(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射部から照射される陽子線を患部にあてて治療する際に、患者を固定するためのベッドを含む陽子線治療用ベッドシステムであって、
該ベッドを、患者に関して互いに垂直な３軸の回りに独立して回動するための回動手段と、前記ベッドを、床面に関して互いに垂直な３軸の方向へ独立して平行移動するための平行移動手段と、を備え、
前記平行移動手段が、前記ベッド又はベッド載置台を、照射室外から照射室内に向かう前後のＹ軸方向に駆動するＹ軸駆動手段を備えたＹ軸スライド板と、該Ｙ軸スライド板を上下のＺ軸方向に駆動するＺ軸駆動手段を備えた上下台と、該上下台を左右のＸ軸方向に駆動するＸ軸駆動手段を備えた台座と、を含み、
前記ベッドが照射室外から照射室内に挿入された時、前記回動の中心が、該照射室内に位置するように、前記ベッドを、患者の高さ方向であるアイソセントリック軸回りに回転自在とする相対アイソセントリック回転駆動機構を前記上下台の中心線に対してオフセットして、前記ベッド載置台に取り付けたことを特徴とする陽子線治療用ベッドシステム。
【請求項２】
請求項１において、前記回動手段が、前記ベッドをその長手方向を中心軸にして回転させるローリング回転駆動手段を備えたヒンジ台と、
該ヒンジ台に支えられた該ベッドの長手方向端部を回転させてベッド面を傾斜させるピッチング回転駆動手段を備えたベッド基台と、
該ベッド基台を支え、これをＸ、Ｙ平面方向に回転駆動させる相対アイソセントリック回転駆動手段を備えたベッド載置台と、
を含むことを特徴とする陽子線治療用ベッドシステム。
【請求項３】
請求項１において、３次元方向にそれぞれ生じる加速度を検知する加速度センサを前記ベッドに設けると共に、前記回動手段や平行移動手段に対して、加速度センサの出力が減少する方向に駆動指令を発生する制御手段を設けたことを特徴とする陽子線治療用ベッドシステム。
【請求項４】
請求項１において、前記上下台と台座の間に、摩擦によるブレーキ機構と嵌め合いによるブレーキ機構とを共に設けたことを特徴とする陽子線治療用ベッドシステム。
【請求項５】
請求項１において、前記台座に敷設され、複数個の孔を有するレールと、該レール上を摺動自在に設けられ、前記上下台が固定されたスライドベースと、該スライドベースの車輪又は前記レールを狭圧するブレーキ機構と、前記レール上の孔に嵌合可能なブレーキ棒とを設けたことを特徴とする陽子線治療用ベッドシステム。
【請求項６】
請求項１において、前記ベッドを患者の軸心方向であるローリング軸回りに回転自在とするためのローリング回転駆動機構を有し、該ローリング回転駆動機構は、ローリング軸を回転させるモータと、該ローリング軸とギヤ機構を介して結合されたハンドルとを有することを特徴とする陽子線治療用ベッドシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照射部から照射される陽子線を患部にあてて治療する際に、患者を固定するためのベッドを含む陽子線治療用ベッドシステムに係り、特に、回転照射室（ガントリと称する）を有する陽子線治療装置に用いるのに好適な、ベッド上面に固定された患者に対して、任意の方向と距離からの照射、特に、照射方向が患者軸心に対して直角ではないノンコンプラナー照射を実現することが可能な陽子線治療用ベッドシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の放射線による癌治療には、Ｘ線、ガンマ線、電子線及び速中性子線等が利用されてきた。これらの放射線は、図１４に示す如く、身体表面近くで放射線が最も強いため、深部の癌を治療する場合には、正常な体表面付近の組織をも傷付けてしまう可能性が大きい。一方、水素原子から電子をはぎ取った、正の電荷を持ち、電子の１８３６倍の質量を持つ陽子を、加速器を使って高エネルギまで加速して得られる陽子線は、身体表面から一定の深さで線量が最大になるブラッグピークＰを形成し、その後急速に零になるという特性がある。
【０００３】
これは、陽子が電子に及ぼす電気力は近距離で大きいので、陽子の運動エネルギが大きく高速で走っている時は、周辺電子と作用する時間が短く、電離量は小さいが、運動エネルギを失い止まる寸前になると、作用する時間が長くなり、電離量は急速に増加するためである。
【０００４】
そのため、身体の深部に位置する癌であっても、癌以外の正常細胞に比較的障害を与えずに治療することが可能となる。又、陽子線自体の生物に与える効果（ＲＢＥ）が、Ｘ線の場合とほぼ同じであることから、陽子線治療は、従来のＸ線治療における知識や経験の蓄積を十二分に活用できるという利点も合せ持っている。これらの特徴を生かし、機能器官を除去しないで治療する、生活の質（クォリティ・オブ・ライフ）の向上を目指した治療装置として、陽子線治療装置が導入されつつある。
【０００５】
このような陽子線治療装置は、図１５に例示する如く、概略、治療装置Ａと、付属装置Ｂと、付帯設備装置Ｃにより構成される。
【０００６】
