(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の周りに照射装置を回転させて、被照射体に粒子線を照射するように構成された回転ガントリーを有する粒子線治療装置であって、
前記回転ガントリーには、前記回転軸に沿って供給された粒子線を径方向に偏向して前記照射装置に導く偏向経路と、前記偏向経路と切替自在で、前記供給された粒子線を直進させる直進経路とを有する偏向電磁石が設けられており、
前記偏向電磁石を挟んで前記回転軸方向の両側に配置された２つのビーム位置センサを有する軌道修正装置を備え、
前記軌道修正装置は、
前記偏向電磁石の上流側に配置された、粒子線の軌道の位置を修正するステアリング電磁石と粒子線の軌道の傾きを修正するステアリング電磁石からなる２組のステアリング電磁石を有することを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項２】
前記２組のステアリング電磁石が、前記２つの位置センサととともに、前記回転軸の延長線上に並ぶように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療装置。
【請求項３】
前記２組のステアリング電磁石は、前記２つの位置センサよりも上流側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の粒子線治療装置。
【請求項４】
前記２組のステアリング電磁石は、前記２つの位置センサのうちの上流側に設置された方を挟むように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の粒子線治療装置。
【請求項５】
前記２つの位置センサのうちの下流側に配置された方は、前記被照射体に粒子線を照射するための照射室内に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
【請求項６】
前記２つの位置センサのうちの下流側に配置された方と前記偏向電磁石との間には、内部を真空または所定のガス雰囲気にできるダクトが着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の粒子線治療装置。
【請求項７】
前記回転ガントリーには、前記ダクトを収納する収納部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の粒子線治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、がん治療等に用いられる粒子線治療装置において、とくに回転ガントリーを用いて多門照射を行う粒子線治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子線治療は、治療対象となる患部に荷電粒子のビーム（粒子線）を照射して、患部組織に損傷を与えることにより治療を行うものである。その際、周辺組織にダメージを与えず、患部組織に十分な線量を与えるため、照射線量や照射範囲（照射野）を適切に制御することが求められている。そのためには、粒子線の軌道を正確に保つ必要があるが、線源から照射装置までの輸送経路中の機器の設置誤差や磁場強度等の誤差のため、設計軌道からずれてしまうことがある。【０００３】
一方、粒子線治療では、重要臓器への線量付与を低減しつつ、患部への線量を確保して治療効果を保つために、患部に対して、ビームの照射方向を変えて照射する多門照射と呼ばれる照射法を採用することがある。多門照射に用いられる装置として、患部（アイソセンタ）を含む回転軸を中心として、照射装置自体を回転させる回転ガントリーが用いられる。回転ガントリーを用いる粒子線治療装置の場合、アイソセンタに対する誤差の状態が、回転ガントリーの回転角度（照射角度）によって変動することを避けるために、とくに回転ガントリー入口での軌道の正確性が求められる。【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に記載されているような、２個のビーム位置センサを用いて粒子線の軌道位置と傾きを修整する軌道修正装置を輸送経路中に設置することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８２３００号公報（段落００３６、図１）
【特許文献２】米国特許公報4,917,344  (Column  3,  Lines  20-61,  Fig.1a,  1b)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような軌道修正装置では、２つのビーム位置センサ間の距離に応じて精度が決まるため、輸送経路中に所定距離の直線部を形成する必要がある。例えば、回転ガントリーの入口を正確な軌道で通過した粒子線を照射装置に０．１ｍｍ以内の誤差で供給するためには、数ｍにもなる直線部を設ける必要がある。しかも、照射角度による依存性を考慮すると直線部を回転ガントリーの回転軸上に設ける必要があり、設置空間を広げるだけでなく、設置尤度にも制約が生じ、設備が過大になることがあった。