特許 7677752 粒子線照射システム及び粒子線照射施設

(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】2025-05-07

(45)【発行日】2025-05-15

(54)【発明の名称】粒子線照射システム及び粒子線照射施設

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20250508BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 H

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2019166000

(22)【出願日】2019-09-12

(65)【公開番号】P2021041005

(43)【公開日】2021-03-18

【審査請求日】2022-03-28

【審判番号】

【審判請求日】2023-12-27

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110000279

【氏名又は名称】弁理士法人ウィルフォート国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】滝沢 賢一

(72)【発明者】

【氏名】西内 秀晶

(72)【発明者】

【氏名】片寄 雅

【合議体】

【審判長】井上 哲男

【審判官】立花 啓

【審判官】土田 嘉一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１８２９８７号公報（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／２１２２９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／１０８５３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０７－２７２９００号公報（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０４２５２５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

A61N 5/10

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

床面に設置され、荷電粒子ビームを加速する加速器と、
前記加速器から出射された荷電粒子ビームを輸送する輸送装置と、
前記輸送装置により輸送された荷電粒子ビームを照射対象に照射する照射装置と、
前記加速器とは個別に前記床面に設置され、前記照射装置が取付けられたガントリと、
を備える粒子線照射システムであって、
前記ガントリは、
前記照射装置を前記照射対象の周りで回転させる回転体と、
前記回転体の前記床面への投影面と、前記加速器または前記輸送装置の前記床面への投影面と、が少なくとも一部で重なる位置に前記回転体を前記床面から支持する支持装置と、
を有し、
前記支持装置の材質の少なくとも一部は金属である、
粒子線照射システム。

【請求項2】

前記加速器と前記ガントリとは、部屋として区切られた１つの空間内に配置される
請求項１に記載の粒子線照射システム。

【請求項3】

前記支持装置が第１接地面と第２接地面とで床面に接し、前記第１接地面と前記第２接地面の間に前記加速器または前記輸送装置の少なくとも一方の少なくとも一部が配置される、
請求項２に記載の粒子線照射システム。

【請求項4】

前記輸送装置は、前記加速器で加速された荷電粒子ビームを上向きに偏向する第１偏向電磁石と、前記第１偏向電磁石で偏向された荷電粒子ビームを前記回転体の回転軸の方向に偏向する第２偏向電磁石とを有する、
請求項１に記載の粒子線照射システム。

【請求項5】

前記ガントリは、前記回転体の外周面の外側で荷電粒子ビームを偏向する第３偏向電磁石を更に有し、
前記支持装置は、前記回転体の回転軸方向における前記第３偏向電磁石より前方に配置される第１支持部と前記第３偏向電磁石より後方に配置される第２支持部とを有する、
請求項１に記載の粒子線照射システム。

【請求項6】

前記ガントリは、前記回転体の外周面に荷電粒子ビームを輸送する輸送ラインを更に有し、
前記回転体の外周面からの前記輸送ラインの高さと、前記回転体の下方での前記加速器または前記輸送装置の床面からの高さとの和よりも、前記支持装置の高さの方が大きい、
請求項１に記載の粒子線照射システム。

【請求項7】

前記輸送装置の一部が前記粒子線照射システムが設置される部屋の壁面に固定される、
請求項１に記載の粒子線照射システム。

【請求項8】

前記ガントリは、前記輸送装置で輸送された荷電粒子ビームを前記回転体の外周面の外側に輸送し、前記回転体の周方向に輸送し、前記回転体の回転軸に向かう方向に輸送する輸送ラインを更に有する、
請求項１に記載の粒子線照射システム。

【請求項9】

前記加速器は、環状経路で荷電粒子ビームを加速するシンクロトロンである、
請求項１に記載の粒子線照射システム。

【請求項10】

床面に設置され、荷電粒子ビームを加速する加速器と、
前記加速器から出射された荷電粒子ビームを輸送する輸送装置と、
前記輸送装置により輸送された荷電粒子ビームを照射対象に照射する照射装置と、
前記加速器とは個別に前記床面に設置され、前記照射装置が取付けられたガントリと、
を備える粒子線照射システムであって、
前記ガントリは、
前記照射装置を前記照射対象の周りで回転させる回転体と、
前記回転体の前記床面への投影面と、前記加速器または前記輸送装置の前記床面への投影面と、が少なくとも一部で重なる位置に前記回転体を前記床面から支持する支持装置と、
を有し、
前記加速器は、環状経路で荷電粒子ビームを加速するシンクロトロンであり、
前記支持装置は、第１の脚と第２の脚とを有し、
前記第１の脚が前記環状経路の内側に位置し、前記第２の脚が前記環状経路の外側に位置するように、前記環状経路を跨いで前記床面に接地する、
粒子線照射システム。

