粒子線治療装置及び照射ノズル装置
【課題】ビーム走査方式の照射法でより細径のビームを実現させるため、照射ノズル装置内にビーム輸送チェンバを設置する場所を確保することができる粒子線治療装置及び照射ノズル装置を提供する。
【解決手段】走査電磁石を備えた走査式の照射ノズル装置の内側にあったＸ線管１を従来設置していたＸ線検出器３の位置に移動し、Ｘ線検出器３を逆に照射ノズル装置５５の内側に設置する。Ｘ線検出器３はＸ線管１よりもビーム軸方向に薄く、構造が単純であるため、照射ノズル装置５５内にビーム輸送チェンバ１２を設置する場所を確保することができ、かつ照射ノズル装置５５内のビーム輸送チェンバ１２を伸長することができる。これによりビーム輸送時の空気による散乱を抑え、従来の設計よりビームを細径化できる。
【解決手段】走査電磁石を備えた走査式の照射ノズル装置の内側にあったＸ線管１を従来設置していたＸ線検出器３の位置に移動し、Ｘ線検出器３を逆に照射ノズル装置５５の内側に設置する。Ｘ線検出器３はＸ線管１よりもビーム軸方向に薄く、構造が単純であるため、照射ノズル装置５５内にビーム輸送チェンバ１２を設置する場所を確保することができ、かつ照射ノズル装置５５内のビーム輸送チェンバ１２を伸長することができる。これによりビーム輸送時の空気による散乱を抑え、従来の設計よりビームを細径化できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽子または炭素イオン等の荷電粒子ビームを照射対象（患者）に出射する粒子線治療装置及び照射ノズル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
がん等の治療装置として、陽子または炭素イオン等の荷電粒子ビーム（以下、適宜ビームと称する）を患者の患部に照射する粒子線治療装置が知られている。
【０００３】
粒子線照射装置は、ビーム発生装置、ビーム輸送装置及び照射野形成装置（以下、照射ノズル装置と称する）を有している。ビーム発生装置は、周回軌道に沿って周回するビームを所望のエネルギーまで加速する。目標のエネルギーまで加速されたビームが、ビーム輸送装置を経て照射ノズル装置に輸送され、照射ノズル装置から出射される。出射された荷電粒子ビームは、最終的に治療室内の患者の患部に照射される。
【０００４】
粒子線治療装置における照射方法のひとつとして、例えば特許文献１に記載のようなビーム走査方式の照射法がある。この照射法では、患者の体表面からの深さ方向（ビーム進行方向）に患部を複数の層に分割し、各層に分けてビームを照射する。細いビームを照射領域内で走査するための一対の走査電磁石が、照射ノズル装置内に設けられる。ビームのエネルギーを変更させることによって、ビームを照射する層を変更し、走査電磁石の励磁量を変更させることによって、ビームの進行方向と垂直な面の照射位置を変更する。このようにビームを走査して、患者に必要な粒子線照射野を作る。
【０００５】
ビーム走査方式照射法は、他の照射方法で必要となる患者コリメータ等の機器を必要としないため、照射装置内のビーム経路上に配置すべき機器を少なくできるという利点を持つ。逆にこの照射法では、ビームの照射位置の精度を高めることが必要となる。また、ビーム走査方式照射法での利点は照射野の辺縁部にもあり、ビームが細ければ細いほど、細かな照射が可能なため（ラテラルペナンブラ−半影−が小さい）、正常組織への照射を抑えることができる。
【０００６】
照射ノズル装置内のビーム経路に空気が存在する場合、ビームが空気によって散乱されるため、ビームを細くすることには限界がある。そこで、特許文献２に記載のように、空気によるビームの散乱を抑えるためのヘリウム等のガスを充填した金属製或いは繊維補強樹脂製のビーム輸送チェンバ或いは真空領域を確保したビーム輸送チェンバを照射ノズル装置内に配置することが提案されている。
【０００７】
粒子線治療の重要なプロセスの一つに患者の位置決めがある。この患者の位置決めは、例えば特許文献３に記載のように、治療計画時にＣＴ画像に基づいて作成したディジタル再構成Ｘ線(Digital Reconstructed Radiograph；ＤＲＲという)画像情報と、治療時のビーム照射前にＸ線撮像装置を用いて治療用ベッドの上に患者を横たわらせた状態で撮影して得られた単純Ｘ線画像情報とを比較して行う。Ｘ線撮像装置は、照射ノズル装置内に配置されたＸ線発生装置（Ｘ線管）と、照射ノズル装置の外側であって、治療台を挟んで照射ノズル装置と反対側に配置されたＸ線検出器とを有している。
【０００８】
また、特許文献４では、Ｘ線治療装置において、照射ノズル装置の外側に２つのＸ線管を搭載させ、それぞれ違う角度から位置決め用のＸ線を放出する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２８３３６０２号公報
【特許文献２】特開２００７−２６８０３５号公報
【特許文献３】特開２００６−２３９４０３号公報
【特許文献４】ＵＳ２００４／００２４３００Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に記載のようなビーム輸送チェンバを照射ノズル装置に配置する場合、ビーム輸送チェンバを長くすればするほど、空気によるビームの散乱抑制効果が高くなり、特許文献１記載のようなビーム走査方式の照射法においてビームを細径化できる。しかし、特許文献３記載の治療装置では、Ｘ線画像情報を用いて患者の位置決めを行うため、照射ノズル装置内にＸ線管を備えており、このＸ線管は重く大型の機器である。また、照射ノズル装置の長さは回転ガントリ内のスペースから決まる最適値がある。このため特許文献３記載のような照射ノズル装置にビーム輸送チェンバを搭載する場合、照射ノズル装置内におけるビーム輸送チェンバの配置スペースはＸ線管によって制約されて、ビーム輸送チェンバを一定以上長くすることはできなかった。その結果、ビームの細径化にも限界があった。
【００１１】
特許文献４記載の治療装置では、回転ガントリの機構を二重に増やすことになり、機構的にも複雑になり、装置（システム）全体のコストも増大してしまう。また、特許文献４はＸ線治療装置であるため、陽子線治療装置にそのままこの技術を導入すると、撮像範囲が狭くなってしまうという問題もある。撮像範囲が狭くなる理由は、陽子線治療装置の照射ノズル装置はＸ線のものよりサイズが大きくなるからである。
【００１２】