【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、設備が過大になることを抑えて、正確で、適切な線量付与が可能な粒子線治療装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の粒子線治療装置は、回転軸の周りに照射装置を回転させて、被照射体に粒子線を照射するように構成された回転ガントリーを有する粒子線治療装置であって、前記回転ガントリーには、前記回転軸に沿って供給された粒子線を径方向に偏向して前記照射装置に導く偏向経路と、前記偏向経路と切替自在で、前記供給された粒子線を直進させる直進経路とを有する偏向電磁石が設けられており、前記偏向電磁石を挟んで前記回転軸方向の両側に配置された２つのビーム位置センサを有する軌道修正装置を備え、前記軌道修正装置は、前記偏向電磁石の上流側に配置された、粒子線の軌道の位置を修正するステアリング電磁石と粒子線の軌道の傾きを修正するステアリング電磁石からなる２組のステアリング電磁石を有することを特徴とする。 
【発明の効果】
【０００９】
本発明の粒子線治療装置によれば、回転ガントリー内の空間を用いて直線距離を確保するようにしたので、設置空間を抑えて、正確で、適切な線量付与が可能な粒子線治療装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置の構成を説明するための回転ガントリー近傍部分の図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置の全体構成を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる粒子線治療装置の構成を説明するための回転ガントリー近傍部分の図である。
【図４】本発明の実施の形態３にかかる粒子線治療装置の構成を説明するための回転ガントリー近傍部分の図である。
【図５】本発明の実施の形態４にかかる粒子線治療装置の構成を説明するための回転ガントリー近傍部分の図である。
【図６】本発明の実施の形態５にかかる粒子線治療装置の構成を説明するための回転ガントリー近傍部分の図である。
【図７】本発明の実施の形態６にかかる粒子線治療装置の構成を説明するための回転ガントリーの断面形状を示す模式図である。
【図８】従来の粒子線治療装置と本発明の実施の形態７にかかる粒子線治療装置の大きさを比較するための図である。
【図９】従来の粒子線治療装置と本発明の実施の形態８にかかる粒子線治療装置の大きさを比較するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置の構成について説明する。図１および図２は、本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置の構成について説明するためのもので、図１は回転ガントリーに供給する粒子線の軌道を修正するための装置構成を説明するための、粒子線治療装置のうち回転ガントリー近傍の主要な機器の配置を示す図、図２は粒子線治療装置の全体構成を説明するための図である。
【００１２】
本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置の特徴は、回転ガントリーに供給される粒子線の軌道を修正するための回転ガントリーの偏向電磁石の構成とビーム軌道を修正するためのビーム位置センサの配置である。しかし、その構成および動作の説明に先んじて、粒子線治療装置の全体構成について図２を用いて説明する。
【００１３】
図において、粒子線治療装置は、粒子線の供給源（線源）として、シンクロトロンである円形加速器（以降、単に加速器３０と称する）と、回転ガントリーを有する照射室７に設けられた照射装置４と、加速器３０と照射装置４とをつなぎ、加速器３０から照射装置４に粒子線を輸送する輸送系２０とを備えている。なお、輸送系２０は、照射室７を含め、図示しない他の複数の照射室（の照射装置）につながる輸送路２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ（まとめて、輸送路２１）を有している。そして、切替電磁石２２によって、軌道を切り替えることで、加速器３０からの粒子線を必要な照射室に供給できるようになっている。なお、他の図示しない照射室については、必ずしも回転ガントリー１０を有しているものとは限らない。つぎに、各構成の説明に移る。
【００１４】
加速器３０は、荷電粒子を周回させるための軌道経路となる真空ダクト３１、前段加速器３８から供給された荷電粒子を真空ダクト３１に入射するための入射装置３２、荷電粒子が真空ダクト３１内の周回軌道に沿って周回するよう、荷電粒子の軌道を偏向させるための偏向電磁石３３、周回軌道上の荷電粒子を発散しないように収束させる収束用電磁石３４、周回する荷電粒子に同期した高周波電圧を与えて加速する高周波加速空洞３５、加速器３０内で加速させた荷電粒子を、所定エネルギーを有する粒子線として加速器３０外に取り出し、輸送系２０に出射するための出射装置３６、出射装置３６から粒子線を出射させるために周回軌道内で共鳴を励起する六極電磁石３７を備えている。そして、周回軌道内の荷電粒子は、高周波数の電界で加速され、磁石で曲げられながら、光速の約７０〜８０％まで加速され、輸送系２０へ出射される。
【００１５】
