とし
て使用される六極電磁石34の断面構成図であり、図6
において、35乃至40は対向する一対の磁極間で同一
極が形成された六極電磁石34の磁極鉄心(35は第1
磁極、36は第2磁極、37は第3磁極、38は第4磁
極、39は第5磁極、40は第6磁極を示す。)、41
a乃至41fはこれら磁極鉄心35乃至40にそれぞれ
巻き回され、対向する磁極鉄心の各コイル間(第1磁極
35と第4磁極38間、第2磁極36と第5磁極間39
及び第3磁極37と第6磁極40間)で互いに直列に接
続されたコイル、42は各磁極鉄心35乃至40に巻き
回されたコイル41a乃至41fにより発生された起磁
力により発生した起磁力によって磁束を導くヨーク、4
3はヨーク42により導かれた磁束によってギャップ4
4に発生した磁束密度である。この磁束密度43は各磁
極鉄心35乃至40に巻き回されたコイル41a乃至4
1fに印加される後述の正弦波交流電流によって磁束密
度方向が決定し、後述するような正弦波交流電流の位相
制御によってこの六極電磁石34をワブラ電磁石として
作用させる。
Embodiments 2 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The above embodiment. 1, a case where a quadrupole electromagnet is functioned as a wobble electromagnet as the scanning unit 2 has been described. However, the scanning unit 2 may be a multipolar electromagnet having four or more magnetic pole cores. A case will be described in which an electromagnet, for example, a hexapole electromagnet functions as a wobble electromagnet. FIG. 6 shows the embodiment shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional configuration view of a hexapole electromagnet 34 used as a scanning unit 2 of the radiation therapy apparatus 1.
, 35 to 40 are magnetic pole iron cores of a hexapole electromagnet 34 in which the same pole is formed between a pair of opposed magnetic poles (35 is the first
A magnetic pole, 36 is a second magnetic pole, 37 is a third magnetic pole, 38 is a fourth magnetic pole, 39 is a fifth magnetic pole, and 40 is a sixth magnetic pole. ), 41
a to 41f are wound around these magnetic pole cores 35 to 40, respectively, and between the coils of the opposing magnetic pole cores (between the first magnetic pole 35 and the fourth magnetic pole 38, between the second magnetic pole 36 and the fifth magnetic pole 39).
And between the third magnetic pole 37 and the sixth magnetic pole 40), the coil 42 is connected in series by the magnetomotive force generated by the magnetomotive force generated by the coils 41a to 41f wound around the respective magnetic pole cores 35 to 40. Yoke for guiding magnetic flux, 4
The gap 4 is formed by the magnetic flux guided by the yoke 42.
4 is the magnetic flux density generated. The magnetic flux density 43 corresponds to the coils 41a to 4 wound around the magnetic pole cores 35 to 40, respectively.
The direction of magnetic flux density is determined by a sine wave AC current described later applied to 1f, and the hexapole electromagnet 34 acts as a wobble electromagnet by controlling the phase of the sine wave AC current as described later.

【0027】次に、この六極電磁石35の動作及び作用
について図7及び図8(a)乃至図8(g)を用いて詳
細に説明する。図7は本実施形態に係る走査手段である
六極電磁石34に対して供給される3種類の正弦波交流
電流の位相関係を示したコイル電流説明図、図8(a)
乃至図8(g)は図7に示すコイル電流説明図の各位相
点(0deg、60deg、120deg、180de
g、240deg、300deg、360deg)にお
いて、六極電磁石34がそのギャップ44に発生させる
各磁束密度の磁束密度方向を示した磁束密度説明図であ
る。なお、図7において、横軸は位相(phase)、
縦軸は各位相点における正弦波交流電流の電流値(cu
rrent)であり、図8(a)乃至図8(g)におい
ては、第1磁極35のみ符号を付し他は省略している。
また、本実施形態の説明では、第1磁極35及び第4磁
極38に図7に示す初期位相0degの正弦波交流電流
(0deg)が、第2磁極36及び第5磁極39には初
期位相60degの正弦波交流電流(60deg)が、
第3磁極37及び第6磁極40には初期位相120de
gの正弦波交流電流(120deg)がそれぞれ印加さ
れるものとし、第1磁極35及び第4磁極38のコイル
41a及び41dに印加される正弦波交流電流(0de
g)と第2磁極36及び第5磁極39のコイル15b及
び15eに印加される正弦波交流電流(60deg)と
第3磁極37及び第6磁極40のコイル15c及び15
fに印加される正弦波交流電流(120deg)とは、
図7に示すように初期位相で60度ずつ位相がずらされ
ている。
Next, the operation and action of the hexapole electromagnet 35 will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8A to 8G. FIG. 7 is a coil current explanatory diagram showing the phase relationship of three types of sine wave alternating current supplied to the hexapole electromagnet 34 as the scanning means according to the present embodiment, and FIG.
8 (g) show phase points (0 deg, 60 deg, 120 deg, 180 deg) of the coil current explanatory diagram shown in FIG.
(g, 240 deg, 300 deg, 360 deg) are magnetic flux density explanatory diagrams showing magnetic flux density directions of respective magnetic flux densities generated in the gap 44 by the hexapole electromagnet 34. In FIG. 7, the horizontal axis represents the phase,
The vertical axis represents the current value (cu) of the sine wave AC current at each phase point.
8 (a) to 8 (g), only the first magnetic pole 35 is denoted by a reference numeral, and the other is omitted.
In the description of the present embodiment, a sine wave AC current (0 deg) having an initial phase of 0 deg shown in FIG. 7 is applied to the first magnetic pole 35 and the fourth magnetic pole 38, and an initial phase of 60 deg is applied to the second magnetic pole 36 and the fifth magnetic pole 39. Sine wave alternating current (60 deg)
The third magnetic pole 37 and the sixth magnetic pole 40 have an initial phase of 120 de.
g of sine wave AC current (120 deg) is applied, and the sine wave AC current (0 deg) applied to the coils 41a and 41d of the first magnetic pole 35 and the fourth magnetic pole 38, respectively.
g), the sinusoidal alternating current (60 deg) applied to the coils 15b and 15e of the second magnetic pole 36 and the fifth magnetic pole 39, and the coils 15c and 15 of the third magnetic pole 37 and the sixth magnetic pole 40.
The sinusoidal alternating current (120 deg) applied to f
As shown in FIG. 7, the phase is shifted by 60 degrees in the initial phase.

【0028】まず、位相0degの点では、第2磁極3
6及び第5磁極39、第3磁極37及び第6磁極40の
コイル41b及び41e間、41c及び41f間に約+
0.7currentの正弦波交流電流が供給され、第
1磁極35及び第4磁極38のコイル41a及び41d
間には印加されていないので、六極電磁石34のギャッ
プ44には図8(a)の波線で示すような矢印方向の磁
路が形成されて、右方向の磁束密度43が発生する。次
に、位相60degの点では、第1磁極35及び第4磁
極38、第2磁極36及び第5磁極39のコイル41a
及び41d間、41b及び41e間に約+0.7cur
rentの正弦波交流電流が供給され、第3磁極37及
び第6磁極40のコイル41c及び41f間には印加さ
れていないので、六極電磁石34のギャップ44には図
8(b)の波線で示すような矢印方向の磁路が形成され
て、右下方向の磁束密度43が発生する。また、位相1
20degの点では、第1磁極35及び第4磁極38の
コイル41a及び41d間に約+0.7current
の正弦波交流電流が供給され、第3磁極37及び第6磁
極40のコイル41c及び41f間に約−0.7cur
rentの正弦波交流電流が供給され、第2磁極36及
び第5磁極39のコイル41b及び41e間には印加さ
れていないので、六極電磁石34のギャップ44には図
8(c)の波線で示すような矢印方向の磁路が形成され
て、左下方向の磁束密度43が発生する。
First, at the point of the phase 0 deg, the second magnetic pole 3
6 and the fifth magnetic pole 39, the third magnetic pole 37 and the sixth magnetic pole 40 between the coils 41b and 41e, and between the coils 41c and 41f approximately +
A 0.7 current sine wave alternating current is supplied, and the coils 41a and 41d of the first magnetic pole 35 and the fourth magnetic pole 38 are supplied.
Since no voltage is applied between the gaps, a magnetic path is formed in the gap 44 of the hexapole electromagnet 34 in the direction of the arrow as shown by the dashed line in FIG. 8A, and the magnetic flux density 43 in the right direction is generated. Next, at the point of the phase 60 deg, the coils 41a of the first magnetic pole 35 and the fourth magnetic pole 38, and the second magnetic pole 36 and the fifth magnetic pole 39
About + 0.7cur between 41d and 41d and between 41b and 41e
Since the sine wave alternating current of the Rent is supplied and is not applied between the coils 41c and 41f of the third magnetic pole 37 and the sixth magnetic pole 40, the gap 44 of the hexapole electromagnet 34 is indicated by the wavy line in FIG. A magnetic path is formed in the direction of the arrow as shown, and a magnetic flux density 43 in the lower right direction is generated. Phase 1
At the point of 20 deg, about +0.7 current between the coils 41a and 41d of the first magnetic pole 35 and the fourth magnetic pole 38.
Is supplied between the coils 41c and 41f of the third magnetic pole 37 and the sixth magnetic pole 40.
Since the sine-wave alternating current of the Rent is supplied and is not applied between the coils 41b and 41e of the second magnetic pole 36 and the fifth magnetic pole 39, the gap 44 of the hexapole electromagnet 34 is indicated by a wavy line in FIG. A magnetic path is formed in the direction of the arrow as shown, and a magnetic flux density 43 in the lower left direction is generated.

