(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を放射する荷電粒子線発生手段と、上記荷電粒子線が照射のために入射される方向であるＺ方向に直交するＸ方向において所定の厚さを有する複数の層状領域から構成される３次元照射領域中の所定の層状領域に上記荷電粒子線発生手段から放射された荷電粒子線を照射させる層状領域照射手段と、上記荷電粒子線のビームエネルギーを変更させるエネルギー変更手段と、上記荷電粒子線の照射範囲を上記Ｘ及びＺ方向に直交するＹ方向と平行な方向において制限する照射範囲制限手段と、上記荷電粒子線のビームエネルギーを変調するエネルギーコンペンセータと、上記荷電粒子線が照射される上記層状領域を変更する照射層状領域変更手段とを備え、
上記エネルギーコンペンセータは、上記Ｙ方向及びＺ方向において複数の層をなして互いに平行に配置された複数の棒と、各棒を上記Ｘ方向と平行な方向に独立に移動させ荷電粒子線通過領域に出入りさせる棒駆動手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子線照射装置。
【請求項２】
層状領域照射手段は、荷電粒子線をＸ方向と平行な方向に偏向させるＸ方向偏向手段と、Ｙ方向と平行な方向にスキャンさせるＹ方向スキャン手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項３】
Ｙ方向スキャン手段は、照射範囲制限手段としても機能することを特徴とする請求項２記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項４】
Ｚ方向において隣接して積層する２つの棒の層のうちの一方の層を構成する棒の隙間と、他方の層を構成する棒の隙間とが重ならないように、棒が配置していることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項５】
エネルギーコンペンセータは、棒の先端を支持する先端支持部を備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項６】
照射層状領域変更手段は、３次元照射領域をＸ方向と平行な方向に移動させる３次元照射領域移動手段であることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項７】
エネルギーコンペンセータをＸ方向と平行な方向に移動させるエネルギーコンペンセータ移動手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項８】
エネルギーコンペンセータは、棒と棒駆動手段とを一体としてＸ方向と平行な方向に移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項９】
エネルギーコンペンセータは、エネルギー変更手段としても機能することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項１０】
荷電粒子線発生手段は、エネルギー変更手段としても機能することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項１１】
二次元平面上に、複数の層をなして当該平面に垂直に配置された複数の棒と、各棒を上記平面に垂直な方向に独立に移動させる棒駆動手段とを備えたエネルギーコンペンセータ。
【請求項１２】
３次元照射領域を、荷電粒子線の照射方向であるＺ方向に直交するＸ方向において所定の厚さを有するｎ個の層状領域に分割する第１工程と、
荷電粒子線を照射する上記層状領域を第ｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ）番目の層状領域に設定する第２工程と、
上記荷電粒子線の照射範囲が上記Ｘ及びＺ方向に直交するＹ方向と平行な方向において第ｉ番目の層状領域内となるように制限し、上記Ｙ−Ｚ面上に複数の層をなして、当該Ｙ−Ｚ面に垂直に複数配列された上記Ｘ方向に独立駆動可能な棒の少なくとも一部を上記Ｘ方向へ駆動して、上記棒のＺ方向の合計厚さを上記第ｉ番目の層状領域内で上記Ｙ方向位置に依存して調整することにより、上記荷電粒子線のビームエネルギーを、上記荷電粒子線の停止位置の軌跡が上記第ｉ番目の層状領域の奥側境界面の形状と略一致するように変調して、上記第ｉ番目の層状領域に上記荷電粒子線を照射する第３工程と、
上記第ｉ番目の層状領域における上記荷電粒子線の照射が終了した場合、ｉ≠ｎのとき、上記荷電粒子線を照射する上記層状領域を第ｉ＋１番目の層状領域に設定して第３工程を行い、ｉ＝ｎのとき、上記荷電粒子線の照射を終了する第４工程とを備えた荷電粒子線照射方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被照射体中の被照射部に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置及びその装置に用いるエネルギーコンペンセータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、文献「Ｅ．  Ｐｅｄｒｏｎｉ，  Ｈａｄｒｏｎｔｈｅｒａｐｙ  ｉｎ  Ｏｎｃｏｌｏｇｙ，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＦｉｒｓｔＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｈａｄｒｏｎｔｈｅｒａｐｙ，  Ｃｏｍｏ，  Ｉｔａｌｙ，  １８−２１  Ｏｃｔｏｂｅｒ  １９９３，  Ｕｇｏ  Ａｍａｌｄｉ  ａｎｄ  Ｂｏｒｊｅ  Ｌａｓｓｅｏｎ，  ４３４−４５２」に示された従来の荷電粒子線照射装置の構成を示す断面図である。図１１は患者の体内にある腫瘍に荷電粒子線を照射する様子を示している。図１１において、１は荷電粒子線照射装置、２は荷電粒子線発生装置（図示せず）から放射された荷電粒子線、３は荷電粒子線２のビームエネルギーを変更させるエネルギーシフタ、４は荷電粒子線２を散乱して広げる散乱体、５は荷電粒子線発生装置（図示せず）から放射され、散乱体４で広げられた荷電粒子線、６は荷電粒子線５の照射範囲を制限する多葉コリメータ、７は荷電粒子線５のビームエネルギーを変調するエネルギーコンペンセータ、８は荷電粒子線５の被照射体である患者、９は患者８の体内にある腫瘍である。
【０００３】
エネルギーシフタ３は複数の薄い板で構成されており、荷電粒子線２が透過する板の枚数を変えることによりその厚さを変えて荷電粒子線２のエネルギー減衰量を変え、荷電粒子線５を腫瘍９に照射した場合の荷電粒子線５の停止位置を変えることができる。また、エネルギーコンペンセータ７は荷電粒子線５のエネルギーを吸収する材料で形成されており、荷電粒子線５を腫瘍９に照射した場合の荷電粒子線５の停止位置の軌跡が腫瘍９の奥側境界面の形状と略一致するような三次元形状をしている。また、多葉コリメータ６は荷電粒子線５を腫瘍９に照射した場合の荷電粒子線５の照射範囲が腫瘍９内となるように、荷電粒子線５の通過範囲を荷電粒子線２の進行方向と垂直な面内において自由に制限することができる。
