KR101949019B1 - 방사선 촬영 장치 및 입자선 치료 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 구조를 단순화할 수 있는 방사선 촬영 장치를 제공한다. 방사선 촬영 장치에서는, 조사 장치가 회전 갠트리의 회전 동에 설치된다. 한 쌍의 X선원이, 회전 동의 외측에 배치되고, 회전 동의 외면에 설치된다. 각 X선원에 대향하는 한 쌍의 FPD가 조사 장치에 설치된다. X선의 조사에 의해, 각 FPD 각각의 방사선 검출 소자로부터의 출력 신호에 기초하여 신호 처리 장치(93)에서 산출된 각 X선 강도 정보가, 메모리(100) 내에 저장된다. X선 강도 도입 장치(98)는, 입력 장치(101)에서 설정된 FOV 정보에 기초하여 메모리(100)에 저장되어 있는 X선 강도 정보 중 FPD의 소 FOV 영역(또는 대 FOV 영역) 내의 방사선 검출 소자로부터의 출력 신호에 기초하여 산출된 복수의 X선 강도 정보를 취출한다. 화상 재구성 장치(99)는, 이들 X선 강도 정보를 사용해서 환부의 위치 결정에 사용되는 삼차원 단층상 정보를 작성한다.

Description

방사선 촬영 장치 및 입자선 치료 시스템{RADIATION IMAGING APPARATUS AND PARTICLE RADIATION THERAPY SYSTEM}
본 발명은, 방사선 촬영 장치 및 입자선 치료 시스템에 관한 것이다. 특히, 방사선의 일종인 입자선, 예를 들어 양자선을 이용해서 암 치료를 행하는 양자선 치료 시스템에 적합한 방사선 촬영 장치 및 입자선 치료 시스템에 관한 것이다.
입자선(양자선 또는 중 입자선(탄소선 등))을 환부의 위치 및 형상에 맞춰서 조사하는 입자선 치료 시스템이, 암 치료 등에 사용되고 있다.
입자선 치료 시스템은, 크게 나누어, 가속기로서 싱크로트론을 갖는 입자선 치료 시스템, 및 가속기로서 사이클로트론을 갖는 입자선 치료 시스템이 알려져 있다. 싱크로트론을 갖는 입자선 치료 시스템 및 사이클로트론을 갖는 입자선 치료 시스템은, 모두, 조사 장치가 설치된 회전 갠트리를 갖는다.
그 입자선 치료를 효율적으로 행하기 위해서는, 입자선 빔을 환자의 암의 환부에 고정밀도로 조사할 필요가 있어, 조사 장치를 환자의 최적의 조사 위치에 설정 가능한 구조를 갖는 입자선 치료 시스템의 개발이 이루어져 왔다. 이러한 입자선 치료 시스템에 있어서, 환자 주위의 임의의 방향으로부터 입자선 치료를 실시하기 위해서, 환자의 주위를 360도의 범위에 걸쳐서 회전 가능한 회전 갠트리 장치 및 그 회전에 동기하는 방사선 치료 케이지(이하, 치료 케이지라고 함)가 필요해진다.
치료 케이지를 설치한 회전 갠트리의 예가, 일본 특허 공개 평 11-47287호 공보에 기재된다. 치료 케이지는, 회전 갠트리의 내측에 배치되어 회전 갠트리에 설치된 고정측 링 레일 및 회전측 링 레일, 및 이동 바닥을 갖는다. 고정측 링 레일 및 회전측 링 레일은, 서로 대향하는 면에, 이동 바닥을 가이드하는 반원형의 궤도를 형성한다. 이동 바닥은, 서로 링크에 의해 굴곡 가능하게 연결되는 다수의 발판을 갖고, 회전 갠트리의 회전과 동기해서 반원형의 궤도를 따라서 이동한다. 이에 의해, 이동 바닥의 일부의 발판에 의해 수평 바닥부(액세스 플로어)가 형성된다. 치료 케이지 내에서, 의료 종사자(예를 들어, 의사 및 의료 기사)는, 그 수평 바닥부에 설 수 있어, 치료 케이지의 내측에 삽입된 치료대 상의 환자에 대한 액세스가 용이해진다.
또한, 일본 특허 공개 제2006-239403호 공보에도, 침대의 이동량 및 침대의 회전 각도를 산출하고, 산출된 이동량 및 회전 각도에 기초하여 침대 제어 장치에 의해 조사 장치에 대한 환부의 위치 결정을 자동으로 행하는 것이 기재된다. 일본 특허 공개 제2006-239403호 공보에서는, 회전 갠트리를 회전시키면서, 회전 갠트리에 설치된 조사 장치에 설치된 X선원으로부터 X선이 방사되어, 치료대 상의 환자를 투과한 X선을 X선 검출 장치에서 검출하고, X선 검출 장치의 출력 신호를 사용해서 현재 단층 화상 정보를 작성하는 것이 기재된다. 환부의 위치 결정은, 그 현재 단층 화상 정보, 및 사전의 X선 CT 촬영에서 얻어진 환부의 기준 단층 화상 정보를 사용해서 행하여진다.
일본 특허 공개 제2005-6772호 공보는, 방사선 검출 장치로서 플랫 패널 디텍터(FPD)를 사용한 X선 진단 장치를 기재하고 있다. 이 X선 진단 장치에서는, X선원을, 침대 상의 검사 대상인 환자의 주위에서 선회시켜, 이 X선원으로부터 방사되어 인체를 투과한 X선을 FPD로 검출하는 CT 촬영이 행하여진다. X선 진단 장치에서는, CT 촬영으로서, 소시야(이하, 소 FOV라고 함)의 CT 촬영 및 대시야(이하, 대 FOV라고 함)의 CT 촬영이, X선의 조사 대상인 환자의 헤드부 및 몸통체에 따라서 실시된다.
헤드부를 대상으로 한 소 FOV의 CT 촬영을 위해서, X선원, 환자의 몸축 및 FPD의 검출면 중심을 일직선상에 배치한 상태에서, X선원으로부터 출사된 X선이 소 FOV의 범위에 조사되도록, 콜리메이터를 조절한다. 그리고, X선을 헤드부를 향해서 방출하는 X선원 및 헤드부를 투과한 X선을 검출하는 FPD를 헤드부의 주위로 선회시키면서, X선원으로부터 출사되어 콜리메이터를 통과한 X선을 환자의 헤드부에 조사한다. 또한, 몸통체를 대상으로 한 대 FOV의 CT 촬영을 위해서, FPD를 X선원과 환자의 몸축을 연결하는 직선에 수직인 방향으로 이동시키고, 그 후, X선원, 환자의 몸축 및 FPD의 검출면 좌측 테두리부를 일직선상에 배치한 상태에서, X선원으로부터 출사된 X선이 대 FOV의 범위에 조사되도록, 콜리메이터를 조절한다. 그리고, X선을 몸통체를 향해서 방출하는 X선원 및 몸통체를 투과한 X선을 검출하는 FPD를 몸통체의 주위로 선회시키면서, X선원으로부터 출사되어 콜리메이터를 통과한 X선을 환자의 몸통체에 조사한다. 대 FOV의 CT 촬영 전에, FPD를 상술한 수직인 방향으로 이동시키기 때문에, 소 FOV의 CT 촬영 및 대 FOV의 CT 촬영에 사용하는 FPD를 콤팩트하게 할 수 있다.
일본 특허 공개 제2014-6235호 공보는, 방사선 화상 촬영 장치에 있어서, 간접 변환형 FPD에 설치되어 매트릭스 형상으로 배치된 포토다이오드의 하나하나에, 매트릭스 형상으로 배치된 TFT 스위치의 하나하나를 접속하는 것을 기재하고 있다.
일본 특허 공개 평 11-47287호 공보 일본 특허 공개 제2006-239403호 공보 일본 특허 공개 제2005-6772호 공보 일본 특허 공개 제2014-6235호 공보
일본 특허 공개 제2005-6772호 공보에서는, 소 FOV의 CT 촬영을 실시할 때는 소 FOV를 실현하도록 FPD를 이동시키고, 대 FOV의 CT 촬영을 실시할 때는 대 FOV를 실현하도록 FPD를 이동시킬 필요가 있다.
이 때문에, 일본 특허 공개 제2005-6772호 공보에 기재된 X선 진단 장치는, FPD를 이동시키기 위해서, FPD의 이동 장치, 이 이동 장치의 이동을 제어하는 제어 장치, 및 FPD의 이동에 의해 FPD가 소정의 위치에 설정된 것을 감시하는 모니터 장치를 구비할 필요가 있어, X선 진단 장치의 구조가 복잡해진다.
발명자들은, 이러한 X선 진단 장치의 복잡한 구조를 고려하여, 회전 갠트리를 회전시키면서 침대 상의 환자에게 X선을 조사해서 환부의 위치 결정을 위한 삼차원 단층 화상 정보를 얻을 수 있는 입자선 치료 시스템에 사용되는 방사선 촬영 장치의 구조의 단순화에 대해서, 검토를 행하였다.
본 발명의 목적은, 구조를 단순화할 수 있는 방사선 촬영 장치 및 입자선 치료 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 특징은,
침대의 둘레를 회전하는 회전체와,
회전체에 설치되는 X선 발생 장치와,
X선 발생 장치의 전방면에 배치되어, X선 발생 장치로부터의 X선이 통과하는 개구부를 형성하는 콜리메이터와,
X선 발생 장치와 대향해서 회전체에 설치되고, 콜리메이터의 개구부를 통과하는 X선을 검출하는 복수의 방사선 검출 소자를 갖는 방사선 검출 장치와,
제1 방사선 조사 영역을 대상으로 하는 제1 촬영 모드 정보 및 제1 방사선 조사 영역보다도 큰 제2 방사선 조사 영역을 대상으로 하는 제2 촬영 모드 정보 중 어느 하나를 입력하는 입력 장치와,
입력 장치로부터 입력되는 제1 촬영 모드에 기초하여, X선 발생 장치로부터 회전체의 회전 중심을 통과하는 제1 직선과 방사선 검출 장치와의 교점을 지나 회전체의 회전축의 방향으로 신장되는 제2 직선에 대하여, 회전체의 둘레 방향에 있어서 대칭인, 방사선 검출 장치의 제1 FOV 영역이 선택될 때, 및 입력 장치로부터 입력되는 제2 촬영 모드에 기초하여, 교점을 지나는 제2 직선에 대하여, 그 둘레 방향에 있어서 비대칭인, 방사선 검출 장치의 제2 FOV 영역이 선택될 때 중 어느 하나에 있어서, 방사선 검출 장치의 선택되는 FOV 영역 내에 존재하는 각 방사선 검출 소자의 출력 신호를 기초로, 선택되는 FOV 영역에 대한 복수의 X선 강도 정보를 생성하는 X선 강도 정보 생성 장치와,
X선 강도 정보 생성 장치에서 생성된 복수의 X선 강도 정보를 사용해서 조사 대상의 삼차원 단층상 정보를 작성하는 화상 재구성 장치를 구비한 것에 있다.
입력 장치로부터 제1 방사선 조사 영역을 대상으로 하는 제1 촬영 모드 정보 및 제1 방사선 조사 영역보다도 큰 제2 방사선 조사 영역을 대상으로 하는 제2 촬영 모드 정보 중 어느 하나가 입력되면, X선 강도 정보 생성 장치는, 입력 장치로부터 입력되는 제1 촬영 모드에 기초하여, X선 발생 장치로부터 회전체의 회전 중심을 통과하는 제1 직선과 방사선 검출 장치와의 교점을 지나서 회전체의 회전축 방향으로 신장되는 제2 직선에 대하여, 회전체의 둘레 방향에 있어서 대칭인, 방사선 검출 장치의 제1 FOV 영역이 선택될 때, 및 입력 장치로부터 입력되는 제2 촬영 모드에 기초하여, 교점을 지나는 제2 직선에 대하여, 그 둘레 방향에 있어서 비대칭인, 방사선 검출 장치의 제2 FOV 영역이 선택될 때 중 어느 하나에 있어서, 방사선 검출 장치의 선택되는 FOV 영역 내에 존재하는 각 방사선 검출 소자의 출력 신호를 기초로, 선택되는 FOV 영역에 대한 복수의 X선 강도 정보를 생성한다.
이에 의해, 방사선 검출 장치의 제1 FOV 영역에 존재하는 복수의 방사선 검출 소자의 출력 신호에 기초하여 생성되는 복수의 X선 강도 정보, 및 방사선 검출 장치의 제2 FOV 영역에 존재하는 복수의 방사선 검출 소자의 출력 신호에 기초하여 생성되는 복수의 X선 강도 정보를, 방사선 검출 장치를 이동시키지 않고 얻을 수 있다. 이 때문에, 방사선 검출 장치를 이동시키기 위해 필요한 각종 장치가 불필요하게 되고, 입자선 치료 시스템의 구조를 단순화할 수 있다.
방사선 촬영 장치의 구조가 단순화된다. 입자선 치료 시스템에 있어서도, 구조를 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 적합한 일 실시예인 실시예 1의 입자선 치료 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 회전 갠트리의 확대 종단면도이다.
도 3은 도 2의 III-III 화살표도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 방사선 치료 케이지의 확대 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 발판의 평면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 X선 투과판의 평면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 치료대의 사시도이다.
도 8은 도 1에 도시된 제어 시스템의 상세 구성도이다.
도 9는 도 8에 나타낸 갠트리 제어 장치의 상세 구성도이다.
도 10은 도 8에 나타낸 이미징 처리 장치의 상세 구성도이다.
도 11은 도 2 및 도 3에 도시된 회전 갠트리의 회전 각도가 0도일 때에 있어서의, 방사선 치료 케이지의 이동 바닥의 상태를 도시하는 설명도이다.
도 12a는 X선원으로부터 방사선 방사 대상(소 FOV)에의 X선의 조사 및 방사선 조사 대상(소 FOV)을 투과한 X선의 검출 상태를 도시하는 설명도이다.
도 12b는 X선원으로부터 방사선 방사 대상(대 FOV)에의 X선의 조사 및 방사선 조사 대상(대 FOV)을 투과한 X선의 검출 상태를 도시하는 설명도이다.
도 13a는 콜리메이터의 상세 구성을 나타내고, 도 12a의 XIIIA-XIIIA에서 본 소 FOV에 대한 콜리메이터의 개구 상태를 도시하는 설명도이다.
도 13b는 콜리메이터의 상세 구성을 나타내고, 도 12b의 XIIIB-XIIIB에서 본 대 FOV에 대한 콜리메이터의 개구 상태를 도시하는 설명도이다.
도 14는 X선 필터를 콜리메이터의 하나의 조리개 부재에 설치한 상태를 도시하는 설명도이다.
도 15는 도 14에 도시된 X선 필터의 확대 사시도이다.
도 16은 도 11에 도시된 FPD에서의 소 FOV에 대한 X선의 검출 영역 및 대 FOV에 대한 X선의 검출 영역을 도시하는 설명도이다.
도 17은 도 2 및 도 3에 도시된 회전 갠트리의 회전 각도가 180도일 때에 있어서의, 방사선 치료 케이지의 이동 바닥의 상태를 도시하는 설명도이다.
도 18은 실시예 1의 입자선 치료 시스템에서의 이동 바닥의 수평 바닥부 상의 의료 종사자의, 치료대 상의 환자에 대한 액세스성을 도시하는 설명도이다.
도 19는 도 1에 도시된 제어 시스템의 다른 실시예의 상세 구성도이다.
도 20은 도 19에 나타낸 이미징 처리 장치와 다른 장치와의 접속 관계를 도시하는 설명도이다.
도 21은 본 발명의 적합한 다른 실시예인 실시예 2의 입자선 치료 시스템의 구성도이다.
도 22는 본 발명의 적합한 다른 실시예인 실시예 3의 입자선 치료 시스템에서의, 프론트 링측에서 본 회전 갠트리의 구성도이다.
도 23은 본 발명의 적합한 다른 실시예인 실시예 4의 입자선 치료 시스템에서의, 회전 갠트리의 확대 종단면도이다.
도 24는 도 23의 XXIV-XXIV 화살표도이다.
도 25는 본 발명의 적합한 다른 실시예인 실시예 5의 입자선 치료 시스템에서의, 프론트 링측에서 본 회전 갠트리의 구성도이다.
본 발명의 각 실시예를 이하에 설명한다.
[실시예 1]
이하, 본 발명의 적합한 일 실시예인 실시예 1의 입자선 치료 시스템을, 도 1 내지 도 4를 사용해서 이하에 설명한다.
본 실시예의 입자선 치료 시스템(1)은, 건물(도시하지 않음) 내에 배치되어 건물의 바닥(71)(도 2 참조) 상에 설치된다. 이 입자선 치료 시스템(1)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 이온빔 발생 장치(2), 고에너지 빔 수송계(HEBT계)(15), 갠트리 빔 수송계(GABT계)(17), 회전 갠트리(31), 조사 장치(60) 및 제어 시스템(84C)을 구비하고 있다. 입자선 치료 시스템(1)에서는, 암의 환부(방사선 조사 대상)에 조사하는 이온빔으로서, 양자 이온빔이 사용된다. 양자 이온빔 대신에 탄소 이온빔을 사용해도 된다.
이온빔 발생 장치(2)는, 이온원(도시하지 않음), 전단 가속기인 직선 가속기(14) 및 싱크로트론 가속기(3)를 갖는다. 싱크로트론 가속기(3)는, 이온빔의 주회 궤도를 구성하는 환상의 빔 덕트(4), 입사기(5), 이온빔에 고주파 전압을 인가하는 고주파 가속 공동(고주파 가속 장치)(8), 복수의 편향 전자석(6), 복수의 4극 전자석(7), 출사용 고주파 인가 장치(9), 출사용 셉텀 전자석(13)을 갖는다. 빔 덕트(4)에 연락되는 입사기(5)는, 진공 덕트에 의해 직선 가속기(14)에 접속된다. 이온원도 직선 가속기(14)에 접속된다. 고주파 인가 장치(9)는, 출사용 고주파 전극(10), 고주파 전원(11) 및 개폐 스위치(12)를 갖는다. 출사용 고주파 전극(10)은, 빔 덕트(4)에 설치되고, 그리고, 개폐 스위치(12)를 통해서 고주파 전원(11)에 접속된다. 각 편향 전자석(6), 각 4극 전자석(7), 고주파 가속 공동(8) 및 셉텀 전자석(13)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 빔 덕트(4)를 따라 배치된다.
HEBT계(제1 빔 수송계)(15)는, 싱크로트론 가속기(3)의 셉텀 전자석(13)에 접속되는 빔 경로(빔 덕트)(16)를 갖고 있으며, 이 빔 경로(16)를 따라, 싱크로트론 가속기(3)로부터 조사 장치(60)를 향해서 셔터(28), 편향 전자석(19) 및 4극 전자석(24, 25)을 배치하여 구성된다.
GABT계(제2 빔 수송계)(17)는, 빔 경로(빔 덕트)(18)를 갖고 있으며, 이 빔 경로(18)를 따라, 싱크로트론 가속기(3)로부터 조사 장치(60)를 향해서 편향 전자석(20), 4극 전자석(26, 27) 및 편향 전자석(21 및 23)을 배치해서 구성된다. GABT계(17)의 빔 경로(18) 및 각 전자석은 회전 갠트리(31)에 설치된다. 빔 경로(18)는, HEBT계(15)와 GABT계(17)의 연결부(30)에 있어서 빔 경로(16)에 연락된다. 빔 경로(18)는 회전 갠트리(31)에 의해 회전되기 때문에, 빔 경로(18)는 빔 경로(16)에 직접 접속되어 있지 않다.
조사 장치(60)는, 2개의 주사 전자석(이온빔 주사 장치)(74 및 75), 빔 위치 모니터(76) 및 선량 모니터(77)를 구비한다. 조사 장치(60)는, 회전 갠트리(31)에 설치되고, 편향 전자석(23)의 하류에 배치된다. 주사 전자석(74 및 75), 빔 위치 모니터(76) 및 선량 모니터(77)는, 이 순서대로, 조사 장치(60)에 있어서 편향 전자석(23)으로부터 조사 장치(60)의 이온빔 출구를 향해서 조사 장치(60)의 중심축(78)을 따라 배치된다. 주사 전자석(74)은 이온빔을 조사 장치(60)의 중심축(78)에 수직인 평면 내에서 편향시켜 X 방향으로 주사하고, 주사 전자석(75)은, 이온빔을 그 평면 내에서 편향시켜 X 방향과 직교하는 Y 방향으로 주사한다. 환자(79)가 눕는 치료대(64)(도 2 참조)가, 조사 장치(60)의 선단에 대향하도록 배치된다.