【0029】このように、本実施形態に係る放射線治療
装置の六極電磁石34については、図7に示すような6
0degずつ位相のずれた3種類の正弦波交流電流がそ
れぞれ供給されており、図7に示すような位相制御され
た3種類の正弦波交流電流が上述した構成の六極電磁石
34の各コイル41a乃至41fに印加されると、図7
に示すコイル電流説明図の各位相点(0deg、60d
eg、120deg、180deg、240deg、3
00deg、360deg)においては、隣り合ういず
れか2対の磁極鉄心間に約±0.7currentの正
弦波交流電流が供給され、残りの1対の磁極鉄心間には
正弦波交流電流が供給されない状態が常に生じ、六極電
磁石34のギャップ44には図8(a)乃至図8(g)
に示したような波線で示される矢印方向の各磁路がそれ
ぞれ形成され、各磁束密度方向の磁束密度43がそれぞ
れ発生する。そして、図8(a)乃至図8(g)に示す
ような各磁束密度方向の磁束密度43が六極電磁石34
のギャップ44に順次繰り返して発生されることにより
荷電粒子ビーム軌道上に位置する走査手段34のギャッ
プ44には回転磁場が発生し、回転磁場によって荷電粒
子ビーム1は所定範囲に回転走査される。なお、図8
(a)乃至図8(g)において、45乃至51は図7に
示すコイル電流説明図の各位相点において六極電磁石3
4のヨーク42により導かれた磁束方向を示し、これら
磁束方向によりギャップ44に発生された磁束密度43
の磁束密度方向が決定される。
As described above, the six-pole electromagnet 34 of the radiotherapy apparatus according to the present embodiment has a six-pole electromagnet 34 as shown in FIG.
Three kinds of sine wave AC currents each having a phase shift of 0 deg are supplied, and the three kinds of sine wave AC currents whose phases are controlled as shown in FIG. 7 to FIG.
The phase points (0 deg, 60 d
eg, 120 deg, 180 deg, 240 deg, 3
00deg, 360deg), a sine-wave AC current of about ± 0.7 current is supplied between any two pairs of adjacent magnetic pole cores, and no sine-wave AC current is supplied between the remaining pair of magnetic pole cores. 8 (a) to 8 (g) appear in the gap 44 of the hexapole electromagnet 34.
Each magnetic path in the direction of the arrow indicated by the dashed line is formed, and a magnetic flux density 43 in each magnetic flux density direction is generated. The magnetic flux density 43 in each magnetic flux density direction as shown in FIGS.
Are sequentially and repeatedly generated in the gap 44 of the charged particle beam, a rotating magnetic field is generated in the gap 44 of the scanning means 34 located on the trajectory of the charged particle beam, and the charged particle beam 1 is rotationally scanned in a predetermined range by the rotating magnetic field. FIG.
8A to 8G, reference numerals 45 to 51 denote hexapole magnets 3 at respective phase points in the coil current explanatory diagram shown in FIG.
4 shows the directions of magnetic fluxes guided by the yoke 42, and the magnetic flux density 43 generated in the gap 44 by these magnetic flux directions.
Is determined.

【0030】以上のように、本実施形態に示す放射線治
療装置によれば、対向配置された3対の磁極鉄心に巻か
れた各コイル間(41a及び41d間、41b及び41
e間、41c及び41f間)に図7に示すような60d
egずつ位相がずれた3種類の正弦波交流電流をそれぞ
れ印加して磁束密度の発生を制御するので、図6に示す
ような六極走査電磁石35についてもワブラ電磁石とし
て機能させることができるので、上記実施形態にて説明
の放射線治療装置と同様な効果を奏することができる。
なお、本実施形態では六極電磁石をワブラ電磁石として
機能させたもの説明したが、六極以上の磁極鉄心を有す
る多極電磁石についても、上述したように多極電磁石の
ギャップ内に回転磁場を生じるよう位相制御された正弦
波交流電流を供給することによってワブラ電磁石として
機能させることができる。また、本実施形態に示す放射
線治療装置によれば、走査手段34が六極電磁石により
構成されているため、コイル41a乃至41fには、図
7に示すように常に一定の電流値(2対の磁極鉄心間に
約0.7current、残りの1対には0curre
ntの交流電流が供給される)が供給されることとな
り、上述した四極電磁石2からなる走査手段よりもギャ
ップ44にムラのない均一度の良好な磁束密度が発生さ
れ、より回転対称性の向上した回転磁場を発生させるこ
とができる。
As described above, according to the radiotherapy apparatus shown in the present embodiment, between the coils (between 41a and 41d, between 41b and 41d) wound around three pairs of magnetic pole cores disposed opposite to each other.
e, between 41c and 41f), as shown in FIG.
Since three types of sinusoidal alternating currents whose phases are shifted by eg each are applied to control the generation of magnetic flux density, the six-pole scanning electromagnet 35 as shown in FIG. 6 can also function as a wobble electromagnet. The same effects as those of the radiotherapy apparatus described in the above embodiment can be obtained.
In the present embodiment, the hexapole electromagnet is described as functioning as a wobble electromagnet.However, as described above, a rotating magnetic field is generated in a gap between the multipole electromagnets as described above for a multipole electromagnet having six or more magnetic pole cores. By supplying a sinusoidal alternating current whose phase is controlled as described above, it is possible to function as a wobble electromagnet. Further, according to the radiotherapy apparatus shown in the present embodiment, since the scanning means 34 is constituted by a hexapole electromagnet, the coils 41a to 41f always have a constant current value (two pairs) as shown in FIG. Approximately 0.7 current between pole cores and 0 curre for the remaining pair
nt AC current is supplied), and the magnetic flux density of uniformity and good uniformity is generated in the gap 44 more uniformly than the scanning means including the quadrupole electromagnet 2 described above, and the rotational symmetry is further improved. A rotating magnetic field can be generated.

【0031】なお、特開平1−217898号公報に
は、その発明が解決しようとする課題の欄に四極電磁石
で六極電磁石の機能を兼用する旨記載されており、多極
電磁石を粒子加速器用の偏向装置として使用したものが
開示されているが、これは単に多極電磁石の作用の一例
を開示したものにすぎません。本発明は、上述したよう
に多極電磁石を放射線治療装置の走査手段として使用す
るもので、この多極電磁石の対向する各磁極鉄心の各コ
イル間を直列に接続し、これら対をなしたコイル間に図
4又は図8に示すような位相制御した複数の正弦波交流
電流をそれぞれ印加させることにより四極以上の多極電
磁石が放射線治療装置のワブラ電磁石として機能させる
ものであります。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-217898 discloses that a quadrupole electromagnet also functions as a hexapole electromagnet in the column of the problem to be solved by the invention. The use of a multi-pole electromagnet is disclosed, but this is merely an example of the operation of a multi-pole electromagnet. The present invention uses the multipolar electromagnet as the scanning means of the radiotherapy apparatus as described above, and connects the coils of the magnetic pole cores facing each other of the multipole electromagnet in series to form a paired coil. By applying a plurality of phase-controlled sinusoidal alternating currents as shown in Fig. 4 or Fig. 8 between them, a multipolar electromagnet with four or more poles functions as a wobble electromagnet of the radiation therapy device.

