WO2013099503A1 - 荷電粒子線照射装置 - Google Patents

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central axis
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暁 矢島
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住友重機械工業株式会社
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    • A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/1087—Ions; Protons

Definitions

  • the present invention relates to a charged particle beam irradiation apparatus that irradiates an object to be irradiated with a charged particle beam.
  • an irradiation unit that irradiates a cancer etc. with a charged particle beam, and the irradiation unit are arranged and can swing within a predetermined angle around the central axis
  • the thing provided with the gantry is known (refer nonpatent literature 1).
  • the irradiation angle of the irradiation unit can be changed by changing the angle of the gantry, it is possible to irradiate the charged particle beam from an appropriate angle according to the position of cancer or the like. Become.
  • the isocenter accuracy of the charged particle beam irradiation apparatus decreases as the angle of the gantry is changed due to the influence of mechanical play, the irradiation unit, and the weight of the gantry itself. There was a problem.
  • an object of the present invention is to provide a charged particle beam irradiation apparatus capable of improving isocenter accuracy.
  • the present invention relates to a charged particle beam irradiation apparatus having an irradiation unit that irradiates an object to be irradiated with a charged particle beam, the irradiation unit being disposed, a gantry that can rotate or swing around a central axis, and a central axis A cylindrical side wall extending along the central axis of the side wall, vertical walls provided at both ends in a direction along the central axis of the side wall, and an opening provided in a part of the side wall.
  • a gantry-side transport line that has an enclosure disposed on the gantry and has an entrance portion on which a charged particle beam emitted from an accelerator is incident, and is supported by the gantry and transports the charged particle beam incident from the entrance portion to an irradiation unit,
  • the gantry is provided between the inlet portion of the gantry side transportation line and the enclosure, and supports a gantry rotatably or swingably, and a first shaft with respect to the enclosure.
  • Provided on the opposite side of the only unit characterized in that it comprises a second bearing portion that rotatably or swingably supports the gantry, the.
  • the enclosure has a cylindrical side wall extending along the central axis and an opening provided in a part of the side wall, the patient is not from the direction along the central axis but from the side of the enclosure. Can enter the enclosure.
  • the second bearing portion in the space that can be omitted, it is possible to suppress an increase in the size of the irradiation chamber in the direction along the central axis, and to improve the isocenter accuracy of the apparatus.
  • the gantry may be arranged in a rectangular irradiation chamber so that the central axis is along one diagonal line of the irradiation chamber.
  • the irradiation chamber when the irradiation chamber is rectangular, when the gantry is arranged in the irradiation chamber so that the central axis is along one diagonal line of the irradiation chamber, the direction of the other diagonal line is Since patients can enter the enclosure using the space, the irradiation chamber can be further prevented from being enlarged.
  • a counterweight for balancing the rotation or swing of the gantry and a counterweight that is disposed between the inlet portion of the gantry-side transport line and the enclosure and connects the gantry and the counterweight. And a connecting portion.
  • the rotation or swing of the gantry can be stabilized by providing the counterweight.
  • the counterweight connecting portion is disposed between the entrance portion of the gantry side transportation line and the enclosure, which is easy to secure a space in design, which is advantageous for downsizing of the entire apparatus. It is.
  • the isocenter accuracy can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a charged particle beam irradiation apparatus according to the present invention. It is a top view which shows the state which the gantry of FIG. 1 rotates 90 degrees and is located in a horizontal surface. It is sectional drawing which shows the enclosure of FIG.
  • the charged particle beam irradiation apparatus 1 irradiates a patient's tumor or the like (irradiated body) in the enclosure 2 from the irradiation unit 3.
  • This is a device for performing radiation therapy.
  • the charged particle beam irradiation apparatus 1 includes an accelerator 4 that accelerates charged particles to emit a charged particle beam, a transport line 5 that transports the charged particle beam emitted from the accelerator 4 to an irradiation unit 3, and a central axis CL.
  • the gantry 6 that can swing is provided in the building 100.
  • the building 100 is separated into an irradiation chamber A and an accelerator chamber B by a partition wall 101.
  • a gantry 6 and an enclosure 2 are arranged in the irradiation chamber A, and an accelerator 4 is arranged in the accelerator chamber B.
  • the transport line 5 is provided across both the irradiation chamber A and the accelerator chamber B.
  • the accelerator 4 is a device that emits, for example, a proton beam or a heavy particle (heavy ion) beam as a charged particle beam.
  • a cyclotron, a synchrotron, a synchrocyclotron, and a linear accelerator can be used. From the viewpoint of miniaturization, it is particularly preferable to employ a superconducting cyclotron.
  • the transport line 5 transports the charged particle beam emitted from the accelerator 4 to the irradiation unit 3.
  • the transportation line 5 includes an accelerator side transportation line 5A and a gantry side transportation line 5B.
  • the accelerator 4 side of the transport line 5 is used as an upstream side
  • the irradiation unit 3 side is used as a downstream side for explanation.