회전 갠트리(31)를, 도 2 및 도 3을 사용해서 설명한다. 회전 갠트리(31)는, 링 형상의 프론트 링(33) 및 리어 링(34)을 갖는 원통 형상의 회전 동(32)을 구비한다. 프론트 링(33)이 건물의 바닥(71)에 설치된 지지 장치(35A)에 의해 지지되고, 리어 링(34)이 그 바닥(71)에 설치된 지지 장치(35B)에 의해 지지된다. 지지 장치(35A)는, 한 쌍의 롤 지지 부재(36) 및 복수의 서포트 롤러(37A)를 포함한다. 복수의 서포트 롤러(37A)는, 각 롤 지지 부재(36)에 회전 가능하게 설치된다. 프론트 링(33)은, 이들 서포트 롤러(37A)로 지지된다. 지지 장치(35B)도, 지지 장치(35A)와 마찬가지로, 한 쌍의 롤 지지 부재(36)(도시하지 않음) 및 복수의 서포트 롤러(37B)를 포함한다. 복수의 서포트 롤러(37B)는, 각 롤 지지 부재(36)에 회전 가능하게 설치된다. 리어 링(34)은 이들 서포트 롤러(37B)로 지지된다. 회전 갠트리(31)를 회전시키는 회전 장치(예를 들어, 모터)(52)의 회전축이, 감속 장치(53)를 통해서 리어 링(34)을 지지하는 복수의 서포트 롤러(37B) 중 1개의 서포트 롤러(37B)의 회전축에 연결된다. 회전 갠트리(31)의 회전 각도를 측정하는 각도 검출기(54A)가, 프론트 링(33)을 지지하는 복수의 서포트 롤러(37A) 중 1개의 서포트 롤러(37A)의 회전축에 연결된다.
방사선 치료 케이지(치료 케이지)(38)가 회전 갠트리(31) 내에 설치된다. 치료 케이지(38)는, 조사 장치(60)의, 회전 갠트리(31)의 둘레 방향에서의 선회 경로에 대하여, 치료대(64) 상의 환자(79)의 안전을 지키고, 의료 기사(105)(후술하는 도 18 참조) 등이 환자(79)에 대한 의료 행위를 실시할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 치료 케이지(38)는, 의료 기사(105)가 의료 행위를 행하기 위한 발판을 제공하고, 그 밖의 부분에서는 주위에 대하여 폐 공간을 부여할 것이 요망된다.
치료 케이지(38)는, 이동 바닥(39), 고정측 링 레일(48A), 이동측 링 레일(48B) 및 후방면 패널(49)을 구비한다. 고정측 링 레일(48A)은, 프론트 링(33)의 위치에서 프론트 링(33)의 내측에 배치된다. 이동측 링 레일(48B)은, 고정측 링 레일(48A)에 대향하여, 리어 링(34)측에서 회전 동(32) 내에 배치된다. 조사 장치(60)가, 고정측 링 레일(48A)과 이동측 링 레일(48B)의 사이에 배치된다. 치료 케이지(38)의 깊이측(안측)을 폐지하는 후방면 패널(49)이, 이동측 링 레일(48B)에 고정된다. 고정측 링 레일(48A) 및 이동측 링 레일(48B)은, 각각의 대향하는 면에 반원형의 궤도(102)(도 11 참조)를 형성한다. 본 실시예에서 반원형이란, 상부의 원호부 및 하부의 수평부를 포함하고 있고, 원호부의 양단부가 수평부의 양단부에 매끄럽게 결합하고 있는 형상을 말한다. 그 원호부와 그 수평부가 결합하는 부분을 결합부라고 한다.
이동 바닥(39)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 금속제인(예를 들어, 강판으로 만들어진) 다수의 발판(발판 부재)(40), 및 각각 1매의 X선 투과판(X선 투과 부재)(42A 및 42B)을 포함하고 있고, 고정측 링 레일(48A)과 이동측 링 레일(48B)의 사이에 배치된다. 이동 바닥(39)은, 다수의 발판(40), 1매의 X선 투과판(42A) 및 1매의 X선 투과판(42B)이 굴곡 가능하게 연결된 포위 부재이다. X선 투과판(42A 및 42B) 각각은, 이동 바닥(39) 내에서 인접하는 발판(40)의 사이에 배치된다. 각 발판(40)을 X선은 투과하지 않고, X선 투과판(42A 및 42B) 각각을 X선은 투과한다. 각 발판(40)은, 도 5에 도시한 바와 같이, 회전 갠트리(31)의 둘레 방향에서의 폭이 W1이며, 회전 갠트리(31)의 축방향으로 신장되는, 가늘고 긴 직사각형의 판이다. X선 투과판(42A 및 42B) 각각은, 도 6에 도시한 바와 같이, 회전 갠트리(31)의 둘레 방향에서의 폭이 W2이며, 회전 갠트리(31)의 축방향으로 신장되는, 가늘고 긴 직사각형의 판이다. X선 투과판(42A 및 42B)의 각각의 폭(W2)은, 발판(40)의 폭(W1)보다도 넓게 되어 있다. X선 투과판(42A 및 42B) 각각은, 알루미늄 합금 등의 금속으로 만들어진 금속판(44B) 및 X선을 투과하는 X선 투과부(X선 투과 영역)(44)를 갖는다. X선 투과부(44)는, 예를 들어 직사각 형상의 그래파이트의 판이며, X선 투과부(44)의, 회전 갠트리(31)의 둘레 방향에서의 폭(W3)은, 발판(40)의 폭(W1)보다도 넓고, X선 투과판(42A 및 42B)의 폭(W2)보다도 좁게 되어 있다. 이동 바닥(39)은, 발판 군(41A, 41B 및 41C)을 갖고, X선 투과판(42A)을 발판 군(41A)과 발판 군(41C)의 사이에 배치하고, X선 투과판(42B)을 발판 군(41B)과 발판 군(41C)의 사이에 배치하고 있다. X선 투과부(44)는, 금속판(44B)에 형성된, X선 투과부(44)와 동일한 크기의 개구에 감입되어, 금속판(44B)에 일체가 되도록 설치된다. X선 투과부(44)는 금속판(44B)에 의해 둘러싸인다. X선 투과부(44)는, 그래파이트 이외에도, 강화 유리나 플라스틱 등, X선이 투과하기 쉬운 비금속재로 만들어진다. X선 투과부(44)를 X선 투과판(42A 및 42B)에 설치하지 않고, X선 투과판(42A 및 42B) 각각을, X선을 투과하는 비금속재(그래파이트, 강화 유리 및 플라스틱 중 어느 하나)로 구성해도 된다.
발판 군(41A, 41B 및 41C)에서는, 한 쌍의 차륜(45)(도 18 참조)이, 각 발판(40)의 길이 방향의 양단부에 각각 회전 가능하게 설치된다. X선 투과판(42A 및 42B)도, 양단부에, 마찬가지로, 한 쌍의 차륜(45)이 회전 가능하게 설치된다. 한 쌍의 발판 군(41A, 41B 및 41C)에서는, 인접하는 발판(40)끼리, 발판(40)의 길이 방향의 양단부에 있어서, 굴곡 가능하게 연결되어(인접하는 발판(40)의 차륜(45)끼리를 링크로 연결), 각 발판의 폭 방향에서의 양측이 내측을 향해 절곡되어 있다(일본 특허 공개 평 11-47287호 공보의 단락 0018 및 도 4 참조). X선 투과판(42A)도, 마찬가지로, 발판 군(41A)에 포함되는 인접하는 발판(40) 및 발판 군(41C)에 포함되는 인접하는 발판(40) 각각과 굴곡 가능하게 연결된다. X선 투과판(42B)도, 마찬가지로, 발판 군(41B)에 포함되는 인접하는 발판(40) 및 발판 군(41C)에 포함되는 인접하는 발판(40) 각각과 굴곡 가능하게 연결된다. 이동 바닥(39)의, 리어 링(34)측의 단부(47B), 구체적으로는, 각 발판(40) 및 X선 투과판(42A 및 42B) 각각의, 리어 링(34)측의 단부(47B)는, 이동측 링 레일(48B)에 형성된 반원형의 궤도(102) 내를 주행한다. 이동 바닥(39)의, 프론트 링(33)측의 단부(47A), 구체적으로는, 각 발판(40) 및 X선 투과판(42A 및 42B) 각각의, 프론트 링(33)측의 단부(47A)는, 고정측 링 레일(48A)에 형성된 반원형의 궤도(102) 내를 주행한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 고정측 링 레일(48A)은, 고정 서포트(59)에 의해 건물의 천장(73)에 지지되고, 또한 고정 서포트(57)에 의해 바닥(71)에 지지된다. 이동측 링 레일(48B)은, 후방면 패널(49)을 개재해서 회전 링(50)에 설치된다. 회전 링(50)은, 회전 동(32)의 둘레 방향을 따라 배치되어 회전 링(50)의 외면에 접촉하는 복수의 서포트 롤러(51B)에 의해, 회전 갠트리(31)의 회전 동(32)의 내면에 지지된다. 회전 갠트리(31)의 회전에 대하여 이동측 링 레일(48B)을 역회전시키는 링 레일 구동 장치(55)가, 감속 장치(56)를 통해서, 이들의 서포트 롤러(51B) 중 하나인 서포트 롤러(51A)에 접속된다. 링 레일 구동 장치(55) 및 감속 장치(56)는, 회전 동(32)의 내면에 설치된다.
회전 갠트리(31)의 정회전에 수반하여 조사 장치(60)도 정회전하지만, 링 레일 구동 장치(55)의 구동에 의해 서포트 롤러(51A)는 이동측 링 레일(48B)을 역회전시킨다. 회전 갠트리(31)가 역회전하는 경우에는, 링 레일 구동 장치(55)의 구동에 의한 서포트 롤러(51A)의 회전에 의해, 이동측 링 레일(48B)은 정회전된다. 이동측 링 레일(48B)이 회전 갠트리(31)와는 역방향으로 회전하므로, 이동측 링 레일(48B)은 치료실(54)에서 보아 정지하고 있는 것처럼 보인다. 그 결과, 회전 갠트리(31)가 회전해도, 치료 케이지(38)는 반원형(상부의 원호부와 하부의 수평부)의 궤도(102)를 유지한다. 즉, 회전 갠트리(31)의 회전 각도에 의하지 않고, 치료 케이지(38)의 이동 바닥(39)은, 항상, 수평 바닥부(46)(도 3 및 도 4 참조)를 형성한다.
이동 바닥(39)은, 충분한 강성을 갖고 있으며, 의료 기사(105)가 올라서서 작업해도 변형 없이, 치료대(64)의 주위에 작업 공간을 형성하고 있다.
발판 군(41C)에 있어서, 커버 권취 장치(43)(도 4 참조)가 인접하는 한 쌍의 발판(40)의 사이에 설치되어 있다. 그 한 쌍의 발판(40) 사이에서의 개구 발생과 연동하여, 커버 권취 장치(43)는, 개구(104)(후술하는 도 11 참조)를 덮도록 커버(42)를 꺼낸다. 커버 권취 장치(43)의 구조는, 권취 파이프에 장력을 유지하는 구조의 롤 스크린, 롤 커튼 등의 공지 기술을 응용하면 된다.
이동 바닥(39)의 양단부(발판 군(41A 및 41B) 각각)와 조사 장치(60)와의 접속 부재(61)를, 도 4를 사용해서 설명한다. 접속 부재(61)는, 한 쌍의 슬라이드 부재(63A 및 63B) 및 한 쌍의 가이드 레일(62)을 포함하고 있고, 조사 장치(60)의, 회전 갠트리(31)의 회전 방향에 있어서 대향하는 한 쌍의 측면에 각각 설치된다. 그 한 쌍의 슬라이드 부재(63A 및 63B)는, 발판 군(41A 및 41B)의 각각의 일단부에 설치된다. 가이드 부재인 한 쌍의 가이드 레일(62)은, 조사 장치(60)의, 회전 갠트리(31)의 회전 방향에 있어서 대향하는 한 쌍의 측면에 각각 설치된다. 발판 군(41A)의 일단부에 설치된 슬라이드 부재(63A 및 63B)는, 조사 장치(60)의 상기한 하나의 측면에 설치된 한 쌍의 가이드 레일(62)에 따로따로 이동 가능하게 설치된다. 발판 군(41B)의 일단부에 설치된 슬라이드 부재(63A 및 63B)는, 조사 장치(60)의 상기한 다른 측면에 설치된 한 쌍의 가이드 레일(62)에 따로따로 이동 가능하게 설치된다. 그 결과, 발판 군(41A 및 41B)의 각각의 일단부는, 접속 부재(61)(슬라이드 부재(63A 및 63B) 및 한 쌍의 가이드 레일(62))에 의해, 조사 장치(60)의 상기한 한 쌍의 측면의 각각에, 회전 갠트리(31)의 직경 방향에 있어서 슬라이드 가능하게 접속된다.
조사 장치(60)는, 회전 갠트리(31)의 회전 중심을 향해서 앞이 가늘어지는 형상을 갖고 있다. 그 결과, 조사 장치(60)의, 회전 갠트리(31)의 회전 방향에 있어서 대향하는 한 쌍의 측면의 각각은, 회전 갠트리(31)의 회전면 법선에 대하여 경사져 있다.
치료실(54)이, 회전 동(32) 내에서 치료 케이지(38)의 이동 바닥(39)에 의해 둘러싸여 형성된다. 치료실(54)의 프론트 링(33)측은 개방되어 있고, 치료실(54)의 리어 링(34)측은 후방면 패널(49)에 의해 봉쇄되어 있다. 조사 장치(60)는, 회전 동(32)에 설치되어 회전 동(32)의 중심을 향해서 신장되어 있어, 이동 바닥(39)보다도 내측에 형성되는 치료실(54) 내에 달하고 있다. 조사 장치(60)에 접속된, GABT계(17)의 빔 경로(18)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 리어 링(34)측을 향해서 신장되어 있어, 회전 갠트리(31)의 외측에 위치하는 연결부(30)에 있어서 HEBT계(15)의 빔 경로(16)에 연락된다. 또한, 회전 갠트리(31)의 중심축(29)(도 1 및 도 2 참조)은 회전 갠트리(31)의 회전 중심이며, 연결부(30)에 있어서 빔 경로(18)의 입구의 중심을 통과한다.
치료대(64)는, 도 2 및 도 7에 도시한 바와 같이, 침대(65), X 방향 구동 기구(66), Y 방향 구동 기구(68), 상하 방향 구동 기구(67) 및 회전 구동 기구(69)를 구비한다. 이들 구동 기구는 회전 동(32)의 외측에 배치된다. 침대(65)를 회전 갠트리(31)의 회전축과 직교하는 방향으로 이동시키는 X 방향 구동 기구(66)는, 바닥(71)보다도 높게 되어 있는 치료대 설치 영역(72)에 설치된다. 상하 방향 구동 기구(67)는 X 방향 구동 기구(66) 상에, Y 방향 구동 기구(68)는 상하 방향 구동 기구(67) 상에, 및 회전 구동 기구(69)는 Y 방향 구동 기구(68) 상에 각각 설치된다. 침대(65)는, 회전 구동 기구(69) 상에 설치되어, 각 구동 기구에 의해 지지된다. Y 방향 구동 기구(68)는, 침대(65)를 회전 갠트리(31)의 회전축이 신장되는 방향으로 이동시킨다. 회전 구동 기구(69)는, 침대(65)를 수평면 내에서 회전시킨다.
치료실(54)은, 회전 갠트리(31)의 회전 동(32) 내의 공간에 대하여 구획벽인 후방면 패널(49)을 사이에 두고 방을 형성한다. 그리고, 치료실(54)은, 회전 갠트리(31)의 회전 반경을 확보한 회전 중심 근방의 플로어 레벨에 설정되기 때문에, 회전 동(32)의 내면의 가장 낮은 위치에 대하여 통상 6 내지 8m의 높이가 된다. 따라서, 치료대(64)의 침대(65) 상의 환자(79)는, 상기 높이의 공간에 존재하게 되어, 환자(79)를 둘러싸는 공간을 만드는 치료 케이지(38)는, 환자 및 의료 기사에게 있어서 안전한 장소가 아니면 안된다.
환부에의 입자선 조사를 행하기 전에 실시되는 환부의 위치 결정, 및 입자선의 조사 중에 있어서의 환부의 위치의 확인에 각각 사용되는 환부의 화상 정보를 얻기 위해서, 입자선 치료 시스템(1)은, 방사선 촬영 장치를 갖고 있다. 이 방사선 촬영 장치는, X선원(X선 발생 장치)(80A 및 80B), 방사선 검출 장치인 플랫 패널 디텍터(FPD)(82A 및 82B), 콜리메이터(81A 및 81B), 신호 처리 장치(93)(도 8), 이미징 처리 장치(94)(도 8) 및 입력 장치(101)를 포함하고 있다. 방사선 촬영 장치는, 또한 X선원(80A 및 80B), FPD(82A 및 82B), 콜리메이터(81A 및 81B)를 설치한 회전체(회전 갠트리(31))를 포함하고 있고, 이 회전체는 침대(65)의 주위를 선회한다.
입자선 치료 시스템(1)에 있어서, X선원(80A 및 80B)은, 회전 갠트리(31)의 축방향에 있어서 조사 장치(60)의 중심축(78)의 위치에 배치된다(도 2 참조). FPD는 평면상의 박형 방사선 검출 장치이며, FPD로서, 직접 변환형 FPD, 및 간접 변환형 FPD의 2종류의 FPD가 존재한다.
직접 변환형 FPD는, 다수의 반도체 방사선 검출기를 이차원으로 매트릭스 형상으로 배치해서 구성된다. 직접 변환형 FPD에서는, 매트릭스 형상으로 배치된 각각의 반도체 방사선 검출기가 방사선 검출 소자이다.
간접 변환형 FPD는, 전방면에 배치되어 X선을 입사하는 신틸레이터, 및 이차원으로 매트릭스 형상으로 배치되어 신틸레이터의 후방면에 설치되어, 광전 변환을 행하는 다수의 반도체 소자(예를 들어, 포토다이오드)를 포함한다. 신틸레이터는, 다수의 반도체 소자의 전체면을 덮고 있다. 간접 변환형 FPD에서는, 하나의 반도체 소자 및 그 하나의 반도체 소자의 전방에 위치해서 이 반도체 소자에 입력되는 광을 발생하는 신틸레이터의 미소 영역이, 실질적으로 하나의 방사선 검출 소자를 구성하고 있다. 이 때문에, 간접 변환형 FPD는, 다수의 방사선 검출 소자를 이차원으로 매트릭스 형상으로 배치해서 구성되어 있다고 할 수 있다.
X선원(80A)은, 도 11에 도시한 바와 같이, 회전 갠트리(31)의 회전 동(32)의 외부에 배치되고, 지지 부재(78A)에 의해 회전 동(32)의 외면에 설치된다. 콜리메이터(81A)가, X선원(80A)의 전방에서 회전 동(32)의 외측에 배치되고, 지지 부재(78A)에 설치된다. FPD(82A)는, X선원(80A)으로부터 방사된 X선(84A)이 입사되도록, X선원(80A)을 마주보도록 배치되고, 치료실(54) 내에서 조사 장치(60)의, 선회 방향에서의 하나의 측면에 설치된다. 회전 동(32)의 X선원(80A)을 마주보는 위치에, X선원(80A)으로부터 방사된 X선이 통과할 수 있는 크기의 관통 구멍(X선 통과 구멍)(103A)이 형성된다. 또한, X선원(80A) 및 이 관통 구멍(103A)은, 이동 바닥(39)에 포함되는 X선 투과판(42B)을 마주보고 있다.