【0032】実施の形態.3 次に、本発明の他の実施形態について図9乃至図10を
用いて説明する。上記実施形態1.2では、多極電磁石
を放射線治療装置のワブラ電磁石として機能させること
によって、ガントリ部構成がコンパクトで、かつ回転対
称性の良好な荷電粒子ビームが得られる放射線治療装置
について説明したが、このような多極電磁石からなる走
査手段を用いた放射線治療装置によっても患部等に照射
させる荷電粒子ビームに生じる半影は抑制することがで
きない。そこで、本実施形態では、さらに多極電磁石か
らなる走査手段によって半影の抑制された荷電粒子ビー
ムの照射ができる放射線治療装置について説明する。
Embodiments 3. Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In Embodiment 1.2 described above, the radiation therapy apparatus in which the gantry section configuration is compact and a charged particle beam having good rotational symmetry is obtained by causing the multipolar electromagnet to function as a wobble electromagnet of the radiation therapy apparatus has been described. However, even with such a radiotherapy apparatus using a scanning means composed of a multipolar electromagnet, penumbra generated in a charged particle beam irradiated to an affected part or the like cannot be suppressed. Therefore, in the present embodiment, a radiation therapy apparatus capable of irradiating a charged particle beam in which penumbra is suppressed by a scanning unit including a multipolar electromagnet will be described.

【0033】図9は本発明の他の実施形態である放射線
治療装置を概略的に示した概略構成図であり、図9にお
いて、52は多極電磁石から構成された第1の走査手
段、53は第1の走査手段52と同様多極の走査電磁石
により構成され、第1の走査手段52とは逆方向の第2
の回転磁場を発生させる第2の走査手段である。たとえ
ば、これら各走査手段52、53を上述の四極電磁石で
構成した場合、走査手段52には図4に示すように位相
制御された正弦波交流電流が、走査手段53には走査手
段52と逆方向の回転磁場を発生させるよう位相制御さ
れた正弦波交流電流がそれぞれ供給された各走査手段を
ワブラ電磁石として機能・作用させる。また、この場
合、四極又は六極電磁石どうしを組み合わせても、磁極
数の異なる多極電磁石を組み合わせてもよく、同様の効
果を奏する。なお、図中、上記実施形態と同一符号は、
同一又は相当部分を示し、これらの具体的構成の説明は
省略する。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram schematically showing a radiation therapy apparatus according to another embodiment of the present invention. In FIG. 9, reference numeral 52 denotes a first scanning means composed of a multipolar electromagnet, and 53 Is constituted by a multi-pole scanning electromagnet similarly to the first scanning means 52, and the second scanning electromagnet is provided in the opposite direction to the first scanning means 52.
Is a second scanning means for generating a rotating magnetic field. For example, when each of these scanning means 52 and 53 is constituted by the above-described quadrupole electromagnet, a sine wave alternating current whose phase is controlled as shown in FIG. Each of the scanning means supplied with a sine wave alternating current phase-controlled so as to generate a rotating magnetic field in each direction functions and acts as a wobble electromagnet. In this case, quadrupole or hexapole electromagnets may be combined, or multipole electromagnets having different numbers of magnetic poles may be combined, and the same effect is obtained. In the drawings, the same reference numerals as those in the above embodiment are used.
The same or corresponding portions are shown, and the description of these specific configurations is omitted.

【0034】次に、本実施形態に係る放射線治療装置の
動作について図10を用いて詳細に説明する。図10は
本実施形態の放射線治療装置における荷電粒子ビーム1
のビーム軌跡を示したビーム軌道説明図であり、図10
において、54及び55は荷電粒子ビーム1のビーム軌
道上に配置された第1の走査手段52及び第2の走査手
段53のギャップ、56は第1の走査手段52及び第2
の走査手段53の各回転磁場により回転走査され、散乱
体3によってビーム径をコーン状に拡げられた荷電粒子
ビーム1のビーム軌道である。
Next, the operation of the radiotherapy apparatus according to this embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 10 shows a charged particle beam 1 in the radiotherapy apparatus according to the present embodiment.
FIG. 10 is a beam trajectory explanatory diagram showing the beam trajectory of FIG.
In the figures, 54 and 55 are gaps between the first scanning means 52 and the second scanning means 53 arranged on the beam trajectory of the charged particle beam 1, and 56 is the first scanning means 52 and the second scanning means 53.
Is a beam trajectory of the charged particle beam 1 which is rotationally scanned by the respective rotating magnetic fields of the scanning means 53 and whose beam diameter is expanded in a cone shape by the scatterer 3.

【0035】図示しない放射源からの荷電粒子ビームは
上記実施形態と同様に加速器等により加速され、第1の
走査手段52に入射される。第1の走査手段52は位相
制御された複数の正弦波交流電流が供給されることによ
りワブラ電磁石として機能しており、第1の走査手段5
2に入射された荷電粒子ビーム1は第1の走査手段52
により発生された第1の回転磁場によりその半径方向に
回転走査される。第1の走査手段52を通過した荷電粒
子ビーム1は、第1の走査手段52の第1の回転磁場の
作用を受けて半径方向に回転走査されているため、図1
0に示すように円錐状に拡げられて第2の走査手段53
に入射される。次に、第2の走査手段53は第1の走査
手段52の第1の回転磁場と逆方向に荷電粒子ビーム1
を回転走査する第2の回転磁場が発生するよう、位相制
御された正弦波交流電流が供給されており、第2の走査
手段53に入射された荷電粒子ビーム1は第2の走査手
段53より発生された第2の回転磁場によってビーム軸
方向に回転走査する。第2の走査手段53を通過した荷
電粒子ビーム1は、第2の走査手段53の第2の回転磁
場の作用を受けて軸方向に回転走査されているため、図
10に示すように逆円錐状に集束されて散乱体3に入射
される。
A charged particle beam from a radiation source (not shown) is accelerated by an accelerator or the like as in the above embodiment, and is incident on the first scanning means 52. The first scanning means 52 functions as a wobble electromagnet by being supplied with a plurality of sinusoidal alternating currents whose phases are controlled.
The charged particle beam 1 incident on the first scanning means 2
Is rotationally scanned in the radial direction by the first rotating magnetic field generated by. The charged particle beam 1 that has passed through the first scanning means 52 is rotationally scanned in the radial direction under the action of the first rotating magnetic field of the first scanning means 52,
The second scanning means 53 is expanded conically as shown in FIG.
Is incident on. Next, the second scanning means 53 moves the charged particle beam 1 in a direction opposite to the first rotating magnetic field of the first scanning means 52.
The phase-controlled sinusoidal alternating current is supplied so as to generate a second rotating magnetic field for rotationally scanning the charged particle beam 1 incident on the second scanning means 53 from the second scanning means 53. Rotational scanning is performed in the beam axis direction by the generated second rotating magnetic field. The charged particle beam 1 that has passed through the second scanning means 53 is rotationally scanned in the axial direction by the action of the second rotating magnetic field of the second scanning means 53, and therefore, as shown in FIG. The light is focused and incident on the scatterer 3.

【0036】よって、第1の走査手段52により回転走
査された荷電粒子ビーム1が第2の走査手段53を通過
して散乱体3を通過する際には、荷電粒子ビーム1はそ
の軸方向に集束されて図10に示すような散乱体3の1
点を通過するビーム軌道を形成する。そして、散乱体3
の1点に入射された荷電粒子ビーム1は、その入射点5
7を焦点としてコーン状に散乱された後、線量モニタ5
により線量が検出され、リッジフィルタ6、レンジフィ
ルタ7、ブロックコリメータ8、可動コリメータ9をそ
れぞれ通過して照射面形状に応じたビーム形状に整形さ
れ、アイソセンタ10の位置に位置決めされた患部等の
照射面に対して照射される。
Therefore, when the charged particle beam 1 rotationally scanned by the first scanning means 52 passes through the second scanning means 53 and passes through the scatterer 3, the charged particle beam 1 is moved in its axial direction. One of the scatterers 3 focused as shown in FIG.
Form a beam trajectory that passes through a point. And the scatterer 3
The charged particle beam 1 incident on one point is
After being scattered in a cone with the focus at 7, the dose monitor 5
Of the diseased part, which passes through the ridge filter 6, the range filter 7, the block collimator 8, and the movable collimator 9, is shaped into a beam shape according to the shape of the irradiation surface, and is irradiated to the affected part or the like positioned at the isocenter 10. Irradiated on the surface.