前記治療装置Ａは、例えば、陽子を加速して、取り出された陽子ビームのエネルギを変え、且つエネルギの広がりを制限する陽子線加速装置１と、その陽子ビームの安定軌道を確保し、損失無く照射室へ輸送するためのビーム輸送装置（ＢＴＳ）２と、陽子ビームを成形処理し、身体の病巣位置に的確にこれを照射するための回転照射装置（ガントリ）３及び固定照射装置４を含む。
【０００７】
前記陽子線加速装置１は、例えば、陽子を２３５（ＭｅＶ）のエネルギまで加速する加速器本体であるサイクロトロンと、それから照射された陽子ビームのエネルギを、必要に応じて、そのエネルギ分散を制限しながら変えるためのエネルギ分析装置（ＥＳＳ）とからなる。
【０００８】
前記回転照射装置３は、照射野、照射深さ等の照射要求条件を実現する照射部（ノズル）と、その入口までビームを輸送するビーム輸送装置（ＢＴＳ）２の端末部と、該ノズルとビーム輸送装置２の端末と、その先端に取り付けたノズルを搭載した任意角度で照射を行うための構造体からなり、これに隣接して、患者の患部位置決め装置を含む治療用ベッドシステムが設けられている。
【０００９】
前記固定照射装置４は、回転照射装置３と略々同じ装置であるが、ノズルから照射される陽子線が、例えば水平方向のみに固定されている点が回転照射装置３と相違する。
【００１０】
前記付属装置Ｂは、照射治療を計画するための診断装置、治療計画システム及び治療具工作機械を含む。前記診断装置は、患者の体内患部情報を収集するためのＭＲＩ、ＣＴスキャナー及び患部位置決め確認用のＸ線シミュレータからなる。前記治療計画システムは、診断装置で得られた体内患部情報を基に照射治療計画を実施するためのハードウェア及びソフトウェア等で構成される。前記治療具工作機械は、治療計画からの出力に基づき患者コリメータやボーラスをオンラインで加工するＮＣ放電加工機、ＮＣマニシングセンタ及びＮＣ三次元測定器によって構成される。なお、この付属装置Ｂは、本願発明の要旨から外れるものであるので、これ以上の説明は省略する。
【００１１】
前記付帯設備装置Ｃは、加速器やビーム輸送機器へ電力を供給する直流電流電源を主体とした各種電源、電流導体（コイル）直接冷却用の純水冷却供給設備等からなるものである。なお、この付帯設備装置Ｃも、本願発明の要旨から外れるものであるので、これ以上の説明は省略する。
【００１２】
前記陽子線治療装置は、医療装置であるとの観点から、患者及び医療スタッフに対しての安全を最優先にしているが、片や病院内で小人数でなお且つ医療スタッフ主導で運転されるとの観点から、その安全性、操作性及び保守の容易性が追及されている。このシステムは、加速器としてサイクロトロンを採用しており、他の加速器方式と比較して、サイクロトロンから生成されるビームの特性として、
▲１▼最大電流値を大きく取れること（最大３００ｎＡ）、
▲２▼その電流値及びビーム形状の短時間変動が極めて小さいこと、
▲３▼ビーム照射位置の時間変動が極めて小さいこと、
▲４▼時間構造的に連続ビームからパルスビームまでの多様構造をとることができること、
を挙げることができる。
【００１３】
又、ビーム特性以外のサイクロトロンの大きな特徴として、加速器定常運転での調整対象機器は３つだけという単純機器構成となっていることと、積極的に磁場変動や高周波変動を付加する他の加速器とは違い、サイクロトロンは一定磁場であることから、早い磁場変動に影響され易いＭＲＩやＣＴシミュレータ等の性能に影響を与え難いこと等の特徴を挙げることができる。これらのサイクロトロンの特徴は、本陽子線治療装置に対して次に挙げるような特徴点をもたらす。
【００１４】
（１）加速器自体で時間的、空間的に安定した治療照射ができるので、加速器以降の系が単純化され、信頼できるものになる（例えば、照射野がφ２０ｃｍ以下であれば、構造的に簡単で安定した散乱方式が採用できる等）。
【００１５】
（２）患者の呼吸と共に規則、不規則変動する患部位置に対応させて、長時間患者を拘束することなく、適切な照射ができる。
【００１６】
（３）治療照射として、近将来の理想照射形態である種々の３次元照射に十二分に対応する能力を有する。
【００１７】
（４）照射の立ち上げ、立ち下げ時間が短く、治療に供される時間を多くとれ、操作が簡単で又加速器の知識、経験を有する運転要員を必要としない。
【００１８】
（５）医療電子機器に対する磁場変動、高周波変動ノイズ対策が容易である。
【００１９】
陽子線治療装置全体の観点からは、患者、医療スタッフが日常的にアクセスしなければならない照射治療部回りの装置が、安全性の確保及び照射・運転性能の発揮の点から、加速装置以上に重要なところである。照射治療部回りの構成は、上述したように、照射装置と患者の位置決め装置から構成されるが、これらに対しては特に安全性の確保を最優先する必要がある。
【００２０】