輸送系２０は、ＨＥＢＴ（高エネルギービーム輸送：High  Energy  Beam  Transport）系と称され、粒子線の輸送経路となる真空ダクトと、粒子線の軌道を切り替える切替装置である切替電磁石２２と、粒子線を所定角度に偏向する偏向電磁石とを備えている。
【００１６】
照射装置４は、輸送系２０から供給された粒子線を照射対象の大きさや深さに応じた照射野に成形して患部へ照射するものである。照射装置４に供給される粒子線は、いわゆるペンシル状の細いビームであり、このビームをビーム軸に対して略垂直な面内の任意の方向に向けて偏向させる走査電磁石と、照射対象の厚さに応じて、ブラッグピークの幅を拡大させるためのリッジフィルタと、照射対象の深さ（照射深さ）に応じて、粒子線のエネルギー（飛程）を変えるためのレンジシフタ等と、を備えている。
【００１７】
照射装置４は照射対象の中心（アイソセンタＣ）を含む回転軸ＸＲまわりに回転する回転ガントリー１０に設置されている。回転ガントリー１０には、回転軸ＸＲ上に配置され、輸送系２０から回転軸ＸＲ上に供給された粒子線を径方向の外側へ向かって偏向する入口側偏向電磁石１と、入口側偏向電磁石１によって径方向の外側に進行した粒子線を回転軸ＸＲ方向の成分を有する方向に向けて偏向する中間偏向電磁石２と、中間偏向電磁石２によって回転軸ＸＲ方向に進行した粒子線を径方向の内側、つまり回転軸ＸＲに向かうように偏向する出口側偏向電磁石３、および各偏向電磁石（１〜３）と照射装置４とをつなぐビーム輸送配管１１とが設置されている。これにより、照射装置４は、回転ガントリー１０の回転にともなって照射角度が変わっても、常に回転軸ＸＲに照射方向を向けることになる。一方、照射室７内の患者Ｋを載置する治療台等は、回転ガントリー１０の回転に関わらず固定されているので、照射装置４からは、患部に応じて成形した粒子線を任意の角度から患部に向けて照射することが可能となる。
【００１８】
しかし、背景技術で述べたように、回転ガントリー１０を用いて照射角度を変更できるようにしたことにより、回転ガントリー１０の入口、つまり入口側偏向電磁石１に供給される粒子線の軌道のずれの照射装置４における影響は、回転角度によって異なったものになる。そこで、特許文献１に記載されたように、２個のビーム位置センサと２組のステアリング電磁石で構成され、粒子線の軌道の位置と傾きを修整する軌道修正装置を輸送経路中に設置することが考えられる。
【００１９】
この軌道修正装置は、１組のステアリング電磁石をビーム軌道における最上流に、１個のビーム位置センサを最下流に配置し、残りのステアリング電磁石とビーム位置センサは間隔をつめて、最上流のステアリング電磁石と最下流のビーム位置センサの間の直線上に並ぶように配置する。これを回転ガントリーに供給される粒子線の軌道を修正する場合、図１に示すように、回転ガントリー１０の回転軸ＸＲの延長線上に並ぶことになる。図において、最上流のステアリング電磁石を第１ステアリング電磁石６Ｆ、最下流のビーム位置センサを第２位置センサ５Ｂと称する。そして、第１ステアリング電磁石と第２位置センサとの間に配置したステアリング電磁石とビーム位置センサをそれぞれ第２ステアリング電磁石６Ｂ、第１位置センサ５Ｆとする。
【００２０】
なお、上記説明において、「〜組の」ステアリング電磁石と記載しているのは、ステアリング電磁石が、粒子線Ｂの進行方向に垂直な面内の交差する２つの方向（例えば直交するｘ方向とｙ方向）に対応して、それぞれ単一方向に粒子線Ｂを偏向する偏向電磁石を組み合わせているからである。一方、一般的にビーム位置センサについては、ひとつのビーム位置センサで２方向を測定することができるので、「〜個の」と記載している。
【００２１】
このような、第１ステアリング電磁石６Ｆと第２ステアリング電磁石６Ｂ（あわせてステアリング電磁石６）と、第１位置センサ５Ｆと第２位置センサ５Ｂ（あわせてビーム位置センサ５）とを直線上に配置したビーム軌道修正装置による軌道修正について説明する。
【００２２】
第１ステアリング電磁石６Ｆは、第１位置センサ５Ｆで検出した粒子線Ｂの軌道位置が設計位置になるようにビームの進行方向を変更する。そして、第２ステアリング電磁石６Ｂは、第２位置センサ５Ｂで検出したビーム位置が第１位置センサ５Ｆで検出したビーム位置と同じになるようにビームの進行方向を変更する。つまり、第１ステアリング電磁石６Ｆは、粒子線Ｂの軌道位置を修正するために、第２ステアリング電磁石６Ｂは、粒子線Ｂの軌道の傾きを修正するために、粒子線Ｂを偏向させる。これにより、第２位置センサ５Ｂを通過する粒子線Ｂの軌道の位置と傾きを修正することができる。
【００２３】
ここで、第２位置センサを通過する粒子線Ｂの軌道の正確さは、第２ステアリング電磁石６Ｂ（厳密には偏向する位置）と第２位置センサ５Ｂ間の距離ＬＳに大きく依存する。第２位置センサ５Ｂにおける第２ステアリング電磁石６Ｂからの軌道のずれ量をΔｘ５Ｂ、第２ステアリング電磁石６Ｂと第２位置センサ５Ｂ間の軌道の傾きをＳＢとすると、第２位置センサ５Ｂにおける軌道のずれ量Δｘ５Ｂは、式（１）のように表すことができる。
Δｘ５Ｂ＝ＳＢ×ＬＳ    ・・・（１）
【００２４】
ここで、ビーム位置センサ５の位置測定分解能（誤差）をΔＥとすると、ビーム位置センサ５の分解能の範囲で正確に軌道を修正できた場合でも、第２位置センサ５Ｂにおける軌道のずれ量Δｘ５Ｂは、最大ΔＥ分あると考える必要がある。つまり、傾きＳＢには、式（２）に示す誤差ΔＳＢを有すると考える必要がある。
