特許 7233179 荷電粒子線治療装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-24

(45)【発行日】2023-03-06

(54)【発明の名称】荷電粒子線治療装置

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20230227BHJP

   G21K 5/04 20060101ALI20230227BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 H

G21K5/04 A

G21K5/04 C

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018135910

(22)【出願日】2018-07-19

(65)【公開番号】P2020010887

(43)【公開日】2020-01-23

【審査請求日】2021-06-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】佐々井 健蔵

(72)【発明者】

【氏名】宮下 拓也

【審査官】鈴木 敏史

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０３３４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２８２３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９６１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３１９８７３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／０８８１５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１０／１４０２３６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｎ ５／１０

Ｇ２１Ｋ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器と、
前記荷電粒子線を被照射体に照射する照射部と、
前記加速器から出射された前記荷電粒子線を前記照射部の照射ノズルに輸送する輸送ラインと、
前記照射部を制御する制御部と、を備え、
前記照射部の前記照射ノズルの中には、
前記荷電粒子線の照射軸に直交する第１方向において前記荷電粒子線を走査する第１電磁石と、
前記照射軸及び前記第１方向に直交する第２方向において前記荷電粒子線を走査する第２電磁石と、
前記第１方向及び前記第２方向に沿った平面における前記荷電粒子線の通過位置を検出する第１位置モニタと、
前記第１位置モニタより下流側に配置され、前記第１方向及び前記第２方向に沿った平面における前記荷電粒子線の通過位置を検出する第２位置モニタと、
前記第１電磁石より下流側に配置され、前記第１方向において前記荷電粒子線を走査する第３電磁石と、
前記第２電磁石より下流側に配置され、前記第２方向において前記荷電粒子線を走査する第４電磁石と、が収容され、
前記制御部は、前記第１位置モニタ及び前記第２位置モニタで検出された前記荷電粒子線の前記通過位置に基づいて前記荷電粒子線の傾きを検出すると共に、当該検出結果に基づく前記第１電磁石、前記第２電磁石、前記第３電磁石、及び前記第４電磁石の制御によって前記荷電粒子線の照射位置を補正し、
前記第２位置モニタは、前記第３電磁石、及び前記第４電磁石より下流側に配置される、荷電粒子線治療装置。

【請求項2】

前記第１位置モニタは、前記第３電磁石及び前記第４電磁石より下流側に配置されている、請求項１に記載の荷電粒子線治療装置。

【請求項3】

前記第１位置モニタ及び前記第２位置モニタにおける前記荷電粒子線の前記通過位置の検出結果に基づいて、前記被照射体における前記荷電粒子線の照射位置の異常を報知する報知部を更に備える、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が知られている。特許文献１には、荷電粒子線を走査する走査電磁石と、走査電磁石に電流を供給するスキャナー電源と、走査電磁石による荷電粒子線の走査を制御するスキャニングコントローラと、荷電粒子線の照射位置を測定する位置測定モニタと、を備える荷電粒子線治療装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１３／１１８５８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の荷電粒子線治療装置では、１つの位置モニタによって荷電粒子線の照射位置を測定している。しかしながら、荷電粒子線が照射軸からずれた状態、及び／又は荷電粒子線が照射軸に対して傾いた状態で走査部（電磁石）に入射した場合、位置モニタにおいて検出された荷電粒子線の通過位置が正しくても、被照射体（患部）における実際の照射位置が目的の位置からずれる場合がある。したがって、被照射体における荷電粒子線の照射位置の精度向上が要請されている。

【0005】

本発明は、被照射体における荷電粒子線の照射位置の精度向上を図ることが可能な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】

本発明の一形態に係る荷電粒子線治療装置は、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器と、荷電粒子線を被照射体に照射する照射部と、を備え、照射部は、荷電粒子線の照射軸に直交する第１方向において荷電粒子線を走査する第１電磁石と、照射軸及び第１方向に直交する第２方向において荷電粒子線を走査する第２電磁石と、第１電磁石より下流側に配置され、第１方向において荷電粒子線を走査する第３電磁石と、第２電磁石より下流側に配置され、第２方向において荷電粒子線を走査する第４電磁石と、第１方向及び第２方向に沿った平面における荷電粒子線の通過位置を検出する第１位置モニタと、第３電磁石、第４電磁石、及び第１位置モニタより下流側に配置され、第１方向及び第２方向に沿った平面における荷電粒子線の通過位置を検出する第２位置モニタと、を有する。