【0037】このように、本実施形態の放射線治療装置
によれば、第1の走査手段52により回転走査された荷
電粒子ビーム1は上述したような第1の走査手段52と
逆方向の回転磁場を発生する第2の走査手段53によっ
て第1の走査手段52の場合とは逆方向に回転走査され
るため、散乱体3における荷電粒子ビーム1の入射点が
円状でなく点状にすることができ、照射面に対しては、
照射位置にずれの生じないよう散乱された図17に示す
ような理想の線量分布に近い、半影の抑制された荷電粒
子ビーム1を照射させることができる。
As described above, according to the radiotherapy apparatus of the present embodiment, the charged particle beam 1 rotationally scanned by the first scanning means 52 has a rotating magnetic field in a direction opposite to that of the first scanning means 52 as described above. Is rotated by the second scanning means 53 in the direction opposite to that of the first scanning means 52, so that the point of incidence of the charged particle beam 1 on the scatterer 3 is not circular but point-like. And for the irradiation surface,
It is possible to irradiate the charged particle beam 1 scattered so as not to cause a shift in the irradiation position and close to an ideal dose distribution as shown in FIG.

【0038】以上のように、本実施形態による放射線治
療装置によれば、図10の荷電粒子ビーム1のビーム軌
跡に示すように散乱体3における荷電粒子ビーム1の入
射点を点状にすることができ、図17に示すような理想
の線量分布に近い半影による影響の抑制された荷電粒子
ビーム1を照射面に対して照射することができるので、
上記実施形態1.2による効果に加え、さらに荷電粒子
ビーム1のビーム形状を患部形状に応じた最大限の大き
さに設定することができ、治療効率が大幅に向上した放
射線治療装置を得ることができる。また、患部等に照射
される荷電粒子ビーム1の線量分布が図17に示すよう
な理想の線量分布に近くできることから、線量分布のエ
ッジ部分が照射面に対しほぼ垂直に形成でき、コリメー
タ8によって整形される荷電粒子ビームのビーム形状が
患部形状に近い最大限の大きさに設定できる一方、患部
以外の正常な細胞組織には荷電粒子線の照射が抑制され
る安全性をも向上させた放射線治療装置を得ることがで
きる。なお、付随的な効果としては、荷電粒子ビーム1
が円形状でなく、スポット的に散乱体3に入射されるた
め、散乱体3自体の半径方向の幅を小さく構成できると
共に、線量モニタ5、レンジフィルタ7及びコリメータ
8,9等についても幅方向のサイズが小さいものを使用
することができ、ガントリ部構成の小型化に貢献でき
る。
As described above, according to the radiation therapy apparatus according to the present embodiment, the incident point of the charged particle beam 1 on the scatterer 3 is point-shaped as shown in the beam trajectory of the charged particle beam 1 in FIG. 17, the charged particle beam 1, which is suppressed in the influence of the penumbra close to the ideal dose distribution as shown in FIG.
In addition to the effects of Embodiment 1.2 described above, the beam shape of the charged particle beam 1 can be set to the maximum size according to the shape of the affected part, and a radiation treatment apparatus with greatly improved treatment efficiency can be obtained. Can be. Further, since the dose distribution of the charged particle beam 1 irradiated to the affected part or the like can be close to the ideal dose distribution as shown in FIG. 17, the edge portion of the dose distribution can be formed almost perpendicular to the irradiation surface. While the beam shape of the shaped charged particle beam can be set to the maximum size close to the shape of the affected area, normal cell tissues other than the affected area are also improved in safety by suppressing the irradiation of charged particle beams. A therapeutic device can be obtained. Incidentally, as an additional effect, the charged particle beam 1
Is not circular, but is incident on the scatterer 3 in the form of a spot, so that the width of the scatterer 3 itself in the radial direction can be configured to be small, and the dose monitor 5, the range filter 7, the collimators 8, 9 and the like are also arranged in the width direction. Can be used, which contributes to downsizing of the gantry section configuration.

【0039】実施の形態4. なお、上記実施形態.3の放射線治療装置においては、
多極電磁石を放射線治療装置の走査手段として使用した
ものについて説明したが、X方向走査電磁石及びY方向
走査電磁石によりワブラ電磁石を構成した従来の走査手
段を用いた放射線治療装置によっても同様に半影を抑制
した荷電粒子ビームを照射させることができ、以下、図
11乃至図13を用いて説明する。図11は本発明の他
の実施形態である放射線治療装置を概略的に示した概略
構成図であり、図11において、58は第1の走査手段
であり、X方向走査電磁石58a及びY方向走査電磁石
58bから構成されたワブラ電磁石、59は第1の走査
手段58と同様一対の走査電磁石(X方向走査電磁石5
9a及びY方向走査電磁石59b)から構成された第2
の走査手段であるワブラ電磁石である。なお、図中、上
記実施形態と同一符号は、同一又は相当部分を示し、こ
れらの具体的構成の説明は省略する。
Embodiment 4 The above embodiment. In the radiotherapy apparatus of No. 3,
Although the description has been given of the case where the multipolar electromagnet is used as the scanning means of the radiation therapy apparatus, the same applies to the radiotherapy apparatus using the conventional scanning means in which the X-direction scanning electromagnet and the Y-direction scanning electromagnet constitute a wobble electromagnet. It is possible to irradiate a charged particle beam in which the amount is suppressed. This will be described below with reference to FIGS. FIG. 11 is a schematic configuration diagram schematically showing a radiation therapy apparatus according to another embodiment of the present invention. In FIG. 11, reference numeral 58 denotes a first scanning unit, which includes an X-direction scanning electromagnet 58a and a Y-direction scanning A wobble electromagnet 59 composed of an electromagnet 58b is provided with a pair of scanning electromagnets (X-direction scanning electromagnet 5 like the first scanning means 58).
9a and the second scanning electromagnet 59b).
Is a wobble electromagnet which is a scanning means. In the drawings, the same reference numerals as those in the above-described embodiment denote the same or corresponding parts, and a description of these specific structures will be omitted.

【0040】次に、本実施形態に係る放射線治療装置の
動作、特に走査手段58、59の作用について図12及
び図13を用いて説明する。図12は図11に示す第1
の走査手段58及び第2の走査手段59に対してそれぞ
れ供給される各正弦波交流電流の各位相関係を示したコ
イル電流説明図、図13は本実施形態の放射線治療装置
における荷電粒子ビーム1のビーム軌跡を示すビーム軌
道説明図であり、図13において、60は第1の走査手
段58及び第2の走査手段59の第1の回転磁場及び第
2の回転磁場により回転走査され、散乱体3によってビ
ーム径をコーン状に拡げられた荷電粒子ビーム1のビー
ム軌道である。まず、図示しない放射源からの荷電粒子
ビームは加速器等によって加速され、第1の走査手段5
8に入射される。ここで、第1の走査手段58のX方向
走査電磁石58a及びY方向走査電磁石58bには図1
2の実線で示す初期位相0degの正弦波交流電流(0
deg)及び破線で示す初期位相90degの正弦波交
流電流(90deg)がそれぞれ供給されており、第1
の走査手段58には荷電粒子ビーム1を半径方向に回転
走査する第1の回転磁場が発生し、上流側から入射され
た荷電粒子ビーム1を図13に示すように円錐状に回転
走査する。
Next, the operation of the radiotherapy apparatus according to this embodiment, in particular, the operation of the scanning means 58 and 59 will be described with reference to FIGS. FIG. 12 shows the first type shown in FIG.
FIG. 13 is a coil current explanatory diagram showing each phase relationship of each sine wave alternating current supplied to the scanning means 58 and the second scanning means 59, respectively. FIG. 13 shows the charged particle beam 1 in the radiotherapy apparatus of the present embodiment. FIG. 13 is a beam trajectory explanatory diagram showing a beam trajectory. In FIG. 13, reference numeral 60 denotes a scatterer which is rotationally scanned by a first rotating magnetic field and a second rotating magnetic field of a first scanning means 58 and a second scanning means 59. 3 is a beam trajectory of the charged particle beam 1 whose beam diameter is expanded in a cone shape. First, a charged particle beam from a radiation source (not shown) is accelerated by an accelerator or the like, and the first scanning means 5
8 is incident. Here, the X-direction scanning electromagnet 58a and the Y-direction scanning electromagnet 58b of the first scanning means 58 have the configuration shown in FIG.
2, a sine wave alternating current (0
deg) and a sine wave AC current (90 deg) having an initial phase of 90 deg indicated by a broken line, respectively.
A first rotating magnetic field for rotatingly scanning the charged particle beam 1 in the radial direction is generated in the scanning means 58, and the charged particle beam 1 incident from the upstream side is rotationally scanned in a conical shape as shown in FIG.