X선원(80B)은, 회전 갠트리(31)의 회전 동(32)의 외부에 배치되고, 도 11에 도시한 바와 같이, 지지 부재(78A)에 의해 회전 동(32)의 외면에 설치된다. 콜리메이터(81B)가, X선원(80B)의 전방에서 회전 동(32)의 외측에 배치되고, 지지 부재(78B)에 설치된다. FPD(82B)는, X선원(80B)으로부터 방사된 X선(84B)이 입사되도록, X선원(80B)을 마주보도록 배치되고, 치료실(54) 내에서 조사 장치(60)의, 선회 방향에서의 다른 측면에 설치된다. 회전 동(32)의 X선원(80B)을 마주보는 위치에도, X선원(80B)으로부터 방사된 X선이 통과할 수 있는 크기의 관통 구멍(X선 통과 구멍)(103B)이 형성된다. 또한, X선원(80B) 및 이 관통 구멍(103B)은, 이동 바닥(39)에 포함되는 X선 투과판(42A)을 마주보고 있다. X선 투과판(42A)에 있어서, X선 투과부(44)는, X선원(80B)을 마주보고 배치된다. 또한, X선 투과판(42B)에 있어서, X선 투과부(44)는, X선원(80A)을 마주보고 배치된다.
FPD(82A 및 82B) 각각은, 예를 들어 X선 투과판(42A 및 42B) 각각에 대향하는 평면(예를 들어, 한 변이 약 43cm인 정사각형)에 있어서, 실질적으로, 예를 들어 X선 입사면이, 한 변이 약 0.14mm의 정사각형인 방사선 검출 소자(도시하지 않음)를 3072열 3072행에 배치한 구성으로 되어 있다.
콜리메이터(81A)에 형성되는 X선이 통과하는 구멍부(도시하지 않음)와 아이소센터(83)를 연결하는 직선과, 콜리메이터(81B)에 형성되는 X선이 통과하는 구멍부(도시하지 않음)와 아이소센터(83)를 연결하는 직선이 이루는 각도는, 90도이다(도 11 참조). 이 때문에, X선원(80A)과 X선원(80B)은, 회전 갠트리(31)의 둘레 방향에 있어서 90도 어긋나게 배치된다. 또한, 아이소센터(83)는, 회전 갠트리(31)의 회전 중심인 회전축(29)과 조사 장치(60)의 중심축(78)과의 교점이다.
콜리메이터(81B)는, 도 13a 및 도 13b에 도시한 바와 같이, 방사선 차폐 재제의 조리개 부재(120A, 120B, 120C 및 120D)를 포함하고 있다. 조리개 부재(120A 및 120B)는, 회전 갠트리(31)의 축방향에 있어서 서로 대향해서 배치된다. 조리개 부재(120A 및 120B) 각각은, 조리개 부재(120C 및 120D) 각각과 평행하게 배치된 한 쌍의 가이드 부재(도시하지 않음)의 사이에 배치되고, 조리개 부재(120A 및 120B) 각각의 양단부는, 그 한 쌍의 가이드 부재에 이동 가능하게 설치된다. 조리개 부재(120C 및 120D)는, 조리개 부재(120A 및 120B)와 직교하는 방향(회전 갠트리(31)의 둘레 방향)에 배치되고, 조리개 부재(120C 및 120D) 각각의 양단부는, 조리개 부재(120A 및 120B) 각각과 평행하게 배치된 다른 한 쌍 가이드 부재(도시하지 않음)에 이동 가능하게 설치된다. 콜리메이터(81B)는, 조리개 부재(120C 및 120D) 중 조리개 부재(120C)가 콜리메이터(81A)보다도 조사 장치(60)측에 위치하도록, X선원(80B)의 전방면에 배치된다.
콜리메이터(81A)는, 콜리메이터(81B)와 마찬가지로, 도 13a 및 도 13b에 나타내는 구조를 갖고 있지만, 조리개 부재(120C 및 120D) 중 조리개 부재(120C)가 콜리메이터(81B)보다도 조사 장치(60)측에 위치하도록, X선원(80A)의 전방면에 배치된다.
콜리메이터(81A 및 81B) 각각에서는, X선이 통과하는 개구부(121)가, 조리개 부재(120A, 120B, 120C 및 120D)에 둘러싸여 형성된다. 이동 장치(122A)가 조리개 부재(120A)에 연결되고, 이동 장치(122B)가 조리개 부재(120B)에 연결되고, 이동 장치(122C)가 조리개 부재(120C)에 연결되고, 이동 장치(122D)가 조리개 부재(120D)에 연결되어 있다. 조리개 부재(120A 및 120B)는, 이동 장치(122A, 122B)에 의해 화살표(124B)의 방향(도 16에 나타내는 Y축 방향, 즉, 회전 갠트리(31)의 중심축 방향)으로 이동되고, 조리개 부재(120C 및 120D)는, 이동 장치(122C, 122D)에 의해 화살표(124A)의 방향(도 16에 나타내는 X축 방향, 즉, 회전 갠트리(31)의 둘레 방향)으로 이동된다. 조리개 부재(120A, 120B, 120C 및 120D)의 이동에 의해, 개구부(121)의 위치 및 개구부(121)의 크기가 바뀐다.
제어 시스템(84C)은, 도 8에 상세하게 도시한 바와 같이, 중앙 제어 장치(85), 가속기·수송계 제어 장치(88), 주사 제어 장치(89), 갠트리 제어 장치(90), 침대 제어 장치(91), X선원 제어 장치(92), 이미징 처리 장치(94), 위치 결정 정보 생성 장치(95), 콜리메이터 제어 장치(96) 및 데이터베이스(106)를 갖는다. 중앙 제어 장치(85)는, 중앙 연산 장치(CPU)(86) 및 CPU(86)에 접속된 메모리(87)를 갖는다. CPU(86)는, 가속기·수송계 제어 장치(88), 주사 제어 장치(89), 침대 제어 장치(91), X선원 제어 장치(92), 이미징 처리 장치(94), 위치 결정 정보 생성 장치(95) 및 콜리메이터 제어 장치(96)에 각각 접속된다. X선원 제어 장치(92)는, 콜리메이터 제어 장치(96)에 접속된다. 갠트리 제어 장치(90)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 갠트리 제어 장치(123A) 및 제2 갠트리 제어 장치(123B)를 포함하고 있다. 제1 갠트리 제어 장치(123A)는 CPU(86)에 접속되고, 제2 갠트리 제어 장치(123B)는, 후술하는 이미징 처리 장치(94) 및 콜리메이터 제어 장치(96)에 접속된다. 위치 결정 정보 생성 장치(95)가 침대 제어 장치(91)에 접속된다. 데이터베이스(106)는 CPU(86)에 접속된다. 입자선 치료 시스템(1)은, 치료 계획 장치(107)를 갖고, 치료 계획 장치(107)는 데이터베이스(106)에 접속된다.
이미징 처리 장치(94)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 입력 인터페이스(97), X선 강도 도입 장치(98), 보정 장치(98A), 화상 재구성 장치(단층 정보 작성 장치)(99) 및 메모리(100)를 갖는다. 메모리(100)는, 입력 인터페이스(97) 및 X선 강도 도입 장치(98) 각각에 접속된다. 보정 장치(98A)가 X선 강도 도입 장치(98)에 접속되고, 화상 재구성 장치(99)가 보정 장치(98A)에 접속된다. 입력 장치(101) 및 2개의 신호 처리 장치(93)가 입력 인터페이스(97)에 접속된다. FPD(82A)의 다수의 방사선 검출 소자(도시하지 않음), 구체적으로는, 포토다이오드 각각이 하나의 신호 처리 장치(93)에 접속되고, FPD(82B)의 다수의 방사선 검출 소자(도시하지 않음), 구체적으로는, 포토다이오드 각각이 다른 신호 처리 장치(93)에 접속된다. 메모리(100)는, 갠트리 제어 장치(90) 및 콜리메이터 제어 장치(96)에 각각 접속된다. 화상 재구성 장치(99)는, 위치 결정 정보 생성 장치(95)에 접속된다.
싱크로트론 가속기(3)로부터 출사된 이온빔을 환자(79)의 환부에 조사하기 전에, 방사선 촬영 장치를 사용한, 환자(79)를 대상으로 하는 방사선 촬영이 실시된다. 환자(79)를 대상으로 하는 방사선 촬영의 촬영 모드로서, 환자(79)의 제1 방사선 조사 대상인 헤드 경부를 대상으로 하는 제1 촬영 모드, 및 제1 방사선 조사 대상보다도 큰 제2 방사선 조사 대상인 몸통체를 대상으로 하는 제2 촬영 모드가 있다. 헤드 경부에는 헤드부 및 목이 포함되고, 제1 촬영 모드에는 헤드부를 대상으로 하는 촬영 모드, 및 목을 대상으로 하는 촬영 모드가 포함된다.
본 실시예에서는, 환부에의 이온빔의 조사 전에, 조사 장치(60)의 중심축(78)(도 2 및 도 3 참조)에 환부를 맞추는 환부의 위치 결정이 행하여진다. 환부의 위치 결정을 행하기 위해서, 침대(65) 상에 누워 있는 환자(79)의 환부 부근의 X선 CT 촬영(이하, 현재 X선 CT 촬영이라고 함)을 행하여, 환부 부근의 삼차원 화상 정보를 생성한다. X선원(80A 및 80B) 및 FPD(82A 및 82B)를 사용한 현재 X선 CT 촬영을, 이하에 설명한다.
이온빔을 조사하는 환부는, 예를 들어 환자(79)의 헤드부(79A)(도 12a 참조)에 존재하는 뇌종양이라고 하자. 이 현재 X선 CT 촬영에서는, 제1 촬영 모드에 의한 헤드부(79A)의 X선 촬영이 실시된다. X선을 환자의 헤드부(79A)에 조사하기 전에, 펜던트(도시하지 않음)를 사용해서 일본 특허 공개 제2006-239403호 공보에 기재된 방법에 의해 침대(65)를 이동시켜, 침대(65) 상에 누워 있는 환자(79)의 헤드부(79A)의 환부의 위치 결정이 행하여진다. 구체적으로는, 조작자가 펜던트로부터 입력한 위치 결정 정보를 입력한 침대 제어 장치(91)의 제어에 의해, X 방향 구동 기구(66), Y 방향 구동 기구(68), 상하 방향 구동 기구(67) 및 회전 구동 기구(69) 각각이 구동되어 침대(65)가 이동되고, 조사 장치(60)의 중심축(78)에 대한 헤드부(79A)의 환부의 대략적인 위치 결정을 행한다. X 방향 구동 기구(66)는, 프론트 링(33)과 평행한 X축(70A)을 따라 이동하고, 상하 방향 구동 기구(67)는, X축(70A)에 수직인 Z축(70B)을 따라 상하 방향으로 이동한다. Y 방향 구동 기구(68)는, 수평 방향에서 X축에 직교하는 Y축(70C)을 따라 이동한다. 회전 구동 기구(69)는, 침대(65)를 Z축(70B)과 평행한 φ축(70D)을 중심으로 회전시킨다. 이들 구동 기구 중 필요한 구동 기구를 사용해서 상기 환부의 위치 결정이 행하여진다. 이때, 회전 갠트리(31)의 회전 각도는, 예를 들어 0도로 되어 있고, 조사 장치(60)의 중심축(78)이 건물의 바닥(71)에 대하여 수직으로 되어 있다.
별도의 조작자가, 방사선 조사 대상인 「헤드부」 및 침대(65)의 폭 방향에서의, 환자(79)의 헤드부(79A)의 치수(헤드부의 폭)를 입력 장치(101)에 입력한다. 방사선 조사 대상인 「헤드부」 및 헤드부(79A)의 폭에 관한 정보는, 소 FOV 정보(제1 촬영 모드 정보)이다. 입력된 FOV 정보(촬영 모드 정보)인 소 FOV 정보는, 입력 인터페이스(97)를 통해서 메모리(100)에 저장된다. 촬영 모드 정보(제1 촬영 모드 정보 및 제2 촬영 모드 정보(대 FOV 정보))를 입력하는 입력 장치(101)는, 촬영 모드 지시 장치로서 기능한다. 또한, 「목」을 대상으로 하는 제1 촬영 모드에서는, 제1 촬영 모드 정보인 소 FOV 정보로서, 입력 장치(101)로부터 「목」 및 침대(65)의 폭 방향에서의, 환자(79)의 목의 치수(목의 폭)를 입력 장치(101)로부터 입력한다.
헤드부(79A)에 있는 환부의 위치 결정이 종료된 후, 그 별도의 조작자는, 입력 장치(101)에 「X선 조사 개시 명령」을 입력한다. 이 X선 조사 개시 명령은, 입력 장치(101)로부터 X선원 제어 장치(92) 및 콜리메이터 제어 장치(96)의 각각에 입력된다. X선 조사 개시 명령을 입력한 콜리메이터 제어 장치(96)는, 메모리(100)로부터 판독한 소 FOV 정보에 기초하여, 콜리메이터(81A 및 81B) 각각의 이동 장치(122A, 122B, 122C 및 122D)를 제어해서 이들 이동 장치를 구동시킨다. 이에 의해, 조리개 부재(120A, 120B, 120C 및 120D) 각각이 이동되어 개구부(121)의 크기가 조절된다. 이때, 개구부(121)의 크기는, 헤드부(79A)에 X선을 조사할 수 있고, 헤드부(79A)를 투과한 X선이 FPD(82A 및 82B) 각각의 소 FOV 영역(제1 시야 영역(제1 FOV 영역))(R1)(도 16 참조)에 입사할 수 있는 크기가 된다. 소 FOV 영역(R1)은, 도 16에 나타낸 정사각형 abcd의 영역이다. 또한, 그 개구부(121)의 중심은, 아이소센터(83)에 일치하고 있다.
도 16에 나타내는 정사각형의 소 FOV 영역(R1)의 한 변의 길이는 SF이다. FPD(82B)에서의 소 FOV 영역(R1)의 중심(C1)(제1 중심)은, X선원(80B)의 X선 발생 점과 아이소센터(83)(중심축(78)과 회전축(29)의 교점)를 연결하는 직선(제1 직선)의 연장선상에 위치하고 있다. 소 FOV 영역(R1)의 중심(C1)은, 이 중심(C1)과 FPD(82B)(또는 FPD(82A))의 중심(C2)(제2 중심)을 연결하는 일점 쇄선이 신장되는 방향(회전 갠트리(31)의 둘레 방향)에 있어서, 중심(C2)으로부터 오프셋량(OS)만큼 어긋나 있다. FPD(82A)에서의 소 FOV 영역(R1)의 중심(C1)은, X선원(80A)의 X선 발생 점과 아이소센터(83)를 연결하는 직선의 연장선상에 위치하고 있다. 도 16에서, R2는 FPD(82A 및 82B) 각각의 대 FOV 영역, C2는 FPD(82A 및 82B) 각각에서의 중심이다. 대 FOV 영역(R2)은, 도 16에 나타낸 직사각형 efgh의 영역이다. 대 FOV 영역(R2)의, 회전 갠트리(31)의 둘레 방향에서의 길이는 LF이다.
FPD(82A 및 82B) 각각의, 정사각형 abcd의 소 FOV 영역(R1)은, 제1 촬영 모드에서 X선을 검출하는 복수의 방사선 검출 소자가 배치되어 있는 영역이며, 중심(C1)을 지나서 회전 갠트리(31)의 회전축(29)의 방향으로 신장되는, 직선의 일점 쇄선(135)(제2 직선)에 대하여 좌우 대칭인 영역(회전 갠트리(31)의 둘레 방향에 있어서 대칭인 영역)이다. FPD(82A 및 82B) 각각의 중심(C1)은, 바꾸어 말하면, 해당하는 X선원으로부터 회전 갠트리(31)의 회전 중심(회전축(29))을 지나는 직선과 FPD(82A 및 82B) 각각과의 교점이다. FPD(82B)는, 소 FOV 영역(R1)의 중심(C1)이 FPD(82B)의 중심(C2)보다도 조사 장치(60)측에 위치하도록, 조사 장치(60)의 상술한 다른 측면에 설치된다. FPD(82A)는, 소 FOV 영역(R1)의 중심(C1)이 FPD(82A)의 중심(C2)보다도 조사 장치(60)측에 위치하도록, 조사 장치(60)의 상술한 하나의 측면에 설치된다.
FPD(82A 및 82B) 각각의, 회전축(29)의 방향으로 신장되는 직사각형 efgh인 대 FOV 영역(R2)은, 제2 촬영 모드에서 X선을 검출하는 복수의 방사선 검출 소자가 배치되어 있는 영역이며, 일점 쇄선(135)에 대하여 좌우 비대칭인 영역(회전 갠트리(31)의 둘레 방향에 있어서 비대칭인 영역)이다. 회전 갠트리(31)의 둘레 방향에 있어서, 대 FOV 영역(R2)의 단부(직사각형 efgh의 변 fg)는, 중심(C1)보다도 조사 장치(60)측에 치우쳐 있다.
본 실시예에서 사용되는 FPD(82A 및 82B)는, 예를 들어 간접 변환형 FPD이다. FPD(82A 및 82B) 각각에 포함되는 방사선 검출 소자에 부여된 위치 코드는, 예를 들어 Pij로 표현된다. i는 1 내지 N의 정수이며, 방사선 검출 소자의 i가 열의 번호를 나타낸다. 또한, j는 1 내지 M의 정수이며, 방사선 검출 소자의 j가 행의 번호를 나타낸다. 본 실시예에서는, FPD(82A 및 82B)는, 각각, 방사선 검출 소자가 3072열 3072행에 배치되어 있기 때문에, N 및 M은 최대 「3072」이다.
도 16에서, 중심(C1)과 중심(C2)을 연결하는 일점 쇄선의 방향을 X 방향, 이 일점 쇄선과 직교하는 방향을 Y 방향으로 한 경우, 위치 코드 Pij의 방사선 검출 소자의 위치 정보는 좌표(Xi, Yj)로 표현된다. 이하에서, Pij(Xi, Yj)는, 위치 코드 Pij의 방사선 검출 소자의 위치 정보(Xi, Yj)를 의미한다.
X선 필터(125)가, 콜리메이터(81A)의 조리개 부재(120D)의, FPD(82A)에 면하는 면, 및 콜리메이터(81B)의 조리개 부재(120D)의, FPD(82B)에 면하는 면 각각에 설치된다(도 14 참조). X선 필터(125)는, 도 15에 도시하는 형상을 갖고, 선단을 향해서 곡선적으로 두께가 감소하는 보타이 필터이다. 콜리메이터(81A 및 81B)에서는, X선 필터(125)가, 조리개 부재(120D)로부터 조리개 부재(120C)를 향해서 돌출되어 있고, 콜리메이터(81A)와 회전 동(32)의 외면과의 사이, 및 콜리메이터(81B)와 회전 동(32)의 외면과의 사이에 배치된다. 콜리메이터 제어 장치(96)에 의해 이동 장치(122)를 구동시켜 조리개 부재(120D)를 조리개 부재(120C)를 향해서 이동시키고, 결국, 개구부(121)가 조리개 부재(120D)의 하측으로부터 X선 필터(125)로 덮인다.
소 FOV 정보에 기초하여 콜리메이터(81A 및 81B) 각각의 조리개 부재(120A 내지 120D)가 소정의 위치로 설정된 후, 콜리메이터 제어 장치(96)는, X선원 제어 장치(92) 및 제2 갠트리 제어 장치(123B)에 조리개 부재 설정 종료 정보를 출력한다. X선 조사 개시 명령을 이미 입력하고 있는 X선원 제어 장치(92)는, 그 조리개 부재 설정 종료 정보를 입력했을 때, X선원(80A 및 80B)에 X선 출사 명령을 출력한다. 이에 의해, X선원(80A 및 80B) 각각으로부터 X선이 출사된다. 또한, 조리개 부재 설정 종료 정보를 입력한 제2 갠트리 제어 장치(123B)는, 메모리(100)로부터 판독한 소 FOV 정보에 기초하여, 회전 갠트리(31)를 예를 들어 0도 내지 200도의 범위에서 회전 갠트리(31)를 회전시키는 회전 명령을 회전 갠트리(31)의 회전 장치(52)에 출력한다. 이 회전 명령에 기초하여 회전 장치(52)가 구동하고, 회전 갠트리(31)가 0도에서 200도까지 회전한다.
이와 같이 하여, 회전 갠트리(31)를 회전시키면서 헤드부(79A)를 대상으로 한 제1 촬영 모드에 의한 현재 X선 CT 촬영이 실시된다. 도 12a는, X선원(80B)으로부터 헤드부(79A)에 X선(84B)을 조사하고, FPD(82B)로 헤드부(79A)를 투과한 X선(84B)을 검출하는 상태를 나타내고 있다. X선원(80A)으로부터의 X선(84A)을 FPD(82A)로 검출하는 상태도, 길이 SF의 소 FOV 영역(R1)과 길이 LF의 대 FOV 영역(R2)이 좌우 반대로 되어 있을 뿐, 실질적으로는 도 12a와 동일하다.