【0007】

この荷電粒子線治療装置の照射部は、第１方向及び第２方向に沿った平面における荷電粒子線の通過位置を検出する第１位置モニタと、第１位置モニタより下流側に配置され、第１方向及び第２方向に沿った平面における荷電粒子線の通過位置を検出する第２位置モニタと、を有している。このように、２つの位置モニタを有していることにより、第１位置モニタ及び第２位置モニタにおける荷電粒子線の通過位置だけでなく、それらに基づいて荷電粒子線の傾きも検出することができる。これにより、荷電粒子線がその照射軸に対してずれた状態、及び／又は荷電粒子線が照射軸に対して傾いた状態で照射部に入射することに起因して、被照射体における荷電粒子線の照射位置のずれが発生する場合に、当該照射位置のずれを精度良く検出することができる。したがって、第１～４電磁石によって荷電粒子線の位置ずれ及び傾きを補正することができるので、被照射体における荷電粒子線の照射位置の精度向上を図ることが可能である。

【0008】

一形態において、第１位置モニタは、第３電磁石及び第４電磁石より下流側に配置されていてもよい。この構成によれば、第１位置モニタと第２位置モニタとの間に荷電粒子線を走査する電磁石が配置されていない（すなわち、第１位置モニタと第２位置モニタとが隣り合って配置されている）ので、第１～４電磁石によって補正された荷電粒子線は第１位置モニタ及び第２位置モニタの両方を通過する。したがって、補正された荷電粒子線の傾きを検出することができるので、被照射体における荷電粒子線の照射位置の精度を更に向上させることができる。

【0009】

一形態において、荷電粒子線治療装置は照射部を制御する制御部を更に備え、制御部は、第１位置モニタ及び第２位置モニタで検出された荷電粒子線の通過位置に基づいて、第１電磁石、第２電磁石、第３電磁石、及び第４電磁石における荷電粒子線の走査を制御してもよい。この構成によれば、被照射体に対して荷電粒子線を照射中にリアルタイムで照射位置を補正することができる。

【0010】

一形態において、荷電粒子線治療装置は、第１位置モニタ及び第２位置モニタにおける荷電粒子線の通過位置の検出結果に基づいて、被照射体における荷電粒子線の照射位置の異常を報知する報知部を更に備えてもよい。この構成によれば、第１位置モニタ及び第２位置モニタでの検出結果から被照射体における荷電粒子線の照射位置の異常を検出した場合に、荷電粒子線治療装置の使用者等に異常を知らせることができる。したがって、荷電粒子線が目的の照射位置以外に照射されることを抑制できる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、被照射体における荷電粒子線の照射位置の精度向上を図ることが可能な荷電粒子線治療装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一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２の照射位置調整部の構成を示す概略構成図である。

【図5】（ａ）及び（ｂ）は図４の照射位置調整部による荷電粒子線の補正を説明するための図である。

【図6】図４の照射位置調整部の変形例を示す概略構成図である。

【図7】図６の照射位置調整部による荷電粒子線の補正を説明するための図である。

【図8】図４の照射位置調整部の他の変形例を示す概略構成図である。

【図9】図８の照射位置調整部による荷電粒子線の補正を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0014】

図１は、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１に示され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、荷電粒子を生成するイオン源５０と、イオン源５０において生成され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と、ビーム輸送ライン２１上において加速器３と照射部２との間に設けられたエネルギー調整部２０と、を備えている。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の周りを回転可能に構成されている。

