(57)【要約】【課題】  荷電粒子ビームの照射中においても荷電粒子ビームのエネルギーを測定できる粒子線治療装置を提供する。【解決手段】  照射野形成装置１８はコリメータ部材３１Ａ，３１Ｂを有するブロックコリメータ３０及び上流側でコリメータ部材３１Ｂに取り付けられたエネルギー検出器３３を備える。コリメータ部材３１Ａ，３１Ｂが互いに離反する方向に移動すると、それらの間にビーム通路３５が形成される。エネルギー検出器３３は信号処理装置と共にエネルギー測定装置３２を構成する。照射野形成装置１８内に到達したイオンビームの一部はビーム通路３５を通過して患者６１に照射される。残りのイオンビームの一部が入射されると、エネルギー検出器３３内で電荷が発生する。エネルギー検出器３３内の最大電荷を発生する位置に基づいてイオンビームのエネルギーが信号処理装置で求められる。【選択図】図１
2005124852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビーム発生装置、及び前記荷電粒子ビーム発生装置で生じた荷電粒子ビームを照射対象に照射する荷電粒子ビーム照射装置を備えた粒子線治療装置において、
前記荷電粒子ビーム照射装置は、前記荷電粒子ビームの一部を通過させるコリメータと、残りの前記荷電粒子ビームの少なくとも一部を入射する荷電粒子ビーム入射部を前記コリメータの上流側に配置し、前記荷電粒子ビーム入射部に入射した前記荷電粒子ビームのエネルギーを測定するエネルギー測定装置とを備えることを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項２】
前記荷電粒子ビーム入射部は前記コリメータに取り付けられている請求項１記載の粒子線治療装置。
【請求項３】
前記コリメータを前記荷電粒子ビームが通過するビーム経路と交差する方向に移動させる移動装置を備えた請求項２記載の粒子線治療装置。
【請求項４】
前記エネルギー測定装置で測定された、前記荷電粒子ビームのエネルギー測定値がエネルギー設定値を超えるとき、前記荷電粒子ビーム発生装置からの前記荷電粒子ビームの出射を停止させる安全装置を備えた請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
【請求項５】
前記荷電粒子ビーム入射部の上流側に配置されて前記ビーム経路と交差する方向に移動可能であり、前記荷電粒子ビーム入射部に入射される前記荷電粒子ビームのエネルギーを減衰させるエネルギー減衰装置を備え、
前記エネルギー測定装置は、前記荷電粒子ビーム入射部に入射した前記荷電粒子ビームのエネルギー測定値を前記エネルギー減衰装置での荷電粒子ビームエネルギーの減衰値で補償する請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
【請求項６】
前記照射対象に対する照射野サイズに応じて定まる位置に前記コリメータが移動するように前記移動装置を制御する制御装置を備えた請求項３記載の粒子線治療装置。
【請求項７】
荷電粒子ビーム発生装置で生じた荷電粒子ビームを照射対象に照射する荷電粒子ビーム照射装置において、
前記荷電粒子ビームの一部を通過させるコリメータと、残りの前記荷電粒子ビームの少なくとも一部を入射する荷電粒子ビーム入射部を前記コリメータの上流側に配置し、前記荷電粒子ビーム入射部に入射した前記荷電粒子ビームのエネルギーを測定するエネルギー測定装置とを備えることを特徴とする荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項８】
前記荷電粒子ビーム入射部は前記コリメータに取り付けられている請求項７記載の荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項９】
前記コリメータを前記荷電粒子ビームが通過するビーム経路と交差する方向に移動させる移動装置を備えた請求項８記載の荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項１０】