【請求項11】

前記輸送装置は、前記加速器で加速された荷電粒子ビームを床面に沿って輸送する第１ビーム輸送部と、前記第１ビーム輸送部の下流で荷電粒子ビームを上向きに輸送する第２ビーム輸送部とを有し、
前記支持装置は、前記第２ビーム輸送部を後方にし、２つの脚部で前記第１ビーム輸送部を跨いで前記床面に接地する、
請求項１０に記載の粒子線照射システム。

【請求項12】

前記支持装置の材質の少なくとも一部は金属である、
請求項１０に記載の粒子線照射システム。

【請求項13】

前記支持装置の材質の少なくとも一部はコンクリートである、
請求項１または１０に記載の粒子線照射システム。

【請求項14】

建屋と、
前記建屋内に設置される請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の粒子線照射システムと、
を有する粒子線照射施設。

【請求項15】

前記照射対象は患者であり、
前記患者を載置して前記回転体の内側に進入可能な治療台が設置される治療室と前記加速器および前記ガントリが設置される部屋との間に設けられる仕切り壁を更に有する、
請求項１４に記載の粒子線照射施設。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粒子線照射システム及び粒子線照射施設に関する。

【背景技術】

【0002】

放射線治療は、Ｘ線あるいは粒子線などの放射線を患部に照射する治療法である。放射線治療のための装置のうち最も普及しているのがＸ線治療装置である。しかし、Ｘ線は、線量が体表面で最大となり減衰しながら体内を通過するため、腫瘍の前後にある正常な組織に影響を及ぼす恐れがある。一方、粒子線は、ブラッグカーブと呼ばれる、飛程の深い部分で高い線量分布を有している。粒子線治療では、その高い線量分布（ブラッグピーク）よりも深い部分には線量を付与しない特長を活かし、ブラッグピークを患部位置に調整して線量集中性を高めて照射する。粒子線治療は、Ｘ線治療と比較して患部への線量集中性を高めつつ、患部周辺への影響を抑えることができる。このような治療を実現する粒子線治療システムのさらなる普及が求められている。

【0003】

しかしながら、粒子線治療システムは、Ｘ線治療装置と比較して高額であることに加え、設置面積が大きいことも普及の妨げとなっている。粒子線治療システムをさらに普及していく上で、粒子線治療システムの設置面積の低減、小型化、および低価格化が求められている。

【0004】

特許文献１には、小型化された粒子線治療システムが開示されている。粒子線治療システムは、荷電粒子ビームを加速するシンクロトロンと、シンクロトロンで加速された荷電粒子ビームを輸送する高エネルギービーム輸送系と、高エネルギービーム輸送系により輸送された荷電粒子ビームを患者に照射する照射野形成装置を備える回転ガントリと、から構成される。特許文献１に開示された技術は、シンクロトロンと回転ガントリの間で荷電粒子ビームを輸送する高エネルギービーム輸送系を、シンクロトロンからの荷電粒子ビームの軌道の中心と、回転ガントリの回転の中心とが、略同一直線状になるように構成することで、粒子線治療システムの設置面積の低減を実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－１８７３０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示のひとつの目的は、粒子線治療システムの設置面積を低減する技術を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示のひとつの態様による粒子線照射システムは、床面に設置され、荷電粒子ビームを加速する加速器と、加速器から出射された荷電粒子ビームを輸送する輸送装置と、輸送装置により輸送された荷電粒子ビームを照射対象に照射する照射装置と、床面に設置され、照射装置が取付けられたガントリと、を備える。また、ガントリは、照射装置を照射対象の周りで回転させる回転体と、回転体の床面への投影面と加速器または輸送装置の床面への投影面とが少なくとも一部で重なる位置に回転体を床面から支持する支持装置と、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示のひとつの態様によれば、設置面積を低減した粒子線照射システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】粒子線治療システムの鳥瞰図である。

【図2】粒子線治療システムの上面図である。

【図3】粒子線治療システムの側面図である。

【図4】粒子線治療システムの正面図である。

【図5】回転体が回転した状態の粒子線治療システムを示す図である。

【図6】粒子線治療システムが建屋に設置された状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

【0011】

ここでは、照射対象に粒子線ビームを照射する粒子線照射システムの一例として、癌患者の癌組織に粒子線ビームを照射する粒子線治療システムについて説明する。

【0012】

図１は、粒子線治療システムの鳥瞰図である。図２は、粒子線治療システムの上面図、図３は、粒子線治療システムの側面図、図４は、粒子線治療システムの正面図である。図２の上面図は、図１に示した粒子線照射システムを矢印Ａの方向から見た図である。図３の側面図は、図１に示した粒子線照射システムを矢印Ｂの方向から見た図である。図４の正面図は、図１に示した粒子線照射システムを矢印Ｃの方向から見た図である。