【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方向」、「Ｙ方向」、「Ｚ方向」という語を用いて説明する。「Ｚ方向」とは、荷電粒子線Ｂの基軸（照射軸）ＡＸが延びる方向であり、荷電粒子線Ｂの照射の深さ方向である。なお、「基軸ＡＸ」とは、後述の照射位置調整部６０で偏向しなかった場合の荷電粒子線Ｂの照射軸とする。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方向」とは、Ｚ方向と直交する平面内における一の方向である。「Ｙ方向」とは、Ｚ方向と直交する平面内においてＸ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。なお、以降の説明においては、荷電粒子線治療装置１がスキャニング法に係る照射装置である場合について説明する。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。さらに、荷電粒子線治療装置１の照射方法はスキャニング法に限定されず、ワブラー法、ブロードビーム法、原体照射法等、あらゆる照射方法を採用してよい。図２に示されるように、荷電粒子線治療装置１、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を採用することで、照射部２へ送られる荷電粒子線Ｂ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Ｂ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、荷電を持った粒子を拘束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５０（図１参照）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、四極電磁石８と、プロファイルモニタ１１と、ドーズモニタ１２と、照射位置調整部６０と、コリメータ４０と、ディグレーダ３０と、を備えている。四極電磁石８、プロファイルモニタ１１、ドーズモニタ１２、照射位置調整部６０、及びコリメータ４０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、四極電磁石８、プロファイルモニタ１１、ドーズモニタ１２、及びディグレーダ３０は省略されてもよい。

【0019】

四極電磁石８は、Ｘ軸方向四極電磁石８ａ及びＹ軸方向四極電磁石８ｂを含む。Ｘ軸方向四極電磁石８ａ及びＹ軸方向四極電磁石８ｂは、制御部７から供給される電流に応じて荷電粒子線Ｂを絞って収束させる。Ｘ軸方向四極電磁石８ａは、Ｘ軸方向において荷電粒子線Ｂを収束させ、Ｙ軸方向四極電磁石８ｂは、Ｙ軸方向において荷電粒子線Ｂを収束させる。四極電磁石８に供給する電流を変化させて絞り量（収束量）を変化させることにより、荷電粒子線Ｂのビームサイズを変化させることができる。四極電磁石８は、基軸ＡＸ上であって加速器３と走査電磁石６との間にこの順で配置されている。なお、ビームサイズとは、ＸＹ平面における荷電粒子線Ｂの大きさである。また、ビーム形状とは、ＸＹ平面における荷電粒子線Ｂの形状である。

【0020】

プロファイルモニタ１１は、初期設定の際の位置合わせのために、荷電粒子線Ｂのビーム形状及び位置を検出する。プロファイルモニタ１１は、基軸ＡＸ上であって四極電磁石８とドーズモニタ１２との間に配置されている。ドーズモニタ１２は、荷電粒子線Ｂの線量を検出する。ドーズモニタ１２は、基軸ＡＸ上であって四極電磁石８及びプロファイルモニタ１１の下流側に配置されている。プロファイルモニタ１１及びドーズモニタ１２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、照射位置調整部６０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分である。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】

照射位置調整部６０は、荷電粒子線Ｂの走査、及び荷電粒子線Ｂの通過位置の検出を行うことにより、患者１５の体内の腫瘍（被照射体）１４における照射位置を調整する部分である。照射位置調整部６０は、制御部７に接続されている。照射位置調整部６０の詳細な構成については後述する。なお、本実施形態では、荷電粒子線Ｂの上流側から、四極電磁石８、プロファイルモニタ１１、ドーズモニタ１２、照射位置調整部６０、コリメータ４０、ディグレーダ３０の順に配置されているが、これらの各構成要素が配置される順番は特に限定されず、適宜変更可能である。

【0024】

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、プロファイルモニタ１１と、ドーズモニタ１２、及び照射位置調整部６０から出力された検出結果に基づいて、加速器３、四極電磁石８、照射位置調整部６０、及びコリメータ駆動部４１を制御する。

【0025】

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Ｂ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。

【0026】

スキャニング法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。

【0027】

図２に示す荷電粒子線治療装置１により、スキャニング法によって荷電粒子線Ｂの照射を行う場合、通過する荷電粒子線Ｂが収束するように四極電磁石８を作動状態（ＯＮ）とする。

【0028】

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。

【0029】

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。すなわち、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。

【0030】

次に、図４を参照して照射位置調整部６０について詳細に説明する。図４に示されるように、照射部２の照射位置調整部６０は、走査部Ｓと、第１位置モニタ６３と、第２位置モニタ６４と、を有している。