本発明の目的は、ビーム走査方式の照射法でより細径のビームを実現させるため、照射ノズル装置内にビーム輸送チェンバを設置する場所を確保することができるとともに、装置のコストの増加を抑え、かつ必要な撮像範囲を確保することができる粒子線治療装置及び照射ノズル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、走査電磁石を備えた走査式の照射ノズル装置の内側にあったＸ線管を従来設置していたＸ線検出器の位置に移動し、Ｘ線検出器を逆に照射ノズル装置の内側に設置する。Ｘ線検出器、特にフラットパネルディテクタを備えるＸ線検出器はＸ線管よりもビーム軸方向に薄く、構造が単純であるため、照射ノズル装置内にビーム輸送チェンバを設置する場所を確保することができ、かつ照射ノズル装置内のビーム輸送チェンバを伸長することができる。これによりビーム輸送時の空気による散乱を抑え、従来の設計よりビームを細径化できる。
【００１４】
また、Ｘ線検出器はＸ線管よりもビーム軸方向に薄く、構造が単純であるため、配置の自由度が高く、従来のＸ線管の位置より照射ノズル装置の下流側に設置することができる。例えば、走査式の照射ノズル装置内には、通常、走査電磁石及びビーム輸送チェンバよりもビーム進行方向下流側の位置にビームモニタ（例えばビーム線量モニタ）が配置されているが、Ｘ線検出器はそのビームモニタの更に下流側の位置に配置される。これにより照射ノズル装置内の最適位置にビーム輸送チェンバを設置する場所を確保することができ、ビーム輸送チェンバ１２を伸長し、ビームを細径化できる。
【００１５】
更に、Ｘ線管とＸ線検出器の位置を逆にしただけなので、装置のコストの増加が抑えられ、かつ必要な撮像範囲を確保することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、照射ノズル装置内にビーム輸送チェンバを設置する場所を確保することができ、その結果、従来の照射ノズル装置の長さを保ったままビーム輸送チェンバを搭載しかつチェンバを伸張できるため、ビームを細径化できる。また、装置のコストの増加を抑え、かつ必要な撮像範囲を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる粒子線治療装置の全体構成を示す図である。
【図２】回転ガントリを治療室側から見た回転ガントリ内の構成を示す図である。
【図３】走査式照射ノズル装置の構成を示す図である。
【図４】鉛直方向の真上からビーム照射を行う場合であって、Ｘ線管及びＸ線検出器をビーム軸から退避した状態を示す図である。
【図５】比較例として、Ｘ線管を備えた走査式照射ノズル装置にビーム輸送チェンバを配置した場合の照射ノズル装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態として、ガス領域の代わりに真空領域を形成したビーム輸送チェンバを設けた場合の図３と同様な走査式照射ノズル装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態である粒子線治療装置について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態に係わる粒子線治療装置の全体構成を示す概略図である。粒子線治療装置は、荷電粒子ビーム発生装置５１、ビーム輸送系５２及び回転式照射装置５３を備え、回転式照射装置５３は治療室内に配置された回転ガントリ５４（図２参照）と、回転ガントリ５４に取り付けられた走査式照射ノズル装置５５を有している。
【００２０】
荷電粒子ビーム発生装置５１は、イオン源（図示せず）、前段加速器（例えば直線加速器）６１及びシンクロトロン６２を有し、イオン源で発生したイオン（例えば、陽子イオン（または炭素イオン））は前段加速器６１で加速され、前段加速器６１から出射されたイオンビームはシンクロトロン６２に入射される。このイオンビームは、シンクロトロン６２で加速され、設定されたエネルギーまでに高められた後、出射用デフレクタ６３から出射される。シンクロトロン６２から出射されたイオンビームは、ビーム輸送系５２のビーム輸送ダクト５６を経由して回転式照射装置５３の照射ノズル装置５５に達し、照射ノズル装置５５から治療台（天板又はベッド）５７に横たわっている患者５８の患部に照射される。ビーム輸送ダクト５６の一部は回転式照射装置５３の回転ガントリ５４に取り付けられ、回転ガントリ５４と一体に回転する。
【００２１】
図２は、回転ガントリを治療室の反対側（回転ガントリの奥部側）から見た回転ガントリ内の構成を示す図である。
【００２２】
回転ガントリ５４は図示しない複数のサポートローラによって支持され、回転可能である。走査式照射ノズル装置５５は回転ガントリ５４の回転胴に取り付けられ、回転ガントリ５４とともに回転する。回転ガントリ５４内には照射室５９が形成され、照射室５９内に治療台５７が配置されている。回転ガントリ５４が回転することで照射ノズル装置５５の向きが変わり、照射ノズル装置５５は患者５８の周りを一周することができる。治療台５７はＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の３次元的にどの方向にも移動することができ、かつＸ，Ｙ，Ｚ軸の各軸回りの３方向へ回転することができる。回転ガントリ５４の回転と治療台５７の移動及び回転により患者５８を任意の方向から照射することが可能である。なお、Ｙ軸は回転ガントリ５４の回転軸と平行に設定された軸線であり、Ｘ軸は回転軸に直交する水平方向に設定された軸線であり、Ｚ軸は回転軸と直交する垂直方向に設定された軸線である。
【００２３】
また、回転ガントリ５４内には、患者５８の位置決め（治療台５７の位置決め）に用いるＸ線画像情報を得るための２組のＸ線管（Ｘ線発生装置）１，２及びＸ線検出器３，４が配置されている。Ｘ線管１とＸ線検出器３は患者５８（治療台５７）を挟んで対向配置され、Ｘ線管１から放出されたＸ線は患者５８を透過してＸ線検出器３により検出される。Ｘ線管１とＸ線検出器３は第１Ｘ線撮像装置を構成する。Ｘ線検出器３は照射ノズル装置５５内に配置されている（後述）。Ｘ線管２とＸ線検出器４はＸ線管１とＸ線検出器３の配置方向と直交する方向に患者５８（治療台５７）を挟んで対向配置され、Ｘ線管２から放出されたＸ線は患者５８を透過してＸ線検出器４により検出される。Ｘ線管２とＸ線検出器４は第２Ｘ線撮像装置を構成する。２組のＸ線管（Ｘ線発生装置）１，２及びＸ線検出器３，４も回転ガントリ５４とともに回転する。
【００２４】
Ｘ線管１，２及びＸ線検出器３，４はＸ線撮像制御装置５に接続され、Ｘ線管１，２はＸ線撮像制御装置５によって駆動され、Ｘ線検出器３，４の取得したＸ線情報（パルス信号）はＸ線撮像制御装置５に入力され、Ｘ線撮像制御装置５はそのＸ線情報に基づいてＸ線画像情報を生成する。
【００２５】
図３は走査式照射ノズル装置の構成を示す図である。この図も、治療室の反対側（回転ガントリの奥部側）から見た図である。
【００２６】