【０００４】
次に動作について説明する。
患者８の体内にある腫瘍９に荷電粒子線５を照射する場合、先ず、エネルギーシフタ３の厚さを調節し、荷電粒子線５を腫瘍９に照射した場合の荷電粒子線５の停止位置が腫瘍９の奥側境界面のすぐ内側となるようにする。また、多葉コリメータ６を調節し、荷電粒子線５を腫瘍９に照射した場合の荷電粒子線５の照射範囲が腫瘍９内になるようにする。そして、このような状態で、荷電粒子線制御装置（図示せず）を用いて荷電粒子線２をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、荷電粒子線を所定粒子数だけ照射する。
【０００５】
その後、エネルギーシフタ３の厚さを所定量だけ増やし（例えば、水相当で４ｍｍ）、荷電粒子線５を患者８に照射した場合の荷電粒子線５の停止位置が少し手前側となるようにする。また、多葉コリメータ６を調節し、荷電粒子線５を患者８に照射した場合の荷電粒子線５の停止位置が腫瘍９内になるようにする。そして、このような状態で、荷電粒子線制御装置（図示せず）を用いて荷電粒子線２をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、荷電粒子を所定粒子数だけ照射する。
【０００６】
以後、荷電粒子線５を腫瘍９に照射した場合の荷電粒子線５の停止位置が、腫瘍９の手前側境界面の近傍になるまで、同様の工程を繰り返す。
【０００７】
なお、図１１中、１０は荷電粒子線５の停止位置の軌跡を示す。図１１では、符号１０は一部の軌跡についてのみ付している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の荷電粒子線照射装置は以上のように構成されているので、エネルギーコンペンセータ７は複雑な３次元形状をしている。このため、エネルギーコンペンセータ７の作成に時間がかかるという課題があった。
【０００９】
また、従来の荷電粒子線照射装置は以上のように構成されているので、患者８ごと、腫瘍９ごと、さらには同じ腫瘍９でも荷電粒子線５の照射角度ごとにエネルギーコンペンセータ７を形成しなければならない。すなわち、エネルギーコンペンセータ７を繰り返し使用することができない。このため、荷電粒子線の照射により放射化された使用済みのエネルギーコンペンセータ７の保管と廃棄のコストがかかるという課題があった。
【００１０】
また、従来の荷電粒子線照射装置は以上のように構成されているので、散乱体４により荷電粒子線２を散乱して広げている。このため、荷電粒子線２の利用効率が低い（３割以下）という課題があった。
【００１１】
この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、作成が容易であって繰り返し使用することができるエネルギーコンペンセータを備えた荷電粒子線照射装置及びその装置における荷電粒子線照射方法を得ることを目的とする。
【００１２】
また、この発明は荷電粒子線の利用効率の高い荷電粒子線照射装置及びその装置における荷電粒子線照射方法を得ることを目的とする。
【００１３】
また、この発明は単純な構成であって繰り返し使用することができるエネルギーコンペンセータを得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、荷電粒子線を放射する荷電粒子線発生手段と、荷電粒子線が照射のために入射される方向であるＺ方向に直交するＸ方向において所定の厚さを有する複数の層状領域から構成される３次元照射領域中の所定の層状領域に荷電粒子線発生手段から放射された荷電粒子線を照射させる層状領域照射手段と、荷電粒子線のビームエネルギーを変更させるエネルギー変更手段と、荷電粒子線の照射範囲をＸ及びＺ方向に直交するＹ方向と平行な方向において制限する照射範囲制限手段と、荷電粒子線のビームエネルギーを変調するエネルギーコンペンセータと、荷電粒子線が照射される層状領域を変更する照射層状領域変更手段とを備え、エネルギーコンペンセータは、Ｙ方向及びＺ方向において複数の層をなして互いに平行に配置された複数の棒と、各棒をＸ方向と平行な方向に独立に移動させ荷電粒子線通過領域に出入りさせる棒駆動手段とを備えたものである。
【００１５】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、層状領域照射手段が、荷電粒子線をＸ方向と平行な方向に偏向させるＸ方向偏向手段と、Ｙ方向と平行な方向にスキャンさせるＹ方向スキャン手段とを備えたものである。
【００１６】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、Ｙ方向スキャン手段が、照射範囲制限手段としても機能するものである。
【００１７】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、Ｚ方向において隣接して積層する２つの棒の層のうちの一方の層を構成する棒の隙間と、他方の層を構成する棒の隙間とが重ならないように、棒が配置しているものである。
【００１８】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、エネルギーコンペンセータが、棒の先端を支持する先端支持部を備えたものである。
【００１９】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、照射層状領域変更手段が、３次元照射領域をＸ方向と平行な方向に移動させる３次元照射領域移動手段であるものである。
【００２０】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、エネルギーコンペンセータをＸ方向と平行な方向に移動させるエネルギーコンペンセータ移動手段を備えたものである。
【００２１】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、エネルギーコンペンセータが、棒と棒駆動手段とを一体としてＸ方向と平行な方向に移動させる移動手段を備えたものである。
【００２２】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、エネルギーコンペンセータが、エネルギー変更手段としても機能するものである。
【００２３】
この発明に係る荷電粒子線照射装置は、荷電粒子線発生手段が、エネルギー変更手段としても機能するものである。
【００２４】
この発明に係るエネルギーコンペンセータは、二次元平面上に、複数の層をなして当該平面に垂直に配置された複数の棒と、各棒を平面に垂直な方向に独立に移動させる棒駆動手段とを備えたものである。