【0031】

走査部Ｓは、基軸ＡＸ上に配置された２つの走査電磁石６１，６２を含んでいる。走査電磁石６１は、荷電粒子線Ｂの基軸（照射軸）ＡＸに直交するＸ軸方向（第１方向）において荷電粒子線Ｂを走査するＸ方向走査電磁石（第１電磁石）６１ａと、基軸ＡＸ及びＸ軸方向に直交するＹ軸方向（第２方向）において荷電粒子線Ｂを走査するＹ方向走査電磁石（第２電磁石）６１ｂとによって構成されている。同様に、走査電磁石６２は、Ｘ軸方向において荷電粒子線Ｂを走査するＸ方向走査電磁石（第３電磁石）６２ａと、Ｙ軸方向において荷電粒子線Ｂを走査するＹ方向走査電磁石（第４電磁石）６２ｂとによって構成されている。第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４は共に基軸ＡＸ上に配置されており、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿った平面における荷電粒子線Ｂの通過位置を検出する。本実施形態では、荷電粒子線Ｂの上流側から、走査電磁石６１、走査電磁石６２、第１位置モニタ６３、第２位置モニタ６４の順に配置されている。すなわち、第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４は、走査部Ｓの下流側に配置されている。

【0032】

走査電磁石６１，６２、第１位置モニタ６３、及び第２位置モニタ６４は、それぞれ制御部７に接続されている。第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４で検出された荷電粒子線Ｂの通過位置に関する情報は制御部７に送信される。制御部７は、第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４で検出された荷電粒子線Ｂの通過位置に基づいて、走査部Ｓ（走査電磁石６１，６２）における荷電粒子線Ｂの走査を制御する。

【0033】

なお、荷電粒子線治療装置１は、第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４における荷電粒子線Ｂの通過位置の検出結果に基づいて、腫瘍１４における荷電粒子線Ｂの照射位置の異常を報知する報知部を備えている。本実施形態では、報知部は制御部７と一体に設けられている。具体的に、報知部（制御部７）は、第１位置モニタ６３で検出された荷電粒子線Ｂの通過位置、及び第２位置モニタ６４で検出された荷電粒子線Ｂの通過位置から被照射体における荷電粒子線Ｂの実際の照射位置を算出し、目標の照射位置と一致するか否か判別する。算出された荷電粒子線Ｂの実際の照射位置と、目標の照射位置とのずれが所定の許容値を超えた場合、報知部は、異常と判定し、制御部７によって荷電粒子線Ｂの照射が停止される。また、報知部は、荷電粒子線Ｂの傾きに基づいて照射位置の異常を判別してもよい。なお、報知部は制御部７と別体であってもよい。

【0034】

次に、図５を参照して、照射位置調整部６０による荷電粒子線の補正の例について説明する。図５では、計画された荷電粒子線Ｂの軌道を軌道Ａ、補正されなかった場合の荷電粒子線Ｂの軌道を軌道Ａ’として説明する。

【0035】

まず、図５（ａ）を参照して、荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸに対してずれた状態で照射位置調整部６０に入射した場合の補正について説明する。図５（ａ）に示されるように、荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸに対してずれた状態で入射した場合、荷電粒子線Ｂがずれていない場合と同様に走査部Ｓによって荷電粒子線Ｂを走査すると、目標の照射位置Ｐからずれた位置Ｐ’に荷電粒子線Ｂが照射される。これに対して、本実施形態の照射位置調整部６０では、第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４から荷電粒子線Ｂの通過位置を検出し、その情報を制御部７に送信する。制御部７は、第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４での検出結果を基に荷電粒子線Ｂの傾きを算出すると共に、これらの情報に基づいて走査部Ｓの走査電磁石６１，６２を制御する。具体的には、走査電磁石６１によって、走査電磁石６２が配置された位置において荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸ上を通過するように荷電粒子線Ｂを偏向し（すなわち、基軸ＡＸに対するずれを補正し）、走査電磁石６２によって走査電磁石６１を通過した荷電粒子線Ｂの傾きを補正する。これにより、荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸからずれた状態で入射した場合であっても、計画された荷電粒子線Ｂの軌道Ａと同様に、目標の照射位置Ｐに荷電粒子線Ｂを照射することができる。

