JPWO2014167973A1

JPWO2014167973A1 - 粒子線照射室

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Publication number: JPWO2014167973A1
Application number: JP2015511176A
Authority: JP
Inventors: 延是春名; 裕介坂本; 雅片寄
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2017-02-16
Anticipated expiration: 2034-03-20
Also published as: WO2014167973A1; EP2985056A4; EP2985056A1; US20160016011A1; JP6076470B2; CN105102063B; TWI549713B; TW201501743A; US9399147B2; CN105102063A

Abstract

粒子線照射室（１）は、内壁側の第一の開口部（７）と外壁側の第二の開口部（８）とをもつ通路（３）を備え、室内にアイソセンタ（６）を有し、第１の開口部（７）の中心と第２の開口部（８）の中心とを結ぶ第１の線分（９）が通路（３）の内部を通るようにし、第１の開口部（７）の中心とアイソセンタ（６）とを結ぶ第２の線分（１０）と、第１の線分（９）とのなす角度を１８０度以下とし、通路（３）の幅を第一の開口部（７）の開口幅よりも小さくしたものである。

Description

この発明は、加速器で加速した荷電粒子ビームをターゲットに照射することを目的とした粒子線照射装置が室内に設置された粒子線照射室に関する。

シンクロトロン等の加速器（円形加速器）で荷電粒子を周回加速させ、高エネルギーまで加速された荷電粒子（主に陽子や炭素イオン）をその周回軌道から取り出し、ビーム状となった荷電粒子（荷電粒子ビーム、粒子線とも称する）は、ビーム輸送系で輸送して所望の対象物に照射する物理実験や、癌の治療などの粒子線治療に利用されている。加速された荷電粒子ビーム（以下、粒子線）による粒子線治療においては、粒子線は粒子線照射室内部に設置された照射装置まで輸送される。

照射装置において、細いビーム状の粒子線は、例えば、２組の偏向電磁石によりビーム進行方向に対して垂直な２軸方向に走査して広げられ、次に散乱体を通過してさらに広げられ、最後にコリメータで癌形状に切り出されて被治療者に照射される。粒子線の深さ方向は、例えばリッジフィルタと呼ばれるとげ状のフィルタに当てることエネルギーの幅を広げられることで被治療者のがん部位に当たる深さ方向の大きさに調整される。このような粒子線の照射方法は、拡大照射法と呼ばれるが、さらに近年では細いビーム形状のままで、２組のビーム走査用偏向電磁石のみで粒子線を走査させながら癌部位を照射するスキャニング照射方法が行われている。

拡大照射方法の場合、高エネルギーに加速された粒子線が散乱体やコリメータ、最終的には被治療者の体に衝突することにより、２次的に中性子線や光子線のような放射線が発生する。高エネルギーに加速された粒子線が衝突して２次的に中性子線や光子線を発生する箇所を線源と呼ぶ。このとき、２次的に発生する中性子線は、最大で入射荷電粒子のエネルギー付近までのエネルギー分布（粒子線治療の場合、核子当たり最大数百ＭｅＶ）をもつ。スキャニング照射方法の場合も、コリメータや散乱体と粒子線との衝突頻度は小さいが、最終的に被治療者の体内に粒子線ビームが照射されるため、２次的に発生する中性子や光子線の総量は拡大照射法に比べて少ないものの、高エネルギーの中性子線や光子線が発生する。

中性子線や光子線のような放射線が発生する施設は、法令によって線量限度が定められている。粒子線治療施設では、粒子線照射室外での実効線量が法定許容範囲以下になるように壁のコンクリートを厚くしたり、粒子線照射室の被治療者（患者）が搭載される治療台から照射室入り口の扉までの通路を迷路形状にしたりすることで、中性子強度を減衰させることが行われている（例えば、特許文献１参照）。

粒子線照射室の遮蔽設計を行う場合、主にバルク遮蔽とストリーミングの２種類の遮蔽効果を考慮しなければならない。バルク遮蔽とは、線源からコンクリート等の壁を通り抜けて来る中性子線や光子線の線量当量を減衰させる効果のことであり、一般的には壁が厚く、壁材の密度が高いほど遮蔽効果は高いとされている。ストリーミングとは、粒子線照射室内外を結ぶ通路を通って中性子線や光子線が室外に漏れ出る効果であり、一般的には通路が長く、通路の断面積が小さく、通路が曲がる回数が多いほど、ストリーミングにより室外に漏れ出る中性子線や光子線の線量当量は小さくなるとされている。

