加速粒子照射設備
【課題】照射装置が設置される建屋の小型化を図ることができ、設備コストの低減を図ることが可能な加速粒子照射設備を提供すること。
【解決手段】本発明の加速粒子照射設備１は、回転軸Ｐ周りに回転可能な回転部３４を有すると共に粒子加速器で生成された加速粒子を照射する照射装置３と、照射装置３を収納する収納室８と、を備え、照射装置３の回転部は、回転部本体３４から径方向の外側に張り出す張出部３３ｂ，３８を有する構成とする。そして、収納室８の放射線遮蔽壁８６，８７は、照射装置３の回転部の周縁部分となる張出部３３ｂ，３８を収容可能な収容凹部９２，９１を有する構成とする。これにより、照射装置３の形状に対応した収納室８を実現することができ、収納室８の寸法を抑えることが可能となり、建屋６の小型化を図る。
【解決手段】本発明の加速粒子照射設備１は、回転軸Ｐ周りに回転可能な回転部３４を有すると共に粒子加速器で生成された加速粒子を照射する照射装置３と、照射装置３を収納する収納室８と、を備え、照射装置３の回転部は、回転部本体３４から径方向の外側に張り出す張出部３３ｂ，３８を有する構成とする。そして、収納室８の放射線遮蔽壁８６，８７は、照射装置３の回転部の周縁部分となる張出部３３ｂ，３８を収容可能な収容凹部９２，９１を有する構成とする。これにより、照射装置３の形状に対応した収納室８を実現することができ、収納室８の寸法を抑えることが可能となり、建屋６の小型化を図る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線治療用の回転ガントリなどの照射装置を備えた加速粒子照射設備、及び、照射装置を収納する収納室の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
陽子ビームなどの加速粒子を患者に照射してがん治療を行う設備が知られている。この種の設備は、加速粒子を生成するサイクロトロン、患者に対して任意の方向から加速粒子を照射する回転自在の照射装置（回転ガントリ）及びサイクロトロンで生成された加速粒子を照射装置まで誘導する誘導ラインを備えている。回転ガントリには、患者が横たわる治療台と、患者に向けて加速粒子を照射する照射部と、誘導ラインによって誘導された加速粒子を照射部へ導入する導入ラインと、が設けられている。
【０００３】
照射部は患者に対して回転自在な構成になっており、照射部への加速粒子の導入ラインの形態には種々の態様が知られている。例えば、特許文献１に記載の導入ライン（ビーム輸送機器７）は、まず、照射部（照射装置８）の回転中心となる回転軸線上に誘導ラインに連結される連結部を有し、さらに、回転軸線を通る平面上で略Ｕ字状に湾曲して照射部に連結されている。また、特許文献２に記載の導入ライン（delivery system 12）は、回転軸線上に誘導ラインに連結される連結部を有し、さらに、回転軸線の周方向側にねじれるように湾曲して照射部(nozzle32)に連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５９０５８号公報
【特許文献２】米国特許第４９１７３４４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の回転ガントリを備えた設備では、加速粒子を適切に誘導し、且つ導入する必要から回転軸線方向での導入ラインの経路長を短くするのは難しく、従って回転ガントリの回転軸線方向での寸法圧縮は難しかった。その結果として、この種の回転ガントリの小型化は難しく、回転ガントリを収容する設置スペースも広い範囲が必要になって施設の大型化を招来し、設備コストの低減が困難であった。また、特許文献２に記載の設備では、建屋内での回転ガントリの配置に関する配慮はなく、施設の大型化を回避して設備コストの低減を図る上で十分ではなかった。
【０００６】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、照射装置が設置される建屋の小型化を図ることができ、設備コストの低減に有効である加速粒子照射設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、加速粒子を照射する加速粒子照射設備において、回転軸周りに回転可能な回転部を有すると共に粒子加速器で生成された加速粒子を照射する照射装置と、当該照射装置を収納する収納室と、を備え、照射装置の回転部は、回転部本体よりも径方向の外側に張り出す張出部を有し、収納室の放射線遮蔽壁には、回転部の周縁部分となる張出部を収容可能な収容凹部が形成され、当該収容凹部は、張出部の回転方向に沿って形成され、放射線遮蔽壁とは別素材であるシールド部材によって被覆されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る加速粒子照射設備の照射装置は、回転軸周りに回転可能な回転部を備え、当該回転部は、回転部本体から径方向の外側に張り出す張出部を有する構成である。照射装置を収納する収納室の放射線遮蔽壁には、回転部の周縁部分となる張出部を収容可能な収容凹部が形成されている。そして、張出部の回転方向に沿って収容凹部が形成されているため、回転部の周縁部分が移動可能な移動スペースを確保することができる。これにより、回転部の張出部を収容可能な収容凹部が形成され、照射装置の形状に対応した収納室を実現することができる。したがって、収納室の寸法を抑えることが可能となり、建屋の小型化を図ることができる。その結果として、建屋の建設コストの削減し、設備コストを低減することができる。建屋を小型化することで、例えば、放射線遮蔽壁に用いられるコンクリートの使用量を削減することができるので、建屋の建設コストを低減することが可能である。また、例えば、上記別素材として、鉛、重コンクリートなどが挙げられる。重コンクリートは、普通のコンクリートと比べ高価であるものの、高い放射線遮蔽性を有するものである。従って、シールド部材として重コンクリートを使用した場合には、シールド部材の厚さを薄くすることができる。例えば、従来の約２／３の厚さにすることができる。また、シールド部材を単位部品としてモジュール化することで、施工を容易とすることができる。
【０００９】
また、シールド部材は、板状部材を複数枚積層して形成されていることが好ましい。
【００１０】
また、収納室の壁部は、コンクリートにより形成され、シールド部材は、重コンクリートにより形成されていることが好ましい。
【００１１】
また、照射装置は、張出部として、周方向に湾曲し加速粒子を照射部へ導入する周方向導入ラインを備え、収容凹部は、周方向導入ラインを収容可能であることが好ましい。周方向にねじれるように湾曲する周方向導入ラインを備える構成とすることで、張出部の回転軸方向の長さを短くすることができ、収容凹部の回転軸方向の幅が大きくなることが防止される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、照射装置が設置される建屋の小型化を図ることができ、設備コストの低減に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る粒子線治療設備の配置図である。
【図２】本発明の実施形態に係る粒子線治療設備の側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る回転ガントリを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る回転ガントリを、回転軸線に沿って水平方向に切った概略断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るガントリ室を拡大して示す平面図である。
【図６】図５に示すガントリ室を、長辺方向Ｘに沿って切った断面図であり、建屋の背面側から見た図である。
【図７】図５に示すガントリ室を、回転軸線を含む垂直面で切った断面図であり、回転ガントリの側方から見た図である。
【図８】図５に示すガントリ室を、回転軸線と直交する面で切った断面図であり、回転ガントリの背面側から見た図である。
【図９】天井の切欠き構造を遮蔽するシールド部材の施工手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る加速粒子照射設備の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、加速粒子照射設備を粒子線治療設備とした場合について説明する。粒子線治療設備は、例えばがん治療に適用されるものであり、患者の体内の腫瘍（照射目標物）に対して、陽子ビーム（加速粒子）を照射する装置である。