  • the accelerator-side transport line 5A is connected to the accelerator 4 in the accelerator room B and is a transport line fixed to the building 100.
  • the accelerator side transport line 5 ⁇ / b> A includes an accelerator side vacuum duct 8, an accelerator side converging electromagnet 9, and an accelerator side deflection electromagnet 10.
  • the accelerator side vacuum duct 8 connects the accelerator 4 and the gantry side transport line 5B.
  • the charged particle beam emitted from the accelerator 4 is transported through the accelerator side vacuum duct 8 to the gantry side transport line 5B.
  • the accelerator-side focusing electromagnet 9 is disposed along the accelerator-side vacuum duct 8 and suppresses the diffusion of the charged particle beam being transported. A total of eight accelerator-side focusing electromagnets 9 are provided. Four of the accelerator-side converging electromagnets 9 are arranged so as to be sandwiched between two sets of accelerator-side deflecting electromagnets 10. The remaining four of the accelerator-side converging electromagnets 9 are arranged two by two on the upstream side and the downstream side of the two sets of accelerator-side deflection electromagnets 10.
  • the accelerator-side deflection electromagnet 10 performs deflection in the traveling direction of the charged particle beam.
  • Two accelerator-side deflecting electromagnets 10 are arranged on the accelerator-side vacuum duct 8 so as to sandwich the four accelerator-side focusing electromagnets 9.
  • the accelerator side deflection electromagnet 10 deflects the traveling direction of the charged particle beam along the accelerator side vacuum duct 8.
  • the gantry side transport line 5B is connected to the irradiation unit 3 and is a transport line fixed to the gantry 6.
  • the gantry side transport line 5 ⁇ / b> B moves around the central axis CL together with the gantry 6.
  • the gantry side transport line 5B includes a gantry side vacuum duct 11, a first gantry side deflection electromagnet 12, a gantry side convergence electromagnet 13, a second gantry side deflection electromagnet 14, a first scanning electromagnet 15, and a third gantry side deflection.
  • An electromagnet 16, a second scanning electromagnet 17, and a fourth gantry side deflection electromagnet 18 are provided.
  • the gantry-side vacuum duct 11 connects the accelerator-side vacuum duct 8 of the accelerator-side transport line 5A and the irradiation unit 3, and constitutes a charged particle beam path.
  • the first gantry-side deflection electromagnet 12 is an electromagnet that deflects the traveling direction of the charged particle beam incident from the accelerator-side vacuum duct 8 along the center axis CL in a direction away from the center axis CL.
  • the first gantry-side deflection magnet 12 deflects the traveling direction of the charged particle beam in a direction inclined by 60 ° from the central axis CL.
  • the first gantry side deflection electromagnet 12 and the gantry side vacuum duct 11 in the first gantry side deflection electromagnet 12 constitute an inlet P connected to the accelerator side transport line 5A.
  • the gantry-side converging electromagnets 13 are three electromagnets that converge the beam diameter of the charged particle beam deflected by the first gantry-side deflection electromagnet 12.
  • the charged particle beam converged by the gantry side converging electromagnet 13 proceeds to the second gantry side deflection electromagnet 14.
  • the second gantry side deflection electromagnet 14 deflects the traveling direction of the charged particle beam by 60 ° in the direction along the central axis CL.
  • the charged particle beam deflected by the second gantry side deflection electromagnet 14 travels to the first scanning electromagnet 15.
  • the first scanning electromagnet 15 scans the charged particle beam in a direction perpendicular to the traveling direction of the charged particle beam passing through the first scanning electromagnet 15.
  • the third gantry side deflection electromagnet 16 deflects the traveling direction of the charged particle beam scanned by the first scanning electromagnet 15 by 45 ° in a direction approaching the central axis CL.
  • the charged particle beam deflected by the third gantry side deflection electromagnet 16 proceeds to the second scanning electromagnet 17.
  • the second scanning electromagnet 17 performs scanning of the charged particle beam in a direction orthogonal to the traveling direction of the charged particle beam passing through the second scanning electromagnet 17 and orthogonal to the scanning direction of the first scanning electromagnet 15.
  • the fourth gantry side deflection electromagnet 18 deflects the traveling direction of the charged particle beam scanned by the second scanning electromagnet 17 by 45 ° in a direction perpendicular to the central axis CL.
  • the fourth gantry side deflection electromagnet 18 is the last deflection electromagnet constituting the gantry side transport line 5B.
  • the charged particle beam deflected by the fourth gantry side deflection electromagnet 18 is supplied to the irradiation unit 3.
  • the irradiation unit 3 irradiates a patient's tumor placed on the treatment table 20a in the enclosure 2 with a charged particle beam.
  • the enclosure 2 has a cylindrical side wall 2a extending along the central axis CL, and is formed so as to surround the central axis CL (see FIG. 3). Both ends of the side wall 2a in the direction along the central axis CL are closed by a vertical wall 2b perpendicular to the central axis CL. An opening 2c is provided in a part of the side wall 2a. When viewed from the direction along the central axis CL, the side wall 2a has a U shape that is open to the side.
