WO2024147262A1 - Particle beam irradiation system and method for moving x-ray radiography apparatus - Google Patents

Particle beam irradiation system and method for moving x-ray radiography apparatus

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啓充 龍頭
智子 太田
慶子 岡屋
則夫 末武
泰大 添川
勝詞 塙
伸哉 福島
富美 丸山
幸喜 柳川
Original Assignee
株式会社 東芝
東芝エネルギーシステムズ株式会社
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Abstract

A particle beam irradiation system (1) according to one embodiment of the present invention comprises: an irradiation nozzle (10) which moves, about an isocenter (C), in a circumferential direction between positions equidistant from the isocenter (C), within a circumferential moving range of 240 degrees or less, and which is capable of varying the direction of irradiation of the isocenter (C) with a charged particle beam (B); and an X-ray radiography apparatus (4) which moves in the circumferential direction and which is capable of varying the radiographing direction for an X-ray image of a subject P located at the isocenter (C).

Description

粒子線照射システムおよびX線撮影装置移動方法Particle beam irradiation system and method for moving X-ray imaging device
 本発明の実施形態は、粒子線照射技術に関する。 An embodiment of the present invention relates to particle beam irradiation technology.
 従来、照射ノズルの照射方向を変更するための回転ガントリに、X線撮影装置が支持され、回転ガントリの回転方向とともにX線撮影装置が回転し、X線画像の撮影方向を変更する技術が知られている。回転ガントリにX線撮影装置が支持されることで、任意の撮影方向から患者のX線画像が撮影可能であるが、回転ガントリは、大型な装置であり、配置場所が限られるばかりか、建設コストが嵩んでしまう。そこで、粒子線照射システムの小型化が求められている。  Conventionally, a technology is known in which an X-ray imaging device is supported on a rotating gantry for changing the irradiation direction of the irradiation nozzle, and the X-ray imaging device rotates along with the rotating gantry to change the shooting direction of the X-ray image. By supporting the X-ray imaging device on the rotating gantry, it is possible to take X-ray images of the patient from any shooting direction, but the rotating gantry is a large device, which not only limits the space available for its placement, but also increases construction costs. Therefore, there is a demand for miniaturizing particle beam irradiation systems.
 また、回転ガントリが360度の全周に亘って回転せずに、その回転範囲が225度以下の所謂ハーフ回転ガントリが知られている。しかし、このようなハーフ回転ガントリは、X線撮影装置を支持する構成が無く、X線管およびフラットパネルディテクタが床面および天井に固定されている。 There is also a known type of rotating gantry that does not rotate a full 360 degrees, but has a rotation range of 225 degrees or less. However, this type of half rotating gantry does not have a structure for supporting the X-ray imaging device, and the X-ray tube and flat panel detector are fixed to the floor and ceiling.
米国特許出願公開第2006/0067468号明細書US Patent Application Publication No. 2006/0067468 国際公開第2013/093020号International Publication No. 2013/093020
 本発明が解決しようとする課題は、ユーザが希望する撮影方向から被写体のX線画像を撮影可能であり、X線撮影装置を含めた粒子線照射システム全体の小型化を図ることである。 The problem that this invention aims to solve is to enable the user to take an X-ray image of a subject from the shooting direction of their choice, and to miniaturize the entire particle beam irradiation system, including the X-ray imaging device.
第1実施形態の粒子線照射システムを示すブロック図。1 is a block diagram showing a particle beam irradiation system according to a first embodiment; ノズル支持装置を示す正面図。FIG. 照射ノズルが0度の位置にあるときのノズル支持装置を示す側面図。FIG. 4 is a side view showing the nozzle support device when the irradiation nozzle is at a 0 degree position. 照射ノズルが+90度の位置にあるときのノズル支持装置を示す側面図。FIG. 13 is a side view showing the nozzle support device when the irradiation nozzle is at a +90 degree position. 照射ノズルが-90度の位置にあるときのノズル支持装置を示す側面図。FIG. 4 is a side view showing the nozzle support device when the irradiation nozzle is at a position of −90 degrees. 第2実施形態の粒子線照射システムを示すブロック図。FIG. 11 is a block diagram showing a particle beam irradiation system according to a second embodiment. ノズル支持装置と第1および第2撮影支持ユニットとを示す正面図。FIG. 4 is a front view showing the nozzle support device and the first and second photographing support units. 第1撮影支持装置を示す側面図。FIG. ノズル支持装置を示す側面図。FIG. 第2撮影支持装置を示す側面図。FIG. スリット型照射装置を示す側面図。FIG. スリット型照射装置を示す正面図。FIG.
 本発明の実施形態に係る粒子線照射システムは、アイソセンタを中心として前記アイソセンタから等距離の位置を周方向に移動し、前記周方向に移動する範囲が240度以下であり、前記アイソセンタに対する荷電粒子ビームの照射方向を変更可能な照射ノズルと、前記周方向に移動し、前記アイソセンタに配置された被写体のX線画像の撮影方向を変更可能なX線撮影装置と、を備える。 A particle beam irradiation system according to an embodiment of the present invention includes an irradiation nozzle that moves in a circumferential direction around an isocenter at a position equidistant from the isocenter, the range of movement in the circumferential direction being 240 degrees or less, and that can change the irradiation direction of a charged particle beam with respect to the isocenter, and an X-ray imaging device that moves in the circumferential direction and can change the imaging direction of an X-ray image of a subject placed at the isocenter.
 本発明の実施形態により、ユーザが希望する撮影方向から被写体のX線画像を撮影可能であり、X線撮影装置を含めた粒子線照射システム全体の小型化を図ることができる。 Embodiments of the present invention allow the user to capture an X-ray image of a subject from the shooting direction of their choice, and can reduce the size of the entire particle beam irradiation system, including the X-ray imaging device.
 以下、図面を参照しながら、粒子線照射システムおよびX線撮影装置移動方法の実施形態について詳細に説明する。まず、第1実施形態について図1から図5を用いて説明する。 Below, embodiments of a particle beam irradiation system and an X-ray imaging device movement method will be described in detail with reference to the drawings. First, a first embodiment will be described with reference to Figs. 1 to 5.
 図1の符号1は、第1実施形態の粒子線照射システムである。この粒子線照射システム1は、治療用放射線としての炭素イオンなどの荷電粒子ビームB(図3)を患者Pの病巣組織(がん)に照射して治療を行う所謂粒子線がん治療装置である。 Reference numeral 1 in FIG. 1 denotes a particle beam irradiation system according to the first embodiment. This particle beam irradiation system 1 is a so-called particle beam cancer treatment device that irradiates a charged particle beam B (FIG. 3) such as carbon ions as therapeutic radiation to a lesion tissue (cancer) of a patient P to perform treatment.
 粒子線照射システム1を用いた放射線治療技術は、重粒子線がん治療技術などとも称される。この技術は、がん病巣(患部)を炭素イオンがピンポイントで狙い撃ちし、がん病巣にダメージを与えながら、正常細胞へのダメージを最小限に抑えることが可能とされる。なお、荷電粒子ビームBは、ヘリウム原子より重い重粒子線と定義される。 Radiation therapy technology using the particle beam irradiation system 1 is also known as heavy particle beam cancer therapy technology. This technology uses carbon ions to pinpoint the cancer lesion (affected area), damaging the cancer lesion while minimizing damage to normal cells. The charged particle beam B is defined as a heavy particle beam that is heavier than helium atoms.
 重粒子線を用いるがん治療では、従来のエックス線、ガンマ線、陽子線を用いたがん治療と比較してがん病巣を殺傷する能力が高く、患者P(図3)の体の表面では放射線量が弱く、がん病巣において放射線量がピークになる特性を有している。そのため、照射回数と副作用を少なくすることができ、治療期間をより短くすることができる。 Compared to conventional cancer treatments using X-rays, gamma rays, or proton beams, heavy ion beam cancer treatments have a higher ability to kill cancer lesions, and the radiation dose is low on the surface of the body of patient P (Figure 3), with the radiation dose peaking at the cancer lesion. This allows for fewer irradiations and fewer side effects, and a shorter treatment period.
 例えば、荷電粒子ビームB(図3)は、患者Pの体内を通過する際に運動エネルギーを失って速度が低下するとともに、速度の二乗にほぼ反比例する抵抗を受け、ある一定の速度まで低下すると急激に停止する。この荷電粒子ビームBの停止点はブラッグピークと呼ばれ、高エネルギーが放出される。粒子線照射システム1は、このブラッグピークを患者Pの病巣組織(患部)の位置に合わせることにより、正常組織のダメージを抑えつつ、病巣組織のみを死滅させることができる。 For example, when the charged particle beam B (Figure 3) passes through the body of the patient P, it loses kinetic energy and decreases in speed, and is subjected to resistance that is approximately inversely proportional to the square of the speed, causing it to suddenly stop when it has slowed to a certain speed. The stopping point of the charged particle beam B is called the Bragg peak, and high energy is released. By aligning this Bragg peak with the position of the diseased tissue (affected area) of the patient P, the particle beam irradiation system 1 can destroy only the diseased tissue while minimizing damage to normal tissue.