【００２５】
この発明に係る荷電粒子線照射方法は、３次元照射領域を、荷電粒子線の照射方向であるＺ方向に直交するＸ方向において所定の厚さを有するｎ個の層状領域に分割する第１工程と、荷電粒子線を照射する層状領域を第ｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ）番目の層状領域に設定する第２工程と、荷電粒子線の照射範囲がＸ及びＺ方向に直交するＹ方向と平行な方向において第ｉ番目の層状領域内となるように制限し、Ｙ−Ｚ面上に複数の層をなして、当該Ｙ−Ｚ面に垂直に複数配列されたＸ方向に独立駆動可能な棒の少なくとも一部をＸ方向へ駆動して、棒のＺ方向の合計厚さを第ｉ番目の層状領域内でＹ方向位置に依存して調整することにより、荷電粒子線のビームエネルギーを、荷電粒子線の停止位置の軌跡が第ｉ番目の層状領域の奥側境界面の形状と略一致するように変調して、第ｉ番目の層状領域に荷電粒子線を照射する第３工程と、第ｉ番目の層状領域における荷電粒子線の照射が終了した場合、ｉ≠ｎのとき、荷電粒子線を照射する層状領域を第ｉ＋１番目の層状領域に設定して第３工程を行い、ｉ＝ｎのとき、荷電粒子線の照射を終了する第４工程とを備えたものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による荷電粒子線照射装置を示す構成図である。図１は患者の体内にある腫瘍に荷電粒子線を照射する様子を示している。図１において、１１は荷電粒子線照射装置、１２は荷電粒子線を放射する、加速器などから構成された荷電粒子線発生装置（荷電粒子線発生手段）、１３は荷電粒子線発生装置１２から放射された荷電粒子線をＯＮ／ＯＦＦ制御する、電磁石などから構成された荷電粒子線制御装置、１４は荷電粒子線発生装置１２から放射された荷電粒子線の進行方向を切り替える、電磁石などから構成された荷電粒子線輸送装置、１５は荷電粒子線発生装置１２から放射された荷電粒子線、１６は荷電粒子線１５をＸ方向と平行な方向に偏向させるＸ方向偏向用電磁石（層状領域照射手段、照射層状領域変更手段、Ｘ方向偏向手段）、１７は荷電粒子線１５をＹ方向と平行な方向にスキャンさせるＹ方向スキャン用電磁石（層状領域照射手段、Ｙ方向スキャン手段）、１８は荷電粒子線発生装置１２から放射され、Ｘ方向偏向用電磁石１６により偏向され、Ｙ方向スキャン用電磁石１７によりスキャンされた荷電粒子線、１９は荷電粒子線１８のビームエネルギーを変調するエネルギーコンペンセータ、２０は荷電粒子線１８の通過位置、その通過位置における通過粒子数などを計測するビームモニタ、２１は荷電粒子線１８のビームエネルギーを変更させるエネルギーシフタ（エネルギー変更手段）、２２は荷電粒子線１８の照射範囲を制限するコリメータ（照射範囲制限手段）、２３は装置全体を制御するコンピュータ、２４は荷電粒子線１８の被照射体である患者、２５は患者２４の体内にある腫瘍（３次元照射領域）である。
【００２７】
図２は患者の体内にある腫瘍をＺ方向から見たときの平面図である。図２はコリメータの手前側から患者の体内にある腫瘍を見たときの様子を示している。図３は腫瘍の斜視図である。図３は腫瘍に荷電粒子線を照射したときの様子を示している。この荷電粒子線照射装置１１では、腫瘍２５が、Ｘ方向と平行な方向において所定の厚さ（例えば、５ｍｍ）を有する複数の層状領域から構成されるものとみなす。図２及び図３では、腫瘍２５が、Ｘ方向と平行な方向において所定の厚さを有する複数の層状領域から構成されるものとして示している。図２及び図３において、２５ａは腫瘍２５を構成する層状領域である。図２及び図３では、符号２５ａを代表的な層状領域についてのみ付している。また、図２において、２５ｂは層状領域２５ａの中心面である。図２では、符号２５ｂを代表的な層状領域２５ａの中心面についてのみ付している。図３において、２５ｃは層状領域２５ａの奥側境界面である。図３では、符号２５ｃを代表的な層状領域２５ａの奥側境界面についてのみ付している。図３において、矢印ａは荷電粒子線をＸ方向と平行な方向に偏向させたときの最大偏向範囲を示し、矢印ｂは荷電粒子線をＹ方向と平行な方向にスキャンさせたときの最大スキャン範囲を示す。
【００２８】
なお、図１において、エネルギーコンペンセータ１９、患者２４及び腫瘍２５は、荷電粒子線１５の進行方向を含み、かつＹＺ平面と平行な平面による断面を示している。
【００２９】
荷電粒子線制御装置１３は、荷電粒子線発生装置１２から放射された荷電粒子線１５の進行方向を、ＯＮ状態において荷電粒子線輸送装置１４に入射するように偏向し、ＯＦＦ状態において荷電粒子線輸送装置１４に入射しないように偏向する。また、エネルギーシフタ２１は複数の薄い板で構成されており、荷電粒子線１８が透過する板の枚数を変えることによりその厚さを変えて荷電粒子線１８のエネルギー減衰量を変え、荷電粒子線１８を腫瘍２５に照射した場合の荷電粒子線１８の停止位置を変えることができる。また、コリメータ２２はＹ方向と平行な方向に移動する２つの部分から構成されており、荷電粒子線１８を腫瘍２５に照射した場合の荷電粒子線１８の照射範囲がＹ方向と平行な方向において層状領域２５ａ内となるように、Ｙ方向と平行な方向にスキャンされた荷電粒子線１８の通過範囲をＹ方向と平行な方向において制限することができる。
【００３０】
図４はこの発明の実施の形態１による荷電粒子線照射装置に用いるエネルギーコンペンセータの概略的な構成図である。図４において、１９ａは荷電粒子線１８が通過する荷電粒子線通過領域、１９ｂはＸ方向と平行な方向に移動して荷電粒子線通過領域１９ａに出入りする、荷電粒子線１８を吸収する材料で形成された棒、１９ｃは棒１９ｂの基端部、１９ｄは棒１９ｂの先端部、１９ｅは棒１９ｂの基端部１９ｃを支持する基端支持部、１９ｆは棒１９ｂを荷電粒子線通過領域１９ａに出したときに棒１９ｂの先端部１９ｄを支持する先端支持部、１９ｇは基端支持部１９ｅに設けられた、棒１９ｂがＸ方向と平行な方向に移動するときのレールとして機能する筒状部、１９ｈは先端支持部１９ｆに形成された、棒１９ｂの先端部１９ｄを収納する収納凹部、１９ｉは筒状部１９ｇの周囲に巻かれたコイルからなる電磁石（棒駆動手段）、１９ｊはＮ極を棒１９ｂの基端部１９ｃ側に向けて、棒１９ｂの基端部１９ｃに取り付けられた永久磁石（棒駆動手段）である。図４では、図面を簡略化するため、棒１９ｂを２つだけ示している。図５はこの発明の実施の形態１による荷電粒子線照射装置に用いるエネルギーコンペンセータを構成する複数の棒の配置を示す断面図である。図５は荷電粒子線１５の進行方向を含み、かつＹＺ平面と平行な平面による断面を示している。図６はこの発明の実施の形態１による荷電粒子線照射装置に用いるエネルギーコンペンセータを構成する複数の棒の配置を示す斜視図である。図５及び図６は荷電粒子線１８を患者２４に照射した場合の荷電粒子線１８の停止位置の軌跡が、層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形状と略一致するように棒１９ｂが移動している状態を示している。図４から図６において、矢印ｃは荷電粒子線１８の照射方向を示す。図１、図５及び図６では、符号１９ｂを一部の棒についてのみ付している。