【0036】

また、照射位置調整部６０では、後述の変形例に係る照射位置調整部７０，８０とは異なり、第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４が共に走査部Ｓの下流側に配置されている。このため、走査部Ｓを通過して補正された荷電粒子線Ｂは第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４の両方を通過する。したがって、照射位置調整部６０では、補正された荷電粒子線Ｂに対しても傾きを検出することができるので、補正された荷電粒子線の通過位置及び傾きが正しいか否か確認することができる。よって、照射位置調整部６０によれば、後述の照射位置調整部７０，８０に比べ、腫瘍１４における荷電粒子線Ｂの照射位置Ｐの精度を更に向上させることができる。

【0037】

次に、図５（ｂ）を参照して、荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸに対して傾いた状態で照射位置調整部６０に入射した場合の補正について説明する。図５（ｂ）に示されるように、荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸに対して傾いた状態で入射した場合においても、図５（ａ）に示される場合と同様に、目標の照射位置Ｐからずれた位置Ｐ’に荷電粒子線Ｂが照射される。これに対して、本実施形態の照射位置調整部６０では、荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸに対してずれた場合と同様に、第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４から荷電粒子線Ｂの通過位置を検出し、その情報を制御部７に送信する。制御部７は、第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４での検出結果を基に荷電粒子線Ｂの傾きを算出すると共に、これらの情報に基づいて走査部Ｓの走査電磁石６１，６２を制御する。具体的には、走査電磁石６１によって、走査電磁石６２が配置された位置において荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸ上を通過するように荷電粒子線Ｂを偏向し（すなわち、基軸ＡＸに対する傾きを補正し）、走査電磁石６２によって走査電磁石６１を通過した荷電粒子線Ｂの傾きを補正する。これにより、荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸからずれた状態で入射した場合であっても、計画された荷電粒子線Ｂの軌道Ａと同様に、目標の照射位置Ｐに荷電粒子線Ｂを照射することができる。

【0038】

以上説明したように、荷電粒子線治療装置１の照射部２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿った平面における荷電粒子線Ｂの通過位置を検出する第１位置モニタ６３と、第１位置モニタ６３より下流側に配置され、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿った平面における荷電粒子線Ｂの通過位置を検出する第２位置モニタ６４と、を有している。仮に照射部が１つの位置モニタのみを有する場合、この位置モニタによって荷電粒子線の通過位置を検出することはできるが、荷電粒子線の傾きを検出することは困難である。このため、位置モニタにおいて検出された荷電粒子線の通過位置が正しくても、荷電粒子線の傾きの違いに起因して実際の照射位置が目標の照射位置からずれるといった事態が発生し得る。例えば、仮に図５（ｂ）に示される照射位置調整部６０が第１位置モニタ６３を有さず、第２位置モニタ６４のみを有する場合、仮想の荷電粒子線Ｂ’の第２位置モニタ６４における通過位置は荷電粒子線Ｂの通過位置と同一であるが、傾きの違いによって仮想の荷電粒子線Ｂ’の腫瘍１４における照射位置Ｑは、目標の照射位置Ｐからずれる。

【0039】

これに対し、２つの位置モニタ（第１位置モニタ６３、第２位置モニタ６４）を有していることにより、第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４における荷電粒子線Ｂの通過位置だけでなく、それらに基づいて荷電粒子線Ｂの傾きも検出することができる。これにより、荷電粒子線Ｂがその基軸ＡＸに対してずれた状態、及び／又は荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸに対して傾いた状態で照射部２に入射することに起因して、腫瘍１４における荷電粒子線Ｂの照射位置のずれが発生する場合に、当該照射位置のずれを精度良く検出することができる。したがって、走査部Ｓによって荷電粒子線Ｂの位置ずれ及び傾きを補正することができるので、腫瘍１４における荷電粒子線Ｂの照射位置の精度向上を図ることが可能である。