図３において、走査式照射ノズル装置５５は、Ｘ方向ビーム走査電磁石１１Ａ及びＹ方向ビーム走査電磁石１１Ｂと、ビーム輸送チェンバ１２と、ビームモニタ１３と、Ｘ線検出器（フラットパネルディテクタ）３と、Ｘ線検出器駆動アクチュエータ１４と、これらを収納する金属製のハウジング１５とを有している。
【００２７】
Ｘ方向ビーム走査電磁石１１Ａ及びＹ方向ビーム走査電磁石１１Ｂは、荷電粒子ビームの照射時に照射ノズル装置５５に入射された荷電粒子ビームを走査して水平方向の照射野を形成するものである。
【００２８】
ビーム輸送チェンバ１２は、荷電粒子ビームの散乱を抑えるためのガス領域或いは真空領域を確保するための装置であり、横断面が矩形をしたセラミックス製或いは繊維補強樹脂製のチェンバ容器１２ａと、チェンバ容器の両端を塞ぐ隔離窓１２ｂ，１２ｃを有し、チェンバ１２の内部は空洞になっている。本実施の形態において、ビーム輸送チェンバ１２内にはヘリウムガスが充填され、ヘリウム領域が形成されている。また、ビーム輸送チェンバ１２は、その上流側の端部に位置する隔離窓１２ｃがビーム輸送ダクト５６の一部であるビームダクト１７に対面し、かつハウジング１５内において、ビーム軸ｍを内包するように配置されている。ビーム軸ｍはビームの中心軌道であり、ビーム輸送系５２の設計軌道と回転ガントリ５４の回転軸上のアイソセンタ（照射中心）Ｃを通るように設計されている。
【００２９】
ビームモニタ１３は例えば患部に照射される荷電粒子ビームの線量を検出するビーム線量モニタである。ビームモニタ１３として、患部に照射される荷電粒子ビームの位置と幅を検出するビーム位置モニタが更にあってもよい。ビームモニタ１３は、走査電磁石１１Ａ，１１Ｂ及びビーム輸送チェンバ１２よりもビーム進行方向下流側の位置でハウジング１５内に配置されている。
【００３０】
Ｘ線検出器３は例えばフラットパネルディテクタを備えており、ビーム線量モニタ１３よりもビーム進行方向の更に下流側の位置において、ガントリ回転方向（図篠位置でＸ方向）にビーム軸ｍに対して退避可能にハウジング１５内に配置されている。
【００３１】
Ｘ線検出器駆動アクチュエータ１４は例えば複動型のエアシリンダであり、ボトム側シリンダ室にエアを供給すると伸長して、Ｘ線検出器３を図示の挿入位置に押し出し、ロッド側シリンダ室にエアを供給すると収縮して、Ｘ線検出器３を退避位置（図４参照）に引き戻す。ハウジング１５のエアシリンダ１４が位置する部分には図示のように突出部１５ａが形成され、この突出部１５ａにエアシリンダ１４が配置されている。
【００３２】
また、エアシリンダ１４は、回転ガントリ５４のホームポジションを考慮して照射ノズル装置５５の図示左側（回転ガントリ５４の回転方向に位置する側）に配置されている。回転ガントリ５４のホームポジションは、回転ガントリ５４を図２の左方向に２７０°回転させた位置である。この位置では、照射ノズル装置５５は図示右側の照射室の床面近傍に位置しており、医師等は照射ノズル装置に容易にアクセス可能である。また、突出部１５ａが照射ノズル装置５５の図示左側に配置されているため、回転ガントリ５４がホームポジションにあるときに突出部１５ａは上方を向き、その突出部１５ａが医師等の操作者の活動範囲を狭めることはない。
【００３３】
次に、本実施の形態の粒子線治療装置の患者位置決め時とビーム照射時の動作を説明する。以下の説明において、各機器の動作は、医師等の操作者が図示しない操作装置を用いて指示することによって開始される。
【００３４】
＜患者位置決め時＞
患者５８の位置決め時は、回転ガントリ５４をホームポジションから左方向に９０°回転させ、図２に示す状態にする。この状態では、第１Ｘ線撮像装置のＸ線管１は鉛直方向の真下に位置し、Ｘ線検出器３は鉛直方向の真上に位置し、第２Ｘ線撮像装置のＸ線管２は水平方向の右真横に位置し、Ｘ線検出器４は水平方向の左真横に位置している。
【００３５】
次いで、エアシリンダ１４のボトム側シリンダ室にエアを供給して第１Ｘ線撮像装置のＸ線検出器３を図３に示す挿入位置に押し出す。
【００３６】
次いで、医師等の操作者が撮像の開始を指示すると、まず、第１Ｘ線撮像装置のＸ線管１が作動してＸ線を放出し、患者５８を透過したＸ線情報がＸ線検出器３によって検出される。Ｘ線検出器２はその検出したＸ線情報をＸ線撮像制御装置５に出力し、Ｘ線撮像制御装置５はそのＸ線情報に基づいてＸ線画像情報を生成する。次いで、第２Ｘ線撮像装置のＸ線管２が作動してＸ線を放出し、患者５８を透過したＸ線情報がＸ線検出器４により検出される。Ｘ線検出器４はその検出したＸ線情報をＸ線撮像制御装置５に出力し、Ｘ線撮像制御装置５はそのＸ線情報に基づいてＸ線画像情報を生成する。
【００３７】
Ｘ線撮像制御装置５によって生成された２方向のＸ線画像情報は図示しない位置決め制御装置に送られ、位置決め制御装置は、その２方向のＸ線画像情報を治療計画時にＣＴ画像に基づいて作成した対応する２つのＤＲＲ画像情報と比較して、治療台５７の位置決めに必要な位置決めデータを生成する。また、位置決め制御装置はこの位置決めデータを用いて図示しない位置決め装置を駆動し、治療台５７の位置決めを行う。
【００３８】
＜ビーム照射時＞
患者５８の位置決めが完了すると、エアシリンダ１４のロッド側シリンダ室にエアを供給して第１Ｘ線撮像装置のＸ線検出器３を退避位置に引き戻す。また、第１Ｘ線撮像装置のＸ線管１も図示しない機構によりビーム軸ｍから退避させる。図４は、このときの第１Ｘ線撮像装置のＸ線管１及びＸ線検出器３の状態を示す図である。
【００３９】
第１Ｘ線撮像装置のＸ線管１及びＸ線検出器３の退避が完了すると、患者５８の患部に荷電粒子ビームを照射して治療を行う。
【００４０】
まず、医師等の操作者はビームの照射方向を設定する。この設定は、回転ガントリ５４を回転して行う。図４は鉛直方向の真上からビーム照射を行う場合の例である。ビームの照射方向の設定が完了すると、シンクロトロン６２から荷電粒子ビームを出射させる。この荷電粒子ビーム１９はビームダクト１７を経由してビーム輸送チェンバ１２へ侵入し、ビーム輸送チェンバ１２内を通って輸送され、ビーム走査電磁石１１Ａ，１１Ｂにて走査された後、治療台５７上の患者５８に照射される。
【００４１】
ビーム照射は、通常、少なくとも２方向から行う（多門照射）。したがって、一方向からのビーム照射が終了すると、回転ガントリ５４を回転して照射ノズル装置５５の向きを変え、他の方向からビーム照射を行う。
【００４２】
次に、本実施の形態の効果を説明する。
【００４３】
まず、本実施の形態によれば、照射ノズル装置５５内にあったＸ線管を照射ノズル装置５５の外側に移動させることにより、従来の照射ノズル装置の長さを保ったままビーム輸送チェンバ１２を搭載しかつその長さを伸長し、ビームを細径化できる。
【００４４】
