TWI709423B - 粒子線醫療裝置 - Google Patents

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TWI709423B
TWI709423B TW107135029A TW107135029A TWI709423B TW I709423 B TWI709423 B TW I709423B TW 107135029 A TW107135029 A TW 107135029A TW 107135029 A TW107135029 A TW 107135029A TW I709423 B TWI709423 B TW I709423B
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日商東芝股份有限公司
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Abstract

[課題]藉由在與設在移動地板的機器相連接的纜線的配線下工夫，以提供旋轉動作的安定性優異的粒子線醫療裝置。 [解決手段]粒子線醫療裝置(10)係具備有：旋轉機架(15)，其係在使射束(19)的照射口(18)固定在機體的狀態下進行軸旋轉；移動地板(12)，其係被設在該旋轉機架(15)的內側，將複數板材(11)相互彎曲自如地作環狀結合而成，收容由靜止系統被固定的床(24)的至少一部分，在貫穿照射口(18)的狀態下，連同旋轉機架(15)一起進行周旋轉；纜線(31)，其係與被固定在該移動地板(12)的機器(25)相連接，且貫穿旋轉機架(15)而被配線在其外側；及調節部(30)，其係進行軸旋轉時，調整被配線在旋轉機架(15)的內側的纜線(31)的長度。

Description

粒子線醫療裝置
本發明之實施形態係關於具有旋轉機架(gantry)的粒子線醫療裝置。
對患者的患部(癌症)照射質子、碳離子等粒子線射束來進行治療的粒子線治療已廣被實施。以如上所示之粒子線治療之一而言，有在形成在大型旋轉機構(以下稱為旋轉機架)內部的治療室內，將橫臥在治療床上的患者定位，照射粒子線射束者。
如上所示之具備有旋轉機架的粒子線醫療裝置係使被固定在旋轉機架的照射口旋轉，或在治療室內使治療床位移，藉此由任意方向使粒子線射束照射在患者的患部。 接著，形成在旋轉機架內部的治療室係與旋轉機架的旋轉位置無關地，藉由採用地板面為水平平坦狀、其他面為沿著旋轉機架的內周的拱狀的D文字剖面的移動地板所形成。
一邊使照射口進行全周旋轉，一邊以維持水平平坦地板面與拱面的移動地板形成治療室，藉此達成該治療室的內部空間中的技師作業性的提升、或橫臥在治療床的患者的精神上的壓迫感的減低。 以如上所示者而言，有日本公開專利公報日本特開平11-47287號公報(以下稱為專利文獻1)、同樣為日本公開專利公報的日本特開2001-353228號公報(以下稱為專利文獻2)、及同樣為日本公開專利公報的日本特開2011-156263號公報(以下稱為專利文獻3)。
(發明所欲解決之課題)
若機器被設在該移動地板，對該機器輸入輸出訊號的纜線(cable)或供給電力的纜線係通過被設在旋轉機架的貫穿孔而伸至其外側。如上所述，移動地板係具有D文字剖面，因此設在移動地板的機器的位置與設在旋轉機架的貫穿孔的位置的距離係取決於旋轉機架的旋轉角度而非為固定。
因此，若纜線伴隨旋轉機架的旋轉而牽引時，隨著移動地板與旋轉機架的間隙變窄，在該間隙發生纜線過長，有纜線纏繞而破損、或阻礙旋轉機架安定旋轉之虞。
本發明之實施形態係考慮到如上所示之情形而完成者，目的在藉由在與設在移動地板的機器相連接的纜線的配線下工夫，以提供旋轉動作的安定性優異的粒子線醫療裝置。 (解決課題之手段)