したがって通路を利用した遮蔽設計を行う場合は、通路の線源側入り口付近が最大線量となり、その後は距離減衰となるため、通路の線源入り口側の線量をできるだけ小さくすることが好ましい。一般に、線源から途中での遮蔽なしに直接届く中性子はエネルギーが減速されていないため、線量当量への寄与が大きくなる（厳密にはエネルギーにより線量への寄与度は異なるが、粒子線治療で発生する中性子の場合は最大数百ＭｅＶの中性子が発生し、数ＭｅＶ〜数百ＭｅＶの中性子の線量当量への寄与が大きい）。そのため、粒子線照射室内の遮蔽壁で減速、散乱させて通路内に侵入する放射線量を減衰させることが重要となる。従来は、通路を迷路形状とするだけでなく、迷路内に凸壁を設けることで線源から粒子線照射室の外側の出入口に直接届く中性子線を遮蔽させていた（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１２−５０８４３号公報（１２頁、図１）特開平５−２２３９８７号公報（６頁、図１、図２、図３）

しかしながら、従来の遮蔽設計では遮蔽壁で囲まれた通路を迷路形状としているため、粒子線照射室の占有面積が大きくなるという課題があった。例えば、荷電粒子線治療や光子線治療においては、治療に使われる粒子の種類、エネルギーによって発生する放射線の量、エネルギーが変わる。したがって、粒子線照射室の面積を比べる場合は、治療に用いられる粒子、エネルギーを考慮して比較する必要がある。とくに粒子線治療は光子線治療に比べて高エネルギーの中性子が発生するため、減衰のためにはより厚い遮蔽壁が必要であり、また、通路の長さも長くする必要がある。また、遮蔽壁で囲まれた通路が迷路形状であるために、粒子線照射室の入り口から治療台へ移動する患者や治療関係者の動線が複雑になるため、治療開始までの時間や治療後の退室までの時間が長くなり、治療のスループットが低いという課題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、粒子線照射室の占有面積を小さくし、かつ患者や治療関係者の動線を短くすることで、治療のスループットを高めることを目的とする。

この発明に係る粒子線照射室においては、
内壁側の第一の開口部と外壁側の第二の開口部とをもつ通路を備え、室内にアイソセンタを有し、
前記第１の開口部の中心と前記第２の開口部の中心とを結ぶ第１の線分は前記通路を構成する２つの側壁と交差せず、かつ
前記アイソセンタから第１の開口部の中心へと向かうベクトルを第１のベクトルとし、
前記第１の開口部の中心から前記第２の開口部の中心へと向かうベクトルを第２のベクトルとしたときに、
前記第１のベクトルの前記第１の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と、
前記第２のベクトルの前記第１の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と
が逆方向となる
ようにしたものである。

この発明は、第１の開口部の中心と第２の開口部の中心とを結ぶ第１の線分が通路を構成する２つの側壁と交差しないように構成するとともに、アイソセンタから第１の開口部の中心へと向かうベクトルを第１のベクトルとし、第１の開口部の中心から第２の開口部の中心へと向かうベクトルを第２のベクトルとしたときに、第１のベクトルの第１の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と、第２のベクトルの第１の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分とが逆方向となるように構成している。つまり、この発明は、遮蔽壁で囲まれた通路を第１の開口部から第２の開口部まで傾斜した通路にしたので、第二の開口部において放射線量を小さくすることができるため、粒子線照射室の占有面積が小さくなる。また、通路の開口部間の距離が短いため、患者や治療関係者の照射室外からアイソセンタ付近までの動線が短く、かつ、曲がる回数が少ないために治療のスループットを高めることができる。