【0013】

まず、粒子線照射システムの構成および動作の概略を説明する。

【0014】

粒子線治療システムは、直線加速器２、低エネルギービーム輸送装置３、シンクロトロン４、高エネルギービーム輸送装置５、回転ガントリ１、および照射ノズル６を有する。

【0015】

直線加速器２は、荷電粒子を加速して荷電粒子ビームを発生させる。直線加速器２で発生した荷電粒子ビームは、低エネルギービーム輸送装置３で輸送され、シンクロトロン４に入射する。シンクロトロン４に入射した荷電粒子ビームは、シンクロトロン４で所望のエネルギーまで加速され、高エネルギービーム輸送装置５に出射される。シンクロトロン４から出射された荷電粒子ビームは、高エネルギービーム輸送装置５を通り、回転ガントリ１に運ばれる。

【0016】

回転ガントリ１は、回転軸３０周りに回転する回転体１１と、高エネルギービーム輸送装置５に対して相対的に回転可能に高エネルギービーム輸送装置５と接続し回転体１１と共に回転するガントリ輸送ライン１９と、回転体１１を回転可能に支持する支持装置１４とを有する。

【0017】

図４の治療ケージ８の内部を参照すると、回転ガントリ１には、回転体１１と共に回転する照射ノズル６が設置されている。照射ノズル６は、先端を回転軸３０に向けて回転軸３０周りに回転する。患者が載置される治療台７は、照射ノズル６の先端の向く方向に患者が載置されるように配置されている。

【0018】

高エネルギービーム輸送装置５からの荷電粒子ビームは、ガントリ輸送ライン１９で照射ノズル６に輸送され、照射ノズル６の先端から治療台７に載置された患者の患部に照射される。回転体１１を回転させることで、照射ノズル６が治療台７の周りを回転し、荷電粒子ビームを患者の患部へどの方向から照射するかを変化させることができる。なお、本実施例では、治療台７は、患者を載置する天板と、天板をＸＹＺ軸の方向へ駆動する３つの平行駆動機構と、天板をＺ軸周りに回転させる回転駆動機構とを備える治療台を例に説明しているが、これに限定されるものではない。たとえば、Ｚ軸方向への駆動機構と、第１アームと第１アーム旋回機構、第２アームと第２アーム旋回機構、天板と天板をピッチ・ロール・ヨーに回転させる回転機構、を有するロボットアーム式治療台等、他の治療台でもよい。

【0019】

次に、粒子線治療システムに含まれる各装置の構成および動作について説明する。

【0020】

直線加速器２は、イオン源と線形加速器とを備えている。イオン源は、中性ガスに高速の電子を衝突させるなどして荷電粒子を発生する。線形加速器は、イオン源で発生した荷電粒子をシンクロトロン４による加速が可能な状態の荷電粒子ビームにまで加速し、低エネルギービーム輸送装置３に向けて出射する。荷電粒子ビームとは荷電粒子が細く流れるビームである。ここでは、荷電粒子として、例えば、水素、ヘリウム、炭素、窒素、酸素、ネオン、シリコン、アルゴンなどがある。

【0021】

低エネルギービーム輸送装置３は、直線加速器２から出射された荷電粒子ビームを、内部が高真空に保たれた空間によって輸送する装置であり、荷電粒子ビームをシンクロトロン４へと輸送する。

【0022】

シンクロトロン４は、低エネルギービーム輸送装置３からの荷電粒子ビームを、環状の経路により、癌の治療に好適なエネルギ（７０ＭｅＶから２２０ＭｅＶ程度）となるまで加速する装置である。シンクロトロン４の環状経路は、荷電粒子ビームを所定の角度に偏向する偏向電磁石１５Ａと、荷電粒子ビームの水平方向及び垂直方向の収束および／または発散を制御する四極電磁石１６Ａと、荷電粒子ビームの経路である真空ダクト１７Ａと、荷電粒子ビームを加速する高周波加速空洞２１と、を互いに接続して構成されている。本実施例では、荷電粒子ビームを９０度偏向する４個の偏向電磁石１５Ａが４隅に配置され、真空ダクト１７Ａがそれら偏向電磁石１５Ａを貫通して環状経路を構成している。

【0023】

本実施例では、シンクロトロン４の建屋１００への据付け方法として、建屋１００の床面に設置された架台２２の上に、偏向電磁石１５Ａ、四極電磁石１６Ａ、および高周波加速空洞２１を固定するという方法が採られている。