前記エネルギー測定装置は、前記荷電粒子ビーム入射部への前記荷電粒子ビームの入射によって発生した最大電荷の発生位置に基づいて前記荷電粒子ビームのエネルギーを求める請求項７記載の荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項１１】
前記荷電粒子ビーム入射部は前記荷電粒子ビームの進行方向に並べて配置され前記荷電粒子ビームが入射されたときに電荷を発生する複数の金属板を有し、前記エネルギー測定装置は最大の電荷を発生した前記金属板の配置位置に基づいて前記荷電粒子ビームのエネルギーを求める請求項７記載の荷電粒子ビーム照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粒子線を加速し、照射する医療用の粒子線照射装置に関する。また、前記、粒子線照射装置の安全装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子ビームである粒子線（陽子線または重粒子線（炭素イオンビーム等））を加速器で加速し、この粒子線を用いて癌を治療する粒子線治療装置は、粒子線を癌の患部に照射する照射野形成装置を有する。粒子線は、以下、イオンビームという。照射野形成装置は、イオンビームを、患部の大きさに合せてイオンビームの進行方向と直行する方向に拡大させる。これを照射野の拡大という。照射野の拡大法としては、散乱体法（非特許文献１）及びウォブラー法（特許文献１及び非特許文献１）がある。散乱体法とは、照射野形成装置のビーム経路に散乱体を設置し、イオンビームを散乱体による散乱により拡大する方法である。他方、ウォブラー法とは、照射野形成装置に設けられた一対の走査用電磁石を用いて、イオンビームを、円を描くように走査し、そのイオンビームを拡大する方法である。ワブラー法と散乱体法を組み合わせて行うこともある。照射野形成装置は、他に、エネルギー分布を広げてイオンビーム進行方向に飛程を広げるブラッグピーク拡大装置
（例えば、リッジフィルタ及びレンジモジュレーションホイール），イオンビームのエネルギーを最終照射エネルギーに調整するファインディグレーダ，照射に不要なイオンビームをカットするコリメータ，線量モニタ及びビーム位置モニタが設置されている。
【０００３】
患部に照射するイオンビームのエネルギーは、照射野形成装置に設けた水ファントム装置（特許文献２）で測定することができる。また、金属板を積層し、ビームが通過した時に金属板で損失する電荷量を各金属板から計測することにより、エネルギーを測定する方法がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２０２０４７号公報
【０００５】
【特許文献２】特開平１１−６４５３０号公報
【非特許文献１】レビュー  オブ  サイエンティフィック  インスツルメンツ６４巻８号(１９９３年８月)の第２０７６〜２０８６頁(REVIEW OF SCIENTIFIC         INSTRUMENTS VOLUME ６４ NUMBER ８(AUGUST １９９３)Ｐ２０７６-２０８６)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の水ファントム装置によるイオンビームのエネルギーの測定は、患部の治療を行う前に、照射野形成装置内のビーム経路に配置することにより行われる。エネルギーの測定終了後に、水ファントム装置は、治療用のイオンビームを遮らないようにビーム経路より遠ざけられる。このような従来技術は、イオンビームを照射して治療している間においてはイオンビームのエネルギーを測定することが不可能である。
【０００７】
本発明の目的は、荷電粒子ビームの照射中においても荷電粒子ビームのエネルギーを測定できる粒子線治療装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、荷電粒子ビーム照射装置が、荷電粒子ビームの一部を通過させるコリメータと、残りの荷電粒子ビームの少なくとも一部を入射する荷電粒子ビーム入射部を前記コリメータの上流側に配置し、荷電粒子ビーム入射部に入射した荷電粒子ビームのエネルギーを測定するエネルギー測定装置とを備えることにある。