本発明の実施の形態１による粒子線照射室を示す上面図である。本発明の実施の形態１による粒子線照射室の遮蔽効果の説明図である。本発明の実施の形態１による粒子線照射室の通路の寸法を示す図である。本発明の実施の形態２による粒子線照射室を示す上面図である。本発明の実施の形態３による粒子線照射室を示す上面図である。本発明の実施の形態４による粒子線照射室を示す上面図である。本発明の実施の形態５による粒子線照射室を示す上面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明を実施するための実施の形態１における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室１は、四方を遮蔽壁２で覆われており、その遮蔽壁２の一部に通路３が設けられている。粒子線照射室１の内部には、治療台４が配置されている。さらに、治療台４に載置される患者に対して粒子線を照射するための粒子線照射ノズル５が設けられている。粒子線照射ノズル５には、図示しないシンクロトロン等の加速器で加速された粒子線がビーム輸送系で輸送されてくる。粒子線照射ノズル５から照射される粒子線は、治療台４に載置される患者の患部にターゲットが決められており、このターゲットの位置はアイソセンタ６と呼ばれている。アイソセンタとは、粒子線や放射線を異なる角度から標的部位（患部）に照射した際の粒子線や放射線の交点となる照射中心を意味しており、粒子線照射ノズル５の回転中心と一致している。つまり、アイソセンタは、粒子線治療における中性子線や光子線の発生源となる位置である。なお、本実施の形態においては、粒子線照射ノズル５はアイソセンタ６を中心に回転するものではなく固定されている。粒子線照射ノズル５は、照射室まで輸送された粒子線を患部形状に成形し、アイソセンタ６に向けて粒子線を照射する。

粒子線は、このアイソセンタ６付近に位置する患者の患部に照射されるため、２次的に発生する中性子線や光子線はアイソセンタ６周辺から発生する。このため、粒子線照射室の中性子遮蔽設計を行う場合、アイソセンタ６を放射線源として考えられることが多い。アイソセンタ６付近から発生する放射線は、中性子線のほかに光子線もあり、これらの放射線の合計の実効線量は、法令での限度が定められている。

粒子線照射室内と粒子線照射室外とでは、放射線の実効線量の法令限度値が異なる。粒子線照射室外での実効線量を弱めるために、通路３の設計が重要となる。通路３の外側の出入口での実効線量を減衰させて粒子線照射室外における放射線の実効線量の限度値以下にする必要がある。一般に粒子線治療において、放射線の実効線量は中性子線量が支配的であることが知られており、中性子線量を法令限度以下に減衰させることが粒子線照射室の遮蔽設計で重要となる。以下、実施の形態における説明は中性子の遮蔽を主眼において説明する。

次に、本実施の形態における通路３の構成について図１を用いて説明する。通路３の２つの出入口のうち、遮蔽壁２の内壁側の出入口を第１の開口部７とし、遮蔽壁２の外壁側の出入口を第２の開口部８とする。このとき、第１の開口部７の中心と第２の開口部８の中心とを結ぶ第１の線分９が通路３の両壁と交差しないように構成されている。また、アイソセンタ６から第１の開口部７の中心へと向かうベクトルを第２のベクトル９ａ、第１の開口部７の中心から第２の開口部８の中心へと向かう第２のベクトル９ｂおよび第１の開口部７の両端を結ぶ線分を線分１０としたとき、第１のベクトル９ａの線分１０方向の成分Ｐと、第２のベクトル９ｂの線分１０方向の成分Ｑとはいずれも非ゼロであり、かつ逆向きであるように構成されている。さらに、言い換えると、アイソセンタと第１の開口部の中心とを結ぶ第１の線分とし、第１の開口部の中心と第２の開口部の中心とを結ぶ第２の線分とした場合、第１の線分と第２の線分とが、不等号の記号「＜」または「＞」の形状となるように構成する。

このように構成された通路３では、粒子線照射室１の内側の出入口（第１の開口部）と照射室１の外側の出入口（第２の開口部）とが互いに見通すことができる。また、第１の開口部の幅と第２の開口部の幅とが同じ場合、通路３の幅は、第１の開口部の幅および第２の開口部の幅よりも狭くなっている。言い換えると、粒子線照射室１の遮蔽壁２が、図１に示すような長方形で構成されている場合、通路３は斜めの通路形状となっている。