在實施形態之粒子線醫療裝置中，其特徵為：具備有：旋轉機架，其係在使射束的照射口固定在機體的狀態下進行軸旋轉；移動地板，其係被設在前述旋轉機架的內側，將複數板材相互彎曲自如地作環狀結合而成，收容由靜止系統被固定的床的至少一部分，在貫穿前述照射口的狀態下，連同前述旋轉機架一起進行周旋轉；纜線，其係與被固定在前述移動地板的機器相連接，且貫穿前述旋轉機架而被配線在其外側；及調節部，其係進行前述軸旋轉時，調整被配線在前述旋轉機架的內側的前述纜線的長度。 (發明之效果)
藉由本發明之實施形態，藉由在與設在移動地板的機器相連接的纜線的配線下工夫，以提供旋轉動作的安定性優異的粒子線醫療裝置。
以下根據所附圖示，說明本發明之實施形態。 圖1係實施形態之粒子線醫療裝置10的X-Y剖面圖，圖2係顯示其Y-Z剖面圖。圖3係顯示粒子線醫療裝置10的外觀。
如上所示，粒子線醫療裝置10係具備有：在使射束19的照射口18固定在機體的狀態下進行軸旋轉的旋轉機架15；設在該旋轉機架15的內側，將複數板材11(參照圖4)相互彎曲自如地進行環狀結合而成，收容由靜止系統21被固定的床24的至少一部，在貫穿照射口18的狀態下，連同旋轉機架15一起進行周旋轉的移動地板12；與被固定在該移動地板12的機器25(25A、25B)相連接，且貫穿旋轉機架15而被配線在其外側的纜線31；及進行軸旋轉時，調整被配線在旋轉機架15的內側的纜線31的長度，且使該纜線31的過度張力或鬆弛消除的調節部30(30A、30B)。
此外，粒子線醫療裝置10係具備有：具有水平地板面及拱頂棚，且具有收容床24的至少一部分的內部空間的隧道構造體16；及相對旋轉機架的內側面15a，使隧道構造體16進行旋轉位移，藉此與旋轉機架15的軸旋轉無關係地由靜止系統觀看，將隧道構造體16形成為靜止狀態的旋轉支持部57。
如圖3所示，旋轉機架15係一般具有圓筒形狀的大型構造物，藉由外接於其兩緣端的外周面的複數旋轉驅動部23的旋轉驅動，繞著旋轉軸(Z軸)旋轉。接著，旋轉機架15係透過旋轉驅動部23，藉由基礎21(靜止系統)來支撐其重量。 旋轉機架15係在使被固定在靜止系統的床24配置在內側，且使射束19的照射口18固定在機體的狀態下進行軸旋轉。
在該旋轉機架15係除了粒子線射束19的照射口18之外，設有多數射束輸送系統27、射束的偏向電磁石28、其他控制機器或構造物。 粒子線射束19係以直線加速器使在省略圖示的離子源所發生的離子(重粒子或質子離子)加速，另外藉由入射至圓形加速器(省略圖示)而提高至設定能量來生成。
接著，由圓形加速器被輸出的粒子線射束19係由設成與旋轉機架15一體旋轉的射束輸送系統(省略圖示)的旋轉軸Z的延長線上入射。照射口18係朝向旋轉機架15的內側被插入，連同該旋轉機架15一起在床24的周圍作±180度旋轉。 如上所示入射至射束輸送系統的粒子線射束19係其軌道藉由偏向電磁石28而被彎曲，由照射口18由360度的任意方向被照射至橫臥在床24的患者。
該床24係地基被固定在建築物側的基礎(靜止系統)21，在旋轉機架15的內部移動，將患者的患部定位在粒子線射束19的照射位置。 若粒子線射束19朝向患部照射，通過患者體內時會失去動能而使速度降低，並且受到與速度平方大致呈反比的阻力，若降低至某一定速度，即急遽停止。 接著，在粒子線射束19的停止點近傍，被放出被稱為布勒格尖峰(Bragg peak)的高能量。為了進行床24的定位而使該布勒格尖峰的放出位置與患部相一致，執行僅使患部組織滅死而正常組織的障礙少的治療。
圖4係抽出移動地板12及隧道構造體16的部分來顯示的圖。構成移動地板12的板材11的各個係以長邊方向的撓度剛性大且輕量為宜。接著，複數板材11在其側緣部彎曲自如地相互結合。
接著，移動地板12係使照射口18貫穿至設在其一部分的開口，藉此與旋轉機架15的旋轉同步來使移動地板12旋轉。 在該形成為環狀的移動地板12的兩端，滑動自如地扣合有具有包括圓弧及直線的閉軌道的第1軌條13A及第2軌條13B。 藉此，移動地板12的內部空間係形成以平坦水平地板與拱形所包圍的隧道形狀，該移動地板12係可在保持使隧道形狀靜止的狀態下繞著旋轉軸Z旋轉。
該移動地板12係因存在後述之隧道構造體16，充分確保治療室的空間，因此並不需要以旋轉軸方向(Z軸方向)擴展。因此，可輕量且將機械剛性設計較高，因此可在平順地且維持靜音性的狀態下實施移動地板12的旋轉運動。
