WO2014167973A1 - 粒子線照射室 - Google Patents

粒子線照射室 Download PDF

Info

Publication number
WO2014167973A1
WO2014167973A1 PCT/JP2014/057763 JP2014057763W WO2014167973A1 WO 2014167973 A1 WO2014167973 A1 WO 2014167973A1 JP 2014057763 W JP2014057763 W JP 2014057763W WO 2014167973 A1 WO2014167973 A1 WO 2014167973A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
particle beam
opening
beam irradiation
passage
irradiation chamber
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/057763
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
延是 春名
裕介 坂本
雅 片寄
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to US14/772,696 priority Critical patent/US9399147B2/en
Priority to CN201480020418.7A priority patent/CN105102063B/zh
Priority to JP2015511176A priority patent/JP6076470B2/ja
Priority to EP14783188.7A priority patent/EP2985056A4/en
Publication of WO2014167973A1 publication Critical patent/WO2014167973A1/ja

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1077—Beam delivery systems
    • A61N5/1081—Rotating beam systems with a specific mechanical construction, e.g. gantries
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F7/00—Shielded cells or rooms
    • G21F7/005—Shielded passages through walls; Locks; Transferring devices between rooms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1092—Details
    • A61N2005/1094—Shielding, protecting against radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1077—Beam delivery systems