【００３１】
エネルギーコンペンセータ１９は、Ｙ方向及びＺ方向において複数の層をなして互いに平行に配置された複数の棒１９ｂを備え、さらに、各棒１９ｂをＸ方向と平行な方向に独立に移動させるため、棒１９ｂ毎に電磁石１９ｉ及び永久磁石１９ｊを備えている。棒１９ｂは、荷電粒子線１８を腫瘍２５に照射した場合の荷電粒子線１８の停止位置の軌跡が層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形状と略一致するように移動する。荷電粒子線通過領域１９ａのＸ方向の幅は、腫瘍２５のＸ方向の厚さより大きい。また、棒１９ｂは、Ｚ方向において隣接して積層する２つの棒１９ｂの層のうち一方の層を構成する棒１９ｂの隙間と、他方の層を構成する棒１９ｂの隙間とが重ならないようにわずかにずれて配置している。これにより、棒１９ｂの隙間からの荷電粒子線１８の漏れが抑制される。また、棒１９ｂは、荷電粒子線通過領域１９ａに出たときに先端支持部１９ｆに、その先端部１９ｄが支持される。これにより、棒１９ｂのたわみが抑制され、棒１９ｂの軸中心位置が高精度に再現される。
【００３２】
なお、図５では、棒１９ｂの断面の形状が矩形である場合について示したが、その他の形状であってもよく、棒１９ｂの断面の形状を変えた場合にはその形状にあわせて筒状部１９ｇの形状及び電磁石１９ｉの形状を変える。また、図４では、棒１９ｂの先端部１９ｄが円錐状である場合について示したが、その他の形状であってもよく、棒１９ｂの先端の形状を変えた場合にはその形状にあわせて収納凹部１９ｈの形状を変える。また、棒１９ｂの先端部１９ｄをゴムなどの弾性物質で形成してもよく、その場合、棒１９ｂの先端部１９ｄが収納凹部１９ｈにはまって停止するときの振動と騒音が低減する。また、図４では、棒１９ｂを、電磁石１９ｉと永久磁石１９ｊとを用いて移動させる場合について示したが、永久磁石１９ｊを電磁石に代え、２つの電磁石により棒を移動してもよい。また、図５では、すべての棒１９ｂの断面の形状及びサイズが同じ場合について示したが、必ずしもすべての棒１９ｂの断面の形状及びサイズを同じにする必要はない。断面のサイズが２ｍｍから５ｍｍ程度であれば実用上問題はない。また、棒１９ｂを形成する材料としては、人体に組成が近いものを用いるが、放射線に強いポリスチレンなどを用いることもできる。
【００３３】
次に動作について説明する。
荷電粒子線照射装置１１を用いて腫瘍２５に荷電粒子線１８を照射する場合、先ず、腫瘍２５をＸ方向において所定の厚さを有するｎ個の層状領域２５ａに分割し（すなわち、腫瘍２５がＸ方向と平行な方向において所定の厚さを有する複数の層状領域２５ａから構成されるものとみなす。）、ｎ個の層状領域２５ａに１からｎの番号を割り当てる。
【００３４】
その後、荷電粒子線１８が第１番目の層状領域２５ａの中心面２５ｂを照射するようにＸ方向偏向用電磁石１６の磁場を設定することにより、荷電粒子線１８を照射する層状領域２５ａを第１番目の層状領域２５ａに設定する。なお、Ｘ方向偏向用電磁石１６の磁場の設定は、予めコンピュータ２３に入力されたデータに基づいて行う。
【００３５】
その後、荷電粒子線１８の停止位置の軌跡が第１番目の層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形状と略一致するように変調され、かつ、荷電粒子線１８の照射範囲がＹ方向と平行な方向において第１番目の層状領域２５ａ内となるように制限された荷電粒子線１８を、荷電粒子線１８のビームエネルギーを段階的に変えながら第１番目の層状領域２５ａに照射する。
【００３６】
すなわち、この実施の形態では、荷電粒子線１８の停止位置の軌跡が第１番目の層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形状と略一致するように荷電粒子線１８を変調するために、エネルギーコンペンセータ１９の棒１９ｂを移動する。そして、荷電粒子線１８を第１の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線１８の軌跡が第１番目の層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形状と略一致するようにする。また、荷電粒子線１８の照射範囲がＹ方向と平行な方向において第１番目の層状領域２５ａ内となるように制限するために、コリメータ２２を調節する。そして、荷電粒子線１８を第１の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線１８の照射範囲がＹ方向と平行な方向において第１番目の層状領域２５ａ内となるようにする。また、エネルギーシフタ２１の厚さを調節し、荷電粒子線１８を第１の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線１８の停止位置が第１の層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃのすぐ内側となるようにする。なお、エネルギーコンペンセータ１９の棒１９ｂの移動、コリメータ２２の調節、及びエネルギーシフタ２１の厚さ調節は、予めコンピュータ２３に入力しておいてデータに基づいて行う。データとして、例えば、患者２４の体内の電子密度、層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形状などである。
【００３７】
そして、このような状態で、荷電粒子線制御装置１３により、荷電粒子線発生装置１２から放射された荷電粒子線１５を、荷電粒子線輸送装置１４に入射するように偏向し、荷電粒子線１５をＯＮ状態にする。荷電粒子線輸送装置１４に入射した荷電粒子線１５は、荷電粒子線輸送装置１４によりその進行方向が切り替えられ、Ｘ方向偏向用電磁石１６により偏向され、Ｘ方向偏向用電磁石１６により偏向された荷電粒子線１８は第１番目の層状領域２５ａの中心面２５ｂを照射する。
【００３８】
そして、Ｙ方向スキャン用電磁石１７により荷電粒子線１８を第１番目の層状領域２５ａの中心面２５ｂの位置でスキャンする。ビームモニタ２０により荷電粒子線１８の通過位置、その通過位置における通過粒子数などを計測し、照射粒子数が所定粒子数に達した際、コンピュータ２３は荷電粒子線制御装置１３に荷電粒子線１５をＯＦＦ状態にする信号を出し、荷電粒子線制御装置１３により、荷電粒子線発生装置１２から放射された荷電粒子線１５を、荷電粒子線輸送装置１４に入射しない方向に偏向し、荷電粒子線１５をＯＦＦ状態とする。
【００３９】