ΔＳＢ＝ΔＥ／ＬＳ    ・・・（２）
【００２５】
ここで、ビーム輸送系２０上の２点における軌道誤差を考えた場合、下流の点における軌道誤差Δｘ１、Δｘ‘１は、式（３）に示すように、上流の点における軌道誤差Δｘ０、Δｘ’０の線形結合で表すことが出来る。
【００２６】
【数１】
0005868543.tif 000002
ここで、Δｘ０、Δｘ１は軌道の位置、Δｘ’０、Δｘ’１は軌道の傾きの誤差であり、Ｍは２点間の輸送をあらわす正方行列で輸送行列と呼ばれる。
【００２７】
回転ガントリー１０の入口における軌道の傾きの誤差は、第２位置センサ５Ｂと同じなのでΔＳＢである。このとき、回転ガントリー１０の入口から照射装置４における軌道位置の誤差のうち、ΔＳＢによって生じる誤差Δｘ４は回転ガントリー１０の入口から照射装置４までの輸送行列の１行２列成分Ｍ１２を用いて式（４）のように表すことができる。
Δｘ４＝Ｍ１２ΔＳＢ    ・・・（４）
なお、Ｍ１２は回転ガントリー１０の構成により変化する値だが、例えば、ある構成では、Ｍ１２＝１．４となる。回転ガントリー１０がＭ１２＝１．４となる構成の場合に、照射装置４における誤差Δｘ４を例えば０．１ｍｍ程度に抑えようとすると、ΔＳＢは少なくとも０．０７ｐｐｍ程度にする必要がある。このとき、例えば、ビーム位置センサ５による位置検出精度ΔＥが１０μｍならば、式（２）より、ＬＳは１４ｃｍ程度でよい。
【００２８】
しかしながら、実際の粒子線のビーム強度は、ビーム軸を中心とする分布（例えば、ガウス分布）を持っており、ビームの中心を高精度に検知することは困難で、位置検出精度は数百μｍ程度である。このような位置検出精度のもとでは、例えば、数ｍの経路を進行する粒子線の位置のずれを０．５ｍｍ以下に抑えるために、第２ステアリング電磁石６Ｂと第２位置センサ５Ｂ間の距離ＬＳを数ｍ以上に設定しなければならない。しかも、距離ＬＳは、上述したように回転ガントリー１０の回転軸ＸＲ上に確保する必要がある。そのため、設置スペースを大きくとるだけでなく、設置尤度にも制約が生じ、設備が過大となってしまう。
【００２９】
そこで、本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置では、距離ＬＳをかせぐための直線部が回転ガントリー１０の入口をまたぐようにしたものである。具体的には、回転ガントリー１０の入口にあたる入口側偏向電磁石１に、粒子線Ｂを径方向の外側に偏向する通常の偏向経路１ｃに加え、入射した粒子線Ｂに偏向を加えず直線的に進行させる直進経路１ｓを設けた。
【００３０】
入口側偏向電磁石１内に設置された図示しない真空ダクトは、偏向方向（偏向経路１ｃ）と回転軸ＸＲを中心とする直線方向（直進経路１ｓ）に分岐した構造とし、図示しない制御部によって任意の経路に切り替えられるようになっている。そして、直線方向の直進経路１ｓからの延長線上に第２位置センサ５Ｂを設置し、第２位置センサ５Ｂに至る経路も真空ダクトにより真空雰囲気を確保している。なお、照射室７の外側壁面に設置された第２位置センサ５Ｂには、下流側から粒子線Ｂが出ないように遮蔽壁が設けられている。
【００３１】
そして、粒子線照射を行うときは、通常の偏向経路１ｃを用い、軌道修正を行うためにステアリング電磁石６を調整するときは、入口側偏向電磁石１の経路を直進経路１ｓに切り替えるようにした。直進経路１ｓに切り替える際は、粒子線Ｂが偏向されずに第２位置センサ５Ｂに到達するよう、入口側偏向電磁石１は励磁しない。ただし、入口側偏向電磁石１の残留磁場を打ち消すために、入口側偏向電磁石１の主コイル（図示せず）と同様に巻いた補助コイルに通電するようにしてもよい。
【００３２】
これにより、入口側偏向電磁石１（厳密には主コイル）を励磁しない場合、第２位置センサ５Ｂと第２ステアリング電磁石６Ｂとの間には、ビーム進行方向を変更する要素は存在しないとみなせる。そのため、第２ステアリング電磁石６Ｂと第２位置センサ５Ｂが回転軸ＸＲに沿った同一直線上に設置されることを踏まえると、途中で回転ガントリー１０の入口をまたぐ第２ステアリング電磁石６Ｂと第２位置センサ５Ｂ間の軌道の傾きは、通常の偏向経路１ｃを通って照射装置４に至る経路における軌道の傾きと同じとみなせる。
【００３３】
したがって、２つのビーム位置センサ５間の距離ＬＳの一部を回転ガントリー１０の入口から第２位置センサ５Ｂを設置した照射室７の壁面までの距離で稼ぐことができる。そのため、粒子線Ｂの軌道の傾き精度を保ったまま、軌道修正装置（５、６）を配置する直線部のうち、回転ガントリー１０の入口までの距離ＬＡを低減することができる。
【００３４】
なお、上記距離や位置ずれの計算においては、第１位置センサ５Ｆで検出した軌道位置と第２ステアリング電磁石６Ｂを通過する軌道位置が同一であるとみなして説明しているが、厳密には以下のような誤差を含んでいる。例えば、第１ステアリング電磁石６Ｆと第１位置センサ５Ｆ間の距離をＬ１、第１ステアリング電磁石６Ｆと第２ステアリング電磁石６Ｂ間の距離をＬ２、第１ステアリング電磁石６Ｆにおける軌道のずれ量をΔｘ６ｕすると、第１位置センサ５Ｆにおいて、設計値通り（ずれ量０）の軌道を通過したとき、第２ステアリング電磁石６Ｂを通過する粒子線Ｂの軌道には、式（５）に示すように、機器間の距離の内分に応じたずれ量Δｘ６ｄが含まれることになる。