安全施策に関しては、基本的にはフェイルセーフの考え方を徹底したものとし、電気機械の基本的な安全設計及び放射線劣化防止等のための材質の選定等、機器そのものに対する安全施策実施は勿論のこと、患者に対する施策及び医療スタッフに対する施策を、様々な場合を想定して織り込む必要がある。例えば、患者に対する安全を確保するだけでも、設定線量を超えた過剰な線量照射の防止、ガントリ構造体駆動、受像管駆動及びベッド駆動等に起因する機械的障害事故の防止、機器事故発生時の患者の安全緊急避難の確保、患者コリメータ及びボーラスの交換時の機器落下の未然災害防止、患者自身の照射時の異変検知及び安全緊急対応等、種々の事故想定をして安全施策を織り込む必要がある。
【００２１】
照射治療部回りに要求される機能は、治療計画システムを用いて作成した照射条件どおりに患部に照射すること、つまり照射対象の患部に対して計画通りの線量分布及び線量値になるように、陽子線を許容誤差内で照射することである。これらを実現するためには、ビームに対する患者患部の照射位置を精度良く決めなければならないことと、計画した線量分布を、ノズル内に配置された各種ビーム成形用機器にて精度良く実現することが要求される。
【００２２】
前者の要求を満足するために、患者患部の位置決めは、まずビーム軸と患部の照射中心を、ノズル内と照射空間に設置したクロスレーザポインタを用いて患部体表面上の基準マーキングと一致させることで水平垂直の粗決めを行い、その後、照射空間に設置された、電子信号による画像再構築を行うＤＲＲ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ    Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ）装置から得られる患者患部の水平垂直のＸ線画像情報を、治療計画で設定された照射位置に一致させるようにベッドを移動させることで精密位置決めを行う手順で実施される。又、精密位置決めできる前提として、ビーム軸（ノズル）及び照射中心位置の再現性も含んだ位置精度が十分確保されることが要求される。
【００２３】
後者の線量分布要求は、基本的にはビーム特性が治療に関わる代表時間内で再現性を含めて時間的、空間的な十分安定していれば大半解決されることであり、後の半分は、人体の吸収を模した水からなるファントム等を使用しての照射治療前の線量分布の測定を、いかに精度を上げて、短時間で実施できるかに依存している。
【００２４】
又、放射線照射による癌の治療では、周辺の正常組織が回復不能な影響を受けないよう、癌組織のみに致死的な線量を集中することが理想であり、陽子線治療は、図１４に示したように、物質に入射した陽子線が、停止する直前にブラッグピークＰで最大の線量を与えるという性質を利用して、癌組織のみを該ブラッグピークＰで被うことにより、この理想を実現しようとするものである。
【００２５】
ところで、加速器から得られる陽子線は細いビーム状であり、そのエネルギ（ブラッグピークの深さ）も一定である。一方、癌組織は、様々な大きさと複雑な形状を持ち、その体内における深さも一定ではなく、又、陽子線が通過しなければならない組織の密度も一様ではない。従って、陽子線治療を行うためには、陽子線ビームを、▲１▼癌全体が一度に照射できる位の幅広いビームに拡大し、▲２▼癌の深さに応じてそのエネルギを調整し、▲３▼奥行きのある癌組織全体が一様に照射できるよう、癌の厚みに応じてエネルギ分布を持たせ、更に、▲４▼癌の輪郭や陽子線が通過する組織の不均一さに応じた補正を加える必要がある。
【００２６】
又、このようにして癌の形状や深さに合わせて調整した陽子線を、照射条件通りに患者の体内の癌組織に正確に照射して、計画通りの線量分布及び線量値になるよう、許容誤差内で照射する必要がある。
【００２７】
これを実現するためには、計画した線量分布をボーラスやコリメータ等の照射野形成装置で精度良く実現するだけでなく、ビームに対する患者の照射位置を精度良く決める必要がある。
【００２８】
上述の如き陽子線治療装置では、加速器としてのサイクロトロンからは極めて質のよい陽子線が発生すると共に、ノズルから患部方向に照射される陽子線ビームは、ビーム軸（ノズル）及び照射中心位置の再現性も含んだ位置精度が十分確保されるので、これに対応して、患者の患部を移動して位置決めする治療台となるベッドも、これに対応して、数十ｋｇの重量があり、且つ石材のような固体と比べて柔らかい水嚢のような人体を、慣性力による遅れを最小限にして迅速且つ的確に移動させ、ノズルから放射される陽子線が最大効率を発揮する位置まで、患部を位置合わせすることができるような位置決め駆動手段を備えていなければならない。そして地震等の災害時には、陽子線の放射を速やかに停止すると共に、患者を乗せたベッドを一定位置に固定させておかなければならない。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の放射線治療等に用いられているベッドは、患者を固定した状態で、照射室へ一軸方向に挿入し、且つ、照射部は患者の軸心回りに回転できるだけであり、陽子線治療で要求される、任意の方向と距離からの照射、特に、照射方向が患者軸心に対して直角ではないノンコンプラナー照射を実現することはできなかった。
【００３０】
本発明は、前記問題点を解決するべくなされたもので、治療用ベッド上面に固定された患者に対し、任意の方向と距離からの照射、特に、ノンコンプラナー照射を実現することを第１課題とする。