Definitions

  • the present invention relates to a particle beam irradiation chamber in which a particle beam irradiation apparatus for irradiating a target with a charged particle beam accelerated by an accelerator is installed indoors.
  • Charged particles (mainly protons and carbon ions) accelerated to high energy are orbitally accelerated by an accelerator (circular accelerator) such as a synchrotron, and the charged particles (charged particles) are extracted from the orbit.
  • an accelerator such as a synchrotron
  • the charged particles are extracted from the orbit.
  • a beam or a particle beam is used for physical experiments in which a desired object is irradiated by being transported by a beam transport system or particle beam therapy such as cancer therapy.
  • particle beam therapy using an accelerated charged particle beam hereinafter referred to as a particle beam
  • the particle beam is transported to an irradiation apparatus installed in the particle beam irradiation chamber.
  • the thin beam-like particle beam is spread by scanning in two axial directions perpendicular to the beam traveling direction by, for example, two sets of deflection electromagnets, and then further spread through the scatterer. Finally, it is cut into a cancer shape with a collimator and irradiated to the patient.
  • the depth direction of the particle beam is adjusted to a size in the depth direction corresponding to the cancer site of the patient to be treated by widening the range of energy applied to, for example, a ridge filter called a ridge filter.
  • Such a particle beam irradiation method is called an enlarged irradiation method.
  • it is a scanning irradiation that irradiates a cancer site while scanning a particle beam with only two sets of beam scanning deflection magnets while maintaining a narrow beam shape. The way is done.
  • secondary radiation such as neutron rays and photon rays is generated when the particle beam accelerated to high energy collides with the scatterer, collimator, and finally the body of the patient.
  • a radiation source A point where a particle beam accelerated to high energy collides to generate a neutron beam or photon beam secondarily is called a radiation source.
  • the neutron beam generated secondarily has an energy distribution up to the vicinity of the energy of the incident charged particles (in the case of particle beam therapy, a maximum of several hundred MeV per nucleon).
  • the collision frequency between the collimator or the scatterer and the particle beam is small, but the particle beam is finally irradiated into the body of the patient to be treated.
  • High-energy neutron and photon beams are generated, although the total amount of is less than that of the extended irradiation method.
  • the dose near the entrance to the source side of the passage is preferably made as small as possible because the maximum dose is near the entrance to the source side of the passage and the distance is attenuated thereafter.
  • neutrons that arrive directly from the source without shielding in the middle are not slowed down in energy, and thus contribute to the dose equivalent (strictly speaking, the contribution to the dose varies depending on the energy, but in particle beam therapy)
  • neutrons of up to several hundred MeV are generated, and the contribution to the dose equivalent of neutrons of several MeV to several hundred MeV is large).
  • JP 2012-50843 A page 12, FIG. 1
  • JP-A-5-223987 page 6, FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3
  • the passage surrounded by the shielding wall has a maze shape, there is a problem that the occupied area of the particle beam irradiation chamber is increased.
  • the type of particles used in the therapy, the amount of radiation generated, and the energy vary depending on the energy. Therefore, when comparing the areas of the particle beam irradiation chambers, it is necessary to compare in consideration of particles and energy used for treatment.
  • particle beam therapy generates higher-energy neutrons than photon beam therapy, so a thicker shielding wall is required for attenuation, and the length of the path must be increased.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and increases the treatment throughput by reducing the occupation area of the particle beam irradiation chamber and shortening the flow lines of patients and treatment personnel. For the purpose.
  • the first line segment connecting the center of the first opening and the center of the second opening does not intersect the two side walls constituting the passage, and the center of the first opening from the isocenter.
  • the present invention is configured such that the first line connecting the center of the first opening and the center of the second opening does not intersect the two side walls constituting the passage, and the first opening from the isocenter.
  • the vector going to the center of the part is the first vector
  • the vector going from the center of the first opening to the center of the second opening is the second vector
  • the first of the first vector The component parallel to the line segment connecting the both ends of the first opening and the component parallel to the line segment connecting the both ends of the first opening of the second vector are in opposite directions. That is, in the present invention, since the passage surrounded by the shielding wall is a passage inclined from the first opening to the second opening, the radiation dose can be reduced in the second opening. The area occupied by the irradiation chamber is reduced.
  • the distance between the openings of the passage is short, the flow line from the outside of the irradiation room to the vicinity of the isocenter of the patient or treatment person is short and the number of turns is small, so that the treatment throughput can be increased.
  • Embodiment 1 of this invention It is a top view which shows the particle beam irradiation chamber by Embodiment 1 of this invention. It is explanatory drawing of the shielding effect of the particle beam irradiation chamber by Embodiment 1 of this invention. It is a figure which shows the dimension of the channel
  • FIG. 1 is a top view showing a particle beam irradiation chamber according to Embodiment 1 for carrying out the present invention.
  • the particle beam irradiation chamber 1 in the present embodiment is covered on all sides with a shielding wall 2, and a passage 3 is provided in a part of the shielding wall 2.
  • a treatment table 4 is disposed inside the particle beam irradiation chamber 1.
  • a particle beam irradiation nozzle 5 for irradiating a patient placed on the treatment table 4 with a particle beam is provided.
  • a particle beam accelerated by an accelerator (not shown) such as a synchrotron is transported to the particle beam irradiation nozzle 5 by a beam transport system.
  • the target of the particle beam irradiated from the particle beam irradiation nozzle 5 is determined at the affected part of the patient placed on the treatment table 4, and the position of this target is called an isocenter 6.
  • the isocenter means an irradiation center that is an intersection of the particle beam and the radiation when the target site (affected part) is irradiated with the particle beam and the radiation from different angles, and coincides with the rotation center of the particle beam irradiation nozzle 5. Yes. That is, the isocenter is a position that becomes a source of neutron beams and photon beams in particle beam therapy.
  • the particle beam irradiation nozzle 5 is not rotated around the isocenter 6 but is fixed.
  • the particle beam irradiation nozzle 5 shapes the particle beam transported to the irradiation chamber into an affected part shape and irradiates the particle beam toward the isocenter 6.
  • the isocenter 6 Since the particle beam is irradiated to the affected part of the patient located in the vicinity of the isocenter 6, secondary neutron beams and photon beams are generated around the isocenter 6. For this reason, when performing the neutron shielding design of the particle beam irradiation chamber, the isocenter 6 is often considered as a radiation source.
  • the radiation generated from the vicinity of the isocenter 6 includes a photon beam in addition to the neutron beam. The total effective dose of these radiations is limited by law.
  • the legal limits for effective radiation dose differ between the particle beam irradiation chamber and the particle beam irradiation chamber.
  • the design of the passage 3 is important. It is necessary to attenuate the effective dose at the entrance / exit outside the passage 3 to be less than the limit value of the effective dose of radiation outside the particle beam irradiation chamber.
  • the effective dose of radiation is dominated by the neutron dose in particle beam therapy. Attenuating the neutron dose below the legal limit is important in the shielding design of the particle beam irradiation room. In the following description of the embodiment, the neutron shielding will be mainly described.
  • the configuration of the passage 3 in the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the entrance on the inner wall side of the shielding wall 2 is a first opening 7
  • the entrance on the outer wall side of the shielding wall 2 is a second opening 8.
  • the first line segment 9 connecting the center of the first opening 7 and the center of the second opening 8 is configured not to intersect with both walls of the passage 3.
  • a vector going from the isocenter 6 to the center of the first opening 7 is a second vector 9a
  • a second vector 9b going from the center of the first opening 7 to the center of the second opening 8
  • the line segment connecting both ends of the first opening 7 is a line segment 10
  • the component P of the first vector 9a in the direction of the line segment 10 and the component Q of the second vector 9b in the direction of the line segment 10 are Both are configured to be non-zero and in the opposite direction.
  • the first line segment connecting the isocenter and the center of the first opening, and the second line segment connecting the center of the first opening and the center of the second opening are configured to have a shape of an inequality sign “ ⁇ ” or “>”.
  • the passage 3 configured in this way, the entrance / exit (first opening) inside the particle beam irradiation chamber 1 and the entrance / exit (second opening) outside the irradiation chamber 1 can be seen through each other.
  • the width of the first opening and the width of the second opening are the same, the width of the passage 3 is narrower than the width of the first opening and the width of the second opening.
  • the shielding wall 2 of the particle beam irradiation chamber 1 has a rectangular shape as shown in FIG. 1, the passage 3 has an oblique passage shape.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the shielding effect in the particle beam irradiation chamber in the present embodiment.
  • a and C are points at both ends of the entrance / exit inside the particle beam irradiation chamber 1
  • B and D are points at both ends of the entrance / exit outside the particle beam irradiation chamber 1.
  • the length of the perpendicular line extending from the isocenter 6 with respect to the straight line E connecting the both ends of the entrance / exit inside the particle beam irradiation chamber 1 is defined as a.
  • the points at both ends of the entrance / exit inside the particle beam irradiation chamber 1 pass through the points farther from the isocenter 6 (point A in the case of FIG.
  • the position of the virtual source is the point where the attenuation of the distance square in the passage 3 begins, and the half of the passage width from the center of gravity of the passage width surface in the line segment connecting the isocenter and the limit point X where the radiation directly reaches the passage.
  • the point ⁇ is shifted to the inside of the particle beam irradiation chamber.
  • the dose H 0 in the virtual source ⁇ is obtained by the following equation (1).
  • D 0 is a normalization constant (dose at a distance of 1 m from the radiation source)
  • R is the distance from the radiation source (isocenter) to the virtual radiation source ⁇
  • s is the geometric mean of the width and depth of the irradiation chamber by 2.
  • S is the total surface area of the interior surface of the particle beam irradiation chamber
  • S ′ is the surface area of the interior surface of the particle beam irradiation chamber that can be viewed directly from the virtual radiation source position.
  • the radiation dose I (r) in the passage is obtained by the following equation (2).
  • r is the distance from the virtual source ⁇ .
  • the dose in the passage is attenuated by the reciprocal of the square of the distance. Therefore, the longer the distance between XB, the longer the second opening (exit / outlet of the particle beam irradiation chamber) is. The dose can be reduced.