第1軌條13A係被支持在一端連接於固定床24的基礎21的垂直壁面(靜止系統)的開口的空洞體53的另一端。 其中，第1軌條13A之由基礎21的支持並非限定於圖示之方法。亦可例如在對旋轉機架15的內周面旋轉自如而設的支持部(省略圖示)固定第1軌條13A，該支持部被支持在基礎21的垂直壁面(靜止系統)60，藉此，第1軌條13A間接被支持在靜止系統。
第2軌條13B係被固定在剖面形狀與該第2軌條13B的形狀大致相一致的隧道構造體16的周緣。接著，第2軌條13B係以夾著照射口18的方式與第1軌條13A對向配置且扣合於移動地板12的另一端。 第1軌條13A與第2軌條13B的間隔若比被兩者所夾的照射口18的寬幅為稍微寬即可。 藉此，在連同旋轉機架15一起旋轉的移動地板12中，藉由節制旋轉軸(Z軸)方向的尺寸，可兼顧重量的削減與機械剛性的提升。
在隧道構造體16中，在第2軌條13B的相反側，係以閉塞開口的方式設有面板51。接著，該面板51係被支持在與旋轉機架15的旋轉軸Z相一致而自在地旋動的旋轉支持部57的旋轉軸52。 其中，隧道構造體16並非為必須的構成要素，亦可取而代之，使移動地板12擴張至面板51來代替之。
旋轉支持部57係將由被固定在旋轉機架的內側面15a的架台(stand)56軸支隧道構造體16的旋轉軸52作旋轉位移。藉此不會有取決於旋轉機架15的旋轉位移的情形，以平坦的地板面恒常保持水平的方式，隧道構造體16係相對靜止系統呈靜止。
旋轉支持部57係在靜止系統中，其旋轉軸52以與旋轉機架15為相反方向作旋轉位移。結果，因旋轉支持部57被固定在旋轉機架15的內側面15a，即使在由靜止系統觀看為照射口18正在周繞的情形下，亦可將隧道構造體16保持為靜止狀態。
此外，在旋轉支持部57係設有在鉛直方向支持其本身重量的支持構件26。該支持構件26的一端係被固定在隧道構造體16或面板51，其另一端係無摩擦接觸旋轉機架的內側面15a且以其周方向進行旋轉。 其中，旋轉支持部57的旋轉軸52係除了藉由馬達等而使其驅動旋轉的情形之外，亦可為作自由旋轉者。
在本實施形態中例示旋轉支持部57係包含旋轉軸52與架台56者來進行說明，但是並非為特別限定者，若為可支持對旋轉機架的內側面15a相對作旋轉位移的移動地板12及隧道構造體16者，即適當採用。
移動地板12係包含照射口18所貫穿的部位的板材11的結合被分斷的至少二個分割體17A、17B。接著，各個分割體17A、17B係具備作為用以在軌條13的閉軌道彼此獨立行走的驅動機器25(25A、25B)。
以如上所示之驅動機器25A、25B而言，具體而言可採用齒條與小齒輪(rack and pinion)機構。此時，使被稱為小齒輪的小口徑的圓形齒輪旋轉的馬達被設在構成分割體17的板材11。接著，在第1軌條13A及第2軌條13B的至少一方，設置進行切齒的齒條。若將該齒條與小齒輪相組合且對小齒輪施加旋轉力，被轉換成朝向齒條的長邊方向的直線力，移動地板12的分割體17係沿著軌條13的閉軌道移動。
以驅動機器25A、25B而言，並非為限定於齒條與小齒輪機構，若為可使分割體17A、17B對軌條13的閉軌道分別獨立行走者，即可適當採用。
根據圖5，說明纜線長度調整部30的構成。圖5(A)係顯示被固定在移動地板的驅動機器25近接調整部30時的纜線31的狀態，圖5(B)係顯示驅動機器25遠離調整部30時的纜線31的狀態。
調節部30係具有：被設在纜線31貫穿的旋轉機架的位置且將該纜線31折返來進行收容的外殼32；在該外殼32的內部，以被設在前端的牽引托架35保持纜線31的一部分的線材(wire)33；及設在外殼32且將線材33從其末端捲繞且按照牽引托架35的位移而以正/反方向進行旋轉的機輪36。 與驅動機器25的連接側為相反側的纜線31係在固定部37中在貫穿外殼32的側周壁的狀態下被固定，且被導引至外殼32的外側。