Δｘ６ｄ＝Δｘ６ｕ×（Ｌ２−Ｌ１）／Ｌ２    ・・・（５）
【００３５】
ここで、第２ステアリング電磁石６Ｂと第１位置センサ５Ｆ間の距離（Ｌ２−Ｌ１）に対して、第１ステアリング電磁石６Ｆと第２ステアリング電磁石６Ｂ、あるいは第１ステアリング電磁石６Ｆと第１位置センサ５Ｆ間との距離を十分長くすることによって、Δｘ６ｄを無視できる。あるいは、第２ステアリング電磁石６Ｂを通過する際の粒子線Ｂの位置が設計値通りになるように、式（５）の関係と第１ステアリング電磁石６Ｆにおける励磁量から換算した値を用いて、第１位置センサ５Ｆにおける位置を設計値からシフトするように修正するようにしてもよい。
【００３６】
なお、第１ステアリング電磁石６Ｆ〜第２ステアリング電磁石６Ｂの区間には、各種電磁石を含む任意の機器を挿入してもよいことは言うまでもない。その際、上述した誤差を考慮した配置を行うとなおよい。
【００３７】
以上のように、本実施の形態１にかかる粒子線治療装置によれば、粒子線Ｂを照射対象に応じた照射野に成形して照射する照射装置４と、回転軸ＸＲの周りに照射装置４を回転させて、被照射体に粒子線Ｂを照射するように構成された回転ガントリー１０を有する粒子線治療装置であって、回転ガントリー１０には、回転軸ＸＲに沿って供給された粒子線Ｂを径方向に偏向して照射装置４に導く偏向経路１ｃと、偏向経路１ｃと切替自在で、供給された粒子線Ｂを直進させる直進経路１ｓとを有する偏向電磁石（入口側偏向電磁石１）が設けられており、回転ガントリー１０に供給される粒子線Ｂの軌道位置を検出する第１位置センサ５Ｆと、第１位置センサ５Ｆの上流側に設置され、第１位置センサ５Ｆを通過する粒子線Ｂの軌道位置を修正する第１ステアリング電磁石６Ｆと、第１位置センサ５Ｆの下流に設置され、第１ステアリング電磁石６Ｆで軌道位置を修正された粒子線Ｂの軌道の傾きＳＢを修正する第２ステアリング電磁石６Ｂと、第２ステアリング電磁石６Ｂよりも所定距離ＬＳ離れた下流側に設置され、第２ステアリング電磁石６Ｂによる軌道の傾きＳＢを修正するための粒子線Ｂの軌道位置を検出する第２位置センサ５Ｂと、を有し、偏向電磁石（入口側偏向電磁石１）を挟んで回転軸ＸＲ方向の両側に第１位置センサ５Ｆと第２位置センサ５Ｂを配置した軌道修正装置（５、６）とを備える、ように構成したので、回転ガントリー１０の入口側の直線距離を短縮しても第２ステアリング電磁石６Ｂと第２位置センサ５Ｂ間の距離ＬＳを所定距離確保できるので、設備が過大になることを抑えて、粒子線Ｂの傾きＳＢの精度が向上し、正確で、適切な線量付与が可能な粒子線治療装置を得ることができる。
【００３８】
実施の形態２．
本実施の形態２では、実施の形態１に対して、軌道修正装置を構成するビーム位置センサとステアリング電磁石の配置順を一部入れ替えたものである。図３は本実施の形態２にかかる粒子線治療装置を説明するためのもので、回転ガントリーに供給する粒子線の軌道を修正するための装置構成を説明するための、粒子線治療装置のうち回転ガントリー近傍の主要な機器の配置を示す図である。図中、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、本実施の形態２および以降の各実施の形態において、実施の形態１で説明した図２を援用する。
【００３９】
図３に示すように、本実施の形態２においても、粒子線Ｂの進行方向に沿って、最上流に第１ステアリング電磁石６Ｆ、最下流に第２位置センサ５Ｂを配置し、その間に第２ステアリング電磁石６Ｂと第１位置センサ５Ｆを配置する。そして、第２ステアリング電磁石６Ｂおよび第１位置センサ５Ｆと、第２位置センサ５Ｂとの間に回転ガントリー１０の入口が位置するように、回転軸ＸＲ上に配置した。ただし、本実施の形態２においては、第２ステアリング電磁石６Ｂを第１位置センサ５Ｆの上流側に配置したことが実施の形態１と異なる。
【００４０】
本実施の形態２では、回転ガントリー１０の入口を通過する粒子線Ｂの軌道の位置と傾きの誤差を低減するために、２つのビーム位置センサ５（第１位置センサ５Ｆと第２位置センサ５Ｂ）の両方で、粒子線Ｂの軌道位置が設計位置になるように、２つのステアリング電磁石６（第１ステアリング電磁石６Ｆと第２ステアリング電磁石６Ｂ）での偏向量を調整するようにした。このとき、実施の形態１と同じく入口側偏向電磁石１は励磁せず、第２ステアリング電磁石６Ｂから第２位置センサ５Ｂまでの間に粒子線Ｂの進行方向を変更する要素がないようにする。
【００４１】
この場合においても、第２ステアリング電磁石６Ｂと第２位置センサ５Ｂ間の距離の代わりに、第１位置センサ５Ｆと第２位置センサ５Ｂ間の距離ＬＳを用いれば、距離ＬＳを長くするほど、照射装置４における位置ずれ量Δｘ４が小さくなる。そのため、第２ステアリング電磁石６Ｂと第２位置センサ５Ｂ間の直線部が回転ガントリー１０の入口をまたぐことで、粒子線Ｂの軌道の傾き精度を保ったまま、軌道修正装置（５、６）を配置する直線部のうち、回転ガントリー１０の入口までの距離ＬＡを低減することができる。
【００４２】