  • the dose H 0 at the position of the virtual radiation source ⁇ becomes smaller as the distance from the isocenter (radiation source) to the virtual radiation source ⁇ becomes longer.
  • H 0 as a whole is less attenuated than the square of the distance. This second term is a term representing the influence of scattering in the particle beam irradiation chamber.
  • the distance r 0 from the virtual source ⁇ to the second opening 8 is calculated by the following equation (3) using a, b, d, t, and ⁇ , which are parameters indicating the structure of the particle beam irradiation chamber. it can.
  • FIG. 3 shows the path length d calculated by equation (3) when ⁇ is a parameter.
  • a 5.5 m
  • b 6.5 m
  • t 2.5 m
  • r 0 4 m.
  • the oblique passage 3 By arranging the oblique passage 3 in this way, when the dose outside the irradiation chamber is to be suppressed to a certain value or less, the distance d 0 for attenuation in the passage is constant, and the length d of the passage is set. As a result, the area occupied by the particle beam irradiation chamber can be reduced. In addition, since the passage is not bent, the flow line of the patient and treatment personnel moving from the entrance of the particle beam irradiation room to the treatment bed is not complicated, and the time to start treatment and the time to leave after treatment Shortens and increases treatment throughput.
  • FIG. FIG. 4 is a top view showing the particle beam irradiation chamber in the second embodiment.
  • the configuration of the particle beam irradiation chamber 1 in the present embodiment is the same as the configuration of the particle beam irradiation chamber in the first embodiment, but the side walls on both sides forming the passage 3 are each configured by a combination of two planes. And the position of the particle beam irradiation nozzle 5 are different.
  • the particle beam irradiation nozzle 5 is provided on a surface facing the surface of the shielding wall in which the passage 3 is provided.
  • the intensity of the high-energy neutron beam generated per solid angle of the neutron beam generated by the interaction between the particle beam and the target is closer to the traveling direction of the original incident particle beam. Since the probability of penetration of the shielding wall increases as the high-energy neutron beam passes, the passage at the position of the particle beam irradiation nozzle (the direction of the incident beam) as in the present embodiment is greater than the position of the particle beam irradiation nozzle of the first embodiment. The intensity (number of neutrons) and energy of the neutron beam that reaches the shielding wall on the side increases. Therefore, it is desirable to secure the thickness of the shielding wall portion 13 that shields the neutron beam that directly reaches the entrance / exit of the passage and the particle beam irradiation chamber.
  • one side wall 11 of the passage 3 is composed of a flat surface 11a and a flat surface 11b, and the other side wall 12 of the passage 3 is formed of a flat surface 12a. It is comprised with the plane 12b.
  • the first line segment 9 connecting the center of the first opening 7 and the center of the second opening 8 is configured not to intersect the side walls on both sides of the passage 3. ing. That is, the passage 3 is gently bent along the way.
  • the thickness of the shielding wall portion 13 is increased by ⁇ 1 ⁇ 2.
  • the area occupied by the particle beam irradiation chamber can be reduced as in the first embodiment.
  • the length of the passage is shortened and the passage is not greatly bent, the flow line of the patient and treatment personnel moving from the entrance of the particle beam irradiation room to the treatment table is not complicated, and treatment is started. Time and time to exit after treatment are shortened, and treatment throughput is increased.
  • the thickness of the shielding wall 2 of the shielding wall portion 13 in the vicinity of the first opening 7 is implemented. It can be made thicker than the particle beam irradiation chamber of Form 1. As a result, the radiation that penetrates the shielding wall portion 13 and enters the passage 3 can be further attenuated.
  • FIG. FIG. 5 is a top view showing the particle beam irradiation chamber in the third embodiment.
  • the configuration of the particle beam irradiation chamber 1 in the present embodiment is the same as the configuration of the particle beam irradiation chamber in the second embodiment, except that the side walls on both sides forming the passage 3 are configured by curved surfaces. Yes.
  • the side walls on both sides of the passage 3 are formed with gently curved surfaces.
  • the first line segment 9 connecting the center of the first opening 7 and the center of the second opening 8 is configured to pass through the inside of the passage 3. That is, by making the passage 3 a gentle curve, the thickness of the shielding wall portion 13 can be increased.
  • the area occupied by the particle beam irradiation chamber can be reduced as in the first embodiment.
  • the length of the passage is shortened and the passage is not greatly bent, the flow line of the patient and treatment personnel moving from the entrance of the particle beam irradiation room to the treatment table is not complicated, and treatment is started. Time and time to exit after treatment are shortened, and treatment throughput is increased.
  • the side walls on both sides constituting the passage are formed of curved surfaces, so that the thickness of the shielding wall 2 of the shielding wall portion 13 in the vicinity of the first opening 7 is the same as that of the first embodiment. It can be made thicker than the particle beam irradiation chamber. As a result, the radiation that penetrates the shielding wall portion 13 and enters the passage 3 can be further attenuated.
  • FIG. 6 is a top view showing the particle beam irradiation chamber in the fourth embodiment.
  • the configuration of the particle beam irradiation chamber 1 in the present embodiment is the same as the configuration of the particle beam irradiation chamber in the first embodiment except that a rotating gantry device 14 is arranged instead of the particle beam irradiation nozzle. ing.
  • angular parts of the inner surface of the shielding wall 2 are shown by A, G, H, and J.
  • the rotating gantry device is equipped with a particle beam irradiation nozzle and a group of electromagnets for transporting the particle beam, the particle beam irradiation nozzle can be rotated approximately 360 °, and a hollow space is provided at the center of rotation.
  • the treatment table 4 is disposed in this space.
  • the rotating gantry device 14 can perform treatment by rotating the particle beam irradiation nozzle around the treatment table 4 and irradiating the particle beam from a desired angle. Therefore, the isocenter 6 in the present embodiment is the rotation center (irradiation center) of the rotating gantry device 14.
  • FIG. 6 shows a cross section including the isocenter 6, and the rotation axis of the rotating gantry device 14 is indicated by a straight line 15.
  • the first opening 7 does not exist on a plane that passes through the isocenter and is perpendicular to the rotation axis of the rotating gantry device 14. More preferably, a straight line 15 that is parallel to the rotational axis of the rotating gantry device 14 and that extends from the isocenter 6 to the passage side and the center of the first opening 7 and the center of the second opening 8 are connected. That is, the intersection with the line segment 1 is in the passage 3. This is nothing but determining the arrangement direction of the rotating gantry device 14.
  • the neutron beam generated from the target is affected by the momentum of the incident particle beam.
  • the intensity of the high-energy neutron beam is high in the directly below (floor) direction.
  • high-energy neutron beams with high intensity are generated in the ceiling direction. From the viewpoint of the neutron dose in the passage, high-energy neutron beams generated from the isocenter in an angle direction parallel to the incident direction of the particle beam upon irradiation in two directions parallel to the floor surface, especially the first opening It is a point to reduce the dose at the second opening 8 outside the shielding wall so as not to reach the portion 7 directly.
  • the rotating gantry device when the particle beam is irradiated from the direction indicated by the arrow 16 parallel to the floor surface, the high-energy neutron beam generated from the isocenter is generated on the shielding wall 2. The light is emitted in a direction including the side wall between the AGs. On the other hand, when the particle beam is irradiated from the direction indicated by the arrow 17 parallel to the floor surface, the high energy neutron beam generated from the isocenter is emitted in the direction including the side wall between the HJ of the shielding wall 2.
  • the intensity of the direct neutron beam emitted in the direction of the first opening 7 becomes relatively small.
  • the second opening The neutron dose in 8 can be made smaller than when the positional relationship between the rotating gantry device and the passage is not taken into consideration.
  • FIG. FIG. 7 is a top view showing the particle beam irradiation chamber in the fifth embodiment.
  • the configuration of the particle beam irradiation chamber 1 in the present embodiment is the same as the configuration of the particle beam irradiation chamber in the fourth embodiment.
  • a positioning chamber 18 is disposed in front of the particle beam irradiation chamber 1.
  • the entrance / exit 19 of the positioning chamber 18 is disposed adjacent to the entrance / exit (second opening) 8 outside the particle beam irradiation chamber.
  • the positioning room is a room for photographing a relative positional relationship between the fluoroscopic image of the body of the patient (patient) and the treatment table in advance by, for example, an X-ray imaging apparatus.
  • the relative position relationship between the patient's body and the treatment table is photographed in advance in the positioning room 18, and the patient is placed on the treatment table immediately before the particle beam treatment and carried to the particle beam irradiation room 1, and the treatment table is moved.
  • Installed at the isocenter 6 position The positional relationship between the treatment table 4 fixed at the position of the isocenter 6 and the isocenter 6 is determined in advance. In this way, it is not necessary to align the positional relationship between the isocenter and the patient in the particle beam irradiation chamber 1, or fine adjustment is possible even when alignment is necessary, and the time required for alignment is longer than before. Can be shortened.
  • the patient After taking a fluoroscopic image of the patient's body in the positioning chamber 18 using an X-ray imaging device, the patient needs to be transported to a predetermined position in the particle beam irradiation chamber 1 with the treatment table placed thereon.
  • the relative positional relationship between the patient's body and the treatment table changes due to movement of the patient.
  • the passage is bent as in the prior art, if the direction of the treatment table is changed many times and the movement distance is long, the relative positional relationship between the patient's body and the treatment table is likely to change.
  • the flow line can be shortened and the treatment table can be moved linearly, To move to the isocenter, it is only necessary to change the direction of the treatment table once. As a result, the possibility that the relative positional relationship between the patient's body and the treatment table changes can be reduced.
  • an X-ray imaging device is provided in the particle beam irradiation chamber, and X-ray fluoroscopic imaging for positioning is performed with the patient placed on an isocenter treatment table, and then particle beam therapy is performed. It was. However, since the X-ray fluoroscopic imaging for positioning and the particle beam treatment are performed in the same particle beam irradiation chamber, there is a problem that the occupation time of the particle beam irradiation chamber is long for one treatment.
  • the X-ray fluoroscopic imaging for positioning is performed in advance in the positioning chamber and only the particle beam treatment is performed in the particle beam irradiation chamber as in this embodiment, an improvement in treatment throughput can be expected.
  • positioning of the next patient can be performed in the positioning room while one patient is being treated in the particle beam irradiation room, which is more effective.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