 図1に示すように、粒子線照射システム1は、ビーム照射装置2とノズル支持装置3とX線撮影装置4と制御装置5とを備える。 As shown in FIG. 1, the particle beam irradiation system 1 includes a beam irradiation device 2, a nozzle support device 3, an X-ray imaging device 4, and a control device 5.
 ビーム照射装置2は、イオン発生器とビーム輸送ラインとハーフ回転ガントリとを備える。これらは陽子線照射装置などで用いられるイオン発生器とビーム輸送ラインとハーフ回転ガントリと同様の構成であり、従来公知のものであるため図示を省略する。なお、イオン発生器には、イオン源と線形加速器と円形加速器などが含まれることがある。 The beam irradiation device 2 includes an ion generator, a beam transport line, and a half rotating gantry. These have the same configuration as the ion generator, beam transport line, and half rotating gantry used in proton beam irradiation devices and the like, and are not shown in the figures as they are conventionally known. Note that the ion generator may include an ion source, a linear accelerator, a circular accelerator, etc.
 例えば、イオン発生器(図示略)は、荷電粒子である炭素イオンのイオン源を有し、この炭素イオンによって荷電粒子ビームBが生成される。線形加速器(図示略)は、平面視で直線状を成し、イオン源で発生させたイオンを加速して荷電粒子ビームBとする。そして、線形加速器は、この荷電粒子ビームBを円形加速器(図示略)に導入する。 For example, the ion generator (not shown) has an ion source of carbon ions, which are charged particles, and the charged particle beam B is generated by these carbon ions. The linear accelerator (not shown) is linear in a plan view and accelerates the ions generated by the ion source to form the charged particle beam B. The linear accelerator then introduces this charged particle beam B into a circular accelerator (not shown).
 円形加速器は、シンクロトロンまたはシンクロサイクロトロンであり、平面視でリング状を成し、荷電粒子ビームBをさらに加速する。ここで、荷電粒子ビームBは、円形加速器を約百万回周回する間に光速の約70%まで加速される。そして、円形加速器で加速された荷電粒子ビームBが、ビーム輸送ライン(図示略)によりハーフ回転ガントリ(図示略)まで輸送される。なお、円形加速器は、サイクロトロンの場合もある。 The circular accelerator is a synchrotron or synchrocyclotron, has a ring shape in a plan view, and further accelerates the charged particle beam B. Here, the charged particle beam B is accelerated to about 70% of the speed of light while orbiting the circular accelerator about a million times. The charged particle beam B accelerated by the circular accelerator is then transported to a half rotating gantry (not shown) by a beam transport line (not shown). The circular accelerator may also be a cyclotron.
 粒子線照射システム1には、イオン発生器からハーフ回転ガントリまで一体的に延びる真空ダクト(図示略)が設けられている。この真空ダクトの内部が真空にされ、荷電粒子ビームBを導く輸送経路が形成されている。 The particle beam irradiation system 1 is provided with a vacuum duct (not shown) that extends integrally from the ion generator to the half rotating gantry. The inside of this vacuum duct is evacuated, forming a transport path for guiding the charged particle beam B.
 ハーフ回転ガントリは、その回転の軸が水平方向を向くように設けられ、この水平軸を中心として回転するものである。ハーフ回転ガントリは、ビーム輸送ラインから続く真空ダクトの一部と、輸送経路を形成する偏向電磁石および収束電磁石を回転可能に支持する。 The half rotating gantry is installed so that its axis of rotation faces horizontally and rotates around this horizontal axis. The half rotating gantry rotatably supports part of the vacuum duct continuing from the beam transport line, as well as the bending electromagnets and focusing electromagnets that form the transport path.
 このハーフ回転ガントリは、全周回転型の回転ガントリと比較して小型の装置である。一般的な全周回転型の回転ガントリは、360度の全周に亘って回転するものであるが、ハーフ回転ガントリは、その回転範囲が全周の3分の2以下(240度以下)の装置を示す。本実施形態のハーフ回転ガントリは、その回転範囲が180度の装置となっている。 This half rotating gantry is a smaller device than a full rotation type rotating gantry. A typical full rotation type rotating gantry rotates over a full circumference of 360 degrees, but a half rotating gantry refers to a device whose rotation range is less than two-thirds of the circumference (less than 240 degrees). The half rotating gantry of this embodiment is a device whose rotation range is 180 degrees.
 真空ダクトは、まず、ハーフ回転ガントリの端部からその水平軸に沿って導かれる。そして、真空ダクトは、ハーフ回転ガントリの水平軸から一旦離れた後、水平軸に対して垂直な方向に向けられる。この真空ダクトの先端部が配置される照射ノズル10(図2)は、患者Pに近接する位置に設けられている。 The vacuum duct is first guided from the end of the half rotating gantry along its horizontal axis. Then, once the vacuum duct leaves the horizontal axis of the half rotating gantry, it is directed in a direction perpendicular to the horizontal axis. The irradiation nozzle 10 (Figure 2), where the tip of this vacuum duct is located, is provided in a position close to the patient P.
 図3に示すように、ノズル支持装置3は、照射ノズル10を周方向に移動可能に支持する装置である。X線撮影装置4は、撮影用放射線としてのX線を用いて、被写体としての患者PのX線画像を撮影する装置である。X線撮影装置4により取得したX線画像は、荷電粒子ビームBの照射前に行われる患者Pの位置決めに用いられる。また、X線画像は、荷電粒子ビームBの照射時に患部(内臓)の動き(動体)を追跡することに用いられる。なお、X線画像は、患者PのCT(Computed Tomography)画像を取得するために用いられてもよい。 As shown in FIG. 3, the nozzle support device 3 is a device that supports the irradiation nozzle 10 so that it can move in the circumferential direction. The X-ray imaging device 4 is a device that uses X-rays as imaging radiation to take X-ray images of the patient P as a subject. The X-ray images acquired by the X-ray imaging device 4 are used to position the patient P before irradiation with the charged particle beam B. The X-ray images are also used to track the movement (moving body) of the affected area (internal organs) during irradiation with the charged particle beam B. The X-ray images may also be used to acquire CT (Computed Tomography) images of the patient P.
 図1に示すように、制御装置5は、ビーム照射装置2とノズル支持装置3とX線撮影装置4とを制御する。この制御装置5の各構成は、必ずしも1つのコンピュータに設ける必要はない。例えば、1つの制御装置5が、ネットワークで互いに接続された複数のコンピュータで実現されてもよい。さらに、ビーム照射装置2とノズル支持装置3とX線撮影装置4とがそれぞれ別個のコンピュータで制御されてもよい。 As shown in FIG. 1, the control device 5 controls the beam irradiation device 2, the nozzle support device 3, and the X-ray imaging device 4. Each component of the control device 5 does not necessarily have to be provided in one computer. For example, one control device 5 may be realized by multiple computers connected to each other via a network. Furthermore, the beam irradiation device 2, the nozzle support device 3, and the X-ray imaging device 4 may each be controlled by a separate computer.
 本実施形態の制御装置5は、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)およびSSD(Solid State Drive)などのハードウェア資源を有し、CPUが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。さらに、本実施形態のX線撮影装置移動方法は、各種プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。 The control device 5 of this embodiment is configured as a computer having hardware resources such as a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), HDD (Hard Disk Drive) and SSD (Solid State Drive), and information processing by software is realized using the hardware resources as the CPU executes various programs. Furthermore, the method of moving an X-ray imaging device of this embodiment is realized by having the computer execute various programs.
 制御装置5の処理回路は、例えば、CPU、GPU、専用または汎用のプロセッサを備える回路である。このプロセッサは、制御装置5の記憶部に記憶した各種のプログラムを実行することにより各種の機能を実現する。また、処理回路は、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのハードウェアで構成されてもよい。これらのハードウェアによっても各種の機能を実現することができる。また、処理回路は、プロセッサとプログラムによるソフトウェア処理と、ハードウェア処理とを組み合わせて、各種の機能を実現することもできる。 The processing circuit of the control device 5 is, for example, a circuit equipped with a CPU, a GPU, or a dedicated or general-purpose processor. This processor realizes various functions by executing various programs stored in the memory unit of the control device 5. The processing circuit may also be configured with hardware such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Various functions can also be realized by such hardware. The processing circuit can also realize various functions by combining software processing by a processor and a program with hardware processing.