機輪36係其旋轉彈性地被彈壓在捲繞線材33的方向(拉入纜線31的方向)。藉此，驅動機器25接近調節部30的開口時，如圖5(A)所示，纜線31係被拉入牽引托架35而被收容在外殼32的內部。 另一方面，驅動機器25遠離調節部30的開口時，如圖5(B)所示，纜線31係抵抗牽引托架35的彈壓力而被拉出至外殼32的外部。其中，纜線31的拉出方向可為任意。
以機輪36的其他實施例而言，亦可連接被驅動控制的馬達，來驅動控制機輪36的旋轉。 藉由如上所示構成調節部30，調整被配線在進行軸旋轉的旋轉機架15的內側的纜線31的長度，可使纜線31的過度張力或鬆弛解除。
在實施形態中，驅動機器25係例示使構成移動地板12的分割體17A、17B行走的驅動機器，惟並無特別限定。驅動機器25亦有為設在移動地板12的感測器或致動器等機器的情形。
此外，亦有在移動地板12設有複數驅動機器25的情形，此時，纜線31係將被連接在複數驅動機器25的各個的複數線(省略圖示)捆束成一條，被覆而構成。如上所示構成纜線31的線係對驅動機器25供給電力者，或傳送感測器等的檢測訊號或致動器的控制訊號者。 此外，亦可以透明構件構成外殼31，可由外部視認所收容的纜線31的形狀。
參照圖6、圖7、圖8、圖9，說明移動地板12及纜線長度調整部30(30A、30B)的動作。 進行旋轉的移動地板12的平坦水平地板面並未發生間隙，必須確保往來的技師的安全。
因此，使分割體17A、17B移動的驅動機器25A、25B係若分割體的邊緣14A、14B位於平坦水平地板面時，該邊緣14A、14B設定為照射口18、或彼此相抵接，以在平坦水平地板面不會產生間隙的方式予以控制。另一方面，位於拱頂棚的邊緣14A、14B係形成間隙，容許旋轉機架15的內側面15a從形成在拱側的移動地板12的開口顯露。
結果，如圖6、圖7、圖8、圖9所示，機器25A、25B與相對應的調節部30A、30B的距離亦依照射口18的旋轉位置而改變。
檢討如圖6所示，將旋轉機架15的旋轉角度設定為0度，且使照射口18位於床24的正上方的情形。此時係在水平地板面使分割體的邊緣14A、14B彼此相抵接，藉此不會使地板面產生開口，而形成移動地板12的水平平坦地板面。 此時，機器25A、25B係均位於水平地板面，纜線31A、31B係均成為由調節部30A、30B被拉出一半左右的狀態。
此外，檢討如圖7所示，將旋轉機架15的旋轉角度設定為45度，且使照射口18位於床24的斜上方的情形。此時亦在水平地板面使分割體的邊緣14A、14B彼此相抵接，藉此不會使地板面產生開口，而形成移動地板12的水平平坦地板面。 此時，其中一方機器25A係位於水平地板面，對應的纜線31A係成為由調節部30A朝向旋轉中心幾乎全部被拉出的狀態。另一方機器25B係位於拱頂棚，對應的纜線31B係成為幾乎被收容在調節部30B的狀態。
接著，檢討如圖8所示，將旋轉機架15的旋轉角度設定為+135度，且使照射口18位於床24的斜下方的情形。此時，分割體的邊緣14A、14B係抵接於照射口18之側，藉此不會產生開口，而形成移動地板12的水平平坦地板面。 此時，機器25A、25B係均位於拱頂棚，其中一方纜線31A係成為大致被收容在調節部30A的狀態，另一方纜線31B係形成為由調節部30B幾乎全部被拉出且沿著周方向作配置的狀態。
此外，檢討如圖9所示，將旋轉機架15的旋轉角度設定為180度，且使照射口18位於床24的正下方的情形。此時亦使照射口18與分割體的邊緣14A、14B相抵接，藉此不會使照射口18的兩側產生開口，而形成移動地板12的水平平坦地板面。 此時，機器25A、25B係均位於拱頂棚，纜線31A、31B係成為均由調節部30A、30B沿著周方向而大致全部被拉出的狀態。
其中，上述之照射口18、分割體17A、17B、機器25A、25B、及調整部30A、30B的位置關係係顯示為例示者。因此，該等關係亦依軌條13的圓弧軌道及直線軌道的長度或照射口18的尺寸而被適當變更。此外，在上述之例中，係記述旋轉機架15以單一方向以180度的範圍進行旋轉的情形，但是旋轉機架15亦可以相反方向以180度的範圍進行旋轉。