현재 X선 CT 촬영에서는, 회전 갠트리(31)를 회전시키면서, X선(84A 및 84B)이, X선원(80A 및 80B) 각각으로부터 환자(79)의 헤드부(79A)의 환부를 향해서 조사된다. X선원(80A)으로부터 방사된 X선(84A)은, 콜리메이터(81A)에 있어서 설정된 개구부(121)(도 13A)를 통해서 X선 필터(125)를 통과하고(도 14), 또한 관통 구멍(103A)을 통해서, X선 투과판(42B)의 X선 투과부(44)를 투과하여 헤드부(79A)의 환부 및 환부 부근에 조사된다. 헤드부(79A)를 투과한 X선(84A)은, 주로, FPD(82A)의 소 FOV 영역(R1) 내의 각각의 방사선 검출 소자에 의해 검출된다(도 12a 참조). 또한, X선원(80B)으로부터 방사된 X선(84B)은, 콜리메이터(81B)에 있어서 설정된 개구부(121)(도 13a)를 통해서 X선 필터(125)를 통과하고(도 14), 또한 관통 구멍(103B)을 통해서, X선 투과판(42A)의 X선 투과부(44)를 투과하여 헤드부(79A)의 환부 및 환부 부근에 조사된다. 헤드부(79A)를 투과한 X선(84B)은, 주로, FPD(82B)의 소 FOV 영역(R1) 내의 각각의 방사선 검출 소자에 의해 검출된다(도 12a 참조).
회전 갠트리(31)에 의해, X선원(80A 및 80B)이 헤드부(79A)의 둘레를 회전한다. 각도 검출기(54A)에 의해 측정된 회전 갠트리(31)의 회전 각도가 200도가 되었을 때, 각도 검출기(54A)로부터의 회전 각도를 입력하는 제2 갠트리 제어 장치(123B)는, 회전 장치(52)에 회전 정지 명령을 출력한다. 이에 의해, 회전 장치(52)의 회전이 정지되고, 회전 갠트리(31)의 회전도 정지된다. 제2 갠트리 제어 장치(123B)로부터의 회전 정지 명령을 입력한 X선원 제어 장치(92)는, X선원(80A 및 80B) 각각에 X선 출사 정지 명령을 출력한다. 이에 의해, X선원(80A 및 80B)으로부터의 X선의 출사가 정지되고, 헤드부(79A)의 환부에 대한 X선의 조사가 정지된다.
X선(84A)을 검출한, FPD(82A)의 전체 영역의 각 방사선 검출 소자는, X선 검출 신호를 출력한다. 이 전체 영역의 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호는, FPD(82A)의 전체 방사선 검출 소자가 접속된 하나의 신호 처리 장치(93)에 입력된다. 이 신호 처리 장치(93)는, 방사선 검출 소자마다 출력된 X선 검출 신호를 설정 시간 간격으로 적산하여, 방사선 검출 소자마다의 X선 강도 정보를 얻는다. 이들 X선 강도 정보는, FPD(82A) 내의 방사선 검출 소자마다의 대응하는 위치 코드를 부여받아, 입력 인터페이스(97)로부터 메모리(100)에 저장된다. 이에 의해, X선 강도 정보는, 방사선 검출 소자의 위치 코드에 대응지어진다.
또한, X선(84B)을 검출한, FPD(82B)의 전체 영역의 각 방사선 검출 소자도, X선 검출 신호를 출력한다. 이 전체 영역의 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 각 X선 검출 신호는, FPD(82B)의 전체 방사선 검출 소자가 접속된 다른 신호 처리 장치(93)에 입력된다. 이 밖의 신호 처리 장치(93)는, 방사선 검출 소자마다 출력된 X선 검출 신호를 설정 시간 간격으로 적산하여, 방사선 검출 소자마다의 X선 강도 정보를 얻는다. 각 X선 강도 정보는, FPD(82B) 내의 방사선 검출 소자마다의 대응하는 위치 코드를 부여받아, 입력 인터페이스(97)로부터 메모리(100)에 저장된다.
헤드부(79A)를 대상으로 한 제1 촬영 모드에서는, 메모리(100)에 저장되어 있는 촬영 모드 정보가 소 FOV 정보이므로, X선 강도 도입 장치(98)는, FPD(82A 및 82B) 각각의 소 FOV 영역(R1) 내에 위치하는 모든 방사선 검출 소자의 각각의 위치 코드가 부여된 X선 강도 정보를 메모리(100)로부터 도입한다. X선 강도 도입 장치(98)는, 메모리(100)에 저장되어 있는 오프셋량(OS)도 아울러 도입한다. X선 강도 도입 장치(98)는, 메모리(100)로부터 도입한, 소 FOV 영역(R1)에 대응하는 모든 X선 강도 정보 및 오프셋량(OS)을 보정 장치(98A)에 출력한다.
보정 장치(98A)는, 오프셋량(OS)을 사용하여, 소 FOV 영역(R1) 내의 위치 코드가 부여된 X선 강도 정보의 위치 정보를 보정한다. 보정 장치(98A)에 의해, FPD(82B)의 소 FOV 영역(R1) 내에 존재하는 각 방사선 검출 소자(Pij)의 위치 정보(Xi, Yj)가 위치 정보((Xi-OS), Yj)로 보정되고, 보정 후에는 Pij((Xi-OS), Yj)로 표현된다. FPD(82A)의 소 FOV 영역(R1) 내에 존재하는 각 방사선 검출 소자(Pij)의 위치 정보(Xi, Yj)가 위치 정보((Xi+OS), Yj)로 보정되고, 보정 후에는 Pij((Xi+OS), Yj)로 표현된다.
보정 장치(98A)는, 보정된 위치 정보가 부여된 X선 강도 정보, 즉, X선 강도 정보 Pij((Xi-OS), Yj) 및 Pij((Xi+OS), Yj)를 화상 재구성 장치(99)에 출력한다. 화상 재구성 장치(99)는, FPD(82A 및 82B) 각각의 소 FOV 영역(R1) 내의 방사선 검출 소자마다의, 보정된 위치 정보가 부여된 X선 강도 정보 이외에, 각도 검출기(54A)에서 측정된 회전 갠트리(31)의 회전 각도도 입력한다. X선 강도 정보 Pij((Xi-OS), Yj) 및 Pij((Xi+OS), Yj) 각각, 및 측정된 각 회전 각도를 사용해서 환자(79)의 헤드부의 환부를 포함하는 단층상 정보(현재 단층상 정보)를 작성한다(일본 특허 공개 제2006-239403호 공보의 단락 0037 참조).
작성된 현재 단층상 정보는, 화상 재구성 장치(99)로부터 위치 결정 정보 생성 장치(95)에 입력된다. 위치 결정 정보 생성 장치(95)에는, 사전의 X선 CT 촬영(기준 X선 CT 촬영)에 의해 얻어진 삼차원의 단층상 정보(기준 단층상 정보)가 사전에 입력되어 있고, 메모리(도시하지 않음)에 저장된다. 위치 결정 정보 생성 장치(95)는, 현재 단층상 정보 및 기준 단층상 정보에 기초하여, X-Y 평면에서의 침대 위치 결정 정보인 X 방향 및 Y 방향에서의 침대(65)의 각 이동량, 침대(65)의 회전 각도, 및 X-Z 평면에서의 침대 위치 결정 정보인 Z 방향에서의 침대(65)의 이동량을 각각 산출한다(일본 특허 공개 제2006-239403호 공보에 0040 내지 0044 참조).
위치 결정 정보 생성 장치(95)에서 산출된 침대(65)의 각 이동량 및 침대(65)의 회전 각도는, 침대 제어 장치(91)에 입력된다. 침대 제어 장치(91)는, 입력한 X 방향, Y 방향 및 Z 방향에서의 침대(65)의 각 이동량, 및 침대(65)의 회전 각도에 기초하여, 치료대(64)의 해당하는 구동 기구를 제어하여, 침대(65)를 이동시킨다(일본 특허 공개 제2006-239403호 공보에 0045 참조). 이와 같이 하여, 침대(65) 상의 환자(79)의 헤드부(79A) 내의 환부가, 조사 장치(60)의 중심축(78) 및 회전 갠트리(31)의 중심축(29)의 교점에 위치하는 아이소센터(83)와 일치되어, 헤드부(79A) 내의 환부의 위치 결정이 종료된다. 환부의 위치 결정 종료 후에, 입자선 치료 시스템(1)에 있어서의, 그 환부에 대한 이온빔의 조사가 행하여져, 그 환부의 이온빔에 의한 치료가 실시된다.
본 실시예에서의 입자선, 예를 들어 양자 이온빔(또는, 탄소 이온빔)의 환자(79)의 환부에 대한 조사의 개략에 대해서 설명한다. 이하에서, 양자 이온빔은, 간단히, 이온빔이라고 한다.
이온빔에 의한 암 치료 전에 행하여지는 치료 계획에 의해 얻어지는 이온빔의 조사 방향, 층의 수, 층마다의 조사 스폿의 수, 각 조사 스폿의 층 내에서의 위치, 조사 스폿마다의 목표 선량, 층 내에서의 조사 스폿의 조사 순서 및 각 층에 대응하는 이온빔의 에너지 등의 치료 계획 정보는, 치료 개시 전에, 치료 계획 장치(107)로부터 제어 시스템(84C)의 데이터베이스(106)에 입력, 저장된다. 중앙 제어 장치(85)의 CPU(86)는, 데이터베이스(106)로부터 판독한 이들 치료 계획 정보를 메모리(87)에 저장한다. 또한, CPU(86)는, 스폿 조사 파라미터(층의 수, 층마다의 조사 스폿의 수, 각 조사 스폿의 층 내에서의 위치, 조사 스폿마다의 목표 선량 및 층 내에서의 조사 스폿의 조사 순서)를 메모리(87)로부터 판독해서 주사 제어 장치(89)에 출력한다. 이 스폿 조사 파라미터는, 주사 제어 장치(89)의 메모리(89A)에 저장된다.
환부에 대한 이온빔의 조사를 행하기 전에, 제1 갠트리 제어 장치(123A)는, 회전 명령을 출력해서 회전 장치(52)를 구동시킨다. 회전 장치(52)의 구동에 의해 회전 갠트리(31)가 회전되어, 조사 장치(60)의 중심축(78)을 치료 계획에 의해 작성된 이온빔의 조사 방향에 맞추어진다. 회전 갠트리(31)는, 1min-1 정도의 속도로 회전된다. 조사 장치(60)의 중심축(78)과 이온빔의 조사 방향의 일치는, 각도 검출기(54A)에서 측정된 회전 갠트리(31)의 회전 각도에 기초해서 확인된다. 조사 장치(60)의 중심축(78)과 이온빔의 조사 방향이 일치했을 때, 제1 갠트리 제어 장치(123A)는, 회전 정지 명령을 출력하고, 회전 장치(52)의 구동을 정지시킨다. 이에 의해, 회전 갠트리(31)의 회전도 정지한다.
회전 갠트리(31)의 회전에 의해 조사 장치(60)를 이온빔의 조사 방향까지 선회시킬 때, 링 레일 구동 장치(55)의 구동에 의해 이동측 링 레일(48B)이 회전 갠트리(31)의 회전과는 역방향으로 회전되므로, 이동측 링 레일(48B)은 마치 정지하고 있는 것처럼 보인다. 이 때문에, 회전 갠트리(31)의 회전에 의한 조사 장치(60)의 선회에 의해, 양단부가 슬라이드 부재(63A 및 63B)에 의해 조사 장치(60)의 대향하는 한 쌍의 측면에 설치된 각각의 한 쌍의 가이드 레일(62)에 이동 가능하게 설치된 이동 바닥(39)은, 반원형의 궤도(102)를 따라 이동한다.
회전 갠트리(31)의 회전이 정지된 후, 이온원에서 발생한 이온(예를 들어, 양자)이 직선 가속기(14)에 입사되어, 가속된다. 직선 가속기(14)로부터 출사된 이온빔은, 입사기(5)를 통해서 싱크로트론 가속기(3)의 환상의 빔 덕트(4)에 입사된다. 이온빔은, 빔 덕트(4) 내를 주회하면서, 이온빔의 조사 방향에 있어서 환부의 복수의 층 중, 예를 들어 가장 깊은 위치에 존재하는 층에 이온빔이 도달하는데 필요한 설정 에너지(예를 들어, 200MeV)까지 가속된다. 환부의 치료에 사용되는 이온빔의 에너지는, 통상 100 내지 200MeV의 범위 내이며, 환부의 각 층의 체표면으로부터의 깊이에 맞춰서 설정된다.
이온빔의 조사는, 예를 들어 체표면으로부터 가장 깊은 위치에 존재하는 층으로부터 얕은 위치에 존재하는 층의 순서대로 행하여진다. 주사 제어 장치는, 주사 전자석(74 및 75) 각각을 제어하여, 이온빔의 조사 위치를, 가장 깊은 위치에 존재하는 층 내에서의 하나의 조사 스폿의 위치에 설정한다. 이온빔의 조사 위치가 설정된 후, 주사 제어 장치(89)는, 가속기·수송계 제어 장치(88)에 빔 조사 개시 신호를 출력한다. 빔 조사 개시 신호를 입력한 가속기·수송계 제어 장치(88)로부터 스위치 ON 명령이 출력된다. 스위치 ON 명령에 의해 개폐 스위치(12)가 폐쇄되고, 고주파 전원(11)으로부터의 고주파 전압을 출사용 고주파 전극(10)으로부터 빔 덕트(4) 내를 주회하고 있는 이온빔에 인가한다. 그 결과, 주회하고 있는 이온빔은, 싱크로트론 가속기(3)로부터 셉텀 전자석(13)을 통해서 빔 경로(16)에 출사된다. 싱크로트론 가속기(3)로부터 이온빔이 출사될 때, 셔터(28)는 빔 경로(16)로부터 뽑혀 있다. 출사된 이온빔은 빔 경로(16 및 18)를 통해서 조사 장치(60)에 달한다. 조사 장치(60) 내에 달한 이온빔은, 주사 전자석(74 및 75)에 의해 설정된, 헤드부에 존재하는 환부의 상기 층 내의 하나의 조사 스폿에 조사된다.
조사 장치(60)의 중심축(78)과 이온빔의 소정의 조사 방향이 일치하고 있는 상태에서 이온빔이 헤드부의 환부에 조사되고 있을 때, X선원(80A)으로부터 방사된 X선(84A) 및 X선원(80B)으로부터 방사된 X선(84B) 각각이, 침대(65) 상의 환자(79)의 환부에 조사된다. 환자(79)의 헤드부를 투과한 X선(84A)이 FPD(82A)의 각 방사선 검출 소자에서 검출되고, 그 헤드부를 투과한 X선(84B)이 FPD(82B)의 각 방사선 검출 소자에서 검출된다.
상술한 환부의 위치 결정과 마찬가지로, FPD(82A)의 각 방사선 검출 소자에 각각 접속된 하나의 신호 처리 장치(93)는, 방사선 검출 소자마다의 X선 검출 신호를 기초로 X선 강도 정보를 구한다. 화상 재구성 장치(99)는, 그 신호 처리 장치(93)에서 얻어진 각각의 X선 강도 정보, 및 회전 갠트리(31)의 측정된 회전 각도에 기초하여, X선원(80A)으로부터의 X선(84A)의 방사 방향에 직교하는 평면에서의 환부의 제1 2차원 화상 정보를 작성한다. X선원(80A)으로부터의 X선(84A)의 방사 방향에 직교하는 평면은, 회전 갠트리(31)의 측정된 회전 각도(조사 장치(60)의 중심축(78)의 각도)에 135도를 더해서 얻어지는 각도로 회전 갠트리(31)의 중심축(29)을 향하는 방향에 직교하는 평면이다.
환부의 제1 2차원 화상 정보의 작성과 마찬가지로, 화상 재구성 장치(99)는, FPD(82B)의 각 방사선 검출 소자에 각각 접속된 다른 신호 처리 장치(93)에서 얻어진 각 X선 강도 정보, 및 회전 갠트리(31)의 측정된 회전 각도에 기초하여, X선원(80B)으로부터의 X선(84B)의 방사 방향에 직교하는 평면에서의 환부의 제2 2차원 화상 정보를 작성한다. X선원(80B)으로부터의 X선(84B)의 방사 방향에 직교하는 평면은, 회전 갠트리(31)의 측정된 회전 각도(조사 장치(60)의 중심축(78)의 각도)에 225도를 더해서 얻어지는 각도로 회전 갠트리(31)의 중심축(29)을 향하는 방향에 직교하는 평면이다.
제1 2차원 화상 정보 및 제2 2차원 화상 정보에 기초하여, 이온빔을 조사하고 있을 때에 있어서의 헤드부의 환부의 크기 및 형상을 파악할 수 있고, 이온빔의 환부에의 조사 개시부터의 환부의 크기 및 형상의 변화로부터 환부에의 이온빔의 조사에 의한 치료의 효과를 확인할 수 있다.
또한, 화상 재구성 장치(99)에서 이루어진 제1 2차원 화상 정보 및 제2 2차원 화상 정보를 위치 결정 정보 생성 장치(95)에 입력하고, 위치 결정 정보 생성 장치(95)는, 기준 단층상 정보, 제1 2차원 화상 정보 및 제2 2차원 화상 정보에 기초하여 이온빔을 조사하고 있는 환부의 기준 단층상 정보로부터의 어긋남량을 산출한다. 산출된 어긋남량에 기초하여, 이온빔을 조사하고 있는 환부의 현재의 위치를 확인할 수 있다.
환부의 상기 층 내의 하나의 조사 스폿에 이온빔이 조사되고 있을 때, 그 조사 스폿에의 이온빔의 조사가 개시된 시점부터의 조사 스폿의 선량이 선량 모니터(77)에서 측정된다. 선량 모니터(77)에서 측정된 그 조사 스폿의 선량이 목표 선량으로 되었을 때, 주사 제어 장치(89)는, 가속기·수송계 제어 장치(88)에 빔 조사 정지 신호를 출력한다. 빔 조사 정지 신호를 입력한 가속기·수송계 제어 장치(88)는, 개폐 스위치(12)에 스위치 OFF 명령을 출력한다. 이에 의해, 개폐 스위치(12)가 개방되어 고주파 전원(11)으로부터 출사용 고주파 전극(10)에의 고주파 전압의 인가가 정지되고, 싱크로트론 가속기(3)로부터의 이온빔의 출사가 정지된다.
그 후, 그 층 내의 나머지 조사 스폿에의 이온빔의 조사가 순차 행하여지고, 그 층 내의 모든 조사 스폿에의 이온빔의 조사가 종료되면, 깊은 위치에 존재하는 층으로부터 가장 얕은 위치에 존재하는 층을 향해서 이동하여, 각 층 내의 모든 조사 스폿에의 이온빔의 조사가 순차 행하여진다.
이상에서, 헤드부에 존재하는 환부의 이온빔 조사에 의한 치료에 대해서 설명하였다. 이어서, 환자의 몸통체에 존재하는 암의 환부에의 이온빔의 조사에 의한 치료를, 이하에 설명한다.
상술한 헤드부의 경우와 마찬가지로, 먼저, 몸통체의 환부 부근의 현재 X선 CT 촬영이 실시된다. 치료대(64)의 각 구동 기구를 구동시켜, 침대(65) 상의 환자(79)의 몸통체에 존재하는 환부의 대략적인 위치 결정이 행하여진다. 방사선 조사 대상의 환부가 환자(79)의 몸통체(79B)(도 12b 참조)에 존재하는 경우에는, 방사선 조사 대상인 「몸통체」 및 침대(65)의 폭 방향에서의, 환자(79)의 몸통체(79B)의 치수(몸통체의 폭)가 입력 장치(101)에 입력된다. 방사선 조사 대상인 「몸통체」 및 몸통체(79B)의 폭에 관한 정보는, 촬영 모드 정보인 대 FOV 정보(제2 촬영 모드 정보)이며, 입력 인터페이스(97)를 통해서 메모리(100)에 저장된다. 몸통체(79B)는, 헤드 경부보다도 큰 방사선 조사 대상이다.
