JP2000331799A - 粒子線照射装置 - Google Patents
粒子線照射装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、短くコンパクトな照射系でも散乱体
の厚さを増やすことなく高エネルギーの粒子ビームのエ
ネルギー利用効率を高く維持することができ、そのうえ
速い繰り返しのシンクロトロンを用いてもワブラー偏向
電磁石を用いて一様な照射野を形成でき、被検体の動き
にも対応させることである。 【解決手段】入射器１により生成されかつ予備加速され
たイオンを、低エネルギービーム輸送系２から入射機器
３によってシンクロトロン４に入射し、このシンクロト
ロン４においてさらに加速して例えば癌治療に供すべく
エネルギーに達すると、出射機器５から高エネルギービ
ーム輸送系６を通して照射系１０に入射し、この照射系
１０における２組のワブラー偏向電磁石１１、１２に流
れる各励磁電流の位相差及びその電流量を制御して、被
検体８において粒子ビームを２重円を描くように制御す
る。
の厚さを増やすことなく高エネルギーの粒子ビームのエ
ネルギー利用効率を高く維持することができ、そのうえ
速い繰り返しのシンクロトロンを用いてもワブラー偏向
電磁石を用いて一様な照射野を形成でき、被検体の動き
にも対応させることである。 【解決手段】入射器１により生成されかつ予備加速され
たイオンを、低エネルギービーム輸送系２から入射機器
３によってシンクロトロン４に入射し、このシンクロト
ロン４においてさらに加速して例えば癌治療に供すべく
エネルギーに達すると、出射機器５から高エネルギービ
ーム輸送系６を通して照射系１０に入射し、この照射系
１０における２組のワブラー偏向電磁石１１、１２に流
れる各励磁電流の位相差及びその電流量を制御して、被
検体８において粒子ビームを２重円を描くように制御す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高いエネルギーの
粒子ビームを例えば癌細胞に照射して癌治療に用いる治
療装置に適用される粒子線照射装置に関する。
粒子ビームを例えば癌細胞に照射して癌治療に用いる治
療装置に適用される粒子線照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】放射線による癌の治療には、Ｘ線、ガン
マ線、電子線なとが用いられており、さらに近年では加
速器で加速した高エネルギーの荷電粒子（水素、ヘリウ
ム、炭素などのイオン）の粒子ビームを照射することが
行われている。このような高エネルギーの荷電粒子を得
る方法の一つとしてシンクロトロンが用いられている。
マ線、電子線なとが用いられており、さらに近年では加
速器で加速した高エネルギーの荷電粒子（水素、ヘリウ
ム、炭素などのイオン）の粒子ビームを照射することが
行われている。このような高エネルギーの荷電粒子を得
る方法の一つとしてシンクロトロンが用いられている。
【０００３】図６はかかるシンクロトロンを用いた粒子
ビームによる癌の治療装置の構成図である。入射器１
は、イオンを生成しかつ予備加速する。この予備加速さ
れたイオンは、低エネルギービーム輸送系２を通り、入
射機器３によってシンクロトロン４に入射される。この
シンクロトロン４は、入射したイオンをさらに加速し、
癌治療に供すべくエネルギーに達すると、そのイオンを
出射機器５を用いて出射する。そして、この高エネルギ
ーのイオンは、高エネルギービーム輸送系６で輸送さ
れ、照射系７により癌の病巣に合わせたビーム形状に整
形され、その粒子ビームを被検体８である患者に照射さ
れる。
ビームによる癌の治療装置の構成図である。入射器１
は、イオンを生成しかつ予備加速する。この予備加速さ
れたイオンは、低エネルギービーム輸送系２を通り、入
射機器３によってシンクロトロン４に入射される。この
シンクロトロン４は、入射したイオンをさらに加速し、
癌治療に供すべくエネルギーに達すると、そのイオンを
出射機器５を用いて出射する。そして、この高エネルギ
ーのイオンは、高エネルギービーム輸送系６で輸送さ
れ、照射系７により癌の病巣に合わせたビーム形状に整
形され、その粒子ビームを被検体８である患者に照射さ
れる。
【０００４】ところで、患者の癌病巣への粒子ビームの
照射では、患者への一様な放射線照射を数分という短時
間のうちに行うことが要求されている。患者への一様な
粒子ビームの照射を行うために粒子ビームを用いる治療
装置では、照射系７内に設置された一対のワブラー偏向
電磁石（偏向電磁石）を用いて粒子ビームをスキャンさ
せ、かつ散乱体を用いて照射系７に入射した粒子ビーム
径を広げ、照射する患部において粒子ビームが一様にな
るように照射を行っている。
照射では、患者への一様な放射線照射を数分という短時
間のうちに行うことが要求されている。患者への一様な
粒子ビームの照射を行うために粒子ビームを用いる治療
装置では、照射系７内に設置された一対のワブラー偏向
電磁石（偏向電磁石）を用いて粒子ビームをスキャンさ
せ、かつ散乱体を用いて照射系７に入射した粒子ビーム
径を広げ、照射する患部において粒子ビームが一様にな