  • a patient or a doctor can go back and forth between the irradiation room A and the enclosure 2 through the opening 2c.
  • a part of the side wall 2a is a moving wall 2d, and the irradiation unit 3 penetrates the moving wall 2d.
  • the moving wall 2d is movable together with the irradiation unit 3 that rotates around the central axis CL as the gantry 6 rotates.
  • the enclosure 2 has a sufficient length in the extending direction of the central axis CL, and is configured to be open so that a patient placed on the treatment table 20a does not feel a blockage.
  • the treatment table 20a in the enclosure 2 is movably supported by a six-axis articulated robot arm 20b.
  • the six-axis articulated robot arm 20b controls the position and posture of the treatment table 20a with high accuracy according to the treatment plan.
  • the gantry 6 is configured to be swingable about the central axis CL.
  • FIG. 1 shows the gantry 6 in a posture standing up in the vertical direction.
  • FIG. 2 shows the gantry 6 in a posture in which the gantry-side transport line 5B is positioned in the horizontal plane after being rotated by 90 ° from the state of FIG.
  • the gantry 6 is 90 ° downward (in the direction in which the gantry-side transport line 5B is directed downward from the horizontal plane) and upward (the gantry-side transport line 5B is in the upward direction from the horizontal plane) with reference to the attitude angle shown in FIG. It can be swung in a range of 110 ° in the direction of heading.
  • the upper angle range is set to 110 ° instead of 90 °, thereby avoiding the necessity of changing the posture of the patient for oblique irradiation at a slight angle, and the convenience of the apparatus. Is increasing.
  • the gantry 6 includes an inlet side support portion 21, a ladder portion 22, a shaft holding portion 23, a central housing portion 24, a tip housing portion 25, a first bearing portion 26, and a second bearing portion 27.
  • the accelerator side transport line 5A side in the extending direction of the central axis CL will be described as the rear side, and the opposite side as the front side.
  • the inlet side support part 21 is a part that supports the inlet part P of the gantry side transport line 5B.
  • the inlet side support portion 21 is fixed to a ladder portion 22 provided along the gantry side transport line 5B.
  • the inlet side support portion 21 is integrated with the ladder portion 22 to support the inlet portion P of the gantry side transport line 5B.
  • the ladder portion 22 supports the three gantry-side converging electromagnets 13 constituting the gantry-side transport line 5B.
  • the inlet side support portion 21 and the ladder portion 22 are connected to a cylindrical shaft holding portion 23.
  • the shaft holding portion 23 is a cylindrical portion that holds a shaft portion 23a that protrudes along the central axis CL. On the shaft holding portion 23, a central housing portion 24 to which the front end of the ladder portion 22 is connected is coupled.
  • the central housing portion 24 is a housing-like frame portion that supports the second gantry-side deflection electromagnet 14, the first scanning electromagnet 15, and the third gantry-side deflection electromagnet 16 that constitute the gantry-side transport line 5B. .
  • the central housing part 24 is connected to the tip housing part 25 in the extending direction of the central axis CL.
  • the front end housing portion 25 is a housing-shaped frame portion configured to surround the fourth gantry-side deflection electromagnet 18.
  • the tip housing part 25 is located near the outer periphery of the enclosure 2.
  • the tip housing part 25 supports the second scanning electromagnet 17 and the fourth gantry side deflection electromagnet 18 that constitute the gantry side transport line 5B.
  • a part of the front end housing part 25 is provided around the front side of the enclosure 2 and has a shaft part 25a protruding along the central axis CL.
  • the first bearing portion 26 and the second bearing portion 27 are fixed to the building 100, and support the gantry 6 so as to be swingable about the center axis CL.
  • the first bearing portion 26 and the second bearing portion 27 are arranged in front of and behind the enclosure 2 so as to sandwich the enclosure 2.
  • the first bearing portion 26 is provided between the inlet portion P of the gantry-side transport line 5B and the enclosure 2, and is located on the rear side of the enclosure 2.
  • the first bearing portion 26 is fixed to a wall portion 102 provided in the irradiation chamber A, and rotatably supports the shaft portion 23a of the shaft holding portion 23.
  • the second bearing portion 27 is provided on the opposite side of the first bearing portion 26 with respect to the enclosure 2 and is located on the front side of the enclosure 2.
  • the 2nd bearing part 27 is being fixed to the wall of the irradiation chamber A, and is supporting the axial part 25a of the front-end
  • the charged particle beam irradiation apparatus 1 includes a counterweight 30 for balancing the swing of the gantry 6.
  • the counterweight 30 is disposed so as to be located on the opposite side of the central housing portion 24 with respect to the central axis CL.
  • the counter weight 30 is connected to the gantry 6 via the counter weight connecting portion 31.