【0024】

なお、本実施例では、シンクロトロン４を架台２２を介して床面に据付けているが、架台２２を用いずシンクロトロン４を床面に直接据付けてもよい。

【0025】

また、本実施例では、４個の偏向電磁石１５Ａが環状経路に配置されている構成を示しているが、シンクロトロン４の構成はこれに限定されるものではない。シンクロトロン４における偏向電磁石１５Ａの個数は４個未満でもよいし、５個以上でもよい。また、本実施例では、偏向電磁石１５Ａの偏向角度を９０度としているが、シンクロトロン４の構成がこれに限定されることはない。偏向電磁石１５Ａの偏向角度は他の角度でもよい。また、シンクロトロン４は、偏向電磁石１５Ａ、四極電磁石１６Ａ、高速加速空胴２１以外の機器を、環状経路上、環状経路と低エネルギ輸送系３との接続部、または、環状経路と高エネルギービーム輸送装置５との接続部に備えてもよい。

【0026】

また、本実施例では、加速器として直線加速器２とシンクロトロン４とを用いて荷電粒子ビームを加速する例を示しているが、この構成に限定されることはない。他の例として、サイクロトロン、シンクロサイクロトロン、荷電粒子ビームを加速する軌道を偏心させて任意のエネルギーの荷電粒子ビームを出射する円形加速器など、他の加速器を用いてもよい。

【0027】

シンクロトロン４で加速された荷電粒子ビームは高エネルギービーム輸送装置５へ送られる。

【0028】

高エネルギービーム輸送装置５は、シンクロトロン４で加速された荷電粒子ビームを偏向しながら回転ガントリ１に輸送する装置である。高エネルギービーム輸送装置５は、偏向電磁石１５Ｂと、四極電磁石１６Ｂと、真空ダクト１７Ｂとを組み合わせて構成されている。

【0029】

高エネルギービーム輸送装置５は、図３に示すように、略水平に荷電粒子ビームを輸送する第１ビーム輸送部５（１）と、略垂直に荷電粒子ビームを輸送する第２ビーム輸送部５（２）とを有する。更に、高エネルギービーム輸送装置５は、第１ビーム輸送部５（１）と第２ビーム輸送部５（２）の間に、荷電粒子ビームを９０度偏向する偏向電磁石１５Ｂ１を有し、第２ビーム輸送部５（２）と回転ガントリ１との間に、荷電粒子ビームを９０度偏向する偏向電磁石１５Ｂ２を有する。

【0030】

第１ビーム輸送部５（１）は、荷電粒子ビームの収束および／または発散を制御する四極電磁石１６Ｂを、略直線状の真空ダクト１７Ｂが貫通した構成である。第１ビーム輸送部５（１）は、床面に設置された架台２２のうえに四極電磁石１６Ｂを固定することにより、架台２２を介して床面に据付けられている。

【0031】

第２ビーム輸送部５（２）は、第１ビーム輸送部５（１）と同様に、四極電磁石１６Ｂを略直線状の真空ダクト１７Ｂが貫通した構成である。第２ビーム輸送部５（２）は、四極電磁石１６Ｂが架台２２に固定された状態で建屋１００の壁面に固定して据付けられている。第２ビーム輸送部５（２）を壁面に固定することにより、その設置面積を低減するとともにその設置を安定させることができる。

【0032】

シンクロトロン４から出射された荷電粒子ビームは、第１ビーム輸送部５（１）の四極電磁石１６Ｂと真空ダクト１７Ｂとにより、偏向電磁石１５Ｂ１まで輸送される。たとえば、輸送される荷電粒子ビームの進行方向は例えば床面に対して略水平であり、第１ビーム輸送部５（１）は、シンクロトロン４から偏向電磁石１５Ｂ１までを略直線上に結んでいる。

【0033】

第１ビーム輸送部５（１）から偏向電磁石１５Ｂ１に輸送された荷電粒子ビームは、偏向電磁石１５Ｂ１により床面から遠ざかる方向に偏向される。このとき、たとえば、偏向電磁石１５Ｂ１の偏向角度は９０度であり、偏向された荷電粒子ビームが向かう方向は、略鉛直方向上向きである。偏向電磁石１５Ｂ１で偏向された荷電粒子ビームは、第２ビーム輸送部５（２）に入射する。第２ビーム輸送部５（２）は、入射した荷電粒子ビームを偏向電磁石１５Ｂ２に輸送する。

【0034】

偏向電磁石１５Ｂ２は、第２ビーム輸送部５（２）からの荷電粒子ビームを回転ガントリ１の方向に偏向し、回転ガントリ１に入射する。このとき、たとえば、偏向電磁石１５Ｂ２の偏向角度は９０度であり、偏向された荷電粒子ビームが向かう方向は、床面と略水平かつシンクロトロン４に向かう方向である。言い換えると、偏向電磁石１５Ｂ２からの荷電粒子ビームは、シンクロトロン４から出射した方向とは反対の方向に向かう。