【0041】次に、第1の走査手段58で回転走査され
た荷電粒子ビーム1は円錐状のまま第2の走査手段59
に入射され、第2の回転磁場によりビーム軸方向に回転
走査される。ここで、第2の走査手段59はX方向走査
電磁石59a及びY方向走査電磁石59bに図12の一
点鎖線で示す初期位相180degの正弦波交流電流
(180deg)及び二点鎖線で示す初期位相270d
egの正弦波交流電流(270deg)がそれぞれ供給
されており、第1の走査手段58から発生された第1の
回転磁場とは逆方向の第2の回転磁場が発生しており、
上流側から入射された荷電粒子ビーム1を図13に示す
ように逆円錐状に回転走査する。
Next, the charged particle beam 1 rotationally scanned by the first scanning means 58 is kept in a conical shape while the second scanning means 59 is being used.
And is rotationally scanned in the beam axis direction by the second rotating magnetic field. Here, the second scanning means 59 supplies the X-direction scanning electromagnet 59a and the Y-direction scanning electromagnet 59b with a sine wave alternating current (180 deg) having an initial phase of 180 deg shown by a dashed line in FIG. 12 and an initial phase 270d shown by a two-dot chain line.
eg, a sinusoidal alternating current (270 deg) is supplied, and a second rotating magnetic field in a direction opposite to the first rotating magnetic field generated from the first scanning means 58 is generated.
The charged particle beam 1 incident from the upstream side is rotationally scanned in an inverted conical shape as shown in FIG.

【0042】このように、第1の走査手段58により回
転走査された荷電粒子ビーム1が第2の走査手段59を
通過して散乱体3を通過する際には、荷電粒子ビーム1
はその軸方向に集束されて図13に示すような散乱体3
の1点を通過するビーム軌道を形成する。そして、散乱
体3の1点に入射された荷電粒子ビーム1は、その入射
点57を焦点としてコーン状に散乱された後、線量モニ
タ5により線量が検出され、リッジフィルタ6、レンジ
フィルタ7、ブロックコリメータ8、可動コリメータ9
をそれぞれ通過して照射面形状に応じたビーム形状に整
形され、アイソセンタ10の位置に位置決めされた患部
等の照射面に対して照射される。
As described above, when the charged particle beam 1 rotationally scanned by the first scanning means 58 passes through the second scanning means 59 and passes through the scatterer 3, the charged particle beam 1
Is a scatterer 3 converged in the axial direction as shown in FIG.
To form a beam trajectory passing through one point. Then, the charged particle beam 1 incident on one point of the scatterer 3 is scattered in a cone shape with the incident point 57 as a focal point, and then the dose is detected by the dose monitor 5, and the ridge filter 6, the range filter 7, Block collimator 8, movable collimator 9
, And is shaped into a beam shape according to the shape of the irradiation surface, and is irradiated onto the irradiation surface such as an affected part positioned at the position of the isocenter 10.

【0043】以上のように、本実施形態の放射線治療装
置においても、第1の走査手段58により回転走査され
た荷電粒子ビーム1は第1の走査手段58と逆方向の回
転磁場を発生する第2の走査手段59の第2の回転磁場
によって逆方向に回転走査されるため、散乱体3におけ
る荷電粒子ビーム1の入射点を円状でなく点状にするこ
とができ、照射面に対しては、照射位置にずれの生じな
いよう散乱された図17に示すような理想の線量分布に
近い、半影の抑制された荷電粒子ビーム1を照射させる
ことができる。ただし、本実施形態の放射線治療装置に
よれば、ガントリ部のビーム進行方向のサイズが大型化
する等の問題を有する。
As described above, also in the radiotherapy apparatus of the present embodiment, the charged particle beam 1 rotationally scanned by the first scanning means 58 generates a rotating magnetic field in the direction opposite to that of the first scanning means 58. Since the second scanning magnetic field of the second scanning means 59 is rotationally scanned in the opposite direction, the point of incidence of the charged particle beam 1 on the scatterer 3 can be made not a circle but a point, and Can irradiate the charged particle beam 1 scattered so as not to cause a shift in the irradiation position and close to the ideal dose distribution as shown in FIG. However, according to the radiotherapy apparatus of the present embodiment, there is a problem that the size of the gantry in the beam traveling direction is increased.

【0044】実施形態.5 次に、本発明の他の実施形態について図14及び図15
を用いて説明する。上記実施形態においては、回転対称
性が良好な放射線治療装置及び半影の抑制された荷電粒
子ビームの照射ができる放射線治療装置についてそれぞ
れ説明したが、荷電粒子ビーム1は、上述したように散
乱体3によってそのビーム半径が広範囲に拡げられるた
め、荷電粒子ビーム1の散乱体3での入射点が点状とな
らないような場合(例えば、回転走査されて円形状の荷
電粒子ビームが散乱体3に入射されるような場合)に
は、散乱体3から照射野外へ入射される余分な荷電粒子
ビームが発生し、散乱体3の下流側に配置されたリッジ
フィルター6、レンジフィルター7の固定枠及びこれら
の駆動機構で散乱するという問題が生じる。そこで、本
実施形態に係る放射線治療装置では、このような散乱体
3により散乱されて照射外へ入射される余分な荷電粒子
ビームを遮蔽し、散乱体3の下流側に配置されたリッジ
フィルター6、レンジフィルター7の固定枠及びこれら
の駆動機構での散乱を防止できる放射線治療装置につい
て説明する。
Embodiment 5 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. In the above embodiment, the radiation therapy apparatus having good rotational symmetry and the radiation therapy apparatus capable of irradiating the charged particle beam with the penumbra suppressed have been described. However, the charged particle beam 1 is a scatterer as described above. 3, the beam radius of the charged particle beam 1 is widened, so that the point of incidence of the charged particle beam 1 on the scatterer 3 does not become point-like (for example, the circularly charged particle beam is rotated and scanned to form the scatterer 3). In such a case, an extra charged particle beam incident from the scatterer 3 to the outside of the irradiation field is generated, and the fixed frame of the ridge filter 6 and the range filter 7 disposed downstream of the scatterer 3 and The problem of scattering by these driving mechanisms arises. Therefore, in the radiation therapy apparatus according to the present embodiment, an extra charged particle beam scattered by such a scatterer 3 and incident outside the irradiation is shielded, and a ridge filter 6 disposed downstream of the scatterer 3 is disposed. The radiotherapy apparatus which can prevent the scattering of the fixed frame of the range filter 7 and the driving mechanism thereof will be described.

【0045】図14は本実施形態に係る放射線治療装置
の概略構成図である。本実施形態に係る放射線治療装置
では、例えば上記実施形態.1に示す放射線治療照射装
置の散乱体3の下流側にさらに粒子遮蔽用の第2のコリ
メータ61が配置される。図14において、61は荷電
粒子ビーム1の飛程以上の厚さを持った金属により構成
され、散乱体3を頂点とする円錐状で、かつ開度がアイ
ソセンター平面でのワブラー半径Rwより外側に散乱さ
れる荷電粒子ビーム1を遮蔽できる形状に形成された第
2のコリメータであり、この第2のコリメータ61によ
り散乱体3により照射野外へ散乱される余分な荷電粒子
ビーム1のリッジフィルター5、レンジフィルター6の
固定枠及びこれらの駆動機構での散乱が防止される。な
お、図中、上記実施形態と同一符号は、同一又は相当部
分を示し、これらの具体的構成の説明は省略する。
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the radiotherapy apparatus according to the present embodiment. In the radiation therapy apparatus according to the present embodiment, for example, the above-described embodiment. A second collimator 61 for shielding particles is further disposed downstream of the scatterer 3 of the radiation therapy irradiation apparatus shown in FIG. In FIG. 14, reference numeral 61 denotes a metal having a thickness greater than or equal to the range of the charged particle beam 1 and has a conical shape with the scatterer 3 at the apex and an opening outside the wobbler radius Rw on the isocenter plane. Is a second collimator formed in a shape capable of shielding the charged particle beam 1 scattered by the scatter filter 3 of the extra charged particle beam 1 scattered out of the irradiation field by the scatterer 3 by the second collimator 61. , The scattering of the fixed frame of the range filter 6 and the driving mechanism thereof is prevented. In the drawings, the same reference numerals as those in the above-described embodiment denote the same or corresponding parts, and a description of these specific structures will be omitted.