그 환부의 위치 결정 종료 후, 입력 장치(101)로부터 입력된 X선 조사 개시 명령은, X선원 제어 장치(92) 및 콜리메이터 제어 장치(96)의 각각에 입력된다. 메모리(100)로부터 판독한 대 FOV 정보에 기초한, X선 조사 개시 명령을 입력한 콜리메이터 제어 장치(96)의 제어에 의해, 콜리메이터(81A 및 81B) 각각의 이동 장치(122A, 122B, 122C 및 122D)가 구동되어, 개구부(121)의 크기가 조절된다. 조절된 개구부(121)는, 몸통체(79B)를 투과한 X선이 FPD(82A 및 82B) 각각의 대 FOV 영역(R2)에 입사할 수 있는 크기가 된다. 조리개 부재(120D)에 설치된 X선 필터(125)는, 조리개 부재(120D)의 하측으로부터 개구부(121)를 덮고 있다.
X선이 대 FOV 영역(R2)에 입사할 수 있도록 개구부(121)가 설정된 후, 조리개 부재 설정 종료 정보가, 콜리메이터 제어 장치(96)로부터 X선원 제어 장치(92) 및 제2 갠트리 제어 장치(123B)에 입력된다. 이 조리개 부재 설정 종료 정보를 입력한 X선원 제어 장치(92)는, X선 조사 개시 명령이 이미 입력되어 있으므로, X선 출사 명령을 출력한다. 그 결과, X선원(80A 및 80B) 각각으로부터 X선이 출사된다. 또한, 조리개 부재 설정 종료 정보를 입력한 제2 갠트리 제어 장치(123B)는, 대 FOV 정보에 기초하여, 회전 갠트리(31)를 예를 들어 0도 내지 360도의 범위에서 회전 갠트리(31)를 회전시키는 회전 명령을 회전 갠트리(31)의 회전 장치(52)에 출력한다. 이 때문에, 회전 갠트리(31)가 0도 내지 360도의 범위에서 회전한다. 구체적으로는, 회전 갠트리(31)는, 0도 내지 180도의 범위에서 회전되고, 그 후, 0도의 상태로 되돌려지고, 나머지 0도 내지 -180도의 범위에서 회전된다.
몸통체(79B)를 대상으로 한 제2 촬영 모드에 의한 현재 X선 CT 촬영이, 회전 갠트리(31)를 회전시키면서 실시된다. 도 12b는, X선원(80B)으로부터 몸통체(79B)에 X선(84B)을 조사하고, FPD(82B)로 몸통체(79B)를 투과한 X선(84B)을 검출하는 상태를 나타내고 있다. X선원(80A)으로부터의 X선(84A)을 FPD(82A)로 검출하는 상태도, 길이 SF의 소 FOV 영역(R1)과 길이 LF의 대 FOV 영역(R2)이 좌우 반대로 되고 있을 뿐, 실질적으로는 도 12b와 동일하다.
회전 갠트리(31)를 회전시키면서, X선(84A 및 84B)이 환자(79)의 몸통체(79B)의 환부를 향해서 조사된다. X선원(80A)으로부터 방사된 X선(84A)은, 콜리메이터(81A)의 설정된 개구부(121)(도 13b)를 통해서 X선 필터(125)를 통과하고, 또한 관통 구멍(103A)을 통해서, X선 투과판(42B)의 X선 투과부(44)를 투과하여 몸통체(79B)의 환부 및 환부 부근에 조사된다. 몸통체(79B)를 투과한 X선(84A)은, FPD(82A)의 대 FOV 영역(R2) 내의 각각의 방사선 검출 소자에 의해 검출된다(도 12b 참조). 또한, X선원(80B)으로부터 방사된 X선(84B)은, 콜리메이터(81B)의 설정된 개구부(121)(도 13b)를 통해서 X선 필터(125)를 통과하고, 또한 관통 구멍(103B)을 통해서, X선 투과판(42A)의 X선 투과부(44)를 투과하여 몸통체(79B)의 환부 및 환부 부근에 조사된다. 몸통체(79B)를 투과한 X선(84B)은, FPD(82B)의 대 FOV 영역(R2) 내의 각각의 방사선 검출 소자에 의해 검출된다(도 12b 참조).
회전 갠트리(31)이 360도 회전되었을 때, 제2 갠트리 제어 장치(123B)가 회전 장치(52)에 회전 정지 명령을 출력하고, 이에 의해, 회전 갠트리(31)의 회전이 정지된다. 이 회전 정지 명령을 입력한 X선원 제어 장치(92)는, X선원(80A 및 80B) 각각에 X선 출사 정지 명령을 출력한다. 이에 의해, X선원(80A 및 80B)으로부터의 X선의 출사가 정지되고, 몸통체(79B)의 환부에의 X선의 조사가 정지된다.
X선(84A)을 검출한 FPD(82A)의 전체 영역의 각 방사선 검출 소자, 및 X선(84B)을 검출한 FPD(82B)의 전체 영역의 각 방사선 검출 소자의, 각각으로부터 출력된 X선 검출 신호는, FPD(82A)용의 하나의 신호 처리 장치(93) 및 FPD(82B)용의 다른 신호 처리 장치(93)에 입력된다. 이들 신호 처리 장치(93)는, 각각 별도로, 상술한 헤드부(79A)의 경우와 마찬가지로, FPD(82)의 방사선 검출 소자마다 대응한 X선 강도 정보를 얻는다. 이들 X선 강도 정보는, FPD(82A 및 82B) 내의 각각의 방사선 검출 소자마다의 대응하는 위치 코드를 부여받아, 입력 인터페이스(97)로부터 메모리(100)에 저장된다.
몸통체(79B)를 대상으로 한 제2 촬영 모드에서는, 메모리(100)에는 촬영 모드 정보인 대 FOV 정보가 기억되어 있으므로, X선 강도 도입 장치(98)는, FPD(82A 및 82B) 각각의 대 FOV 영역(R2) 내에 위치하는 모든 방사선 검출 소자의 각각의 위치 코드가 부여된 X선 강도 정보 Pij(Xi, Yj)를 메모리(100)로부터 도입한다. 보정 장치(98A)는, 오프셋량(OS)을 사용하여, 대 FOV 영역(R2) 내의 위치 코드가 부여된 X선 강도 정보의 위치 정보를 보정한다. 보정 장치(98A)에 의해, FPD(82B)의 대 FOV 영역(R2) 내에 존재하는 각 방사선 검출 소자(Pij)의 위치 정보(Xi, Yj)가 위치 정보((Xi-OS), Yj)로 보정되고, 보정 후에는 Pij((Xi-OS), Yj)로 표현된다. FPD(82A)의 대 FOV 영역(R2) 내에 존재하는 각 방사선 검출 소자(Pij)의 위치 정보(Xi, Yj)가 위치 정보((Xi+OS), Yj)로 보정되고, 보정 후에는 Pij((Xi+OS), Yj)로 표현된다.
보정 장치(98A)는, 보정된 위치 정보가 부여된 X선 강도 정보, 즉, X선 강도 정보 Pij((Xi-OS), Yj) 및 Pij((Xi+OS), Yj)를 화상 재구성 장치(99)에 출력한다. 화상 재구성 장치(99)는, 상술한 헤드부의 경우와 마찬가지로, FPD(82A 및 82B)의 각각의 대 FOV 영역(R2) 내의 방사선 검출 소자마다의 X선 강도 정보 Pij((Xi-OS), Yj) 및 Pij((Xi+OS), Yj) 각각, 및 측정된 회전 갠트리(31)의 각 회전 각도를 사용해서 환자(79)의 몸통체(79B)의 환부를 포함하는 단층상 정보(현재 단층상 정보)를 작성한다.
작성된 현재 단층상 정보는, 화상 재구성 장치(99)로부터 위치 결정 정보 생성 장치(95)에 입력된다. 위치 결정 정보 생성 장치(95)는, 현재 단층상 정보 및 기준 단층상 정보에 기초하여 침대(65)의 각 이동량 및 침대(65)의 회전 각도를, 상술한 헤드부(79A)의 경우와 마찬가지로 각각 산출한다. 침대 제어 장치(91)는, 산출된 침대(65)의 각 이동량 및 침대(65)의 회전 각도에 기초하여, 치료대(64)의 해당하는 구동 기구를 제어하여, 침대(65)를 이동시킨다. 이와 같이 하여, 침대(65) 상의 환자(79)의 몸통체(79B) 내의 환부가, 조사 장치(60)의 중심축(78) 및 회전 갠트리(31)의 중심축(29)의 교점에 위치하는 아이소센터(83)와 일치되어, 몸통체(79B) 내의 환부의 위치 결정이 종료된다.
환부의 위치 결정 종료 후에, 입자선 치료 시스템(1)에서의, 그 환부에의 이온빔의 조사가 행하여져, 몸통체(79B) 내의 그 환부의 이온빔에 의한 치료가 실시된다. 몸통체(79B) 내의 환부에의 이온빔의 조사는, 상술한 헤드부(79A) 내의 그 환부에의 이온빔의 조사와 마찬가지로 실시된다.
여기서, 슬라이드 부재(63A 및 63B) 및 한 쌍의 가이드 레일(62)을 포함하는, 발판 군(41A 및 41B) 각각과 조사 장치(60)의 접속 부재(61)에 의한 작용을 이하에 설명한다.
조사 장치(60)가 침대(65)의 바로 위에 위치하고 있을 때의 치료 케이지(38)의 이동 바닥(39)의 단면 형상을 도 11에 도시한다. 도 11에 도시된 상태를 기준으로 하고, 회전 갠트리(31)의 회전 각도를 0도로 한다. 조사 장치(60)의, 회전 갠트리(31)의 회전 방향에 있어서 대향하는 한 쌍의 측면의 각각 설치된 한 쌍의 가이드 레일(62)에 이동 가능하게 설치되고, 또한 발판 군(41A 및 41B)의 각각의 일단부에 설치된 슬라이드 부재(63A 및 63B)는, 회전 갠트리(31)의 회전 각도가 0도일 때, 모두 회전 갠트리(31)의 직경 방향에 있어서 회전 갠트리(31)의 중심축(29)으로부터 가장 먼 위치에 존재한다.
본 실시예에서 정의되는 내벽 길이의 개념에 대해서 설명한다. 치료 케이지(38)에 있어서, 반원형의 각 궤도(102)의 총 길이는 일정(불변)하다. 반원형의 궤도(102)의 전체 길이에서, 조사 장치(60)에 상당하는 길이(조사 장치(60)의, 회전 갠트리(31)의 회전 방향에 있어서 대향하는 한 쌍의 측면에 설치된 각 가이드 레일(62)에 이동 가능하게 설치된 슬라이드 부재(63A) 상호간에 있어서의, 조사 장치(60)의 길이)를 제외한 나머지 길이에 있어서, 원호부 및 수평부가 형성된다. 반원형의 궤도(102) 중, 이 원호부 및 수평부에 상당하는 범위의 길이를 내벽 길이라 정의한다. 즉, 내벽 길이는, 반원형의 궤도(102)의 전체 길이와 조사 장치(60)에 상당하는 길이와의 차이다. 한편, 그 내벽 길이는, 실질적으로 발판 군(41A, 41B 및 41C)의 각각의 길이, X선 투과판(42A 및 42B)의 각각의 폭 및 개구(104)의 길이의 합계 길이에 상당한다.
가령, 치료 케이지의 고정측 링 레일(48A) 및 이동측 링 레일(48B) 각각에 형성된, 이동 바닥(39)을 가이드하는 궤도가 원형 궤도라고 하면, 회전 갠트리(31)의 회전 각도에 의하지 않고, 내벽 길이는 일정하다. 그러나, 고정측 링 레일(48A) 및 이동측 링 레일(48B) 각각에 형성된 궤도(102)는 반원형이므로, 내벽 길이는, 회전 갠트리(31)의 회전 각도에 따라 상이하다. 즉, 조사 장치(60)에 상당하는 길이가 회전 갠트리(31)의 회전 각도에 따라 상이하기 때문에, 내벽 길이는 그 회전 각도에 따라 상이한 것이다.
조사 장치(60)가 반원형의 궤도(102)의 원호부에 존재할 때(회전 갠트리(31)의 회전 각도 0 내지 90도의 범위)는, 조사 장치(60)에 상당하는 길이는 일정하고, 내벽 길이는 일정해진다. 그러나, 발판 군(41A)의 일단부에 설치된 슬라이드 부재(63A)와 발판 군(41B)의 일단부에 설치된 슬라이드 부재(63A)와의 사이에서의 조사 장치(60)의 길이(조사 장치(60)에 상당하는 길이)는, 조사 장치(60)의 회전축측의 단부를 향할수록 짧아진다. 이 때문에, 조사 장치(60)의 일부가 반원형의 궤도(102)의 결합부를 경유해서(회전 갠트리(31)의 회전 각도 90도 내지 120도의 범위), 수평부로 이동하면(회전 갠트리(31)의 회전 각도 120도 내지 180도의 범위), 조사 장치(60)에 상당하는 길이는 변화하고, 내벽 길이가 변화한다.
회전 갠트리(31)의 회전 각도에 따라서 이동 바닥(39)이 반원형의 궤도(102)를 따라 이동할 때, 조사 장치(60)의, 회전 갠트리(31)의 회전 방향에 있어서 대향하는 한 쌍의 측면에 설치된 각각의 한 쌍의 가이드 레일(62)에 따로따로 이동 가능하게 설치된 슬라이드 부재(63A 및 63B)는, 그 이동 바닥(39)의 이동에 수반하여, 즉, 조사 장치(60)의 선회에 수반하여, 가이드 레일(62)을 따라 회전 갠트리(31)의 직경 방향으로 이동한다. 상기 내벽 길이의 변화는, 슬라이드 부재(63A 및 63B)가, 가이드 레일(62)을 따라 회전 갠트리(31)의 직경 방향으로 이동함으로써 발생한다.
예를 들어, 회전 갠트리(31)의 회전 각도가 180도로 조사 장치(60)가 수평부에 위치했을 때(도 17 참조), 조사 장치(60)의, 회전 갠트리(31)의 회전 방향에 있어서 대향하는 한 쌍의 측면의 각각 설치된 한 쌍의 가이드 레일(62)에 이동 가능하게 설치되고, 또한 발판 군(41A 및 41B)의 각각의 일단부에 설치된 슬라이드 부재(63A 및 63B)는, 모두 회전 갠트리(31)의 직경 방향에 있어서 회전 갠트리(31)의 중심축(29)으로부터 가장 가까운 위치에 존재한다. 이때, 발판 군(41A)의 일단부에 설치된 슬라이드 부재(63A)와 발판 군(41B)의 일단부에 설치된 슬라이드 부재(63A)와의 사이에서의 조사 장치(60)의 길이는, 회전 갠트리(31)의 회전 각도가 0도로 조사 장치(60)가 원호부에 위치하고 있는 상태(도 11 참조)에서의 길이 보다도 짧아진다.
회전 갠트리(31)의 회전에 의해 조사 장치(60)가 회전 각도 0도에서 180도의 위치까지 이동하는 것에 수반하여, 발판 군(41A 및 41B)의 각각의 일단부에 설치된 슬라이드 부재(63A 및 63B)는, 가이드 레일(62)을 따라 회전 갠트리(31)의 중심축(29)에 근접하도록 이동한다(도 17 참조).
회전 갠트리(31)의 회전 각도에 의한 내벽 길이의 변화는, 가이드 레일(62)을 따른 슬라이드 부재(63A 및 63B)의 이동 및 개구(104)의 길이 변화와 연동하고 있다.
슬라이드 부재(63A 및 63B)가 회전 갠트리(31)의 직경 방향에 있어서 회전 갠트리(31)의 중심축(29)으로부터 가장 먼 위치에 존재하는, 즉 조사 장치(60)가 0도의 위치에 존재할 때(도 11), 발판 군(41C)의 인접하는 한 쌍의 발판(40)의 사이에 발생하는 개구(104)는 좁아진다. 개구(104)의 발생과 연동하여, 커버 권취 장치(43)는 개구(104)를 덮도록 커버(42)를 꺼낸다. 이 개구(104)는, 침대(65)의 바로 아래에 존재한다.
조사 장치(60)가 회전 갠트리(31)의 회전 각도가 180도일 때, 조사 장치(60) 전체가 반원형의 궤도(102)의 수평 바닥부(46)에 존재하고 있다(도 17). 이때, 개구(104)의 길이는 최대가 되는데, 개구(104)는 침대(65)의 바로 위에 존재한다.
이어서, 회전 갠트리(31)의 회전 각도에 의한 개구(104)의 위치 및 길이의 각각의 변화에 주목하여, 회전 갠트리(31)의 모든 회전 각도에 있어서, 의료 기사(105)는 환자(79)에 대하여 안전하게 접근하는 것에 대해서 설명한다. 조사 장치(60)가 회전 갠트리(31)의 회전 각도 0도의 위치에 존재할 때, 침대(65)의 바로 아래에 있다(도 11 참조). 이 때문에, 개구(104)에 대해서 안전성이 문제가 되지는 않는다. 조사 장치(60)가 회전 갠트리(31)의 회전 각도 0 내지 60도의 범위에 위치할 때, 개구(104)는 이동 바닥(39)의 수평 바닥부(46)에 발생하고, 수평 바닥부(46)는 발판 군(41C)에 의해 형성된다. 그러나, 조사 장치(60)가 갖는 경사(끝이 가늘어지는 형상)에 따른 구성의 효과에 의해, 개구(104)의 폭은 좁기 때문에, 개구(104)를 커버(42)로 덮을 수 있어, 개구(104)에 대해서 안전성이 문제가 되지는 않는다. 또한, 조사 장치(60)가 회전 갠트리(31)의 회전 각도 60 내지 180도의 범위에 존재할 때, 개구(104)는 이동 바닥(39)의 수평 바닥부(46)에서 발생하지 않기 때문에, 개구(104)에 대해서 안전성이 문제가 되지는 않는다.
이와 같이, 본 실시예에서는, 회전 갠트리(31)의 회전 각도에 의하지 않고, 의료 기사(105)는, 이동 바닥(39)의 수평 바닥부(46)에 설 수 있고, 환자(79)에 대하여 안전하게 접근하는 것이 가능하다.
FPD(82A와 82B)마다 설치된 신호 처리 장치(93)는, 각 FPD에 포함되는 각각의 방사선 검출 소자에 접속된다.
본 실시예에서는, FPD에 포함되는 각 방사선 검출 소자에 접속되어 이 방사선 검출 소자로부터 출력되는 X선 검출 신호에 기초하여 X선 강도 정보를 생성하는 신호 처리 장치, 이들 신호 처리 장치에서 구해진 각 X선 강도 정보를 저장하는 메모리(100), 및 FPD의 해당하는 FOV 영역(소 FOV 영역 및 대 FOV 영역 중 어느 하나의 영역) 내에 존재하는 각 방사선 검출 소자의 출력 신호에 기초해서 구해진 X선 강도 정보를, 입력 장치(101)로부터 입력되는 촬영 모드 정보(소 FOV 정보 및 대 FOV 정보 중 어느 한 정보)에 기초하여 메모리(100)로부터 도입하는 X선 강도 도입 장치(98)는, X선 강도 정보 생성 장치(127)(도 10 참조)를 구성한다. X선 강도 정보 생성 장치(127)는, FPD의 각 방사선 검출 소자의 출력 신호를 기초로, FPD의 소 FOV 영역 및 대 FOV 영역 중 어느 하나의 영역에 대한 복수의 X선 강도 정보를 생성한다.
본 실시예에 의하면, 헤드부(79A) 내의 환부를 대상으로 한 현재 X선 CT 촬영의 실시에 의해 FPD(82A 및 82B)의 각각의 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 얻어진 모든 X선 강도 정보 중, 소 FOV 영역에 존재하는 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 얻어진 복수의 X선 강도 정보(이하, 소 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보라고 함)를 사용해서 삼차원 단층상 정보를 재구성할 수 있다. 또한, 몸통체(79B) 내의 환부를 대상으로 한 현재 X선 CT 촬영의 실시에 의해 FPD(82A 및 82B)의 각각의 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 얻어진 모든 X선 강도 정보 중, 대 FOV 영역에 존재하는 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 얻어진 복수의 X선 강도 정보(이하, 대 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보라고 함)를 사용해서 다른 삼차원 단층상 정보를 재구성할 수 있다.