【００３１】
本発明は、又、人体を固定的に保持するベッドを一定の空間内でいずれの位置へも運搬することができ、且つ、ベッドの向きを自由に設定し、その設定位置に長時間位置合わせしておくことができ、且つ、地震等の不意な振動に対して、ベッドを支える部分にブレーキが掛かるようにすることを第２の課題とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、照射部から照射される陽子線を患部にあてて治療する際に、患者を固定するためのベッドを含む陽子線治療用ベッドシステムであって、該ベッドを、患者に関して互いに垂直な３軸の回りに独立して回動するための回動手段と、前記ベッドを、床面に関して互いに垂直な３軸の方向へ独立して平行移動するための平行移動手段と、を備え、前記平行移動手段が、前記ベッド又はベッド載置台を、照射室外から照射室内に向かう前後のＹ軸方向に駆動するＹ軸駆動手段を備えたＹ軸スライド板と、該Ｙ軸スライド板を上下のＺ軸方向に駆動するＺ軸駆動手段を備えた上下台と、該上下台を左右のＸ軸方向に駆動するＸ軸駆動手段を備えた台座と、を含み、前記ベッドが照射室外から照射室内に挿入された時、前記回動の中心が、該照射室内に位置するように、前記ベッドを、患者の高さ方向であるアイソセントリック軸回りに回転自在とする相対アイソセントリック回転駆動機構を前記上下台の中心線に対してオフセットして、前記ベッド載置台に取り付けることにより、前記第１の課題を解決したものである。
【００３３】
又、前記回動手段を、前記ベッドをその長手方向を中心軸にして回転させるローリング回転駆動手段を備えたヒンジ台と、該ヒンジ台に支えられた該ベッドの長手方向端部を回転させてベッド面を傾斜させるピッチング回転駆動手段を備えたベット基台と、該ベッド基台を支え、これをＸ、Ｙ平面方向に回転駆動させる相対アイソセントリック回転駆動手段を備えたベッド載置台とを用いて構成したものである。
【００３７】
更に、３次元方向にそれぞれ生じる加速度を検知する加速度センサを前記ベッドに設けると共に、前記回動手段（ローリング回転駆動手段、ピッチング回転駆動手段、相対アイソセントリック回転駆動手段）や前記平行移動手段（Ｙ軸駆動手段、Ｚ軸駆動手段、Ｘ軸駆動手段）に対して、加速度センサの出力が減少する方向に駆動指令を発する制御手段を設けることができる。
【００３８】
又、前記上下台と台座の間には、摩擦によるブレーキ機構と嵌め合いによるブレーキ機構とを共に設けることができる。
【００３９】
又、前記台座に敷設され、複数個の孔を有するレールと、該レール上を摺動自在に設けられ、前記上下台が固定されたスライドベースと、該スライドベースの車輪又は前記レールを狭圧するブレーキ機構と、前記レール上の孔に嵌合可能なブレーキ棒とを設けることができる。
又、前記ベッドを患者の軸心方向であるローリング軸回りに回転自在とするためのローリング回転駆動機構を有し、該ローリング回転駆動機構は、ローリング軸を回転させるモータと、該ローリング軸とギヤ機構を介して結合されたハンドルとを有することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、図１に示す如く、陽子線１４の照射部１２が、患者を固定する治療用ベッド２０の回りに回転可能とされた回転ガントリ１００を有する陽子線治療装置に適用した本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００４１】
本発明の第１実施形態は、図２に示す如く、照射部１２から照射される陽子線１４を患部にあてて治療する際に、患者１０を固定するためのベッド２０を含む治療用ベッドシステムにおいて、該ベッド２０を、図２に矢印Ａで示すような、照射部１２の回動方向を含む面と平行な左右（横手）方向（Ｘ軸方向とする）Ｓｘに移動自在とするための、回転ガントリ１００手前の準備室１１０（図１参照）側に固定されたスライドレール３２上を平行移動可能なスライドベース３４を含むＸ軸方向移動機構３０と、前記ベッド２０を、該Ｘ軸方向と垂直な上下（高さ）方向（Ｚ軸方向とする）Ｓｚに移動自在とするための、前記スライドベース３４上に固定された上下台４２を含むＺ軸方向移動機構４０と、図１に示した準備室１１０から回転ガントリ１００に進入する前後（長手）方向（Ｙ軸方向とする）Ｓｙに移動自在とするための、前記上下台４２の上部に固定されたベース板５２上をＳｙ方向にスライド可能なベッド載置台５４を含むＹ軸方向移動機構５０と、前記ベッド２０を、患者の高さ方向であるアイソセントリック軸（ｉ軸）６２の回りにθｉ回転（相対アイソセントリック回転と称する）自在とするための、前記ベッド載置台５４のガントリ側先端近傍に取り付けられた相対アイソセントリック回転駆動機構６０と、該相対アイソセントリック回転駆動機構６０のｉ軸６２の上端に固定されたベッド基台６４に配設され、前記ベッド２０を患者１０の軸心方向であるローリング軸（ｒ軸）７２の回りにθｒ回転（ローリング回転と称する）自在とするためのローリング回転駆動機構７０と、該ローリング回転駆動機構７０により回転される回転台７４に配設された、前記ベッド２０を患者１０の軸心と垂直なピッチング軸（ｐ軸）８２の回りにθｐ回転（ピッチング回転と称する）自在とするためのピッチング回転駆動機構８０とが備えられている。