【0046】次に、本実施形態による放射線治療装置の
荷電粒子ビーム1の遮蔽の様子について図15を用いて
説明する。なお、本実施形態では照射半径2Fの照射野
に対して均一な線量分布を形成する場合ついて説明をす
る。図15に示すように、ワブラ電磁石である走査手段
2のギャップ18に入射された荷電粒子ビーム1は走査
手段2の回転磁場により円錐状に回転走査され、散乱体
3に入射される。ここで、62は散乱体3の散乱点63
を焦点としてコーン状に散乱された荷電粒子ビームであ
り、位置P1の平面では、O1点を中心とする正規分布
64を形成し、アイソセンタ10の位置(P2)である
アイソセンタ平面では、O2点を中心に散乱半径半径R
1/e=1.43Fの正規分布65を形成している。こ
のように、散乱体3に対しては荷電粒子ビーム1が回転
走査された状態で入射されているので、散乱体3ではビ
ーム軌道軸10よりもずれた位置に荷電粒子ビーム1の
焦点が円形に形成され、照射位置にずれのある荷電粒子
ビームが照射される。
Next, the manner of shielding the charged particle beam 1 of the radiotherapy apparatus according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. In the present embodiment, a case where a uniform dose distribution is formed for an irradiation field having an irradiation radius of 2F will be described. As shown in FIG. 15, the charged particle beam 1 incident on the gap 18 of the scanning means 2, which is a wobble electromagnet, is rotationally scanned conically by the rotating magnetic field of the scanning means 2 and is incident on the scatterer 3. Here, 62 is a scattering point 63 of the scatterer 3
Is a charged particle beam scattered in a cone shape with the focal point as a focal point. In the plane at the position P1, a normal distribution 64 centering on the point O1 is formed. On the isocenter plane at the position (P2) of the isocenter 10, the point O2 is set. Scattering radius radius R at the center
A normal distribution 65 of 1 / e = 1.43F is formed. As described above, since the charged particle beam 1 is incident on the scatterer 3 while being rotationally scanned, the charged particle beam 1 has a circular focus at a position shifted from the beam orbit axis 10 in the scatterer 3. And a charged particle beam whose irradiation position is shifted is irradiated.

【0047】ここで、アイソセンタ平面において2F
(半径F)の範囲の照射野を形成したい場合、2RWよ
り外側の荷電粒子ビームは線量分布には寄与しないた
め、第2のコリメータ61を設けない状態では、線量分
布に寄与しない余分な荷電粒子ビームは照射野外へ入射
され、散乱体3の下流側に配置されたリッジフィルター
5、レンジフィルター6の固定枠及びこれらの駆動機構
での散乱の原因となるが、本実施形態に係る放射線治療
装置においては、図15に示すように散乱体3の下流側
に第2のコリメータ61を設け、その開度を2RWに設
定しているので余分な荷電粒子ビーム(2RWより外側
へ入射される荷電粒子ビーム)は第2のコリメータ61
により遮蔽され、線量分布に寄与する荷電粒子ビームだ
け照射野に対して入射される。
Here, 2F on the isocenter plane
When it is desired to form an irradiation field in the range of (radius F), the charged particle beam outside the 2 RW does not contribute to the dose distribution. Therefore, in a state where the second collimator 61 is not provided, extra charged particles that do not contribute to the dose distribution are provided. The beam is incident on the outside of the irradiation field and causes scattering in the fixed frame of the ridge filter 5 and the range filter 6 arranged on the downstream side of the scatterer 3 and the driving mechanism thereof, but the radiation therapy apparatus according to the present embodiment In FIG. 15, as shown in FIG. 15, a second collimator 61 is provided on the downstream side of the scatterer 3 and its opening is set to 2 RW, so that an extra charged particle beam (charged particles incident outside the 2 RW). Beam) is the second collimator 61
And only the charged particle beam contributing to the dose distribution is incident on the irradiation field.

【0048】以上のように、本実施形態による放射線治
療装置によれば、散乱体3により散乱され、照射野外へ
入射されるような余分な荷電粒子ビームが第2のコリメ
ータ61により遮蔽されるので、散乱体3の下流側に設
けられるリッジフィルター6、レンジフィルター7の固
定枠及びこれらの駆動機構での散乱が防止できる放射線
治療装置を得ることができる。なお、図14に示す放射
線治療装置は多極電磁石からなる走査手段を用いたもの
であるが、従来の走査手段のように2つの走査電磁石
(X方向走査電磁石及びY方向走査電磁石)を使用した
放射線治療装置においても適用が可能であり、また、上
記実施形態.2乃至4に示すような放射線治療装置にお
いても適用が可能であり、これら放射線治療装置の走査
手段の下流側に設けられることで上述したような効果を
奏することができる。
As described above, according to the radiotherapy apparatus according to the present embodiment, an extra charged particle beam scattered by the scatterer 3 and incident outside the irradiation field is shielded by the second collimator 61. Thus, it is possible to obtain a radiation treatment apparatus that can prevent scattering by the fixed frame of the ridge filter 6 and the range filter 7 provided on the downstream side of the scatterer 3 and the driving mechanism thereof. Note that the radiotherapy apparatus shown in FIG. 14 uses a scanning unit composed of a multipolar electromagnet, but uses two scanning electromagnets (an X-direction scanning electromagnet and a Y-direction scanning electromagnet) like a conventional scanning unit. The present invention can be applied to a radiation therapy apparatus, and can be applied to the above embodiment. The present invention can also be applied to radiotherapy apparatuses as described in 2 to 4, and the above-described effects can be obtained by being provided on the downstream side of the scanning means of these radiotherapy apparatuses.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上のように、請求項第1項の発明によ
れば、荷電粒子線の軌道上に設けられた散乱体と、この
散乱体により散乱された荷電粒子線の線量を検出する線
量モニタと、上記散乱体により散乱された荷電粒子線の
ビーム形状を被照射体の形状に合わせて変化させるコリ
メータと、上記荷電粒子線の軌道上に設けられ、上記荷
電粒子線の軌道上に第1の回転磁場を発生させる第1の
走査手段と、上記荷電粒子線の軌道上に設けられ、上記
第1の回転磁場と逆方向の第2の回転磁場を発生させて
この第2の回転磁場により上記荷電粒子線を回転走査さ
せる第2の走査手段とを設けたので、荷電粒子ビームの
半影が抑制され、線量分布端部形状が照射面に対してほ
ぼ垂直となる荷電粒子ビームを照射することができ、荷
電粒子ビームのビーム形状が最大限に設定でき、かつ正
常な細胞組織への荷電粒子ビームの照射が防止できる照
射効率の良好な放射線治療装置を得ることができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the scatterer provided on the trajectory of the charged particle beam and the dose of the charged particle beam scattered by the scatterer are detected. A dose monitor, a collimator that changes the beam shape of the charged particle beam scattered by the scatterer according to the shape of the irradiation object, and provided on the trajectory of the charged particle beam, and on the trajectory of the charged particle beam A first scanning means for generating a first rotating magnetic field, and a second rotating magnetic field provided on the trajectory of the charged particle beam and having a direction opposite to the first rotating magnetic field to generate a second rotating magnetic field. Since the second scanning means for rotating and scanning the charged particle beam by a magnetic field is provided, the penumbra of the charged particle beam is suppressed, and the charged particle beam whose dose distribution end shape is substantially perpendicular to the irradiation surface is formed. Can be irradiated and the charged particle beam Beam shape can be set to the maximum, and the irradiation of the charged particle beam to the normal tissue can be obtained an excellent radiotherapy apparatus of the irradiation efficiency can be prevented.