荷電粒子線１５をＯＦＦ状態とした後、エネルギーシフタ２１の厚さを所定量だけ増やし（例えば、水相当で４ｍｍ）、荷電粒子線１８を第１の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線１８の停止位置が少し手前側となるようにする。また、コリメータ２２を調節して、荷電粒子線１８を第１の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線１８の照射範囲がＹ方向と平行な方向において第１番目の層状領域２５ａ内となるようにする。そして、荷電粒子線制御装置１３により、荷電粒子線発生装置１２から放射された荷電粒子線１５を、荷電粒子線輸送装置１４に入射する方向に偏向し、荷電粒子線１５をＯＮ状態とし、荷電粒子を所定粒子数だけ照射する。
【００４０】
以後、荷電粒子線１８を第１の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線１８の停止位置が、第１の層状領域２５ａの手前側境界面の近傍になるまで、同様の工程を繰り返し、第１の層状領域２５ａに対する荷電粒子線１８の照射を終了する。
【００４１】
第１の層状領域２５ａに対する荷電粒子線１８の照射が終了した後、荷電粒子線１８が第２番目の層状領域２５ａの中心面２５ｂを照射するようにＸ方向偏向用電磁石１６の磁場を設定することにより、荷電粒子線１８を照射する層状領域２５ａを第２番目の層状領域２５ａに設定する。そして、上述した場合と同様にして、第２の層状領域２５ａに対して荷電粒子線１８を照射する。以後、同様に、第３番目から第ｎ番目の層状領域２５ａに対して、順に荷電粒子線１８を照射する。第ｎ番目の層状領域２５ａに対する荷電粒子線１８の照射終了後、荷電粒子線１８の照射を終了する。
【００４２】
なお、図１中、２６は荷電粒子線１８の停止位置の軌跡を示す。図１では符号２６は一部の軌跡についてのみ付している。
【００４３】
以上のように、この実施の形態１によれば、エネルギーコンペンセータ１９は、Ｙ方向及びＺ方向において複数の層をなして互いに平行に配置された複数の棒１９ｂと、各棒１９ｂをＸ方向と平行な方向に独立に移動させ荷電粒子線通過領域１９ａに出入りさせる棒駆動手段とを備えたものであるので、エネルギーコンペンセータ１９を容易に作成することができる効果が得られる。また、エネルギーコンペンセータ１９を繰り返し使用することができる効果が得られる。
【００４４】
また、エネルギーコンペンセータ１９の作成が容易であり、かつエネルギーコンペンセータ１９の繰り返し使用ができるので、治療効率が向上し、治療コストが低減する効果が得られる。
【００４５】
また、この実施の形態１によれば、Ｘ方向偏向用電磁石１６及びＹ方向スキャン用電磁石１７を用いて荷電粒子線１８を腫瘍２５に照射するので、腫瘍２５の所定の領域に荷電粒子線１８を照射することができ、荷電粒子線１８の利用効率が高くなる効果が得られる。
【００４６】
また、荷電粒子線１８を腫瘍２５の所定の領域に照射することができるので、装置の放射化及びそれに伴う患者や放射線治療技師などへの被爆を低減する効果が得られる。
【００４７】
また、この実施の形態１による荷電粒子線照射装置１１を回転ガントリと称する荷電粒子線回転治療装置に組み込んだ場合、散乱体などを用いて照射野を形成する必要がないため、装置の小型化が図れる効果が得られる。
【００４８】
なお、この実施の形態では、エネルギーシフタ２１がエネルギーコンペンセータ１９とコリメータ２２との間に位置する場合について説明したが、図７に示ように、Ｘ方向偏向用電磁石１６の上流側に位置する場合でも同様の効果が得られる。ただし、ビームエネルギーが変わる度に、Ｘ方向偏向用電磁石１６の磁場を再設定し、荷電粒子線１８が同じ層状領域を照射するようにする必要がある。
【００４９】
また、この実施の形態では、荷電粒子線制御装置１３により荷電粒子線１５をＯＮ／ＯＦＦ制御する場合について説明したが、荷電粒子線発生装置１２により荷電粒子線１５をＯＮ／ＯＦＦ制御する場合でも同様の効果が得られる。例えば、荷電粒子線発生装置１２として、加速器を用いた場合には、イオン源をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより荷電粒子線１５をＯＮ／ＯＦＦ制御することができる。
【００５０】
また、この実施の形態では、Ｘ方向偏向用電磁石１６の磁場を変えて荷電粒子線１８を照射する層状領域２５ａを変える場合について説明したが、患者２４を載せるベッド（図示せず）にＸ方向と平行な方向への移動手段を設け（これが、照射層状領域変更手段が、３次元照射領域をＸ方向と平行な方向に移動させる３次元照射領域移動手段である場合である。）、ベッドをＸ方向と平行な方向へ移動させることにより、荷電粒子線１８を照射する層状領域２５ａを変えることもできる。この場合、エネルギーコンペンセータ１９における荷電粒子線通過領域１９ａのＸ方向の幅は、層状領域２５ａのＸ方向の厚さだけあれば十分であり、荷電粒子線照射装置が小型化できる効果が得られる。
【００５１】
また、この実施の形態では、エネルギーコンペンセータ１９における荷電粒子線通過領域１９ａのＸ方向の幅が腫瘍２５のＸ方向の厚さより広い場合について説明したが、エネルギーコンペンセータ１９をＸ方向と平行な方向へ移動させる移動手段を設ける（これが、エネルギーコンペンセータをＸ方向と平行な方向に移動させるエネルギーコンペンセータ移動手段を備えた場合である。）ことにより、エネルギーコンペンセータ１９における荷電粒子線通過領域１９ａのＸ方向の幅を、層状領域２５ａのＸ方向の厚さ程度とすることができる。また、エネルギーコンペンセータ１９に棒１９ｂと棒１９ｂを駆動する手段とを一体としてＸ方向と平行な方向へ移動させる移動手段を設ける（これが、エネルギーコンペンセータが棒と棒駆動手段とを一体としてＸ方向と平行な方向へ移動させる移動手段を備えた場合である。）ことによっても、エネルギーコンペンセータ１９における荷電粒子線通過領域１９ａのＸ方向の幅を、層状領域２５ａのＸ方向の厚さ程度とすることができる。ただし、これらの場合、Ｘ方向偏向用電磁石１６の磁場の変更に合わせて、棒１９ｂと棒１９ｂを駆動する手段とを一体としてＸ方向と平行な方向へ移動させる必要がある。これらの場合、荷電粒子線照射装置が小型化できる効果が得られる。
【００５２】
また、この実施の形態では、エネルギーシフタ２１の厚さを増やす度にコリメータ２２を調節して、荷電粒子線１８を第１の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線１８の照射範囲がＹ方向と平行な方向において層状領域２５ａ内となるようにする場合について説明したが、エネルギーシフタ２１の厚さを増やす度にＹ方向スキャン用電磁石１７の磁場のスキャン範囲を再設定することにより荷電粒子線１８の照射範囲がＹ方向と平行な方向において層状領域２５ａ内となるようにすることができる。これが、Ｙ方向スキャン手段を、荷電粒子線が照射される層状領域をＹ方向と平行な方向において制限する照射範囲制限手段として用いる場合である。この場合、コリメータ２２が不要となり、荷電粒子線照射装置が簡略化し小型化する効果、荷電粒子線照射装置の信頼性が向上する効果、及び荷電粒子線照射装置のコストが下がる効果が得られる。