図２は、本実施の形態における粒子線照射室での遮蔽効果を説明するための説明図である。図２において、ＡおよびＣは粒子線照射室１の内側の出入口の両端の点、ＢおよびＤは粒子線照射室１の外側の出入口の両端の点である。また、粒子線照射室１の内側の出入り口の両端の点を結ぶ直線Ｅに対してアイソセンタ６から下した垂線の長さをａとする。また、粒子線照射室１の内側の出入り口の両端の点のうちアイソセンタ６から遠いほうの点（図２の場合は点Ａ）を通り、粒子線照射室１の内側の出入り口の両端の点を結ぶ直線Ｅに垂直な直線Ｆに対してアイソセンタから下した垂線の長さをｂとする。通路部分の両側の内壁は平行な平面であると仮定し、両壁面の隔たりをｔとする。さらに、粒子線照射室１の内側の出入り口の両端の点を結ぶ直線Ｅに対して垂直な直線Ｆと、通路部分の内壁がなす角度をθとする。

通路内の中性子線量は、文献「放射線施設のしゃへい計算実務マニュアル２００７２-１３〜２-１４」に示されたように、以下に示す中村・上蓑の（１）式および（２）式に従うことが知られている。

中村・上蓑の式を用いるためには、粒子線照射室の内側の出入口（第１の開口部）における仮想線源を設定する必要がある。仮想線源の位置は通路３内の距離２乗減衰が始まる点であり、アイソセンタと通路内に直接放射線が届く限界の点Ｘとを結ぶ線分における通路幅の面の重心から通路幅の半分だけ粒子線照射室内側にずらした点αとする。この仮想線源αにおける線量Ｈ_０は、次の（１）式で得られる。ここで、Ｄ_０は規格化定数（線源から１ｍの距離における線量）、Ｒは線源（アイソセンタ）から仮想線源αまでの距離、ｓは照射室の横幅と奥行きの相乗平均を２で割った値、Ｓは粒子線照射室内面の全表面積、Ｓ’は仮想線源位置から直視できる粒子線照射室内面の表面積である。

さらに通路内の放射線の線量Ｉ（ｒ）は、次の（２）式で得られる。ここで、ｒは、仮想線源αからの距離である。

（２）式からわかるように、通路内の線量は距離の２乗の逆数で減衰していくため、ＸＢ間の距離が長いほど第２の開口部（粒子線照射室の外側の出入口）における線量を小さくできる。仮想線源αの位置での線量Ｈ_０はアイソセンタ（線源）から仮想線源αまでの距離が長いほど小さくなるが、（１）式の括弧内に第二項があることからわかるように、Ｈ_０全体は距離２乗よりも減衰が小さい。この第二項は、粒子線照射室内の散乱の影響を表す項である。したがって、照射室外から室内のアイソセンタ６までの経路の総距離を一定とする場合は、仮想線源αの位置を線源から遠ざけるよりも、仮想線源αから第二の開口部８までの距離ｒ_０を長くとる方が結果的に粒子線照射室の外側の出入口付近の線量を小さくすることが可能となる。言い換えると、ほぼｒ_０の長さで限度値内に抑えられるかが決まるため、ｒ_０が一定の条件では、本実施の形態に示すように通路を斜めにする方が通路の経路は短くなる。

仮想線源αから第２の開口部８までの距離ｒ_０は、粒子線照射室の構造を示すパラメータである、ａ、ｂ、ｄ、ｔおよびθを用いて次の（３）式で算出できる。

図３は、θをパラメータとしたときに（３）式で算出される通路の長さｄを示したものである。例としてａ＝５．５ｍ、ｂ＝６．５ｍ、ｔ＝２．５ｍ、ｒ_０＝４ｍとした。（３）式からわかるように、θが次の（４）式を満たすとき、θ＝０°のときと比べてｄの値が小さくなる。

したがって０°＜θ＜９０°かつ（４）式を満たすようなθの値（図３における範囲β）であれば、θ＝０°のときと比べて短いｄで、同等の遮蔽効果が得られることがわかる。なお、θ＞０°とは、粒子線照射室の内側の出入り口の両端の点を結ぶ直線Ｅと通路両側の壁面とが垂直でない角度に交わらないことを意味しており、本実施の形態ではこの様な通路を「斜めの通路」と表現する。

このように斜めの通路３を配置することによって、照射室外の線量をある値以下に抑えようとした場合に、通路内で減衰させるための距離ｒ_０が一定の条件で、通路の長さｄを短くすることができるため、結果的に粒子線照射室の占有面積を小さくすることが可能となる。また、通路が屈曲していないので、粒子線照射室の入り口から治療ベッドへ移動する患者や治療関係者の動線が複雑にならず、治療開始までの時間や治療後の退室までの時間が短くなり、治療のスループットが高くなる。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室１の構成は、実施の形態１の粒子線照射室の構成と同様であるが、通路３を構成する両側の側壁をそれぞれ２つずつの平面の組み合わせで構成している点、および粒子線照射ノズル５の位置が異なっている。本実施の形態においては、粒子線照射ノズル５は、通路３が設けられた遮蔽壁の面と対向する面に設けられている。