  • the counterweight connecting portion 31 is a portion that connects the gantry 6 and the counterweight 30 and is provided between the inlet portion P of the gantry-side transport line 5B and the enclosure 2.
  • the counterweight connecting portion 31 is located on the rear side of the first bearing portion 26.
  • the counterweight connecting part 31 shares a part of the cylindrical shaft holding part 23 constituting the gantry 6. Appropriate shapes and weights of the counterweight 30 and the counterweight connecting portion 31 are selected depending on the balance with the gantry 6.
  • the first and second bearing portions 26 and 27 that support the gantry 6 are provided at positions sandwiching the enclosure 2.
  • the gantry 6 and the irradiation unit 3 in the vicinity of the enclosure 2 can be held with high accuracy.
  • the isocenter accuracy of the apparatus can be improved.
  • the enclosure 2 has a cylindrical side wall 2a extending along the central axis CL and an opening 2c provided in a part of the side wall 2a, patients do not come from a direction along the central axis CL.
  • the enclosure 2 can be entered from the side of the enclosure 2. That is, in the irradiation chamber A, it is not necessary to provide a space for the patients to enter the enclosure 2 on the end side in the direction along the central axis CL of the charged particle beam irradiation apparatus 1.
  • the second bearing portion 27 By installing the second bearing portion 27 in the space that can be omitted, it is possible to suppress an increase in the size of the irradiation chamber A in the direction along the central axis CL and to improve the isocenter accuracy of the apparatus. .
  • the charged particle beam irradiation apparatus 1 when the irradiation chamber A is rectangular, when the gantry 6 is arranged in the irradiation chamber A so that the central axis CL is along one diagonal line of the irradiation chamber A, Since patients can enter the enclosure 2 using the space in the direction along the other diagonal line, the enlargement of the irradiation chamber A can be further suppressed.
  • the counterweight connecting portion 31 is disposed between the inlet portion P of the gantry side transport line 5B and the enclosure 2 that can easily secure a space in design, and therefore the central axis CL This is advantageous in reducing the overall size of the apparatus while balancing and stabilizing the swing of the gantry 6 centering on the.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.