【０００９】
本発明は、コリメータによって遮られる荷電粒子ビームの一部を荷電粒子ビーム入射部に入射させて荷電粒子ビームのエネルギーを測定するため、コリメータで形成されるビーム通路を通過した荷電粒子ビームを照射対象（例えば、患者）に照射しながら荷電粒子ビームのエネルギーを測定することができる。
【００１０】
好ましくは、コリメータの上流側に配置された荷電粒子ビーム入射部をコリメータに取り付ける。これにより、荷電粒子ビーム入射部をコリメータと一緒に移動させることができ、荷電粒子ビーム照射装置の構成を単純化できる。
【００１１】
好ましくは、エネルギー測定装置で測定された、荷電粒子ビームのエネルギー測定値がエネルギー設定値を超えるとき、荷電粒子ビーム発生装置からの荷電粒子ビームの出射を停止させる安全装置を備えることが望ましい。荷電粒子ビームの照射対象への照射中に、万が一、荷電粒子ビームのエネルギーが変化した場合に、上記安全装置の機能によって照射対象への荷電粒子ビームの照射を直ちに停止することができる。エネルギー設定値から変化したエネルギーを有する荷電粒子ビームを照射対象に照射すると、照射対象の対表面から深さ方向における荷電粒子ビームの照射位置が所定の位置（治療計画で設定した照射位置）からずれてしまう。上記の安全装置を設けることによって、所定の位置とは異なる照射位置への荷電粒子ビームの照射を防止することができる。
【００１２】
好ましくは、ビーム経路と交差する方向に移動可能であり、荷電粒子ビーム入射部に入射される前記荷電粒子ビームのエネルギーを減衰させるエネルギー減衰装置を、荷電粒子ビーム入射部の上流側に配置するとよい。エネルギー測定装置は、荷電粒子ビーム入射部に入射した荷電粒子ビームのエネルギー測定値をエネルギー減衰装置での荷電粒子ビームエネルギーの減衰値で補償することにより、荷電粒子ビーム進行方向における厚みが薄い荷電粒子ビーム入射部を用いても高エネルギーの荷電粒子ビームのエネルギーを精度良く計測することができる。荷電粒子ビーム進行方向における荷電粒子ビーム入射部の厚みを薄くできるため、荷電粒子ビーム照射装置の荷電粒子ビーム進行方向における長さを、エネルギー減衰装置を用いない場合に比べて短縮できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、荷電粒子ビームを照射しながら荷電粒子ビームのエネルギーを測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施例である粒子線治療装置を、図１，図２を参照して説明する。
【００１５】
本実施例の粒子線治療装置１は、荷電粒子ビーム発生装置２及び照射野形成装置（荷電粒子ビーム照射装置）１８を備える。荷電粒子ビーム発生装置２は、イオン源(図示せず)，前段加速器３及びシンクロトロン４を有する。イオン源で発生したイオン（例えば、陽子または炭素イオン）は前段加速器（例えば直線加速器）３で加速される。本実施例は、具体的には陽子線をイオンビームとして用いる陽子線治療装置である。前段加速器３から出射されたイオンビームはシンクロトロン４に入射される。このイオンビームは、加速器であるシンクロトロン４で、高周波加速空胴５から印加される高周波電力によってエネルギーを与えられて加速される。シンクロトロン４内を周回するイオンビームのエネルギーが設定されたエネルギーまでに高められた後、加速器制御装置４９からの出射指令に基づいてスイッチ１５が閉じられる。高周波電源１４からの高周波電力が、スイッチ１５を介して高周波印加装置６に導かれ、高周波印加装置６から周回するイオンビームに印加される。スイッチ６３は閉じている。シンクロトロン４において安定限界内で周回しているイオンビームは、この高周波の印加によって安定限界外に移行し、出射用デフレクタ１３を通ってシンクロトロン４から出射される。イオンビームの出射の際には、シンクロトロン４に設けられた四極電磁石７及び偏向電磁石８等の電磁石に導かれる電流が設定値に保持され、安定限界もほぼ一定に保持されている。加速器制御装置４９からの出射停止指令に基づいてスイッチ１５を開き、高周波印加装置６への高周波電力の印加を停止することによって、シンクロトロン４からのイオンビームの出射が停止される。