さらに、この配置においては、２つのビーム位置センサ５には、２つのステアリング電磁石６によって位置と傾きを修正された粒子線Ｂが通過するので、実施の形態１において説明した式（５）のような誤差を考慮する必要が無い。つまり、２つのビーム位置センサ５を通過する粒子線Ｂの軌道位置を設計値のみに合わせればよい。
【００４３】
なお、第１ステアリング電磁石６Ｆ〜第１位置センサ５Ｆの区間には、各種電磁石を含む任意の機器を挿入してもよく、その際にも、実施の形態１のように、式（５）の誤差を小さくするような各機器の配置を考慮する必要はない。
【００４４】
以上のように、本実施の形態２にかかる粒子線治療装置によれば、粒子線Ｂを照射対象に応じた照射野に成形して照射する照射装置４と回転軸ＸＲの周りに照射装置４を回転させて、被照射体に粒子線Ｂを照射するように構成された回転ガントリー１０を有する粒子線治療装置であって、回転ガントリー１０には、回転軸ＸＲに沿って供給された粒子線Ｂを径方向に偏向して照射装置４に導く偏向経路１ｃと、偏向経路１ｃと切替自在で、供給された粒子線Ｂを直進させる直進経路１ｓとを有する偏向電磁石（入口側偏向電磁石１）が設けられており、回転ガントリー１０に供給される粒子線Ｂの軌道位置を検出する第１位置センサ５Ｆと、第１位置センサ５Ｆの上流側に設置され、第１位置センサ５Ｆを通過する粒子線Ｂの軌道位置を修正する第１ステアリング電磁石６Ｆと、第１ステアリング電磁石６Ｆと第１位置センサ５Ｆとの間に設置され、第１ステアリング電磁石６Ｆで軌道位置を修正された粒子線Ｂの軌道の傾きＳＢを修正する第２ステアリング電磁石６Ｂと、第１位置センサ５Ｆよりも所定距離ＬＳ離れた下流側に設置され、第２ステアリング電磁石６Ｂによる軌道の傾きＳＢを修正するための粒子線Ｂの軌道位置を検出する第２位置センサ５Ｂと、を有し、偏向電磁石（入口側偏向電磁石１）を挟んで回転軸ＸＲ方向の両側に第１位置センサ５Ｆと第２位置センサ５Ｂを配置した軌道修正装置（５、６）とを備える、ように構成したので、回転ガントリー１０の入口側の直線距離を短縮しても第１位置センサ５Ｆと第２位置センサ５Ｂ間の距離ＬＳを所定距離確保できるので、設備が過大になることを抑えて、粒子線Ｂの軌道の傾きＳＢの精度が向上し、正確で、適切な線量付与が可能な粒子線治療装置を得ることができる。
【００４５】
また、上記実施の形態１および２に記載したように、第１位置センサ５Ｆと第２ステアリング電磁石６Ｂを入れ替えても同様に距離関係を考慮してもよく、２つのビーム位置センサ５に注目すればよいことになる。つまり、実施の形態１あるいは２にかかる粒子線治療装置によれば、回転軸ＸＲの周りに照射装置４を回転させて、被照射体に粒子線Ｂを照射するように構成された回転ガントリー１０を有する粒子線治療装置であって、回転ガントリー１０には、回転軸ＸＲに沿って供給された粒子線Ｂを径方向に偏向して照射装置４に導く偏向経路１ｃと、偏向経路１ｃと切替自在で、供給された粒子線Ｂを直進させる直進経路１ｓとを有する偏向電磁石（入口側偏向電磁石１）が設けられており、偏向電磁石（入口側偏向電磁石１）を挟んで回転軸ＸＲ方向の両側に配置した２つの位置センサ（ビーム位置センサ５）を有する軌道修正装置（５、６）を備える、ように構成したので、回転ガントリー１０の入口側の直線距離ＬＡを短縮しても第２ステアリング電磁石６Ｂと第２位置センサ５Ｂ間、あるいは、第１位置センサ５Ｆと第２位置センサ５Ｂ間の距離ＬＳを所定距離確保できるので、設備が過大になることを抑えて、粒子線Ｂの軌道の傾きＳＢの精度が向上し、正確で、適切な線量付与が可能な粒子線治療装置を得ることができる。
【００４６】
実施の形態３．
上記実施の形態１あるいは２では、第２位置センサまでの直線部を照射室の手前まで延長する例を示した。本実施の形態３および以降に示す実施の形態４と５では、第２位置センサまでの直線部を照射室内まで延長させたものである。図４は本実施の形態３にかかる粒子線治療装置を説明するためのもので、回転ガントリーに供給する粒子線Ｂの軌道を修正するための装置構成を説明するための、粒子線治療装置のうち回転ガントリー近傍の主要な機器の配置を示す図である。図中、実施の形態１あるいは２と同様のものについては、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、本実施の形態３および以降の実施の形態４と５においても、実施の形態１で説明した図２を援用する。
【００４７】
図４に示すように、本実施の形態３にかかる粒子線治療装置においては、入口側偏向電磁石１の直進経路１ｓの先端、つまり、照射室７の壁に相当する部分に、粒子線Ｂを透過するための真空窓８を設けた。そして、照射室７内の直進経路１ｓの延長線上に第２位置センサ５Ｂを設けた。これにより、直進経路１ｓを通った粒子線Ｂは、真空窓８を介して照射室７内に設置した第２位置センサ５Ｂに向かって進行する。
【００４８】
そのため、粒子線Ｂの軌道を修正する際は、患者Ｋを含め照射室７内には人が入らないようにするとともに、真空窓８から第２位置センサ５Ｂを結ぶ直線内には、障害物等がないようにする。これにより、真空窓８から第２位置センサ５Ｂ間に大気が存在することを除けば、照射室７内の空間も利用して、第１位置センサ５Ｆと第２位置センサ５Ｂ間の距離ＬＳを稼ぐことができる。
【００４９】