  • a bearing portion may be added behind the first bearing portion 26.
  • the shape and structure of a bearing part are not restricted to what is shown in the said embodiment.
  • the gantry 6 is not limited to the one that oscillates within the angle range shown in the above embodiment, and may oscillate in other angle ranges or may rotate 360 °. Moreover, the structure of the gantry 6 and the transport line 5 is not restricted to what is shown in the said embodiment.
  • the present invention can be used as a charged particle beam irradiation apparatus capable of improving isocenter accuracy.

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Abstract

　本発明は、アイソセンター精度を向上させることができる荷電粒子線照射装置を提供することを目的とする。本発明に係る荷電粒子線照射装置１は、照射部３が配置され、中心軸線ＣＬを中心として回転可能又は揺動可能なガントリ６と、被照射体が配置されるエンクロージャー２と、加速器４から出射された荷電粒子線が入射する入口部Ｐを有し、ガントリ６に支持されると共に入口部Ｐから入射した荷電粒子線を照射部３へ輸送するガントリ側輸送ライン５Ｂと、を備え、ガントリ６は、ガントリ側輸送ライン５Ｂの入口部Ｐとエンクロージャー２との間に設けられた第１の軸受け部２６と、エンクロージャー２に対して第１の軸受け部２６の反対側に設けられた第２の軸受け部２７と、を有する。

Description

荷電粒子線照射装置
　本発明は、被照射体に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置に関する。
　従来、がん等に対する放射線治療を行う荷電粒子線照射装置として、がん等に荷電粒子線を照射する照射部と、当該照射部が配置され、中心軸線を中心として所定角度内を揺動可能なガントリと、を備えたものが知られている（非特許文献１参照）。このような荷電粒子線照射装置では、ガントリの角度変更により照射部の照射角度を変更することができるので、がん等の位置に応じた適切な角度から荷電粒子線を照射することが可能となる。
Eros Pedroni "IMPROVINGGANTRY-BASED PROTON SCANNING BEYOND THE CURRENT STATE OF THE ART" ESTRO29 2010年9月12日－9月16日  BARCELONA SPAIN
　しかしながら、前述した従来の荷電粒子線照射装置においては、機械的なガタや照射部やガントリ自身の重みの影響のため、ガントリの角度変更に伴って荷電粒子線照射装置のアイソセンター精度が低下するという問題があった。
　そこで、本発明は、アイソセンター精度を向上させることができる荷電粒子線照射装置を提供することを目的とする。
　本発明は、被照射体に荷電粒子線を照射する照射部を有する荷電粒子線照射装置であって、照射部が配置され、中心軸線を中心として回転可能又は揺動可能なガントリと、中心軸線に沿って延伸する筒状の側壁と、側壁の中心軸線に沿った方向における両端に設けられた垂直壁と、側壁の一部に設けられた開口部とを有し、被照射体がその内部に配置されるエンクロージャーと、加速器から出射された荷電粒子線が入射する入口部を有し、ガントリに支持されると共に入口部から入射した荷電粒子線を照射部へ輸送するガントリ側輸送ラインと、を備え、ガントリは、ガントリ側輸送ラインの入口部とエンクロージャーとの間に設けられ、ガントリを回転可能又は揺動可能に支持する第１の軸受け部と、エンクロージャーに対して第１の軸受け部の反対側に設けられ、ガントリを回転可能又は揺動可能に支持する第２の軸受け部と、を有していることを特徴とする。
　上記荷電粒子線照射装置によれば、ガントリを支持する第１及び第２の軸受け部がエンクロージャーを挟む位置に設けられているので、エンクロージャーの片側にのみ軸受け部が設けられていた従来の装置と比べて、エンクロージャー付近のガントリ及び照射部を精度良く保持することができる。その結果、ガントリの角度変更による照射部のアイソセンター位置のずれを抑制することができるので、装置のアイソセンター精度を向上させることができる。また、エンクロージャーは、中心軸線に沿って延伸する筒状の側壁と側壁の一部に設けられた開口部とを有するため、患者らは中心軸線に沿った方向からではなく、エンクロージャーの側方からエンクロージャー内に入ることができる。つまり、照射室において、荷電粒子線照射装置の中心軸線に沿った方向における端部側に、患者らがエンクロージャー内に入るためのスペースを設ける必要が無くなる。この省略可能となったスペースに第２の軸受け部を設置することで、中心軸線に沿った方向の照射室の大型化を抑制すると共に、装置のアイソセンター精度を向上させることができる。