【００５３】
また、この実施の形態では、エネルギーシフタ２１の厚さを徐々に大きくして、荷電粒子線１８を層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線１８の停止位置を奥側から手前側に徐々に移動させる場合について説明したが、荷電粒子線１８を層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線１８の停止位置をランダムに移動させる場合であっても同様の効果が得られる。
【００５４】
実施の形態２．
この実施の形態では、エネルギーコンペンセータを荷電粒子線のビームエネルギーを変更させるエネルギー変更手段としても用いる場合について説明する。
【００５５】
図８はこの発明の実施の形態２による荷電粒子線照射装置を示す構成図である。図８は患者の体内にある腫瘍に荷電粒子線を照射する様子を示している。図８において、３１は荷電粒子線照射装置、３２は荷電粒子線１８のビームエネルギーを変調するエネルギーコンペンセータ（エネルギー変更手段）、３２ｂはＸ方向と平行な方向に移動して荷電粒子線通過領域に出入りする、荷電粒子線１８を吸収する材料で形成された棒である。その他の構成要素は図１において同一符号を付して示したものと同一あるいは同等であるため、その説明は省略する。
【００５６】
この実施の形態におけるエネルギーコンペンセータ３２は、実施の形態１におけるエネルギーコンペンセータ１９と同様の構造をしている。ただし、この実施の形態におけるエネルギーコンペンセータ３２では、荷電粒子線１８を腫瘍２５に照射した場合の荷電粒子線１８の停止位置の軌跡が層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形状と略一致するとともに、荷電粒子線１８を腫瘍２５に照射した場合の荷電粒子線１８の停止位置が腫瘍２５内となるように、棒３２ｂが移動する。すなわち、エネルギーコンペンセータ３２を用いて荷電粒子線１８のビームエネルギーを減衰させることによって、荷電粒子線１８を腫瘍２５に照射した場合の荷電粒子線１８の停止位置が腫瘍２５内となるようにするため、図８に示すように、実施の形態１の場合に比べて、荷電粒子線１８が通過する部分により多くの棒３２ｂを配置する。
【００５７】
以上のように、この実施の形態２によれば、エネルギーコンペンセータを荷電粒子線のエネルギーを変更させるエネルギー変更手段としても用いるので、実施の形態１の場合に必要であったエネルギーシフタが不要となり、荷電粒子線照射装置が簡略化し小型化する効果、荷電粒子線照射装置の信頼性が向上する効果、及び荷電粒子線照射装置のコストが下がる効果が得られる。
【００５８】
なお、荷電粒子線発生装置１２として、例えば、シンクロトロン加速器を用いた場合には、荷電粒子線発生装置１２をエネルギー変更手段として用いることができる。この場合、上述した効果と同様の効果が得られる。ただし、ビームエネルギーが変わる度に、Ｘ方向偏向用電磁石１６の磁場を再設定し、荷電粒子線１８が同じ層状領域を照射するようにする必要がある。
【００５９】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３による荷電粒子線照射装置を示す構成図である。図９は患者の体内にある腫瘍に荷電粒子線を照射する様子を示している。図９において、４１は荷電粒子線照射装置、４２は荷電粒子線１５を散乱して広げる散乱体（層状領域照射手段）、４３は荷電粒子線発生装置１２から放射され、散乱体４２で広げられた荷電粒子線、４４は荷電粒子線４３の照射範囲を制限するコリメータである。その他の構成要素は図１において同一符号を付して示したものと同一あるいは同等であるため、その説明は省略する。
【００６０】
図１０はコリメータをＺ方向から見たときの平面図である。図１０において、４４ａはＸ方向と平行な方向に移動する２つの部分から構成されるＸ方向移動コリメータ（層状領域照射手段、照射層状領域変更手段）、４４ｂはＹ方向と平行な方向に移動する２つの部分から構成されるＹ方向移動コリメータ（照射範囲制限手段）である。
【００６１】
なお、図９において、エネルギーコンペンセータ１９、患者２４、腫瘍２５、散乱体４２及びコリメータ４４は、荷電粒子線１５の進行方向を含み、かつＹＺ平面と平行な平面による断面を示している。
【００６２】
Ｘ方向移動コリメータ４４ａは、荷電粒子線４３を腫瘍２５に照射した場合に荷電粒子線４３が所定の層状領域２５ａのみを照射するするように、荷電粒子線４３の通過範囲をＸ方向と平行な方向において制限することができる。また、Ｙ方向移動コリメータ４４ｂは、荷電粒子線４３を腫瘍２５に照射した場合の荷電粒子線４３の停止位置が腫瘍２５内となるように、荷電粒子線４３の通過範囲をＹ方向と平行な方向において制限することができる。
【００６３】
次に動作について説明する。
荷電粒子照射装置４１を用いて腫瘍２５に荷電粒子線４３を照射する場合、先ず、腫瘍２５をＸ方向において所定の厚さを有するｎ個の層状領域２５ａに分割し（すなわち、腫瘍２５がＸ方向と平行な方向において所定の厚さを有する複数の層状領域２５ａから構成されるものとみなす。）、ｎ個の層状領域２５ａに１からｎの番号を割り当てる。
【００６４】
その後、荷電粒子線４３が第１番目の層状領域２５ａを照射するようにＸ方向移動コリメータ４４ａを設定することにより、荷電粒子線４３を照射する層状領域２５ａを第１番目の層状領域２５ａに設定する。なお、Ｘ方向移動コリメータ４４ａの設定は、予めコンピュータ２３に入力されたデータに基づいて行う。
【００６５】
その後、荷電粒子線４３の停止位置の軌跡が第１番目の層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形状と略一致するように変調されかつ荷電粒子線４３の照射範囲がＹ方向と平行な方向において第１番目の層状領域２５ａ内となるように制限された荷電粒子線４３を、荷電粒子線４３のビームエネルギーを段階的に変えながら第１番目の層状領域２５ａに照射する。
【００６６】