 なお、本実施形態では、制御装置5が自動的に各種の装置を制御する態様を例示するが、その他の態様でもよい。例えば、制御装置5は、粒子線照射システム1のユーザ(管理者)の入力操作を受け付けて各種の装置を制御するようにしてもよい。つまり、制御装置5は、ユーザの手動操作により各種の装置を制御するための遠隔操作装置でもよい。 In this embodiment, the control device 5 automatically controls various devices, but other configurations are also possible. For example, the control device 5 may be configured to accept input operations from a user (administrator) of the particle beam irradiation system 1 and control various devices. In other words, the control device 5 may be a remote control device for controlling various devices through manual operations by the user.
 次に、ノズル支持装置3とX線撮影装置4について図2から図5を用いて説明する。なお、図3から図5の紙面右側を正面側として説明する。 Next, the nozzle support device 3 and the X-ray imaging device 4 will be described with reference to Figures 2 to 5. Note that the right side of the paper in Figures 3 to 5 will be described as the front side.
 図2に示すように、照射ノズル10は、ハーフ回転ガントリ(図示略)に支持された真空ダクト(図示略)の先端側に設けられている。この照射ノズル10は、荷電粒子ビームBを患者Pに向けて出射する部分である。 As shown in FIG. 2, the irradiation nozzle 10 is provided at the tip side of a vacuum duct (not shown) supported by a half rotating gantry (not shown). This irradiation nozzle 10 is the part that emits the charged particle beam B toward the patient P.
 照射ノズル10には、スキャニング電磁石(図示略)が設けられている。スキャニング電磁石は、荷電粒子ビームBの進行方向をZ方向とした場合に、この荷電粒子ビームBを、X方向に偏向走査するX偏向走査磁石とY方向に偏向走査するY偏向走査磁石とを有している。そして、スキャニング電磁石は、荷電粒子ビームBを制御することで、細い荷電粒子ビームBを患者Pの患部の形状に合致させて走査することができる。つまり、照射ノズル10から照射される荷電粒子ビームBは、進行方向に対して直交する2方向(X方向およびY方向)の所定の走査範囲に亘って走査される。また、照射ノズル10には、線量モニタ、位置モニタ、レンジシフタ、リッジフィルタなどが設けられてもよい。 The irradiation nozzle 10 is provided with a scanning electromagnet (not shown). The scanning electromagnet has an X-deflection scanning magnet that deflects and scans the charged particle beam B in the X direction and a Y-deflection scanning magnet that deflects and scans the charged particle beam B in the Y direction when the traveling direction of the charged particle beam B is the Z direction. The scanning electromagnet controls the charged particle beam B to scan the thin charged particle beam B in accordance with the shape of the affected area of the patient P. In other words, the charged particle beam B irradiated from the irradiation nozzle 10 is scanned over a predetermined scanning range in two directions (X direction and Y direction) perpendicular to the traveling direction. The irradiation nozzle 10 may also be provided with a dose monitor, a position monitor, a range shifter, a ridge filter, etc.
 患者Pが配置される治療室には、荷電粒子ビームBが最も集中して照射される位置であるアイソセンタCが設定されている。治療開始前には、X線撮影装置4で撮影したX線画像などで患者Pの患部の位置を確認しつつ、患部がアイソセンタCに配置される。 In the treatment room in which patient P is placed, an isocenter C is set, which is the position where the charged particle beam B is most concentrated. Before treatment begins, the affected area of patient P is positioned at isocenter C while the position of the affected area is confirmed using X-ray images taken by X-ray imaging device 4, etc.
 照射ノズル10は、アイソセンタCを中心としてアイソセンタCから等距離の位置を周方向に移動する。なお、アイソセンタCを通る軸であって照射ノズル10の周方向の移動の中心軸Hを規定した場合、この中心軸Hは、ハーフ回転ガントリの回転の中心である水平軸と一致している。なお、荷電粒子ビームBは、照射ノズル10から中心軸Hに対して直交する方向に照射される。 The irradiation nozzle 10 moves in the circumferential direction at a position equidistant from the isocenter C, with the isocenter C as the center. If a central axis H of the circumferential movement of the irradiation nozzle 10 is defined as an axis passing through the isocenter C, this central axis H coincides with the horizontal axis that is the center of rotation of the half rotating gantry. The charged particle beam B is irradiated from the irradiation nozzle 10 in a direction perpendicular to the central axis H.
 図3に示すように、照射ノズル10は、アイソセンタCを中心として、その周方向に移動する範囲が180度に設定されている。例えば、荷電粒子ビームBを水平方向に照射するときの照射ノズル10の位置を0度とした場合、+90度から-90度の範囲に亘って照射ノズル10が移動可能となっている。 As shown in FIG. 3, the irradiation nozzle 10 is set to move in a circumferential direction over a range of 180 degrees around the isocenter C. For example, if the position of the irradiation nozzle 10 when irradiating the charged particle beam B in the horizontal direction is set to 0 degrees, the irradiation nozzle 10 can move over a range from +90 degrees to -90 degrees.
 照射ノズル10が移動する範囲内であれば、アイソセンタCに対する荷電粒子ビームBの照射方向が変更可能となっている。例えば、図4に示すように、照射ノズル10が+90度の位置にあるときに、荷電粒子ビームBが患者Pの直上から照射される。また、図5に示すように、照射ノズル10が-90度の位置にあるときに、荷電粒子ビームBが患者Pの直下から照射される。 The irradiation direction of the charged particle beam B with respect to the isocenter C can be changed within the range in which the irradiation nozzle 10 moves. For example, as shown in FIG. 4, when the irradiation nozzle 10 is at a position of +90 degrees, the charged particle beam B is irradiated from directly above the patient P. Also, as shown in FIG. 5, when the irradiation nozzle 10 is at a position of -90 degrees, the charged particle beam B is irradiated from directly below the patient P.
 被写体としての患者Pは、治療室に設けられた移動載置台11に載置される。この移動載置台11は、移動アーム12により支持され、患者Pを載置した状態で移動し、患者Pの患部をアイソセンタCに配置する。この移動載置台11の移動によって患者Pを荷電粒子ビームBの照射位置に移動させて位置合わせを行うことができる。そのため、患者Pの病巣組織に最適な精度で荷電粒子ビームBを照射することができる。なお、移動載置台11と移動アーム12は、制御装置5(図1)により制御されている。 The patient P as the subject is placed on a movable stage 11 provided in the treatment room. This movable stage 11 is supported by a movable arm 12 and moves with the patient P placed on it, positioning the affected area of the patient P at the isocenter C. By moving this movable stage 11, the patient P can be moved to the irradiation position of the charged particle beam B and aligned. Therefore, the charged particle beam B can be irradiated with optimal accuracy to the diseased tissue of the patient P. The movable stage 11 and the movable arm 12 are controlled by a control device 5 (Figure 1).
 患者Pは、アイソセンタCの位置に配置され、ハーフ回転ガントリ(図示略)を回転させることで、静止している患者Pを中心として照射ノズル10を回転させることができる。また、患者Pの向きを変更し、かつ照射ノズル10を回転させることで、患者Pの周囲のいずれの方向からも荷電粒子ビームBを照射させることができる。そのため、患者Pの負担を軽減しつつ、最適な方向から荷電粒子ビームBを正確に患部に照射することができる。 The patient P is positioned at the isocenter C, and by rotating the half rotating gantry (not shown), the irradiation nozzle 10 can be rotated around the stationary patient P. In addition, by changing the orientation of the patient P and rotating the irradiation nozzle 10, the charged particle beam B can be irradiated from any direction around the patient P. Therefore, the burden on the patient P can be reduced, and the affected area can be accurately irradiated with the charged particle beam B from the optimal direction.
 また、第1実施形態のX線撮影装置4は、ノズル支持装置3に支持され、照射ノズル10とともに周方向に移動し、アイソセンタCに配置された患者PのX線画像の撮影方向を変更可能となっている。このようにすれば、照射ノズル10を支持するノズル支持装置3を、X線撮影装置4を支持する装置として兼用することができる。 The X-ray imaging device 4 of the first embodiment is supported by the nozzle support device 3 and moves in the circumferential direction together with the irradiation nozzle 10, making it possible to change the imaging direction of the X-ray image of the patient P placed at the isocenter C. In this way, the nozzle support device 3 that supports the irradiation nozzle 10 can also be used as a device that supports the X-ray imaging device 4.