【００１６】
シンクロトロン４から出射されたイオンビームは、ビーム輸送系９を経て照射装置である照射野形成装置１８に達する。ビーム輸送系９の一部である逆Ｕ字部１０及び照射野形成装置１８は、回転ガントリー（図示せず）に設置される。逆Ｕ字部１０は偏向電磁石
１１，１２を有する。イオンビームは、照射野形成装置１８から治療台（ベッド）５９に乗っている患者６１の患部（図２）６２に照射される。駆動装置１７により開閉されるシャッター１６がビーム輸送系９に設けられる。イオンビームを照射野形成装置１８から患部６２に照射しているときには、シャッター１６は開いている。
【００１７】
本実施例に用いられる照射野形成装置１８の詳細構成を図１に基づいて説明する。照射野形成装置１８は、ウォブラ方式の照射野形成装置である。照射野形成装置１８は、逆Ｕ字部１０に取り付けられるケーシング１９を有し、ケーシング１９内に、イオンビーム進行方向の上流側より順次、走査電磁石２０，２１，散乱体装置２２，飛程調整装置２５，ブラッグピーク拡大装置（以下、ＳＯＢＰ装置という）２８，ビームエネルギー減衰装置５０，ブロックコリメータ３０，ボーラス５９及び患者コリメータ６０を配置する。エネルギー検出器３３（図３参照）はブロックコリメータ３０の上流側に配置されてブロックコリメータ３０に取り付けられている。走査電磁石２０，２１は散乱体装置２２の上流側でケーシング１９に取り付けられる。散乱体装置２２は、開口部を有する支持部材２４に散乱体２３を取り付けている。支持部材２４はケーシング１９に設置される。飛程調整装置２５は、吸収体２６、及び吸収体２６をケーシング１９に設置する支持部材２７を有する。ＳＯＢＰ装置２８としてはリッジフィルタ及び回転するレンジモジュレーションホイールがあるが、本実施例はＳＯＢＰ装置２８にリッジフィルタを用いている。ＳＯＢＰ装置２８はケーシング１９に設置された支持部材２９で保持される。
【００１８】
ブロックコリメータ３０及びエネルギー検出器３３の構成を、図３を用いて説明する。ブロックコリメータ３０は、一対のコリメータ部材３１Ａ，３１Ｂを有する。コリメータ部材３１Ａ，３１Ｂは鉛またはタングステン等のイオンビームを遮蔽する放射線遮蔽材で作られている。コリメータ部材３１Ａ，３１Ｂは、ケーシング１９内を横断するように配置された一対のリニアガイド３７に移動可能に取り付けられる。一対にリニアガイド３７は、イオンビームを遮らないように互いに間隔を置いて配置され、ケーシング１９の内面に設置される。駆動装置３８がリニアガイド３７の一方の端部に、駆動装置３９がリニアガイド３７の他方の端部に、それぞれ設置される。駆動装置３８はコリメータ部材３１Ａに連結されている。駆動装置３９はコリメータ部材３１Ｂに連結されている。コリメータ部材３１Ａ及びコリメータ部材３１Ｂは、駆動装置３８，３９の駆動により、リニアガイド３７に沿って互いに相反する方向（互いに接近する方向または互いに離反する方向）に移動する。コリメータ部材３１Ａ及びコリメータ部材３１Ｂが、互いに離反する方向に移動した場合には、それらの間に形成される間隙、すなわちビーム通路３５が形成される。逆に、コリメータ部材３１Ａ及びコリメータ部材３１Ｂが、互いに接近する方向に移動した場合には、ビーム通路３５が狭められる。ビーム通路３５の幅は患部６２の大きさによって調節される。
【００１９】
エネルギー測定装置３２は、エネルギー検出器３３及び信号処理装置４２を有する（図４）。エネルギー検出器３３は、図３に示すように、厚みの薄い多数枚の銅板（電極）