【0050】また、請求項第2項の発明によれば、上記
第1及び第2の走査手段が上記散乱体の上流部に配置さ
れたので、磁束長の短い走査手段を使用することがで
き、ガントリ部構成の小型化が図れる。
According to the second aspect of the present invention, since the first and second scanning means are arranged upstream of the scatterer, a scanning means having a short magnetic flux length can be used. The size of the gantry section can be reduced.

【0051】また、請求項第3項の発明によれば、上記
走査手段が対向する磁極鉄心間に同一極が形成された多
極電磁石により構成されたので、ガントリ部構成が小型
でかつ回転対称性が良好な荷電粒子線を照射することが
できる。
According to the third aspect of the present invention, since the scanning means is constituted by the multipolar electromagnet in which the same pole is formed between the opposed magnetic pole cores, the gantry section is small in size and rotationally symmetric. A charged particle beam having good properties can be irradiated.

【0052】また、請求項第4項の発明によれば、荷電
粒子線の軌道上に設けられたレンジシフタと、このレン
ジシフタにより照射エネルギーが調節された荷電粒子線
のビーム形状を被照射体の形状に合わせて変化させるコ
リメータと、対向する一対の磁極鉄心に同一極が形成さ
れた四極の電磁石から構成され、90deg位相が異な
る2種類の交流電流が印加されて上記レンジシフタ上流
部の上記荷電粒子線の軌道上に回転磁場を発生させる走
査手段とを設けたので、荷電粒子線が同一平面内で発生
させた回転磁場により円形走査され、回転対称性が良好
な荷電粒子線を照射することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the range shifter provided on the trajectory of the charged particle beam and the beam shape of the charged particle beam whose irradiation energy is adjusted by the range shifter are changed to the shape of the irradiation object. And a quadrupole electromagnet having the same pole formed on a pair of opposed magnetic pole iron cores. Two types of alternating currents having different 90 deg phases are applied to the charged particle beam at the upstream of the range shifter. Scanning means for generating a rotating magnetic field on the trajectory is provided, so that the charged particle beam is circularly scanned by the rotating magnetic field generated in the same plane, and the charged particle beam with good rotational symmetry can be irradiated. .

【0053】また、請求項第5項の発明によれば、荷電
粒子線の軌道上に設けられたレンジシフタと、このレン
ジシフタにより照射エネルギーが調節された上記荷電粒
子線のビーム形状を被照射体の形状に合わせて変化させ
るコリメータと、対向する磁極鉄心間に同一極が形成さ
れた六極の電磁石から構成され、60degづつ位相が
ずれた3種類の交流電流が印加されて上記レンジシフタ
上流部の上記荷電粒子線の軌道上に回転磁場を発生させ
る走査手段とを設けたので、荷電粒子線が同一平面内で
発生させた回転ムラの少ない回転磁場により円形走査さ
れ、回転対称性が良好な荷電粒子線を照射することがで
きる。
According to the fifth aspect of the present invention, the range shifter provided on the trajectory of the charged particle beam, and the beam shape of the charged particle beam whose irradiation energy is adjusted by the range shifter can be adjusted by changing the beam shape of the irradiation target. It is composed of a collimator that changes according to the shape and a six-pole electromagnet in which the same pole is formed between opposed magnetic pole cores. Three types of alternating currents whose phases are shifted by 60 deg are applied, and Scanning means for generating a rotating magnetic field on the trajectory of the charged particle beam is provided, so that the charged particle beam is circularly scanned by the rotating magnetic field generated in the same plane with little rotation unevenness, and the charged particles have good rotational symmetry. The line can be irradiated.

【0054】また、請求項第6項の発明によれば、荷電
粒子線の軌道上に設けられた散乱体と、この散乱体によ
り散乱された荷電粒子線の線量を検出する線量モニター
と、この線量モニタにより検出された線量に基づき上記
荷電粒子線の照射エネルギーを変化させるレンジシフタ
と、このレンジシフタにより照射エネルギーが調節され
た荷電粒子線のビーム形状を被照射体の形状に合わせて
変化させるコリメータと、対向する磁極鉄心間に同一極
が形成された多極の電磁石から構成され、上記荷電粒子
線の軌道上に回転磁場を発生させる第1の走査手段と、
対向する磁極鉄心間に同一極が形成された多極の電磁石
から構成され、上記第1の回転磁場と逆方向の第2の回
転磁場を発生させてこの第2の回転磁場により上記荷電
粒子線を回転走査させる第2の走査手段とを設けたの
で、回転対称性の良好な荷電粒子線を照射することがで
きると共に、半影が抑制され、線量分布端部が照射面に
対しほぼ垂直となる荷電粒子線を患部へ照射することが
でき、治療効率の良好な放射線治療装置を得ることがで
きる。
According to the sixth aspect of the present invention, a scatterer provided on the trajectory of the charged particle beam, a dose monitor for detecting the dose of the charged particle beam scattered by the scatterer, A range shifter that changes the irradiation energy of the charged particle beam based on the dose detected by the dose monitor, and a collimator that changes the beam shape of the charged particle beam whose irradiation energy is adjusted by the range shifter according to the shape of the irradiation target. A first scanning means comprising a multipolar electromagnet having the same pole formed between opposed magnetic pole cores, and generating a rotating magnetic field on the trajectory of the charged particle beam;
A multi-pole electromagnet in which the same pole is formed between opposed magnetic pole iron cores generates a second rotating magnetic field in a direction opposite to the first rotating magnetic field, and the charged particle beam is generated by the second rotating magnetic field. And the second scanning means for rotationally scanning is provided, so that a charged particle beam having good rotational symmetry can be irradiated, penumbra is suppressed, and the dose distribution end is substantially perpendicular to the irradiation surface. Thus, it is possible to irradiate the affected part with a charged particle beam, and it is possible to obtain a radiation therapy apparatus with good treatment efficiency.

【0055】また、請求項第7項の発明によれば、上記
散乱体と上記線量モニタとの間に照射野外に照射される
不要な荷電粒子線を遮蔽する第2のコリメータを設けた
ので、散乱体により散乱された不要な荷電粒子線による
下流側に設けられたレンジシフタ等での散乱が防止され
る放射線治療装置を得ることができる。
According to the seventh aspect of the present invention, the second collimator is provided between the scatterer and the dose monitor to block unnecessary charged particle beams emitted outside the irradiation field. It is possible to obtain a radiotherapy apparatus in which unnecessary charged particle beams scattered by the scatterer are prevented from being scattered by a range shifter or the like provided on the downstream side.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施形態.1による放射線治療装
置を示す概略構成図である。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a radiation therapy apparatus according to No. 1.

【図2】 図1に示す放射線治療装置の走査手段を示す
断面構成図である。
FIG. 2 is a sectional configuration diagram showing a scanning unit of the radiation therapy apparatus shown in FIG.

【図3】 放射線治療装置による一般的な治療状況を示
す治療説明図である。
FIG. 3 is a treatment explanatory diagram showing a general treatment situation by a radiation therapy apparatus.

【図4】 この発明の実施形態.1による走査手段に供
給される正弦波交流電流を示すコイル波形図である。
FIG. 4 shows an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a coil waveform diagram showing a sinusoidal alternating current supplied to the scanning unit according to No.

【図5】 この発明の実施形態.1による走査手段より
発生された各磁束密度の磁束密度方向を示す磁束密度説
明図である。
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a magnetic flux density explanatory diagram showing a magnetic flux density direction of each magnetic flux density generated by the scanning means of FIG.

【図6】 この発明の他の実施形態による放射線治療装
置の走査手段を示す断面構成図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a scanning means of a radiation therapy apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の他の実施形態による走査手段に供
給される正弦波交流電流を示すコイル波形図である。
FIG. 7 is a coil waveform diagram showing a sinusoidal alternating current supplied to a scanning unit according to another embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の他の実施形態による走査手段より
発生された各磁束密度の磁束密度方向を示す磁束密度説
明図である。
FIG. 8 is a magnetic flux density explanatory diagram showing a magnetic flux density direction of each magnetic flux density generated by a scanning unit according to another embodiment of the present invention.

【図9】 この発明の他の実施形態による放射線治療装
置を示す概略構成図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a radiotherapy apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図10】 図9に示す放射線治療装置における荷電粒
子ビームのビーム軌跡を示すビーム軌道説明図である。
10 is a beam trajectory explanatory diagram showing a beam trajectory of a charged particle beam in the radiotherapy apparatus shown in FIG. 9;

【図11】 この発明の他の実施形態による放射線治療
装置を示す概略構成図である。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a radiation therapy apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図12】 図11に示す放射線治療装置の走査手段に
供給される正弦波交流電流を示すコイル波形図である。
12 is a coil waveform diagram showing a sinusoidal alternating current supplied to a scanning unit of the radiation therapy apparatus shown in FIG.