この効果を図５を用いて説明する。図５は、比較例として、Ｘ線管を備えた走査式照射ノズル装置にビーム輸送チェンバを配置した場合の照射ノズル装置の構成を示す図である。図中、図３に示した部材と同等の部材には同じ符号を付している。
【００４５】
図５において、Ｘ線管１を照射ノズル装置１５５内に設置されている。Ｘ線管１は比較的重く大型の機器であるため、照射ノズル装置１５５内での設置位置も限られている。このため照射ノズル装置１５５内にビーム輸送チェンバ１１２を配置しようとした場合、ビーム輸送チェンバ１１２の配置スペースがＸ線管１に制約され、照射ノズル装置１５５の長さを保ったままビーム輸送チェンバ１１２を一定以上長くすることはできなかった。このためビームの細径化にも限界があった。
【００４６】
図３に示す本実施の形態では、Ｘ線管を照射ノズル装置の外に出し、Ｘ線検出器を照射ノズル装置内に配置することにより、照射ノズル装置内のビーム輸送チェンバ１２は、照射ノズル装置の長さを保ったままでも、図５に示す比較例に比べ長くすることが可能となる。ビーム輸送チェンバ１２が長くなれば、照射ノズル装置内に侵入した荷電粒子ビームが空気に晒される距離が短くなり、荷電粒子ビームの散乱がビーム輸送チェンバ内のガス領域によって抑えられるため、患者位置でのビームサイズを比較例に比べ細くすることができる。
【００４７】
また、Ｘ線管１よりもビーム軸方向に薄く、構造が単純なＸ線検出器３を照射ノズル装置５５に搭載するため、照射ノズル装置５５のメンテナンス作業が容易となる。
【００４８】
また、Ｘ線管１が金属製のハウジング１５を備えた照射ノズル装置５５の外側にあるため、Ｘ線管１の交換等のＸ線管側の機器のメンテナンス作業も容易となる。
【００４９】
また、照射ノズル装置５５内にあったＸ線管１を外側に移動することにより、Ｘ線管１からの放熱もなくなり、周辺機器への熱的な影響もなくすことが可能である。特に、ビーム線量モニタ（ビームモニタ１３）は放射線電離ガスを利用するため、そのガスの温度に影響され、Ｘ線管１の放熱の影響を受け易い。熱源をなくすことで、放射線電離ガスの温度も安定し、照射線量の検出精度への影響も低減され、安全性も向上する。
【００５０】
更に、Ｘ線管１とＸ線検出器３の位置を逆にしただけなので、粒子線治療装置のコストの増加が抑えられ、かつ必要な撮像範囲を確保することができる。
【００５１】
また、Ｘ線管１が照射ノズル装置５５の外側に取り付けられていないため、回転ガントリ５４がホームポジションにあるとき、医師等の操作者の活動範囲が狭められることがなく、効率良く治療の段取り作業を行うことができる。
【００５２】
図６は、本発明の他の実施の形態として、ガス領域の代わりに真空領域を形成したビーム輸送チェンバを設けた場合の図３と同様な走査式照射ノズル装置の構成を示す図である。
【００５３】
図６において、照射ノズル装置５５Ａは内部に真空領域を形成したビーム輸送チェンバ１２Ａを備えている。ビーム輸送チェンバ１２Ａの上流側の端部はビームダクト１７に接続されている。
【００５４】
本実施の形態によれば、ビーム輸送チェンバ１２Ａの上流側端部に空気を遮断し、ビームを通過させる窓（隔離窓１２ｃ）を設ける必要がないため、その分、更にビームの散乱を抑制でき、ビームをより細くすることができる。
【００５５】
なお、図３、図４及び図６で示した実施の形態では、Ｘ線検出器をガントリ回転方向（図示の位置でＸ方向）に移動退避しているが、ガントリ回転軸方向（Ｙ方向）に移動退避してもよい。この場合、移動方向がガントリ角度によらず常に水平方向となるため、駆動動力を抑制できるとともに、Ｘ線検出器挿入時の位置決め精度を向上させやすいという効果がある。
【符号の説明】
【００５６】
１，２ Ｘ線管
３，４ Ｘ線検出器
５ Ｘ線撮像制御装置
１１Ａ，１１Ｂ 走査電磁石
１２，１２Ａ ビーム輸送チェンバ
１２ａ チェンバ容器
１２ｂ，１２ｃ 隔離窓
１３ ビームモニタ（ビーム線量モニタ）
１４ Ｘ線検出器駆動アクチュエータ（エアシリンダ）
１５ ハウジング
１７ ビームダクト
５１ 荷電粒子ビーム発生装置
５２ ビーム輸送系
５３ 回転式照射装置
５４ 回転ガントリ
５５，５５Ａ 走査式照射ノズル装置
５６ ビーム輸送ダクト
５７ 治療台
５８ 患者
５９ 照射室
６１ 前段加速器
６２ シンクロトロン
６３ 出射用デフレクタ
１１２ ビーム輸送チェンバ
１５５ 照射ノズル装置
ｍ ビーム軸
Ｃ アイソセンタ（照射中心）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽子または炭素イオン等の荷電粒子ビームを照射対象（患者）に出射する粒子線治療装置及び照射ノズル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
がん等の治療装置として、陽子または炭素イオン等の荷電粒子ビーム（以下、適宜ビームと称する）を患者の患部に照射する粒子線治療装置が知られている。
【０００３】
粒子線照射装置は、ビーム発生装置、ビーム輸送装置及び照射野形成装置（以下、照射ノズル装置と称する）を有している。ビーム発生装置は、周回軌道に沿って周回するビームを所望のエネルギーまで加速する。目標のエネルギーまで加速されたビームが、ビーム輸送装置を経て照射ノズル装置に輸送され、照射ノズル装置から出射される。出射された荷電粒子ビームは、最終的に治療室内の患者の患部に照射される。
【０００４】
粒子線治療装置における照射方法のひとつとして、例えば特許文献１に記載のようなビーム走査方式の照射法がある。この照射法では、患者の体表面からの深さ方向（ビーム進行方向）に患部を複数の層に分割し、各層に分けてビームを照射する。細いビームを照射領域内で走査するための一対の走査電磁石が、照射ノズル装置内に設けられる。ビームのエネルギーを変更させることによって、ビームを照射する層を変更し、走査電磁石の励磁量を変更させることによって、ビームの進行方向と垂直な面の照射位置を変更する。このようにビームを走査して、患者に必要な粒子線照射野を作る。
【０００５】
ビーム走査方式照射法は、他の照射方法で必要となる患者コリメータ等の機器を必要としないため、照射装置内のビーム経路上に配置すべき機器を少なくできるという利点を持つ。逆にこの照射法では、ビームの照射位置の精度を高めることが必要となる。また、ビーム走査方式照射法での利点は照射野の辺縁部にもあり、ビームが細ければ細いほど、細かな照射が可能なため（ラテラルペナンブラ−半影−が小さい）、正常組織への照射を抑えることができる。
【０００６】
照射ノズル装置内のビーム経路に空気が存在する場合、ビームが空気によって散乱されるため、ビームを細くすることには限界がある。そこで、特許文献２に記載のように、空気によるビームの散乱を抑えるためのヘリウム等のガスを充填した金属製或いは繊維補強樹脂製のビーム輸送チェンバ或いは真空領域を確保したビーム輸送チェンバを照射ノズル装置内に配置することが提案されている。