【0040】

また、第１位置モニタ６３は、第３電磁石及び第４電磁石より下流側に配置されている。これにより、第１位置モニタ６３と第２位置モニタ６４との間に荷電粒子線Ｂを走査する電磁石が配置されていない（すなわち、第１位置モニタ６３と第２位置モニタ６４とが隣り合って配置されている）ので、走査部Ｓによって補正された荷電粒子線Ｂは第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４の両方を通過する。したがって、補正された荷電粒子線Ｂの傾きを検出することができるので、腫瘍１４における荷電粒子線Ｂの照射位置の精度を更に向上させることができる。

【0041】

また、荷電粒子線治療装置１は照射部２を制御する制御部７を更に備え、制御部７は、第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４で検出された荷電粒子線Ｂの通過位置に基づいて、走査部Ｓ（Ｘ方向走査電磁石６１ａ、Ｙ方向走査電磁石６１ｂ、Ｘ方向走査電磁石６２ａ、Ｙ方向走査電磁石６２ｂ）における荷電粒子線Ｂの走査を制御する。この構成によれば、腫瘍１４に対して荷電粒子線Ｂを照射中にリアルタイムで照射位置を補正することができる。

【0042】

また、荷電粒子線治療装置１は、第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４における荷電粒子線Ｂの通過位置の検出結果に基づいて、腫瘍１４における荷電粒子線Ｂの照射位置の異常を報知する報知部を更に備えている。荷電粒子線治療装置１では、第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４での検出結果から腫瘍１４における荷電粒子線Ｂの照射位置の異常を検出した場合に、荷電粒子線治療装置１の使用者等に異常を知らせることができる。したがって、荷電粒子線Ｂが目的の照射位置Ｐ以外に照射されることを抑制できる。

【0043】

次に、図６を参照して、照射位置調整部６０の変形例について説明する。図６に示されるように、変形例に係る照射位置調整部７０は、照射位置調整部６０と同様に、走査部Ｓと、第１位置モニタ７３と、第２位置モニタ７４と、を有している。走査部Ｓは、基軸ＡＸ上に配置された２つの走査電磁石７１，７２を含んでいる。変形例に係る照射位置調整部７０が照射位置調整部６０と異なる点は、照射位置調整部７０の各構成要素が荷電粒子線Ｂの上流側から、走査電磁石７１、第１位置モニタ７３、走査電磁石７２、第２位置モニタ７４の順に配置されている点である。

【0044】

次に図７を参照して、照射位置調整部７０による荷電粒子線の補正の例について説明する。図７では、計画された荷電粒子線Ｂの軌道を軌道Ａ、補正されなかった場合の荷電粒子線Ｂの軌道を軌道Ａ’として説明する。なお、図７では、荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸに対してずれた状態で照射位置調整部７０に入射した場合の補正について説明するが、荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸに対してずれた状態で照射位置調整部７０に入射した場合も同様に補正可能である。

【0045】

図７に示されるように、照射位置調整部７０では、照射位置調整部６０と同様に、第１位置モニタ７３及び第２位置モニタ７４から荷電粒子線Ｂの通過位置を検出し、その情報を制御部７に送信する。制御部７は、第１位置モニタ７３及び第２位置モニタ７４での検出結果を基に荷電粒子線Ｂの傾きを算出すると共に、これらの情報に基づいて走査部Ｓの走査電磁石７１，７２を制御する。具体的には、第１位置モニタ７３での検出結果を基に走査電磁石７１を制御し、走査電磁石７２において、走査電磁石７１によって偏向された荷電粒子線Ｂが計画された軌道Ａを通過するように補正する。そして、第２位置モニタ７４での検出結果を基に走査電磁石７２を制御し、実際の荷電粒子線Ｂと計画された軌道Ａとの差異が小さくなるように、第２位置モニタ７４における荷電粒子線Ｂの通過位置及び荷電粒子線Ｂの傾きを補正する。これにより、荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸからずれた状態で入射した場合であっても、計画された荷電粒子線Ｂの軌道Ａと同様に、目標の照射位置Ｐに荷電粒子線Ｂを照射することができる。したがって、腫瘍１４における荷電粒子線Ｂの照射位置の精度向上を図ることが可能である。