X선 강도 정보 생성 장치(127)는, 헤드부(79A) 내의 환부를 대상으로 하는 현재 X선 CT 촬영에 의해 얻어진, 회전 갠트리(31)에 설치된 FPD(82A 및 82B) 각각에 포함되는 전체 방사선 검출 소자 중, 소 FOV 영역에 존재하는 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초하여, 소 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보를 생성할 수 있다. 화상 재구성 장치(99)는, X선 강도 정보 생성 장치(127)에서 생성된 소 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보를 사용해서 삼차원 단층상 정보를 재구성할 수 있다. 또한, X선 강도 정보 생성 장치(127)는, 몸통체(79B) 내의 환부를 대상으로 하는 현재 X선 CT 촬영에 의해 얻어진, 회전 갠트리(31)에 설치된 FPD(82A 및 82B) 각각에 포함되는 전체 방사선 검출 소자 중, 대 FOV 영역에 존재하는 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초하여, 대 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보를 생성할 수 있다. 화상 재구성 장치(99)는, X선 강도 정보 생성 장치(127)에서 생성된 대 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보를 사용해서 삼차원 단층상 정보를 재구성할 수 있다.
이와 같이, 모든 X선 강도 정보 중 해당하는 FOV 영역에 존재하는 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 얻어진 X선 강도 정보를 사용해서 삼차원 단층상 정보를 재구성하므로, 본 실시예는, 종래와 같이 FPD를 이동하지 않아도 된다. 이 때문에, 본 실시예에서는, FPD의 이동 장치, 이 이동 장치의 이동을 제어하는 제어 장치, 및 FPD의 이동에 의해 FPD가 소정의 위치로 설정된 것을 감시하는 모니터 장치가 불필요해져, 방사선 촬영 장치의 구조, 즉, 입자선 치료 시스템(1)의 구조가 단순화된다.
또한, FPD를 이동시키지 않으므로, 본 실시예는, 현재 X선 CT 촬영 시에 있어서의 FPD의 이동에 요하는 시간이 불필요해진다. 이 때문에, 현재 X선 CT 촬영에 요하는 시간이 단축되고, 환자의 암 치료에 요하는 시간이 단축된다.
본 실시예에서는, 헤드부(79A) 및 몸통체(79B) 각각의 대상으로 하는 현재 X선 CT 촬영에 있어서, FPD(82A 및 82B)의 각각의 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 얻어진 모든 X선 강도 정보는 이미징 처리 장치(94)의 메모리(100)에 저장되고, 입력 장치(101)에 의해 설정된 촬영 모드 정보(소 FOV 정보 또는 대 FOV 정보)에 기초하여, 메모리(100)로부터 해당하는 FOV 영역에 대한 X선 강도 정보(소 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보 또는 대 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보)를 취출할 수 있다. 이 때문에, 헤드부(79A) 및 몸통체(79B) 각각에 따라, 소 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보 또는 대 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보를 사용해서 삼차원 단층상 정보를 용이하게 재구성할 수 있다.
제2 갠트리 제어 장치(123B)에 의해 촬영 모드 정보에 따라서 회전 갠트리(31)의 회전 각도를 변경할 수 있다. 설정된 촬영 모드 정보가 소 FOV 정보일 때, 현재 X선 CT 촬영에 있어서, 제2 갠트리 제어 장치(123B)는, 회전 갠트리(31)의 회전 각도를 0도 내지 200도의 범위로 하는 회전 명령을 출력한다. 이 때문에, 헤드부(79A)를 대상으로 한 현재 X선 CT 촬영에 요하는 시간을 단축할 수 있음과 함께, 헤드부(79A)의, 보다 선명한 삼차원 단층상 정보를 얻을 수 있다. 설정된 촬영 모드 정보가 대 FOV 정보일 때, 현재 X선 CT 촬영에 있어서, 제2 갠트리 제어 장치(123B)는, 회전 갠트리(31)의 회전 각도를 0도 내지 360도의 범위로 하는 회전 명령을 출력한다. 이 때문에, 몸통체(79B)에 대한, 보다 선명한 삼차원 단층상 정보를 얻을 수 있다.
설정된 FOV 정보에 기초하여 콜리메이터(81A 및 81B) 각각의 조리개 부재를 이동시키므로, FPD(82A 및 82B)의 소 FOV 영역(R1) 및 대 FOV 영역(R2) 각각에 대응시켜 환자(79)에게 X선을 조사할 수 있고, 소 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보 및 대 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보 각각을 용이하게 얻을 수 있다.
본 실시예에서는, X선 필터(125)가 콜리메이터(81A 및 81B) 각각의 하나의 조리개 부재(120D)에 설치되고, 이 조리개 부재(120D)의 이동에 의해 개구부(121)의 FPD측에 설정되므로, X선원(80A)으로부터 출사되어 환자(79)를 투과하지 않고 FPD(82A)에 직접 입사되는 X선(84A)의 양, 및 X선원(80B)으로부터 출사되어 환자(79)를 투과하지 않고 FPD(82B)에 직접 입사되는 X선(84B)의 양을 현저하게 저감시킬 수 있다. 환자(79)를 투과하지 않고 FPD에 직접 입사하는 X선의 양이 많은 경우에는, 환자(79)의 부분에서의 다이내믹 레인지가 상대적으로 작아지기 때문에, 재구성된 삼차원 단층상 정보의 화질이 저하된다. X선 필터(125)의 적용에 의해, 환자(79)를 투과하지 않고 FPD에 직접 입사되는 X선의 양이 현저하게 저감되기 때문에, 재구성된 삼차원 단층상 정보의 화질을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 X선 필터(125)가 조리개 부재(120D)에 설치되어 조리개 부재(120D)와 일체화하고 있기 때문에, X선 필터 전용의 구동 기구가 불필요해져, 방사선 촬영 장치의 구조를 더욱 단순화할 수 있다.
X선 필터(125)는, X선이 환자(79)의 체내를 통과하는 부분이 적은 부분(체 표면 부근)에서의 FPD에 있어서의, X선의 포화를 완화하기 위해서 사용된다. 이 때문에, 개구부(121) 전체를 덮을 필요는 없고, X선 필터(125)가 조리개 부재(120D)의 에지부 근방에 가설되면, X선의 포화를 완화할 수 있다.
제1 촬영 모드에 의한 X선 촬영에서는, 보정 장치(98A)에 의한 보정 후에, FPD(82B)의 소 FOV 영역(R1) 내에 존재하는 각 방사선 검출 소자(Pij)의 위치 정보((Xi-OS), Yj) 및 FPD(82A)의 소 FOV 영역(R1) 내에 존재하는 각 방사선 검출 소자(Pij)의 위치 정보((Xi+OS), Yj)가 얻어진다. 또한, 제2 촬영 모드에 의한 X선 촬영에서는, 보정 장치(98A)에 의한 보정 후에, FPD(82B)의 대 FOV 영역(R2) 내에 존재하는 각 방사선 검출 소자(Pij)의 위치 정보((Xi-OS), Yj) 및 FPD(82A)의 대 FOV 영역(R2) 내에 존재하는 각 방사선 검출 소자(Pij)의 위치 정보((Xi+OS), Yj)가 얻어진다. 방사선 검출 소자(Pij)의 보정된 위치 정보가 부여된 X선 강도 정보 Pij((Xi-OS), Yj) 및 Pij((Xi+OS), Yj)가 화상 재구성 장치(99)에 입력되므로, 오프셋량(OS)을 고려한, 정밀도가 좋은 삼차원 단층상 정보를 얻을 수 있다.
X선원(80A 및 80B)이 회전 갠트리(31)의 회전 동(32)에 설치되어 있고, 또한 X선원(80A 및 80B)에 각각 대향하고 있는 FPD(82A 및 82B) 각각이 조사 장치(60)에 설치되어 있기 때문에, 환부의 위치 결정 등에 있어서 환부의 X선 촬영을 행할 때, X선원(80A 및 80B) 및 FPD(82A 및 82B)를 회전 갠트리(31)의 축 방향으로 이동시킬 필요가 없다. 이 때문에, 환부의 X선 촬영을 개시할 때까지 요하는 시간을 단축하여, 치료 스루풋을 향상시킬 수 있다. 이 X선 촬영에서는, X선원(80A 및 80B) 각각으로부터 방사된 X선(84A 및 84B) 각각을, 이동 바닥(39)에 설치된 X선 투과판(42B 및 42A) 각각을 투과시켜서 침대(65) 상의 환자(79)에 조사할 수 있다.
일본 특허 공개 제2006-239403호 공보에 기재된 입자선 치료 시스템에서는, 조사 장치에 X선원(X선관)이 설치되어 있기 때문에, 환부에 이온빔을 조사하면서 환부의 위치를 확인할 수는 없다. 그러나, 본 실시예의 입자선 치료 시스템(1)에서는, X선원(80A 및 80B)이 회전 갠트리(31)에 설치되어 있기 때문에, 이온빔을 환부에 조사하면서, X선원(80A 및 80B) 각각으로부터 방사된 X선(84A 및 84B)을 서로 다른 2 방향에서 환부에 조사할 수 있고, 또한 환부를 투과한 X선(84A 및 84B)을 FPD(82A 및 82B)로 검출할 수 있다. FPD(82A 및 82B)의 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호를 사용하여, 조사 장치(60)로부터 이온빔을 조사하고 있는, 침대(65) 상의 환자(79)의 환부의 단층상 정보를 작성할 수 있고, 이 단층상 정보를 이용함으로써, 이온빔을 조사하고 있는 환부의 위치를 확인할 수 있다. X선(84A 및 84B)을 서로 다른 2 방향으로부터 환부에 조사하기 때문에, 이온빔을 조사하고 있는 환부의 위치를 고정밀도로 구할 수 있다. 또한, 그 단층상 정보를 이용함으로써 이온빔을 조사하고 있는 환부의 크기의 변화를 확인할 수 있어, 이온빔의 조사에 의한 치료 효과를 확인할 수 있다.
X선원(80A 및 80B) 및 콜리메이터(81A 및 81B)는, 회전 동(32)의 내면에 설치해서 이동 바닥(39)의 외측에 배치해도 된다. 이러한 X선원(80A 및 80B) 등의 배치에 의해서도, 환부의 위치 결정 데이터를 얻을 수 있고, 또한 이온빔을 조사하고 있는 환부의 위치의 확인 및 이온빔을 조사하고 있는 환부의 크기의 변화의 확인을 각각 행할 수 있다.
본 실시예에서는, X선원(80A 및 80B) 각각을 회전 갠트리(31)의 회전 동(32)의 외면에 설치하고 있기 때문에, X선원(80A 및 80B)을 회전 동(32)의 내면에 설치한 경우에 비해, 회전 동(32)의 내면과 이동 바닥(39)의 사이에 형성되는 간극을 작게 할 수 있어, 회전 갠트리(31)의 직경을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 회전 갠트리(31)를 소형화할 수 있다.
회전 동(32)의 외면에 설치된 X선원(80A)으로부터 방사된 X선(84A)은, 회전 동(32)에 형성된 관통 구멍(103A) 및 X선 투과판(42B)의 X선 투과부(44)를 통해서 환자(79)의 환부에 조사되므로, 방사된 X선(84A)은, 차단되지 않고, 환자(79)에게 조사할 수 있다. 이 때문에, 소형의 X선원(80A)을 사용해서 선명한, 환부 부근의 화상을 얻을 수 있다. 회전 동(32)의 외면에 설치된 X선원(80B)으로부터 방사된 X선(84B)은, 회전 동(32)에 형성된 관통 구멍(103B) 및 X선 투과판(42A)의 X선 투과부(44)를 통해서 환자(79)의 환부에 조사되므로, X선원(80B)으로부터 방사되는 X선(84B)에 의해서도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
회전 갠트리(31)의 회전에 수반하는 이동 바닥(39)의 궤도(102)를 따른 이동에 의해, 이동 바닥(39)의 X선 투과판(42A 및 42B)도 원활하게 궤도(102)를 따라 이동하고, 궤도(102) 내에서의 X선 투과판(42A 및 42B) 각각의 위치는, 회전 갠트리(31)의 회전 각도에 따라서 변화한다. 또한, X선 투과판(42A 및 42B) 각각에 있어서 X선(84A 및 84B) 각각이 투과하는 위치도, 회전 갠트리(31)의 회전 각도에 따라서 회전 갠트리(31)의 둘레 방향에서 어긋난다. 이러한 회전 갠트리(31)의 회전에 수반하여, X선 투과판(42A 및 42B) 각각에 있어서 X선의 투과 위치가 변화하기 때문에, X선 투과부(44)의 회전 갠트리(31)의 둘레 방향에서의 폭(W3)은, 발판(40)의 폭(W1)보다도 넓게 해야 한다. 반원형의 궤도(102)에서의 수평부의 폭이 WH이기 때문에, 이 수평부에 의해 형성되는, 이동 바닥(39)의 수평 바닥부(46)의 폭도 WH가 된다. 수평 바닥부(46)의 형성은, 의료 기사(105)의 치료실(54) 내에서의 안전성을 확보하고, 의료 기사(105)의, 침대(65) 상의 환자에 대한 양호한 접근성을 가능하게 하기 위해서도 필요한 것이다. 이 때문에, X선 투과판(42A 및 42B) 각각의 폭(W2)은, WH-W1(≥W2) 이하이어야만 한다.
본 실시예에 의하면, 슬라이드 부재(63A 및 63B) 및 한 쌍의 가이드 레일(62)을 포함하는 접속 부재(61)에 의해, 이동 바닥(39)의 양단부를, 조사 장치(60)의, 회전 갠트리(31)의 회전 방향에 있어서 대향하는 한 쌍의 측면의 각각에 접속하므로, 본 실시예에서 사용되는 치료 케이지(38)는, 종래의 방사선 치료 케이지(이하, 종래의 치료 케이지라고 함)와 같이 구동 장치, 제어 장치 및 이들의 동력원을 필요로 하지 않고, 이 종래의 치료 케이지보다도 간소화된다. 본 실시예의 간소화된 치료 케이지(38)에서는, 고장의 발생이 적어져 메인터넌스의 작업량도 감소한다.
본 실시예에서는, 이동 바닥(39)의 양단부에 각각 설치된 슬라이드 부재(63A 및 63B)가, 회전 갠트리(31)의 회전에 따라, 조사 장치(60)의, 회전 갠트리(31)의 회전 방향에 있어서 대향하는 한 쌍의 측면의 각각에 설치된 한 쌍의 가이드 레일(62)을 따라 미끄럼 이동하여, 회전 갠트리(31)의 직경 방향으로 이동한다. 이 때문에, 회전 갠트리(31)의 회전 각도에 의하지 않고, 의료 기사(105)는, 침대(65) 상의 환자(79)에 대하여 안전하게 접근하는 것이 가능하다. 즉, 본 실시예에서는, 종래의 치료 케이지와 같이, 구동 장치를 제어하여, 이동 바닥의 단부를 조사 장치를 향해서 가까이 끌어당기거나 조사 장치로부터 이격하거나 하는 일은 필요 없다. 이에 의해, 본 실시예에서는, 1회의 치료에 요하는 시간을 단축할 수 있어, 작업성의 향상을 도모할 수 있다.
본 실시예에서는, 조사 장치(60)의, 회전 갠트리(31)의 회전 방향에 있어서 대향하는 한 쌍의 측면이, 조사 장치(60)의 선단을 향해서 경사져서, 조사 장치(60)가 끝이 가늘어지는 구조를 갖는다. 이에 반해, 종래의 입자선 치료 장치에 사용되는 조사 장치(60A)(도 18에서 파선으로 표시)는, 회전 갠트리(31)의 회전 방향에 있어서 대향하는 한 쌍의 측면은, 회전 갠트리(31)의 회전면 법선과 평행하다. 발판 군(41A)측에서의, 슬라이드 부재(63A 및 63B)로부터 개구(104)까지의 이동 바닥(39)의 부분을 제1 이동 바닥부라고 칭하고, 발판 군(41B)측에서의, 슬라이드 부재(63A 및 63B)로부터 개구(104)까지의 이동 바닥(39)의 부분을 제2 이동 바닥부라고 칭한다. 본 실시예에서의 제1 이동 바닥부 및 제2 이동 바닥부의 길이의 합계는, 종래의 입자선 치료 장치에서의 제1 이동 바닥부 및 제2 이동 바닥부의 길이의 합계보다 길이(d)(도 18 참조)의 분만큼 길어진다. 이 때문에, 조사 장치(60)가 회전 갠트리(31)의 회전 각도 150도의 위치에 존재할 때, 의료 기사(105)는 환자(79)에 대하여 길이(d)만큼 접근할 수 있어, 작업성의 향상을 도모할 수 있다.
본 실시예에서는, X선원(80A), 콜리메이터(81A), 관통 구멍(103A), X선 투과판(42B) 및 FPD(82A), 및 X선원(80B), 콜리메이터(81B), 관통 구멍(103B), X선 투과판(42A) 및 FPD(82B)를 설치하고 있다. 이에 반해, X선원(80A), 콜리메이터(81A), 관통 구멍(103A), X선 투과판(42B) 및 FPD(82A), 또는 X선원(80B), 콜리메이터(81B), 관통 구멍(103B), X선 투과판(42A) 및 FPD(82B) 중 어느 하나만을 설치하는 것으로 해도 된다.
제어 시스템의 다른 실시예를, 도 19를 사용해서 설명한다. 이 제어 시스템(84D)은, 상술한 제어 시스템(84C)에 스위치 제어 장치(109)를 추가한 구성을 갖는다. 제어 시스템(84D)의 다른 구성은, 제어 시스템(84C)과 동일하다. 제어 시스템(84D)의 도 20에 나타내는 이미징 처리 장치(94)는, 제어 시스템(84C)의 이미징 처리 장치(94)와 동일한 구성을 갖는다. 제어 시스템(84D)을 사용한 경우에는, 스위치 장치(108)가 상술한 입자선 치료 시스템(1)에 설치된다. 스위치 장치(108)는, FPD(82A 및 82B) 각각에 대응해서 설치된다. 스위치 장치(108)는, 일본 특허 공개 제2014-6235호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 다수의 TFT 스위치(스위칭 소자)(도시하지 않음)를 매트릭스 형상으로 배치해서 구성된다. FPD(82A)의 다수의 방사선 검출 소자(도시하지 않음), 구체적으로는, 포토다이오드 각각이 하나의 스위치 장치(108)에 접속된다. FPD(82A)에 대응해서 설치된 스위치 장치(108)에 설치된 각 TFT 스위치는, FPD(82A)의 각 방사선 검출 소자에 접속된다. 또한, FPD(82B)의 다수의 방사선 검출 소자(도시하지 않음), 구체적으로는, 포토다이오드 각각이 다른 스위치 장치(108)에 접속된다. FPD(82B)에 대응해서 설치된 스위치 장치(108)에 설치된 각 TFT 스위치는, FPD(82B)의 각 방사선 검출 소자에 접속된다.
각각의 스위치 장치(108)에 있어서, 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 TFT 스위치에는, 방사선 검출 소자로부터의 X선 검출 신호를 출력하는 신호 배선(도시하지 않음) 및 TFT 스위치를 ON, OFF하는 제어 신호를 전달하는 게이트 배선(도시하지 않음)이 각각 접속된다. FPD(82A)에 대응해서 설치된 스위치 장치(108)에 포함되는 각 TFT 스위치는, 신호 배선에 의해 하나의 신호 처리 장치(93)에 접속된다. 또한, 이 스위치 장치(108)에 포함되는 각 TFT 스위치는, 게이트 배선에 의해 스위치 제어 장치(109)에 접속된다. FPD(82B)에 대응해서 설치된 스위치 장치(108)에 포함되는 각 TFT 스위치는, 신호 배선에 의해 다른 신호 처리 장치(93)에 접속된다. 또한, 이 스위치 장치(108)에 포함되는 각 TFT 스위치는, 게이트 배선에 의해 스위치 제어 장치(109)에 접속된다.
상술한 방사선 촬영 장치는, 헤드부(79A) 또는 몸통체(79B)에 X선을 조사해서 헤드부(79A) 내의 암의 환부 또는 몸통체(79B) 내의 암의 환부의 치료를 행하는 X선 치료 장치에 적용해도 된다.