【０００７】
粒子線治療の重要なプロセスの一つに患者の位置決めがある。この患者の位置決めは、例えば特許文献３に記載のように、治療計画時にＣＴ画像に基づいて作成したディジタル再構成Ｘ線(Digital Reconstructed Radiograph；ＤＲＲという)画像情報と、治療時のビーム照射前にＸ線撮像装置を用いて治療用ベッドの上に患者を横たわらせた状態で撮影して得られた単純Ｘ線画像情報とを比較して行う。Ｘ線撮像装置は、照射ノズル装置内に配置されたＸ線発生装置（Ｘ線管）と、照射ノズル装置の外側であって、治療台を挟んで照射ノズル装置と反対側に配置されたＸ線検出器とを有している。
【０００８】
また、特許文献４では、Ｘ線治療装置において、照射ノズル装置の外側に２つのＸ線管を搭載させ、それぞれ違う角度から位置決め用のＸ線を放出する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２８３３６０２号公報
【特許文献２】特開２００７−２６８０３５号公報
【特許文献３】特開２００６−２３９４０３号公報
【特許文献４】ＵＳ２００４／００２４３００Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に記載のようなビーム輸送チェンバを照射ノズル装置に配置する場合、ビーム輸送チェンバを長くすればするほど、空気によるビームの散乱抑制効果が高くなり、特許文献１記載のようなビーム走査方式の照射法においてビームを細径化できる。しかし、特許文献３記載の治療装置では、Ｘ線画像情報を用いて患者の位置決めを行うため、照射ノズル装置内にＸ線管を備えており、このＸ線管は重く大型の機器である。また、照射ノズル装置の長さは回転ガントリ内のスペースから決まる最適値がある。このため特許文献３記載のような照射ノズル装置にビーム輸送チェンバを搭載する場合、照射ノズル装置内におけるビーム輸送チェンバの配置スペースはＸ線管によって制約されて、ビーム輸送チェンバを一定以上長くすることはできなかった。その結果、ビームの細径化にも限界があった。
【００１１】
特許文献４記載の治療装置では、回転ガントリの機構を二重に増やすことになり、機構的にも複雑になり、装置（システム）全体のコストも増大してしまう。また、特許文献４はＸ線治療装置であるため、陽子線治療装置にそのままこの技術を導入すると、撮像範囲が狭くなってしまうという問題もある。撮像範囲が狭くなる理由は、陽子線治療装置の照射ノズル装置はＸ線のものよりサイズが大きくなるからである。
【００１２】
本発明の目的は、ビーム走査方式の照射法でより細径のビームを実現させるため、照射ノズル装置内にビーム輸送チェンバを設置する場所を確保することができるとともに、装置のコストの増加を抑え、かつ必要な撮像範囲を確保することができる粒子線治療装置及び照射ノズル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、走査電磁石を備えた走査式の照射ノズル装置の内側にあったＸ線管を従来設置していたＸ線検出器の位置に移動し、Ｘ線検出器を逆に照射ノズル装置の内側に設置する。Ｘ線検出器、特にフラットパネルディテクタを備えるＸ線検出器はＸ線管よりもビーム軸方向に薄く、構造が単純であるため、照射ノズル装置内にビーム輸送チェンバを設置する場所を確保することができ、かつ照射ノズル装置内のビーム輸送チェンバを伸長することができる。これによりビーム輸送時の空気による散乱を抑え、従来の設計よりビームを細径化できる。
【００１４】
また、Ｘ線検出器はＸ線管よりもビーム軸方向に薄く、構造が単純であるため、配置の自由度が高く、従来のＸ線管の位置より照射ノズル装置の下流側に設置することができる。例えば、走査式の照射ノズル装置内には、通常、走査電磁石及びビーム輸送チェンバよりもビーム進行方向下流側の位置にビームモニタ（例えばビーム線量モニタ）が配置されているが、Ｘ線検出器はそのビームモニタの更に下流側の位置に配置される。これにより照射ノズル装置内の最適位置にビーム輸送チェンバを設置する場所を確保することができ、ビーム輸送チェンバ１２を伸長し、ビームを細径化できる。
【００１５】
更に、Ｘ線管とＸ線検出器の位置を逆にしただけなので、装置のコストの増加が抑えられ、かつ必要な撮像範囲を確保することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、照射ノズル装置内にビーム輸送チェンバを設置する場所を確保することができ、その結果、従来の照射ノズル装置の長さを保ったままビーム輸送チェンバを搭載しかつチェンバを伸張できるため、ビームを細径化できる。また、装置のコストの増加を抑え、かつ必要な撮像範囲を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる粒子線治療装置の全体構成を示す図である。
【図２】回転ガントリを治療室側から見た回転ガントリ内の構成を示す図である。
【図３】走査式照射ノズル装置の構成を示す図である。
【図４】鉛直方向の真上からビーム照射を行う場合であって、Ｘ線管及びＸ線検出器をビーム軸から退避した状態を示す図である。
【図５】比較例として、Ｘ線管を備えた走査式照射ノズル装置にビーム輸送チェンバを配置した場合の照射ノズル装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態として、ガス領域の代わりに真空領域を形成したビーム輸送チェンバを設けた場合の図３と同様な走査式照射ノズル装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態である粒子線治療装置について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態に係わる粒子線治療装置の全体構成を示す概略図である。粒子線治療装置は、荷電粒子ビーム発生装置５１、ビーム輸送系５２及び回転式照射装置５３を備え、回転式照射装置５３は治療室内に配置された回転ガントリ５４（図２参照）と、回転ガントリ５４に取り付けられた走査式照射ノズル装置５５を有している。
【００２０】
荷電粒子ビーム発生装置５１は、イオン源（図示せず）、前段加速器（例えば直線加速器）６１及びシンクロトロン６２を有し、イオン源で発生したイオン（例えば、陽子イオン（または炭素イオン））は前段加速器６１で加速され、前段加速器６１から出射されたイオンビームはシンクロトロン６２に入射される。このイオンビームは、シンクロトロン６２で加速され、設定されたエネルギーまでに高められた後、出射用デフレクタ６３から出射される。シンクロトロン６２から出射されたイオンビームは、ビーム輸送系５２のビーム輸送ダクト５６を経由して回転式照射装置５３の照射ノズル装置５５に達し、照射ノズル装置５５から治療台（天板又はベッド）５７に横たわっている患者５８の患部に照射される。ビーム輸送ダクト５６の一部は回転式照射装置５３の回転ガントリ５４に取り付けられ、回転ガントリ５４と一体に回転する。