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

Description

粒子線照射室
　この発明は、加速器で加速した荷電粒子ビームをターゲットに照射することを目的とした粒子線照射装置が室内に設置された粒子線照射室に関する。
　シンクロトロン等の加速器（円形加速器）で荷電粒子を周回加速させ、高エネルギーまで加速された荷電粒子（主に陽子や炭素イオン）をその周回軌道から取り出し、ビーム状となった荷電粒子（荷電粒子ビーム、粒子線とも称する）は、ビーム輸送系で輸送して所望の対象物に照射する物理実験や、癌の治療などの粒子線治療に利用されている。加速された荷電粒子ビーム（以下、粒子線）による粒子線治療においては、粒子線は粒子線照射室内部に設置された照射装置まで輸送される。
　照射装置において、細いビーム状の粒子線は、例えば、２組の偏向電磁石によりビーム進行方向に対して垂直な２軸方向に走査して広げられ、次に散乱体を通過してさらに広げられ、最後にコリメータで癌形状に切り出されて被治療者に照射される。粒子線の深さ方向は、例えばリッジフィルタと呼ばれるとげ状のフィルタに当てることエネルギーの幅を広げられることで被治療者のがん部位に当たる深さ方向の大きさに調整される。このような粒子線の照射方法は、拡大照射法と呼ばれるが、さらに近年では細いビーム形状のままで、２組のビーム走査用偏向電磁石のみで粒子線を走査させながら癌部位を照射するスキャニング照射方法が行われている。
　拡大照射方法の場合、高エネルギーに加速された粒子線が散乱体やコリメータ、最終的には被治療者の体に衝突することにより、２次的に中性子線や光子線のような放射線が発生する。高エネルギーに加速された粒子線が衝突して２次的に中性子線や光子線を発生する箇所を線源と呼ぶ。このとき、２次的に発生する中性子線は、最大で入射荷電粒子のエネルギー付近までのエネルギー分布（粒子線治療の場合、核子当たり最大数百ＭｅＶ）をもつ。スキャニング照射方法の場合も、コリメータや散乱体と粒子線との衝突頻度は小さいが、最終的に被治療者の体内に粒子線ビームが照射されるため、２次的に発生する中性子や光子線の総量は拡大照射法に比べて少ないものの、高エネルギーの中性子線や光子線が発生する。
　中性子線や光子線のような放射線が発生する施設は、法令によって線量限度が定められている。粒子線治療施設では、粒子線照射室外での実効線量が法定許容範囲以下になるように壁のコンクリートを厚くしたり、粒子線照射室の被治療者（患者）が搭載される治療台から照射室入り口の扉までの通路を迷路形状にしたりすることで、中性子強度を減衰させることが行われている（例えば、特許文献１参照）。
　粒子線照射室の遮蔽設計を行う場合、主にバルク遮蔽とストリーミングの２種類の遮蔽効果を考慮しなければならない。バルク遮蔽とは、線源からコンクリート等の壁を通り抜けて来る中性子線や光子線の線量当量を減衰させる効果のことであり、一般的には壁が厚く、壁材の密度が高いほど遮蔽効果は高いとされている。ストリーミングとは、粒子線照射室内外を結ぶ通路を通って中性子線や光子線が室外に漏れ出る効果であり、一般的には通路が長く、通路の断面積が小さく、通路が曲がる回数が多いほど、ストリーミングにより室外に漏れ出る中性子線や光子線の線量当量は小さくなるとされている。
　したがって通路を利用した遮蔽設計を行う場合は、通路の線源側入り口付近が最大線量となり、その後は距離減衰となるため、通路の線源入り口側の線量をできるだけ小さくすることが好ましい。一般に、線源から途中での遮蔽なしに直接届く中性子はエネルギーが減速されていないため、線量当量への寄与が大きくなる（厳密にはエネルギーにより線量への寄与度は異なるが、粒子線治療で発生する中性子の場合は最大数百ＭｅＶの中性子が発生し、数ＭｅＶ～数百ＭｅＶの中性子の線量当量への寄与が大きい）。そのため、粒子線照射室内の遮蔽壁で減速、散乱させて通路内に侵入する放射線量を減衰させることが重要となる。従来は、通路を迷路形状とするだけでなく、迷路内に凸壁を設けることで線源から粒子線照射室の外側の出入口に直接届く中性子線を遮蔽させていた（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１２－５０８４３号公報（１２頁、図１） 特開平５－２２３９８７号公報（６頁、図１、図２、図３）
　しかしながら、従来の遮蔽設計では遮蔽壁で囲まれた通路を迷路形状としているため、粒子線照射室の占有面積が大きくなるという課題があった。例えば、荷電粒子線治療や光子線治療においては、治療に使われる粒子の種類、エネルギーによって発生する放射線の量、エネルギーが変わる。したがって、粒子線照射室の面積を比べる場合は、治療に用いられる粒子、エネルギーを考慮して比較する必要がある。とくに粒子線治療は光子線治療に比べて高エネルギーの中性子が発生するため、減衰のためにはより厚い遮蔽壁が必要であり、また、通路の長さも長くする必要がある。また、遮蔽壁で囲まれた通路が迷路形状であるために、粒子線照射室の入り口から治療台へ移動する患者や治療関係者の動線が複雑になるため、治療開始までの時間や治療後の退室までの時間が長くなり、治療のスループットが低いという課題があった。
　この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、粒子線照射室の占有面積を小さくし、かつ患者や治療関係者の動線を短くすることで、治療のスループットを高めることを目的とする。
　この発明に係る粒子線照射室においては、
内壁側の第一の開口部と外壁側の第二の開口部とをもつ通路を備え、室内にアイソセンタを有し、
前記第１の開口部の中心と前記第２の開口部の中心とを結ぶ第１の線分は前記通路を構成する２つの側壁と交差せず、かつ
前記アイソセンタから第１の開口部の中心へと向かうベクトルを第１のベクトルとし、
前記第１の開口部の中心から前記第２の開口部の中心へと向かうベクトルを第２のベクトルとしたときに、
前記第１のベクトルの前記第１の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と、
前記第２のベクトルの前記第１の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と
が逆方向となる
ようにしたものである。
　この発明は、第１の開口部の中心と第２の開口部の中心とを結ぶ第１の線分が通路を構成する２つの側壁と交差しないように構成するとともに、アイソセンタから第１の開口部の中心へと向かうベクトルを第１のベクトルとし、第１の開口部の中心から第２の開口部の中心へと向かうベクトルを第２のベクトルとしたときに、第１のベクトルの第１の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と、第２のベクトルの第１の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分とが逆方向となるように構成している。つまり、この発明は、遮蔽壁で囲まれた通路を第１の開口部から第２の開口部まで傾斜した通路にしたので、第二の開口部において放射線量を小さくすることができるため、粒子線照射室の占有面積が小さくなる。また、通路の開口部間の距離が短いため、患者や治療関係者の照射室外からアイソセンタ付近までの動線が短く、かつ、曲がる回数が少ないために治療のスループットを高めることができる。
本発明の実施の形態１による粒子線照射室を示す上面図である。 本発明の実施の形態１による粒子線照射室の遮蔽効果の説明図である。 本発明の実施の形態１による粒子線照射室の通路の寸法を示す図である。 本発明の実施の形態２による粒子線照射室を示す上面図である。 本発明の実施の形態３による粒子線照射室を示す上面図である。 本発明の実施の形態４による粒子線照射室を示す上面図である。 本発明の実施の形態５による粒子線照射室を示す上面図である。
実施の形態１．
　図１はこの発明を実施するための実施の形態１における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室１は、四方を遮蔽壁２で覆われており、その遮蔽壁２の一部に通路３が設けられている。粒子線照射室１の内部には、治療台４が配置されている。さらに、治療台４に載置される患者に対して粒子線を照射するための粒子線照射ノズル５が設けられている。粒子線照射ノズル５には、図示しないシンクロトロン等の加速器で加速された粒子線がビーム輸送系で輸送されてくる。粒子線照射ノズル５から照射される粒子線は、治療台４に載置される患者の患部にターゲットが決められており、このターゲットの位置はアイソセンタ６と呼ばれている。アイソセンタとは、粒子線や放射線を異なる角度から標的部位（患部）に照射した際の粒子線や放射線の交点となる照射中心を意味しており、粒子線照射ノズル５の回転中心と一致している。つまり、アイソセンタは、粒子線治療における中性子線や光子線の発生源となる位置である。なお、本実施の形態においては、粒子線照射ノズル５はアイソセンタ６を中心に回転するものではなく固定されている。粒子線照射ノズル５は、照射室まで輸送された粒子線を患部形状に成形し、アイソセンタ６に向けて粒子線を照射する。