粒子線とターゲットとの相互作用で発生する中性子線は、もとの入射粒子線の進行方向に近い方向ほど立体角当たりに発生する高エネルギー中性子線の強度が大きくなることが知られている。高エネルギー中性子線ほど遮蔽壁の貫通する確率が高まるため、本実施の形態のような粒子線照射ノズルの位置（入射ビームの方向）では、実施の形態１の粒子線照射ノズルの位置よりも通路側の遮蔽壁に届く中性子線の強度（中性子の数）およびエネルギーが大きくなる。そのため、通路や粒子線照射室の外側の出入口に直接届く中性子線を遮蔽する遮蔽壁の部分１３の厚みを確保することが望ましい。

本実施の形態における粒子線照射室は、図４に示すように、通路３の一方の側壁１１は平面１１ａと平面１１ｂとで構成されており、通路３の他方の側壁１２は、平面１２ａと平面１２ｂとで構成されている。ただし、実施の形態１と同様に、第１の開口部７の中心と第２の開口部８の中心とを結ぶ第１の線分９が通路３の両側の側壁と交差しないように構成されている。つまり、通路３は、途中で緩やかに折れ曲がっている。平面１１ａと遮蔽壁の厚み方向とのなす角をθ１とし、平面１１ｂと遮蔽壁の厚み方向とのなす角をθ２とすると、θ１＜θ２とすることで、遮蔽壁の部分１３の厚みを厚くすることができる。

このように構成することにより、実施の形態１と同様に、粒子線照射室の占有面積を小さくすることが可能となる。また、通路の長さが短くなるとともに、通路が大きく屈曲していないので、粒子線照射室の入り口から治療台へ移動する患者や治療関係者の動線が複雑にならず、治療開始までの時間や治療後の退室までの時間が短くなり、治療のスループットが高くなる。さらに、本実施の形態においては、通路を構成する両側の側壁を２つの平面の組み合わせで構成しているので、第１の開口部７近傍の遮蔽壁の部分１３の遮蔽壁２の厚みを実施の形態１の粒子線照射室に比べて厚くすることができる。その結果、遮蔽壁の部分１３を貫通して通路３に入射する放射線をさらに減衰することができる。

実施の形態３．
図５は、実施の形態３における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室１の構成は、実施の形態２の粒子線照射室の構成と同様であるが、通路３を構成する両側の側壁を曲面で構成している点が異なっている。

本実施の形態における粒子線照射室は、図５に示すように、通路３の両側の側壁は緩やかな曲面で構成されている。ただし、実施の形態１と同様に、第１の開口部７の中心と第２の開口部８の中心とを結ぶ第１の線分９が通路３の内部を通るように構成されている。つまり、通路３を緩やかな曲線とすることで、遮蔽壁の部分１３の厚みを厚くすることができる。

このように構成することにより、実施の形態１と同様に、粒子線照射室の占有面積を小さくすることが可能となる。また、通路の長さが短くなるとともに、通路が大きく屈曲していないので、粒子線照射室の入り口から治療台へ移動する患者や治療関係者の動線が複雑にならず、治療開始までの時間や治療後の退室までの時間が短くなり、治療のスループットが高くなる。さらに、本実施の形態においては、通路を構成する両側の側壁を曲面で構成しているので、第１の開口部７近傍の遮蔽壁の部分１３の遮蔽壁２の厚みを実施の形態１の粒子線照射室に比べて厚くすることができる。その結果、遮蔽壁の部分１３を貫通して通路３に入射する放射線をさらに減衰することができる。

実施の形態４．
図６は、実施の形態４における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室１の構成は、実施の形態１の粒子線照射室の構成と同様であるが、粒子線照射ノズルの替わりに回転ガントリ装置１４が配置されている点が異なっている。なお、図６に示したように、遮蔽壁２の内面の４つの角部を、Ａ、Ｇ、ＨおよびＪで示す。