 なお、ノズル支持装置3は、ハーフ回転ガントリ(図示略)の先端側の一部を支持する装置である。このようにすれば、ハーフ回転ガントリの先端側に在る照射ノズル10が、ノズル支持装置3に案内され、周方向に移動可能な状態で安定的に支持される。 The nozzle support device 3 is a device that supports a part of the tip side of the half rotating gantry (not shown). In this way, the irradiation nozzle 10 at the tip side of the half rotating gantry is guided by the nozzle support device 3 and is stably supported in a state where it can move in the circumferential direction.
 図2から図3に示すように、X線撮影装置4は、2つのX線管20と2つのフラットパネルディテクタ21とを備える。例えば、一方のX線管20Aから出射されたX線は、一方のフラットパネルディテクタ21Aで検出される。他方のX線管20Bから出射されたX線は、他方のフラットパネルディテクタ21Bで検出される。 As shown in Figures 2 and 3, the X-ray imaging device 4 has two X-ray tubes 20 and two flat panel detectors 21. For example, X-rays emitted from one X-ray tube 20A are detected by one flat panel detector 21A. X-rays emitted from the other X-ray tube 20B are detected by the other flat panel detector 21B.
 ここで、一方のX線管20Aと一方のフラットパネルディテクタ21Aとを結ぶ線を第1仮想線L1と規定する。他方のX線管20Bと他方のフラットパネルディテクタ21Bとを結ぶ線を第2仮想線L2と規定する。この場合、第1仮想線L1および第2仮想線L2がアイソセンタCで交差している。なお、本実施形態では、第1仮想線L1および第2仮想線L2が交差する角度が、10度以上、170度以下の範囲となっている。 Here, the line connecting one X-ray tube 20A and one flat panel detector 21A is defined as the first virtual line L1. The line connecting the other X-ray tube 20B and the other flat panel detector 21B is defined as the second virtual line L2. In this case, the first virtual line L1 and the second virtual line L2 intersect at the isocenter C. In this embodiment, the angle at which the first virtual line L1 and the second virtual line L2 intersect is in the range of 10 degrees or more and 170 degrees or less.
 ノズル支持装置3は、固定フレーム30と可動フレーム31とC字レール32とノズル基部33と支持アーム34とを備える。 The nozzle support device 3 comprises a fixed frame 30, a movable frame 31, a C-rail 32, a nozzle base 33, and a support arm 34.
 固定フレーム30は、C字レール32を床面Fに固定する部材である。例えば、固定フレーム30は、正面視で矩形状を成し、側面視でC字形状(U字形状)に切り欠かれた開口を有する部材である。この開口に患者Pが配置される。この固定フレーム30には、両側部に1本ずつ、合計で2本のC字レール32が固定されている。つまり、2本のC字レール32が固定フレーム30に支持されている。 The fixed frame 30 is a member that fixes the C-shaped rail 32 to the floor surface F. For example, the fixed frame 30 is a member that is rectangular when viewed from the front and has an opening cut out into a C-shape (U-shape) when viewed from the side. The patient P is placed in this opening. Two C-shaped rails 32 are fixed to this fixed frame 30, one on each side. In other words, the two C-shaped rails 32 are supported by the fixed frame 30.
 C字レール32は、側面視でC字形状(U字形状)を成し、周方向に沿って延びる部材である。可動フレーム31は、C字レール32を介して固定フレーム30に支持され、ノズル基部33および支持アーム34とともに可動する部材である。ノズル基部33は、照射ノズル10を支持している部材である。このノズル基部33は、可動フレーム31を介してC字レール32に沿って移動する部材である。 The C-rail 32 is a member that is C-shaped (U-shaped) in side view and extends in the circumferential direction. The movable frame 31 is supported by the fixed frame 30 via the C-rail 32, and is a member that moves together with the nozzle base 33 and the support arm 34. The nozzle base 33 is a member that supports the irradiation nozzle 10. This nozzle base 33 is a member that moves along the C-rail 32 via the movable frame 31.
 なお、ノズル支持装置3は、可動フレーム31を可動させるための駆動モータ(図示略)を備える。この駆動モータは、制御装置5により制御される。 The nozzle support device 3 is equipped with a drive motor (not shown) for moving the movable frame 31. This drive motor is controlled by the control device 5.
 支持アーム34は、ノズル基部33から周方向に沿って延びる部材である。図3に示すように、ノズル基部33から上方と下方に延びる2本の支持アーム34が設けられている。これら2本の支持アーム34が側面視でC字形状(U字形状)を成している。ノズル基部33および支持アーム34が周方向に移動するときに、C字レール32によりその移動が案内される。 The support arms 34 are members that extend circumferentially from the nozzle base 33. As shown in FIG. 3, two support arms 34 are provided that extend upward and downward from the nozzle base 33. These two support arms 34 form a C-shape (U-shape) in side view. When the nozzle base 33 and the support arms 34 move circumferentially, their movement is guided by the C-shaped rails 32.
 ここで、可動フレーム31ついて詳述する。図2に示すように、可動フレーム31には、C字レール32に案内され、側面視(図3)でC字形状(U字形状)を成す、左右2つの第1部材41が設けられている。これら第1部材41の端部同士が、軸方向に延びる上下2本の第2部材42で互いに連結されている。これら第2部材42の中央部には、周方向に延びる左右2本の第3部材43が連結されている。これら第3部材43は、軸方向に延びる複数本の第4部材44で互いに連結されている。 Now, the movable frame 31 will be described in detail. As shown in Figure 2, the movable frame 31 is provided with two first members 41, one on the left and one on the right, which are guided by a C-shaped rail 32 and form a C-shape (U-shape) in side view (Figure 3). The ends of these first members 41 are connected to each other by two second members 42, one above and one below, which extend in the axial direction. Two third members 43, one on the left and one on the right, which extend in the circumferential direction, are connected to the center of these second members 42. These third members 43 are connected to each other by multiple fourth members 44 which extend in the axial direction.
 ノズル基部33および支持アーム34は、第3部材43および第4部材44に連結されている。このようにすれば、固定フレーム30により床面Fに安定的に固定しつつ、可動フレーム31によりノズル基部33および支持アーム34を安定的に可動させることができる。 The nozzle base 33 and the support arm 34 are connected to the third member 43 and the fourth member 44. In this way, the nozzle base 33 and the support arm 34 can be stably moved by the movable frame 31 while being stably fixed to the floor surface F by the fixed frame 30.
 なお、固定フレーム30および可動フレーム31が、治療室の床、壁、天井と一体的なデザイン(色彩)にされ、かつ化粧板で覆われてもよい。このようにすれば、ノズル支持装置3を構成する部材が患者Pから見えないようになる。つまり、ノズル支持装置3が目隠しの機能を有してもよい。 The fixed frame 30 and the movable frame 31 may be designed (colored) to match the floor, walls, and ceiling of the treatment room, and may be covered with decorative panels. In this way, the components that make up the nozzle support device 3 will not be visible to the patient P. In other words, the nozzle support device 3 may have a screen function.
 図3に示すように、それぞれの支持アーム34の先端側にX線管20が設けられている。そして、支持アーム34の基端側に在るノズル基部33に固定された照射ノズル10に、フラットパネルディテクタ21が設けられている。このようにすれば、照射ノズル10とX線管20とフラットパネルディテクタ21を周方向に移動させる構成を実現することができる。 As shown in FIG. 3, an X-ray tube 20 is provided at the tip end of each support arm 34. A flat panel detector 21 is provided on an irradiation nozzle 10 fixed to a nozzle base 33 at the base end of the support arm 34. In this way, a configuration can be realized in which the irradiation nozzle 10, X-ray tube 20, and flat panel detector 21 can be moved in the circumferential direction.
 また、照射ノズル10と2つのフラットパネルディテクタ21とが周方向に並んで配置されている。このようにすれば、フラットパネルディテクタ21を周方向に移動させつつX線画像の撮影が行われることで、患者PのX線画像の撮影を行うことできる。さらに、CT画像の撮影も行うことができる。 The irradiation nozzle 10 and the two flat panel detectors 21 are arranged side by side in the circumferential direction. In this way, X-ray images can be taken of the patient P by moving the flat panel detector 21 in the circumferential direction while taking X-ray images. Furthermore, CT images can also be taken.
 移動載置台11は、C字レール32の開いている部分から患者P(被写体)を進入させてアイソセンタCに配置することができる。例えば、図3の白矢印Dの方向から、患者Pを載せた移動載置台11を進入させることができる。このようにすれば、患者Pを適切な方向から進入させてアイソセンタCに配置することができる。 The movable stage 11 allows the patient P (subject) to enter through the open portion of the C-rail 32 and be positioned at the isocenter C. For example, the movable stage 11 carrying the patient P can be entered from the direction of the white arrow D in Figure 3. In this way, the patient P can be entered from an appropriate direction and positioned at the isocenter C.