제어 시스템(84C) 대신에 제어 시스템(84D) 및 스위치 장치(108)를 구비한 입자선 치료 시스템(1)은, 방사선 촬영 장치로서, X선원(80A 및 80B), FPD(82A 및 82B), 콜리메이터(81A 및 81B), 신호 처리 장치(93)(도 19), 스위치 장치(108)(도 19), 이미징 처리 장치(94)(도 19), 스위치 제어 장치(109) 및 입력 장치(101)를 포함하는 방사선 촬영 장치를 구비한다.
제어 시스템(84D)의 기능 중 제어 시스템(84C)의 기능과 상이한 부분을, 도 19 및 도 20을 사용해서 설명한다.
먼저, 헤드부(79A) 내의 환부를 대상으로 이온빔의 조사에 의한 치료가 행하여지는 것으로 한다. 이 치료 전에, 침대(65) 상의 환자의 헤드부(79A)에 대한 현재 X선 CT 촬영이 실시된다.
입력 장치(101)로부터 입력된 소 FOV 정보가 메모리(100)에 저장된다. 입력 장치(101)로부터 X선 조사 개시 명령을 입력함으로써, 콜리메이터 제어 장치(96)는, 이동 장치(122A 내지 122D)를 제어해서 이들 이동 장치를 구동시킨다. 이에 의해, 조리개 부재(120A 내지 120D) 각각이 이동되어 개구부(121)의 크기가 조절된다.
X선원 제어 장치(92)의 제어에 의해, X선원(80A 및 80B) 각각으로부터 X선이 출사된다. 동시에, 제2 갠트리 제어 장치(123B)의, 메모리(100)로부터 판독된 소 FOV 정보에 기초한 제어에 의해, 각 X선원으로부터 X선이 출사되고 있는 상태에서, 회전 갠트리(31)를 0도에서 200도까지 회전시킨다. 헤드부(79A)를 투과한 X선(84A)은, 주로, FPD(82A)의 소 FOV 영역(R1) 내의 각각의 방사선 검출 소자에 의해 검출되고, 헤드부(79A)를 투과한 X선(84B)은, 주로, FPD(82B)의 소 FOV 영역(R1) 내의 각각의 방사선 검출 소자에 의해 검출된다.
스위치 제어 장치(109)는, 메모리(100)로부터 판독한 소 FOV 정보에 기초하여, FPD(82A 및 82B)의 각각의 소 FOV 영역(R1) 내에 존재하는 모든 방사선 검출 소자에 각각 접속된, 각 스위치 장치(108)의 모든 TFT 스위치에, 게이트 배선을 통해서 ON 신호를 출력한다. 이에 의해, 소 FOV 영역(R1) 내에 존재하는 각각의 방사선 검출 소자에 접속된, 각 스위치 장치(108)의 모든 TFT 스위치는, ON이 된다. 그 결과, FPD(82A 및 82B) 각각의 소 FOV 영역(R1) 내에 존재하는 모든 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호가, FPD마다, ON된 각 TFT 스위치를 통과해서 각 신호 배선에 의해 각각의 신호 처리 장치(93)에 입력된다.
각 신호 처리 장치(93)는, FPD(82A 및 82B) 각각에 대해서, 방사선 검출 소자마다의 X선 강도 정보를 구한다. 이들 X선 강도 정보는, FPD(82A)의 소 FOV 영역(R1) 내의 방사선 검출 소자마다의 대응하는 위치 코드를 부여받고, 또한 FPD(82B)의 소 FOV 영역(R1) 내의 방사선 검출 소자마다의 대응하는 위치 코드를 부여받아 메모리(100)에 저장된다.
X선 강도 도입 장치(98)는, 헤드부(79A)를 대상으로 하는 현재 X선 CT 촬영에 의해 메모리(100)에 저장된 X선 강도 정보를 입력한다. 메모리(100)에 저장된 이들 X선 강도 정보는, 모두, FPD(82A 및 82B) 각각의 소 FOV 영역(R1) 내에 존재하는 모든 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 구해진 X선 강도 정보이다. 이 때문에, 제어 시스템(84D)에 포함되는 X선 강도 도입 장치(98)는, 제어 시스템(84C)에 포함되는 X선 강도 도입 장치(98)와 같이, 소 FOV 정보에 기초하여, 소 FOV 영역(R1) 내에 위치하는 모든 방사선 검출 소자 각각의 위치 코드가 부여된 X선 강도 정보를 메모리(100)로부터 도입할 필요는 없다.
제어 시스템(84D)에 포함되는 보정 장치(98A), 화상 재구성 장치(99) 및 위치 결정 정보 생성 장치(95) 각각은, 제어 시스템(84C)에 포함되는 보정 장치(98A), 화상 재구성 장치(99) 및 위치 결정 정보 생성 장치(95) 각각과 마찬가지의 처리를 실행한다. 이에 의해, 침대(65)의 각 이동량 및 침대(65)의 회전 각도가 산출된다.
헤드부(79A)를 대상으로 한 현재 X선 CT 촬영이 종료된 후, 스위치 제어 장치(109)는, FPD(82A 및 82B) 각각의 소 FOV 영역(R1) 내에 존재하는 모든 방사선 검출 소자에 각각 접속된, 각 스위치 장치(108)의 모든 TFT 스위치에, 게이트 배선을 통해서 OFF 신호를 출력한다. 이에 의해, 소 FOV 영역(R1) 내에 존재하는 각각의 방사선 검출 소자에 접속된, 각 스위치 장치(108)의 모든 TFT 스위치는, OFF로 된다.
상술한 바와 같이, 산출된 침대(65)의 각 이동량 및 침대(65)의 회전 각도를 사용한 침대(65)의 이동에 의해 헤드부(79A) 내의 환부의 위치 결정이 실시되고, 그 환부에 대한 이온빔의 조사가 행하여진다.
몸통체(79B) 내에 존재하는 환부를 대상으로 이온빔의 조사에 의한 치료를 행하기 전에, 환부가 존재하는 몸통체(79B)를 대상으로 한 현재 X선 CT 촬영이 실시된다.
입력 장치(101)로부터 입력된 대 FOV 정보가 메모리(100)에 저장된다. 헤드부(79A)를 대상으로 한 현재 X선 CT 촬영과 마찬가지로, 콜리메이터(81A 및 81B)의 각각의 개구부(121)의 크기의 조절, 몸통체(79B) 내의 환부 부근에의 X선의 조사, 및 X선을 조사하면서의 회전 갠트리(31)의 0도에서 360도의 범위에서의 회전이 행하여진다. 몸통체(79B)를 투과한 X선(84A)은, 주로, FPD(82A)의 대 FOV 영역(R2) 내의 각각의 방사선 검출 소자에 의해 검출되고, 몸통체(79B)를 투과한 X선(84B)은, 주로, FPD(82B)의 대 FOV 영역(R2) 내의 각각의 방사선 검출 소자에 의해 검출된다.
스위치 제어 장치(109)는, 메모리(100)로부터 판독한 대 FOV 정보에 기초하여, FPD(82A 및 82B) 각각의 대 FOV 영역(R2) 내에 존재하는 모든 방사선 검출 소자에 각각 접속된, 각 스위치 장치(108)의 모든 TFT 스위치에, 게이트 배선을 통해서 ON 신호를 출력한다. 이에 의해, 대 FOV 영역(R2) 내에 존재하는 각각의 방사선 검출 소자에 접속된, 각 스위치 장치(108)의 모든 TFT 스위치는, ON이 된다. 그 결과, FPD(82A 및 82B) 각각의 대 FOV 영역(R2) 내에 존재하는 모든 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호가, FPD마다, ON으로 된 각 TFT 스위치를 통과해서 각각의 신호 처리 장치(93)에 입력된다.
X선 강도 도입 장치(98)는, 몸통체(79B)를 대상으로 하는 현재 X선 CT 촬영에 의해 메모리(100)에 저장된 X선 강도 정보를 입력한다. 메모리(100)에 저장된 이들 X선 강도 정보는, 모두, FPD(82A 및 82B) 각각의 대 FOV 영역(R2) 내에 존재하는 모든 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 구해진 X선 강도 정보이다. 이 때문에, 제어 시스템(84D)에 포함되는 X선 강도 도입 장치(98)는, 제어 시스템(84C)에 포함되는 X선 강도 도입 장치(98)와 같이, 대 FOV 정보에 기초하여, 대 FOV 영역(R2) 내에 위치하는 모든 방사선 검출 소자 각각의 위치 코드가 부여된 X선 강도 정보를 메모리(100)로부터 도입할 필요는 없다.
제어 시스템(84D)에 포함되는 화상 재구성 장치(99) 및 위치 결정 정보 생성 장치(95) 각각은, 제어 시스템(84C)에 포함되는 화상 재구성 장치(99) 및 위치 결정 정보 생성 장치(95) 각각과 마찬가지의 처리를 실행한다. 이에 의해, 침대(65)의 각 이동량 및 침대(65)의 회전 각도가 산출된다.
몸통체(79B)를 대상으로 한 현재 X선 CT 촬영이 종료된 후, 스위치 제어 장치(109)는, FPD(82A 및 82B) 각각의 대 FOV 영역(R2) 내에 존재하는 모든 방사선 검출 소자에 각각 접속된, 각 스위치 장치(108)의 모든 TFT 스위치에, 게이트 배선을 통해서 OFF 신호를 출력한다. 이에 의해, 대 FOV 영역(R2) 내에 존재하는 각각의 방사선 검출 소자에 접속된, 각 스위치 장치(108)의 모든 TFT 스위치는, OFF로 된다. 그 후, 몸통체(79B) 내의 환부에 대한 이온빔의 조사가 행하여진다.
제어 시스템(84D) 및 스위치 장치(108)를 포함하는 입자선 치료 시스템에는, FPD에 포함되는 방사선 검출 소자마다에 접속되는 스위칭 소자(TFT 스위치)를 포함하는 스위치 장치(108), 입력 장치(101)로부터 입력되는 촬영 모드 정보(소 FOV 정보 및 대 FOV 정보 중 어느 하나의 정보)에 기초하여, FPD의 소 FOV 영역 및 대 FOV 영역 중 어느 하나의 영역에 존재하는 각 방사선 검출 소자에 따로따로 접속되는 스위칭 소자에 ON 신호를 출력하는 스위치 제어 장치(109) 및 스위치 장치(108)에 포함되는 스위칭 소자이며, 스위치 제어 장치(109)로부터의 ON 신호에 의해 그 방사선 검출 소자에 접속되는 스위칭 소자로부터 출력되는, 이 방사선 검출 소자로부터의 X선 검출 신호에 기초하여 X선 강도 정보를 생성하는 신호 처리 장치(93)를 포함하는 X선 강도 정보 생성 장치(127A)를 갖는다. 이 X선 강도 정보 생성 장치(127A)는, FPD의 각 방사선 검출 소자의 출력 신호를 기초로, FPD의 소 FOV 영역 및 대 FOV 영역 중 어느 하나의 영역에 대한 복수의 X선 강도 정보를 생성한다.
제어 시스템(84D)이 적용된 입자선 치료 시스템(1)은, 제어 시스템(84C)이 적용된 입자선 치료 시스템(1)에서 얻어지는 상술한 각 효과 중 FOV 정보에 기초하여 메모리(100)로부터 해당하는 FOV 영역에 대한 X선 강도 정보를 취출함으로써 얻어지는 효과를 제외한 나머지 각 효과를 얻을 수 있다.
제어 시스템(84D) 및 스위치 장치(108)는, 후술하는 실시예 2 내지 5의 각각의 입자선 치료 시스템에 있어서, 제어 시스템(84C) 대신에 사용해도 된다.
[실시예 2]
본 발명의 적합한 다른 실시예인 실시예 2의 입자선 치료 시스템을, 도 21을 사용해서 이하에 설명한다.
실시예 1의 입자선 치료 시스템(1)은, 이온빔 발생 장치로서 싱크로트론 가속기(3)를 포함하는 이온빔 발생 장치(2)를 사용하고 있지만, 본 실시예의 입자선 치료 시스템(1A)은, 이온빔 발생 장치로서 사이클로트론 가속기(110)를 포함하는 이온빔 발생 장치(2A)를 사용하고 있다.
입자선 치료 시스템(1A)은, 도 21에 도시한 바와 같이, 이온빔 발생 장치(2A), HEBT계(15), GABT계(17), 회전 갠트리(31), 조사 장치(60) 및 제어 시스템(84C)을 구비한다. 입자선 치료 시스템(1A)의 이온빔 발생 장치(2A) 이외의 구성은, 입자선 치료 시스템(1)의 구성과 동일하다. 여기에서는, 입자선 치료 시스템(1)과 상이한 이온빔 발생 장치(2A)에 대해서 주로 설명한다.
이온빔 발생 장치(2A)는, 이온원(51) 및 사이클로트론 가속기(110)를 포함한다. 사이클로트론 가속기(110)는, 원형의 진공 용기(도시하지 않음), 편향 전자석(111A 및 111B), 고주파 가속 장치(112) 및 출사용 셉텀 전자석(113)을 갖는다. 이온원(51)에 접속된 진공 덕트가, 진공 용기의 중심 위치까지 신장되어 이 진공 용기에 접속된다. 수평면에 있어서 만곡되어 있는 입사용 전극(도시하지 않음)이, 진공 덕트의 개방 단부 부근에서 진공 용기 내에 배치된다. 편향 전자석(111A 및 111B)은, 각각, 반원 형상을 하고 있고, 직선부를 서로 대향시키도록 배치되고, 진공 용기의 상면 및 하면을 덮고 있다.
진공 용기의 이온빔 출사구에 설치되는 셉텀 전자석(113)은, HEBT계(15)의 빔 경로(16)에 접속된다. 금속제의 복수의 판을 갖는 디그레이더(114)가, 셉텀 전자석(113)과 셔터(28)의 사이에, 빔 경로(16)에 설치되어 있다. 디그레이더(114)는, 사이클로트론 가속기(110)로부터 출사된 이온빔의 에너지를 조절하는 기능을 갖고, 두께가 상이한 복수의 금속제의 판(도시하지 않음)을 갖고 있다. 이들 금속제의 판은, 빔 경로(16)에 수직인 방향으로 이동 가능하다. 두께가 상이한 이들 금속제의 판을, 1매 또는 복수매, 빔 경로(16)를 가로지르도록 빔 경로(16) 내에 삽입함으로써, 빔 경로(16)를 지나는 이온빔의 에너지의 감쇠량이 제어된다. 그 결과, 환자(79)의 헤드부(79A) 또는 몸통체(79B)에 존재하는 환부에 조사되는 이온빔의 에너지를 바꿀 수 있고, 환부의 깊이 방향에 존재하는 각 층에 이온빔을 조사할 수 있다.
본 실시예에서도, 실시예 1과 마찬가지로, 메모리(100)에 저장된 모든 X선 강도 정보 중, 소 FOV 영역에 존재하는 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 얻어진, 소 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보를, X선 강도 도입 장치(98)에 의해 취출할 수 있다. 또한, 메모리(100)에 저장된 모든 X선 강도 정보 중, FOV 영역에 존재하는 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 얻어진, 대 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보를, X선 강도 도입 장치(98)에 의해 취출할 수 있다. 화상 재구성 장치(99)는, X선 강도 도입 장치(98)에 의해 취출된 해당하는 영역의 복수의 X선 강도 정보를 사용해서 삼차원 단층 화상 정보를 작성한다.
본 실시예에서도, 실시예 1과 마찬가지로, 이동 바닥(39)은 X선 투과판(42A 및 42B)을 포함하고, X선원(80A 및 80B) 및 콜리메이터(81A 및 81B)가 회전 동(32)의 외면에 설치되고, FPD(82A 및 82B)가 조사 장치(60)에 설치된다.
본 실시예의 입자선 치료 시스템(1A)은, 실시예 1에서 발생하는 각 효과를 얻을 수 있다.
[실시예 3]
본 발명의 적합한 다른 실시예인 실시예 3의 입자선 치료 시스템을, 도 22를 사용해서 이하에 설명한다.
본 실시예의 입자선 치료 시스템(1B)은, 실시예 1의 입자선 치료 시스템(1)에 있어서 회전 갠트리(31)를 회전 갠트리(31A)로 바꾸고, 또한 X선원(80A 및 80B) 및 콜리메이터(81A 및 81B)의 각각의 배치 위치를 바꾼 구성을 갖는다. 입자선 치료 시스템(1B)의 다른 구성은, 입자선 치료 시스템(1)과 동일하다.
회전 갠트리(31A)는, 회전 갠트리(31)에 있어서 원통 형상의 회전 동(32)을 회전축(29)에 수직인 단면이 정사각형인 각통의 회전 동(32A)으로 바꾼 구성을 갖는다. 도시되어 있지 않지만, 회전 동(32)과 마찬가지로, 회전 동(32A)에는, 일단부에 프론트 링(33)이 설치되고, 타단부에 리어 링(34)이 설치된다. 프론트 링(33) 및 리어 링(34)의 각각의 외면은, 원을 형성하고 있다. 프론트 링(33) 및 리어 링(34) 각각이, 건물의 바닥(71)에 설치된 지지 장치(35A 및 35B) 각각에 회전 가능하게 설치된 복수 서포트 롤러(37A)에 의해 지지된다. 회전 갠트리(31A)는, 회전 갠트리(31)와 마찬가지로, 리어 링(34)에 설치된 서포트 롤러(37B)를 회전 장치(52)에 의해 회전시킴으로써 회전된다. 또한, 회전 갠트리(31A)의 둘레 방향은, 프론트 링(33)(또는 리어 링(34))의 외면의 둘레 방향을 의미한다.
회전 갠트리(31A)는, 회전 갠트리(31)에 설치되는, 이동 바닥(39)을 포함하는 치료 게이지(38), 서포트 롤러(51A), 복수의 서포트 롤러(51B) 및 링 레일 구동 장치(55)를 구비하고 있지 않다. 회전 갠트리(31A)는, 8개의 프레임(116)을, 이들 프레임(116)의 회전 갠트리(31A)의 중심축(29)에 면하는 면으로 정팔각형을 형성하도록, 회전 동(32A)의 내면에 설치하고 있다. 회전 갠트리(31A)의 중심축 방향으로 신장되는 직사각 형상의 8매의 패널(115)이, 회전 동(32A)의 내면을 마주보고, 각각의 프레임(116)의 회전 갠트리(31A)의 중심축(29)에 면하는 면에 설치된다. 8매의 패널(115)에 의해, 회전 갠트리(31A)의 중심축(29)에 수직인 단면으로 정팔각형이 되는, 회전 동(32A) 내에 치료실(54)를 획정하는 구획(126)이 형성된다. 회전 동(32A)에 설치된 조사 장치(60)는, 이 구획(126)을 관통해서 치료실(54) 내에 신장되어 있다.
FPD(82A)는 치료실(54) 내에서 조사 장치(60)의, 선회 방향에서의 하나의 측면에 설치되고, FPD(82B)는 치료실(54) 내에서 조사 장치(60)의, 선회 방향에서의 다른 측면에 설치된다. FPD(82A)가 설치되는, 조사 장치(60)의 하나의 측면과 FPD(82B)가 설치되는, 조사 장치(60)의 다른 측면과는 대향하고 있다. X선원(80A 및 80B)은, 회전 동(32A)과 패널(115)과의 사이에 배치되고, 지지 부재(도시하지 않음)에 의해 회전 동(32A)의 내면에 설치된다. X선원(80A)은, FPD(82A)를 마주보고 배치되고, X선원(80B)은 FPD(82B)를 마주보고 배치된다. 콜리메이터(81A)가, X선원(80A)과 패널(115)과의 사이에서 X선원(80A)의 전방면에 배치되고, X선원(80A)을 지지하는 상기 지지 부재에 설치된다. 콜리메이터(81B)가, X선원(80B)과 다른 패널(115)과의 사이에서 X선원(80B)의 전방면에 배치되고, X선원(80B)을 지지하는 상기 지지 부재에 설치된다.