【００４２】
図２において、Ｂは照射中心（アイソセンタと称する）である。
【００４３】
前記照射部１２は、図１に示した如く、回転ガントリ１００の内周面に沿ってベッド２０の周囲を回転移動できるようにされている。この照射部１２には、図１５に示した如く、陽子を加速して、取り出された陽子ビームのエネルギを変え、且つ、エネルギの広がりを制限する、サイクロトロン及びエネルギ分析装置（ＥＳＳ）を含む陽子加速装置１、及び、該陽子加速装置１で発生された陽子ビームの安定軌道を確保して、少ない損失で回転ガントリ１００へ輸送するためのビーム輸送装置２が接続されている。
【００４４】
前記相対アイソセントリック回転駆動機構６０のｉ軸６２は、Ｚ軸方向移動機構４０の移動中心線（上下台４２の中心線４２Ｃ）に対して、オフセット配置が可能となるよう、Ｙ軸方向移動機構５０により任意の位置に調整可能であり、回転ガントリ１００内に位置させることができる。
【００４５】
次に本実施形態の動作について説明する。
【００４６】
患者の治療に当たっては、治療対象臓器の形状、深さ及び向きを考慮した治療時の体位と、陽子線を放射するノズル方向とその位置が、治療シミュレーション時に計算され、それらの位置データは、患部位置決め装置の制御系に、陽子線治療装置を使用する操作者に便利な座標系（例えばＸ、Ｙ、Ｚ座標系）にて入力する。入力されたデータ（位置や角度）は、ベッド２０のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置、ｉ軸（相対アイソセントリック回転）、ｐ軸（ピッチング回転）、ｒ軸（ローリング回転）の回転角度、患者の患部位置として座標変換され、ベッドの各軸はこれらの変換データを入力位置データとして捕らえ、各軸を駆動して患者の患部を所望の位置に移動させる。このとき、シミュレーションで得られた患者の体位が不具合の時は、患者の体位が微調整される。
【００４７】
アイソセンタＢを中心として、ベッド２０を回動している状態を図３に、陽子線１４の照射方向が患者１０の軸心に対して直角でないノンコンプラナー照射を行っている状態を、図４に示す。
【００４８】
本実施形態においては、相対アイソセントリック回転のｉ軸６２を、Ｚ軸方向移動機構４０の上下台４２の中心線４２ｃに対してオフセットさせ、回転ガントリ１００内に配置できるようにしているので、照射部１２との位置合わせが容易である。なお、ｉ軸６２を回転ガントリ外に位置させることも可能である。
【００４９】
次に第１実施形態を具体化した本発明の第２実施形態を詳細に説明する。
【００５０】
本実施形態は、第１実施形態と同様のＸ軸方向移動機構３０、Ｚ軸方向移動機構４０、Ｙ軸方向移動機構５０、相対アイソセントリック回転駆動機構６０、ローリング回転駆動機構７０、ピッチング回転駆動機構８０を備えており、対応する部分には、同じ符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００５１】
本実施形態におけるＸ軸方向移動機構３０のスライドレール３２は、図５に詳細に示す如く、図１に示した準備室１１０の床に掘られたピット１１２の底面１１４に固定されており、十分なＸ軸方向移動距離Ｌ（本実施形態ではＬ＝２２００ｍｍ）を確保するようにされている。該ピット１１２の上面には、無端ベルト状に連結され、前記スライドベース３４のＳｘ方向への移動と共に移動する無限覆帯状のアクセスフロア１１６（図１参照）が設けられており、患者やオペレータの回転ガントリ１００へのアクセスが容易とされている。
【００５２】
図５において、１１８は、該アクセスフロア１１６を移動方向両端で保持しつつ方向転換するための半月状のガイドプレート、１２０は、ピット１１２上部に配設された、３２と同様のＸ軸方向ガイドレール（図５参照）である。
【００５３】
本実施形態におけるＺ軸方向移動機構４０の上下台４２を、上下のＺ軸方向Ｓｚに駆動するための伸縮シリンダ４３は、図５に詳細に示す如く、例えば３段式とされ、前記ピット１１２の深さＤが大きくない場合でも、十分なＺ軸方向移動距離Ｈ（本実施形態ではＨ＝７００ｍｍ）を確保できるようにされている。
【００５４】
本実施形態におけるＹ軸方向移動機構５０は、図６及び図７に詳細に示す如く、前記ベース板５２内側の後端近傍に配置された電気モータ５６及びトルクリミッタ５７と、該モータ５６によって回動される送りねじ５８と、該送りねじ５８と螺合する、前記ベッド載置台５４の内側に固定されたナット５９を含んで構成されており、十分なＹ軸方向移動距離Ｅ（実施形態ではＥ＝１６００ｍｍ）（図１０参照）を確保するようにされている。
【００５５】
