TWI625072B - 掃描電磁鐵，及具備掃描電磁鐵之粒子線照射裝置的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明之掃描電磁鐵係朝Z方向排列配置有第一偏向電磁鐵及第二偏向電磁鐵者，該第一偏向電磁鐵係將使朝Z方向行進的粒子線朝屬於與Z方向成垂直之一方向的X方向偏向，該第二偏向電磁鐵係使朝Z方向行進的粒子線朝與Z方向和X方向成垂直的Y方向偏向，且該掃描電磁鐵係構成為：第一偏向電磁鐵係比第二偏向電磁鐵更重；第一偏向電磁鐵係固定於電磁鐵架台、和與該電磁鐵架台相對向所配置的固定用電磁鐵架台；第二偏向電磁鐵係透過用以調整其與第一偏向電磁鐵之位置關係的位置調整機構而安裝於電磁鐵固定架台。

Description

掃描電磁鐵，及具備掃描電磁鐵之粒子線照射裝置的製造方法

本發明係關於一種使例如被用於粒子線治療裝置的粒子線照射裝置所具備的掃描電磁鐵中之在現場的對準(alignment)作業減輕化的技術。

在將粒子線照射於對象物的裝置中，例如連續設置複數台的偏向電磁鐵或四極電磁鐵等，作為粒子線軌道的控制用。設置有射束位置監視部(beam position monitor)等，作為粒子線軌道的位置確認用。此等的機器，必須對粒子線軌道進行正確對準。在習知的對準方法中，已提到「與地面平行設置之單獨的電磁鐵」(例如，參照專利文獻1及專利文獻2)。

在粒子線治療裝置中，被稱為掃描(scanning)照射法的照射法，係使掃描電磁鐵搭載於粒子線照射裝置，該掃描電磁鐵係朝與粒子線之行進方向成垂直的二維方向掃描粒子線，並對照射對象的患者之患部照射粒子 線。該掃描電磁鐵，因朝二維方向掃描粒子線，亦即為了使行進方向偏向，而藉由X方向偏向電磁鐵及Y方向偏向電磁鐵的二個偏向電磁鐵所構成，該X方向偏向電磁鐵係朝屬於與粒子線之行進方向成垂直之一方向的X方向使粒子線偏向，而該Y方向偏向電磁鐵係朝屬於與粒子線之行進方向及X方向成垂直之方向的Y方向使粒子線偏向。在使粒子線相對於照射對象朝重力方向照射的粒子線照射裝置中，X方向偏向電磁鐵和Y方向偏向電磁鐵，係朝重力方向排列配置。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2006-302818號公報

專利文獻2：日本特開平11-214198號公報

習知的掃描電磁鐵的對準作業，係在現場逐台地對準各自的偏向電磁鐵。又，有關在一個架台上搭載有複數台機器的電磁鐵及其他機器的對準作業而言亦會有必須在現場逐台地進行對準作業等的問題點。

本發明係為了解決如上述的課題而開發完成，目的在於提供一種實現在現場安設後之減輕在現場的對準作業的掃描電磁鐵。

本發明的掃描電磁鐵，係朝Z方向排列配置有第一偏向電磁鐵及第二偏向電磁鐵者，該第一偏向電磁鐵係使朝Z方向行進的粒子線朝屬於與Z方向成垂直之一方向的X方向偏向，該第二偏向電磁鐵係使朝Z方向行進的粒子線朝與Z方向和X方向成垂直的Y方向偏向，且該掃描電磁鐵構成為：第一偏向電磁鐵係比第二偏向電磁鐵更重；第一偏向電磁鐵係固定於電磁鐵架台、和與該電磁鐵架台相對向所配置的固定用電磁鐵架台；第二偏向電磁鐵係透過用以調整與第一偏向電磁鐵之位置關係的位置調整機構而安裝於電磁鐵架台。

又，具備根據本發明的掃描電磁鐵之粒子線照射裝置的製造方法，係包含：第一步驟，係在Z方向成為水平方向的狀態下，藉由位置調整機構來調整第二偏向電磁鐵相對於第一偏向電磁鐵的位置之後，將第二偏向電磁鐵固定於固定用電磁鐵架台以組裝掃描電磁鐵；以及第二步驟，其將由第一步驟所組裝後的掃描電磁鐵，以Z方向成為重力方向的狀態，透過掃描電磁鐵位置調整機構而搭載於掃描電磁鐵安設架台，且藉由掃描電磁鐵位置調整機構，相對於在該粒子線照射裝置中所設計的粒子線之軸而調整掃描電磁鐵的位置。