４０とポリイミド４１を交互に並列に配置することによって構成される。例えば、エネルギー検出器３３は、０.１５mm の厚みの銅板４０をイオンビームの進行方向に配置している。８０枚有している。銅板４０はエネルギー検出素子である。上記のように配置された銅板４０及びポリイミド４１は、ネジ（図示せず）を用いて押え部材３４をコリメータ部材３１Ｂに取り付けることによってコリメータ部材３１Ｂに着脱自在に固定される。ポリイミドは、電気絶縁材であり、銅板４０同士が電気的に接続されることを防止している。コリメータ部材３１Ｂの厚みは、エネルギー検出器３３の銅板４０がイオンビームのエネルギーを減衰させる機能を有するため、コリメータ部材３１Ａの厚みよりも薄くなっている。コリメータ部材３１Ｂがエネルギー検出器３３の下流側に配置されているため、もし、エネルギー検出器３３を通過するイオンビームがあった場合でもコリメータ部材３１Ｂで完全に遮蔽できる。
【００２０】
信号処理装置４２は、図４に示すように、アナログ信号処理装置４３及びデジタル信号処理装置４４を有する。各銅板４０は、配線４５にてそれぞれアナログ信号処理装置４３に接続される。アナログ信号処理装置４３は、それぞれの銅板４０ごとに別々に増幅器
（図示せず）を有している。配線４５は銅板４０と該当する増幅器を接続している。各増幅器はデジタル信号処理装置４４に接続される。
【００２１】
本実施例は、照射制御装置５４，メモリ５５，駆動制御装置５６，５７を含む制御システム５８を備える。制御システム５８は後述する散乱体２３及び吸収体２６の移動制御を行う駆動制御装置（図示せず）も含んでいる。図２に示すように、デジタル信号処理装置４４は安全装置であるインターロック装置４７に接続される。インターロック装置４７は、シャッター制御装置４８及びスイッチ６３に接続される。
【００２２】
ビームエネルギー減衰装置５０は、銅で作られたエネルギー減衰部５１及び駆動装置
５２を有する。エネルギー減衰部５１は、イオンビームの進行方向と直交する方向に伸びているガイド部材５３に沿って移動可能である。ガイド部材５３はケーシング１９の内面に設置される。エネルギー減衰部５１の厚みは、銅板４０の厚みに比べて非常に厚い。
【００２３】
照射野形成装置１８に対する患者６１の位置決め前に、照射制御装置５４は、治療計画装置５３から患者６１に対する治療計画情報（照射野サイズ（照射野情報），飛程（飛程情報），入射エネルギー（ビームエネルギー情報）等）を入力し、メモリ５５に記憶させる。これらの治療計画情報は、イオンビームの照射条件を現している。照射制御装置５４は、治療計画情報に基づいて照射条件情報より必要な厚みの散乱体２３及び吸収体２６をそれぞれ選定する。イオンビームの入射エネルギーが大きくなる程、厚みの厚い散乱体
２３が選定され、要求される飛程が短い程、厚みの厚い吸収体２６が選定される。図示されていないそれぞれの駆動制御装置が、選定された散乱体２３及び吸収体２６を、ケーシング１９内のビーム経路（ビーム軸ｍ）まで移動させる。これにより、散乱体２３及び吸収体２６がビーム軸ｍ上に配置される。
【００２４】
また、照射制御装置５４は、照射野情報に基づいてコリメータ部材３１Ａ，３１Ｂに対する第１移動指令を駆動制御装置５７に出力する。駆動制御装置５７は、第１移動指令に基づいて駆動装置３８，３９を駆動し、コリメータ部材３１Ａ，３１Ｂを所定位置まで移動させる。このとき、コリメータ部材３１Ａとコリメータ部材３１Ｂの間に形成されるビーム通路３５は、患者６１に対する照射野サイズに対応した幅となる。エネルギー検出器３３も、コリメータ部材３１Ｂと共に移動し、所定位置（イオンビーム通過領域のうち図５で破線よりも左側に位置するイオンビームの通過領域と交差する位置）まで移動される。照射制御装置５４は、患者６１に入射するイオンビームの入射エネルギーが設定エネルギー以上である場合に駆動制御装置５６に第２移動指令を出力する。駆動制御装置５６は、第２移動指令に基づいて駆動装置５２を駆動し、エネルギー減衰部５１をガイド部材