【0046】

次に、図８を参照して、照射位置調整部６０の他の変形例について説明する。図８に示されるように、他の変形例に係る照射位置調整部８０は、照射位置調整部６０と同様に、走査部Ｓと、第１位置モニタ８３と、第２位置モニタ８４と、を有している。走査部Ｓは、基軸ＡＸ上に配置された２つの走査電磁石８１，８２を含んでいる。他の変形例に係る照射位置調整部８０が照射位置調整部６０と異なる点は、照射位置調整部８０の各構成要素が荷電粒子線Ｂの上流側から、第１位置モニタ８３、走査電磁石８１、走査電磁石８２、第２位置モニタ８４の順に配置されている点である。

【0047】

次に図９を参照して、照射位置調整部８０による荷電粒子線の補正の例について説明する。図９では、計画された荷電粒子線Ｂの軌道を軌道Ａ、補正されなかった場合の荷電粒子線Ｂの軌道を軌道Ａ’として説明する。なお、図９では、荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸに対してずれた状態で照射位置調整部８０に入射した場合の補正について説明するが、荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸに対してずれた状態で照射位置調整部８０に入射した場合も同様に補正可能である。

【0048】

図９に示されるように、照射位置調整部８０では、照射位置調整部６０，７０と同様に、第１位置モニタ８３及び第２位置モニタ８４から荷電粒子線Ｂの通過位置を検出し、その情報を制御部７に送信する。制御部７は、第１位置モニタ８３及び第２位置モニタ８４での検出結果を基に荷電粒子線Ｂの傾きを算出すると共に、これらの情報に基づいて走査部Ｓの走査電磁石８１，８２を制御する。具体的には、第１位置モニタ８３での検出結果を基に走査電磁石８１を制御し、走査電磁石８２において、走査電磁石８１によって偏向された荷電粒子線Ｂが計画された軌道Ａを通過するように補正する。そして、第２位置モニタ８４での検出結果を基に走査電磁石８２を制御し、実際の荷電粒子線Ｂと計画された軌道Ａとの差異が小さくなるように、第２位置モニタ８４における荷電粒子線Ｂの通過位置及び荷電粒子線Ｂの傾きを補正する。これにより、荷電粒子線Ｂが基軸ＡＸからずれた状態で入射した場合であっても、計画された荷電粒子線Ｂの軌道Ａと同様に、目標の照射位置Ｐに荷電粒子線Ｂを照射することができる。したがって、腫瘍１４における荷電粒子線Ｂの照射位置の精度向上を図ることが可能である。

【0049】

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の偏向を行うことができる。例えば、上記の実施形態では、照射位置調整部６０，７０，８０の走査部Ｓが２つの走査電磁石６１，６２を含む例について説明したが、照射位置調整部６０，７０，８０の走査部Ｓは、３つ以上の走査電磁石を含んでいてもよい。

【0050】

また、上記の実施形態では、照射位置調整部６０，７０，８０が第１位置モニタ６３及び第２位置モニタ６４を有する例について説明したが、照射位置調整部６０，７０，８０は３つ以上の位置モニタを有していてもよい。

【0051】

また、上記の実施形態では、照射位置調整部６０，７０，８０と四極電磁石８、プロファイルモニタ１１、及びドーズモニタ１２とが別体である例について説明したが、四極電磁石８、プロファイルモニタ１１、及びドーズモニタ１２は照射位置調整部６０，７０，８０の内部に設けられていてもよい。

【符号の説明】

【0052】

１…荷電粒子線治療装置、２…照射部、３…加速器、７…制御部、１４…腫瘍（被照射体）、５０…イオン源、６０，７０，８０…照射位置調整部、６１ａ…Ｘ方向走査電磁石（第１電磁石）、６１ｂ…Ｙ方向走査電磁石（第２電磁石）、６２ａ…Ｘ方向走査電磁石（第３電磁石）、６２ｂ…Ｙ方向走査電磁石（第４電磁石）、６３，７３，８３…第１位置モニタ、６４，７４，８４…第２位置モニタ、ＡＸ…基軸（照射軸）、Ｂ…荷電粒子線、Ｓ…走査部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】