なお、このように照射室７の空間も利用して距離ＬＳを稼ぐ配置は、第１位置センサ５Ｆを第２ステアリング電磁石６Ｂの上流側に配置した場合でも適用できる。つまり、第１位置センサ５Ｆと第２位置センサ５Ｂ間、あるいは第２ステアリング電磁石６Ｂと第２位置センサ５Ｂ間の直線部を照射室７内の空間内にも設けたので、第１位置センサ５Ｆと回転ガントリー１０入口間、あるいは、第２ステアリング電磁石６Ｂと回転ガントリー１０入口間の距離ＬＡを実施の形態１または２よりもさらに縮めることができる。なお、治療中や照射室７内に人が入る場合、粒子線Ｂが偏向経路１ｃを通るように設定していた場合でも、真空窓８から粒子線Ｂが出ることがないよう、遮蔽できるようになっていることは言うまでもない。
【００５０】
以上のように、本実施の形態３にかかる粒子線治療装置によれば、２つのビーム位置センサ５のうちの下流側に配置された第２位置センサ５Ｂは、粒子線Ｂを照射するための照射室７内に設けられているので、第１位置センサ５Ｆと回転ガントリー１０入口間、あるいは、第２ステアリング電磁石６Ｂと回転ガントリー１０入口間の距離ＬＡをさらに縮めることができる。
【００５１】
実施の形態４．
本実施の形態４では、上記実施の形態３に対して、真空窓と第２位置センサとの間の空間に、例えば所定の気体を満たし、取り外しが容易な袋状のダクトを設置した。図５は本実施の形態４にかかる粒子線治療装置を説明するためのもので、回転ガントリーに供給する粒子線の軌道を修正するための装置構成を説明するための、粒子線治療装置のうち回転ガントリー近傍の主要な機器の配置を示す図である。図中、実施の形態３と同様のものについては、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５２】
図５に示すように、本実施の形態４にかかる粒子線治療装置においては、真空窓８と第２位置センサ５Ｂとの間の粒子線Ｂの軌道上に、ヘリウム等の原子番号の小さい気体で満たされ、取り外しが容易なバッグ（ガス収納用の袋容器）状のダクト９Ｇを設置した。これにより、ビームの大気散乱による広がりを低減できるので、第２位置センサ５Ｂに大気散乱の影響のない細いビームを到達させることができる。そのため、実施の形態３に比べて、第２位置センサ５Ｂでのビーム位置の検出精度が向上し、より正確に粒子線Ｂの軌道を修正することができる。なお、治療中（粒子線Ｂが偏向経路１ｃを通る場合）、ダクト９Ｇは撤去する。
【００５３】
以上のように、本実施の形態４にかかる粒子線治療装置によれば、入口側偏向電磁石１と第２位置センサ５Ｂとの間の空間のうち、照射室７内の部分には、内部を所定のガス雰囲気にできる着脱自在のダクト９Ｇが設けられているので、第２位置センサ５Ｂでのビーム位置の検出精度が向上し、より正確に粒子線Ｂの軌道を修正することができる。
【００５４】
実施の形態５．
本実施の形態５では、上記実施の形態４に対して、ガス雰囲気を保つ袋状のダクトの代わりに真空ダクトを設置した。図６は本実施の形態５にかかる粒子線治療装置を説明するためのもので、回転ガントリーに供給する粒子線Ｂの軌道を修正するための装置構成を説明するための、粒子線治療装置のうち回転ガントリー近傍の主要な機器の配置を示す図である。図中、実施の形態４と同様のものについては、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５５】
図６に示すように、本実施の形態５にかかる粒子線治療装置においては、真空窓８と第２位置センサ５Ｂとの間の粒子線Ｂの軌道上に、真空ダクト９Ｖを設置した。これにより、ビームの大気散乱による広がりを低減できるので、第２位置センサ５Ｂに大気散乱の影響のない細いビームを到達させることができる。そのため、実施の形態４と同様に、第２位置センサ５Ｂでのビーム位置の検出精度が向上し、より正確に粒子線Ｂの軌道を修正することができる。なお、本実施の形態５においても、実施の形態４と同様に、治療中（粒子線Ｂが偏向経路１ｃを通る場合）、真空ダクト９Ｖは撤去する。
【００５６】
以上のように、本実施の形態５にかかる粒子線治療装置によれば、入口側偏向電磁石１と第２位置センサ５Ｂとの間の空間のうち、照射室７内の部分には、内部を真空にできる着脱自在の真空ダクト９Ｖが設けられているので、第２位置センサ５Ｂでの粒子線Ｂの軌道位置の検出精度が向上し、より正確に粒子線Ｂの軌道を修正することができる。
【００５７】
実施の形態６．
本実施の形態６では、上記実施の形態４あるいは５に対して、ダクトを収納するための収納部を回転ガントリーに設置した。図７（ａ）と図７（ｂ）は本実施の形態６にかかる粒子線治療装置を説明するためのもので、それぞれ、形式の異なる回転ガントリーにおける回転軸に垂直な方向の断面形状を示す模式図である。図中、実施の形態４あるいは５と同様のものについては、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５８】
図７（ａ）または、図７（ｂ）に示すように、本実施の形態６にかかる粒子線治療装置においては、ダクト９Ｇまたは真空ダクト９Ｖ（まとめてダクト９）は、ビーム進行方向側端部が回転ガントリー１０内に収まるようにする。そして、回転ガントリー１０の外周側の周方向における照射装置４とその対角にあたる位置、および回転ガントリー１０の中間偏向電磁石２、出口側偏向電磁石３およびビーム輸送配管１１が存在する領域を避けた領域に収納部１９を設ける。なお、特許文献２に記載されているような回転ガントリー１０（図７（ｂ）参照）に適用する場合は、照射装置４と中間偏向電磁石２、出口側偏向電磁石３およびビーム輸送配管１１が同じ方位角領域に存在しないため、注意する。