　粒子線は、このアイソセンタ６付近に位置する患者の患部に照射されるため、２次的に発生する中性子線や光子線はアイソセンタ６周辺から発生する。このため、粒子線照射室の中性子遮蔽設計を行う場合、アイソセンタ６を放射線源として考えられることが多い。アイソセンタ６付近から発生する放射線は、中性子線のほかに光子線もあり、これらの放射線の合計の実効線量は、法令での限度が定められている。
　粒子線照射室内と粒子線照射室外とでは、放射線の実効線量の法令限度値が異なる。粒子線照射室外での実効線量を弱めるために、通路３の設計が重要となる。通路３の外側の出入口での実効線量を減衰させて粒子線照射室外における放射線の実効線量の限度値以下にする必要がある。一般に粒子線治療において、放射線の実効線量は中性子線量が支配的であることが知られており、中性子線量を法令限度以下に減衰させることが粒子線照射室の遮蔽設計で重要となる。以下、実施の形態における説明は中性子の遮蔽を主眼において説明する。
　次に、本実施の形態における通路３の構成について図１を用いて説明する。通路３の２つの出入口のうち、遮蔽壁２の内壁側の出入口を第１の開口部７とし、遮蔽壁２の外壁側の出入口を第２の開口部８とする。このとき、第１の開口部７の中心と第２の開口部８の中心とを結ぶ第１の線分９が通路３の両壁と交差しないように構成されている。また、アイソセンタ６から第１の開口部７の中心へと向かうベクトルを第２のベクトル９ａ、第１の開口部７の中心から第２の開口部８の中心へと向かう第２のベクトル９ｂおよび第１の開口部７の両端を結ぶ線分を線分１０としたとき、第１のベクトル９ａの線分１０方向の成分Ｐと、第２のベクトル９ｂの線分１０方向の成分Ｑとはいずれも非ゼロであり、かつ逆向きであるように構成されている。さらに、言い換えると、アイソセンタと第１の開口部の中心とを結ぶ第１の線分とし、第１の開口部の中心と第２の開口部の中心とを結ぶ第２の線分とした場合、第１の線分と第２の線分とが、不等号の記号「＜」または「＞」の形状となるように構成する。
　このように構成された通路３では、粒子線照射室１の内側の出入口（第１の開口部）と照射室１の外側の出入口（第２の開口部）とが互いに見通すことができる。また、第１の開口部の幅と第２の開口部の幅とが同じ場合、通路３の幅は、第１の開口部の幅および第２の開口部の幅よりも狭くなっている。言い換えると、粒子線照射室１の遮蔽壁２が、図１に示すような長方形で構成されている場合、通路３は斜めの通路形状となっている。
　図２は、本実施の形態における粒子線照射室での遮蔽効果を説明するための説明図である。図２において、ＡおよびＣは粒子線照射室１の内側の出入口の両端の点、ＢおよびＤは粒子線照射室１の外側の出入口の両端の点である。また、粒子線照射室１の内側の出入り口の両端の点を結ぶ直線Ｅに対してアイソセンタ６から下した垂線の長さをａとする。また、粒子線照射室１の内側の出入り口の両端の点のうちアイソセンタ６から遠いほうの点（図２の場合は点Ａ）を通り、粒子線照射室１の内側の出入り口の両端の点を結ぶ直線Ｅに垂直な直線Ｆに対してアイソセンタから下した垂線の長さをｂとする。通路部分の両側の内壁は平行な平面であると仮定し、両壁面の隔たりをｔとする。さらに、粒子線照射室１の内側の出入り口の両端の点を結ぶ直線Ｅに対して垂直な直線Ｆと、通路部分の内壁がなす角度をθとする。
　通路内の中性子線量は、文献「放射線施設のしゃへい計算実務マニュアル　２００７　２-１３～２-１４」に示されたように、以下に示す中村・上蓑の（１）式および（２）式に従うことが知られている。
　中村・上蓑の式を用いるためには、粒子線照射室の内側の出入口（第１の開口部）における仮想線源を設定する必要がある。仮想線源の位置は通路３内の距離２乗減衰が始まる点であり、アイソセンタと通路内に直接放射線が届く限界の点Ｘとを結ぶ線分における通路幅の面の重心から通路幅の半分だけ粒子線照射室内側にずらした点αとする。この仮想線源αにおける線量Ｈ０は、次の（１）式で得られる。ここで、Ｄ０は規格化定数（線源から１ｍの距離における線量）、Ｒは線源（アイソセンタ）から仮想線源αまでの距離、ｓは照射室の横幅と奥行きの相乗平均を２で割った値、Ｓは粒子線照射室内面の全表面積、Ｓ’は仮想線源位置から直視できる粒子線照射室内面の表面積である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　さらに通路内の放射線の線量Ｉ（ｒ）は、次の（２）式で得られる。ここで、ｒは、仮想線源αからの距離である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　（２）式からわかるように、通路内の線量は距離の２乗の逆数で減衰していくため、ＸＢ間の距離が長いほど第２の開口部（粒子線照射室の外側の出入口）における線量を小さくできる。仮想線源αの位置での線量Ｈ０はアイソセンタ（線源）から仮想線源αまでの距離が長いほど小さくなるが、（１）式の括弧内に第二項があることからわかるように、Ｈ０全体は距離２乗よりも減衰が小さい。この第二項は、粒子線照射室内の散乱の影響を表す項である。したがって、照射室外から室内のアイソセンタ６までの経路の総距離を一定とする場合は、仮想線源αの位置を線源から遠ざけるよりも、仮想線源αから第二の開口部８までの距離ｒ０を長くとる方が結果的に粒子線照射室の外側の出入口付近の線量を小さくすることが可能となる。言い換えると、ほぼｒ０の長さで限度値内に抑えられるかが決まるため、ｒ０が一定の条件では、本実施の形態に示すように通路を斜めにする方が通路の経路は短くなる。
　仮想線源αから第２の開口部８までの距離ｒ０は、粒子線照射室の構造を示すパラメータである、ａ、ｂ、ｄ、ｔおよびθを用いて次の（３）式で算出できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　図３は、θをパラメータとしたときに（３）式で算出される通路の長さｄを示したものである。例としてａ＝５．５ｍ、ｂ＝６．５ｍ、ｔ＝２．５ｍ、ｒ０＝４ｍとした。（３）式からわかるように、θが次の（４）式を満たすとき、θ＝０°のときと比べてｄの値が小さくなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　したがって０°＜θ＜９０°かつ（４）式を満たすようなθの値（図３における範囲β）であれば、θ＝０°のときと比べて短いｄで、同等の遮蔽効果が得られることがわかる。なお、θ＞０°とは、粒子線照射室の内側の出入り口の両端の点を結ぶ直線Ｅと通路両側の壁面とが垂直でない角度に交わらないことを意味しており、本実施の形態ではこの様な通路を「斜めの通路」と表現する。
　このように斜めの通路３を配置することによって、照射室外の線量をある値以下に抑えようとした場合に、通路内で減衰させるための距離ｒ０が一定の条件で、通路の長さｄを短くすることができるため、結果的に粒子線照射室の占有面積を小さくすることが可能となる。また、通路が屈曲していないので、粒子線照射室の入り口から治療ベッドへ移動する患者や治療関係者の動線が複雑にならず、治療開始までの時間や治療後の退室までの時間が短くなり、治療のスループットが高くなる。
実施の形態２．
　図４は、実施の形態２における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室１の構成は、実施の形態１の粒子線照射室の構成と同様であるが、通路３を構成する両側の側壁をそれぞれ２つずつの平面の組み合わせで構成している点、および粒子線照射ノズル５の位置が異なっている。本実施の形態においては、粒子線照射ノズル５は、通路３が設けられた遮蔽壁の面と対向する面に設けられている。
　粒子線とターゲットとの相互作用で発生する中性子線は、もとの入射粒子線の進行方向に近い方向ほど立体角当たりに発生する高エネルギー中性子線の強度が大きくなることが知られている。高エネルギー中性子線ほど遮蔽壁の貫通する確率が高まるため、本実施の形態のような粒子線照射ノズルの位置（入射ビームの方向）では、実施の形態１の粒子線照射ノズルの位置よりも通路側の遮蔽壁に届く中性子線の強度（中性子の数）およびエネルギーが大きくなる。そのため、通路や粒子線照射室の外側の出入口に直接届く中性子線を遮蔽する遮蔽壁の部分１３の厚みを確保することが望ましい。