５３に沿ってビーム経路の一部と交差する所定位置まで移動させる。これにより、エネルギー減衰部５１は、ビーム経路３５にかからないで、エネルギー検出器３３とぴったり重なる位置まで移動する。入射エネルギーが設定エネルギー未満であれば、駆動装置５２は駆動されず、エネルギー減衰部５１はエネルギー検出器３３と重ならない位置に位置している。治療を受ける今回の患者６１に対する入射エネルギーが設定値以上になるため、エネルギー減衰部５１は、エネルギー検出器３３とぴったり重なる位置に位置する。
【００２５】
その後、回転ガントリーが回転され、照射野形成装置１８のビーム軸ｍが所定の角度に合わされる。患者６１の患部６２が位置決めにより照射野形成装置１８のビーム軸ｍと一致させられる。これで、イオンビームを患者６１に照射する準備が完了する。前述したように、前段加速器３からシンクロトロン４に入射されたイオンビームはシンクロトロン４から出射され、照射野形成装置１８に達する。このとき、シャッター１６は開いている。
【００２６】
照射野形成装置１８において、イオンビームは、散乱体２３によりビーム軸ｍと直交する方向に広げられて、吸収体２６により飛程が調整される。更に、イオンビームは、SOBP装置２８を通過し、ブロックコリメータ３０の上方に到達する。イオンビームは図３において３６のように広げられている。このイオンビームの一部はビーム通路３５を通過する。ビーム通路３５を通過したイオンビームは、ボーラス５９及び患者コリメータ６０を通過して、患部６２に照射される。このようにして、イオンビームによって患部６２が治療される。
【００２７】
ブロックコリメータ３０の上方に到達した残りのイオンビームは、一部がコリメータ部材３１Ａによって遮られ、残りがエネルギー減衰部５１を通過してエネルギー検出器３３に入射される。エネルギー検出器３３は、患部に照射されない不要なイオンビームを入射してイオンビームのエネルギーを検出する。この状態を、図５を用いて説明する。SOBP装置２８を通過したイオンビームは、図５に実線で示されたビーム強度の分布を有する。この分布のうち一対の破線の間に形成された範囲内のイオンビームは、患部６２に照射される。図５で破線よりも右側に位置する部分のイオンビームは、コリメータ部材３１Ａに当って遮られる。図５で破線よりも左側に位置する部分のイオンビーム（不要なイオンビーム）は、エネルギー減衰部５１を通過してエネルギー検出器３３に入射される。このイオンビームは、エネルギー減衰部５１でエネルギーを減衰される。エネルギー減衰部５１で減衰されるエネルギーの値は、予め測定されており、既知の値である。
【００２８】
次に、エネルギー検出器３３によるイオンビームのエネルギーの測定について説明する。エネルギー検出器３３に入射されたイオンビーム（図５で破線よりも左側に位置する部分のイオンビーム）は、一番最初の銅板４０に入射するときのイオンビームのエネルギーに応じて到達する銅板４０が決まる。すなわち、そのエネルギーが大きい程、イオンビームは、イオンビームの進行方向（ビーム軸ｍの方向）において、最も浅い位置に位置する銅板４０を基準にしてより深い位置に位置する銅板４０まで到達する。イオンビームが一番最初に入射した銅板４０からイオンビームが最後に到達した銅板４０までの各銅板４０は、各銅板に入射されたイオンビームのエネルギー損失量に応じた電荷を発生する。イオンビームは、エネルギーが０になった銅板（イオンビームが入射される銅板のうち最も深い位置に位置する銅板）４０で最大電荷を放出して停止する（図６）。それぞれの銅板
４０で発生した各電荷は、各配線４５を介してアナログ信号処理装置４３内の該当する増幅器で増幅され、デジタル信号処理装置４４に伝えられる。デジタル信号処理装置４４は、入力した各電荷量に基づいて最大の電荷量を出力した銅板４０のアドレスを認識する。銅板４０のアドレスは、エネルギー検出器３３のＳＯＢＰ装置２８側の表面からイオンビームの進行方向に順番に付された番号である。デジタル信号処理装置４４は、ＳＯＢＰ装置２８側の表面からイオンビームの進行方向に向かって、１番，２番，……とそれぞれの銅板４０に付された各アドレスをメモリ（図示せず）に記憶している。そのアドレスは、ＳＯＢＰ装置２８側の表面から何番目にある銅板４０であるかを示している。デジタル信号処理装置４４は、最大電荷を出力した銅板４０からの電荷の入力点（その銅板４０との接続位置）に基づいてそのメモリに記憶されているアドレスを検索し、最大電荷を出力した銅板４０のアドレスを認識する。デジタル信号処理装置４４は、認識した銅板４０のアドレスに基づいてイオンビームのエネルギーを求める。