本実施形態における相対アイソセントリック回転駆動機構６０は、図７に詳細に示す如く、ｉ軸６２の回りに、前記ベッド基台６４を回転駆動するための電気モータ６６を含んで構成されており、十分な相対アイソセントリック回転角（実施形態では±９０°）だけ相対アイソセントリック回転するようにされている。
【００５６】
本実施形態におけるローリング回転駆動機構７０は、図７及び図８に詳細に示す如く、ｒ軸７２の回りに、ベッド２０をローリング回転するためのギヤ機構７６及び手動ハンドル７８を含んで構成されており、図９に示す如く、患者１０が載置されたベッド２０を、ｒ軸７２の回りに十分なローリング回転角（実施形態では±５°）だけローリング回転するようにされている。
【００５７】
本実施形態におけるピッチング回転駆動機構８０は、図７、図８及び図１０に詳細に示す如く、軸受８４で支持されたｐ軸８２の回りに、前記ベッド２０を、十分なピッチング回転角θｐ（実施形態では±３°）だけピッチング回転するための電気モータ８６、ギヤ機構８７及びトルクリミッタ８８を含んで構成されている。
【００５８】
第２実施形態におけるベッド２０の平面的な移動状態を図１１に示す。
【００５９】
次に、本発明の第３実施形態を詳細に説明する。
【００６０】
本実施形態も、第１、第２実施形態に類似するＸ軸方向移動機構３０、Ｚ軸方向移動機構４０、Ｙ軸方向移動機構５０、相対アイソセントリック回転駆動機構６０、ローリング回転駆動機構７０、ピッチング回転駆動機構８０を備えており、対応する部分には、同じ符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００６１】
図１２は、本実施形態のベッド２０の自由度を説明するための斜視図である。このベッドシステムは、床面１１４に対して固定された台座１１５を持つ。台座１１５は、細長状に形成され、床面に対してＸ軸方向に固定されている。台座１１５には、スライドベース３４がＸ軸方向に滑動自在に設けられている。スライドベース３４の実際の構造を述べると、台座１１５には２本のスライドレール３２が敷設され、それらレールには数センチメートル毎に複数個の孔３３があけられている。スライドベース３４には、該レール３２上を転動する車輪が設けられ、スライドベース３４は該レール３２の上を移動する。又、スライドベース３４にはブレーキシューが設けられ、このブレーキシューが車輪を狭圧するのではなく、レール３２を狭圧することによって、スライドベース３４を台座１１５に固定する。なお、ブレーキ機構は、従来から知られているように、ブレーキシューが車輪の周縁を挟持することによって、スライドベース３４をレール上に停止させる構造を採ってもよい。又、スライドベース３４には、緊急停止用のブレーキ棒が設けられ、前記ブレーキが作動中にも関わらず、事故あるいは地震等の振動によりスライドベース３４がレール上を異常な状態で移動するような場合には、緊急のブレーキが作動し、前記ブレーキ棒がレール３２上に突出し、レール３２上の孔３３に嵌合してスライドベース３４をレール３２上に固定させる。
【００６２】
台座１１５に固定されたパルスモータ１２２により回転されるスクリュー棒１２４が回転自在に台座１１５に設けられ、一方、スライドベース３４には、このスクリュー棒１２４と螺合するボールスクリュー１２６が取り付けられている。従って、患者の患部位置決めシステムから送られる位置指令信号によりパルスモータ１２２を回転させると、その回転角度に比例して、正確にスライドベース３４をＸ軸方向に移動させることができる。なお、パルスモータ１２２には、台座１１５に対する相対的な移動量を検知するパルスコーダ１２３を設けておき、このパルスコーダ１２３の検知量を帰還量として、スライドベース３４の台座１１５に対する相対的な移動量を負帰還制御すれば、スライドベース３４を一層正確に位置制御できる。
【００６３】
スライドベース３４の上には、上下方向に伸縮自在な上下台４２が固定されており、患者の患部位置決め装置の制御系から送られる上下位置指令信号により、その先端に取り付けられたＹ軸スライド板５２を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させる。上下台４２は、理論的には剛体構造であり、上下方向にのみ伸縮する構造である。従って、実際は、振動衝撃による歪み量が全体の駆動系に対して無視可能な範囲内に収まるように、頑丈な鉄骨による櫓構造の組合せであり、それら櫓は印籠継ぎ構造に組み合わされ、パルスモータ駆動による伸縮シリンダ４３により、これら櫓同士がスライドして、実質的な上下台４２の高さを調整する。なお、この上下台４２も、例えばインダクトシンのような位置検出器が設けられると共に、これから得られる上下位置信号を基にスライドベース３４と同様な帰還による高さ制御を行うことができる。図には詳細に示さないが、上下台４２の各印籠継ぎによるスライド部にはブレーキ構造が設けられており、緊急時に上下台４２の動作を固定することができる。
【００６４】