依據本發明，因可使第一偏向電磁鐵與第二偏向電磁鐵之位置關係的對準在工場進行，故而減輕現場安設後之現場的對準作業。

1、100‧‧‧掃描電磁鐵

2、20‧‧‧電磁鐵架台

3‧‧‧固定用電磁鐵架台

5‧‧‧YZ位置調整機構

6‧‧‧掃描電磁鐵位置調整機構

7、70‧‧‧掃描電磁鐵安設架台

10‧‧‧粒子線

11‧‧‧第一偏向電磁鐵

12‧‧‧第二偏向電磁鐵

21‧‧‧第一偏向電磁鐵架台

22‧‧‧第二偏向電磁鐵架台

31‧‧‧位置調整用薄板

40‧‧‧患部

51、52‧‧‧位置調整機構

2S、3S‧‧‧表面

第1圖係顯示本發明之實施形態1的掃描電磁鐵組入於粒子線照射裝置的狀態之構成的側視圖。

第2圖係顯示將本發明之實施形態1的掃描電磁鐵在工場等組裝的狀態的側視圖。

第3圖係用以說明具備有本發明之掃描電磁鐵的粒子線照射裝置之動作的概略方塊圖。

第4A圖及第4B圖係本發明之實施形態1的掃描電磁鐵之各自的偏向電磁鐵的剖視圖。

第5圖係顯示習知的掃描電磁鐵組入於粒子線照射裝置的狀態的構成之一例的側視圖。

實施形態1

第1圖係顯示本發明之實施形態1的掃描電磁鐵1組入於粒子線照射裝置的狀態之構成的側視圖。第2圖係顯示在工場等中組裝之狀態的掃描電磁鐵1的側視圖。又，第3圖係用以說明具備有本發明之掃描電磁鐵1的粒子線照射裝置之動作的概略方塊圖。首先，參照第3圖來說明本發明的掃描電磁鐵之動作。

在粒子線治療中，掃描照射法等，係為了對患者之患部40的全區域照射粒子線，而採用使粒子線以二維方式掃描並照射的方法。在掃描照射法中，係藉由使 粒子線朝與粒子線之行進方向成垂直的二維方向掃描，來對與粒子線之能量相對應的患部40之深度的部分進行層狀的照射。更且，藉由變更粒子線之能量，而在患者之患部40的深度方向形成複數層層狀的照射區域並朝患部40的全區域照射粒子線。為了使粒子線10以二維方式掃描，而在用以對患部照射粒子線的粒子線照射裝置，具備配置有第一偏向電磁鐵11和第二偏向電磁鐵12的掃描電磁鐵1。

第4圖中，第4A圖係於稍後詳細說明的第1圖之A-A位置的第二偏向電磁鐵12的剖視圖，且如該剖視圖所示，第二偏向電磁鐵12係配置成使被入射的粒子線10朝與屬於粒子線之行進方向的Z方向成垂直之一方向的Y方向偏向。同樣地，第4B圖係第1圖之B-B位置的第一偏向電磁鐵11的剖視圖，且如該剖視圖所示，第一偏向電磁鐵11係朝與Y方向及Z方向成垂直的X方向使粒子線偏向。如此，在粒子線治療中的粒子線照射裝置，為了使粒子線以二維之方式掃描，而設置有具備使粒子線朝正交之二方向偏向的二個偏向電磁鐵的掃描電磁鐵。此等二個偏向電磁鐵，係為了使要入射的粒子線朝呈垂直的二維方向偏向，而必須相對於要入射的粒子線之軸進行精度佳的對準。本發明係為了能簡單地進行設置於粒子線照射裝置的掃描電磁鐵之對準所提出者。

根據第1圖、第2圖說明本發明之實施形態1的掃描電磁鐵。如第1圖所示，組入於粒子線照射裝置 之狀態的掃描電磁鐵1，係具備排列於重力方向，亦即使Z方向成為重力方向的第一偏向電磁鐵11和第二偏向電磁鐵12。又，如顯示在工場等所組裝之狀態的掃描電磁鐵1的第2圖般，第一偏向電磁鐵11和第二偏向電磁鐵12係在排列設置於水平方向的狀態，亦即在Z方向成為水平方向的狀態下組裝作為掃描電磁鐵1單體。第一偏向電磁鐵11及第二偏向電磁鐵12，係固定於電磁鐵架台2及固定用電磁鐵架台3。