 なお、患者Pは、その身長の方向に沿って延びる体軸が中心軸Hの向きと一致するように配置される。また、患者Pの体軸は、中心軸Hの向きと一致しなくてもよい。例えば、患者Pの頭頂部が照射ノズル10に向けられた状態で配置されてもよい。さらに、患者Pの配置は、頭と足の位置が図示した向きと逆向きであってもよい。荷電粒子ビームBが照射される患部の位置に応じて、患者Pの配置が適宜変更されてもよい。 The patient P is positioned so that the body axis extending along the direction of the patient's height coincides with the direction of the central axis H. Furthermore, the body axis of the patient P does not have to coincide with the direction of the central axis H. For example, the patient P may be positioned with the top of the head facing the irradiation nozzle 10. Furthermore, the patient P may be positioned so that the position of the head and feet are opposite to the direction shown in the figure. The position of the patient P may be changed as appropriate depending on the position of the affected area to be irradiated with the charged particle beam B.
 移動載置台11の近接を検出する近接センサ35が、それぞれの支持アーム34の先端側に設けられている。支持アーム34および移動載置台11の動作を制御する制御装置5は、近接センサ35により移動載置台11の近接を検出したときに、支持アーム34および移動載置台11の動作を停止する制御を行う。このようにすれば、支持アーム34と移動載置台11の衝突を防ぐことができる。 A proximity sensor 35 that detects the approach of the mobile platform 11 is provided at the tip side of each support arm 34. The control device 5 that controls the operation of the support arm 34 and the mobile platform 11 performs control to stop the operation of the support arm 34 and the mobile platform 11 when the proximity sensor 35 detects the approach of the mobile platform 11. In this way, it is possible to prevent collision between the support arm 34 and the mobile platform 11.
 次に、第2実施形態について図6から図10を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。図8から図10の紙面右側を正面側として説明する。 Next, the second embodiment will be described with reference to Figures 6 to 10. Note that components that are the same as those shown in the previously described embodiment will be given the same reference numerals and duplicated explanations will be omitted. The right side of the paper in Figures 8 to 10 will be described as the front side.
 図6に示すように、第2実施形態の粒子線照射システム1Aは、ビーム照射装置2とノズル支持装置3AとX線撮影装置4と制御装置5と撮影支持装置50とを備える。 As shown in FIG. 6, the particle beam irradiation system 1A of the second embodiment includes a beam irradiation device 2, a nozzle support device 3A, an X-ray imaging device 4, a control device 5, and an imaging support device 50.
 図7および図9に示すように、第2実施形態のノズル支持装置3Aは、照射ノズル10のみを周方向に移動可能に支持する装置である。このノズル支持装置3Aは、側面視でC字形状を成す1本のC字レール36を備える。このC字レール36に照射ノズル10が支持されている。また、理解を助けるために図示を簡略化しているが、C字レール36は、荷電粒子ビームBの通過経路を確保したまま、照射ノズル10を移動させる構造を有している。 As shown in Figures 7 and 9, the nozzle support device 3A of the second embodiment is a device that supports only the irradiation nozzle 10 so that it can move in the circumferential direction. This nozzle support device 3A has one C-rail 36 that is C-shaped in side view. The irradiation nozzle 10 is supported on this C-rail 36. Although the illustration is simplified to aid understanding, the C-rail 36 has a structure that moves the irradiation nozzle 10 while maintaining a passage path for the charged particle beam B.
 なお、ノズル支持装置3Aは、ノズル基部33および照射ノズル10をC字レール36に沿って移動させるための駆動モータ(図示略)を備える。この駆動モータは、制御装置5により制御される。また、照射ノズル10が周方向に移動する範囲は180度以下となっている。 The nozzle support device 3A is equipped with a drive motor (not shown) for moving the nozzle base 33 and the irradiation nozzle 10 along the C-shaped rail 36. This drive motor is controlled by the control device 5. The range of movement of the irradiation nozzle 10 in the circumferential direction is 180 degrees or less.
 図7に示すように、撮影支持装置50は、X線撮影装置4を周方向に移動可能に支持する装置である。第2実施形態のX線撮影装置4は、照射ノズル10とは別個に周方向に移動する。 As shown in FIG. 7, the imaging support device 50 is a device that supports the X-ray imaging device 4 so that it can move in the circumferential direction. In the second embodiment, the X-ray imaging device 4 moves in the circumferential direction separately from the irradiation nozzle 10.
 この撮影支持装置50は、2つフラットパネルディテクタ21を周方向に移動可能に支持する第1撮影支持ユニット50A(図8)と、2つX線管20を周方向に移動可能に支持する第2撮影支持ユニット50B(図10)とを備える。 This imaging support device 50 includes a first imaging support unit 50A (Fig. 8) that supports two flat panel detectors 21 so that they can move in the circumferential direction, and a second imaging support unit 50B (Fig. 10) that supports two X-ray tubes 20 so that they can move in the circumferential direction.
 第1撮影支持ユニット50Aは、側面視でC字形状を成す1本のC字レール51Aと1本の支持アーム52Aとを備える。この支持アーム52Aの中央部に、2つフラットパネルディテクタ21が支持されている。C字レール51Aに案内されて支持アーム52Aが可動することで、2つフラットパネルディテクタ21が周方向に移動する。 The first imaging support unit 50A is equipped with one C-rail 51A and one support arm 52A that form a C-shape in side view. Two flat panel detectors 21 are supported in the center of this support arm 52A. The two flat panel detectors 21 move in the circumferential direction as the support arm 52A moves while being guided by the C-rail 51A.
 第2撮影支持ユニット50Bは、側面視でC字形状を成す1本のC字レール51Bと1本の支持アーム52Bを備える。この支持アーム52Bの両先端部のそれぞれにX線管20が支持されている。C字レール51Bに案内されて支持アーム52Bが可動することで、2つX線管20が周方向に移動する。 The second imaging support unit 50B is equipped with one C-rail 51B and one support arm 52B that form a C-shape in side view. An X-ray tube 20 is supported at each of the two ends of this support arm 52B. The two X-ray tubes 20 move in the circumferential direction as the support arm 52B moves while being guided by the C-rail 51B.
 また、近接センサ35が、それぞれの支持アーム52A,52Bの先端側に設けられている。制御装置5は、近接センサ35により移動載置台11の近接を検出したときに、支持アーム52A,52Bおよび移動載置台11の動作を停止する制御を行う。このようにすれば、支持アーム52A,52Bと移動載置台11の衝突を防ぐことができる。 In addition, a proximity sensor 35 is provided at the tip side of each of the support arms 52A, 52B. When the control device 5 detects the proximity of the mobile platform 11 by the proximity sensor 35, it performs control to stop the operation of the support arms 52A, 52B and the mobile platform 11. In this way, it is possible to prevent collision between the support arms 52A, 52B and the mobile platform 11.
 なお、第1撮影支持ユニット50Aおよび第2撮影支持ユニット50Bは、支持アーム52A,52BをC字レール51A,51Bに沿って移動させるための駆動モータ(図示略)を備える。この駆動モータは、制御装置5により制御される。また、それぞれの支持アーム52A,52Bが周方向に移動する範囲は180度以下となっている。 The first and second camera support units 50A and 50B are equipped with drive motors (not shown) for moving the support arms 52A and 52B along the C-rails 51A and 51B. The drive motors are controlled by the control device 5. The range of movement of each of the support arms 52A and 52B in the circumferential direction is 180 degrees or less.
 このようにすれば、照射ノズル10の位置と関係なく、X線撮影装置4のX線管20およびフラットパネルディテクタ21を周方向の任意の位置に移動させて撮影を行うことができる。 In this way, the X-ray tube 20 and flat panel detector 21 of the X-ray imaging device 4 can be moved to any position in the circumferential direction to perform imaging, regardless of the position of the irradiation nozzle 10.
 以上、本発明が第1実施形態から第2実施形態に基づいて説明されているが、いずれかの実施形態において適用された構成が他の実施形態に適用されてもよいし、各実施形態において適用された構成が組み合わされてもよい。 The present invention has been described above based on the first and second embodiments, but the configurations applied in any of the embodiments may be applied to other embodiments, and the configurations applied in each embodiment may be combined.
 なお、前述の実施形態では、荷電粒子ビームBの照射方向の変更可能な範囲が、全周の3分の2以下(240度以下)の装置として、ハーフ回転ガントリ(図示略)が例示されているが、その他の態様でもよい。例えば、前述の実施形態は、スリット型照射装置90についても適用可能である。 In the above embodiment, a half rotating gantry (not shown) is exemplified as an apparatus in which the range in which the irradiation direction of the charged particle beam B can be changed is two-thirds or less of the entire circumference (240 degrees or less), but other configurations may also be used. For example, the above embodiment can also be applied to a slit-type irradiation device 90.
