(57)【要約】【課題】回転する部分の重量バランスを改善した粒子線照射システムを提供する。【解決手段】粒子線照射システムは、照射対象が載置される載置台と、直線経路で荷電粒子ビームを発生させる直線加速器と、前記直線加速器で発生した荷電粒子ビームを加速する加速器と、前記加速器から出射された荷電粒子ビームを輸送する輸送装置と、前記輸送装置により輸送された荷電粒子ビームを照射する照射装置と、前記輸送装置と前記照射装置とが設置され、前記照射装置を前記照射対象の周りで回転させるガントリと、を有し、前記加速器が、前記ガントリの回転軸に対して、前記輸送装置とは反対側に前記加速器の中心が位置するように、前記ガントリに設置されている。【選択図】図４
2020069085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射対象が載置される載置台と、
直線経路で荷電粒子ビームを発生させる直線加速器と、
前記直線加速器で発生した荷電粒子ビームを加速する加速器と、
前記加速器から出射された荷電粒子ビームを輸送する輸送装置と、
前記輸送装置により輸送された荷電粒子ビームを照射する照射装置と、
前記輸送装置と前記照射装置とが設置され、前記照射装置を前記照射対象の周りで回転させるガントリと、
を有し、
前記加速器が、前記ガントリの回転軸に対して、前記輸送装置とは反対側に前記加速器の中心が位置するように、前記ガントリに設置されている、
粒子線照射システム。
【請求項２】
前記加速器と、前記輸送装置と、前記ガントリとは、一体となって回転する、
請求項１に記載の粒子線照射システム。
【請求項３】
前記直線加速器は、建屋に対して固定される、
請求項１に記載の粒子線照射システム。
【請求項４】
前記接続点は、前記回転軸上に配置される、
請求項３に記載の粒子線照射システム。
【請求項５】
前記ガントリは、前記回転軸と同軸の円筒部を有し、
前記載置台は、前記円筒部の一方の端部の開口から前記円筒部の内部の所定位置まで進入可能に設置され、
前記加速器は、前記円筒部の前記載置台が進入可能な前記所定位置よりも他方の端部側に設置される、
請求項１に記載の粒子線照射システム。
【請求項６】
前記輸送装置は、前記直線加速器から出射された荷電粒子ビームを前記ガントリの円筒部の外周面に搭載された１または複数の偏向電磁石により略１８０度偏向して前記照射装置に入射させるものであり、
前記直線加速器は、荷電粒子ビームの軌道の中心を、前記回転軸に対して、前記偏向電磁石が取り付けられた側と逆側に偏心させて前記回転ガントリに搭載されている、
請求項５に記載の粒子線照射システム。
【請求項７】
前記回転軸は、前記加速器の中心と、前記加速器と前記輸送装置と前記照射装置を含み一体で回転する回転系の重心位置との間にある、
請求項１に記載の粒子線照射システム。
【請求項８】
前記回転軸は、前記加速器と前記輸送装置と前記照射装置を含み一体で回転する回転系の重心と一致する、
請求項１に記載の粒子線照射システム。
【請求項９】
前記加速器はシンクロトロンである、
請求項１に記載の粒子線照射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子線を照射する照射ノズルを回転可能な粒子線照射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線、ガンマ線、電子線および速中性子線等の放射線が癌治療に使用されてきた。しかし、これらの放射線は、患者の身体内の患部に届く前の身体の表面で放射線量が最大となってしまう。そのため、身体の深奥部にある癌を治療するときに身体表面ないしその近傍の正常な組織を傷つけてしまうといった弊害があった。
【０００３】
これに対して、粒子線を癌治療に利用する技術がある。加速器を使用して高エネルギまで加速して得られる粒子線は、身体の深奥部の一定位置に存在する癌をターゲットに放射線量を最大にすることができ、深奥部に到達するまでに粒子線が透過する正常な組織は傷を受けにくいという性質がある。
【０００４】
このような粒子線による治療を効率良く行うためには、患者の身体の深奥部にある患部に精度良く荷電粒子ビームを照射する必要がある。そのため、適切な位置に好適な角度から荷電粒子ビームを照射できるように、荷電粒子ビームを照射する照射ノズルを駆動可能にした粒子線治療システムが開発されている。
【０００５】
特許文献１には、照射ノズルを駆動可能にした粒子線照射装置が開示されている。特許文献１に開示された粒子線照射装置は、装置の小型化を実現する構成として、イオン源で発生させる荷電粒子を加速する入射用加速器と、入射用加速器から送られる荷電粒子ビームを所定のエネルギに加速する環状の環状加速器と、環状加速器から出射した荷電粒子ビームを照射部により照射対象に照射する照射野を形成する照射野形成部とを備え、環状加速器と入射用加速器と照射野形成部と照射部とは、同じ回転軸周りに回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１１５４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の粒子線照射装置では、環状加速器から出射された荷電粒子ビームを照射野形成装置に導くビーム輸送手段が環状加速器と照射野形成部の間にある。このビーム輸送手段も環状加速器等と同じ回転軸周りに回転する。つまり、ビーム輸送手段も、回転軸周りに回転する系に含まれる。このビーム輸送手段は重量の大きい偏向電磁石を含んで構成されるため、回転軸周りに回転する系の重量バランスに影響を及ぼす。
【０００８】
そのため、特許文献１の粒子線照射装置では、環状加速器の中心に回転軸を配置し、カウンタウエイトで重量バランスを取る構成が採用されている。カウンタウエイトは本来治療とは直接的に関係ないものであるが、ビーム輸送手段の偏向電磁石との重量バランスを取るために必須となり、製作や据付のコストを増大させる一因となる。
本発明の目的は、回転する部分の重量バランスを改善した粒子線照射システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の１つの態様による粒子線照射システムは、照射対象が載置される載置台と、直線経路で荷電粒子ビームを発生させる直線加速器と、前記直線加速器で発生した荷電粒子ビームを加速する加速器と、前記加速器から出射された荷電粒子ビームを輸送する輸送装置と、前記輸送装置により輸送された荷電粒子ビームを照射する照射装置と、前記輸送装置と前記照射装置とが設置され、前記照射装置を前記照射対象の周りで回転させるガントリと、を有し、前記加速器が、前記ガントリの回転軸に対して、前記輸送装置とは反対側に前記加速器の中心が位置するように、前記ガントリに設置されている。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の１つの態様によれば、回転する部分の重量バランスを改善した粒子線照射システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】粒子線照射システムのビーム経路構成を説明するための概念図である。
【図２】シンクロトロンの構成を説明するための概念図である。
【図３】粒子線治療システムの基本的な構成と建屋への設置状態を示す概念図である。
【図４】粒子線治療システムの斜視図である。
【図５】粒子線治療システムの右断面図である。
【図６】回転ガントリの背面図である。
【図７】図６の状態から回転させた回転ガントリの背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
ここでは、照射対象に粒子線ビームを照射する粒子線照射システムの一例として、癌患者の癌組織に粒子線ビームを照射する粒子線治療システムについて説明する。
【００１４】
図１（ａ）（ｂ）は、粒子線照射システムのビーム経路構成を説明するための概念図である。図１には、粒子線治療システムＳにおける粒子線ビームが通る経路を構成する機器の簡略化された二面図が示されている。図１（ａ）は、シンクロトロン４の正面図、図１（ｂ）は側面図である。図１（ａ）と図１（ｂ）とで、一点鎖線は同じ高さを表している。この経路で粒子線ビームの出射、加速、輸送、および照射が行われる。
【００１５】
ビーム経路には、直線加速器２、低エネルギビーム輸送装置３、シンクロトロン４、ビーム輸送装置５、および放射線照射ノズル６が含まれている。
【００１６】
直線加速器２は、イオン源と線形加速器とを備えている。イオン源は、中性ガスに高速の電子を衝突させるなどして荷電粒子を発生し、線形加速器にてシンクロトロン４で加速可能な状態まで荷電粒子ビームを加速し、荷電粒子ビームをシンクロトロン４に向けて出射する装置である。ここで、荷電粒子ビームとは、荷電粒子としては、例えば、水素、ヘリウム、炭素、窒素、酸素、ネオン、シリコン、アルゴンなどがある。
【００１７】
低エネルギビーム輸送装置３は、高真空に保たれ、直線加速器２から出射された荷電粒子ビームをシンクロトロン４へと輸送する装置である。
【００１８】
シンクロトロン４は、低エネルギビーム輸送装置３から輸送され、入射した荷電粒子ビームを癌の治療に好適なエネルギ（７０ＭｅＶから２２０ＭｅＶ程度）となるまで効率良く加速する装置である。シンクロトロン４は、荷電粒子ビームを偏向する偏向電磁石１５Ａと荷電粒子ビームの経路である真空ダクト１７Ａを有し、それらが互いに接続されて平面内に環状の経路を構成している。荷電粒子ビームは環状経路を周回しながら加速される。シンクロトロン４の詳細は後述する。
【００１９】
ビーム輸送装置５は、シンクロトロン４で加速された荷電粒子ビームを放射線照射ノズル６に輸送する装置である。ビーム輸送装置５は、偏向電磁石１５Ｂと真空ダクト１７Ｂを有し、それらが互いに接続されてＵ字形の経路を構成している。シンクロトロン４の環状経路から外向きに出射された荷電粒子ビームは、例えば、偏向電磁石１５Ｂによりシンクロトロン４の平面と直交する方向に偏向され、真空ダクト１７Ｂを通って次の偏向電磁石１５Ｂに輸送され、この偏向電磁石１５Ｂによりシンクロトロン４の内向きに偏向され、放射線照射ノズル６に送られる。本実施例では、荷電粒子ビームを９０度偏向する偏向電磁石１５Ｂを２個備えるビーム輸送装置５を例に説明するが、偏向電磁石１５Ｂの数は２個に限定されるわけでなく、それ以上でもそれ以下でもいい。また、ビーム輸送装置５は、偏向電磁石１５Ｂと真空ダクト１７Ｂのほかに、四極磁石などの他の機器を備えてもよい。
【００２０】
放射線照射ノズル６は、ビーム輸送装置５から輸送されてきた荷電粒子ビームを患者の癌組織の形状に合わせて好適な線量分布に加工し、患部に照射する装置である。
【００２１】
直線加速器２にて発生し射出された荷電粒子ビームは、接続点２０を介して低エネルギビーム輸送装置３に送られる。低エネルギビーム輸送装置３は、入射用偏向器を有する。荷電粒子ビームは入射用偏向器により偏向され、主加速器であるシンクロトロン４に入射される。シンクロトロン４により治療に必要なエネルギ（陽子であれば通常７０〜２２０ＭｅＶ）まで十分に加速された荷電粒子ビームは、ビーム輸送装置５の偏向電磁石１５Ｂにより再び偏向され、放射線照射ノズル６へと輸送される。その後、荷電粒子ビームは、放射線照射ノズル６により、癌の治療に好適な線量分布に加工され、アイソセンタ１８に照射される。
【００２２】
なお、荷電粒子ビームの経路には、不図示の四極電磁石１６が適当な間隔をあけて配置されており、輸送される荷電粒子ビームの水平方向及び垂直方向の収束および／または発散を制御する。
【００２３】
また、シンクロトロン４とビーム輸送装置５と放射線照射ノズル６とは不図示の回転ガントリ１に設置され、１つの回転系として、アイソセンタ１８と接続点２０を結ぶ直線を回転軸３０として、その回転軸３０周りに一体的に回転する。これにより、放射線照射ノズル６からアイソセンタ１８へ様々な角度から荷電粒子ビームを照射することが可能となっている。
【００２４】
ここで、シンクロトロン４の環状経路すなわち荷電粒子ビームの周回軌道の中心３１と回転系の回転軸３０とは一致しない。環状経路の中心３１は、回転軸３０よりもビーム輸送装置５と反対の方向（図１の下方向）にある。言い換えると、シンクロトロン４の正面からみると、中心３１は、回転軸３０を挟んでビーム輸送装置５と対向する位置にある。これによりシンクロトロン４およびビーム輸送装置５を含む回転系の重量バランスが改善され、従来必要とされたカウンタウエイトが不要となっている。例えば回転系の回転を容易にすることを重視すれば、ガントリ１とシンクロトロン４とビーム輸送装置５と放射線照射ノズル６を含み一体で回転する回転系の重心（不図示）に回転軸３０を一致させるのが有利である。回転系が静止している状態でも回転している状態でも安定する。また、システムを停止している状態での地震などに対する安定性を考慮すれば、回転軸３０が、環状経路の中心３１と、回転系の重心位置との間にあり、粒子線照射システムＳが使用されていない状態ではビーム輸送装置５がシンクロトロン４の上方に配置されるようにするのが良い。
【００２５】
図２は、シンクロトロンの構成を説明するための概念図である。
シンクロトロン４は、図２に示すように、偏向電磁石１５Ａと、四極電磁石１６と、真空ダクト１７Ａと、を含み、環状経路を構成している。また、図示していないが、高周波印加空胴も環状経路上に有し、周回する荷電粒子ビームを加速している。図２の例では、荷電粒子ビームを９０度偏向する４個の偏向電磁石１５Ａを４隅に配置し、偏向電磁石１５Ａの中を荷電粒子ビームが通るための真空ダクト１７Ａが貫通し、環状経路を構成している。四極電磁石１６は、荷電粒子ビームの水平方向及び垂直方向の収束および／または発散を抑制する。図２では、偏向電磁石１５Ａを４個、四極電磁石１６を４個、環状経路に配置されている構成を示しているが、シンクロトロン４の構成はこれに限定されるものではない。偏向電磁石１５Ａを４個未満備えてもよいし、５個以上備えてもよい。また、四極電磁石１６を４個未満備えてもよいし、５個以上備えてもよい。また、偏向電磁石１５Ａ、四極電磁石１６、高速加速空胴のほかの機器を環状経路上、または、低エネルギ輸送系３との接続部、ビーム輸送装置５の接続部に備えてもよい。
【００２６】
シンクロトロン４は、荷電粒子ビームを環状経路で加速し、癌の治療に必要とされるエネルギまで高める。シンクロトロン４で加速された荷電粒子ビームはビーム輸送装置５へ送られる。
【００２７】
図３は、粒子線治療システムの基本的な構成と建屋への設置状態を示す概念図である。
図４は、粒子線治療システムの斜視図である。図５は、粒子線治療システムの右断面図である。ここでいう右は粒子線治療システムＳを治療ケージ８側から見た場合の右側のことである。図５には、回転ガントリ１の内部の構造が分かるように、回転軸３０に平行な垂直面で切断された粒子線治療システムＳが示されている。
建屋１００には、互いに仕切壁１０３で隔てられた治療室１０１とガントリ室１０２とが設けられる。粒子線治療システムＳは概ねガントリ室１０２に設置されており、患者が載置される治療台７は仕切壁１０３の開口から治療ケージ８に出入り可能となっている。
【００２８】
ガントリ室１０２は、回転ガントリ１が略３６０度自由に回転できるように回転軸３０から回転半径のスペースが確保されている。治療室１０１のフロアレベルは、回転半径のスペースを確保した回転軸３０の近傍に設定されるため、ガントリ室１０２のフロアレベルに対して通常６〜８ｍ程度高い位置となる。
【００２９】
回転ガントリ１は、フロントリング９、リアリング１０、およびガントリ胴体１１からなり、それらが同軸に結合された円筒部を有する構造体である。回転ガントリ１に、偏向電磁石１５Ａおよび真空ダクト１７Ａを有するシンクロトロン４と、偏向電磁石１５Ｂおよび真空ダクト１７Ｂ（不図示）を有するビーム輸送装置５と、放射線照射ノズル６とが固定設置され、１つの回転系をなしている。回転系をなす複数または全ての装置をモジュール化することにしてもよい。工場でそのモジュールを完成させておくことにより、現場での据付工事を短縮かつ容易にすることができる。
【００３０】
回転ガントリ１の下方には、サポートロール１２およびサポートロール１２に連結したガントリ回転モータ１３からなる駆動部が配置されている。回転ガントリ１のフロントリング９およびリアリング１０がサポートロール１２上に搭載されている。ガントリ回転モータ１３の動力でサポートロール１２が回転し、フロントリング９およびリアリング１０に動力を伝達することにより、回転ガントリ１を回転させる。その結果、回転ガントリ１は、シンクロトロン４、ビーム輸送装置５、および放射線照射ノズル６を伴って回転軸３０周りに回転する。
【００３１】
シンクロトロン４とビーム輸送装置５と放射線照射ノズル６とが、放射線照射ノズル６からの荷電粒子ビームの照射方向を治療台７上の患者の方向に維持しつつ、回転軸３０周りに一体で回転することとなる。
【００３２】
直線加速器２は、回転ガントリ１のリアリング１０内に配置されるが、回転ガントリ１には固定されず、建屋１００に対して固定される。したがって、直線加速器２は回転ガントリ１が回転しても回転しない。
【００３３】
シンクロトロン４は、シンクロトロン据付座１４によりガントリ胴体１１に据え付けられ、円柱状の回転ガントリ１高さ方向と直交する平面内に環状経路を構成する。ビーム輸送装置５が、回転ガントリ１の円筒部の外周面に据え付けられており、シンクロトロン４からの荷電粒子ビームを受け、９０度偏向して円筒部の軸と同じ方向に輸送し、更に９０度偏向して放射線照射ノズル６に送る。図３の例ではビーム輸送装置５と放射線照射ノズル６の間にも四極電磁石１６が設けられている。放射線照射ノズル６は、荷電粒子ビームの進行方向に対してビーム輸送装置５の下流、治療ゲージ８内に治療台７に向いて固定されており、アイソセンタ１８に向けて荷電粒子ビームを照射する。図１に示したように、放射線照射ノズル６は、先端が回転軸３０まで達しない長さであり、ビーム輸送装置５により輸送された荷電粒子ビームをノズルの先端から照射する。
【００３４】
治療台７は、治療室１０１に取り付けられ、放射線照射ノズル６で調整された荷電粒子ビームを患者の略３６０度周囲から患部に照射するために、平面方向及び高さ方向を適宜調整可能とする可動機構を備えている。
【００３５】
図５に示すように、直線加速器２は、建屋１００からせり出した床面に対して固定されており、回転軸３０上に配置された接続点２０でシンクロトロンに対して回転可能に接続されている。そのため、直線加速器２は、回転ガントリ１が回転しても回転しない。直線加速器２には、シンクロトロン４の加速管まで高周波の荷電粒子を伝達するために屈曲した中空構造の導波管や大型電源が接続される。そのため、直線加速器２は回転系に含めず建屋１００の床面に対して固定する構成を採用している。これにより多くの稼働実績を有する従来のシステムと同様の据付方法による直線加速器２の据え付けが可能であり安定した荷電粒子の供給が期待できる。また、接続点２０が回転軸３０上に位置するように、直線加速器２を設置することで、回転軸３０と中心３１とが一致しなくても、接続点２０が伸縮しないシンプルな構造とできる。
【００３６】
一方、図４および図５に示すように、シンクロトロン４、ビーム輸送装置５、および放射線照射ノズル６は、フロントリング９、ガントリ胴体１１、リアリング１０を連結した回転ガントリ１に対して固定されており、回転ガントリ１と共に回転する。回転ガントリ１は、複数のサポートロール１２上に搭載されたフロントリング９およびリアリング１０と、サポートロールと連結したガントリ回転モータ１３によって全体が略３６０度回転する構造となっている。
【００３７】
直線加速器２から出射された荷電粒子ビームは、低エネルギビーム輸送装置３を経由する際に不図示の入射用偏向器によって偏向、捻転され、主加速器であるシンクロトロン４に入射される。
【００３８】
シンクロトロン４は、平板状のシンクロトロン据付座１４に固定的に据え付けられている。シンクロトロン４の環状経路はシンクロトロン据付座１４と平行な平面内に構成される。シンクロトロン据付座１４は、回転ガントリ１の回転軸３０に対して垂直に設置される。
【００３９】
シンクロトロン据付座１４およびシンクロトロン４は、ビーム輸送装置５が搭載された回転ガントリ１の重量バランスを改善する方向に偏心した位置で回転ガントリ１に固定されている。本実施形態では、ビーム輸送装置５が回転ガントリ１に搭載されており、シンクロトロン４の周回軌道の中心３１は回転軸３０よりもビーム輸送装置５とは反対側に偏心している。これにより、回転ガントリ１が標準位置に静止しているとき、任意の角度に回転した位置で静止しているとき、回転している途中、を問わず、カウンタウエイトを用いなくても回転系の重量バランスが良好な状態となる。
【００４０】
シンクロトロン４にて加速された荷電粒子ビームは、回転ガントリ１上のビーム輸送装置５を経由する際に２つの偏向電磁石１５Ｂによって１８０度偏向され、放射線照射ノズル６に輸送される。放射線照射ノズル６には、荷電粒子ビームの線量や通過位置を監視する不図示のモニタ類が搭載されている。放射線照射ノズル６は、モニタ類で線量や通過位置を監視しながら荷電粒子ビームを治療に好適な線量分布に加工し、治療台７上の患者（不図示）に照射する。
【００４１】
図４に示すように、回転ガントリ１の円筒部の一方の端部の開口から円筒部の内部の所定位置まで進入可能になるように、建屋１００に据え付けられた治療台７は、平面方向及び高さ方向を適宜調整できるロボットアームによる可動機構を備え、放射線照射ノズル６で調整された荷電粒子ビームを患者の略３６０度周囲から患部に向かって的確に照射できるようになっている。また、治療台７は、シンクロトロン４の環状経路が構成された平面と患者とが交差しない位置に配置されている。言い換えれば、シンクロトロン４は、回転ガントリ１の円筒部の治療台７が進入可能な所定位置よりも他方の端部側に配置される。これにより、シンクロトロン４の環状経路で加速される荷電粒子の指向方向が治療台７上の患者に直接向くことがなく、患者の不要な被ばくのリスクが抑制される。
【００４２】
図６は、回転ガントリの背面図である。図７は、図６の状態から回転させた回転ガントリの背面図である。ここでいう背面は直線加速器２が設置された側のことである。図６および図７では、回転の様子がよく分かるように回転ガントリ１の一部であるリアリング１０は描かれていない。同様の理由で建屋１００に設置された直線加速器２も描かれていない。
【００４３】
上述したように回転ガントリ１は、回転軸３０周りに略３６０度回転可能となっている。回転ガントリ１が任意の角度（一例としてガントリ回転角度３１５度）に回転した際、回転ガントリ１上のシンクロトロン据付座１４に据え付けられたシンクロトロン４は、回転ガントリ１と同期して回転する。そのため、回転ガントリ１上のビーム輸送装置５に対する位置関係は不変である。そのため、回転軸３０よりビーム輸送装置５の偏向電磁石１５Ｂと逆側に軌道の中心を偏心したシンクロトロン４は回転ガントリ１が如何なる角度のときもカウンタウエイトの役割を担うことができる。
【００４４】
以上説明した本実施形態には以下に示す事項が含まれている。ただし、本実施形態の開示が以下に示す事項に限定されることはない。
【００４５】
環状加速器であるシンクロトロン４とビーム輸送装置５と放射線照射ノズル６とが、放射線照射ノズル６からの荷電粒子ビームの照射方向を照射対象である患者の方向に維持しつつ、回転軸３０周りに一体で回転する。そのため、互いに固定接続された環状加速器と輸送装置と照射装置とを含む回転系が、環状加速器の中心から輸送装置がある方向に偏心した回転軸周りに回転するので、回転系の重量バランスが改善される。
【００４６】
また、ビーム輸送装置５はシンクロトロン４から出射された荷電粒子ビームをシンクロトロン４の半径外側方向に輸送した後にシンクロトロン４の半径方向内向きに偏向して放射線照射ノズル６に輸送する。放射線照射ノズル６は、その先端が回転軸３０まで達しない長さであり、ビーム輸送装置５により輸送された荷電粒子ビームをそのノズルの先端から照射する。回転軸３０が環状経路の中心よりもビーム輸送装置５側にある。放射線照射ノズル６はその回転軸３０まで達しない長さなので、放射線照射ノズル６を短い長さで構成することができる。放射線照射ノズル６を短くすることで照射方向の調整精度の向上が期待できる。
【００４７】
また、直線加速器２は、建屋１００に対して固定され、回転軸３０上に配置された接続点２０でシンクロトロン４と回転可能に接続する。したがって、直線経路の配管を含み各種周辺機器と接続される直線加速器２を建屋１００に対して固定設置（例えば床置きなど）とすることができる。そのため、直線経路に位置決めされた配管に誤差が生じる恐れを低減できる。また、重量バランスの設計に予め重量を考慮することが容易でない周辺機器を伴う直線加速器２を回転系に含めないことで重量バランスの設計が容易となる。また回転系の重量バランス自体の改善も期待される。
【００４８】
また、回転ガントリ１が、回転軸３０と同軸の円筒部を有し、シンクロトロン４とビーム輸送装置５と放射線照射ノズル６とが搭載され、回転軸３０周りに回転する。治療台７は、その円筒部の一方の端部の開口から円筒部の内部の所定位置まで進入可能に設置される。一方、シンクロトロン４は、円筒部の治療台７が進入可能な所定位置よりも他方の端部側に設置される。そのため、患者への粒子線の照射を行うスペースと、シンクロトロン４とビーム輸送装置５と放射線照射ノズル６とを相対的に固定する回転系とを有底円筒形の円筒部により効率よく実現することができる。
【００４９】
また、ビーム輸送装置５は、直線加速器２から出射された荷電粒子ビームを回転ガントリ１の円筒部の外周面に搭載された１または複数の偏向電磁石１５Ｂにより略１８０度偏向して放射線照射ノズル６に入射させるものであり、シンクロトロン４は、荷電粒子ビームの軌道の中心を、回転軸３０に対して、偏向電磁石１５Ｂが取り付けられた側と逆側に偏心させて回転ガントリ１に搭載されている。
【００５０】
また、回転軸３０は、シンクロトロン４の中心と、シンクロトロン４とビーム輸送装置５と放射線照射ノズル６を含み一体で回転する回転系の重心位置との間にある。粒子線照射システムＳが使用されていない状態ではビーム輸送装置５がシンクロトロン４の上方に配置される。したがって、停止状態では回転軸３０が回転系の重心位置より上方に設定されるので、回転系の位置を安定させることができる。例えば、大きな地震などがあったときに回転系が自重で回転してしまうのを抑制することができる。
【００５１】
ただし、回転軸３０は、シンクロトロン４とビーム輸送装置５と放射線照射ノズル６を含み一体で回転する回転系の重心と一致することにしてもよい。その場合には、より重量バランスをとり、小さな駆動力で回転系を回転させることが可能となる。
【００５２】
以上説明した本実施形態では、直線加速器２は、シンクロトロン４、ビーム輸送装置５、および放射線照射ノズル６と共に回転しない例を示したが、これに限定されることはない。他の例として、直線加速器２が、シンクロトロン４、ビーム輸送装置５、および放射線照射ノズル６と共に回転することにしてもよい。
【００５３】
また、本実施形態では、シンクロトロン４、ビーム輸送装置５、および放射線照射ノズル６を回転ガントリに設置している例を示したが、これに限定されるものではない。他の例として、電源やケーブル、制御装置等も回転ガントリ１に設置されていてよい。
【００５４】
また、本実施形態では、シンクロトロン４、ビーム輸送装置５、および放射線照射ノズル６を含む回転系の回転軸３０が、シンクロトロン４の環状経路を含む平面と直交する例を示したが、これに限定されることはない。他の例として、回転軸３０とシンクロトロン４の環状経路を含む平面が９０度でない角度（例えば８０度など）となるようにしてもよい。その場合には回転系が回転するとシンクロトロン４の環状経路を含む平面が変化する。その場合であっても、回転系がどのような回転角度にあるときでも、患者がシンクロトロン４の環状経路を含む平面と交差しないように治療台７を設置すれば、患者の不要な被ばくのリスクを抑制できる。
【００５５】
また、本実施形態では、直線加速器２で発生した荷電粒子ビームを所定の平面内で加速する加速器の例としてシンクロトロンを示したが、これに限定されることはない。他の例としてサイクロトロン、シンクロサイクロトロンなど、他の円形加速器も同様に適用可能である。円形加速器の場合、環状経路の中心３１は円の中心３１と読み替えることができる。
【００５６】
また、中心３１は、環状経路の中心３１、シンクロトロン４の中心３１、加速器１の中心３１、加速器の重心３１、加速器の周回軌道の中心３１、加速器の加速軌道面の中心３１と読み替えることもできる。
【００５７】
また、本実施形態では、シンクトロン４がシンクトロン据付座１４に据え付けられ、シンクロトロン据付座１４を回転ガントリ１４に固定することで、シンクロトロン４を回転ガントリ１に設置しているが、シンクトロン４の設置方法はこれに限定されるものではない。例えば、シンクロトロン４を回転ガントリ１に直接固定してもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、回転ガントリ１の背面にシンクロトロン４を固定する例を示したが、これに限定されるものではない。他の例として、シンクトロトン４または他の加速器を、患者の後方（患者よりも背面に近い側）、回転ガントリ１の内部に設置してもよい。また、他の例として、シンクロトロン４を円筒状の回転ガントリ１の側面に設置してもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、回転ガントリ１が円筒状である例を示したが、直方体形状やトラス構造でもよい。さらに、本実施形態では回転ガントリ１が略３６０度回転する例を示したが、回転角度が３００度以下のハーフガントリ等他のガントリを用いてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１…回転ガントリ、２…直線加速器、３…低エネルギビーム輸送装置、４…シンクロトロン、５…ビーム輸送装置、６…放射線照射ノズル、７…治療台、８…治療ケージ、９…フロントリング、１０…リアリング、１１…ガントリ胴体、１２…サポートロール、１３…ガントリ回転モータ、１４…シンクロトロン据付座、１５Ａ…偏向電磁石、１５Ｂ…偏向電磁石、１６…四極電磁石、１７Ａ…真空ダクト、１７Ｂ…真空ダクト、１８…アイソセンタ、２０…接続点、３０…回転軸、３１…中心、１００…建屋、１０１…治療室、１０２…ガントリ室、１０３…仕切壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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