　上記荷電粒子線照射装置において、ガントリは、矩形状の照射室内に、中心軸線が照射室の一の対角線に沿うように配置されても良い。
　上記荷電粒子線照射装置によれば、照射室が矩形状である場合、中心軸線が照射室の一の対角線に沿うようにガントリが照射室内に配置されると、他の対角線に沿った方向のスペースを活用して患者らがエンクロージャー内に入ることができるため、より照射室の大型化を抑制できる。
　上記荷電粒子線照射装置において、ガントリの回転又は揺動のバランスを取るためのカウンタウェイトと、ガントリ側輸送ラインの入口部とエンクロージャーとの間に配置され、ガントリとカウンタウェイトとを連結するカウンタウェイト連結部と、を更に備えても良い。
　上記荷電粒子線照射装置によれば、カウンタウェイトを備えることで、ガントリの回転又は揺動を安定させることができる。しかも、上記荷電粒子線照射装置によれば、設計上スペースを確保しやすいガントリ側輸送ラインの入口部とエンクロージャーとの間にカウンタウェイト連結部を配置しているので、装置全体の小型化に有利である。
　本発明によれば、アイソセンター精度を向上させることができる。
本発明に係る荷電粒子線照射装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１のガントリが９０°回転して水平面内に位置する状態を示す平面図である。 図１のエンクロージャーを示す断面図である。
　以下、本発明に係る荷電粒子線照射装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１及び図２に示されるように、本実施形態に係る荷電粒子線照射装置１は、エンクロージャー２内の患者の腫瘍等（被照射体）に対して、照射部３から荷電粒子線を照射することで放射線治療を行う装置である。
　荷電粒子線照射装置１は、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器４と、加速器４から出射された荷電粒子線を照射部３へ輸送する輸送ライン５と、中心軸線ＣＬを中心として揺動可能なガントリ６と、を建屋１００内に備えている。
　建屋１００は、隔壁１０１によって照射室Ａと加速器室Ｂとに隔てられている。照射室Ａにはガントリ６及びエンクロージャー２が配置されており、加速器室Ｂには加速器４が配置されている。輸送ライン５は、照射室Ａ及び加速器室Ｂの両方に跨がって設けられている。
　加速器４は、荷電粒子線として例えば陽子線、重粒子（重イオン）線等を出射する装置である。加速器４としては、例えばサイクロトロン、シンクロトロン、シンクロサイクロトロン、線形加速器を用いることができる。小型化の観点からは、超伝導サイクロトロンを採用することが特に好ましい。
　輸送ライン５は、加速器４から出射された荷電粒子線を照射部３へ輸送する。輸送ライン５は、加速器側輸送ライン５Ａ及びガントリ側輸送ライン５Ｂから構成されている。以下、輸送ライン５の加速器４側を上流側、照射部３側を下流側として説明に用いる。
　加速器側輸送ライン５Ａは、加速器室Ｂの加速器４に接続されており、建屋１００に対して固定された輸送ラインである。加速器側輸送ライン５Ａは、加速器側真空ダクト８、加速器側収束電磁石９、及び加速器側偏向電磁石１０を備えている。
　加速器側真空ダクト８は、加速器４とガントリ側輸送ライン５Ｂとを繋いでいる。加速器４から出射された荷電粒子線は、加速器側真空ダクト８内を通じてガントリ側輸送ライン５Ｂへ輸送される。
　加速器側収束電磁石９は、加速器側真空ダクト８に沿って配置され、輸送中の荷電粒子線のビームが拡散することを抑制する。加速器側収束電磁石９は、合計八個設けられている。加速器側収束電磁石９のうち四個は、二組の加速器側偏向電磁石１０に挟まれるように配置されている。加速器側収束電磁石９の残りの四個は、二組の加速器側偏向電磁石１０の上流側及び下流側に二個ずつ配置されている。
　加速器側偏向電磁石１０は、荷電粒子線の進行方向の偏向を行う。加速器側偏向電磁石１０は、加速器側真空ダクト８上で四個の加速器側収束電磁石９を挟むように二個ずつ配置されている。加速器側偏向電磁石１０は、加速器側真空ダクト８に沿って荷電粒子線の進行方向を偏向させる。
　ガントリ側輸送ライン５Ｂは、照射部３に接続されており、ガントリ６に対して固定された輸送ラインである。ガントリ側輸送ライン５Ｂは、ガントリ６と一体となって中心軸線ＣＬの周りを移動する。
　ガントリ側輸送ライン５Ｂは、ガントリ側真空ダクト１１、第１のガントリ側偏向電磁石１２、ガントリ側収束電磁石１３、第２のガントリ側偏向電磁石１４、第１の走査電磁石１５、第３のガントリ側偏向電磁石１６、第２の走査電磁石１７、及び第４のガントリ側偏向電磁石１８を備えている。
　ガントリ側真空ダクト１１は、加速器側輸送ライン５Ａの加速器側真空ダクト８と照射部３とを繋いでおり、荷電粒子線の通路を構成する。第１のガントリ側偏向電磁石１２は、中心軸線ＣＬに沿って加速器側真空ダクト８から入射した荷電粒子線の進行方向を中心軸線ＣＬから離れる方向に偏向する電磁石である。第１のガントリ側偏向磁石１２は、荷電粒子線の進行方向を中心軸線ＣＬから６０°傾いた方向へ偏向する。
　第１のガントリ側偏向電磁石１２及び第１のガントリ側偏向電磁石１２内のガントリ側真空ダクト１１は、加速器側輸送ライン５Ａと接続された入口部Ｐを構成する。
　ガントリ側収束電磁石１３は、第１のガントリ側偏向電磁石１２で偏向された荷電粒子線のビーム径を収束させる三個の電磁石である。ガントリ側収束電磁石１３で収束された荷電粒子線は、第２のガントリ側偏向電磁石１４へ進行する。