【0035】

高エネルギービーム輸送装置５と回転ガントリ１との接続点は、回転ガントリ１の回転軸３０上にあり、高エネルギービーム輸送装置５から回転ガントリ１に入射する荷電粒子ビームの進行方向は、回転ガントリの回転軸３０に一致する。

【0036】

なお、本実施例では、高エネルギービーム輸送装置５が荷電粒子ビームを９０度偏向する２個の偏向電磁石１５Ｂ１、１５Ｂ２を備える構成を例に説明したが、この構成に限定されることはない。他の例として、偏向電磁石１５Ｂの数は１個でも３個以上でもよい。また、偏向電磁石１５Ｂの偏向角度は９０度に限定されず、他の角度でもよい。たとえば、シンクロトロン４から出射した荷電粒子ビームが床面と略水平な平面内で偏向されてから、偏向電磁石１５Ｂ１に入射してもよい。また、たとえば、偏向電磁石１５Ｂ２で偏向された荷電粒子ビームが床面と略水平な平面内で偏向されてから回転ガントリ１に入射してもよい。

【0037】

また、本実施例では、第１ビーム輸送部５（１）の床面への据付けと、第２ビーム輸送部５（２）の壁面への据付けに架台２２を用いる例を示したが、この構成に限定されることはない。他の例として、第１ビーム輸送部５（１）の床面への据付けと、第２ビーム輸送部５（２）の壁面への据付けの一方または両方に架台２２を用いなくてもよい。

【0038】

また、本実施例では、第１ビーム輸送部５（１）を床面に据付け、第２ビーム輸送部５（２）を壁面に据付けているが、据付け場所はこれらに限定されない。たとえば、第２ビーム輸送部５（２）を支持装置１４に固定してもよい。

【0039】

回転ガントリ１は、フロントリング９、リアリング１０、回転体１１、サポートローラー１２、ガントリ回転モータ（図示せず）、支持装置１４、およびガントリ輸送ライン１９を備える。

【0040】

回転体１１は、フロントリング９側からリアリング１０側に向かって順に、第１円筒部１１（１）と円錐部１１（２）と第２円筒部１１（３）とを備える。フロントリング９とリアリング１０とが第１円筒部１１（１）で接続される。回転体１１のフロントリング９側は開口しており、回転体１１内側かつフロントリング９側には、患者に荷電粒子ビームを照射し治療する空間である治療ケージ８が設けられている。ガントリ輸送ライン１９は、回転体１１に固定されている。

【0041】

支持装置１４は、シンクロトロン４と同じ床面に据付けられている。支持装置１４の上には、サポートローラー１２が、回転可能に固定される。フロントリング９およびリアリング１０はサポートローラー１２上に搭載されている。すなわち、支持装置１４は、サポートローラー１２を介して、フロントリング９、リアリング１０、回転体１１、およびガントリ輸送ライン１９を支持している。

【0042】

ガントリ回転モータの動力でサポートローラー１２が回転し、フロントリング９およびリアリング１０に動力を伝達することにより、フロントリング９とリアリング１０と回転体１１とガントリ輸送ライン１９とが一体となって、回転軸３０周りに回転する。

【0043】

図５は、回転体が回転した状態の粒子線治療システムを示す図である。上記図１～４には、照射ノズル６が治療台７に載置される患者に鉛直方向の上方から荷電粒子ビームを照射できる状態の粒子線治療システムが示されている。この状態を含め、回転体１１は略３６０度回転可能である。図５には、回転体１１が正面から見て時計回りに９０度回転し、照射ノズル６が患者の真横から水平方向に荷電粒子ビームを照射できる状態が示されている。

【0044】

ガントリ輸送ライン１９は、高エネルギービーム輸送装置５から入射する荷電粒子ビームを偏向しながら照射ノズル６に輸送する装置である。ガントリ輸送ライン１９は、回転軸３０上の接続点２０で、高エネルギービーム輸送装置５と回転可能に接続されている。ビーム輸送ライン１９は、偏向電磁石１５Ｃと四極電磁石１６Ｃと真空ダクト１７Ｃとを含む複数部材を組合せて構成されている。

【0045】

ガントリ輸送ライン１９は、高エネルギービーム輸送装置５から回転軸３０に沿う進行方向で入射した荷電粒子ビームを、第２円筒部１１（３）の内側に通し、偏向電磁石（不図示）で回転軸３０から遠ざかる方向に偏向する。ガントリ輸送ライン１９は、回転軸３０から遠ざかる方向に偏向された荷電粒子ビームを回転体１１の外側に輸送する。