【００１５】
図１及び図２に示すように、粒子線治療設備１は、陽子ビームを生成するサイクロトロン（粒子加速器）２、患者に対して任意の方向から陽子ビームを照射する回転自在の回転ガントリ（照射装置）３、サイクロトロン２で生成された陽子ビームを回転ガントリ３まで誘導する誘導ライン４を備えている。粒子線治療システムは、各機器として、これらのサイクロトロン２、回転ガントリ３、誘導ライン４を有する。また、粒子線治療設備１は、粒子線治療システムの各機器が配置された建屋６を備えている。
【００１６】
粒子線治療システムについて説明する。サイクロトロン２で生成された陽子ビームは、誘導ライン４に沿って経路が変更され、回転ガントリ３に誘導される。誘導ライン４には、陽子ビームの経路を変更させるための偏向磁石が設けられている。
【００１７】
図３は、回転ガントリを示す斜視図、図４は、回転ガントリを回転軸線に沿って水平方向に切った概略断面図である。回転ガントリ３は、患者が横たわる治療台３１（図７参照）、患者に向けて陽子ビームを照射する照射部３２、誘導ライン５によって誘導された陽子ビームを照射部３２へ導入する導入ライン３３を備えている。
【００１８】
回転ガントリ３は、回転自在とされ、正面側から順に、第１円筒部３４、コーン部３５、第２円筒部３６を備える。これらの第１円筒部３４、コーン部３５、第２円筒部３６は、同軸上に配置され連結されている。回転ガントリ３の照射部３２は、第１円筒部３４の内面に配置され、第１円筒部３４の軸心方向に向けられている。第１円筒部３４の軸心には、治療台３１（図３及び図４では、不図示）が配置される。第２円筒部３６は、第１円筒部３４より小径とされ、コーン部３５は、第１円筒部３４及び第２円筒部３６を連結するように円錐状に形成されている。
【００１９】
第１円筒部３４の前端外周部には前リング３９ａが設置され、第１円筒部３４の後端外周部には後リング３９ｂが設置されている。第１円筒部３４は、図８に示すように、第１円筒部３４の下方に配置されたローラ装置４０によって、回転可能に支持されている。前リング３９ａ及び後リング３８ｂの外周面は、ローラ装置４０と当接し、ローラ装置４０によって回転力が付与される。
【００２０】
回転ガントリ３に陽子ビームを誘導する誘導ライン４は、回転ガントリ３の背面側に連結されている。誘導ライン４は、導入ライン３３を介して照射部３２に接続されている。導入ライン３３は、４５度の偏向磁石を２セット備えると共に、１３５度の偏向磁石を２セット備えている。導入ライン３３は、径方向に延在する径方向導入ライン３３ａと、この径方向導入ライン３３ａの後段に連続し、周方向に延在する周方向導入ライン３３ｂを有する。
【００２１】
径方向導入ライン３３ａは、第２円筒部３６内において回転軸線Ｐ方向に配置された後、図４に示されるように、回転軸線Ｐ方向から９０度（４５度×２回）曲げられて径方向の外側に向けられ径方向の外側に進み、第１円筒部３４の外部に張り出している。周方向導入ライン３３ｂは、図３に示されるように、径方向から１３５度曲げられて周方向上方に進んだのちに、径方向の内側へ１３５度曲げられて、径方向の内側に向けられている。
【００２２】
周方向導入ライン３３ｂは、第１円筒部３４の外面において、第１円筒部３４の外周面から外方に離間した位置で周方向に配置されている。第１円筒部３４の外周面には、周方向導入ライン３３ｂを支持する架台３７が設けられている。架台３７は、径方向の外側に張り出すように形成され、周方向導入ライン３３ｂを支持している。
【００２３】
また、第１円筒部３４の外周面には、回転軸Ｐを挟んで対向配置されたカウンタウェイト３８が設けられている。カウンタウェイト３８は、第１円筒部３４の外周面から外方に張り出すように設置されている。カウンタウェイト３８を設置することで、第１円筒部３４の外面に配置された導入ライン３３及び架台３７に対する重量バランスが確保されている。また、回転軸線Ｐからカウンタウェイト３８の外縁までの長さは、回転軸線Ｐから導入ライン３３の外縁までの長さより短いことが好ましい。
【００２４】
そして、回転ガントリ３は、図示されていないモーターによって回転駆動され、図示されていないブレーキ装置によって回転が停止される。なお、第１円筒部３４、導入ライン３３、カウンタウェイト３８を含む部分が回転ガントリ３の回転部に相当する。また、回転部本体は、例えば、軸心が回転軸線上に沿って配置された筒体などであり、全周にわたり同一円周上に外周面を有するもの、又は、全周にわたり同一円周上に外周面が有るとみなせるものなどであり、本実施形態では、第１円筒部３４が回転部本体に相当する。
【００２５】
また、周方向導入ライン３３ｂ及びカウンタウェイト３８が、回転部本体よりも径方向の外側に張り出す張出部に相当する。本実施形態では、第１円筒部３４の外面側に配置された導入ライン３３が回転部の周縁部分となる張出部に相当する。回転軸Ｐからカウンタウェイト３８の外縁までの長さが、回転軸Ｐから周方向導入ライン３３ｂの外縁までの長さと同じ場合、又は、カウンタウェイト３８の外縁までの長さが、周方向導入ライン３３ｂの外縁までの長さより長い場合は、カウンタウェイト３８が回転部の周縁部分となる張出部に相当する。
【００２６】
また、本実施形態の回転ガントリ３は、前後方向の長さＬ１が、回転部分の最大外径（周回軌道Ｒ１の直径、図８参照）よりも短い薄型に形成されている。前後方向の長さＬ１とは、例えば、第１円筒部３４の前端から、第２円筒部３６の後端までの長さＬ１である。回転部分の最大外径とは、回転軸Ｐから周方向導入ライン３３ｂの外縁までの長さｒ１に対応する部分（最大外径＝半径ｒ１×２）である。なお、回転軸Ｐからカウンタウェイト３８の外縁までの長さに対応する部分が、最大外径となる構成でもよい。
【００２７】
次に、建屋６について説明する。建屋６は、図１及び図２に示すように、サイクロトロン２が配置されるサイクロトロン室７、回転ガントリ３が配置されるガントリ室８、誘導ライン４が配置される連絡通路９が設けられている。建屋６は、例えば、鉄筋コンクリート造、鉄骨コンクリート造の建築物であり、コンクリート製の放射線遮蔽壁によって、各部屋が区切られている。本実施形態の建屋６は、平面視において矩形状に形成されている。なお、各図において、建屋６の長辺方向をＸ方向、建屋６の短辺方向をＹ方向、建屋６の高さ方向をＺ方向として図示している。また、図１における上側を建屋６の正面側として説明する。
【００２８】
サイクロトロン室７は、例えば、建屋６の長辺方向Ｘの一方の端部に配置されている。サイクロトロン室７は、平面視において矩形状を成し、（放射線）遮蔽壁７１によって囲まれている。サイクロトロン室７の正面壁及び背面壁は、建屋６の長辺方向Ｘに沿って配置され、サイクロトロン室７の側壁は、建屋６の短辺方向Ｙに沿って配置されている。サイクロトロン室７の一方の側壁は、建屋６の側壁を兼ねており、サイクロトロン室７の背面壁を兼ねている。
【００２９】
また、サイクロトロン２は、サイクロトロン室７の正面側に配置され、サイクロトロン２で生成された陽子ビームは、サイクロトロン２の背面側から導出されている。また、サイクロトロン室７の背面側には、連絡室９が連結されている。
【００３０】
連絡室９は、サイクロトロン室７から建屋６の長辺方向Ｘに延在している。連絡室９は、複数のガントリ室８の背面側に隣接して配置されている。本実施形態では、連絡室９は建屋６の最も背面側に配置されている。連絡室９は、放射線遮蔽壁によって仕切られており、長辺方向Ｘに延在する連絡室９の背面側の遮蔽壁は、建屋６の背面壁を兼ねている。一方、長辺方向Ｘに延在する連絡室９の正面側の遮蔽壁は、ガントリ室８の背面壁を兼ねている。そして、連絡室９内において長辺方向Ｘに延在する誘導ライン４は、所定の位置で分岐されている。分岐された誘導ライン４は、長辺方向Ｘに対して所定の角度を成して延在し、各ガントリ室８へ導出されている。連絡室９は、分岐された誘導ライン４に沿って、当該誘導ライン４を収容する収容空間を形成する構成でもよい。
【００３１】
複数のガントリ室８は、互いに隣接し建屋６の長辺方向Ｘに並設されている。複数のガントリ室８は、連絡室９の正面側に隣接して配置されている。また、図１に示されるように、最も左側のガントリ室８は、サイクロトロン室７に隣接して配置されている。また、ガントリ室８の長辺方向Ｘの長さは、隣接するガントリ室８の長辺方向Ｘの長さと略同程度である。また、ガントリ室８の正面側には、ガントリ室８に通じる迷路構造の通路が形成されている。
【００３２】
図５は、ガントリ室８を拡大して示す平面図である。図５に示されるように、ガントリ室８は、平面視において略矩形状に形成されている。例えば、ガントリ室８は、四角形の一つの角部が切られた五角形に形成され略矩形状に形成されている。本実施形態のガントリ室８では、図示左側の背面の角部が切られた五角形を成している。ガントリ室８は、放射線遮蔽壁によって仕切られている。
【００３３】
ガントリ室８は、放射線遮蔽壁として、正面壁８１、右側壁８２、左側壁８３、第１背面壁８４、第２背面壁８５を備えている。正面壁８１は、正面側に配置され長辺方向Ｘに延在している。正面壁８１には、ガントリ室８内へ入室を可能とする入口が形成されている。右側壁８２及び左側壁８３は、互いに対面して配置され、短辺方向Ｙに延在している。右側壁８２及び左側壁８３は、短辺方向Ｙの長さが異なっており、右側壁８２は、左側壁８３より長くなっている。右側壁８２は、短辺方向Ｙにおいて、左側壁８３よりも背面側へ延在している。
【００３４】
第１背面壁８４は、背面側に配置され長辺方向Ｘに延在し、正面壁８１と対面している。第１背面壁８４は、右側壁８２の背面側の端から形成され、長辺方向Ｘにおけるガントリ室８の中央を超えたこところまで形成されている。
【００３５】
第２背面壁８５は、背面側に配置され、左側壁８３及び第１背面壁８４と交差する方向に延在している。第２背面壁８５は、第１背面壁８４の左側の端から左側壁８３の背面側の端まで形成されている。第２背面壁８５は、左側壁８３及び第１背面壁８４と略４５度傾斜して配置されている。
【００３６】
そして、このようなガントリ室８では、正面壁８１と左側壁８３との交点Ｐ１と、右側壁８２と第１背面壁８４との交点Ｐ２と、を結ぶ対角線Ｐ１Ｐ２が、ガントリ室８の最大幅となる部分である。ガントリ室８では、対角線Ｐ１Ｐ２が長辺方向Ｘ及び短辺方向Ｙと略４５度を成して交差している。また、本実施形態のガントリ室８では、第２背面壁８５が対角線Ｐ１Ｐ２と平行な面を構成するように形成している。
【００３７】
ここで、本実施形態の粒子線治療設備１では、回転ガントリ３の最大幅となる部分が、回転ガントリ３の設置スペースの最大幅に沿って配置されている。例えば、回転ガントリ３の回転軸Ｐから最も離れたところに位置する点（回転ガントリ３の回転部の外縁）の回転軌道が、対角線Ｐ１Ｐ２上の面内に配置される。なお、「対角線Ｐ１Ｐ２」上とは、平面視において、対角線方向に配置されているものを含み、対角線Ｐ１Ｐ２から多少ずれている場合も含むものとする。
【００３８】
本実施形態の回転ガントリ３は、回転軸Ｐが長辺方向Ｘ及び短辺方向Ｙと所定の傾斜角θを有して配置されている。具体的には、回転ガントリ３の回転軸Ｐは、長辺方向Ｘと略４５度の傾斜角を有している。
【００３９】
また、回転ガントリ３の背面側は、第２背面壁８５と対面するように配置され、回転ガントリ３の正面側は、ガントリ室８の入口に向けられている。ガントリ室８の入口は、正面壁８１及び右側壁８２によるコーナー部に設けられている。また、回転ガントリ３の前面には、平面視において三角形状をなす領域が形成されている。
【００４０】
また、例えば、回転ガントリ３は、図５に示されるように、平面視において、コーン部３５の外縁を成す斜辺が、左側壁８３及び第１背面壁８４と平行となるように配置されている。
【００４１】
図６〜図８は、ガントリ室の断面、及び、ガントリ室内の回転ガントリの配置を示す各図である。また、ガントリ室８は、図６〜図８に示すように、放射線遮蔽壁として、天井８６、床８７を備えている。
【００４２】
ガントリ室８の床８７には、図７に示すように、複数の段差が設けられ、回転ガントリ３の正面に形成された第１床面８７ａ、第１床面８７ａより低い位置に形成され治療台３１の支持部が配置される第２床面８７ｂ、第２床面８７ｂより低い位置に形成され回転ガントリ３の支持部が配置される第３床面８７ｃが形成されている。
【００４３】
ここで、本実施形態のガントリ室８の放射線遮蔽壁には、回転ガントリ３の回転部である導入ライン３３の周回軌道Ｒ１（図８参照）及び／又はカウンタウェイト３８の周回軌道Ｒ２に対応する位置に、切欠き構造９１，９２が形成されている。
【００４４】
切欠き構造９１は、床８７において、回転ガントリ３の導入ライン３８の周回軌道Ｒ１及び／又はカウンタウェイト３８の周回軌道Ｒ２に対応する位置に形成されている。この切欠き構造９１は、第３床面８７ｃより下方に凹む空間であり、回転ガントリ３の導入ライン３３及び／又はカウンタウェイト３８が移動する移動スペースを形成するものである。切欠き構造９１は、平面視において、対角線Ｐ１Ｐ２（張出部の回転方向）に沿って形成されている。
【００４５】
切欠き構造９２は、天井８６において、回転ガントリ３の導入ライン３３の周回軌道Ｒ１及び／又はカウンタウェイト３８の周回軌道Ｒ２に対応する位置に形成されている。切欠き構造９２は、天井８６において上方に凹む空間であり、回転ガントリ３の導入ライン３３及び／又はカウンタウェイト３８が移動する移動スペースを形成されるものである。切欠き構造９２は、平面視において、対角線Ｐ１Ｐ２（張出部の回転方向）に沿って形成されている。
【００４６】
また、切欠き構造９２は、天井８６（建屋６の天井）を突き抜けて開口されており、この開口は、天井８６とは別素材のシールド部材９３によって、ガントリ室８（建屋６）の外方から被覆されている。シールド部材９３は、例えば、鉛製の遮蔽板９３ａを複数枚積層することで形成されている。なお、シールド部材９３として、コンクリート製の遮蔽板を積層してもよい。また、例えば、板状ではなく、ブロック体であるシールド部材としてもよい。
【００４７】
また、シールド部材９３は、別素材として重コンクリート製のものを適用してもよい。重コンクリート製のシールド部材９３は、普通のコンクリート製のシールド部材９３と比較して高価であるものの高い放射線遮蔽性を有するものである。例えば、重コンクリート製のシールド部材を使用した場合には、普通のコンクリート製のシールド部材を使用した場合と比較して、約２／３の厚さにすることができる。また、板状部品としてモジュール化されたシールド部材９３を使用することで、施工を容易とすることができる。
【００４８】
また、切欠き構造９２は、天井８６を貫通する開口として形成されているので、回転ガントリ３の部品を搬入するため搬入口として利用することができる。
【００４９】
次に、図９を参照して、シールド部材９３の施工手順について説明する。図９では、切欠き構造９２が形成された天井８６の一部のみを示している。図９（Ａ）に示すように、天井８６に設けられたガントリ搬入用開口部分（切欠き構造９２）は、ストレート型であり段差が設けられていないものである。すなわち、開口の側壁は、上下方向において直線状に形成されている。
【００５０】
そして、図９（Ｂ）に示すように、切欠き構造９２に対して複数枚の遮蔽板９３ａを重ね、最後に、アンカー等を用いて、複数の遮蔽板９３ａを天井８６の外面に固定し、図９（Ｃ）に示すように、切欠き構造９２のシールドを行う。
【００５１】
また、切欠き構造９２が上下方向に貫通し、切欠き構造９２の側壁に段差が設けられていないため、回転ガントリ３の部品を搬入する際に、搬入される部品が段差に当って損傷してしまうことが防止される。
【００５２】
このような本実施形態においては、薄型の回転ガントリ３が、その最大幅となる部分の回転軸線方向の厚さが短く、この部分がガントリ室８の対角線Ｐ１Ｐ２に沿って配置されているため、設置スペースを有効に活用することができる。これにより、ガントリ室８の縦と横の寸法を短くすることができるので、建屋６の長辺方向Ｘと短辺方向Ｙの寸法も短くすることができ、建屋６が小型化されている。その結果、建屋６の建設コストの削減が図られている。また、設置スペースの有効活用が可能であり、従来よりも狭い敷地に粒子線治療設備１を建設することができる。
【００５３】
本実施形態の建屋６では、平面視において、回転軸線が長辺方向Ｘ及び短辺方向Ｙに対し４５度の傾斜角となるように、配置されているので、建屋６の長辺方向Ｘにおいて、回転ガントリ１機当り、５ｍの設備縮小を図ることが可能である。３機の回転ガントリ３を長辺方向Ｘに並設した場合には、１５ｍの設備縮小を図ることができる。
【００５４】
また、本実施形態の粒子線治療設備１によれば、建屋６の天井の遮蔽壁が、回転ガントリ３の回転部分である導入ライン３３及び／又はカウンタウェイト３８の周縁部に対応して、一部分のみが切欠き構造とされているため、回転ガントリ３の回転部が回転移動する際には、切欠き構造９１，９１内を移動することになる。これにより、回転ガントリ３の周縁部となる張出部の移動スペースを確保することができ、回転ガントリ３の形状に対応したガントリ室８を実現することができる。そのため、ガントリ室８の高さ方向の寸法を押さえることができる。すなわち、天井８６を低くすることができ、ガントリ室８上部の不要な空間を無くし、建屋６の小型化を図ることができる。その結果、建屋６の建設コストを削減することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、回転ガントリ３が、張出部として、周方向に湾曲し加速粒子を照射部３２へ導入する周方向導入ライン３３ｂを備え、切欠き構造９２が、周方向導入ライン３３ｂを収容可能である。このように回転ガントリ３が、周方向にねじれるように湾曲する周方向導入ライン３３ｂを備える構成であるため、張出部の回転軸方向の長さを短くすることができ、切欠き構造９２の回転軸方向の幅を小さくすることができる。
【００５６】
図１及び図２では、比較対象として、従来の建屋の大きさを一点鎖線で示している。従来、例えば、回転ガントリを３機備えた建屋の場合、建屋の寸法は、長辺方向Ｘの長さである幅Ｘ１が約６８ｍ、短辺方向Ｙの長さである奥行きＹ１が約３３ｍ、高さ方向Ｚの長さである高さＺ１が約１８ｍであった。一方、本実施形態の建屋６の場合、建屋６の寸法は、長辺方向Ｘの長さである幅Ｘ０が約５３ｍ、短辺方向Ｙの長さである奥行きＹ１が約２６ｍ、高さ方向Ｚの長さである高さＺ１が約１５ｍであった。本実施形態の建屋６では、従来の建屋と比較した場合、建屋容積として約５０％程度の低減を図ることができ、設備コストを大幅に削減することができる。
【００５７】
また、本レイアウトを採用することにより、ガントリ室８において、約７ｍ×７ｍの三角形状の領域を確保することができ、その領域を治療スペースとして、有効に活用することができる。また、このスペースを利用して、天井部から回転ガントリ３へ張り出すＣ型アームを備えたオンラインＰＥＴシステムを設置してもよい。
【００５８】
既知のオンラインＰＥＴシステムは、治療後の患部形状の変化を画像化する技術であり、陽子線を照射した直後に患者の体内から放出される短半減期のポジトロン核種を検出してＰＥＴ画像を取得するシステムである。これにより、陽子線照射による標的腫瘍の形状変化を高精度に捉えることができ、正常組織への陽子線照射を防ぐことができる。その結果、陽子線治療の精度を一層向上させることができる。
【００５９】
このように、回転ガントリ３を斜めに配置することで、スペースの有効利用を図ることが可能となり、設備の自由度を向上させることができる。
【００６０】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、平面視において、四角形の一つの角部を切った五角形状のガントリ室８としているが、その他の形状のガントリ室８でもよい。例えば、正方形のガントリ室でもよく、六角形などその他の多角形でもよく、コーナー部が丸みを帯びていてもよい。また、対面する遮蔽壁は、平行に配置されていなくてもよい。
【００６１】
また、切欠き構造が側壁などに設けられているガントリ室でもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、天井８６に設けられた切欠き構造９２が、高さ方向において天井８６を貫通するように形成されているが、切欠き構造９２は、天井８６を貫通していないものでもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、薄型の回転ガントリ３を収容するガントリ室８としているが、従来型の回転ガントリを収容するガントリ室８の遮蔽壁に、回転部の移動スペースを形成する切欠き構造を形成してもよい。
【００６４】
一実施形態に係る加速粒子照射設備において、収納室の天井の放射線遮蔽壁に、収容凹部が形成されている。収納室の天井の放射線遮蔽壁に、回転部の周縁部分が移動可能な移動スペースが確保されるので、収納室の天井を低くすることができる。そのため、収納室上部の不要な空間を無くし、収納室の高さ寸法を抑えることができる。これにより、建屋の高さ寸法を抑えて小型化することができ、設備コストを低減することができる。
【００６５】
一実施形態に係る加速粒子照射設備において、収容凹部は、放射線遮蔽壁を突き抜ける開口部であり、開口部は、シールド部材によって、放射線遮蔽壁の外側から被覆されている。これにより、放射線遮蔽壁を突き抜ける開口部が形成されているので、照射装置を収納室内で組み立てる際に、開口部を通じて、照射装置の部品を収納室内に搬入することができる。また、開口部は、シールド部材によって、放射線遮蔽壁の外側から被覆されているので、開口部からの放射線の漏洩が防止される。
【００６６】
一実施形態に係る収納室構造は、加速粒子を照射する照射装置を収納する収納室構造であって、照射装置は、回転軸周りに回転可能な回転部を備え、回転部は、回転部本体よりも径方向の外側に張り出す張出部を有するものであり、収納室の放射線遮蔽壁には、回転部の周縁部分となる張出部を収容可能な収容凹部が形成され、収容凹部は、張出部の回転方向に沿って形成されていることを特徴とする。
【００６７】
一実施形態に係る収納室構造は、上記照射装置を収納する部屋であり、照射装置は回転軸周りに回転可能な回転部を備え、当該回転部は、回転部本体から径方向の外側に張り出す張出部を有するものである。本発明の収納室構造によれば、収納室の放射線遮蔽壁に、照射装置の回転部の周縁部分となる張出部を収容可能な収容凹部（切欠き構造）が形成されているため、回転部の周縁部分が移動可能な移動スペースを確保することができる。これにより、回転部の張出部を収容可能な収容凹部が形成され、照射装置の形状に対応した収納室を実現することができる。したがって、収納室の寸法を抑えることが可能となり、建屋の小型化を図ることができる。その結果として、建屋の建設コストの削減し、設備コストを低減することができる。建屋を小型化することで、例えば、放射線遮蔽壁に用いられるコンクリートの使用量を削減することができるので、建屋の建設コストを低減することが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１…粒子線治療設備（加速粒子照射設備）、２…サイクロトロン（粒子加速器）、３…回転ガントリ（薄型照射装置）、４…誘導ライン、６…建屋、７…サイクロトロン室、８…ガントリ室（収納室）、９…連絡室、３２…照射部、３３…導入ライン、３３ｂ…周方向導入ライン（張出部）、３４…第１円筒部（回転部本体）、３８…カウンタウェイト（張出部）、８６…天井（放射線遮蔽壁）、８７…床（放射線遮蔽壁）、９１，９２…切欠き構造（収容凹部）、９３…シールド部材、Ｐ…回転軸線、Ｐ１Ｐ２…対角線（設置スペースの最大幅）、Ｒ１…最大外径（回転ガントリの最大幅となる部分）、Ｘ…長辺方向、Ｙ…短辺方向、Ｚ…高さ方向。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線治療用の回転ガントリなどの照射装置を備えた加速粒子照射設備、及び、照射装置を収納する収納室の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
陽子ビームなどの加速粒子を患者に照射してがん治療を行う設備が知られている。この種の設備は、加速粒子を生成するサイクロトロン、患者に対して任意の方向から加速粒子を照射する回転自在の照射装置（回転ガントリ）及びサイクロトロンで生成された加速粒子を照射装置まで誘導する誘導ラインを備えている。回転ガントリには、患者が横たわる治療台と、患者に向けて加速粒子を照射する照射部と、誘導ラインによって誘導された加速粒子を照射部へ導入する導入ラインと、が設けられている。
【０００３】
照射部は患者に対して回転自在な構成になっており、照射部への加速粒子の導入ラインの形態には種々の態様が知られている。例えば、特許文献１に記載の導入ライン（ビーム輸送機器７）は、まず、照射部（照射装置８）の回転中心となる回転軸線上に誘導ラインに連結される連結部を有し、さらに、回転軸線を通る平面上で略Ｕ字状に湾曲して照射部に連結されている。また、特許文献２に記載の導入ライン（delivery system 12）は、回転軸線上に誘導ラインに連結される連結部を有し、さらに、回転軸線の周方向側にねじれるように湾曲して照射部(nozzle32)に連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５９０５８号公報
【特許文献２】米国特許第４９１７３４４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の回転ガントリを備えた設備では、加速粒子を適切に誘導し、且つ導入する必要から回転軸線方向での導入ラインの経路長を短くするのは難しく、従って回転ガントリの回転軸線方向での寸法圧縮は難しかった。その結果として、この種の回転ガントリの小型化は難しく、回転ガントリを収容する設置スペースも広い範囲が必要になって施設の大型化を招来し、設備コストの低減が困難であった。また、特許文献２に記載の設備では、建屋内での回転ガントリの配置に関する配慮はなく、施設の大型化を回避して設備コストの低減を図る上で十分ではなかった。
【０００６】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、照射装置が設置される建屋の小型化を図ることができ、設備コストの低減に有効である加速粒子照射設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、加速粒子を照射する加速粒子照射設備において、回転軸周りに回転可能な回転部を有すると共に粒子加速器で生成された加速粒子を照射する照射装置と、当該照射装置を収納する収納室と、を備え、照射装置の回転部は、回転部本体よりも径方向の外側に張り出す張出部を有し、収納室の放射線遮蔽壁には、回転部の周縁部分となる張出部を収容可能な収容凹部が形成され、当該収容凹部は、張出部の回転方向に沿って形成され、放射線遮蔽壁とは別素材であるシールド部材によって被覆されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る加速粒子照射設備の照射装置は、回転軸周りに回転可能な回転部を備え、当該回転部は、回転部本体から径方向の外側に張り出す張出部を有する構成である。照射装置を収納する収納室の放射線遮蔽壁には、回転部の周縁部分となる張出部を収容可能な収容凹部が形成されている。そして、張出部の回転方向に沿って収容凹部が形成されているため、回転部の周縁部分が移動可能な移動スペースを確保することができる。これにより、回転部の張出部を収容可能な収容凹部が形成され、照射装置の形状に対応した収納室を実現することができる。したがって、収納室の寸法を抑えることが可能となり、建屋の小型化を図ることができる。その結果として、建屋の建設コストの削減し、設備コストを低減することができる。建屋を小型化することで、例えば、放射線遮蔽壁に用いられるコンクリートの使用量を削減することができるので、建屋の建設コストを低減することが可能である。また、例えば、上記別素材として、鉛、重コンクリートなどが挙げられる。重コンクリートは、普通のコンクリートと比べ高価であるものの、高い放射線遮蔽性を有するものである。従って、シールド部材として重コンクリートを使用した場合には、シールド部材の厚さを薄くすることができる。例えば、従来の約２／３の厚さにすることができる。また、シールド部材を単位部品としてモジュール化することで、施工を容易とすることができる。
【０００９】
また、シールド部材は、板状部材を複数枚積層して形成されていることが好ましい。
【００１０】
また、収納室の壁部は、コンクリートにより形成され、シールド部材は、重コンクリートにより形成されていることが好ましい。
【００１１】
また、照射装置は、張出部として、周方向に湾曲し加速粒子を照射部へ導入する周方向導入ラインを備え、収容凹部は、周方向導入ラインを収容可能であることが好ましい。周方向にねじれるように湾曲する周方向導入ラインを備える構成とすることで、張出部の回転軸方向の長さを短くすることができ、収容凹部の回転軸方向の幅が大きくなることが防止される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、照射装置が設置される建屋の小型化を図ることができ、設備コストの低減に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る粒子線治療設備の配置図である。
【図２】本発明の実施形態に係る粒子線治療設備の側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る回転ガントリを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る回転ガントリを、回転軸線に沿って水平方向に切った概略断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るガントリ室を拡大して示す平面図である。
【図６】図５に示すガントリ室を、長辺方向Ｘに沿って切った断面図であり、建屋の背面側から見た図である。
【図７】図５に示すガントリ室を、回転軸線を含む垂直面で切った断面図であり、回転ガントリの側方から見た図である。
【図８】図５に示すガントリ室を、回転軸線と直交する面で切った断面図であり、回転ガントリの背面側から見た図である。
【図９】天井の切欠き構造を遮蔽するシールド部材の施工手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る加速粒子照射設備の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、加速粒子照射設備を粒子線治療設備とした場合について説明する。粒子線治療設備は、例えばがん治療に適用されるものであり、患者の体内の腫瘍（照射目標物）に対して、陽子ビーム（加速粒子）を照射する装置である。
【００１５】
図１及び図２に示すように、粒子線治療設備１は、陽子ビームを生成するサイクロトロン（粒子加速器）２、患者に対して任意の方向から陽子ビームを照射する回転自在の回転ガントリ（照射装置）３、サイクロトロン２で生成された陽子ビームを回転ガントリ３まで誘導する誘導ライン４を備えている。粒子線治療システムは、各機器として、これらのサイクロトロン２、回転ガントリ３、誘導ライン４を有する。また、粒子線治療設備１は、粒子線治療システムの各機器が配置された建屋６を備えている。
【００１６】
粒子線治療システムについて説明する。サイクロトロン２で生成された陽子ビームは、誘導ライン４に沿って経路が変更され、回転ガントリ３に誘導される。誘導ライン４には、陽子ビームの経路を変更させるための偏向磁石が設けられている。
【００１７】
図３は、回転ガントリを示す斜視図、図４は、回転ガントリを回転軸線に沿って水平方向に切った概略断面図である。回転ガントリ３は、患者が横たわる治療台３１（図７参照）、患者に向けて陽子ビームを照射する照射部３２、誘導ライン５によって誘導された陽子ビームを照射部３２へ導入する導入ライン３３を備えている。
【００１８】
回転ガントリ３は、回転自在とされ、正面側から順に、第１円筒部３４、コーン部３５、第２円筒部３６を備える。これらの第１円筒部３４、コーン部３５、第２円筒部３６は、同軸上に配置され連結されている。回転ガントリ３の照射部３２は、第１円筒部３４の内面に配置され、第１円筒部３４の軸心方向に向けられている。第１円筒部３４の軸心には、治療台３１（図３及び図４では、不図示）が配置される。第２円筒部３６は、第１円筒部３４より小径とされ、コーン部３５は、第１円筒部３４及び第２円筒部３６を連結するように円錐状に形成されている。
【００１９】
第１円筒部３４の前端外周部には前リング３９ａが設置され、第１円筒部３４の後端外周部には後リング３９ｂが設置されている。第１円筒部３４は、図８に示すように、第１円筒部３４の下方に配置されたローラ装置４０によって、回転可能に支持されている。前リング３９ａ及び後リング３８ｂの外周面は、ローラ装置４０と当接し、ローラ装置４０によって回転力が付与される。
【００２０】
回転ガントリ３に陽子ビームを誘導する誘導ライン４は、回転ガントリ３の背面側に連結されている。誘導ライン４は、導入ライン３３を介して照射部３２に接続されている。導入ライン３３は、４５度の偏向磁石を２セット備えると共に、１３５度の偏向磁石を２セット備えている。導入ライン３３は、径方向に延在する径方向導入ライン３３ａと、この径方向導入ライン３３ａの後段に連続し、周方向に延在する周方向導入ライン３３ｂを有する。
【００２１】
径方向導入ライン３３ａは、第２円筒部３６内において回転軸線Ｐ方向に配置された後、図４に示されるように、回転軸線Ｐ方向から９０度（４５度×２回）曲げられて径方向の外側に向けられ径方向の外側に進み、第１円筒部３４の外部に張り出している。周方向導入ライン３３ｂは、図３に示されるように、径方向から１３５度曲げられて周方向上方に進んだのちに、径方向の内側へ１３５度曲げられて、径方向の内側に向けられている。
【００２２】
周方向導入ライン３３ｂは、第１円筒部３４の外面において、第１円筒部３４の外周面から外方に離間した位置で周方向に配置されている。第１円筒部３４の外周面には、周方向導入ライン３３ｂを支持する架台３７が設けられている。架台３７は、径方向の外側に張り出すように形成され、周方向導入ライン３３ｂを支持している。
【００２３】
また、第１円筒部３４の外周面には、回転軸Ｐを挟んで対向配置されたカウンタウェイト３８が設けられている。カウンタウェイト３８は、第１円筒部３４の外周面から外方に張り出すように設置されている。カウンタウェイト３８を設置することで、第１円筒部３４の外面に配置された導入ライン３３及び架台３７に対する重量バランスが確保されている。また、回転軸線Ｐからカウンタウェイト３８の外縁までの長さは、回転軸線Ｐから導入ライン３３の外縁までの長さより短いことが好ましい。
【００２４】
そして、回転ガントリ３は、図示されていないモーターによって回転駆動され、図示されていないブレーキ装置によって回転が停止される。なお、第１円筒部３４、導入ライン３３、カウンタウェイト３８を含む部分が回転ガントリ３の回転部に相当する。また、回転部本体は、例えば、軸心が回転軸線上に沿って配置された筒体などであり、全周にわたり同一円周上に外周面を有するもの、又は、全周にわたり同一円周上に外周面が有るとみなせるものなどであり、本実施形態では、第１円筒部３４が回転部本体に相当する。
【００２５】
また、周方向導入ライン３３ｂ及びカウンタウェイト３８が、回転部本体よりも径方向の外側に張り出す張出部に相当する。本実施形態では、第１円筒部３４の外面側に配置された導入ライン３３が回転部の周縁部分となる張出部に相当する。回転軸Ｐからカウンタウェイト３８の外縁までの長さが、回転軸Ｐから周方向導入ライン３３ｂの外縁までの長さと同じ場合、又は、カウンタウェイト３８の外縁までの長さが、周方向導入ライン３３ｂの外縁までの長さより長い場合は、カウンタウェイト３８が回転部の周縁部分となる張出部に相当する。
【００２６】
また、本実施形態の回転ガントリ３は、前後方向の長さＬ１が、回転部分の最大外径（周回軌道Ｒ１の直径、図８参照）よりも短い薄型に形成されている。前後方向の長さＬ１とは、例えば、第１円筒部３４の前端から、第２円筒部３６の後端までの長さＬ１である。回転部分の最大外径とは、回転軸Ｐから周方向導入ライン３３ｂの外縁までの長さｒ１に対応する部分（最大外径＝半径ｒ１×２）である。なお、回転軸Ｐからカウンタウェイト３８の外縁までの長さに対応する部分が、最大外径となる構成でもよい。
【００２７】
次に、建屋６について説明する。建屋６は、図１及び図２に示すように、サイクロトロン２が配置されるサイクロトロン室７、回転ガントリ３が配置されるガントリ室８、誘導ライン４が配置される連絡通路９が設けられている。建屋６は、例えば、鉄筋コンクリート造、鉄骨コンクリート造の建築物であり、コンクリート製の放射線遮蔽壁によって、各部屋が区切られている。本実施形態の建屋６は、平面視において矩形状に形成されている。なお、各図において、建屋６の長辺方向をＸ方向、建屋６の短辺方向をＹ方向、建屋６の高さ方向をＺ方向として図示している。また、図１における上側を建屋６の正面側として説明する。
【００２８】
サイクロトロン室７は、例えば、建屋６の長辺方向Ｘの一方の端部に配置されている。サイクロトロン室７は、平面視において矩形状を成し、（放射線）遮蔽壁７１によって囲まれている。サイクロトロン室７の正面壁及び背面壁は、建屋６の長辺方向Ｘに沿って配置され、サイクロトロン室７の側壁は、建屋６の短辺方向Ｙに沿って配置されている。サイクロトロン室７の一方の側壁は、建屋６の側壁を兼ねており、サイクロトロン室７の背面壁を兼ねている。
【００２９】
また、サイクロトロン２は、サイクロトロン室７の正面側に配置され、サイクロトロン２で生成された陽子ビームは、サイクロトロン２の背面側から導出されている。また、サイクロトロン室７の背面側には、連絡室９が連結されている。
【００３０】
連絡室９は、サイクロトロン室７から建屋６の長辺方向Ｘに延在している。連絡室９は、複数のガントリ室８の背面側に隣接して配置されている。本実施形態では、連絡室９は建屋６の最も背面側に配置されている。連絡室９は、放射線遮蔽壁によって仕切られており、長辺方向Ｘに延在する連絡室９の背面側の遮蔽壁は、建屋６の背面壁を兼ねている。一方、長辺方向Ｘに延在する連絡室９の正面側の遮蔽壁は、ガントリ室８の背面壁を兼ねている。そして、連絡室９内において長辺方向Ｘに延在する誘導ライン４は、所定の位置で分岐されている。分岐された誘導ライン４は、長辺方向Ｘに対して所定の角度を成して延在し、各ガントリ室８へ導出されている。連絡室９は、分岐された誘導ライン４に沿って、当該誘導ライン４を収容する収容空間を形成する構成でもよい。
【００３１】
複数のガントリ室８は、互いに隣接し建屋６の長辺方向Ｘに並設されている。複数のガントリ室８は、連絡室９の正面側に隣接して配置されている。また、図１に示されるように、最も左側のガントリ室８は、サイクロトロン室７に隣接して配置されている。また、ガントリ室８の長辺方向Ｘの長さは、隣接するガントリ室８の長辺方向Ｘの長さと略同程度である。また、ガントリ室８の正面側には、ガントリ室８に通じる迷路構造の通路が形成されている。
【００３２】
図５は、ガントリ室８を拡大して示す平面図である。図５に示されるように、ガントリ室８は、平面視において略矩形状に形成されている。例えば、ガントリ室８は、四角形の一つの角部が切られた五角形に形成され略矩形状に形成されている。本実施形態のガントリ室８では、図示左側の背面の角部が切られた五角形を成している。ガントリ室８は、放射線遮蔽壁によって仕切られている。
【００３３】
ガントリ室８は、放射線遮蔽壁として、正面壁８１、右側壁８２、左側壁８３、第１背面壁８４、第２背面壁８５を備えている。正面壁８１は、正面側に配置され長辺方向Ｘに延在している。正面壁８１には、ガントリ室８内へ入室を可能とする入口が形成されている。右側壁８２及び左側壁８３は、互いに対面して配置され、短辺方向Ｙに延在している。右側壁８２及び左側壁８３は、短辺方向Ｙの長さが異なっており、右側壁８２は、左側壁８３より長くなっている。右側壁８２は、短辺方向Ｙにおいて、左側壁８３よりも背面側へ延在している。
【００３４】
第１背面壁８４は、背面側に配置され長辺方向Ｘに延在し、正面壁８１と対面している。第１背面壁８４は、右側壁８２の背面側の端から形成され、長辺方向Ｘにおけるガントリ室８の中央を超えたこところまで形成されている。
【００３５】
第２背面壁８５は、背面側に配置され、左側壁８３及び第１背面壁８４と交差する方向に延在している。第２背面壁８５は、第１背面壁８４の左側の端から左側壁８３の背面側の端まで形成されている。第２背面壁８５は、左側壁８３及び第１背面壁８４と略４５度傾斜して配置されている。
【００３６】
そして、このようなガントリ室８では、正面壁８１と左側壁８３との交点Ｐ１と、右側壁８２と第１背面壁８４との交点Ｐ２と、を結ぶ対角線Ｐ１Ｐ２が、ガントリ室８の最大幅となる部分である。ガントリ室８では、対角線Ｐ１Ｐ２が長辺方向Ｘ及び短辺方向Ｙと略４５度を成して交差している。また、本実施形態のガントリ室８では、第２背面壁８５が対角線Ｐ１Ｐ２と平行な面を構成するように形成している。
【００３７】
ここで、本実施形態の粒子線治療設備１では、回転ガントリ３の最大幅となる部分が、回転ガントリ３の設置スペースの最大幅に沿って配置されている。例えば、回転ガントリ３の回転軸Ｐから最も離れたところに位置する点（回転ガントリ３の回転部の外縁）の回転軌道が、対角線Ｐ１Ｐ２上の面内に配置される。なお、「対角線Ｐ１Ｐ２」上とは、平面視において、対角線方向に配置されているものを含み、対角線Ｐ１Ｐ２から多少ずれている場合も含むものとする。
【００３８】
本実施形態の回転ガントリ３は、回転軸Ｐが長辺方向Ｘ及び短辺方向Ｙと所定の傾斜角θを有して配置されている。具体的には、回転ガントリ３の回転軸Ｐは、長辺方向Ｘと略４５度の傾斜角を有している。
【００３９】
また、回転ガントリ３の背面側は、第２背面壁８５と対面するように配置され、回転ガントリ３の正面側は、ガントリ室８の入口に向けられている。ガントリ室８の入口は、正面壁８１及び右側壁８２によるコーナー部に設けられている。また、回転ガントリ３の前面には、平面視において三角形状をなす領域が形成されている。
【００４０】
また、例えば、回転ガントリ３は、図５に示されるように、平面視において、コーン部３５の外縁を成す斜辺が、左側壁８３及び第１背面壁８４と平行となるように配置されている。
【００４１】
図６〜図８は、ガントリ室の断面、及び、ガントリ室内の回転ガントリの配置を示す各図である。また、ガントリ室８は、図６〜図８に示すように、放射線遮蔽壁として、天井８６、床８７を備えている。
【００４２】
ガントリ室８の床８７には、図７に示すように、複数の段差が設けられ、回転ガントリ３の正面に形成された第１床面８７ａ、第１床面８７ａより低い位置に形成され治療台３１の支持部が配置される第２床面８７ｂ、第２床面８７ｂより低い位置に形成され回転ガントリ３の支持部が配置される第３床面８７ｃが形成されている。
【００４３】
ここで、本実施形態のガントリ室８の放射線遮蔽壁には、回転ガントリ３の回転部である導入ライン３３の周回軌道Ｒ１（図８参照）及び／又はカウンタウェイト３８の周回軌道Ｒ２に対応する位置に、切欠き構造９１，９２が形成されている。
【００４４】
切欠き構造９１は、床８７において、回転ガントリ３の導入ライン３８の周回軌道Ｒ１及び／又はカウンタウェイト３８の周回軌道Ｒ２に対応する位置に形成されている。この切欠き構造９１は、第３床面８７ｃより下方に凹む空間であり、回転ガントリ３の導入ライン３３及び／又はカウンタウェイト３８が移動する移動スペースを形成するものである。切欠き構造９１は、平面視において、対角線Ｐ１Ｐ２（張出部の回転方向）に沿って形成されている。
【００４５】
切欠き構造９２は、天井８６において、回転ガントリ３の導入ライン３３の周回軌道Ｒ１及び／又はカウンタウェイト３８の周回軌道Ｒ２に対応する位置に形成されている。切欠き構造９２は、天井８６において上方に凹む空間であり、回転ガントリ３の導入ライン３３及び／又はカウンタウェイト３８が移動する移動スペースを形成されるものである。切欠き構造９２は、平面視において、対角線Ｐ１Ｐ２（張出部の回転方向）に沿って形成されている。
【００４６】
また、切欠き構造９２は、天井８６（建屋６の天井）を突き抜けて開口されており、この開口は、天井８６とは別素材のシールド部材９３によって、ガントリ室８（建屋６）の外方から被覆されている。シールド部材９３は、例えば、鉛製の遮蔽板９３ａを複数枚積層することで形成されている。なお、シールド部材９３として、コンクリート製の遮蔽板を積層してもよい。また、例えば、板状ではなく、ブロック体であるシールド部材としてもよい。
【００４７】
また、シールド部材９３は、別素材として重コンクリート製のものを適用してもよい。重コンクリート製のシールド部材９３は、普通のコンクリート製のシールド部材９３と比較して高価であるものの高い放射線遮蔽性を有するものである。例えば、重コンクリート製のシールド部材を使用した場合には、普通のコンクリート製のシールド部材を使用した場合と比較して、約２／３の厚さにすることができる。また、板状部品としてモジュール化されたシールド部材９３を使用することで、施工を容易とすることができる。
【００４８】
また、切欠き構造９２は、天井８６を貫通する開口として形成されているので、回転ガントリ３の部品を搬入するため搬入口として利用することができる。
【００４９】
次に、図９を参照して、シールド部材９３の施工手順について説明する。図９では、切欠き構造９２が形成された天井８６の一部のみを示している。図９（Ａ）に示すように、天井８６に設けられたガントリ搬入用開口部分（切欠き構造９２）は、ストレート型であり段差が設けられていないものである。すなわち、開口の側壁は、上下方向において直線状に形成されている。
【００５０】
そして、図９（Ｂ）に示すように、切欠き構造９２に対して複数枚の遮蔽板９３ａを重ね、最後に、アンカー等を用いて、複数の遮蔽板９３ａを天井８６の外面に固定し、図９（Ｃ）に示すように、切欠き構造９２のシールドを行う。
【００５１】
また、切欠き構造９２が上下方向に貫通し、切欠き構造９２の側壁に段差が設けられていないため、回転ガントリ３の部品を搬入する際に、搬入される部品が段差に当って損傷してしまうことが防止される。
【００５２】
このような本実施形態においては、薄型の回転ガントリ３が、その最大幅となる部分の回転軸線方向の厚さが短く、この部分がガントリ室８の対角線Ｐ１Ｐ２に沿って配置されているため、設置スペースを有効に活用することができる。これにより、ガントリ室８の縦と横の寸法を短くすることができるので、建屋６の長辺方向Ｘと短辺方向Ｙの寸法も短くすることができ、建屋６が小型化されている。その結果、建屋６の建設コストの削減が図られている。また、設置スペースの有効活用が可能であり、従来よりも狭い敷地に粒子線治療設備１を建設することができる。
【００５３】
本実施形態の建屋６では、平面視において、回転軸線が長辺方向Ｘ及び短辺方向Ｙに対し４５度の傾斜角となるように、配置されているので、建屋６の長辺方向Ｘにおいて、回転ガントリ１機当り、５ｍの設備縮小を図ることが可能である。３機の回転ガントリ３を長辺方向Ｘに並設した場合には、１５ｍの設備縮小を図ることができる。
【００５４】
また、本実施形態の粒子線治療設備１によれば、建屋６の天井の遮蔽壁が、回転ガントリ３の回転部分である導入ライン３３及び／又はカウンタウェイト３８の周縁部に対応して、一部分のみが切欠き構造とされているため、回転ガントリ３の回転部が回転移動する際には、切欠き構造９１，９１内を移動することになる。これにより、回転ガントリ３の周縁部となる張出部の移動スペースを確保することができ、回転ガントリ３の形状に対応したガントリ室８を実現することができる。そのため、ガントリ室８の高さ方向の寸法を押さえることができる。すなわち、天井８６を低くすることができ、ガントリ室８上部の不要な空間を無くし、建屋６の小型化を図ることができる。その結果、建屋６の建設コストを削減することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、回転ガントリ３が、張出部として、周方向に湾曲し加速粒子を照射部３２へ導入する周方向導入ライン３３ｂを備え、切欠き構造９２が、周方向導入ライン３３ｂを収容可能である。このように回転ガントリ３が、周方向にねじれるように湾曲する周方向導入ライン３３ｂを備える構成であるため、張出部の回転軸方向の長さを短くすることができ、切欠き構造９２の回転軸方向の幅を小さくすることができる。
【００５６】
図１及び図２では、比較対象として、従来の建屋の大きさを一点鎖線で示している。従来、例えば、回転ガントリを３機備えた建屋の場合、建屋の寸法は、長辺方向Ｘの長さである幅Ｘ１が約６８ｍ、短辺方向Ｙの長さである奥行きＹ１が約３３ｍ、高さ方向Ｚの長さである高さＺ１が約１８ｍであった。一方、本実施形態の建屋６の場合、建屋６の寸法は、長辺方向Ｘの長さである幅Ｘ０が約５３ｍ、短辺方向Ｙの長さである奥行きＹ１が約２６ｍ、高さ方向Ｚの長さである高さＺ１が約１５ｍであった。本実施形態の建屋６では、従来の建屋と比較した場合、建屋容積として約５０％程度の低減を図ることができ、設備コストを大幅に削減することができる。
【００５７】
また、本レイアウトを採用することにより、ガントリ室８において、約７ｍ×７ｍの三角形状の領域を確保することができ、その領域を治療スペースとして、有効に活用することができる。また、このスペースを利用して、天井部から回転ガントリ３へ張り出すＣ型アームを備えたオンラインＰＥＴシステムを設置してもよい。
【００５８】
既知のオンラインＰＥＴシステムは、治療後の患部形状の変化を画像化する技術であり、陽子線を照射した直後に患者の体内から放出される短半減期のポジトロン核種を検出してＰＥＴ画像を取得するシステムである。これにより、陽子線照射による標的腫瘍の形状変化を高精度に捉えることができ、正常組織への陽子線照射を防ぐことができる。その結果、陽子線治療の精度を一層向上させることができる。
【００５９】
このように、回転ガントリ３を斜めに配置することで、スペースの有効利用を図ることが可能となり、設備の自由度を向上させることができる。
【００６０】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、平面視において、四角形の一つの角部を切った五角形状のガントリ室８としているが、その他の形状のガントリ室８でもよい。例えば、正方形のガントリ室でもよく、六角形などその他の多角形でもよく、コーナー部が丸みを帯びていてもよい。また、対面する遮蔽壁は、平行に配置されていなくてもよい。
【００６１】
また、切欠き構造が側壁などに設けられているガントリ室でもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、天井８６に設けられた切欠き構造９２が、高さ方向において天井８６を貫通するように形成されているが、切欠き構造９２は、天井８６を貫通していないものでもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、薄型の回転ガントリ３を収容するガントリ室８としているが、従来型の回転ガントリを収容するガントリ室８の遮蔽壁に、回転部の移動スペースを形成する切欠き構造を形成してもよい。
【００６４】
一実施形態に係る加速粒子照射設備において、収納室の天井の放射線遮蔽壁に、収容凹部が形成されている。収納室の天井の放射線遮蔽壁に、回転部の周縁部分が移動可能な移動スペースが確保されるので、収納室の天井を低くすることができる。そのため、収納室上部の不要な空間を無くし、収納室の高さ寸法を抑えることができる。これにより、建屋の高さ寸法を抑えて小型化することができ、設備コストを低減することができる。
【００６５】
一実施形態に係る加速粒子照射設備において、収容凹部は、放射線遮蔽壁を突き抜ける開口部であり、開口部は、シールド部材によって、放射線遮蔽壁の外側から被覆されている。これにより、放射線遮蔽壁を突き抜ける開口部が形成されているので、照射装置を収納室内で組み立てる際に、開口部を通じて、照射装置の部品を収納室内に搬入することができる。また、開口部は、シールド部材によって、放射線遮蔽壁の外側から被覆されているので、開口部からの放射線の漏洩が防止される。
【００６６】
一実施形態に係る収納室構造は、加速粒子を照射する照射装置を収納する収納室構造であって、照射装置は、回転軸周りに回転可能な回転部を備え、回転部は、回転部本体よりも径方向の外側に張り出す張出部を有するものであり、収納室の放射線遮蔽壁には、回転部の周縁部分となる張出部を収容可能な収容凹部が形成され、収容凹部は、張出部の回転方向に沿って形成されていることを特徴とする。
【００６７】
一実施形態に係る収納室構造は、上記照射装置を収納する部屋であり、照射装置は回転軸周りに回転可能な回転部を備え、当該回転部は、回転部本体から径方向の外側に張り出す張出部を有するものである。本発明の収納室構造によれば、収納室の放射線遮蔽壁に、照射装置の回転部の周縁部分となる張出部を収容可能な収容凹部（切欠き構造）が形成されているため、回転部の周縁部分が移動可能な移動スペースを確保することができる。これにより、回転部の張出部を収容可能な収容凹部が形成され、照射装置の形状に対応した収納室を実現することができる。したがって、収納室の寸法を抑えることが可能となり、建屋の小型化を図ることができる。その結果として、建屋の建設コストの削減し、設備コストを低減することができる。建屋を小型化することで、例えば、放射線遮蔽壁に用いられるコンクリートの使用量を削減することができるので、建屋の建設コストを低減することが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１…粒子線治療設備（加速粒子照射設備）、２…サイクロトロン（粒子加速器）、３…回転ガントリ（薄型照射装置）、４…誘導ライン、６…建屋、７…サイクロトロン室、８…ガントリ室（収納室）、９…連絡室、３２…照射部、３３…導入ライン、３３ｂ…周方向導入ライン（張出部）、３４…第１円筒部（回転部本体）、３８…カウンタウェイト（張出部）、８６…天井（放射線遮蔽壁）、８７…床（放射線遮蔽壁）、９１，９２…切欠き構造（収容凹部）、９３…シールド部材、Ｐ…回転軸線、Ｐ１Ｐ２…対角線（設置スペースの最大幅）、Ｒ１…最大外径（回転ガントリの最大幅となる部分）、Ｘ…長辺方向、Ｙ…短辺方向、Ｚ…高さ方向。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速粒子を照射する加速粒子照射設備において、
回転軸周りに回転可能な回転部を有すると共に粒子加速器で生成された前記加速粒子を照射する照射装置と、
前記照射装置を収納する収納室と、を備え、
前記照射装置の前記回転部は、回転部本体よりも径方向の外側に張り出す張出部を有し、
前記収納室の放射線遮蔽壁には、前記回転部の周縁部分となる前記張出部を収容可能な収容凹部が形成され、
前記収容凹部は、前記張出部の回転方向に沿って形成され、前記放射線遮蔽壁とは別素材であるシールド部材によって被覆されている
ことを特徴とする加速粒子照射設備。
【請求項２】
前記シールド部材は、板状部材を複数枚積層して形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の加速粒子照射設備。
【請求項３】
前記収納室の壁部は、コンクリートにより形成され、
前記シールド部材は、重コンクリートにより形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の加速粒子照射設備。
【請求項４】
前記照射装置は、前記張出部として、周方向に湾曲し前記加速粒子を照射部へ導入する周方向導入ラインを備え、
前記収容凹部は、前記周方向導入ラインを収容可能である
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の加速粒子照射設備。
【請求項１】
加速粒子を照射する加速粒子照射設備において、
回転軸周りに回転可能な回転部を有すると共に粒子加速器で生成された前記加速粒子を照射する照射装置と、
前記照射装置を収納する収納室と、を備え、
前記照射装置の前記回転部は、回転部本体よりも径方向の外側に張り出す張出部を有し、
前記収納室の放射線遮蔽壁には、前記回転部の周縁部分となる前記張出部を収容可能な収容凹部が形成され、
前記収容凹部は、前記張出部の回転方向に沿って形成され、前記放射線遮蔽壁とは別素材であるシールド部材によって被覆されている
ことを特徴とする加速粒子照射設備。
【請求項２】
前記シールド部材は、板状部材を複数枚積層して形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の加速粒子照射設備。
【請求項３】
前記収納室の壁部は、コンクリートにより形成され、
前記シールド部材は、重コンクリートにより形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の加速粒子照射設備。
【請求項４】
前記照射装置は、前記張出部として、周方向に湾曲し前記加速粒子を照射部へ導入する周方向導入ラインを備え、
前記収容凹部は、前記周方向導入ラインを収容可能である
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の加速粒子照射設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−５５７０１（Ｐ２０１２−５５７０１Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３１９１（Ｐ２０１１−２３３１９１）
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【分割の表示】特願２００９−２４９３６２（Ｐ２００９−２４９３６２）の分割
【原出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【分割の表示】特願２００９−２４９３６２（Ｐ２００９−２４９３６２）の分割
【原出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]