上下台４２の先端に固定されたＹ軸スライド板５２は、Ｙ軸方向に細長状に形成されている。Ｙ軸スライド板５２は正確にＹ軸方向を向いて配置され、且つその中央部で上下台４２の先端に接続されている。Ｙ軸スライド板５２は実質的に剛体構造である。図には示されていないが、Ｙ軸スライド板５２上には台座１１５と同様なレールが設けられ、その上をベッド載置台５４がＹ軸方向に移動できるように載置されている。図には詳細に示さないが、ベッド載置台５４にはブレーキ機構が設けられており、緊急時にこれの動作をＹ軸スライド板５２に対して固定することができる。患者の患部位置決めシステムの制御系から送られるＹ軸位置指令信号により、ベッド載置台５４をＹ軸方向に移動させる。なお、このＹ軸スライド板５２にも、例えばインダクトシンのような位置検出器が設けられ、ベッド載置台５４のＹ軸スライド板５２に対する相対的な位置を検出すると共に、これから得られる上下位置信号を基にスライドベース３４と同様な帰還によるＹ軸制御を行うことができる。
【００６５】
図１２、図１３に示すように、ベッド載置台５４にはＺ軸を中心として回転する短いアイソセントリック軸（ｉ軸）６２が設けられ、更にパルスモータと減速機構により、ｉ軸６２を回転させる相対アイソセントリック回転駆動機構６０が設けられている。この回転量は患者の患部位置決め装置の制御系から送られる回転位置指令信号により決まり、その先端に取り付けられたベッド基台６４をＺ軸と平行なｉ軸６２の回りにθｉ度回転させる。この相対アイソセントリック回転駆動機構６０には、例えば回転エンコーダのような、ｉ軸６２のベッド載置台５４に対する相対的な回転角度を検知する回転検知器が設けられ、回転軸の回転角度を検知すると共に、これから得られる回転位置信号を帰還信号とする相対アイソセントリック角回転帰還制御を行うことができる。
【００６６】
図１２、特に図１３に詳細に示すように、ベッド基台６４にはヒンジ機構１３０が設けられ、患者を載置するベッド２０を支えるヒンジ台１３２をベッド基台６４上のピッチング軸（ｐ軸）を中心として回転させる。この回転量は、患者の患部位置決め装置の制御系から送られる回転位置指令信号により行われる。１３４は、ｐ軸を回転させるためのｐ軸モータでパルスモータから構成され、その軸には、この回転軸の回転角度を検知する回転エンコーダ１３６が設けられている。なお、ｐ軸制御においても、回転軸の回転角度を回転エンコーダにより検知すると共に、これから得られる回転位置指令信号を帰還信号とするピッチング角回転負帰還制御を行うことができる。勿論、ｐ軸にもブレーキ機構が設けられている。
【００６７】
ヒンジ台１３２には、ベッド２０をローリング軸（ｒ軸）に対して揺動回転させるｒ軸モータ１４０が設けられる。該ｒ軸モータ１４０には、ｒ軸の回転角度を検知する回転エンコーダ１４２が取り付けられている。ベッド基台６４にはブレーキ機構が設けられており、緊急時にベッド２０の動作をベッド基台６４に対して固定することができる。患者の患部位置決め装置の制御系から送られる位置指令信号により、ベッド２０をｒ軸に沿って回転させる。なお、回転エンコーダ１４２からの信号によりベッド２０のヒンジ台１３２に対する相対的な位置を検出すると共に、これから得られる位置信号を基にスライドベース３４と同様な帰還によるローリング角制御を行うことができる。
【００６８】
基本的には、ベッド２０はｒ軸に対して回転揺動するものであるが、実際にはベッド２０の先端に設けられたハンドル７８による手動操作によっても、ｒ軸に対して回転させることができる。この回転量は、回転エンコーダ１４２から得られる回転位置量に対してインクリメンタルなものであり、このインクリメンタル量を得るために、ハンドル７８の軸に回転エンコーダ７９が設けられている。ベッド２０は、実際にはｒ軸に対して軸受２２により回転自在に保持されている。一方、ハンドル７８の回転軸とベッド２０を支えるｒ軸との間はギヤ機構７６により結合されており、ギヤ機構７６の筐体はベッド２０に固定されている。このギヤ機構７６は、ハンドル７８の回転でベッド２０をｒ軸に対して自由に回転させることができるが、例えばウォームギヤ機構等を使用して、ｒ軸が回転してもハンドル７６は回転しない構造である。従って、ｒ軸がｒ軸モータ１４０により回転させられたとき、ハンドル７６は回転せず、ベッド２０が揺動させられることになる。ベッド２０の先端には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の加速度をそれぞれ検知する加速度センサ２６が設けられている。
【００６９】
治療台は全体に丈夫に構成され、おおよそ全てを剛体と見なすことができるが、各軸を直列に接続した先端のベッド２０の、しかもその先端に数十ｋｇの人体を載置した場合、ベッド２０の位置、即ち患部位置はベッド２０の無荷重状態の位置より下がるが、その歪み量はシミュレートされ、実際に患者を所定位置に移動させるときに補正される。又、治療時に人体の呼吸による位置ずれ等で、治療台全体の系に細かい振動が発生し、患部の位置ずれ原因となることがある。本実施形態に係る治療台は、予め無負荷時の各軸の時定数を測定して既知の値としてある。従って、そのベッド２０に人体の重量が装架された場合の総合的なベッド２０の振動数はシミュレーションにより計算できる。治療中に加速度センサ２６がｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の加速度を検出した場合には、その検出された加速度の方向と逆で、大きさが等しい振動信号を各軸に加算して、患者の患部の位置を静止させる制御を行っている。