【００５９】
治療中、ダクト９Ｇまたは真空ダクト９Ｖを収納部１９に収納する。これにより、ダクト９Ｇまたは真空ダクト９Ｖを照射室７から出し入れする必要が無く、治療の準備にかかる時間が短縮できる。
【００６０】
以上のように、本実施の形態６にかかる粒子線治療装置によれば、回転ガントリー１０には、ダクト９を収納する収納部１９が設けられているので、治療の準備にかかる時間が短縮できる。
【００６１】
実施の形態７．
本実施の形態７にかかる粒子線治療装置は、上記各実施の形態にかかる技術を適用したもので、回転ガントリーを２つ対照的に配置したものである。図８（ａ）と図８（ｂ）は従来と本実施の形態７にかかる粒子線治療装置の設備の大きさを比較するためのもので、図８（ａ）は従来例の設備、図８（ｂ）は本実施の形態７にかかる粒子線治療装置の設備を示す。図中、各実施の形態と同様のものについては、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６２】
図８（ａ）または、図８（ｂ）に示すように、従来例および本実施の形態７にかかる粒子線治療装置は、加速器３０に連なる輸送系２０は分岐点ＰＢで、それぞれ対照的に配置された回転ガントリー１０−１あるいは１０−２に連なる輸送路２１−１と２１−２に分かれている。従来のように、第２ステアリング電磁石６Ｂと第２位置センサ５Ｂ間の直線部の距離ＬＳを回転ガントリー１０の入口までに確保する必要がある場合は、回転ガントリー１０を分岐点ＰＢから回転ガントリー１０の入口までの距離が距離ＬＳ分より長くなるように配置する必要がある。一方、本実施の形態７のように、回転ガントリー１０の入口をまたいで２つのビーム位置センサ５間の直線部が形成される場合、回転ガントリー１０を分岐点ＰＢから入口までの距離が距離ＬＳ分より短くなるように配置することができるので、設備配置に必要な面積が少なくて済む。なお、本例は対照的に配置された回転ガントリー部分の配置を説明したものであって、その他の方式の照射室が存在してもよいことは言うまでもない。
【００６３】
実施の形態８．
本実施の形態８にかかる粒子線治療装置は、上記各実施の形態にかかる技術を適用したもので、回転ガントリーをひとつ配置したものである。図９（ａ）と図９（ｂ）は従来と本実施の形態８にかかる粒子線治療装置の設備の大きさを比較するためのもので、図９（ａ）は従来例の設備、図９（ｂ）は本実施の形態８にかかる粒子線治療装置の設備を示す。図中、各実施の形態と同様のものについては、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６４】
図９（ａ）または、図９（ｂ）に示すように、従来例および本実施の形態８にかかる粒子線治療装置は、加速器３０に連なる輸送系２０の先に回転ガントリー１０が設置されている。従来のように、第２ステアリング電磁石６Ｂと第２位置センサ５Ｂ間の直線部の距離ＬＳを回転ガントリー１０の入口までに確保する必要がある場合は、回転ガントリー１０を分岐点ＰＢから回転ガントリー１０の入口までの距離が距離ＬＳ分より長くなるように配置する必要がある。一方、本実施の形態８のように、回転ガントリー１０の入口をまたいで２つのビーム位置センサ５間の直線部が形成される場合、回転ガントリー１０を分岐点ＰＢから入口までの距離が距離ＬＳ分より短くなるように配置することができるので、設備配置に必要な面積が少なくて済む。なお、本例は回転ガントリー部分の配置を説明したものであって、その他の方式の照射室が存在してもよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６５】
１：入口側偏向電磁石（偏向電磁石）、１ｃ：偏向経路、１ｓ：直進経路、
２：中間偏向電磁石、  ３：出口側偏向電磁石、  ４：照射装置、  
５：ビーム位置センサ（軌道修正装置）、  ５Ｂ：第２位置センサ、  
５Ｆ：第１位置センサ、  ６：ステアリング電磁石（軌道修正装置）、  
６Ｂ：第２ステアリング電磁石、  ６Ｆ：第１ステアリング電磁石、  
７：照射室、  ８：真空窓、  ９：延長配管、  ９Ｖ：真空延長配管、  
１０：回転ガントリー、  １９：収納スペース、  ２０：輸送系、  
３０：加速器（線源）、  Ｂ：粒子線、  Ｃ：アイソセンタ、  
ＬＡ：直線部の回転ガントリー入口までの距離、
ＬＳ：２つのビーム位置センサ間の距離、または第２ステアリング電磁石と第２位置センサ間の距離、  ＰＢ：ビーム輸送路の分岐点、  ＸＲ：回転軸。
【図１】
0005868543.tif 000003
【図２】
0005868543.tif 000004
【図３】
0005868543.tif 000005
【図４】
0005868543.tif 000006
【図５】
0005868543.tif 000007
【図６】
0005868543.tif 000008
【図７】
0005868543.tif 000009
【図８】
0005868543.tif 000010
【図９】
0005868543.tif 000011