【００２９】
各銅板とエネルギーの関係が試験により予め求めてられている。すなわち、エネルギー減衰部５１を通過した場合とそれを通過しない場合のそれぞれのケースに対して、エネルギーの異なる種々のイオンビームをエネルギー検出器３３に入射させ、最大電荷を出力する銅板４０のアドレスを確認する。この試験結果に基づいて得られた、各エネルギーと、これらに対応して最大電荷を出力するそれぞれの銅板４０のアドレスとの対応関係を示す情報を、デジタル信号処理装置４４の上記メモリに記憶する。その対応関係を示す情報は、エネルギー減衰部５１がイオンビームの通過領域の一部と交差する位置に位置する場合と位置しない場合のそれぞれに対して存在する。イオンビームが入射されているときに、エネルギー減衰部５１がイオンビーム通過領域の一部と交差しているか否か、及び最大電荷を出力した銅板４０のアドレスが分かれば、デジタル信号処理装置４４は、上記メモリ内のエネルギーとアドレスとの対応関係を示す情報に基づいて、そのイオンビームのエネルギーを求めることができる（イオンビームエネルギーの計測）。エネルギー減衰部５１がイオンビーム通過領域の一部と交差する位置に存在する場合には、最大電荷を出力する銅板４０のアドレスに基づいて求めたイオンビームエネルギーを、エネルギー減衰部５１でのイオンビームエネルギー減衰値で補償することによって、真のイオンビームエネルギーを求めることができる（イオンビームエネルギーの計測）。ポリイミド４１は非常に薄い（例えば７５μｍ）ため、イオンビームがポリイミド４１の位置で止まることはない。
【００３０】
デジタル信号処理装置４４は、求めたエネルギー値の情報を安全装置であるインターロック装置４７に出力する。インターロック装置４７は、イオンビームを照射して治療を行っている患者６１に対する、治療計画装置５３からのビームエネルギー情報（エネルギー設定値）を入力しており、このエネルギー設定値とデジタル信号処理装置４４からのエネルギー値（エネルギー測定値）とを比較する。インターロック装置４７はエネルギー測定値がエネルギー設定値を超えている場合にスイッチ６３を開く。このため、高周波印加装置６への高周波電力の印加が停止され、シンクロトロン４からのイオンビームの出射が強制的に停止される。また、インターロック装置４７は、エネルギー測定値がエネルギー設定値を超えている場合に、シャッター制御装置４８にシャッター閉信号を出力する。シャッター制御装置４８はシャッター閉信号に基づいてシャッター１６を閉じる。
【００３１】
インターロック装置４７はエネルギー測定値がエネルギー設定値以下の場合には、インターロック装置４７はスイッチ６３を開かない。このため、シンクロトロン４からのイオンビームの出射が継続され、照射野形成装置１８から出射されるイオンビームが患者６１に照射される。シャッター１６は開いたままである。
【００３２】
本実施例は、ブロックコリメータ３０によって遮られるイオンビームの一部をエネルギー検出器３３に入射させてイオンビームのエネルギーを検出するため、ビーム通路３５を通過したイオンビームを患者６１に照射しながらイオンビームのエネルギーを測定することができる。また、イオンビームを照射して患者６１を治療しているときで、イオンビームのエネルギーがエネルギー設定値を超えた場合には、シンクロトロン４からのイオンビームの出射を停止することができる。これによって、エネルギー設定値を超えるエネルギーのイオンビームの患者６１への照射を回避することができる。
【００３３】