回転ガントリ装置とは、粒子線照射ノズルや粒子線を輸送するための電磁石群を備え、粒子線照射ノズルをおおよそ３６０°回転させることができ、その回転中心部に中空の空間が設けられており、この空間に治療台４が配置されている。回転ガントリ装置１４は、この治療台４の回りに粒子線照射ノズルを回転させ、所望の角度から粒子線を照射して治療を行うことができる。したがって、本実施の形態におけるアイソセンタ６は、回転ガントリ装置１４の回転中心（照射中心）となる。図６は、アイソセンタ６を含む断面を示しており、回転ガントリ装置１４の回転軸は、直線１５で示されている。

本実施の形態においては、図６に示すように、アイソセンタを通り、回転ガントリ装置１４の回転軸に垂直な平面上に第１の開口部７がないようにしている。さらに好ましくは、回転ガントリ装置１４の回転軸と平行でアイソセンタ６を始点とし通路側に延ばした直線１５と、第１の開口部７の中心と前記第２の開口部８の中心とを結ぶ第１の線分９との交点が通路３内にあることである。これは回転ガントリ装置１４の配置方向を定めていることに他ならない。

ターゲット（アイソセンタ）から発生する中性子線は、入射粒子線の運動量の影響をうける。例えば、真上からターゲットに向かって粒子線が照射された場合、高エネルギー中性子線の強度は真下（床）方向が高い。反対に真下からターゲットに向かって粒子線が照射された場合は、天井方向に強度の高い高エネルギー中性子線が発生する。通路の中性子線量の観点では、床面に対して平行な２方向の照射時にアイソセンタから粒子線の入射方向と平行に近い角度方向へと発生する高エネルギー中性子線が通路に、とくに第１の開口部７に、直接届かないようにすることが遮蔽壁の外側の第２の開口部８で線量を小さくするポイントとなる。

本実施の形態のように回転ガントリ装置を配置すれば、床面に対して平行な矢印１６で示した方向から粒子線が照射された場合、アイソセンタから発生する高エネルギー中性子線は遮蔽壁２のＡＧ間の側壁を含む方向に出射される。一方、床面に対して平行な矢印１７で示した方向から粒子線が照射された場合、アイソセンタから発生する高エネルギー中性子線は遮蔽壁２のＨＪ間の側壁を含む方向に出射される。

このように回転ガントリ装置と通路との位置関係を規定することにより、第１の開口部７の方向に出射される直接中性子線の強度は相対的に小さくなり、その結果、第２の開口部８における中性子線量を、回転ガントリ装置と通路との位置関係考慮しない場合に比べて小さくすることが可能となる。

実施の形態５．
図７は、実施の形態５における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室１の構成は、実施の形態４の粒子線照射室の構成と同様である。本実施の形態においては、粒子線照射室１の前に位置決め室１８が配置されている。

本実施の形態においては、粒子線照射室の外側の出入口（第２の開口部）８の前に位置決め室１８の出入口１９が隣接して配置されている。位置決め室とは、例えばＸ線撮像装置により事前に被治療者（患者）の体の透視画像と治療台との相対位置関係を撮影しておくための部屋である。事前に位置決め室１８で患者の体と治療台との相対位置関係を撮影しておき、粒子線治療の直前に患者を治療台にのせた状態で粒子線照射室１に運びこみ、治療台をアイソセンタ６の位置に設置する。アイソセンタ６の位置に固定された治療台４とアイソセンタ６との位置関係は、あらかじめ決められている。このようにすることで、粒子線照射室１内で、アイソセンタと患者の位置関係を合わせる必要がない、もしくは位置合わせが必要となる場合でも微調整で済み、位置合わせにかかる時間を従来よりも短くすることができる。

このとき、位置決め室１８でＸ線撮像装置を用いて患者の体の透視画像などを撮影したあとに粒子線照射室１の所定の位置まで患者を治療台の載せた状態で搬送する必要があるが、患者が動くなどして患者の体と治療台との相対位置関係が変化してしまう場合がある。従来のように通路が屈曲している場合、治療台の向きを変える回数が多く、移動距離も長い場合は、患者の体と治療台との相対位置関係が変化する可能性が高くなる。