　本実施の形態における粒子線照射室は、図４に示すように、通路３の一方の側壁１１は平面１１ａと平面１１ｂとで構成されており、通路３の他方の側壁１２は、平面１２ａと平面１２ｂとで構成されている。ただし、実施の形態１と同様に、第１の開口部７の中心と第２の開口部８の中心とを結ぶ第１の線分９が通路３の両側の側壁と交差しないように構成されている。つまり、通路３は、途中で緩やかに折れ曲がっている。平面１１ａと遮蔽壁の厚み方向とのなす角をθ１とし、平面１１ｂと遮蔽壁の厚み方向とのなす角をθ２とすると、θ１＜θ２とすることで、遮蔽壁の部分１３の厚みを厚くすることができる。
　このように構成することにより、実施の形態１と同様に、粒子線照射室の占有面積を小さくすることが可能となる。また、通路の長さが短くなるとともに、通路が大きく屈曲していないので、粒子線照射室の入り口から治療台へ移動する患者や治療関係者の動線が複雑にならず、治療開始までの時間や治療後の退室までの時間が短くなり、治療のスループットが高くなる。さらに、本実施の形態においては、通路を構成する両側の側壁を２つの平面の組み合わせで構成しているので、第１の開口部７近傍の遮蔽壁の部分１３の遮蔽壁２の厚みを実施の形態１の粒子線照射室に比べて厚くすることができる。その結果、遮蔽壁の部分１３を貫通して通路３に入射する放射線をさらに減衰することができる。
実施の形態３．
　図５は、実施の形態３における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室１の構成は、実施の形態２の粒子線照射室の構成と同様であるが、通路３を構成する両側の側壁を曲面で構成している点が異なっている。
　本実施の形態における粒子線照射室は、図５に示すように、通路３の両側の側壁は緩やかな曲面で構成されている。ただし、実施の形態１と同様に、第１の開口部７の中心と第２の開口部８の中心とを結ぶ第１の線分９が通路３の内部を通るように構成されている。つまり、通路３を緩やかな曲線とすることで、遮蔽壁の部分１３の厚みを厚くすることができる。
　このように構成することにより、実施の形態１と同様に、粒子線照射室の占有面積を小さくすることが可能となる。また、通路の長さが短くなるとともに、通路が大きく屈曲していないので、粒子線照射室の入り口から治療台へ移動する患者や治療関係者の動線が複雑にならず、治療開始までの時間や治療後の退室までの時間が短くなり、治療のスループットが高くなる。さらに、本実施の形態においては、通路を構成する両側の側壁を曲面で構成しているので、第１の開口部７近傍の遮蔽壁の部分１３の遮蔽壁２の厚みを実施の形態１の粒子線照射室に比べて厚くすることができる。その結果、遮蔽壁の部分１３を貫通して通路３に入射する放射線をさらに減衰することができる。
実施の形態４．
　図６は、実施の形態４における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室１の構成は、実施の形態１の粒子線照射室の構成と同様であるが、粒子線照射ノズルの替わりに回転ガントリ装置１４が配置されている点が異なっている。なお、図６に示したように、遮蔽壁２の内面の４つの角部を、Ａ、Ｇ、ＨおよびＪで示す。
　回転ガントリ装置とは、粒子線照射ノズルや粒子線を輸送するための電磁石群を備え、粒子線照射ノズルをおおよそ３６０°回転させることができ、その回転中心部に中空の空間が設けられており、この空間に治療台４が配置されている。回転ガントリ装置１４は、この治療台４の回りに粒子線照射ノズルを回転させ、所望の角度から粒子線を照射して治療を行うことができる。したがって、本実施の形態におけるアイソセンタ６は、回転ガントリ装置１４の回転中心（照射中心）となる。図６は、アイソセンタ６を含む断面を示しており、回転ガントリ装置１４の回転軸は、直線１５で示されている。
　本実施の形態においては、図６に示すように、アイソセンタを通り、回転ガントリ装置１４の回転軸に垂直な平面上に第１の開口部７がないようにしている。さらに好ましくは、回転ガントリ装置１４の回転軸と平行でアイソセンタ６を始点とし通路側に延ばした直線１５と、第１の開口部７の中心と前記第２の開口部８の中心とを結ぶ第１の線分９との交点が通路３内にあることである。これは回転ガントリ装置１４の配置方向を定めていることに他ならない。
　ターゲット（アイソセンタ）から発生する中性子線は、入射粒子線の運動量の影響をうける。例えば、真上からターゲットに向かって粒子線が照射された場合、高エネルギー中性子線の強度は真下（床）方向が高い。反対に真下からターゲットに向かって粒子線が照射された場合は、天井方向に強度の高い高エネルギー中性子線が発生する。通路の中性子線量の観点では、床面に対して平行な２方向の照射時にアイソセンタから粒子線の入射方向と平行に近い角度方向へと発生する高エネルギー中性子線が通路に、とくに第１の開口部７に、直接届かないようにすることが遮蔽壁の外側の第２の開口部８で線量を小さくするポイントとなる。
　本実施の形態のように回転ガントリ装置を配置すれば、床面に対して平行な矢印１６で示した方向から粒子線が照射された場合、アイソセンタから発生する高エネルギー中性子線は遮蔽壁２のＡＧ間の側壁を含む方向に出射される。一方、床面に対して平行な矢印１７で示した方向から粒子線が照射された場合、アイソセンタから発生する高エネルギー中性子線は遮蔽壁２のＨＪ間の側壁を含む方向に出射される。
　このように回転ガントリ装置と通路との位置関係を規定することにより、第１の開口部７の方向に出射される直接中性子線の強度は相対的に小さくなり、その結果、第２の開口部８における中性子線量を、回転ガントリ装置と通路との位置関係考慮しない場合に比べて小さくすることが可能となる。
実施の形態５．
　図７は、実施の形態５における粒子線照射室を示す上面図である。本実施の形態における粒子線照射室１の構成は、実施の形態４の粒子線照射室の構成と同様である。本実施の形態においては、粒子線照射室１の前に位置決め室１８が配置されている。
　本実施の形態においては、粒子線照射室の外側の出入口（第２の開口部）８の前に位置決め室１８の出入口１９が隣接して配置されている。位置決め室とは、例えばＸ線撮像装置により事前に被治療者（患者）の体の透視画像と治療台との相対位置関係を撮影しておくための部屋である。事前に位置決め室１８で患者の体と治療台との相対位置関係を撮影しておき、粒子線治療の直前に患者を治療台にのせた状態で粒子線照射室１に運びこみ、治療台をアイソセンタ６の位置に設置する。アイソセンタ６の位置に固定された治療台４とアイソセンタ６との位置関係は、あらかじめ決められている。このようにすることで、粒子線照射室１内で、アイソセンタと患者の位置関係を合わせる必要がない、もしくは位置合わせが必要となる場合でも微調整で済み、位置合わせにかかる時間を従来よりも短くすることができる。
　このとき、位置決め室１８でＸ線撮像装置を用いて患者の体の透視画像などを撮影したあとに粒子線照射室１の所定の位置まで患者を治療台の載せた状態で搬送する必要があるが、患者が動くなどして患者の体と治療台との相対位置関係が変化してしまう場合がある。従来のように通路が屈曲している場合、治療台の向きを変える回数が多く、移動距離も長い場合は、患者の体と治療台との相対位置関係が変化する可能性が高くなる。
　本実施の形態のように、粒子線照射室１の通路３を斜めの直線状の通路形状とすることで、動線を短くすることができるとともに治療台を直線状に移動させることができ、アイソセンタまでの移動には治療台の向きを１回変えるだけでよい。その結果、患者の体と治療台との相対位置関係が変化する可能性を小さくすることができる。
　従来の粒子線治療においては、粒子線照射室内にＸ線撮像装置を備え、位置決め用のＸ線透視撮影はアイソセンタの治療台に患者を載せた状態で行い、そのあとで粒子線治療が行われていた。しかしながら、位置決め用のＸ線透視撮影と粒子線治療とを同じ粒子線照射室で行うため、１回の治療に対して粒子線照射室の占有時間が長いという問題があった。
　本実施の形態のように、位置決め用のＸ線透視撮影を事前に位置決め室で行い、粒子線治療のみを粒子線照射室で行えば、治療スループットの向上が期待できる。とくに粒子線照射室が１室しかない小型施設では、粒子線照射室において一人の患者を治療中に次の患者の位置決めを位置決め室で行えるため、より効果的である。
１　粒子線照射室、　２　遮蔽壁、　３　通路、　
４　治療台、　５　粒子線照射ノズル、　６　アイソセンタ、　
７　第１の開口部、　８　第２の開口部、　９　第１の線分、　
９ａ　第１のベクトル、　９ｂ　第２のベクトル、　
１０　線分、　１１、１２　側壁、　１３　遮蔽壁の部分、　
１４　回転ガントリ装置、　１５　直線、　１６、１７　矢印、
１８　位置決め室、　１９　出入口