【００２１】
図２は、回転ガントリを治療室の反対側（回転ガントリの奥部側）から見た回転ガントリ内の構成を示す図である。
【００２２】
回転ガントリ５４は図示しない複数のサポートローラによって支持され、回転可能である。走査式照射ノズル装置５５は回転ガントリ５４の回転胴に取り付けられ、回転ガントリ５４とともに回転する。回転ガントリ５４内には照射室５９が形成され、照射室５９内に治療台５７が配置されている。回転ガントリ５４が回転することで照射ノズル装置５５の向きが変わり、照射ノズル装置５５は患者５８の周りを一周することができる。治療台５７はＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の３次元的にどの方向にも移動することができ、かつＸ，Ｙ，Ｚ軸の各軸回りの３方向へ回転することができる。回転ガントリ５４の回転と治療台５７の移動及び回転により患者５８を任意の方向から照射することが可能である。なお、Ｙ軸は回転ガントリ５４の回転軸と平行に設定された軸線であり、Ｘ軸は回転軸に直交する水平方向に設定された軸線であり、Ｚ軸は回転軸と直交する垂直方向に設定された軸線である。
【００２３】
また、回転ガントリ５４内には、患者５８の位置決め（治療台５７の位置決め）に用いるＸ線画像情報を得るための２組のＸ線管（Ｘ線発生装置）１，２及びＸ線検出器３，４が配置されている。Ｘ線管１とＸ線検出器３は患者５８（治療台５７）を挟んで対向配置され、Ｘ線管１から放出されたＸ線は患者５８を透過してＸ線検出器３により検出される。Ｘ線管１とＸ線検出器３は第１Ｘ線撮像装置を構成する。Ｘ線検出器３は照射ノズル装置５５内に配置されている（後述）。Ｘ線管２とＸ線検出器４はＸ線管１とＸ線検出器３の配置方向と直交する方向に患者５８（治療台５７）を挟んで対向配置され、Ｘ線管２から放出されたＸ線は患者５８を透過してＸ線検出器４により検出される。Ｘ線管２とＸ線検出器４は第２Ｘ線撮像装置を構成する。２組のＸ線管（Ｘ線発生装置）１，２及びＸ線検出器３，４も回転ガントリ５４とともに回転する。
【００２４】
Ｘ線管１，２及びＸ線検出器３，４はＸ線撮像制御装置５に接続され、Ｘ線管１，２はＸ線撮像制御装置５によって駆動され、Ｘ線検出器３，４の取得したＸ線情報（パルス信号）はＸ線撮像制御装置５に入力され、Ｘ線撮像制御装置５はそのＸ線情報に基づいてＸ線画像情報を生成する。
【００２５】
図３は走査式照射ノズル装置の構成を示す図である。この図も、治療室の反対側（回転ガントリの奥部側）から見た図である。
【００２６】
図３において、走査式照射ノズル装置５５は、Ｘ方向ビーム走査電磁石１１Ａ及びＹ方向ビーム走査電磁石１１Ｂと、ビーム輸送チェンバ１２と、ビームモニタ１３と、Ｘ線検出器（フラットパネルディテクタ）３と、Ｘ線検出器駆動アクチュエータ１４と、これらを収納する金属製のハウジング１５とを有している。
【００２７】
Ｘ方向ビーム走査電磁石１１Ａ及びＹ方向ビーム走査電磁石１１Ｂは、荷電粒子ビームの照射時に照射ノズル装置５５に入射された荷電粒子ビームを走査して水平方向の照射野を形成するものである。
【００２８】
ビーム輸送チェンバ１２は、荷電粒子ビームの散乱を抑えるためのガス領域或いは真空領域を確保するための装置であり、横断面が矩形をしたセラミックス製或いは繊維補強樹脂製のチェンバ容器１２ａと、チェンバ容器の両端を塞ぐ隔離窓１２ｂ，１２ｃを有し、チェンバ１２の内部は空洞になっている。本実施の形態において、ビーム輸送チェンバ１２内にはヘリウムガスが充填され、ヘリウム領域が形成されている。また、ビーム輸送チェンバ１２は、その上流側の端部に位置する隔離窓１２ｃがビーム輸送ダクト５６の一部であるビームダクト１７に対面し、かつハウジング１５内において、ビーム軸ｍを内包するように配置されている。ビーム軸ｍはビームの中心軌道であり、ビーム輸送系５２の設計軌道と回転ガントリ５４の回転軸上のアイソセンタ（照射中心）Ｃを通るように設計されている。
【００２９】
ビームモニタ１３は例えば患部に照射される荷電粒子ビームの線量を検出するビーム線量モニタである。ビームモニタ１３として、患部に照射される荷電粒子ビームの位置と幅を検出するビーム位置モニタが更にあってもよい。ビームモニタ１３は、走査電磁石１１Ａ，１１Ｂ及びビーム輸送チェンバ１２よりもビーム進行方向下流側の位置でハウジング１５内に配置されている。
【００３０】
Ｘ線検出器３は例えばフラットパネルディテクタを備えており、ビーム線量モニタ１３よりもビーム進行方向の更に下流側の位置において、ガントリ回転方向（図篠位置でＸ方向）にビーム軸ｍに対して退避可能にハウジング１５内に配置されている。
【００３１】
Ｘ線検出器駆動アクチュエータ１４は例えば複動型のエアシリンダであり、ボトム側シリンダ室にエアを供給すると伸長して、Ｘ線検出器３を図示の挿入位置に押し出し、ロッド側シリンダ室にエアを供給すると収縮して、Ｘ線検出器３を退避位置（図４参照）に引き戻す。ハウジング１５のエアシリンダ１４が位置する部分には図示のように突出部１５ａが形成され、この突出部１５ａにエアシリンダ１４が配置されている。
【００３２】
また、エアシリンダ１４は、回転ガントリ５４のホームポジションを考慮して照射ノズル装置５５の図示左側（回転ガントリ５４の回転方向に位置する側）に配置されている。回転ガントリ５４のホームポジションは、回転ガントリ５４を図２の左方向に２７０°回転させた位置である。この位置では、照射ノズル装置５５は図示右側の照射室の床面近傍に位置しており、医師等は照射ノズル装置に容易にアクセス可能である。また、突出部１５ａが照射ノズル装置５５の図示左側に配置されているため、回転ガントリ５４がホームポジションにあるときに突出部１５ａは上方を向き、その突出部１５ａが医師等の操作者の活動範囲を狭めることはない。
【００３３】
次に、本実施の形態の粒子線治療装置の患者位置決め時とビーム照射時の動作を説明する。以下の説明において、各機器の動作は、医師等の操作者が図示しない操作装置を用いて指示することによって開始される。
【００３４】
＜患者位置決め時＞
患者５８の位置決め時は、回転ガントリ５４をホームポジションから左方向に９０°回転させ、図２に示す状態にする。この状態では、第１Ｘ線撮像装置のＸ線管１は鉛直方向の真下に位置し、Ｘ線検出器３は鉛直方向の真上に位置し、第２Ｘ線撮像装置のＸ線管２は水平方向の右真横に位置し、Ｘ線検出器４は水平方向の左真横に位置している。