【0046】

回転体１１の外側では、偏向電磁石１５Ｃ１、四極電磁石１６Ｃ、真空ダクト１７Ｃ、および偏向電磁石１５Ｃ２で構成された部分が、第１円筒部１１（１）の外周面に取り付けられている。回転体１１の外側に出た荷電粒子ビームは、偏向電磁石１５Ｃ１により、回転軸３０に垂直な平面内で偏向角度１３５度で偏向され、四極電磁石１６Ｃによりビームの広がりが制御されながら真空ダクト１７Ｃで回転体１１の周方向に輸送される。真空ダクト１７Ｃで輸送された荷電粒子ビームは、偏向電磁石１５Ｃ２により、回転軸３０に垂直な平面内で回転軸３０に向かう方向に１３５度偏向される。回転軸３０に向かう方向に偏向された荷電粒子ビームは、回転体１１内側に入り、照射ノズル６を介して、治療ケージ８内の患者に照射される。

【0047】

ガントリ輸送ライン１９を上述の構成とすることで、回転ガントリ１の回転軸３０の前後方向の長さを短くでき、粒子線治療システムの設置面積を低減することができる。ここでいう粒子線治療システムの設置面積は粒子線治療システムを設置するのに要する床面積である。

【0048】

また、本実施例では、ガントリ輸送ライン１９が３個の偏向電磁石を備える構成を示しているが、ガントリ輸送ライン１９の構成はこれに限定されるものではない。ガントリ輸送ライン１９における偏向電磁石の個数は３個未満でもよいし、４個以上でもよい。また、本実施例では、偏向電磁石１５Ｃ１、１５Ｃ２の偏向角度を１３５度としているが、これに限定されることはない。偏向電磁石１５Ｃ１、１５Ｃ２の偏向角度は他の角度でもよい。また、ガントリ輸送ライン１９は、偏向電磁石１５Ｃ、四極電磁石１６Ｃ、真空ダクト１７Ｃ以外の機器を備えてもよい。

【0049】

なお、本実施例では、荷電粒子ビームの収束および／または発散を制御しながら回転体１１の周方向に輸送する構成のガントリ輸送ラインを例示したが、この構成に限定されることはない。他の例として、ガントリ輸送ライン１９は、高エネルギービーム輸送装置５から回転軸３０に沿う進行方向で入射した荷電粒子ビームを回転軸３０から遠ざかる方向に偏向し、回転軸３０から遠ざかる方向に偏向された荷電粒子ビームを回転軸３０と略平行な方向に偏向し、回転軸３０と略平行な方向に偏向された荷電粒子ビームを回転軸３０に向かう方向に偏向する構成としてもよい。

【0050】

支持装置１４は、回転ガントリ１が回転してガントリ輸送ライン１９が下方に位置するときに、ガントリ輸送ライン１９がシンクロトロン４または高エネルギービーム輸送装置５の第１ビーム輸送部５（１）に接触しない高さになっている。より具体的には、ガントリ輸送ライン１９の偏向電磁石１５Ｃ１と偏向電磁石１５Ｃ２の下方にあるシンクロトロン４または高エネルギービーム輸送装置５の機器の床面からの高さと、偏向電磁石１５Ｃ１または偏向電磁石１５Ｃ２の第１円筒部１１（１）の外周面からの高さの最大値と、の合計値よりも、支持装置１４の床面からの高さは高い。

【0051】

支持装置１４に十分な高さを持たせることで、回転ガントリ１とシンクロトロン４とを同一床面上に設置面積を重ねて配置することができ、粒子線治療システム全体としての設置床面積を低減することができる。また、支持装置１４に十分な高さを持たせることで、従来はガントリ輸送ラインと床面の接触を避けるため、ガントリ輸送ラインの通過領域のみ床面を低くしていたのに対して、建屋１００の床面を低くする必要がなくなり、建屋１００を簡易な構成とすることができる。

【0052】

本実施例では、支持装置１４は、４本の脚を有し、それら４本の脚で回転体１１を支持している。本実施例では、支持装置１４は、第１支持装置１４（１）と第２支持装置１１（２）で構成されている。第１支持装置１４（１）と第２支持装置１４（２）はいずれも２本の脚を有するアーチ型の形状をしており、回転軸３０の方向に並んでいる。第１支持装置１４（１）がフロントリング９側にあり、第２支持装置１４（２）がリアリング側にある。第１支持装置１４（１）がガントリ輸送ライン１９の偏向電磁石１５Ｃ１と偏向電磁石１５Ｃ２より前方に配置される。第２支持装置１４（２）がガントリ輸送ライン１９の偏向電磁石１５Ｃ１と偏向電磁石１５Ｃ２よりも後方に配置されている。このように支持装置１４を前方の第１支持装置１４（１）と後方の第２支持装置１４（２）とで構成することで、回転体１１が回転するときに、回転体１１と共に回転するガントリ輸送ライン１９が第１支持装置１４（１）と第２支持装置１４（２）の間を通ることができ、支持装置１４と輸送ライン１９との衝突を回避することができる。第１支持装置１４（１）は、フロントリング９を搭載するサポートローラー１２を支持している。第２支持装置１４（３）は、リアリング１０を搭載するサポートローラー１２を支持している。