Claims (6)

  1. 内壁側の第１の開口部と外壁側の第２の開口部とをもつ通路を備え、室内にアイソセンタを有する粒子線照射室であって、
    前記第１の開口部の中心と前記第２の開口部の中心とを結ぶ第１の線分は前記通路を構成する２つの側壁と交差せず、かつ
    前記アイソセンタから第１の開口部の中心へと向かうベクトルを第１のベクトルとし、
    前記第１の開口部の中心から前記第２の開口部の中心へと向かうベクトルを第２のベクトルとしたときに、
    前記第１のベクトルの前記第１の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と、
    前記第２のベクトルの前記第１の開口部の両端を結ぶ線分に平行な成分と
    が逆方向となる
    ことを特徴とする粒子線照射室。
  2. 通路を構成する２つの側壁のうち少なくとも１つの側壁は、
    第１の開口部から第２の開口部に向かって複数の面で構成されている
    ことを特徴とする請求項１記載の粒子線治照射室。
  3. 通路を構成する２つの側壁のうち少なくとも１つの側壁は、
    第１の開口部から第２の開口部に向かって曲面で構成されている
    ことを特徴とする請求項１記載の粒子線治照射室。
  4. アイソセンタは、
    粒子線照射ノズルを搭載した回転ガントリ装置の回転中心であり、
    前記アイソセンタを通り、前記回転ガントリ装置の回転軸に垂直な平面上に第１の開口部がない
    ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の粒子線照射室。
  5. アイソセンタは、
    粒子線照射ノズルを搭載した回転ガントリ装置の回転中心であり、
    前記回転ガントリ装置の回転軸と平行で前記アイソセンタを始点とし、通路側に延ばした直線が第１の線分と通路の中で交わる
    ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の粒子線照射室。
  6. 位置決め室の出入口が第２の開口部の対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の粒子線照射室。
PCT/JP2014/057763 2013-04-10 2014-03-20 粒子線照射室 WO2014167973A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/772,696 US9399147B2 (en) 2013-04-10 2014-03-20 Particle beam irradiation chamber
CN201480020418.7A CN105102063B (zh) 2013-04-10 2014-03-20 粒子射线照射室
JP2015511176A JP6076470B2 (ja) 2013-04-10 2014-03-20 粒子線照射室
EP14783188.7A EP2985056A4 (en) 2013-04-10 2014-03-20 IRRADIATION CHAMBER WITH PARTICLE BEAM