すなわち、この実施の形態では、荷電粒子線４３の停止位置の軌跡が第１番目の層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形状と略一致するように荷電粒子線４３を変調するために、エネルギーコンペンセータ１９の棒１９ｂを移動する。そして、荷電粒子線４３を第１の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線４３の軌跡が第１番目の層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形状と略一致するようにする。また、荷電粒子線４３の照射範囲がＹ方向と平行な方向において第１番目の層状領域２５ａ内となるように制限するために、Ｙ方向移動コリメータ４４ｂを調節する。そして、荷電粒子線４３を第１の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線４３の照射範囲がＹ方向と平行な方向において第１番目の層状領域２５ａ内となるようにする。また、エネルギーシフタ２１の厚さを調節し、荷電粒子線４３を第１の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線４３の停止位置が第１の層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃのすぐ内側となるようにする。なお、エネルギーコンペンセータ１９の棒１９ｂの移動、Ｙ方向移動コリメータ４４ｂの調節、及びエネルギーシフタ２１の厚さ調節は、予めコンピュータ２３に入力しておいてデータに基づいて行う。データとして、例えば、患者２４の体内の電子密度、層状領域２５ａの奥側境界面２５ｃの形状などである。
【００６７】
そして、このような状態で、荷電粒子線制御装置１３により、荷電粒子線発生装置１２から放射された荷電粒子線１５を、荷電粒子線輸送装置１４に入射するように偏向し、荷電粒子線１５をＯＮ状態にする。荷電粒子線輸送装置１４に入射した荷電粒子線１５は、荷電粒子線輸送装置１４によりその進行方向が切り替えられ、散乱体４２により広げられ、散乱体４２により広げられた荷電粒子線４３は第１番目の層状領域２５ａを照射する。照射粒子数が所定粒子数に達した際、コンピュータ２３は荷電粒子線制御装置１３に荷電粒子線１５をＯＦＦ状態にする信号を出し、荷電粒子線制御装置１３により、荷電粒子線発生装置１２から放射された荷電粒子線１５を、荷電粒子線輸送装置１４に入射しない方向に偏向し、荷電粒子線１５をＯＦＦ状態とする。
【００６８】
荷電粒子線１５をＯＦＦ状態とした後、エネルギーシフタ２１の厚さを所定量だけ増やし（例えば、水相当で４ｍｍ）、荷電粒子線４３を第１の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線４３の停止位置が少し手前側となるようにする。また、Ｙ方向移動コリメータ４４ｂを調節して、荷電粒子線４３を第１の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線４３の照射範囲がＹ方向と平行な方向において第１番目の層状領域２５ａ内となるようにする。そして、荷電粒子線制御装置１３により、荷電粒子線発生装置１２から放射された荷電粒子線４３を、荷電粒子線輸送装置１４に入射する方向に偏向し、荷電粒子線４３をＯＮ状態とし、荷電粒子を所定粒子数だけ照射する。
【００６９】
以後、荷電粒子線４３を第１の層状領域２５ａに照射した場合の荷電粒子線４３の停止位置が、第１の層状領域２５ａの手前側境界面の近傍になるまで、同様の工程を繰り返し、第１の層状領域２５ａに対する荷電粒子線４３の照射を終了する。
【００７０】
第１の層状領域２５ａに対する荷電粒子線４３の照射が終了した後、荷電粒子線４３が第２番目の層状領域２５ａを照射するようにＸ方向移動コリメータ４４ａを設定することにより、荷電粒子線４３を照射する層状領域２５ａを第２番目の層状領域２５ａに設定する。そして、上述した場合と同様にして、第２の層状領域２５ａに対して荷電粒子線４３を照射する。以後、同様に、第３番目から第ｎ番目の層状領域２５ａに対して、順に荷電粒子線４３を照射する。第ｎ番目の層状領域２５ａに対する荷電粒子線４３の照射終了後、荷電粒子線４３の照射を終了する。
【００７１】
なお、図９中、２６は荷電粒子線４３の停止位置の軌跡を示す。図１では符号２６は一部の軌跡についてのみ付している。
【００７２】
以上のように、この実施の形態３によれば、エネルギーコンペンセータ１９は、Ｙ方向及びＺ方向において複数の層をなして互いに平行に配置された複数の棒１９ｂと、各棒１９ｂをＸ方向と平行な方向に独立に移動させ荷電粒子線通過領域１９ａに出入りさせる棒駆動手段とを備えたものであるので、エネルギーコンペンセータ１９の作成が容易である効果が得られる。また、エネルギーコンペンセータ１９を繰り返し使用することができる効果が得られる。
【００７３】
また、エネルギーコンペンセータ１９の作成が容易であり、エネルギーコンペンセータ１９を繰り返し使用することができるので、治療効率が向上し、治療コストが低減する効果が得られる。
【００７４】
なお、この実施の形態では、コリメータ４４として、Ｘ方向と平行な方向に移動する２つの部分から構成されるＸ方向移動コリメータ４４ａとＹ方向と平行な方向に移動する２つの部分から構成されるＹ方向移動コリメータ４４ｂとから成るものを用いる場合について説明したが、荷電粒子線４３を腫瘍２５に照射した場合に荷電粒子線４３が所定の層状領域２５ａのみを照射するように荷電粒子線４３の通過範囲をＸ方向と平行な方向において制限することができ、かつ、荷電粒子線４３を腫瘍２５に照射した場合の荷電粒子線４３の停止位置が腫瘍２５内となるように荷電粒子線４３の通過範囲をＹ方向と平行な方向において制限することができるものであれば、いかなる構成のものであっても同様の効果が得られる。
【００７５】
上述した各実施の形態で説明した荷電粒子線照射装置及び荷電粒子線照射方法は荷電粒子線治療に限るものではなく、荷電粒子線照射を必要とする他の分野にも応用することができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、荷電粒子線を放射する荷電粒子線発生手段と、荷電粒子線が照射のために入射される方向であるＺ方向に直交するＸ方向において所定の厚さを有する複数の層状領域から構成される３次元照射領域中の所定の層状領域に荷電粒子線発生手段から放射された荷電粒子線を照射させる層状領域照射手段と、荷電粒子線のビームエネルギーを変更させるエネルギー変更手段と、荷電粒子線の照射範囲をＸ及びＺ方向に直交するＹ方向と平行な方向において制限する照射範囲制限手段と、荷電粒子線のビームエネルギーを変調するエネルギーコンペンセータと、荷電粒子線が照射される層状領域を変更する照射層状領域変更手段とを備え、エネルギーコンペンセータは、Ｙ方向及びＺ方向において複数の層をなして互いに平行に配置された複数の棒と、各棒をＸ方向と平行な方向に独立に移動させ荷電粒子線通過領域に出入りさせる棒駆動手段とを備えるように荷電粒子線照射装置を構成したので、エネルギーコンペンセータの作成が容易でありかつエネルギーコンペンセータの繰り返し使用ができ、その結果、照射作業効率が向上し、照射作業コストが低減する効果がある。