【0053】

第１支持装置１４（１）は、一方の脚がシンクロトロン４の円環の内側の床面に、他方の脚が円環の外側の床面に配置され、シンクロトロン４の円環が第１支持装置１４（１）の脚と脚の間を通り、アーチ空間をくぐるように配置される。言い換えると、第１支持装置１４（１）は、シンクロトロン４の円環を跨ぐように配置される。また、高エネルギービーム輸送装置５が、第２支持装置１４（２）の脚と脚の間を通り、アーチ空間をくぐるように配置される。言い換えると、第２支持装置１４（２）は、高エネルギービーム輸送装置５を跨ぐように配置される。これにより、回転体１１の下方に、シンクロトロン４と高エネルギービーム輸送装置５の一部を配置することができる。支持装置１４が床面に接するある接地面と支持装置１４が床面に接する他の接地面との間にある支持装置１４が床面に接していない部分に、シンクロトロン４および／または高エネルギービーム輸送装置５を配置することができ、粒子線治療システム全体としての設置面積を低減することができる。

【0054】

特に前方にある第１支持装置１４（１）の下方にあるシンクロトロン４から出射された荷電粒子ビームを、高エネルギービーム輸送装置５により、第２支持装置１４（２）の２つの脚の間を通して後方に輸送し後方で上向きに輸送する構成が、シンクロトロン４と高エネルギービーム輸送装置５を回転体１１の下方に効率よく配置し、粒子線治療システムの設置面積の低減に寄与する。

【0055】

なお、支持装置１４の構成および配置は、本実施例に限定されるものではない。回転体１１が、直線加速器２、シンクロトロン４、または高エネルギービーム輸送装置５の少なくとも一部よりも高い位置に配置されていればよい。直線加速器２、シンクロトロン４、または高エネルギービーム輸送装置５の少なくとも一部が回転体１１の下方に配置されていると、さらに粒子線治療システム全体としての設置面積を低減することができる。また、高エネルギービーム輸送装置５を略鉛直方向に延伸して配置することで、設置面積を低減することができる。しかし、必ずしも、直線加速器２、シンクロトロン４、または、高エネルギービーム輸送装置５が回転体１１の下方に配置されていなくてもよい。回転体１１が高い位置に配置されることで、その下方には制御装置や電源を設置するスペースが確保でき、粒子線治療システム全体としての設置面積を低減することができる。

【0056】

なお、本実施例では、支持装置の脚が４本を例に説明したが、４本に限定されることはなく、３本以下でもよく５本以上でもよい。また、本実施例では、アーチ型の第１支持装置とアーチ型の第２支持装置とを例に説明したが、第１支持装置１４（１）と第２支持装置１４（２）が一体の構造となっていてもよいし、脚の一部または全部が別々の構造となっていてもよい。

【0057】

また、支持装置１４の材質は、鉄などの金属としてもいいし、一部または全部をコンクリート等、他の材質を使用してもよい。支持装置１４の材質を金属とすれば、シンクロトロン４と高エネルギービーム輸送装置５の据付け後に支持装置１４を据付けることができ、シンクロトロン４と高エネルギービーム輸送装置５の据付けを容易に行うことができる。一方、支持装置１４の材質をコンクリートとし、粒子線治療システムの制御装置（図示せず）とシンクロトロン４または高エネルギービーム輸送装置５との間に配置することで、制御装置の遮蔽壁としての機能をも果たすようにすることができる。

【0058】

また、本実施形態では、回転ガントリ１が略３６０度回転する例を示したが、回転角度は３６０度以下でよく、回転角度が３００度以下のハーフガントリ等他のガントリを用いてもよい。

【0059】

回転ガントリ１が上述の支持装置１４を備えることにより、直線加速器２とシンクロトロン４と高エネルギービーム輸送装置５とが設置される領域と、回転ガントリ１が設置される領域とを上下に重ねてそれら機器を配置することができ、粒子線治療システム全体としての設置面積を低減することができる。言い換えると、直線加速器２とシンクロトロン４と高エネルギービーム輸送装置５との床面への投影面の少なくとも一部と、回転ガントリ１の床面への投影面の少なくとも一部と、が重なるように機器を配置することができ、粒子線治療システム全体としての設置面積を低減することができる。