本実施例では、エネルギー検出器３３がコリメータ部材３１Ｂに設置されているため、１つの駆動装置３９でエネルギー検出器３３及びコリメータ部材３１Ｂの両方を移動できる。このため、エネルギー検出器３３及びコリメータ部材３１Ｂのそれぞれに別々の駆動装置を設置する必要がないので、照射野形成装置の構成を単純化できる。エネルギー検出器３３の上流側にエネルギー減衰装置５０、具体的にはエネルギー減衰部５１を配置しているため、このエネルギー減衰部５１の利用によって、検出できるイオンビームのエネルギー範囲を増加できる。すなわち、エネルギーの高いイオンビームのエネルギーも検出できる。また、エネルギー減衰部５１を設置しないと、エネルギー検出器３３を構成する銅板４０の枚数が著しく増大しこれに伴ってカプトンの枚数も著しく増大するため、エネルギー検出器３３のビーム軸ｍ方向における厚みが非常に厚くなる。しかしながら、エネルギー減衰装置５０の設置により、エネルギー検出器３３のビーム軸ｍ方向における厚みを著しく薄くできる。
【００３４】
エネルギー減衰装置５０を設置しなくても、患者６１にイオンビームを照射しながらイオンビームのエネルギーを計測することができる。
【００３５】
エネルギー検出器３３を、コリメータ部材３１Ｂから分離してケーシング１９内でブロックコリメータ３０の上流側に別に設置しても良い。この場合には、エネルギー検出器
３３及びコリメータ部材３１Ｂを別々に移動させる駆動装置をそれぞれ設置する必要がある。
【００３６】
上記した実施例に用いた照射野形成装置１８は、回転ガントリーを有しない治療室でも使用することができる。例えば、目にイオンビームを照射する照射野形成装置は、回転ガントリーに設置されていなく回転されない。このような眼球に生じた癌の治療に用いられる照射野形成装置に、前述の照射野形成装置１８を適用することができる。目の治療に用いられる照射野形成装置１８にも、シンクロトロン４から出射されたイオンビームが導かれる。
【００３７】
本実施例におけるエネルギー測定装置３２は、シンクロトロンの替りにサイクロトロンを用いた粒子線治療装置にも適用することができる。サイクロトロンを用いた場合において、インターロック装置４７は、エネルギー測定値がエネルギー設定値を超えているとき、サイクロトロンにイオンビームを入射するイオン源の電源のスイッチを開き、シャッター制御装置４８にシャッター閉信号を出力する。スイッチを開くことによってイオン源からのイオンビームの出射が停止され、患者６１へのイオンビームの照射が停止される。イオン源の電源のスイッチを開くのは、サイクロトロンには高周波印加装置が設けられていないからである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の好適な一実施例である粒子線治療装置の照射野形成装置の縦断面図である。
【図２】本発明の好適な一実施例である粒子線治療装置の概略構成図である。
【図３】図１のブロックコリメータ及びエネルギー検出器の斜視図である。
【図４】エネルギー測定装置の構成図である。
【図５】ブロックコリメータに入射される直前のイオンビームの強度分布、及びエネルギー検出器，ビーム通路３５及びコリメータ部材３１Ａのそれぞれに入射されるイオンビームの範囲を示す説明図である。
【図６】エネルギー検出器で並列に配置された各銅板から出力される電荷の一例を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…粒子線治療装置、２…荷電粒子ビーム発生装置、４…シンクロトロン、６…高周波印加装置、９…ビーム輸送系、１５，６３…スイッチ、１６…シャッター、１８…照射野形成装置、３０…ブロックコリメータ、３１Ａ，３１Ｂ…コリメータ部材、３２…エネルギー測定装置、３３…エネルギー検出器、３８，３９，５２…駆動装置、４０…銅板、
４２…信号処理装置、４４…デジタル信号処理装置、４７…インターロック装置、４８…シャッター制御装置、５０…エネルギー減衰装置、５１…エネルギー減衰部、５４…照射制御装置、５６，５７…駆動制御装置。
【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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