【図13】 図11に示す放射線治療装置における荷電
粒子ビームのビーム軌跡を示したビーム軌道説明図であ
る。
FIG. 13 is a beam trajectory explanatory diagram showing a beam trajectory of a charged particle beam in the radiotherapy apparatus shown in FIG. 11;

【図14】 この発明の他の実施形態による放射線治療
装置を示す概略構成図である。
FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing a radiotherapy apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図15】 図14に示す放射線治療装置の第2のコリ
メータによる荷電粒子ビームの遮蔽状態を示した説明図
である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a state in which a charged particle beam is shielded by a second collimator of the radiotherapy apparatus shown in FIG. 14;

【図16】 従来の放射線治療装置を示す概略構成図で
ある。
FIG. 16 is a schematic configuration diagram showing a conventional radiation therapy apparatus.

【図17】 荷電粒子ビームの理想の線量分布状態を示
す線量分布図である。
FIG. 17 is a dose distribution diagram showing an ideal dose distribution state of a charged particle beam.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 荷電粒子ビーム 2 走査手段 3 散乱体 4 線量モニタ 5 リッジフィルタ 6 レンジシフタ 7 ブロックコリメータ 8 可動コリメータ 9 アイソセンタ 10 ビーム軌道軸 11、35 第1の磁極鉄心 12、36 第2の磁極鉄心 13、37 第3の磁極鉄心 14、38 第四の磁極鉄心 39 第5の磁極鉄心 40 第6の磁極鉄心 52、58 第1の走査手段 53、59 第2の走査手段 61 第2のコリメータ REFERENCE SIGNS LIST 1 charged particle beam 2 scanning means 3 scatterer 4 dose monitor 5 ridge filter 6 range shifter 7 block collimator 8 movable collimator 9 isocenter 10 beam orbit axis 11, 35 first magnetic pole iron 12, 36 second magnetic pole iron 13, 37th 3 pole iron cores 14, 38 fourth pole iron cores 39 fifth pole iron cores 40 sixth pole iron cores 52, 58 first scanning means 53, 59 second scanning means 61 second collimator

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 荷電粒子線の軌道上に設けられた散乱体
と、この散乱体により散乱された荷電粒子線の線量を検
出する線量モニタと、上記散乱体により散乱された荷電
粒子線のビーム形状を被照射体の形状に合わせて変化さ
せるコリメータと、上記荷電粒子線の軌道上に設けら
れ、上記荷電粒子線の軌道上に第1の回転磁場を発生さ
せる第1の走査手段と、上記荷電粒子線の軌道上に設け
られ、上記第1の回転磁場と逆方向の第2の回転磁場を
発生させてこの第2の回転磁場により上記荷電粒子線を
回転走査させる第2の走査手段とを備えたことを特徴と
する放射線治療装置。
1. A scatterer provided on a trajectory of a charged particle beam, a dose monitor for detecting a dose of the charged particle beam scattered by the scatterer, and a beam of the charged particle beam scattered by the scatterer A collimator for changing the shape in accordance with the shape of the irradiation target, a first scanning means provided on the trajectory of the charged particle beam, and generating a first rotating magnetic field on the trajectory of the charged particle beam; A second scanning unit that is provided on the trajectory of the charged particle beam, generates a second rotating magnetic field in a direction opposite to the first rotating magnetic field, and rotates and scans the charged particle beam with the second rotating magnetic field; A radiation therapy apparatus comprising:
【請求項2】 上記第1及び第2の走査手段が上記散乱
体の上流部に配置されたことを特徴とする請求項第1項
記載の放射線治療装置。
2. A radiotherapy apparatus according to claim 1, wherein said first and second scanning means are arranged upstream of said scatterer.
【請求項3】 上記走査手段は、対向する磁極鉄心間に
同一極が形成された多極の電磁石により構成されたこと
を特徴とする請求項第1項又は第2項記載の放射線治療
装置。
3. The radiotherapy apparatus according to claim 1, wherein said scanning means is constituted by a multipolar electromagnet in which the same pole is formed between opposed magnetic pole cores.
【請求項4】 荷電粒子線の軌道上に設けられたレンジ
シフタと、このレンジシフタにより照射エネルギーが調
節された荷電粒子線のビーム形状を被照射体の形状に合
わせて変化させるコリメータと、対向する磁極鉄心間に
同一極が形成された四極の電磁石から構成され、90d
eg位相が異なる2種類の交流電流が印加されて上記レ
ンジシフタ上流部の上記荷電粒子線の軌道上に回転磁場
を発生させる走査手段とを備えたことを特徴とする放射
線治療装置。
4. A range shifter provided on a trajectory of a charged particle beam, a collimator for changing a beam shape of the charged particle beam whose irradiation energy is adjusted by the range shifter in accordance with a shape of an object to be irradiated, and a facing magnetic pole It is composed of a quadrupole electromagnet with the same pole formed between the iron cores, and 90d
scanning means for applying two types of alternating currents having different eg phases to generate a rotating magnetic field on the trajectory of the charged particle beam in the upstream portion of the range shifter.
【請求項5】 荷電粒子線の軌道上に設けられたレンジ
シフタと、このレンジシフタにより照射エネルギーが調
節された上記荷電粒子線のビーム形状を被照射体の形状
に合わせて変化させるコリメータと、対向する磁極鉄心
間に同一極が形成された六極の電磁石から構成され、6
0degづつ位相がずれた3種類の交流電流が印加され
て上記レンジシフタ上流部の上記荷電粒子線の軌道上に
回転磁場を発生させる走査手段とを備えたことを特徴と
する放射線治療装置。
5. A range shifter provided on a trajectory of a charged particle beam, and a collimator for changing a beam shape of the charged particle beam whose irradiation energy is adjusted by the range shifter in accordance with a shape of an irradiation object. A six-pole electromagnet having the same pole formed between the magnetic pole cores,
Scanning means for applying three types of alternating currents having phases shifted by 0 deg to generate a rotating magnetic field on the trajectory of the charged particle beam upstream of the range shifter.
【請求項6】 荷電粒子線の軌道上に設けられた散乱体
と、この散乱体により散乱された荷電粒子線の線量を検
出する線量モニターと、この線量モニタにより検出され
た線量に基づき上記荷電粒子線の照射エネルギーを変化
させるレンジシフタと、このレンジシフタにより照射エ
ネルギーが調節された荷電粒子線のビーム形状を被照射
体の形状に合わせて変化させるコリメータと、対向する
磁極鉄心間に同一極が形成された多極の電磁石から構成
され、上記荷電粒子線の軌道上に回転磁場を発生させる
第1の走査手段と、対向する磁極鉄心間に同一極が形成
された多極の電磁石から構成され、上記第1の回転磁場
と逆方向の第2の回転磁場を発生させてこの第2の回転
磁場により上記荷電粒子線を回転走査させる第2の走査
手段とを備えたことを特徴とする放射線治療装置。
6. A scatterer provided on a trajectory of a charged particle beam, a dose monitor for detecting a dose of the charged particle beam scattered by the scatterer, and the charging device based on the dose detected by the dose monitor. A range shifter that changes the irradiation energy of the particle beam, a collimator that changes the beam shape of the charged particle beam whose irradiation energy is adjusted by this range shifter according to the shape of the irradiated object, and the same pole between the facing magnetic pole cores A first scanning means for generating a rotating magnetic field on the trajectory of the charged particle beam, and a multipolar electromagnet in which the same pole is formed between opposed magnetic pole cores, A second scanning means for generating a second rotating magnetic field in a direction opposite to the first rotating magnetic field and rotatingly scanning the charged particle beam with the second rotating magnetic field. A radiation therapy apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項7】 上記散乱体と上記線量モニタとの間に設
けられ、照射野外に入射される荷電粒子線を遮蔽する第
2のコリメータを設けたことを特徴とする請求項第1項
又は第6項記載の放射線治療装置。
7. The apparatus according to claim 1, further comprising a second collimator provided between the scatterer and the dose monitor and configured to block a charged particle beam incident outside the irradiation field. 7. The radiotherapy apparatus according to claim 6.
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