如此，在電磁鐵架台2的相反側亦配置有固定用電磁鐵架台3，第一偏向電磁鐵11及第二偏向電磁鐵12，係同時包夾設置於電磁鐵架台2和固定用電磁鐵架台3。在此，第一偏向電磁鐵11和第二偏向電磁鐵12係大小不同，第一偏向電磁鐵11係比第二偏向電磁鐵12還大且重。這是因為：離照射對象較近的第一偏向電磁鐵11，必須比離照射對象較遠的第二偏向電磁鐵12，更擴大最大偏向角度之故。

在第2圖所示之掃描電磁鐵1中，電磁鐵架台2中之要安裝第一偏向電磁鐵11的表面2S、以及固定用電磁鐵架台3中之要安裝第一偏向電磁鐵11安裝的表面3S，係成為被機械加工後的表面。第一偏向電磁鐵11係構成為：碰觸於此等被機械加工後的表面2S及3S來固定於電磁鐵架台2及固定用電磁鐵架台3，且以經固定的第一偏向電磁鐵11的位置為基準來調整第二偏向電磁鐵12之位置。亦即，電磁鐵架台2安裝有YZ位置調整機構5，該 YZ位置調整機構5係可藉由旋轉螺桿所得的推進力進行位置調整，俾使在工場等組裝時，可以進行第二偏向電磁鐵12之平面方向、即Y方向及Z方向的位置調整。又，重力方向，係以下述方式進行位置調整：在電磁鐵架台2及固定用電磁鐵架台3之至少一方與第二偏向電磁鐵12之間，插入或拔出襯板(liner)等之位置調整用薄板31進行位置調整。在此，係將YZ位置調整機構5和位置調整用薄板31包含在內而稱為位置調整機構。如此，將較重的第一偏向電磁鐵11作為基準進行固定，且將較輕的第二偏向電磁鐵12，以相對於作為基準之較重的第一偏向電磁鐵11來進行調整。藉由設較輕的第二偏向電磁鐵12進行位置調整的構成，就變得更容易調整。

在工場中，在以水平方式排列的狀態下以第一偏向電磁鐵11為基準而完成第二偏向電磁鐵12之對準的時間點，第一偏向電磁鐵11及第二偏向電磁鐵12係成為已藉由螺栓螺帽等支撐、固定於電磁鐵架台2的狀態。將該狀態稱為被模組(module)化，且將該第一偏向電磁鐵11及第二偏向電磁鐵12和電磁鐵架台2被模組化者稱為經模組化的掃描電磁鐵1。

如以上，將排列配置有二個偏向電磁鐵，且被組入於使屬於粒子線之行進方向的Z方向成為重力方向的粒子線照射裝置中的掃描電磁鐵，在工場的掃描電磁鐵單體之組裝階段中，為了容易搭載偏向電磁鐵而水平置放，並使二個偏向電磁鐵的位置關係對準。將經對準調整 該二個偏向電磁鐵的掃描電磁鐵1，在現場組入於粒子線照射裝置，且如第1圖之方式使二個偏向電磁鐵以重力方向之方式排列的狀態下，藉由設置於與掃描電磁鐵安設架台7之間的掃描電磁鐵位置調整機構6，來進行對於所設計的粒子線之軸的對準。如此，使在工場組裝後的掃描電磁鐵1立起90度並安設於掃描電磁鐵安設架台7。由於第一偏向電磁鐵11及第二偏向電磁鐵12，係包夾固定於電磁鐵架台2及固定用電磁鐵架台3，所以在立起90度時，二者的位置關係亦不易對後述之如習知的掃描電磁鐵般僅由單側所支撐的結構產生變化。第一偏向電磁鐵11及第二偏向電磁鐵12固定於電磁鐵架台2及固定用電磁鐵架台3後的掃描電磁鐵1整體，係能夠藉由掃描電磁鐵位置調整機構6而分別進行平面方向、及重力方向的位置調整。