本実施の形態のように、粒子線照射室１の通路３を斜めの直線状の通路形状とすることで、動線を短くすることができるとともに治療台を直線状に移動させることができ、アイソセンタまでの移動には治療台の向きを１回変えるだけでよい。その結果、患者の体と治療台との相対位置関係が変化する可能性を小さくすることができる。

従来の粒子線治療においては、粒子線照射室内にＸ線撮像装置を備え、位置決め用のＸ線透視撮影はアイソセンタの治療台に患者を載せた状態で行い、そのあとで粒子線治療が行われていた。しかしながら、位置決め用のＸ線透視撮影と粒子線治療とを同じ粒子線照射室で行うため、１回の治療に対して粒子線照射室の占有時間が長いという問題があった。

本実施の形態のように、位置決め用のＸ線透視撮影を事前に位置決め室で行い、粒子線治療のみを粒子線照射室で行えば、治療スループットの向上が期待できる。とくに粒子線照射室が１室しかない小型施設では、粒子線照射室において一人の患者を治療中に次の患者の位置決めを位置決め室で行えるため、より効果的である。

１粒子線照射室、２遮蔽壁、３通路、
４治療台、５粒子線照射ノズル、６アイソセンタ、
７第１の開口部、８第２の開口部、９第１の線分、
９ａ第１のベクトル、９ｂ第２のベクトル、
１０線分、１１、１２側壁、１３遮蔽壁の部分、
１４回転ガントリ装置、１５直線、１６、１７矢印、
１８位置決め室、１９出入口

この発明に係る粒子線照射室においては、
内壁側の第一の開口部と外壁側の第二の開口部とをもつ通路を備え、室内にアイソセンタを有し、
前記第１の開口部の中心と前記第２の開口部の中心とを結ぶ第１の線分は前記通路を構成する２つの側壁と交差せず、かつ
前記アイソセンタから第１の開口部の中心へと向かうベクトルを第１のベクトルとし、
前記第１の開口部の中心から前記第２の開口部の中心へと向かうベクトルを第２のベクトルとしたときに、
前記第１のベクトルの前記第１の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と、
前記第２のベクトルの前記第１の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と
が逆方向となり、
前記第１の開口部の両端の点を結ぶ直線Ｅに対して前記アイソセンタから下した垂線の長さをａ、前記第１の開口部の両端の点うち前記アイソセンタから遠いほうの点を通り前記直線Ｅに垂直な直線Ｆに対して前記アイソセンタから下した垂線の長さをｂ、前記通路の幅をｔ、前記直線Ｆと前記通路の内壁がなす角度をθとしたとき、θが
（ａ・ｓｉｎθ＋ｂ・ｃｏｓθ−ｔ）ｃｏｓθ＞ｂ−ｔ
を満足する角度である
ようにしたものである。

Claims

内壁側の第１の開口部と外壁側の第２の開口部とをもつ通路を備え、室内にアイソセンタを有する粒子線照射室であって、
前記第１の開口部の中心と前記第２の開口部の中心とを結ぶ第１の線分は前記通路を構成する２つの側壁と交差せず、かつ
前記アイソセンタから第１の開口部の中心へと向かうベクトルを第１のベクトルとし、
前記第１の開口部の中心から前記第２の開口部の中心へと向かうベクトルを第２のベクトルとしたときに、
前記第１のベクトルの前記第１の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と、
前記第２のベクトルの前記第１の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と
が逆方向となる
ことを特徴とする粒子線照射室。
通路を構成する２つの側壁のうち少なくとも１つの側壁は、
第１の開口部から第２の開口部に向かって複数の面で構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の粒子線治照射室。
通路を構成する２つの側壁のうち少なくとも１つの側壁は、
第１の開口部から第２の開口部に向かって曲面で構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の粒子線治照射室。
アイソセンタは、
粒子線照射ノズルを搭載した回転ガントリ装置の回転中心であり、
前記アイソセンタを通り、前記回転ガントリ装置の回転軸に垂直な平面上に第１の開口部がない
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の粒子線照射室。
アイソセンタは、
粒子線照射ノズルを搭載した回転ガントリ装置の回転中心であり、
前記回転ガントリ装置の回転軸と平行で前記アイソセンタを始点とし、通路側に延ばした直線が第１の線分と通路の中で交わる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の粒子線照射室。
位置決め室の出入口が第２の開口部の対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の粒子線照射室。