　第２のガントリ側偏向電磁石１４は、荷電粒子線の進行方向を中心軸線ＣＬに沿う方向へ６０°偏向する。第２のガントリ側偏向電磁石１４で偏向された荷電粒子線は、第１の走査電磁石１５へ進行する。第１の走査電磁石１５は、その内部を通過する荷電粒子線の進行方向に直行する方向における荷電粒子線の走査を行う。
　第３のガントリ側偏向電磁石１６は、第１の走査電磁石１５で走査された荷電粒子線の進行方向を中心軸線ＣＬに近づく方向へ４５°偏向する。第３のガントリ側偏向電磁石１６で偏向された荷電粒子線は、第２の走査電磁石１７へ進行する。第２の走査電磁石１７は、その内部を通過する荷電粒子線の進行方向に直交し、且つ、第１の走査電磁石１５における走査方向と直交する方向における荷電粒子線の走査を行う。
　第４のガントリ側偏向電磁石１８は、第２の走査電磁石１７で走査された荷電粒子線の進行方向を中心軸線ＣＬと直交する方向へ４５°偏向する。第４のガントリ側偏向電磁石１８は、ガントリ側輸送ライン５Ｂを構成する最後の偏向電磁石である。第４のガントリ側偏向電磁石１８で偏向された荷電粒子線は、照射部３に供給される。
　照射部３は、エンクロージャー２内の治療台２０ａに配置された患者の腫瘍に対して荷電粒子線の照射を行う。エンクロージャー２は、中心軸線ＣＬに沿って延伸した筒形状の側壁２ａを有しており、中心軸線ＣＬを囲むように形成されている（図３参照）。側壁２ａの中心軸線ＣＬに沿った方向における両端は中心軸線ＣＬに垂直な垂直壁２ｂによって閉じられている。側壁２ａの一部には開口部２ｃが設けられており、中心軸線ＣＬに沿った方向から見ると側壁２ａは側方に向かって開放されたＵ字形状となっている。患者や医師は、開口部２ｃを介して照射室Ａとエンクロージャー２内との間を行き来することができる。側壁２ａの一部は移動壁２ｄとなっており、移動壁２ｄを照射部３が貫通している。側壁２ａは建屋１００に対して固定されているが、移動壁２ｄはガントリ６の回転に伴って中心軸線ＣＬまわりに回転する照射部３と共に移動可能となっている。エンクロージャー２は、中心軸線ＣＬの延在方向に十分な長さを有しており、治療台２０ａに配置された患者が閉塞感を感じないよう開放的な構成とされている。
　エンクロージャー２内の治療台２０ａは、六軸多関節型ロボットアーム２０ｂによって移動自在に支えられている。六軸多関節型ロボットアーム２０ｂは、治療計画に応じて治療台２０ａの位置や姿勢を高精度に制御する。
　ガントリ６は、中心軸線ＣＬを中心として揺動可能に構成されている。図１は、鉛直方向に立ち上がった姿勢のガントリ６を示している。図２は、図１の状態から９０°回転して、ガントリ側輸送ライン５Ｂが水平面内に位置する姿勢のガントリ６を示している。ガントリ６は、図２に示す姿勢の角度を基準として、下側（ガントリ側輸送ライン５Ｂが水平面よりも下方へ向かう方向）へ９０°、及び上側（ガントリ側輸送ライン５Ｂが水平面よりも上方へ向かう方向）へ１１０°の範囲で揺動可能に構成されている。本実施形態に係るガントリ６は、上側の角度範囲を９０°ではなく１１０°とすることにより、わずかな角度の斜め照射のために患者の姿勢変更が必要となることを避け、装置の利便性を高めている。
　ガントリ６は、入口側支持部２１、ラダー部２２、軸保持部２３、中央筐体部２４、先端筐体部２５、第１の軸受け部２６、及び第２の軸受け部２７を備えている。以下、中心軸線ＣＬの延在方向における加速器側輸送ライン５Ａ側を後側、その反対側を前側として説明する。
　入口側支持部２１は、ガントリ側輸送ライン５Ｂの入口部Ｐを支持する部位である。入口側支持部２１は、ガントリ側輸送ライン５Ｂに沿って設けられたラダー部２２に固定されている。入口側支持部２１は、ラダー部２２と一体となってガントリ側輸送ライン５Ｂの入口部Ｐを支持する。また、ラダー部２２は、ガントリ側輸送ライン５Ｂを構成する三個のガントリ側収束電磁石１３を支持している。入口側支持部２１及びラダー部２２は、円筒状の軸保持部２３と連結している。
　軸保持部２３は、中心軸線ＣＬに沿って突出する軸部２３ａを保持する円筒状の部位である。軸保持部２３上には、ラダー部２２の前端が接続された中央筐体部２４が連結されている。
　中央筐体部２４は、ガントリ側輸送ライン５Ｂを構成する第２のガントリ側偏向電磁石１４、第１の走査電磁石１５、第３のガントリ側偏向電磁石１６を支持する筐体状のフレーム部位である。中央筐体部２４は、中心軸線ＣＬの延在方向で先端筐体部２５と連結している。
　先端筐体部２５は、第４のガントリ側偏向電磁石１８を囲むように構成された筐体状のフレーム部位である。先端筐体部２５は、エンクロージャー２の外周付近に位置する。先端筐体部２５は、ガントリ側輸送ライン５Ｂを構成する第２の走査電磁石１７及び第４のガントリ側偏向電磁石１８を支持している。先端筐体部２５の一部は、エンクロージャー２の前側に回り込んでおり、中心軸線ＣＬに沿って突出する軸部２５ａを有している。
　第１の軸受け部２６及び第２の軸受け部２７は、建屋１００に対して固定されており、中心軸線ＣＬを中心としてガントリ６を揺動可能に支持している。第１の軸受け部２６及び第２の軸受け部２７は、エンクロージャー２を挟むようにエンクロージャー２の前後に配置されている。
　第１の軸受け部２６は、ガントリ側輸送ライン５Ｂの入口部Ｐとエンクロージャー２との間に設けられており、エンクロージャー２の後側に位置している。第１の軸受け部２６は、照射室Ａ内に設けられた壁部１０２に固定されており、軸保持部２３の軸部２３ａを回転可能に支持している。
　第２の軸受け部２７は、エンクロージャー２に対して第１の軸受け部２６の反対側に設けられており、エンクロージャー２の前側に位置している。第２の軸受け部２７は、照射室Ａの壁に固定されており、先端筐体部２５の軸部２５ａを回転可能に支持している。