【００７０】
本実施形態においては、全ての機構が電動可能とされていたが、任意の機構を手動のみとすることもできる。
【００７１】
前記実施形態においては、本発明が陽子線治療装置に用いられていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、Ｘ線や電子線等の他の放射線治療装置にも同様に適用できることは明らかである。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、治療用ベッド上面に固定された患者に対し、任意の方向と距離からの照射が可能となり、精度の高い照射を行って、治療効果を高めることができる。
【００７３】
特に、手動でベッドを長手方向を中心軸にしてローリングさせるハンドル機構を具備した場合には、ベッドを手動により微動させることができるので、患部を照射に最適な位置に微調整することができる。
【００７４】
又、前記ヒンジ台、ベッド基台、ベッド載置台、Ｙ軸スライド板、上下台、台座のうちの所望のものに対して、これらを支える部分との間にブレーキ機構を設けた場合には、各回転部分、移動部分の所望のものにブレーキを掛けることができるので、照射の中断等、調整時間中に人等がガントリに入って治療台のいずれの部分に不意に衝突しても、ベッドに位置ずれを発生させず、安全且つ正確な放射治療を再開させることができる。
【００７５】
又、３次元方向にそれぞれ生じる加速度を検知する加速度センサを前記ベッドに設けると共に、前記平行移動手段や回動手段に対して、加速度センサの出力が減少する方向に駆動指令を発する制御手段を設けた場合には、ベッドが多少振動しようとしても、加速度センサがこれを捕らえ、ベッドを振動方向と逆方向に駆動するので、ベッドは定位置を保持できる。
【００７６】
又、前記上下台と台座の間に、摩擦によるブレーキ機構と嵌め合いによるブレーキ機構とを並設した場合には、通常の動作時には摩擦によるブレーキが使われるが、事故あるいは地震等の災害時に不意に上下台が台座に対して移動を始めると嵌め合いによるブレーキが動作し、治療台全体を台座に対して固定するので、治療台が台座の上を滑って駆動機構等を破壊するようなことがない。
【００７７】
又、前記回転移動手段（ローリング回転駆動手段、ピッチング回転駆動手段、相対アイソセントリック回転駆動手段）、平行移動手段（Ｚ軸駆動手段、Ｙ軸駆動手段、Ｘ軸駆動手段）の内の所望の駆動手段を、指令位置と現在位置とを常に同じ位置に保つ負帰還制御により駆動するようにした場合には、患部を的確な位置に導入できると共に、その的確な位置は長時間に亘って正確に保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示す斜視図
【図２】本発明の第１実施形態と回転ガントリ及び準備室の配置関係の例を示す斜視図
【図３】第１実施形態における患者への照射状態を示す平面図
【図４】同じく患者に対してノンコンプラナー照射を行っている状態を示す斜視図
【図５】本発明の第２実施形態のＸ軸方向移動機構とＺ軸方向移動機構を示す横断面図
【図６】同じくＹ軸方向移動機構を示す平面図
【図７】同じくローリング回転駆動機構と相対アイソセントリック回転駆動機構を示す縦断面図
【図８】同じくローリング回転駆動機構とピッチング回転駆動機構を示す平面図
【図９】同じくローリング回転状態を示す横断面図
【図１０】同じく縦断面図
【図１１】同じく患者への照射状態を示す平面図
【図１２】本発明の第３実施形態に係る治療台の自由度を示す斜視図
【図１３】同じく回転駆動機構の自由度を拡大して示す斜視図
【図１４】陽子線を含む各種放射線における深部線量分布を比較して示す線図
【図１５】陽子線治療システムの全体構成図
【符号の説明】
Ａ…治療装置
Ｂ…付属装置
Ｃ…付帯設備装置
１…陽子線加速装置
２…ビーム輸送装置
３、１００…回転照射装置（ガントリ）
４…固定照射装置
１０…患者
１２…照射部
１４…陽子線
２０…治療用ベッド
２６…加速度センサ
３０…Ｘ軸方向移動機構
３２…スライドレール
３４…スライドベース
４０…Ｚ軸方向移動機構
４２…上下台
４３…伸縮ピストン
５０…Ｙ軸方向移動機構
５２…Ｙ軸スライド板
５４…ベッド載置台
６０…相対アイソセントリック回転駆動機構
６２…アイソセントリック軸（ｉ軸）
６４…ベッド基台
７０…ローリング回転駆動機構
７２…ローリング軸（ｒ軸）
７６…ギヤ機構
７８…ハンドル
８０…ピッチング回転駆動機構
８２…ピッチング軸（ｐ軸）
１１０…準備室
１３０…ヒンジ機構
１３２…ヒンジ台
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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