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-082310 2013-04-10
JP2013082310 2013-04-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014167973A1 true WO2014167973A1 (ja) 2014-10-16

Family

ID=51689385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/057763 WO2014167973A1 (ja) 2013-04-10 2014-03-20 粒子線照射室

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9399147B2 (ja)
EP (1) EP2985056A4 (ja)
JP (1) JP6076470B2 (ja)
CN (1) CN105102063B (ja)
TW (1) TWI549713B (ja)
WO (1) WO2014167973A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017216895A1 (ja) * 2016-06-15 2017-12-21 三菱電機株式会社 粒子線治療施設
JP2019097630A (ja) * 2017-11-29 2019-06-24 清水建設株式会社 放射線遮蔽構造

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105604353B (zh) * 2016-02-22 2019-02-15 西安航天神舟建筑设计院有限公司 X射线辐射屏蔽建筑物
WO2022182964A1 (en) * 2021-02-26 2022-09-01 Leo Cancer Care, Inc. Radiation protection

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS436515B1 (en) * 1964-11-30 1968-03-11 Ulrich K Henschke Teletherapy machine and installation therefor
JPH05223987A (ja) 1992-01-31 1993-09-03 Nec Corp 医療用放射線遮蔽室
JPH09243794A (ja) * 1996-03-12 1997-09-19 Ebara Corp Ｘ線又はγ線の遮蔽設備
US20100171045A1 (en) * 2007-09-06 2010-07-08 Gueneysel Murat Particle therapy installation
JP2012050843A (ja) 2011-10-24 2012-03-15 Sumitomo Heavy Ind Ltd 加速粒子照射設備
JP2013000596A (ja) * 2011-06-15 2013-01-07 Imris Inc 放射線療法治療へのｍｒｉの統合

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS436515Y1 (ja) 1965-07-15 1968-03-23
JPS57130093A (en) 1981-02-06 1982-08-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Automatic rhythm performing apparatus
EP0888622B1 (en) 1996-03-12 2002-06-12 Ebara Corporation Shielding facility for x-rays or gamma-rays
JPH09243793A (ja) * 1996-03-12 1997-09-19 Ebara Corp Ｘ線又はγ線の遮蔽設備
DE102004029026A1 (de) * 2004-06-09 2005-12-29 Rhön-Klinikum AG Bestrahlungseinrichtung
DE102005035141A1 (de) * 2005-07-22 2007-02-01 GSI Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH Bestrahlungseinrichtung
JP2011092424A (ja) * 2009-10-29 2011-05-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd 加速粒子照射設備
US8627601B2 (en) 2010-12-23 2014-01-14 Veritas Medical Solutions Llc Rotating radiation shielded entrance assembly
US20130066134A1 (en) * 2011-08-16 2013-03-14 Mark Carol Multiplexed Radiation Therapy

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS436515B1 (en) * 1964-11-30 1968-03-11 Ulrich K Henschke Teletherapy machine and installation therefor
JPH05223987A (ja) 1992-01-31 1993-09-03 Nec Corp 医療用放射線遮蔽室
JPH09243794A (ja) * 1996-03-12 1997-09-19 Ebara Corp Ｘ線又はγ線の遮蔽設備
US20100171045A1 (en) * 2007-09-06 2010-07-08 Gueneysel Murat Particle therapy installation
JP2013000596A (ja) * 2011-06-15 2013-01-07 Imris Inc 放射線療法治療へのｍｒｉの統合
JP2012050843A (ja) 2011-10-24 2012-03-15 Sumitomo Heavy Ind Ltd 加速粒子照射設備

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2985056A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017216895A1 (ja) * 2016-06-15 2017-12-21 三菱電機株式会社 粒子線治療施設
JP2019097630A (ja) * 2017-11-29 2019-06-24 清水建設株式会社 放射線遮蔽構造
JP7061867B2 (ja) 2017-11-29 2022-05-16 清水建設株式会社 放射線遮蔽構造

Also Published As

Publication number Publication date
TWI549713B (zh) 2016-09-21
EP2985056A4 (en) 2016-12-21
JP6076470B2 (ja) 2017-02-08
CN105102063B (zh) 2017-07-18
JPWO2014167973A1 (ja) 2017-02-16
TW201501743A (zh) 2015-01-16
US20160016011A1 (en) 2016-01-21
EP2985056A1 (en) 2016-02-17
CN105102063A (zh) 2015-11-25
US9399147B2 (en) 2016-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5748153B2 (ja) 粒子線治療で使用するビーム分析器を備えるガントリ
JP7408743B2 (ja) 放射線治療のシステム、方法およびソフトウェア
US8384054B2 (en) Multiplanar irradiation device with treatment beam directed opposite an access
JP5791786B2 (ja) 回転ガントリ及び粒子線治療装置
US8283645B2 (en) Particle therapy installation
US20150170780A1 (en) Energy degrader and charged particle beam irradiation system equipped therewith
JP6076470B2 (ja) 粒子線照射室
WO2013065762A1 (ja) 放射線照射装置、放射線照射方法、及びプログラム記憶媒体
US10500419B2 (en) Radiation shields for LINAC head and system
US9795805B2 (en) Proton therapy multi-leaf collimator beam shaping
JPH0763512B2 (ja) 放射線照射野限定装置
JP5873481B2 (ja) 荷電粒子線照射装置
JP2011152346A (ja) 粒子線治療装置及び照射ノズル装置
JP2012002772A (ja) 深さ方向線量分布測定装置、粒子線治療装置及び粒子線照射装置
TWI771964B (zh) 帶電粒子線照射裝置
JP2018033843A (ja) 荷電粒子線治療装置、及びリッジフィルタ
JP6591318B2 (ja) 中性子捕捉療法システム
JP6839572B2 (ja) 放射線遮蔽壁
JP7061867B2 (ja) 放射線遮蔽構造
JP6384713B2 (ja) 放射線遮蔽壁
JP4348470B2 (ja) 粒子線照射装置
TWI814281B (zh) 粒子束治療裝置
JP2015080594A (ja) 粒子線治療装置
Depauw A path towards adaptive proton pencil beam scanning therapy
JP2013138694A (ja) 放射線照射装置、プログラム及び放射線照射方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201480020418.7

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14783188

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015511176

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14772696

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014783188

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE