(57)【要約】【課題】荷電粒子線の走査を安定させることができる荷電粒子線治療装置を提供する。【解決手段】荷電粒子線治療装置１において、走査電磁石６を作用させないときにおいて、照射部２の先端部２ａから照射される荷電粒子線Ｂは、基軸ＡＸに対し一方向（Ｘ軸方向の正側）へ傾斜している。この場合、走査電磁石６に対して一方向へ所定の大きさの電流を流すことで、基軸ＡＸに沿って荷電粒子線Ｂを照射することができる。更に、このときの電流を基準として電流の大小を調整することで、基軸ＡＸに対して荷電粒子線Ｂを一方向及び反対方向へ走査することができる。【選択図】図４
2020151212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射体に対して照射部からスキャニング方式により荷電粒子線を照射する荷電粒子線治療装置であって、
前記照射部は、
前記荷電粒子線を走査する走査電磁石を備え、
回転ガントリによって前記被照射体周りに回転可能とされ、
前記回転ガントリの中心線と直交し、且つ前記中心線を通過する基軸を基準として前記荷電粒子線を照射し、
前記走査電磁石を作用させないときにおいて、前記照射部の先端部から照射される前記荷電粒子線は、前記基軸に対し一方向へ傾斜している、荷電粒子線治療装置。
【請求項２】
前記照射部へ前記荷電粒子線を輸送する輸送部を備え、
前記輸送部は、所定の平面内で前記荷電粒子線の軌道を変更して、前記照射部へ前記荷電粒子線を入射させ、
前記走査電磁石を作用させないときにおいて、前記照射部の先端部から照射される前記荷電粒子線は、少なくとも前記平面と直交する方向から見たときに、前記基軸に対して傾斜している、請求項１に記載の荷電粒子線治療装置。
【請求項３】
前記荷電粒子線の軌道を変化させる偏向電磁石を備え、  
前記走査電磁石は、前記偏向電磁石の下流側に配置される、請求項１又は２に記載の荷電粒子線治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、患者の患部に荷電粒子線を照射することによって治療を行う荷電粒子線治療装置として、例えば、特許文献１に記載された装置が知られている。特許文献１に記載の荷電粒子線治療装置では、加速器で加速された荷電粒子線を照射部からスキャニング方式によって照射している。すなわち、照射部は、走査電磁石で走査することで患部に対する荷電粒子線の照射位置を移動させながら、照射を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１１８５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上述の様なスキャニング方式の照射を行う場合、制御部は、走査電磁石に対して正と負の両方の方向へ電流を流すことで走査電磁石の磁場を両極に振り、これによって荷電粒子線を基軸に対して両側へ走査させていた。しかし、走査電磁石に流す電流がゼロ付近の領域では、電流と電圧の比例関係が崩れてしまうため、荷電粒子線の走査が安定しないという場合がある。この場合、荷電粒子線の照射位置の精度に影響が及ぼされるという問題が生じる。
【０００５】
そこで本発明は、荷電粒子線の走査を安定させることができる荷電粒子線治療装置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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る荷電粒子線治療装置は、被照射体に対して照射部からスキャニング方式により荷電粒子線を照射する荷電粒子線治療装置であって、照射部は、荷電粒子線を走査する走査電磁石を備え、回転ガントリによって被照射体周りに回転可能とされ、回転ガントリの中心線と直交し、且つ中心線を通過する基軸を基準として荷電粒子線を照射し、走査電磁石を作用させないときにおいて、照射部の先端部から照射される荷電粒子線は、基軸に対し一方向へ傾斜している。
【０００７】
荷電粒子線治療装置において、走査電磁石を作用させないときにおいて、照射部の先端部から照射される荷電粒子線は、基軸に対し一方向へ傾斜している。この場合、走査電磁石に対して一方向へ所定の大きさの電流を流すことで、基軸に沿って荷電粒子線を照射することができる。更に、このときの電流を基準として電流の大小を調整することで、基軸に対して荷電粒子線を一方向及び反対方向へ走査することができる。このように、一定以上の大きさの範囲で電流を調整することで荷電粒子線の走査を行うことができる。すなわち、電流がゼロとなる領域付近を用いることなく、荷電粒子線を走査することができるため、荷電粒子線の走査を安定させることができる。
【０００８】
荷電粒子線治療装置は、照射部へ荷電粒子線を輸送する輸送部を備え、輸送部は、所定の平面内で荷電粒子線の軌道を変更して、照射部へ荷電粒子線を入射させ、走査電磁石を作用させないときにおいて、照射部の先端部から照射される荷電粒子線は、少なくとも平面と直交する方向から見たときに、基軸に対して傾斜してよい。この場合、輸送部で荷電粒子線の軌道を調整することで、照射部の先端部から照射される荷電粒子線の基軸に対する傾斜を容易に調整することができる。
【０００９】
荷電粒子線治療装置は、荷電粒子線の軌道を変化させる偏向電磁石を備え、走査電磁石は、偏向電磁石の下流側に配置されてよい。荷電粒子線の基軸に対する傾斜は、偏向電磁石を短くすることで調整できる。このように、重量物である偏向電磁石を短くすることで回転ガントリ全体の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、荷電粒子線の走査を安定させることができる荷電粒子線治療装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置を示す概略構成図である。
【図２】図１の荷電粒子線治療装置の照射部付近の概略構成図である。
【図３】腫瘍に対して設定された層を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置の荷電粒子線の照射態様を示し、図４（ｂ）は、比較例に係る荷電粒子線治療装置の荷電粒子の照射態様を示す。
【図５】図５（ａ）は、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置の走査電磁石付近の構成を示す図、図５（ｂ）は、比較例に係る荷電粒子線治療装置の走査電磁石付近の構成を示す図である。
【図６】照射部の基軸について説明するための概略図である。
【図７】走査電磁石の磁場と磁気分極との関係を示すグラフである。
【図８】変形例に係る荷電粒子線治療装置の偏向電磁石付近の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置１を示す概略構成図である。荷電粒子線治療装置１は、放射線療法によるがん治療等に利用される装置である。荷電粒子線治療装置１は、イオン源装置で生成した荷電粒子を加速して荷電粒子線として出射する加速器３と、荷電粒子線を被照射体へ照射する照射部２と、加速器３から出射された荷電粒子線を照射部２へ輸送するビーム輸送ライン２１（輸送部）と、を備えている。
【００１４】
照射部２は、治療台４を取り囲むように設けられた回転ガントリ５に取り付けられている。照射部２は、回転ガントリ５によって治療台４の周りに回転可能とされている。ビーム輸送ライン２１は、回転ガントリ５の後端側から、回転ガントリ５内に進入する。そして、ビーム輸送ライン２１は、偏向電磁石２２で外周側に荷電粒子線の軌道を変更た後、偏向電磁石２３で荷電粒子線の軌道を大きく曲げて、外周側から照射部２に進入する。
【００１５】
図２は、図１の荷電粒子線治療装置の照射部付近の概略構成図である。なお、以下の説明においては、「Ｘ軸方向」、「Ｙ軸方向」、「Ｚ軸方向」という語を用いて説明する。「Ｚ軸方向」とは、照射部２の基軸ＡＸに沿った方向であり、荷電粒子線Ｂの照射の深さ方向である。なお、「基軸ＡＸ」の詳細については後述する。図２では、基軸ＡＸに沿って荷電粒子線Ｂが照射されている様子を示している。「Ｘ軸方向」とは、Ｚ軸方向と直交する平面内における一の方向である。「Ｙ軸方向」とは、Ｚ軸方向と直交する平面内においてＸ軸方向と直交する方向である。
【００１６】
まず、図２を参照して、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１の概略構成について説明する。荷電粒子線治療装置１はスキャニング法に係る照射装置である。なお、スキャニング方式は特に限定されず、ラインスキャニング、ラスタースキャニング、スポットスキャニング等を採用してよい。図２に示されるように、荷電粒子線治療装置１は、加速器３と、照射部２と、ビーム輸送ライン２１と、制御部７と、を備えている。
【００１７】
加速器３は、荷電粒子を加速して予め設定されたエネルギーの荷電粒子線Ｂを出射する装置である。加速器３として、例えば、サイクロトロン、シンクロサイクロトロン、ライナック等が挙げられる。なお、加速器３として予め定めたエネルギーの荷電粒子線Ｂを出射するサイクロトロンを採用する場合、エネルギー調整部２０（図１参照）を採用することで、照射部２へ送られる荷電粒子線のエネルギーを調整（低下）させることが可能となる。この加速器３は、制御部７に接続されており、供給される電流が制御される。加速器３で発生した荷電粒子線Ｂは、ビーム輸送ライン２１によって照射部２へ輸送される。ビーム輸送ライン２１は、加速器３と、エネルギー調整部２０と、照射部２と、を接続し、加速器３から出射された荷電粒子線を照射部２へ輸送する。
【００１８】
照射部２は、患者１５の体内の腫瘍（被照射体）１４に対し、荷電粒子線Ｂを照射するものである。荷電粒子線Ｂとは、電荷をもった粒子を高速に加速したものであり、例えば陽子線、重粒子（重イオン）線、電子線等が挙げられる。具体的に、照射部２は、イオン源（不図示）で生成した荷電粒子を加速する加速器３から出射されてビーム輸送ライン２１で輸送された荷電粒子線Ｂを腫瘍１４へ照射する装置である。照射部２は、走査電磁石６、ドーズモニタ１２、ポジションモニタ１３ａ，１３ｂ、コリメータ４０、及びディグレーダ３０を備えている。走査電磁石６、各モニタ１１，１２，１３ａ，１３ｂ、四極電磁石８、及びディグレーダ３０は、収容体としての照射ノズル９に収容されている。このように、照射ノズル９に各主構成要素を収容することによって照射部２が構成されている。なお、上述の要素に加えて、走査電磁石６の上流側に四極電磁石及びプロファイルモニタを設けてよい。また、ドーズモニタ１２、ポジションモニタ１３ａ，１３ｂ、及びディグレーダ３０は省略してもよい。
【００１９】
走査電磁石６は、Ｘ軸方向走査電磁石６ａ及びＹ軸方向走査電磁石６ｂを含む。Ｘ軸方向走査電磁石６ａ及びＹ軸方向走査電磁石６ｂは、それぞれ一対の電磁石から構成され、制御部７から供給される電流に応じて一対の電磁石間の磁場を変化させ、当該電磁石間を通過する荷電粒子線Ｂを走査する。走査電磁石６によってＸ軸方向走査電磁石６ａは、Ｘ軸方向に荷電粒子線Ｂを走査し、Ｙ軸方向走査電磁石６ｂは、Ｙ軸方向に荷電粒子線Ｂを走査する。これらの走査電磁石６は、基軸ＡＸ上であって、加速器３よりも荷電粒子線Ｂの下流側にこの順で配置されている。なお、走査電磁石６は、治療計画装置１００で予め計画された走査経路で荷電粒子線Ｂが照射されるように、荷電粒子線Ｂを走査する。
【００２０】
１２は、基軸ＡＸ上であって走査電磁石６に対して下流側に配置されている。ポジションモニタ１３ａ，１３ｂは、荷電粒子線Ｂのビーム形状及び位置を検出監視する。ポジションモニタ１３ａ，１３ｂは、基軸ＡＸ上であって、ドーズモニタ１２よりも荷電粒子線Ｂの下流側に配置されている。各モニタ１１，１２，１３ａ，１３ｂは、検出した検出結果を制御部７に出力する。
【００２１】
ディグレーダ３０は、通過する荷電粒子線Ｂのエネルギーを低下させて当該荷電粒子線Ｂのエネルギーの微調整を行う。本実施形態では、ディグレーダ３０は、照射ノズル９の先端部９ａに設けられている。なお、照射ノズル９の先端部９ａとは、荷電粒子線Ｂの下流側の端部である。
【００２２】
コリメータ４０は、少なくとも走査電磁石６よりも荷電粒子線Ｂの下流側に設けられ、荷電粒子線Ｂの一部を遮蔽し、一部を通過させる部材である。ここでは、コリメータ４０は、ポジションモニタ１３ａ，１３ｂの下流側に設けられている。コリメータ４０は、当該コリメータ４０を移動させるコリメータ駆動部４１と接続されている。
【００２３】
制御部７は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等により構成されている。この制御部７は、各モニタ１１，１２，１３ａ，１３ｂから出力された検出結果に基づいて、加速器３、走査電磁石６、及びコリメータ駆動部４１を制御する。
【００２４】
また、荷電粒子線治療装置１の制御部７は、荷電粒子線治療の治療計画を行う治療計画装置１００と接続されている。治療計画装置１００は、治療前に患者１５の腫瘍１４をＣＴ等で測定し、腫瘍１４の各位置における線量分布（照射すべき荷電粒子線の線量分布）を計画する。具体的には、治療計画装置１００は、腫瘍１４に対して治療計画マップを作成する。治療計画装置１００は、作成した治療計画マップを制御部７へ送信する。治療計画装置１００が作成した治療計画マップでは、荷電粒子線Ｂがどのような走査経路を描くかが計画されている。
【００２５】
スキャニング方式による荷電粒子線の照射を行う場合、腫瘍１４をＺ軸方向に複数の層に仮想的に分割し、一の層において荷電粒子線を治療計画において定めた走査経路に従うように走査して照射する。そして、当該一の層における荷電粒子線の照射が完了した後に、隣接する次の層における荷電粒子線Ｂの照射を行う。
【００２６】
スキャニング方式による荷電粒子線の照射を行う場合、まず、加速器３から荷電粒子線Ｂを出射する。出射された荷電粒子線Ｂは、走査電磁石６の制御によって治療計画において定めた走査経路に従うように走査される。これにより、荷電粒子線Ｂは、腫瘍１４に対してＺ軸方向に設定された一の層における照射範囲内を走査されつつ照射されることとなる。一の層に対する照射が完了したら、次の層へ荷電粒子線Ｂを照射する。
【００２７】
制御部７の制御に応じた走査電磁石６の荷電粒子線照射イメージについて、図３（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。図３（ａ）は、深さ方向において複数の層に仮想的にスライスされた被照射体を、図３（ｂ）は、深さ方向から見た一の層における荷電粒子線の走査イメージを、それぞれ示している。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、被照射体は照射の深さ方向において複数の層に仮想的にスライスされており、本例では、深い（荷電粒子線Ｂの飛程が長い）層から順に、層Ｌ１、層Ｌ２、…層Ｌｎ−１、層Ｌｎ、層Ｌｎ＋１、…層ＬＮ−１、層ＬＮとＮ層に仮想的にスライスされている。また、図３（ｂ）に示すように、荷電粒子線Ｂは、走査経路ＴＬに沿ったビーム軌道を描きながら、連続照射（ラインスキャニング又はラスタースキャニング）の場合は層Ｌｎの走査経路ＴＬに沿って連続的に照射され、スポットスキャニングの場合は層Ｌｎの複数の照射スポットに対して照射される。荷電粒子線Ｂは、Ｘ軸方向に延びる走査経路ＴＬ１に沿って照射され、走査経路ＴＬ２に沿ってＹ軸方向に僅かにシフトし、隣の走査経路ＴＬ１に沿って照射される。このように、制御部７に制御された照射部２から出射した荷電粒子線Ｂは、走査経路ＴＬ上を移動する。
【００２９】
次に、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１の詳細な構成について説明する。
【００３０】
まず、図６を参照して、照射部２の「基軸ＡＸ」について説明する。基軸ＡＸは、照射部２が荷電粒子線Ｂの照射を行うときの基準となる仮想的な基準線である。治療計画装置１００が治療計画を行うときにスキャニングのパターンを作成する際にも、基軸ＡＸを基準として治療計画を行う。例えば、図３（ａ）に示す層を設定する場合、各層は、基軸ＡＸと垂直な面とする。また、Ｘ軸方向への移動量、及びＹ軸方向への移動量を設定する際も、基軸ＡＸの位置を基準にする。図６（ａ）に示すように、基軸ＡＸは、回転ガントリ５の中心線ＣＬと直交し、且つ中心線ＣＬを通過する。基軸ＡＸは、回転ガントリ５の中心線ＣＬ上のアイソセンターＡＣを通過する。図６（ｂ）に示すように、回転ガントリ５を回転させて照射部２をアイソセンターＡＣ周りに回転させた場合、照射部２の位置によらず、基軸ＡＸは、回転ガントリ５上のアイソセンターＡＣを通過する。
【００３１】
次に、図４を参照して、荷電粒子線Ｂが照射される向きについて説明する。図４（ａ）は、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１の荷電粒子線Ｂの照射態様を示し、図４（ｂ）は、比較例に係る荷電粒子線治療装置の荷電粒子線Ｂの照射態様を示す。以降の説明においては、必要に応じて、比較例に係る構成と比較しながら説明を行う。  
【００３２】
走査電磁石６を作用させないときにおいて、荷電粒子線Ｂが照射される方向に延びる基準軸を照射軸ＤＸとする。走査電磁石６を作用させない状態とは、走査電磁石６に流す電流がゼロの状態、すなわち走査電磁石６に電流を流さない状態である。この場合、荷電粒子線Ｂは、走査電磁石６に入射しても、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における向きを変えることなく、そのまま走査電磁石６を通過する。図４（ａ）に示すように、照射軸ＤＸは、照射部２の基軸ＡＸに対して、一方（Ｘ軸方向の正側）へ傾斜している。これにより、走査電磁石６を作用させないときにおいて、走査電磁石６から照射される荷電粒子線Ｂは、基軸ＡＸに対し一方向へ傾斜する。その結果、走査電磁石６を作用させないときにおいて、照射部２の先端部２ａから照射される荷電粒子線Ｂは、基軸ＡＸに対し一方向へ傾斜している（図３（ａ）参照）。
【００３３】
照射軸ＤＸの基軸ＡＸに対する傾斜の大きさは特に限定されないが、例えば、照射軸ＤＸが下流側のＹ軸方向走査電磁石６ｂと干渉しない範囲の大きさに設定してよい。または、傾斜の大きさは、照射軸ＤＸが走査電磁石６よりも下流側の部材と干渉することなく、照射部２の先端部２ａから出射される範囲の大きさに設定してよい（図３（ａ））。ただし、このときはコリメータ４０を最も大きく広げているものとする。
【００３４】
このような基軸ＡＸに対する照射軸ＤＸの傾きは、偏向電磁石２３からの出射角を調整することで形成される。偏向電磁石２３は、上流側の端部２３ｂから入射した荷電粒子線Ｂの軌道を一定の径で円弧を描くように曲げて、下流側の端部２３ａから出射する。偏向電磁石２３は、一定の径で円弧を描くように湾曲する。ここで、図４（ｂ）に示す比較例では、偏向電磁石２３は、走査電磁石１０６に向かって、基軸ＡＸに沿って荷電粒子線Ｂを出射している。このとき、偏向電磁石２３の出射側の端部２３ａは、基軸ＡＸと垂直をなしている。これにより、照射軸ＤＸと基軸ＡＸは一致していた。
【００３５】
これに対し、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、偏向電磁石２３は、基軸ＡＸに対して傾斜する方向へ荷電粒子線Ｂを出射する。このとき、偏向電磁石２３の出射側の端部２３ａは、基軸ＡＸに対して傾斜している。端部２３ａは、Ｘ軸方向の正側に向かうに従って、Ｚ軸方向の負側へ向かうように傾斜している。図４（ａ）の本実施形態と図４（ｂ）の比較例とで、偏向電磁石２３の下流側の端部２３ｂの位置が同じであった場合、図４（ａ）の本実施形態の偏向電磁石２３の下流側の端部２３ａは、図４（ｂ）の比較例の下流側の端部２３ａへ至る前に途切れたような構成となる。従って、図４（ａ）の本実施形態の偏向電磁石２３の周方向の長さは、図４（ｂ）の比較例に係る偏向電磁石２３よりも短くなる。
【００３６】
偏向電磁石２３は、ＸＺ軸方向に広がる平面内で荷電粒子線Ｂの軌道を変更して、照射部２へ荷電粒子線Ｂを入射させる。このような偏向電磁石２３は、上記平面内で、照射軸ＤＸの基軸ＡＸに対する向きを調整することができる。従って、走査電磁石６を作用させないときにおいて、走査電磁石６から出射される荷電粒子線Ｂ、及び照射部２の先端部２ａから照射される荷電粒子線Ｂは、少なくともＸＺ軸方向に広がる平面と直交する方向（ここではＹ軸方向）から見たときに、基軸ＡＸに対して傾斜している。
【００３７】
図５を参照して、Ｘ軸方向走査電磁石６ａ付近の構成について説明する。荷電粒子線Ｂは、真空のダクト６０内を移動しながら、Ｘ軸方向走査電磁石６ａを通過する。図５（ｂ）に示すように、比較例においては、ダクト６０の上流側の部分６０ａの中心線ＣＬ２、及びダクトの下流側の部分６０ｂの中心線ＣＬ３は、基軸ＡＸと一致する。その一方、図５（ａ）に示すように、本実施形態においては、ダクト６０の下流側の部分６０ｂの中心線ＣＬ３は基軸ＡＸと一致するが、ダクト６０の上流側の部分６０ａの中心線ＣＬ２は基軸ＡＸに対して傾斜する。なお、本実施形態のＸ軸方向走査電磁石６ａの上流側の端部６ｃは、中心線ＣＬ２と垂直をなすように傾斜することで、基軸ＡＸに対して傾斜してよい。
【００３８】
次に、図４及び図７を参照して、走査電磁石６の制御態様について説明する。図７は、走査電磁石の磁場と磁気分極との関係を示すグラフである。走査電磁石に対して一方側に電流を流すと磁場が正側へ振られ、走査電磁石に対して反対側に電流を流すと磁場が負側へ振られる。
【００３９】
比較例では、図７のＥ２で示す領域が用いられ、磁場方向が両極に振られる。図４（ｂ）に示すように、制御部７が走査電磁石１０６に対して一方側に電流を流して磁場を正側へ振ると、荷電粒子線ＢがＸ軸方向の負側へ走査される。制御部７が走査電磁石１０６に対して他方側に電流を流して磁場を負側へ振ると、荷電粒子線ＢがＸ軸方向の正側へ走査される。制御部７が図７のＥ２の範囲のうち、正側の最大の磁場をかけると、荷電粒子線ＢはＸ軸方向の負側の境界位置ＬＭ１まで振られる。制御部７が図７のＥ２の範囲のうち、負側の最大の磁場をかけると、荷電粒子線ＢはＸ軸方向の正側の境界位置ＬＭ２まで振られる。
【００４０】
これに対し、本実施形態では、図７のＥ１で示す領域が用いられており、磁場方向が一方のみに振られている。また、本実施形態では、比較例に比して、強い磁場の領域を用いている。図４（ａ）に示すように、制御部７が走査電磁石６に対して一方側に電流を流して磁場を正側へ振ると、荷電粒子線Ｂが照射軸ＤＸの位置から、Ｘ軸方向の負側へ走査される。つまり、荷電粒子線Ｂは、走査電磁石６に電流が流れていないときよりも、基軸ＡＸへ近づく方向へ振られる。制御部７が所定の大きさの電流（基準電流）を走査電磁石６に流すと、荷電粒子線Ｂは基軸ＡＸに沿って照射される。そして、制御部７は、基軸ＡＸにおける電流を基準として、電流の大きさを調整して磁場の強弱を調整することで、荷電粒子線Ｂの両側への走査を行う。すなわち、制御部７が基準電流より大きい電流を走査電磁石６に流すことで、基軸ＡＸよりもＸ軸方向の負側へ荷電粒子線Ｂを振ることができる。制御部７が図７のＥ１の範囲のうち、最大の磁場をかけると、荷電粒子線ＢはＸ軸方向の負側の境界位置ＬＭ１まで振られる。制御部７が基準電流より小さい電流を走査電磁石６に流すことで、基軸ＡＸよりもＸ軸方向の正側へ荷電粒子線Ｂを振ることができる。制御部７が図７のＥ１の範囲のうち、最小の磁場をかけると、荷電粒子線ＢはＸ軸方向の正側の境界位置ＬＭ２まで振られる。なお、このような制御を行うためには、照射軸ＤＸの基軸ＡＸに対する傾斜が、走査範囲のＸ軸方向の負側の境界位置ＬＭ２の基軸ＡＸに対する傾斜よりも大きければよい。
【００４１】
なお、図４では、Ｘ軸方向走査電磁石６ａの照射軸ＤＸを傾斜させる場合の説明を行った。これに加え、またはこれに代えてＹ軸方向走査電磁石６ｂの照射軸ＤＸを基軸ＡＸに対して傾斜させてよい。この場合、偏向電磁石２３の出射方向の調整だけでは、Ｙ軸方向走査電磁石６ｂの照射軸ＤＸを傾斜させることはできないため、Ｙ軸方向走査電磁石６ｂの上流側で、Ｙ軸方向への荷電粒子線Ｂの方向を偏向する電磁石が必要になる。
【００４２】
次に、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１の作用・効果について説明する。
【００４３】
荷電粒子線治療装置１において、走査電磁石６を作用させないときにおいて、照射部２の先端部２ａから照射される荷電粒子線Ｂは、基軸ＡＸに対し一方向（Ｘ軸方向の正側）へ傾斜している。この場合、走査電磁石６に対して一方向へ所定の大きさの電流を流すことで、基軸ＡＸに沿って荷電粒子線Ｂを照射することができる。更に、このときの電流を基準として電流の大小を調整することで、基軸ＡＸに対して荷電粒子線Ｂを一方向及び反対方向へ走査することができる。このように、一定以上の大きさの範囲で電流を調整することで荷電粒子線Ｂの走査を行うことができる。すなわち、電流がゼロとなる領域付近を用いることなく、荷電粒子線Ｂを走査することができるため、荷電粒子線Ｂの走査を安定させることができる。
【００４４】
また、上述の構成によれば、走査電磁石６が荷電粒子線ＢをアイソセンターＡＣへ輸送するための偏向電磁石の機能を兼ねることになり、常に励起された状態となる。走査電磁石６をビームラインの一部とすることができるため、回転ガントリ５を小型化することができる。また、ある程度強い磁場を用い、飽和しかけた領域を使うため、透磁率が低く、インダクタンスを下げることができ、高速応答が可能となる。すなわち、透磁率が低いところを使うため、低いインダクタンスとすることができ、励磁速度を大きくすることができる。走査範囲は、ゼロクロスしない程度の磁極長とすることが好ましい。また、一方向の電流を用いて走査が可能となるため、従来のように高価なバイポーラの電源を使用しなくとも、ユニポーラの電源を使用することが可能となる。これにより、電源を安価で小型なものとすることができる。
【００４５】
荷電粒子線治療装置１は、照射部２へ荷電粒子線Ｂを輸送するビーム輸送ライン２１を備え、ビーム輸送ライン２１は、所定の平面内で荷電粒子線Ｂの軌道を変更して、照射部２へ荷電粒子線Ｂを入射させ、走査電磁石６を作用させないときにおいて、照射部２の先端部２ａから照射される荷電粒子線Ｂは、少なくとも平面と直交する方向から見たときに、基軸ＡＸに対して傾斜する。この場合、ビーム輸送ライン２１で荷電粒子線Ｂの軌道を調整することで、照射部２の先端部２ａから照射される荷電粒子線Ｂの基軸ＡＸに対する傾斜を容易に調整することができる。
【００４６】
荷電粒子線治療装置１は、荷電粒子線Ｂの軌道を変化させる偏向電磁石２３を備え、走査電磁石６は、偏向電磁石２３の下流側に配置されてよい。荷電粒子線Ｂの基軸ＡＸに対する傾斜は、偏向電磁石２３を短くすることで調整できる。このように、重量物である偏向電磁石２３を短くすることで回転ガントリ５全体の小型化を図ることができる。
【００４７】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００４８】
例えば、図８に示す構成を採用してもよい。図８に示す荷電粒子線治療装置は、荷電粒子線Ｂの軌道を変化させる偏向電磁石２３を備え、走査電磁石６は、偏向電磁石２３の上流側に配置される。この場合、走査電磁石６から照射部２の先端へ至るまでの距離が長くなるため、走査電磁石６の走査量が小さくても、照射部２から出射するときには十分な走査量を得ることができる。これにより、走査電磁石６の小型化を図ることができる。
【００４９】
荷電粒子線治療装置は、荷電粒子線の軌道を変化させる偏向電磁石を備え、走査電磁石は、偏向電磁石の上流側に配置されてよい。この場合、走査電磁石から照射部の先端へ至るまでの距離が長くなるため、走査電磁石の走査量が小さくても、照射部から出射するときには十分な走査量を得ることができる。これにより、走査電磁石の小型化を図ることができる。また、走査電磁石が作用していないときの荷電粒子線の照射軸を基軸に対して傾斜させる構造を採用することで、偏向電磁石全体の大きさを小さくすることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…荷電粒子線治療装置、２…照射部、５…回転ガントリ、６…走査電磁石、２１…ビーム輸送ライン（輸送部）、２３…偏向電磁石。
【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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【図８】
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