【００３５】
次いで、エアシリンダ１４のボトム側シリンダ室にエアを供給して第１Ｘ線撮像装置のＸ線検出器３を図３に示す挿入位置に押し出す。
【００３６】
次いで、医師等の操作者が撮像の開始を指示すると、まず、第１Ｘ線撮像装置のＸ線管１が作動してＸ線を放出し、患者５８を透過したＸ線情報がＸ線検出器３によって検出される。Ｘ線検出器２はその検出したＸ線情報をＸ線撮像制御装置５に出力し、Ｘ線撮像制御装置５はそのＸ線情報に基づいてＸ線画像情報を生成する。次いで、第２Ｘ線撮像装置のＸ線管２が作動してＸ線を放出し、患者５８を透過したＸ線情報がＸ線検出器４により検出される。Ｘ線検出器４はその検出したＸ線情報をＸ線撮像制御装置５に出力し、Ｘ線撮像制御装置５はそのＸ線情報に基づいてＸ線画像情報を生成する。
【００３７】
Ｘ線撮像制御装置５によって生成された２方向のＸ線画像情報は図示しない位置決め制御装置に送られ、位置決め制御装置は、その２方向のＸ線画像情報を治療計画時にＣＴ画像に基づいて作成した対応する２つのＤＲＲ画像情報と比較して、治療台５７の位置決めに必要な位置決めデータを生成する。また、位置決め制御装置はこの位置決めデータを用いて図示しない位置決め装置を駆動し、治療台５７の位置決めを行う。
【００３８】
＜ビーム照射時＞
患者５８の位置決めが完了すると、エアシリンダ１４のロッド側シリンダ室にエアを供給して第１Ｘ線撮像装置のＸ線検出器３を退避位置に引き戻す。また、第１Ｘ線撮像装置のＸ線管１も図示しない機構によりビーム軸ｍから退避させる。図４は、このときの第１Ｘ線撮像装置のＸ線管１及びＸ線検出器３の状態を示す図である。
【００３９】
第１Ｘ線撮像装置のＸ線管１及びＸ線検出器３の退避が完了すると、患者５８の患部に荷電粒子ビームを照射して治療を行う。
【００４０】
まず、医師等の操作者はビームの照射方向を設定する。この設定は、回転ガントリ５４を回転して行う。図４は鉛直方向の真上からビーム照射を行う場合の例である。ビームの照射方向の設定が完了すると、シンクロトロン６２から荷電粒子ビームを出射させる。この荷電粒子ビーム１９はビームダクト１７を経由してビーム輸送チェンバ１２へ侵入し、ビーム輸送チェンバ１２内を通って輸送され、ビーム走査電磁石１１Ａ，１１Ｂにて走査された後、治療台５７上の患者５８に照射される。
【００４１】
ビーム照射は、通常、少なくとも２方向から行う（多門照射）。したがって、一方向からのビーム照射が終了すると、回転ガントリ５４を回転して照射ノズル装置５５の向きを変え、他の方向からビーム照射を行う。
【００４２】
次に、本実施の形態の効果を説明する。
【００４３】
まず、本実施の形態によれば、照射ノズル装置５５内にあったＸ線管を照射ノズル装置５５の外側に移動させることにより、従来の照射ノズル装置の長さを保ったままビーム輸送チェンバ１２を搭載しかつその長さを伸長し、ビームを細径化できる。
【００４４】
この効果を図５を用いて説明する。図５は、比較例として、Ｘ線管を備えた走査式照射ノズル装置にビーム輸送チェンバを配置した場合の照射ノズル装置の構成を示す図である。図中、図３に示した部材と同等の部材には同じ符号を付している。
【００４５】
図５において、Ｘ線管１を照射ノズル装置１５５内に設置されている。Ｘ線管１は比較的重く大型の機器であるため、照射ノズル装置１５５内での設置位置も限られている。このため照射ノズル装置１５５内にビーム輸送チェンバ１１２を配置しようとした場合、ビーム輸送チェンバ１１２の配置スペースがＸ線管１に制約され、照射ノズル装置１５５の長さを保ったままビーム輸送チェンバ１１２を一定以上長くすることはできなかった。このためビームの細径化にも限界があった。
【００４６】
図３に示す本実施の形態では、Ｘ線管を照射ノズル装置の外に出し、Ｘ線検出器を照射ノズル装置内に配置することにより、照射ノズル装置内のビーム輸送チェンバ１２は、照射ノズル装置の長さを保ったままでも、図５に示す比較例に比べ長くすることが可能となる。ビーム輸送チェンバ１２が長くなれば、照射ノズル装置内に侵入した荷電粒子ビームが空気に晒される距離が短くなり、荷電粒子ビームの散乱がビーム輸送チェンバ内のガス領域によって抑えられるため、患者位置でのビームサイズを比較例に比べ細くすることができる。
【００４７】
また、Ｘ線管１よりもビーム軸方向に薄く、構造が単純なＸ線検出器３を照射ノズル装置５５に搭載するため、照射ノズル装置５５のメンテナンス作業が容易となる。
【００４８】
また、Ｘ線管１が金属製のハウジング１５を備えた照射ノズル装置５５の外側にあるため、Ｘ線管１の交換等のＸ線管側の機器のメンテナンス作業も容易となる。
【００４９】
また、照射ノズル装置５５内にあったＸ線管１を外側に移動することにより、Ｘ線管１からの放熱もなくなり、周辺機器への熱的な影響もなくすことが可能である。特に、ビーム線量モニタ（ビームモニタ１３）は放射線電離ガスを利用するため、そのガスの温度に影響され、Ｘ線管１の放熱の影響を受け易い。熱源をなくすことで、放射線電離ガスの温度も安定し、照射線量の検出精度への影響も低減され、安全性も向上する。
【００５０】
更に、Ｘ線管１とＸ線検出器３の位置を逆にしただけなので、粒子線治療装置のコストの増加が抑えられ、かつ必要な撮像範囲を確保することができる。
【００５１】
また、Ｘ線管１が照射ノズル装置５５の外側に取り付けられていないため、回転ガントリ５４がホームポジションにあるとき、医師等の操作者の活動範囲が狭められることがなく、効率良く治療の段取り作業を行うことができる。
【００５２】
図６は、本発明の他の実施の形態として、ガス領域の代わりに真空領域を形成したビーム輸送チェンバを設けた場合の図３と同様な走査式照射ノズル装置の構成を示す図である。
【００５３】
図６において、照射ノズル装置５５Ａは内部に真空領域を形成したビーム輸送チェンバ１２Ａを備えている。ビーム輸送チェンバ１２Ａの上流側の端部はビームダクト１７に接続されている。
【００５４】
本実施の形態によれば、ビーム輸送チェンバ１２Ａの上流側端部に空気を遮断し、ビームを通過させる窓（隔離窓１２ｃ）を設ける必要がないため、その分、更にビームの散乱を抑制でき、ビームをより細くすることができる。
【００５５】
なお、図３、図４及び図６で示した実施の形態では、Ｘ線検出器をガントリ回転方向（図示の位置でＸ方向）に移動退避しているが、ガントリ回転軸方向（Ｙ方向）に移動退避してもよい。この場合、移動方向がガントリ角度によらず常に水平方向となるため、駆動動力を抑制できるとともに、Ｘ線検出器挿入時の位置決め精度を向上させやすいという効果がある。
【符号の説明】
【００５６】
１，２ Ｘ線管
３，４ Ｘ線検出器
５ Ｘ線撮像制御装置
１１Ａ，１１Ｂ 走査電磁石
１２，１２Ａ ビーム輸送チェンバ
１２ａ チェンバ容器
１２ｂ，１２ｃ 隔離窓
１３ ビームモニタ（ビーム線量モニタ）
１４ Ｘ線検出器駆動アクチュエータ（エアシリンダ）
１５ ハウジング
１７ ビームダクト
５１ 荷電粒子ビーム発生装置
５２ ビーム輸送系
５３ 回転式照射装置
５４ 回転ガントリ
５５，５５Ａ 走査式照射ノズル装置
５６ ビーム輸送ダクト
５７ 治療台
５８ 患者
５９ 照射室
６１ 前段加速器
６２ シンクロトロン
６３ 出射用デフレクタ
１１２ ビーム輸送チェンバ
１５５ 照射ノズル装置
ｍ ビーム軸
Ｃ アイソセンタ（照射中心）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを設定されたエネルギーまで加速するビーム発生装置と、治療室に配置され、荷電粒子ビームの照射野を形成する照射ノズル装置と、前記ビーム発生装置から出射された荷電粒子ビームを前記照射ノズル装置に輸送するビーム輸送装置とを備えた粒子線治療装置において、
前記照射ノズル装置内に配置され、前記照射ノズル装置に入射された荷電粒子ビームを走査する走査電磁石と、
前記照射ノズル装置内にビーム軸を内包するように配置され、前記荷電粒子ビームの散乱を抑えるためのガス領域或いは真空領域を確保するビーム輸送チェンバと、
前記照射ノズル装置の外側であって、治療台を挟んで前記照射ノズル装置の反対側に配置されたＸ線発生装置と、
前記照射野形成装置内に配置され、前記Ｘ線発生装置から放出されるＸ線を検出するＸ線検出器とを備えることを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項２】
請求項１の粒子線治療装置において、
前記Ｘ線検出器はフラットパネルディテクタを備えることを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項３】
請求項１の粒子線治療装置において、
前記走査電磁石及び前記ビーム輸送チェンバよりも前記ビーム進行方向下流側の位置で前記照射ノズル装置内に配置されたビームモニタを更に備え、
前記Ｘ線検出器は、前記ビームモニタの更に下流側の位置で前記ビーム軸に対して退避可能に前記照射ノズル装置内に配置されていることを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項４】
治療室に配置され、ビーム発生装置から出射されたビーム輸送装置を経由して輸送された荷電粒子ビームの照射野を形成する照射ノズル装置において、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、前記照射ノズル装置に入射された荷電粒子ビームを走査する走査電磁石と、
前記ハウジング内にビーム軸を内包するように配置され、前記荷電粒子ビームの散乱を抑えるためのガス領域或いは真空領域を確保するビーム輸送チェンバと、
前記ハウジング内に配置され、前記ハウジングの外側に配置されたＸ線発生装置から放出されるＸ線を検出するＸ線検出器とを備えることを特徴とする照射ノズル装置。
【請求項５】
請求項４の照射ノズル装置において、
前記走査電磁石及び前記ビーム輸送チェンバよりも前記ビーム進行方向下流側の位置で前記ハウジング内に配置されたビームモニタを更に備え、
前記Ｘ線検出器は、前記ビームモニタの更に下流側の位置で前記ビーム軸に対して退避可能に前記ハウジング内に配置されていることを特徴とする照射ノズル装置。
【請求項１】
荷電粒子ビームを設定されたエネルギーまで加速するビーム発生装置と、治療室に配置され、荷電粒子ビームの照射野を形成する照射ノズル装置と、前記ビーム発生装置から出射された荷電粒子ビームを前記照射ノズル装置に輸送するビーム輸送装置とを備えた粒子線治療装置において、
前記照射ノズル装置内に配置され、前記照射ノズル装置に入射された荷電粒子ビームを走査する走査電磁石と、
前記照射ノズル装置内にビーム軸を内包するように配置され、前記荷電粒子ビームの散乱を抑えるためのガス領域或いは真空領域を確保するビーム輸送チェンバと、
前記照射ノズル装置の外側であって、治療台を挟んで前記照射ノズル装置の反対側に配置されたＸ線発生装置と、
前記照射野形成装置内に配置され、前記Ｘ線発生装置から放出されるＸ線を検出するＸ線検出器とを備えることを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項２】
請求項１の粒子線治療装置において、
前記Ｘ線検出器はフラットパネルディテクタを備えることを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項３】
請求項１の粒子線治療装置において、
前記走査電磁石及び前記ビーム輸送チェンバよりも前記ビーム進行方向下流側の位置で前記照射ノズル装置内に配置されたビームモニタを更に備え、
前記Ｘ線検出器は、前記ビームモニタの更に下流側の位置で前記ビーム軸に対して退避可能に前記照射ノズル装置内に配置されていることを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項４】
治療室に配置され、ビーム発生装置から出射されたビーム輸送装置を経由して輸送された荷電粒子ビームの照射野を形成する照射ノズル装置において、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、前記照射ノズル装置に入射された荷電粒子ビームを走査する走査電磁石と、
前記ハウジング内にビーム軸を内包するように配置され、前記荷電粒子ビームの散乱を抑えるためのガス領域或いは真空領域を確保するビーム輸送チェンバと、
前記ハウジング内に配置され、前記ハウジングの外側に配置されたＸ線発生装置から放出されるＸ線を検出するＸ線検出器とを備えることを特徴とする照射ノズル装置。
【請求項５】
請求項４の照射ノズル装置において、
前記走査電磁石及び前記ビーム輸送チェンバよりも前記ビーム進行方向下流側の位置で前記ハウジング内に配置されたビームモニタを更に備え、
前記Ｘ線検出器は、前記ビームモニタの更に下流側の位置で前記ビーム軸に対して退避可能に前記ハウジング内に配置されていることを特徴とする照射ノズル装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１５２３４６（Ｐ２０１１−１５２３４６Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６９４５（Ｐ２０１０−１６９４５）
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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