 次に、スリット型照射装置90について図11から図12を参照して説明する。なお、図11の紙面右側をスリット型照射装置90の正面側(前方側)として説明する。また、荷電粒子ビームBが進行する真空ダクトであるビームパイプ91が延びる方向であって、荷電粒子ビームBが飛んで来る方向をX方向とした場合に、これに直交する紙面上下方向をY方向とし、これらに直交する方向をZ方向として説明する。 Next, the slit-type irradiation device 90 will be described with reference to Figs. 11 and 12. The right side of Fig. 11 will be described as the front side (forward side) of the slit-type irradiation device 90. If the direction in which the beam pipe 91, which is a vacuum duct through which the charged particle beam B travels, extends and the direction in which the charged particle beam B comes is defined as the X direction, the vertical direction on the page perpendicular to this will be defined as the Y direction, and the direction perpendicular to these will be defined as the Z direction.
 まず、ビームパイプ91によって、荷電粒子ビームBをイオン発生器からスリット型照射装置90まで導く輸送経路が形成されている。つまり、ビームパイプ91は、荷電粒子ビームBを通過させるために、充分な真空度を有する密閉された連続空間である。 First, the beam pipe 91 forms a transport path that guides the charged particle beam B from the ion generator to the slit-type irradiation device 90. In other words, the beam pipe 91 is a sealed continuous space with a sufficient degree of vacuum to allow the charged particle beam B to pass through.
 ビームパイプ91の端部に、偏向電磁石92が設けられている。この偏向電磁石92から側面視で三角形状(扇型)に広がる拡大ダクト93が設けられている。拡大ダクト93は、ビームパイプ91の端部からY方向に広がる。この拡大ダクト93の先端部に本体94が接続されている。本体94は、側面視で縦長の長方形状をなしている。拡大ダクト93と本体94の内部は、ビームパイプ91から連続する真空度を有する密閉空間となっている。 A deflection electromagnet 92 is provided at the end of the beam pipe 91. An expansion duct 93 is provided, which spreads out in a triangular shape (fan shape) in side view from the deflection electromagnet 92. The expansion duct 93 spreads out in the Y direction from the end of the beam pipe 91. A main body 94 is connected to the tip of this expansion duct 93. The main body 94 has a vertically long rectangular shape in side view. The inside of the expansion duct 93 and the main body 94 is an enclosed space with a vacuum level that continues from the beam pipe 91.
 本体94の内部には、広い角度範囲から入射する荷電粒子ビームBを偏向し、アイソセンタCに収束させる多数の偏向電磁石95(図12)が設けられている。これらの偏向電磁石95は、有効磁場領域M(図11)を生成する。アイソセンタCは、荷電粒子ビームBが最も集中して照射される位置として設定されており、このアイソセンタCに患者P(図2)の患部が配置される。 Inside the main body 94, there are provided a number of deflection electromagnets 95 (Fig. 12) that deflect the charged particle beam B incident from a wide angle range and focus it on the isocenter C. These deflection electromagnets 95 generate an effective magnetic field region M (Fig. 11). The isocenter C is set as the position where the charged particle beam B is irradiated with the most concentration, and the affected area of the patient P (Fig. 2) is placed at this isocenter C.
 例えば、本体94の内部には、Z方向に一対を成す偏向電磁石95が設けられている。そして、Y方向に2組の偏向電磁石95が並んで配置されている。1組の偏向電磁石95で1つの有効磁場領域Mが生成される。図11に示すように、上下2組の偏向電磁石95で上下2つの有効磁場領域Mを生成することができる。 For example, inside the main body 94, a pair of deflection electromagnets 95 are provided in the Z direction. Then, two sets of deflection electromagnets 95 are arranged side by side in the Y direction. One set of deflection electromagnets 95 generates one effective magnetic field region M. As shown in FIG. 11, two sets of deflection electromagnets 95, one above the other, can generate two effective magnetic field regions M.
 有効磁場領域Mは、側面視で三日月形状(クレセント形状)をなすように生成される。有効磁場領域Mの強さを制御することで、荷電粒子ビームBの軌道を制御することができる。アイソセンタCを中心として、任意の角度で荷電粒子ビームBを照射することができる。例えば、荷電粒子ビームBの軌道を偏向しないときの基準軌道の傾きを0度とした場合、アイソセンタCを中心として、+85度から-85度の範囲に亘って荷電粒子ビームBの照射角度を変更することができる。 The effective magnetic field region M is generated to have a crescent shape when viewed from the side. By controlling the strength of the effective magnetic field region M, the trajectory of the charged particle beam B can be controlled. The charged particle beam B can be irradiated at any angle centered on the isocenter C. For example, if the inclination of the reference trajectory when the trajectory of the charged particle beam B is not deflected is set to 0 degrees, the irradiation angle of the charged particle beam B can be changed in the range from +85 degrees to -85 degrees centered on the isocenter C.
 なお、基準軌道とは、荷電粒子ビームBがビームパイプ91からアイソセンタCに向かって真っすぐに飛ぶ軌道のことである。 Note that the reference trajectory refers to the trajectory along which the charged particle beam B flies straight from the beam pipe 91 toward the isocenter C.
 図11の例では、上下2つの有効磁場領域Mが同一形状で同一の強さとなっている。つまり、上下対称の有効磁場領域Mが生成されるが、その他の態様でもよい。例えば、有効磁場領域Mが上下非対称でもよい。つまり、上下2つの有効磁場領域Mが異なる形状と強さであってもよい。さらに、上下のいずれか一方に1つの有効磁場領域Mが生成される態様でもよい。なお、アイソセンタCを中心として周方向に変化する荷電粒子ビームBの角度の範囲の中央が、荷電粒子ビームBの基準軌道からずれていてもよい。 In the example of FIG. 11, the two effective magnetic field regions M, one above the other, have the same shape and the same strength. In other words, effective magnetic field regions M that are symmetrical above and below are generated, but other configurations are also possible. For example, the effective magnetic field region M may be asymmetric above and below. In other words, the two effective magnetic field regions M, one above and one below, may have different shapes and strengths. Furthermore, a configuration in which one effective magnetic field region M is generated at either the top or the bottom may also be possible. Note that the center of the range of angles of the charged particle beam B that change in the circumferential direction around the isocenter C may be shifted from the reference trajectory of the charged particle beam B.
 患者Pは、移動載置台11に載置される。この移動載置台11は、移動アーム12により支持され、患者Pを載置した状態で移動し、患者Pの患部をアイソセンタCに配置する。この移動載置台11の移動によって患者Pを荷電粒子ビームBの照射位置に移動させて位置合わせを行うことができる。そのため、患者Pの病巣組織に最適な精度で荷電粒子ビームBを照射することができる。 Patient P is placed on a movable stage 11. This movable stage 11 is supported by a movable arm 12 and moves with patient P placed on it, positioning the affected area of patient P at isocenter C. By moving this movable stage 11, patient P can be moved to the irradiation position of charged particle beam B and aligned. Therefore, the charged particle beam B can be irradiated to the diseased tissue of patient P with optimal accuracy.
 本体94の正面側は、側面視で半円形に凹んだ凹部96となっている。この凹部96の半円の中心にアイソセンタCが設定され、このアイソセンタCに患者Pが配置される。ここで、移動載置台11は、本体94の正面側の凹部96に患者Pを進入させてアイソセンタCに配置することができる。例えば、スリット型照射装置90の正面の方向(図11の白矢印Dの方向)から、患者Pを載せた移動載置台11を進入させることができる。このようにすれば、患者Pを適切な方向から進入させてアイソセンタCに配置することができる。 The front side of the main body 94 has a recess 96 that is recessed in a semicircular shape when viewed from the side. An isocenter C is set at the center of the semicircle of this recess 96, and a patient P is placed at this isocenter C. Here, the movable stage 11 can be used to position the patient P at the isocenter C by having the patient P enter the recess 96 on the front side of the main body 94. For example, the movable stage 11 carrying the patient P can be entered from the front direction of the slit-type irradiation device 90 (the direction of the white arrow D in Figure 11). In this way, the patient P can be entered from an appropriate direction and placed at the isocenter C.
 本体94の正面側には、患者Pが配置されるアイソセンタCを中心として周方向に延びるように開口されたスリット97が形成されている。例えば、縦長のスリット97(図12)が形成されている。スリット型照射装置90は、このスリット97からアイソセンタCに向かって任意の角度で荷電粒子ビームBを出射する。なお、スリット97は、超耐熱・超耐寒性ポリイミドフィルムで閉鎖されており、荷電粒子ビームBが通過可能な状態で本体94の内部の真空が保たれている。 A slit 97 is formed on the front side of the main body 94, and is opened so as to extend in the circumferential direction centered on the isocenter C where the patient P is positioned. For example, a vertically long slit 97 (Figure 12) is formed. The slit-type irradiation device 90 emits the charged particle beam B from this slit 97 toward the isocenter C at any angle. The slit 97 is closed with an extremely heat-resistant and extremely cold-resistant polyimide film, and a vacuum is maintained inside the main body 94 in a state where the charged particle beam B can pass through.
 スリット型照射装置90の近傍には、アイソセンタCに対する荷電粒子ビームBの照射方向を変更可能な照射ノズル10が設けられている。 An irradiation nozzle 10 that can change the irradiation direction of the charged particle beam B toward the isocenter C is provided near the slit-type irradiation device 90.
 この照射ノズル10は、照射対象としての患者P(図2)が配置されるアイソセンタCを中心として、アイソセンタCから等距離の位置を周方向に移動する。つまり、照射ノズル10は、周方向の一方と他方に所定の角度ずつ回転させることができる。例えば、荷電粒子ビームBの基準軌道の傾きを0度とした場合、+85度から-85度の範囲に亘って照射ノズル10が移動可能となっている。この移動する範囲は、180度以下であって、例えば、170度以下の範囲である。 The irradiation nozzle 10 moves in a circumferential direction at a position equidistant from the isocenter C, where the patient P (Figure 2) is located as the irradiation target. In other words, the irradiation nozzle 10 can be rotated in one direction and the other direction by a predetermined angle. For example, if the inclination of the reference trajectory of the charged particle beam B is 0 degrees, the irradiation nozzle 10 can move in a range from +85 degrees to -85 degrees. This range of movement is 180 degrees or less, for example, 170 degrees or less.
 照射ノズル10は、側面視で有効磁場領域Mの出射側の形状(境界形状)に沿うように移動する。有効磁場領域Mの出射側からアイソセンタCに向かう荷電粒子ビームBは、照射ノズル10を通過し、照射ノズル10により荷電粒子ビームBの進行方向が微調整される。 The irradiation nozzle 10 moves so as to follow the shape (boundary shape) of the exit side of the effective magnetic field region M when viewed from the side. The charged particle beam B traveling from the exit side of the effective magnetic field region M toward the isocenter C passes through the irradiation nozzle 10, and the direction of travel of the charged particle beam B is fine-tuned by the irradiation nozzle 10.
 図11から図12では、理解を助けるために、スリット型照射装置90のX方向と水平方向とを一致させた状態で図示している。しかし、実際にスリット型照射装置90を据え付ける場合は、スリット型照射装置90の全体が傾けられた状態となる。例えば、本体94の長手方向(Y方向)が傾斜した状態で床面F(図2)に据え付けられる。 11 and 12, in order to facilitate understanding, the X direction of the slit-type irradiation device 90 is illustrated as being aligned with the horizontal direction. However, when the slit-type irradiation device 90 is actually installed, the entire slit-type irradiation device 90 is inclined. For example, the main body 94 is installed on the floor surface F (FIG. 2) with the longitudinal direction (Y direction) of the main body 94 inclined.
 例えば、本体94の上部が患者Pに向かうように傾けられる。荷電粒子ビームBの照射範囲は、アイソセンタCを中心として任意の角度の範囲であるが、スリット型照射装置90が傾いていることで、患者Pの直上から荷電粒子ビームBを照射することができる。 For example, the upper part of the main body 94 is tilted toward the patient P. The irradiation range of the charged particle beam B is a range of any angle centered on the isocenter C, but by tilting the slit-type irradiation device 90, the charged particle beam B can be irradiated from directly above the patient P.
 つまり、スリット型照射装置90で荷電粒子ビームBの軌道を偏向しないときの基準軌道が水平方向(水平軸)から傾くように、スリット型照射装置90が傾けられた状態で据え付けられる。このようにすれば、荷電粒子ビームBの照射対象物である患者Pに対して荷電粒子ビームBが照射される角度の範囲が実用的なものとなる。 In other words, the slit-type irradiation device 90 is installed in a tilted state so that the reference trajectory when the trajectory of the charged particle beam B is not deflected by the slit-type irradiation device 90 is tilted from the horizontal direction (horizontal axis). In this way, the range of angles at which the charged particle beam B is irradiated to the patient P, who is the object to be irradiated with the charged particle beam B, becomes practical.
 なお、スリット型照射装置90の本体94の上部が患者Pから離れるように傾けられてもよい。また、スリット型照射装置90が傾けられずに用いられてもよい。 The upper part of the main body 94 of the slit-type irradiation device 90 may be tilted away from the patient P. The slit-type irradiation device 90 may also be used without being tilted.
 前述の実施形態の制御装置5は、制御デバイスと記憶デバイスと出力デバイスと入力デバイスと通信インターフェースとを備える。ここで、制御デバイスは、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、専用のチップなどの高集積化させたプロセッサを含む。記憶デバイスは、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)などを含む。出力デバイスは、ディスプレイパネル、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクタ、プリンタなどを含む。入力デバイスは、マウス、キーボード、タッチパネルなどを含む。この制御装置5は、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。 The control device 5 of the above-described embodiment includes a control device, a storage device, an output device, an input device, and a communication interface. Here, the control device includes a highly integrated processor such as a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a dedicated chip. The storage device includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), etc. The output device includes a display panel, a head-mounted display, a projector, a printer, etc. The input device includes a mouse, a keyboard, a touch panel, etc. This control device 5 can be realized with a hardware configuration using a normal computer.
 なお、前述の実施形態の制御装置5で実行されるプログラムは、ROMなどに予め組み込んで提供される。追加的または代替的に、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルとして、コンピュータで読み取り可能な非一時的な記憶媒体に記憶されて提供される。この記憶媒体は、CD-ROM、CD-R、メモリカード、DVD、フレキシブルディスク(FD)などを含む。 The program executed by the control device 5 in the above-described embodiment is provided by being pre-installed in a ROM or the like. Additionally or alternatively, this program is provided by being stored in a non-transitory computer-readable storage medium as a file in an installable or executable format. This storage medium includes CD-ROMs, CD-Rs, memory cards, DVDs, flexible disks (FDs), etc.
 また、この制御装置5で実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータに格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしてもよい。つまり、プログラムがクラウドコンピューティングのリソースから提供されてもよい。また、クラウド上のサーバがプログラムを実行し、その処理結果のみがクラウドを介して提供されてもよい。また、この制御装置5は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用回線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。 The programs executed by the control device 5 may also be stored in a computer connected to a network such as the Internet and provided by downloading them via the network. In other words, the programs may be provided from cloud computing resources. A server on the cloud may execute the programs and only the processing results may be provided via the cloud. The control device 5 may also be configured by combining separate modules that independently perform the functions of the components and are interconnected via a network or dedicated lines.
 なお、前述の実施形態は、X線撮影の被写体として、人間である患者Pを例示しているが、その他の態様でもよい。例えば、犬、猫などの動物が被写体でもよい。これらの動物に対して放射線治療を施す際に粒子線照射システム1が用いられてもよい。また、被写体の体軸は、人間の場合は身長方向に延びる軸であり、犬、猫などの動物の場合は体長方向に延びる軸である。 In the above embodiment, a human patient P is exemplified as the subject of X-ray photography, but other aspects are also possible. For example, the subject may be an animal such as a dog or a cat. The particle beam irradiation system 1 may be used when administering radiation therapy to these animals. Furthermore, the body axis of the subject is an axis that extends in the height direction in the case of a human, and an axis that extends in the length direction in the case of an animal such as a dog or a cat.
 なお、前述の実施形態は、2つのX線管20と2つのフラットパネルディテクタ21が設けられる態様を例示したが、その他の態様でもよい。例えば、1つのX線管20と1つのフラットパネルディテクタ21が設けられる態様でもよい。この場合は、支持アーム34が一本でもよい。さらに、3つ以上のX線管20と3つ以上のフラットパネルディテクタ21が設けられる態様でもよい。 In the above embodiment, an example was given of an embodiment in which two X-ray tubes 20 and two flat panel detectors 21 are provided, but other embodiments are also possible. For example, an embodiment in which one X-ray tube 20 and one flat panel detector 21 are provided may also be used. In this case, there may be only one support arm 34. Furthermore, an embodiment in which three or more X-ray tubes 20 and three or more flat panel detectors 21 are provided may also be used.
 なお、前述の実施形態は、支持アーム34の先端側にX線管20が設けられ、支持アーム34の基端側にフラットパネルディテクタ21が設けられているが、その他の態様でもよい。例えば、支持アーム34の基端側にX線管20が設けられ、支持アーム34の先端側にフラットパネルディテクタ21が設けられてもよい。さらに、支持アーム34の先端側に一方のX線管20Aと他方のフラットパネルディテクタ21Bが設けられ、かつ支持アーム34の基端側に他方のX線管20Bと一方のフラットパネルディテクタ21Aが設けられてもよい。 In the above embodiment, the X-ray tube 20 is provided at the tip side of the support arm 34, and the flat panel detector 21 is provided at the base end side of the support arm 34, but other configurations are also possible. For example, the X-ray tube 20 may be provided at the base end side of the support arm 34, and the flat panel detector 21 may be provided at the tip side of the support arm 34. Furthermore, one X-ray tube 20A and the other flat panel detector 21B may be provided at the tip side of the support arm 34, and the other X-ray tube 20B and one flat panel detector 21A may be provided at the base end side of the support arm 34.
 なお、前述の実施形態は、固定フレーム30に2本のC字レール32が固定されているが、その他の態様でもよい。例えば、固定フレーム30の両側部と中央部のそれぞれに、合計で3本以上のC字レール32が固定されてもよい。 In the above embodiment, two C-shaped rails 32 are fixed to the fixed frame 30, but other configurations are also possible. For example, a total of three or more C-shaped rails 32 may be fixed to each of the two sides and the center of the fixed frame 30.
 以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、粒子線照射システム1は、アイソセンタCに配置された被写体のX線画像の撮影方向を変更可能なX線撮影装置4を備える。これにより、ユーザが希望する撮影方向から被写体のX線画像を撮影可能であり、X線撮影装置4を含めた粒子線照射システム1全体の小型化を図ることができる。 According to at least one of the embodiments described above, the particle beam irradiation system 1 includes an X-ray imaging device 4 that can change the direction in which an X-ray image of a subject placed at the isocenter C is captured. This allows an X-ray image of the subject to be captured from a direction desired by the user, and the particle beam irradiation system 1 as a whole, including the X-ray imaging device 4, can be made smaller.
 本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態またはその変形は、発明の範囲と要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。なお、単数で表現されたものは、必ずしも1つのものだけに限定することを意図しておらず、単数で表現されたものが複数のものでもよい。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, modifications, and combinations can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments or variations thereof are within the scope of the invention and its equivalents as described in the claims, as well as the scope and gist of the invention. Note that the term "a" or "an" is not necessarily intended to limit the term to only one, and the term "a" or "an" may refer to multiple entities.

Claims (8)

  1.  アイソセンタを中心として前記アイソセンタから等距離の位置を周方向に移動し、前記周方向に移動する範囲が240度以下であり、前記アイソセンタに対する荷電粒子ビームの照射方向を変更可能な照射ノズルと、
     前記周方向に移動し、前記アイソセンタに配置された被写体のX線画像の撮影方向を変更可能なX線撮影装置と、
     を備える、
     粒子線照射システム。
    an irradiation nozzle that moves in a circumferential direction around an isocenter at a position equidistant from the isocenter, the range of movement in the circumferential direction being 240 degrees or less, and that can change an irradiation direction of the charged particle beam with respect to the isocenter;
    an X-ray imaging device that moves in the circumferential direction and is capable of changing an imaging direction of an X-ray image of a subject placed at the isocenter;
    Equipped with
    Particle beam irradiation system.
  2.  前記照射ノズルを前記周方向に移動可能に支持するノズル支持装置を備え、
     前記X線撮影装置が前記ノズル支持装置に支持され、前記照射ノズルとともに前記周方向に移動する、
     請求項1に記載の粒子線照射システム。
    a nozzle support device that supports the irradiation nozzle movably in the circumferential direction,
    the X-ray imaging device is supported by the nozzle support device and moves together with the irradiation nozzle in the circumferential direction;
    The particle beam irradiation system according to claim 1 .
  3.  前記ノズル支持装置は、
     前記周方向に沿ってC字形状に延びる少なくとも2本のC字レールと、
     前記照射ノズルを支持して前記C字レールに沿って移動するノズル基部と、
     前記ノズル基部から前記周方向に沿って延びる少なくとも1本の支持アームと、
     を備え、
     前記X線撮影装置は、
     少なくとも1つのX線管と、
     少なくとも1つのフラットパネルディテクタと、
     を備え、
     前記支持アームの先端側および基端側の少なくとも一方に前記X線管が設けられ、少なくとも他方に前記フラットパネルディテクタが設けられている、
     請求項2に記載の粒子線照射システム。
    The nozzle support device is
    At least two C-rails extending in a C-shape along the circumferential direction;
    A nozzle base that supports the irradiation nozzle and moves along the C-shaped rail;
    At least one support arm extending from the nozzle base along the circumferential direction;
    Equipped with
    The X-ray imaging device includes:
    at least one X-ray tube;
    at least one flat panel detector;
    Equipped with
    the X-ray tube is provided on at least one of the distal end and proximal end of the support arm, and the flat panel detector is provided on at least the other of the distal end and proximal end of the support arm;
    The particle beam irradiation system according to claim 2 .
  4.  前記ノズル支持装置は、
     前記C字レールを床面に固定する固定フレームと、
     前記固定フレームに支持され、前記ノズル基部および前記支持アームとともに可動する可動フレームと、
     を備える、
     請求項3に記載の粒子線照射システム。
    The nozzle support device is
    A fixing frame for fixing the C-shaped rail to a floor surface;
    a movable frame supported by the fixed frame and movable together with the nozzle base and the support arm;
    Equipped with
    The particle beam irradiation system according to claim 3 .
  5.  前記被写体を載置した状態で移動し、前記C字レールの開いている部分から前記被写体を進入させて前記アイソセンタに配置する移動載置台と、
     前記支持アームの先端側に設けられ、前記移動載置台の近接を検出する近接センサと、
     前記支持アームおよび前記移動載置台の動作を制御する制御装置と、
     を備え、
     前記制御装置は、前記近接センサにより前記移動載置台の近接を検出したときに、前記支持アームおよび前記移動載置台の動作を停止する、
     請求項3または請求項4に記載の粒子線照射システム。
    a movable mounting table which moves with the subject mounted thereon, and causes the subject to enter through an opening in the C-shaped rail and place the subject at the isocenter;
    a proximity sensor provided at a tip end of the support arm and detecting the proximity of the movable mounting table;
    A control device for controlling the operation of the support arm and the movable stage;
    Equipped with
    the control device stops the operation of the support arm and the movable stage when the proximity sensor detects the approach of the movable stage.
    5. The particle beam irradiation system according to claim 3 or 4.
  6.  前記照射ノズルと少なくとも2つの前記フラットパネルディテクタとが前記周方向に並んで配置されている、
     請求項3または請求項4に記載の粒子線照射システム。
    The irradiation nozzle and at least two of the flat panel detectors are arranged side by side in the circumferential direction.
    5. The particle beam irradiation system according to claim 3 or 4.
  7.  前記照射ノズルを前記周方向に移動可能に支持するノズル支持装置と、
     前記X線撮影装置を前記周方向に移動可能に支持する撮影支持装置と、
     を備え、
     前記X線撮影装置が前記照射ノズルとは別個に前記周方向に移動する、
     請求項1に記載の粒子線照射システム。
    a nozzle support device that supports the irradiation nozzle movably in the circumferential direction;
    an imaging support device that supports the X-ray imaging device so as to be movable in the circumferential direction;
    Equipped with
    The X-ray imaging device moves in the circumferential direction separately from the irradiation nozzle.
    The particle beam irradiation system according to claim 1 .
  8.  アイソセンタを中心として前記アイソセンタから等距離の位置を周方向に移動し、前記周方向に移動する範囲が240度以下であり、前記アイソセンタに対する荷電粒子ビームの照射方向を変更可能な照射ノズルが設けられており、
     X線撮影装置が、前記周方向に移動し、前記アイソセンタに配置された被写体のX線画像の撮影方向を変更する、
     X線撮影装置移動方法。
    an irradiation nozzle that moves in a circumferential direction around an isocenter at a position equidistant from the isocenter, the range of movement in the circumferential direction being 240 degrees or less, and that can change an irradiation direction of the charged particle beam with respect to the isocenter;
    an X-ray imaging device moves in the circumferential direction to change an imaging direction of an X-ray image of a subject placed at the isocenter;
    A method for moving an X-ray imaging device.
PCT/JP2023/044452 2023-01-05 2023-12-12 Particle beam irradiation system and method for moving x-ray radiography apparatus WO2024147262A1 (en)

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