【００７７】
この発明によれば、層状領域照射手段が、荷電粒子線をＸ方向と平行な方向に偏向させるＸ方向偏向手段と、Ｙ方向と平行な方向にスキャンさせるＹ方向スキャン手段とを備えるように荷電粒子線照射装置を構成したので、荷電粒子線の利用効率が高くなる効果がある。
【００７８】
この発明によれば、Ｙ方向スキャン手段が、照射範囲制限手段としても機能するように荷電粒子線照射装置を構成したので、荷電粒子線照射装置が簡略化し小型化する効果、荷電粒子線照射装置の信頼性が向上する効果、及び荷電粒子線照射装置のコストが下がる効果がある。
【００７９】
この発明によれば、Ｚ方向において隣接して積層する２つの棒の層のうちの一方の層を構成する棒の隙間と、他方の層を構成する棒の隙間とが重ならないように荷電粒子線照射装置を構成したので、棒の隙間からの荷電粒子線の漏れが抑制される効果がある。
【００８０】
この発明によれば、エネルギーコンペンセータが、棒の先端を支持する先端支持部を備えるように荷電粒子線照射装置を構成したので、棒のたわみが抑制され、棒の軸中心位置が高精度に再現される効果がある。
【００８１】
この発明によれば、照射層状領域変更手段が、３次元照射領域をＸ方向と平行な方向に移動させる３次元照射領域移動手段であるように荷電粒子線照射装置を構成したので、エネルギーコンペンセータにおける荷電粒子線通過領域のＸ方向の幅は層状領域のＸ方向の厚さだけあれば十分であり、荷電粒子線照射装置が小型化できる効果がある。
【００８２】
この発明によれば、エネルギーコンペンセータをＸ方向と平行な方向に移動させるエネルギーコンペンセータ移動手段を備えるように荷電粒子線照射装置を構成したので、エネルギーコンペンセータにおける荷電粒子線通過領域のＸ方向の幅を層状領域のＸ方向の厚さ程度とすることができ、荷電粒子線照射装置が小型化できる効果がある。
【００８３】
この発明によれば、エネルギーコンペンセータが、棒と棒駆動手段とを一体としてＸ方向と平行な方向に移動させる移動手段を備えるように荷電粒子線照射装置を構成したので、エネルギーコンペンセータにおける荷電粒子線通過領域のＸ方向の幅を層状領域のＸ方向の厚さ程度とすることができ、荷電粒子線照射装置が小型化できる効果がある。
【００８４】
この発明によれば、エネルギーコンペンセータが、エネルギー変更手段としても機能するように荷電粒子線照射装置を構成したので、荷電粒子線照射装置が簡略化し小型化する効果、荷電粒子線照射装置の信頼性が向上する効果、及び荷電粒子線照射装置のコストが下がる効果がある。
【００８５】
この発明によれば、荷電粒子線発生手段が、エネルギー変更手段としても機能するように荷電粒子線照射装置を構成したので、荷電粒子線照射装置が簡略化し小型化する効果、荷電粒子線照射装置の信頼性が向上する効果、及び荷電粒子線照射装置のコストが下がる効果がある。
【００８６】
この発明によれば、二次元平面上に、複数の層をなして当該平面に垂直に配置された複数の棒と、各棒を平面に垂直な方向に独立に移動させる棒駆動手段とを備えるようにエネルギーコンペンセータを構成したので、エネルギーコンペンセータを容易に作成することができ、かつエネルギーコンペンセータを繰り返し使用することができる効果がある。
【００８７】
この発明によれば、３次元照射領域を、荷電粒子線の照射方向であるＺ方向に直交するＸ方向において所定の厚さを有するｎ個の層状領域に分割する第１工程と、荷電粒子線を照射する層状領域を第ｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ）番目の層状領域に設定する第２工程と、荷電粒子線の照射範囲がＸ及びＺ方向に直交するＹ方向と平行な方向において第ｉ番目の層状領域内となるように制限し、Ｙ−Ｚ面上に複数の層をなして、当該Ｙ−Ｚ面に垂直に複数配列されたＸ方向に独立駆動可能な棒の少なくとも一部をＸ方向へ駆動して、棒のＺ方向の合計厚さを第ｉ番目の層状領域内でＹ方向位置に依存して調整することにより、荷電粒子線のビームエネルギーを、荷電粒子線の停止位置の軌跡が第ｉ番目の層状領域の奥側境界面の形状と略一致するように変調して、第ｉ番目の層状領域に荷電粒子線を照射する第３工程と、第ｉ番目の層状領域における荷電粒子線の照射が終了した場合、ｉ≠ｎのとき、荷電粒子線を照射する層状領域を第ｉ＋１番目の層状領域に設定して第３工程を行い、ｉ＝ｎのとき、荷電粒子線の照射を終了する第４工程とにより荷電粒子線照射方法を構成したので、照射作業効率が向上し、照射作業コストが低減する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による荷電粒子線照射装置を示す構成図である。
【図２】  患者の体内にある腫瘍をＺ方向から見たときの平面図である。
【図３】  腫瘍の斜視図である。
【図４】  この発明の実施の形態１による荷電粒子線照射装置に用いるエネルギーコンペンセータの概略的な構成図である。
【図５】  この発明の実施の形態１による荷電粒子線照射装置に用いるエネルギーコンペンセータを構成する複数の棒の配置を示す断面図である。
【図６】  この発明の実施の形態１による荷電粒子線照射装置に用いるエネルギーコンペンセータを構成する複数の棒の配置を示す斜視図である。
【図７】  この発明の実施の形態１による荷電粒子線照射装置の変形例を示す構成図である。
【図８】  この発明の実施の形態２による荷電粒子線照射装置を示す構成図である。
【図９】  この発明の実施の形態３による荷電粒子線照射装置を示す構成図である。
【図１０】  コリメータをＺ方向から見たときの平面図である。
【図１１】  従来の荷電粒子線照射装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１１，３１，４１  荷電粒子線照射装置、１２  荷電粒子線発生装置（荷電粒子線発生手段）、１６  Ｘ方向偏向用電磁石（層状領域照射手段、照射層状領域変更手段、Ｘ方向偏向手段）、１７  Ｙ方向スキャン用電磁石（層状領域照射手段、Ｙ方向スキャン手段）、１９  エネルギーコンペンセータ、１９ａ  荷電粒子線通過領域、１９ｂ，３２ｂ  棒、１９ｆ  先端支持部、１９ｉ  電磁石（棒駆動手段）、１９ｊ  永久磁石（棒駆動手段）、２１  エネルギーシフタ（エネルギー変更手段）、２２  コリメータ（照射範囲制限手段）、２５  腫瘍（３次元照射領域）、３２  エネルギーコンペンセータ（エネルギー変更手段）、４２散乱体（層状領域照射手段）、４４ａ  Ｘ方向移動コリメータ（層状領域照射手段、照射層状領域変更手段）、４４ｂ  Ｙ方向移動コリメータ（照射範囲制限手段）。
【図１】
0004118433.tif 000002
【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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