在粒子線治療中，有時會有以可從各種方向之方式照射粒子線，而搭載於使粒子線照射裝置旋轉的高架(gantry)上。在此情況下，亦較多情況是在將粒子線照射裝置安裝於高架上時，以使粒子線朝重力方向照射的角度作為基準，並以該基準的角度進行調整安裝。又，雖然第1圖的掃描電磁鐵安設架台7係從地面支撐，但是即便是從建築物的牆壁或天花板支撐的方法亦能夠應用。

第5圖係顯示習知的掃描電磁鐵100之構成的示意圖。在掃描電磁鐵安設架台70安裝有電磁鐵架台20，且透過位置調整機構51使第一偏向電磁鐵11安裝至已安裝於電磁鐵架台20的第一偏向電磁鐵架台21。又， 透過位置調整機構52使第二偏向電磁鐵12安裝置已安裝於電磁鐵架台20的第二偏向電磁鐵架台22。如此，習知的第一偏向電磁鐵11及第二偏向電磁鐵12係藉由所謂的懸臂支撐將各自的偏向電磁鐵以個別地進行對準的方式安裝於電磁鐵架台20。在該構成中，係在現場組入於粒子線照射裝置時，分別逐台地將第一偏向電磁鐵11藉由位置調整機構51來進行對準，將第二偏向電磁鐵22藉由位置調整機構52來進行對準，花費較多的現場作業時間。

相對於此，在第1圖的本發明之實施形態1的掃描電磁鐵1中，因現場的對準作業，只要是藉由掃描電磁鐵位置調整機構6所為的掃描電磁鐵1整體的對準作業即可，故使對準作業的時間會變少。又，由於第一偏向電磁鐵11及第二偏向電磁鐵12係包夾固定於電磁鐵架台2及固定用電磁鐵架台3，所以在工場水平狀態下對於第一偏向電磁鐵11調整第二偏向電磁鐵12的位置之後，在現場立起90度並組入於粒子線照射裝置時，第一偏向電磁鐵11與第二偏向電磁鐵12的位置關係不易變化。更且，因即便在工場的對準作業中，仍是調整較輕的第二偏向電磁鐵之位置，故使對準作業變得容易。

再者，本發明係能夠在該發明的範圍內將實施形態適當進行變化、省略。

Claims (3)

1. 一種掃描電磁鐵，係朝Z方向排列配置有第一偏向電磁鐵及第二偏向電磁鐵者，前述第一偏向電磁鐵係使朝前述Z方向行進的粒子線朝屬於與前述Z方向成垂直之一方向的X方向偏向，前述第二偏向電磁鐵係使朝前述Z方向行進的粒子線朝與前述Z方向和前述X方向成垂直的Y方向偏向，其中：前述第一偏向電磁鐵係比前述第二偏向電磁鐵更重；前述第一偏向電磁鐵係固定於電磁鐵架台、和與該電磁鐵架台相對向所配置的固定用電磁鐵架台；前述第二偏向電磁鐵係透過位置調整機構而安裝於前述電磁鐵架台，前述位置調整機構係用以調整前述第二偏向電磁鐵與前述第一偏向電磁鐵之位置關係者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之掃描電磁鐵，其中，前述第二偏向電磁鐵之包夾於前述電磁鐵架台和前述固定用電磁鐵架台之方向的前述位置調整機構，為包夾於前述電磁鐵架台及前述固定用電磁鐵架台之至少一方與前述第二偏向電磁鐵之間的位置調整用薄板。
3. 一種具備掃描電磁鐵之粒子線照射裝置的製造方法，該粒子線照射裝置係具備有申請專利範圍第1項或第2項所述之掃描電磁鐵，該粒子線照射裝置的製造方法包含： 第一步驟，係在前述Z方向成為水平方向的狀態下，藉由前述位置調整機構來調整前述第二偏向電磁鐵相對於前述第一偏向電磁鐵的位置之後，將前述第二偏向電磁鐵固定於前述固定用電磁鐵架台以組裝掃描電磁鐵；以及第二步驟，係將由前述第一步驟所組裝後的掃描電磁鐵，以前述Z方向成為重力方向的狀態，透過掃描電磁鐵位置調整機構而搭載於掃描電磁鐵安設架台，且藉由前述掃描電磁鐵位置調整機構，相對於在該粒子線照射裝置中所設計的粒子線之軸而調整前述掃描電磁鐵的位置。