　また、荷電粒子線照射装置１は、ガントリ６の揺動のバランスを取るためのカウンタウェイト３０を備えている。カウンタウェイト３０は、中心軸線ＣＬに対して中央筐体部２４の反対側に位置するように配置されている。カウンタウェイト３０は、カウンタウェイト連結部３１を介してガントリ６と連結されている。
　カウンタウェイト連結部３１は、ガントリ６とカウンタウェイト３０とを連結する部位であり、ガントリ側輸送ライン５Ｂの入口部Ｐとエンクロージャー２との間に設けられている。カウンタウェイト連結部３１は、第１の軸受け部２６の後側に位置している。
　カウンタウェイト連結部３１は、ガントリ６を構成する円筒状の軸保持部２３の一部を共有している。カウンタウェイト３０及びカウンタウェイト連結部３１の形状や重量は、ガントリ６とのバランスによって適切なものが選択される。
　以上説明した本実施形態に係る荷電粒子線照射装置１によれば、ガントリ６を支持する第１及び第２の軸受け部２６,２７がエンクロージャー２を挟む位置に設けられているので、エンクロージャー２の片側にのみ軸受け部が設けられている従来の装置と比べて、エンクロージャー２付近のガントリ６及び照射部３を精度良く保持することができる。その結果、ガントリ６の角度変更による照射部３のアイソセンター位置のずれを抑制することができるので、装置のアイソセンター精度を向上させることができる。また、エンクロージャー２は、中心軸線ＣＬに沿って延伸する筒状の側壁２ａと側壁２ａの一部に設けられた開口部２ｃとを有するため、患者らは中心軸線ＣＬに沿った方向からではなく、エンクロージャー２の側方からエンクロージャー２内に入ることができる。つまり、照射室Ａにおいて、荷電粒子線照射装置１の中心軸線ＣＬに沿った方向における端部側に、患者らがエンクロージャー２内に入るためのスペースを設ける必要が無くなる。この省略可能となったスペースに第２の軸受け部２７を設置することで、中心軸線ＣＬに沿った方向の照射室Ａの大型化を抑制すると共に、装置のアイソセンター精度を向上させることができる。
　更に、荷電粒子線照射装置１によれば、照射室Ａが矩形状である場合、中心軸線ＣＬが照射室Ａの一の対角線に沿うようにガントリ６が照射室Ａ内に配置されると、他の対角線に沿った方向のスペースを活用して患者らがエンクロージャー２内に入ることができるため、より照射室Ａの大型化を抑制できる。
　また、荷電粒子線照射装置１によれば、設計上スペースを確保しやすいガントリ側輸送ライン５Ｂの入口部Ｐとエンクロージャー２との間にカウンタウェイト連結部３１を配置しているので、中心軸線ＣＬを中心としたガントリ６の揺動のバランスを取って安定させつつ、装置全体の小型化にも有利である。
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、第１の軸受け部２６の後方に軸受け部を追加しても良い。また、軸受け部の形状や構成は上記実施形態に示すものに限られない。
　また、ガントリ６は、上記実施形態に示す角度範囲で揺動するものに限られず、その他の角度範囲で揺動する態様であっても良く、３６０°回転する態様であっても良い。また、ガントリ６や輸送ライン５の構成は、上記実施形態に示すものに限られない。
　本発明は、アイソセンター精度を向上させることができる荷電粒子線照射装置として利用可能である。
　１…荷電粒子線照射装置　２…エンクロージャー　２ａ…側壁　２ｂ…垂直壁　２ｃ…開口部　３…照射部　４…加速器　５…輸送ライン　５Ａ…加速器側輸送ライン　５Ｂ…ガントリ側輸送ライン　６…ガントリ　２０ａ…治療台　２０ｂ…ロボットアーム　２６…第１の軸受け部　２７…第２の軸受け部　３０…カウンタウェイト　３１…カウンタウェイト連結部　１００…建屋　１０１…隔壁　１０２…壁部　Ａ…照射室　Ｂ…加速器室　ＣＬ…中心軸線　Ｐ…入口部

Claims (3)

  1. 　被照射体に荷電粒子線を照射する照射部を有する荷電粒子線照射装置であって、
    　前記照射部が配置され、中心軸線を中心として回転可能又は揺動可能なガントリと、
    　前記中心軸線に沿って延伸する筒状の側壁と、前記側壁の前記中心軸線に沿った方向における両端に設けられた垂直壁と、前記側壁の一部に設けられた開口部とを有し、前記被照射体がその内部に配置されるエンクロージャーと、
    　加速器から出射された前記荷電粒子線が入射する入口部を有し、前記ガントリに支持されると共に前記入口部から入射した前記荷電粒子線を前記照射部へ輸送するガントリ側輸送ラインと、
    　を備え、
    　前記ガントリは、
    　前記ガントリ側輸送ラインの前記入口部と前記エンクロージャーとの間に設けられ、前記ガントリを回転可能又は揺動可能に支持する第１の軸受け部と、
    　前記エンクロージャーに対して前記第１の軸受け部の反対側に設けられ、前記ガントリを回転可能又は揺動可能に支持する第２の軸受け部と、を有していることを特徴とする荷電粒子線照射装置。
  2. 　前記ガントリは、矩形状の照射室内に、前記中心軸線が前記照射室の一の対角線に沿うように配置されることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線照射装置。
  3. 　前記ガントリの回転又は揺動のバランスを取るためのカウンタウェイトと、
    　前記ガントリ側輸送ラインの前記入口部と前記エンクロージャーとの間に配置され、前記ガントリと前記カウンタウェイトとを連結するカウンタウェイト連結部と、を更に備えることを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子線照射装置。
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