헤드부(79A) 내의 환부를 대상으로 한 현재 X선 CT 촬영 시 및 몸통체(79B) 내의 환부를 대상으로 한 현재 X선 CT 촬영 시 각각에 있어서, X선원(80A)으로부터의 X선이, 패널(115)의 X선원(80A)에 대향하는 부분에 설치된 X선 투과부(예를 들어, 그래파이트제)를 투과해서 침대(65) 상의 환자(79)에게 조사되고, 환자(79)를 투과한 X선이 FPD(82A)의 각각의 방사선 검출 소자에 의해 검출된다. X선원(80B)으로부터의 X선이, 패널(115)의 X선원(80B)에 대향하는 부분에 설치된 X선 투과부(예를 들어, 그래파이트제)를 투과해서 침대(65) 상의 환자(79)에게 조사되고, 환자(79)를 투과한 X선이 FPD(82B) 각각의 방사선 검출 소자에 의해 검출된다.
본 실시예에서도, 실시예 1과 마찬가지로, 메모리(100)에 저장된 모든 X선 강도 정보 중, 소 FOV 영역에 존재하는 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 얻어진, 소 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보를, X선 강도 도입 장치(98)에 의해 취출할 수 있다. 또한, 메모리(100)에 저장된 모든 X선 강도 정보 중, 대 FOV 영역에 존재하는 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 얻어진, 대 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보를, X선 강도 도입 장치(98)에 의해 취출할 수 있다. 화상 재구성 장치(99)는, X선 강도 도입 장치(98)에 의해 취출된 해당하는 영역의 복수의 X선 강도 정보를 사용해서 삼차원 단층 화상 정보를 작성한다.
본 실시예의 입자선 치료 시스템(1B)은, 실시예 1에서 발생하는 각 효과를 얻을 수 있다.
[실시예 4]
본 발명의 적합한 다른 실시예인 실시예 4의 입자선 치료 시스템을, 도 23 및 도 24를 사용해서 이하에 설명한다.
본 실시예의 입자선 치료 시스템(1C)은, 실시예 1의 입자선 치료 시스템(1)에서 X선원(80A 및 80B)을 X선원(80C)으로, FPD(82A 및 82B)를 FPD(82C)로 각각 바꾸고, 또한 FPD 이동 장치(131)를 추가한 구성을 갖는다. 입자선 치료 시스템(1C)의 다른 구성은, 입자선 치료 시스템(1)의 구성과 동일하다.
본 실시예에서는, X선원(80C)은, 조사 장치(60) 내에 배치되고, 조사 장치(60)에 설치된 X선원 이동 장치(도시하지 않음)에 설치된다. 도시되어 있지 않지만, 콜리메이터(81A 및 81B)와 동일한 구성을 갖는 콜리메이터가, 조사 장치(60) 내에서 X선원(80C)의 전방면에 배치되고, 그 X선원 이동 장치에 설치된다. X선원 이동 장치는, X선원(80C)을 조사 장치(60)의 중심축(78)에 수직인 방향에 있어서, X선원(80C) 및 그 콜리메이터를, 조사 장치(60) 내에서 이온빔이 지나는 빔 경로 내의 제1 위치(중심축(78)의 위치)와 그 빔 경로 외의 제2 위치의 사이에서 이동시킨다.
FPD 이동 장치(131)는, 이동 장치(132) 및 유지 부재(117)를 갖는다. 이동 장치(132) 및 유지 부재(117)는, 회전 갠트리(31)의 회전축 방향으로 신장되어 있다. 가이드 부재(118)는, 회전 갠트리(31)의 회전축 방향으로 신장되어 있고, 회전 링(50)의 리어 링(34)측의 면에 설치된다. 이동 장치(132)는, 가이드 부재(118)에 설치되어 가이드 부재(118)에 의해 지지된다. FPD(82C)는, 회전 갠트리(31)의 회전축(29)을 향하도록, 유지 부재(117)의 선단부에 설치된다. 유지 부재(117)의 타단부는, 이동 장치(132)에 연결된다.
개구부(119)가, 후방면 패널(49)에 형성되어 있다. FPD(82C) 및 유지 부재(117)가, 이 개구부(119) 내를 통과해서 치료실(54) 내에 달한다.
헤드부(79A) 및 몸통체(79B) 각각의 현재 X선 CT 촬영을 실시할 때는, 이동 장치(132)의 구동에 의해, FPD(82C)를, 이동 바닥(39)의 내측에서, 환자(79)가 누워있는 침대(65)의 하방에서 환부의 바로 아래의 위치까지 이동시킨다. X선원(80C) 및 콜리메이터도, X선원 이동 장치에 의해 상술한 제1 위치까지 이동시킨다. 그 후, X선원(80C)으로부터 환자(79)의 방사선 조사 대상(헤드부(79A)의 환부 부근 또는 몸통체(79B)의 환부 부근)에 X선을 조사한다. 환자(79)를 투과한 X선은, FPD(82C)의 각 방사선 검출 소자에 의해 검출된다.
본 실시예에서도, 실시예 1과 마찬가지로, 메모리(100)에 저장된 모든 X선 강도 정보 중, 소 FOV 영역에 존재하는 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 얻어진, 소 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보를, X선 강도 도입 장치(98)에 의해 취출할 수 있다. 또한, 메모리(100)에 저장된 모든 X선 강도 정보 중, 대 FOV 영역에 존재하는 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 얻어진, 대 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보를, X선 강도 도입 장치(98)에 의해 취출할 수 있다. 화상 재구성 장치(99)는, X선 강도 도입 장치(98)에 의해 취출된 해당하는 영역의 복수의 X선 강도 정보를 사용해서 삼차원 단층 화상 정보를 작성한다.
헤드부(79A) 내의 환부를 대상으로 한 현재 X선 CT 촬영 또는 몸통체(79B) 내의 환부를 대상으로 한 현재 X선 CT 촬영이 종료된 후, 환부에의 이온빔의 조사를 행하기 위해서 X선원(80C) 및 콜리메이터를 상술한 제2 위치까지 이동시키고, FPD(82C)를 후방면 패널(49)측에 이동시킨다.
본 실시예의 입자선 치료 시스템(1C)은, 실시예 1에서 발생하는 각 효과를 얻을 수 있다. 단, 본 실시예에서는, 이온빔의 환부에의 조사 중에 있어서의 환부의 위치의 확인 및 이온빔의 조사에 의한 치료 효과의 확인을 행할 수 없다.
[실시예 5]
본 발명의 적합한 다른 실시예인 실시예 5의 입자선 치료 시스템을, 도 25를 사용해서 이하에 설명한다.
본 실시예의 입자선 치료 시스템(1D)은, 실시예 4의 입자선 치료 시스템(1C)에서 X선원(80C)을 X선원(80A 및 80B)으로, FPD(82C)를 FPD(82A 및 82B)로 각각 바꾼 구성을 갖는다. 도시되어 있지 않으나, FPD 이동 장치(131)가, 실시예 4의 FPD(82C)와 마찬가지로, X선원(80A 및 80B) 및 FPD(82A 및 82B) 각각에 대하여 따로따로 설치된다. X선원(80A)은, 하나의 FPD 이동 장치(131)의 유지 부재(117)의 선단부에 설치되고, X선원(80B)은, 하나의 FPD 이동 장치(131)의 유지 부재(117)의 선단부에 설치된다. 도시되어 있지 않지만, 콜리메이터(81A)가, X선원(80A)의 전방면에 배치되고, X선원(80A)을 이동하는 FPD 이동 장치(131)의 유지 부재(117)의 선단부에 설치된다. 도시되어 있지 않지만, 콜리메이터(81B)가, X선원(80B)의 전방면에 배치되고, X선원(80B)을 이동하는 FPD 이동 장치(131)의 유지 부재(117)의 선단부에 설치된다.
FPD(82A)는, 다른 FPD 이동 장치(131)의 유지 부재(117)의 선단부에 설치되고, FPD(82B)는, 또 다른 FPD 이동 장치(131)의 유지 부재(117)의 선단부에 설치된다.
각각의 FPD 이동 장치(131)는, 실시예 4에서 사용되는 FPD 이동 장치(131)와 마찬가지로, 회전 링(50)의 리어 링(34)측의 면에 설치되는 가이드 부재(118)에 의해 지지된다.
헤드부(79A) 내의 환부를 대상으로 한 현재 X선 CT 촬영일 때, 또는 몸통체(79B) 내의 환부를 대상으로 한 현재 X선 CT 촬영일 때는, X선원(80A 및 80B) 및 FPD(82A 및 82B) 각각은, 해당하는 FPD 이동 장치(131)에 의해, 이동 바닥(39)의 내측에서 침대(65) 상의 환자(79)의 헤드부(79A) 또는 몸통체(79B)의 환부를 향해, 도 25에 나타내는 각각의 위치에 배치된다. 이때, X선원(80A) 및 콜리메이터(81A)는 FPD(82A)에 대향하고 있고, X선원(80B) 및 콜리메이터(81B)는 FPD(82B)에 대향하고 있다.
현재 X선 CT 촬영 시에, X선원(80A)으로부터 출사된 X선은, 콜리메이터(81A)의 개구부(121)를 통해서 환자(79)의 방사선 조사 대상에 조사된다. 환자(79)를 투과한 X선은, FPD(82A)의 각 방사선 검출 소자에 의해 검출된다. X선원(80B)으로부터 출사된 X선은, 콜리메이터(81B)의 개구부(121)를 통해서 환자(79)의 방사선 조사 대상에 조사된다. 환자(79)를 투과한 X선은, FPD(82B)의 각 방사선 검출 소자에 의해 검출된다.
본 실시예에서도, 실시예 1과 마찬가지로, 메모리(100)에 저장된 모든 X선 강도 정보 중, 소 FOV 영역에 존재하는 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 얻어진, 소 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보를, X선 강도 도입 장치(98)에 의해 취출할 수 있다. 또한, 메모리(100)에 저장된 모든 X선 강도 정보 중, 대 FOV 영역에 존재하는 각 방사선 검출 소자로부터 출력된 X선 검출 신호에 기초해서 얻어진, 대 FOV 영역의 복수의 X선 강도 정보를, X선 강도 도입 장치(98)에 의해 취출할 수 있다. 화상 재구성 장치(99)는, X선 강도 도입 장치(98)에 의해 취출된 해당하는 영역의 복수의 X선 강도 정보를 사용해서 삼차원 단층 화상 정보를 작성한다.
본 실시예의 입자선 치료 시스템(1D)은, 실시예 1에서 발생하는 각 효과를 얻을 수 있다.
1, 1A, 1B, 1C, 1D : 입자선 치료 시스템
2, 2A : 이온빔 발생 장치 3 : 싱크로트론 가속기
4 : 빔 덕트 8 : 고주파 가속 공동
9 : 고주파 인가 장치 15 : 고에너지 빔 수송계
17 : 갠트리 빔 수송계 31, 31A : 회전 갠트리
32, 32A : 회전 동 33 : 프론트 링
34 : 리어 링 38 : 방사선 치료 케이지
39 : 이동 바닥 42A, 42B : X선 투과판
48A : 고정측 링 레일 48B : 이동측 링 레일
54 : 치료실 54A : 각도 검출기
60 : 조사 장치 61 : 접속 부재
62 : 가이드 레일 63A, 63B : 슬라이드 부재
64 : 치료대 65 : 침대
80A, 80B, 80C : X선원 81A, 81B : 콜리메이터
82A, 82B, 82C : X선 검출 장치(FPD)
84C, 84D : 제어 시스템 85 : 중앙 제어 장치
88 : 가속기·수송계 제어 장치 89 : 주사 제어 장치
90 : 갠트리 제어 장치 91 : 침대 제어 장치
92 : X선원 제어 장치 94 : 이미징 처리 장치
95 : 위치 결정 정보 생성 장치 96 : 콜리메이터 제어 장치
98 : X선 강도 도입 장치 98A : 보정 장치
99 : 화상 재구성 장치 100 : 메모리
101 : 입력 장치 103A, 103B : 관통 구멍
108 : 스위치 장치 109 : 스위치 제어 장치
110 : 사이클로트론 가속기 115 : 패널
120A, 120B, 120C, 120D : 조리개 부재
122A, 122B, 122C, 122D : 이동 장치
125 : X선 필터 126 : 구획
127, 127A : X선 강도 정보 생성 장치

Claims (14)

  1. 이온빔을 가속하는 가속기와,
    상기 가속기에 연락되어, 상기 가속기로부터의 상기 이온빔을 유도하는 빔 수송계와,
    침대의 주위를 회전하는 회전 갠트리와,
    상기 회전 갠트리에 설치되고, 상기 빔 수송계로부터 입사되는 상기 이온빔을 방사선 조사 대상에 조사하는 조사 장치와,
    상기 회전 갠트리에 설치되는 X선 발생 장치와,
    상기 X선 발생 장치의 전방면에 배치되고, 상기 X선 발생 장치로부터의 X선이 통과하는 개구부를 형성하는 콜리메이터와,
    상기 X선 발생 장치와 대향해서 상기 조사 장치에 인접하여 배치되고, 상기 콜리메이터의 상기 개구부를 통과하는 상기 X선을 검출하는 복수의 방사선 검출 소자를 갖는 방사선 검출 장치와,
    제1 방사선 조사 대상에 대한 제1 촬영 모드 정보 및 상기 제1 방사선 조사 대상보다도 큰 제2 방사선 조사 대상에 대한 제2 촬영 모드 정보 중 어느 하나를 입력하는 입력 장치와,
    상기 입력 장치로부터 입력되는 상기 제1 촬영 모드 정보에 기초하여, 상기 X선 발생 장치로부터 상기 회전 갠트리의 회전 중심을 통과하는 제1 직선과 상기 방사선 검출 장치와의 교점을 지나 상기 회전 갠트리의 회전축 방향으로 신장되는 제2 직선에 대하여, 상기 회전 갠트리의 둘레 방향에 있어서 대칭인, 상기 방사선 검출 장치의 제1 FOV 영역이 선택될 때, 및 상기 입력 장치로부터 입력되는 상기 제2 촬영 모드 정보에 기초하여, 상기 교점을 지나는 상기 제2 직선에 대하여, 상기 둘레 방향에 있어서 비대칭인, 상기 방사선 검출 장치의 제2 FOV 영역이 선택될 때 중 어느 하나에 있어서, 상기 방사선 검출 장치의 상기 선택되는 FOV 영역 내에 존재하는 각 상기 방사선 검출 소자의 출력 신호를 기초로, 상기 선택되는 FOV 영역에 대한 복수의 X선 강도 정보를 생성하는 X선 강도 정보 생성 장치와,
    상기 X선 강도 정보 생성 장치에서 생성된 상기 복수의 X선 강도 정보를 사용해서 조사 대상의 삼차원 단층상 정보를 작성하는 화상 재구성 장치를 구비하고,
    상기 교점은 상기 제1 FOV 영역의 중심이고, 상기 제1 FOV 영역의 중심은 상기 방사선 검출 장치의 중심보다도 상기 조사 장치측에 위치하는 것을 특징으로 하는 입자선 치료 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 X선 강도 정보 생성 장치가,
    상기 방사선 검출 장치에 포함되는 상기 방사선 검출 소자로부터의 출력 신호에 기초하여 상기 X선 강도 정보를 생성하는 신호 처리 장치,
    상기 신호 처리 장치에서 구해진 상기 X선 강도 정보를 저장하는 메모리, 및
    상기 입력 장치로부터 입력되는 촬영 모드 정보에 기초하여 선택되는 상기 방사선 검출 장치의 상기 제1 FOV 영역 및 상기 제2 FOV 영역 중 어느 하나의 영역 내에 존재하는 각 상기 방사선 검출 소자의 출력 신호에 기초해서 구해진 상기 X선 강도 정보를, 상기 메모리로부터 도입하는 X선 강도 도입 장치를 포함하고 있는, 입자선 치료 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 X선 강도 정보 생성 장치가,
    상기 방사선 검출 장치에 포함되는 상기 방사선 검출 소자마다 접속되는 스위칭 소자를 포함하는 스위치 장치,
    상기 입력 장치로부터 입력되는 촬영 모드 정보에 기초하여 선택되는 상기 방사선 검출 장치의 상기 제1 FOV 영역 및 상기 제2 FOV 영역 중 어느 하나의 영역에 존재하는 각 상기 방사선 검출 소자에 접속되는 상기 스위칭 소자에 ON 신호를 출력하는 스위치 제어 장치, 및
    상기 스위치 장치에 포함되는 상기 스위칭 소자이며 상기 ON 신호에 의해 상기 방사선 검출 소자에 접속되는 상기 스위칭 소자로부터 출력되는 상기 출력 신호에 기초하여 상기 X선 강도 정보를 생성하는 신호 처리 장치를 포함하고 있는, 입자선 치료 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 콜리메이터가, 상기 개구부의 크기를 변경하는, 이동 가능한 복수의 조리개 부재를 갖고,
    하나의 상기 조리개 부재에, 상기 개구부를 상기 방사선 검출 장치측으로부터 덮는 X선 필터를 설치한, 입자선 치료 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 방사선 검출 장치의 중심과 상기 교점의 거리를 오프셋으로 했을 때, 상기 X선 강도 정보 생성 장치가 상기 제1 FOV 영역 및 상기 제2 FOV 영역 각각에 대한 복수의 X선 강도 정보를 생성할 때, 상기 복수의 X선 강도 정보를 오프셋량에 기초해서 보정하는 보정 장치를 갖는, 입자선 치료 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조사 장치의 중심축이 치료 계획에서 설정된 상기 이온빔의 조사 방향 정보와 일치할 때까지 상기 회전 갠트리를 회전시키는 제1 갠트리 제어 장치, 및
    상기 X선을 상기 방사선 조사 대상에 조사할 때, 상기 입력 장치로부터 입력되는 촬영 모드 정보에 기초하여 상기 회전 갠트리의 회전 범위를 변경하는 제2 갠트리 제어 장치를 갖는, 입자선 치료 시스템.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 회전 갠트리 내에 설치되어, 원호부 및 상기 원호부에 연락되는 수평부를 포함하는 궤도가 형성되고, 또한 복수의 발판 부재가 연결되어 상기 궤도를 따라서 이동하는 포위 부재를 포함하는 치료 케이지를 구비하고,
    상기 X선 발생 장치가, 상기 포위 부재의 외측에 배치되어 상기 회전 갠트리에 설치되고,
    상기 방사선 검출 장치가, 상기 포위 부재의 내측에 배치되어 상기 조사 장치에 설치되고,
    상기 포위 부재가, 인접하는 각각의 상기 발판 부재에 연결되어, 상기 X선 발생 장치와 상기 방사선 검출 장치의 사이에 배치되어 상기 X선 발생 장치로부터의 상기 X선을 투과하는 X선 투과 부재를 포함하고 있는, 입자선 치료 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 X선 발생 장치가, 상기 회전 갠트리의 외측에 배치되어 상기 회전 갠트리의 외면에 설치되고,
    X선 통과 구멍이, 상기 회전 갠트리의 상기 X선 발생 장치와 대향하는 위치에 형성되는, 입자선 치료 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 포위 부재의 양단부 각각과 상기 조사 장치의 대향하는 한 쌍의 각각의 측면을, 상기 회전 갠트리의 직경 방향으로 이동 가능하게 접속하는, 상기 조사 장치에 배치되는 한 쌍의 접속 부재를 구비한, 입자선 치료 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 접속 부재는,
    상기 조사 장치의 측면에 설치되어 상기 회전 갠트리의 직경 방향으로 신장되는 가이드 부재, 및
    상기 포위 부재의 상기 단부에 설치되고, 상기 가이드 부재에 이동 가능하게 설치된 슬라이드 부재를 포함하고 있는, 입자선 치료 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 회전 갠트리가 각통의 회전 동을 포함하고 있고,
    상기 회전 갠트리의 회전축에 수직인 단면이 정팔각형인 통상의 구획을 상기 회전 동 내에 배치해서 상기 회전 동의 내면에 설치하고, 상기 X선 발생 장치 및 상기 X선 발생 장치의 전방면에 배치되는 상기 콜리메이터를, 상기 구획과 상기 회전 동과의 사이에 배치하는, 입자선 치료 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 조사 장치 내에 배치된 상기 X선 발생 장치와,
    상기 X선 발생 장치를, 상기 조사 장치 내의 상기 이온빔이 통과하는 빔 경로 내의 제1 위치와 상기 빔 경로 외의 제2 위치와의 사이에서 이동시키는 제1 이동 장치와,
    상기 방사선 검출 장치가 설치되고, 상기 방사선 검출 장치를 상기 포위 부재의 내측에서 상기 조사 장치에 대향하는 위치까지 이동시키는 제2 이동 장치를 구비한, 입자선 치료 시스템.
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