藉由以上所述之至少一個實施形態的粒子線醫療裝置，調整與設在移動地板的機器相連接的纜線之旋轉機架內側中的配線長度，藉此可使旋轉動作的安定性提升。
以上說明本發明之若干實施形態，惟該等實施形態係提示為例者，並未意圖限定發明之範圍。 該等實施形態係可以其他各種形態實施，可在未脫離發明要旨的範圍內進行各種省略、置換、變更、組合。該等實施形態或其變形係與包含在發明的範圍或要旨同樣地，為包含在申請專利範圍所記載的發明及其均等範圍者。
10‧‧‧粒子線醫療裝置 11‧‧‧板材 12‧‧‧移動地板 13(13A、13B)‧‧‧軌條 14A、14B‧‧‧邊緣 15‧‧‧旋轉機架 15a‧‧‧內側面 16‧‧‧隧道構造體 17(17A、17B)‧‧‧分割體 18‧‧‧照射口 19‧‧‧粒子線射束 21‧‧‧基礎(靜止系統) 23‧‧‧旋轉驅動部 24‧‧‧床 25(25A、25B)‧‧‧機器(驅動機器) 26‧‧‧支持構件 27‧‧‧射束輸送系統 28‧‧‧偏向電磁石 30A‧‧‧調節部 30(30A、30B)‧‧‧調整部 31(31A、31B)‧‧‧纜線 32‧‧‧外殼 33‧‧‧線材 35‧‧‧牽引托架 36‧‧‧機輪 37‧‧‧固定部 51‧‧‧面板 52‧‧‧旋轉軸 53‧‧‧空洞體 56‧‧‧架台 57‧‧‧旋轉支持部
圖1係本發明之實施形態之粒子線醫療裝置的X-Y剖面圖。 圖2係實施形態之粒子線醫療裝置的Y-Z剖面圖。 圖3係顯示實施形態之粒子線醫療裝置的外觀的斜視圖。 圖4係移動地板及隧道構造體的部分的全體斜視圖。 圖5(A)(B)係纜線長度調整部的動作說明圖。 圖6係移動地板及纜線長度調整部的動作說明圖。 圖7係移動地板及纜線長度調整部的動作說明圖。 圖8係移動地板及纜線長度調整部的動作說明圖。 圖9係移動地板及纜線長度調整部的動作說明圖。
10‧‧‧粒子線醫療裝置
12‧‧‧移動地板
13A‧‧‧軌條
15‧‧‧旋轉機架
15a‧‧‧內側面
18‧‧‧照射口
21‧‧‧基礎(靜止系統)
23‧‧‧旋轉驅動部
24‧‧‧床
25A、25B‧‧‧機器(驅動機器)
26‧‧‧支持構件
30A‧‧‧調節部
30B‧‧‧調整部
31A、31B‧‧‧纜線

Claims (6)

  1. 一種粒子線醫療裝置，其特徵為：具備有：旋轉機架，其係在使射束的照射口固定在機體的狀態下進行軸旋轉；移動地板，其係被設在前述旋轉機架的內側，將複數板材相互彎曲自如地作環狀結合而成，收容由靜止系統被固定的床的至少一部分，在貫穿前述照射口的狀態下，連同前述旋轉機架一起進行周旋轉；纜線，其係與被固定在前述移動地板的機器相連接，且貫穿前述旋轉機架而被配線在其外側；及調節部，其係進行前述軸旋轉時，調整被配線在前述旋轉機架的內側的前述纜線的長度，另外具備有軌條，其係具有圓弧軌道及直線軌道，將前述移動地板的兩端之中至少一端滑動自如地扣合，前述移動地板係包含水平前述照射口所貫穿的部位的前述板材的結合被分斷的至少二個分割體，前述機器係設在前述分割體的各個，沿著前述軌條使前述分割體行走者。
  2. 如申請專利範圍第1項之粒子線醫療裝置，其中，前述調節部係具有：外殼，其係被設在前述纜線貫穿的前述旋轉機架的位 置且收容該纜線；線材，其係以前端保持前述纜線的一部分；及機輪，其係被設在前述外殼，且將前述線材從其末端捲繞，按照前述線材的前端的位移，以正/反方向進行旋轉。
  3. 如申請專利範圍第1項之粒子線醫療裝置，其中，前述纜線係將被連接在複數前述機器的各個的複數線捆束而被覆者。
  4. 如申請專利範圍第2項之粒子線醫療裝置，其中，前述機輪的前述旋轉係以捲繞前述線材的方向被彈性彈壓。
  5. 如申請專利範圍第2項之粒子線醫療裝置，其中，前述機輪的前述旋轉係被驅動控制。
  6. 如申請專利範圍第2項之粒子線醫療裝置，其中，前述外殼係以透明構件所構成，可視認所被收容的前述纜線的形狀。
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