【0060】

照射ノズル６は、高エネルギービーム輸送装置５から輸送されてきた荷電粒子ビームを患者の癌組織の形状に合わせて好適な線量分布に加工し、患部に照射する装置である。照射ノズル６は、回転ガントリ１の回転体１１に取り付けられ、回転体１１と一体に回転軸３０周りを回転することで、治療ケージ８内の患者に任意の方向から荷電粒子ビームを照射することができる。

【0061】

図６は、粒子線治療システムが建屋に設置された状態を示す図である。

【0062】

粒子線治療システムは、建築物である建屋１００内に設置され、粒子線治療システムと建屋１００とで粒子線治療施設を構成する。建屋１００には、互いに治療室壁１０３で隔てられた加速器室１０１と治療室１０２とが設けられる。加速器室１０１には、直線加速器２とシンクロトロン４と高エネルギービーム輸送装置５と回転ガントリ１とが据付けられる。治療室１０２には患者が載置される治療台７が設置されている。治療台７は、治療室壁１０３の開口から治療ケージ８に出し入れ可能となっている。

【0063】

加速器室１０１は、回転ガントリ１が略３６０度自由に回転できるように回転軸３０から回転半径のスペースが確保されている。なお、回転軸３０が建屋１００の外壁に対して斜めの角度を取るように回転ガントリ１を配置することで、建屋１００の対角線上のスペースを利用でき、設置面積をより低減することができる。たとえば、図２に示すように、略矩形の建屋１００に対して、回転軸３０が建屋１００の対角線に沿うように配置される。

【0064】

本実施例では、加速器室１０１に、直線加速器２とシンクロトロン４と高エネルギービーム輸送装置５と回転ガントリ１とが設置されている例を説明したが、これに限定されず、たとえば、直線加速器２または高エネルギービーム輸送装置５が加速器室１０１でない別室に設置されてもよい。また、加速器室１０１内に制御装置（不図示）を配置してもよい。このときシンクロトロン４と制御装置との間の遮蔽壁を加速器室１０１に設けてもよい。

【0065】

本実施例では、シンクロトロン４を加速器の例として説明している。シンクロトロン４は、任意のエネルギーまで荷電粒子ビームを加速し、任意のエネルギーの荷電粒子ビームを出射することができる。一方、他の加速器であるサイクロトロンやシンクロサイクロトロンは、最大エネルギーまで加速した荷電粒子ビームしか出射できない。サイクロトロンやシンクロサイクロトロンでは、最大エネルギーで出射した荷電粒子ビームをディグレーダーと呼ばれる機器を通過させることでエネルギーを任意の値まで落として、患者に照射する。このとき、エネルギーを吸収するためディグレータは放射化してしまう。そのため、サイクロトロンの場合は、患者の被ばく量をおとすために、患者が載置されるガントリと加速器との間に分厚い放射壁を設ける必要がある。一方、ディグレータを必要としないシンクトロトロン４は、サイクロトロンやシンクロサイクロトロンのような放射壁が不要であり、加速器と回転ガントリ１とを同室に設置することができる。

【0066】

このように加速器と回転ガントリ１とが同室に設置できることで、建屋１００の高さを抑え、粒子線治療施設の小型化、低価格化を実現することができる。ただし、シンクロトロン４に限らず、任意のエネルギーを出射できる加速器であれば、設置面積が低減されるという効果を得ることができる。

【0067】

また、円形または円環状の加速器から発生する中性子などは、円の外周方向への指向性を持つ。治療ケージ８とシンクロトロン４とが同一平面上に位置しないため、シンクロトロン４から発生する中性子のうち治療台７上の患者に向かうものが少なく、治療室１０２床面や治療室壁１０３を放射壁のように厚くしなくてもよい。

【0068】

治療室１０２のフロアレベルは、回転半径のスペースを確保した回転軸３０の近傍に設定されるため、加速器室１０１のフロアレベルに対して通常６～８ｍ程度高い位置となる。

【0069】

本実施例では、回転ガントリ１が１つ治療室１０２が１つの構成を例に説明したが、これに限定されない。加速器室１０１に回転ガントリ１が２以上設置され、建屋１００に治療室１０２が２以上備えられていてもよい。

【0070】

上述した実施形態は説明のための例示であり、発明の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の範囲を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

【符号の説明】

【0071】

１…回転ガントリ、２…直線加速器、３…低エネルギービーム輸送装置、４…シンクロトロン、５…ビーム輸送装置、６…照射ノズル、７…治療台、８…治療ケージ、９…フロントリング、１０…リアリング、１１…回転体、１２…サポートローラー、１４…支持装置、１５…偏向電磁石、１６…四極電磁石、１７…真空ダクト、１９…ガントリ輸送ライン、２０…接続点、２１…高周波加速空洞、２２…架台、３０…回転軸、１００…建屋、１０１…加速器室、１０２…治療室、１０３…治療室壁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】