るように照射を行っている。
【０００５】又、このような癌等の治療装置では、コン
パクトにしかつ設置面積を小さくするとともに設置コス
トを安くするために照射系７の長さを短くすることが有
効である。
パクトにしかつ設置面積を小さくするとともに設置コス
トを安くするために照射系７の長さを短くすることが有
効である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ワブラ
ー偏向電磁石を用いたワブラー法では、ワブラー偏向電
磁石による偏向角に比例して粒子ビームの発散角を大き
くするために、ワブラー偏向電磁石の近傍に設置した散
乱体の厚さを増やす必要がある。
ー偏向電磁石を用いたワブラー法では、ワブラー偏向電
磁石による偏向角に比例して粒子ビームの発散角を大き
くするために、ワブラー偏向電磁石の近傍に設置した散
乱体の厚さを増やす必要がある。
【０００７】又、ワブラー法では、図ロに示すように粒
子ビームの照射野Ｗを得るために、ワブリング円Ｒ上に
粒子ビームの中心が移動するようにすなわち円を描くよ
うに一対のワブラー偏向電磁石を調整している。そし
て、このワブリング円Ｒ上に移動させた粒子ビームを散
乱体に透過させてビーム径を拡大した粒子ビームＢを得
ているが、この場合、粒子ビームの進行する経路の途中
に厚い散乱体を配置すると、粒子ビームのエネルギーが
減少し、シンクロトロン４から出射された粒子ビームの
エネルギーを有効に利用できず、シンクロトロン４の最
大定格エネルギーを不必要に大きくしてしまう。
子ビームの照射野Ｗを得るために、ワブリング円Ｒ上に
粒子ビームの中心が移動するようにすなわち円を描くよ
うに一対のワブラー偏向電磁石を調整している。そし
て、このワブリング円Ｒ上に移動させた粒子ビームを散
乱体に透過させてビーム径を拡大した粒子ビームＢを得
ているが、この場合、粒子ビームの進行する経路の途中
に厚い散乱体を配置すると、粒子ビームのエネルギーが
減少し、シンクロトロン４から出射された粒子ビームの
エネルギーを有効に利用できず、シンクロトロン４の最
大定格エネルギーを不必要に大きくしてしまう。
【０００８】又、粒子ビームを発生させるシンクロトロ
ンの方式としては、準定常的な粒子ビームを発生させる
遅い繰り返しのシンクロトロンとパルスビームを発生さ
せる速い繰り返しのシンクロトロンとがあり、このうち
５〜４０Ｈｚ程度のパルスビームの出射を行う速い繰り
返しのシンクロトロンでは、一対のワブラー偏向電磁石
を用いて一様な照射野Ｗを得ることは困難なものとなっ
ている。又、このような速い繰り返しのシンクロトロン
でさえ短い治療時間内に照射するパルスビーム数が少な
いために一様な照射野Ｗを得ることは困難なものとなっ
ている。
ンの方式としては、準定常的な粒子ビームを発生させる
遅い繰り返しのシンクロトロンとパルスビームを発生さ
せる速い繰り返しのシンクロトロンとがあり、このうち
５〜４０Ｈｚ程度のパルスビームの出射を行う速い繰り
返しのシンクロトロンでは、一対のワブラー偏向電磁石
を用いて一様な照射野Ｗを得ることは困難なものとなっ
ている。又、このような速い繰り返しのシンクロトロン
でさえ短い治療時間内に照射するパルスビーム数が少な
いために一様な照射野Ｗを得ることは困難なものとなっ
ている。
【０００９】そこで本発明は、短くコンパクトな照射系
でも散乱体の厚さを増やすことなく高エネルギーの粒子
ビームのエネルギー利用効率を高く維持することがで
き、そのうえ速い繰り返しのシンクロトロンを用いても
ワブラー偏向電磁石を用いて一様な照射野を形成でき、
被検体の動きにも対応できる粒子線照射装置を提供する
ことを目的とする。
でも散乱体の厚さを増やすことなく高エネルギーの粒子
ビームのエネルギー利用効率を高く維持することがで
き、そのうえ速い繰り返しのシンクロトロンを用いても
ワブラー偏向電磁石を用いて一様な照射野を形成でき、
被検体の動きにも対応できる粒子線照射装置を提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の粒子線照射装置
は、荷電粒子を加速器で高エネルギーの荷電粒子に加速
してその粒子ビームを被検体に照射する粒子線照射装置
において、加速器で加速された前記荷電粒子を偏向して
少なくとも２重の円軌道を描かせる偏向手段を備えたこ
とを特徴とする。
は、荷電粒子を加速器で高エネルギーの荷電粒子に加速
してその粒子ビームを被検体に照射する粒子線照射装置
において、加速器で加速された前記荷電粒子を偏向して
少なくとも２重の円軌道を描かせる偏向手段を備えたこ
とを特徴とする。
【００１１】このうち偏向手段は、少なくとも２つのワ
ブラー偏向電磁石と、これらワブラー偏向電磁石に流れ
る各励磁電流の位相差及びその電流量を制御する励磁電
流制御手段とを有している。
ブラー偏向電磁石と、これらワブラー偏向電磁石に流れ
る各励磁電流の位相差及びその電流量を制御する励磁電
流制御手段とを有している。
【００１２】又、本発明の粒子線照射装置は、荷電粒子
を生成して予備加速する入射器と、この入射器からの荷
電粒子を所定の高エネルギーの粒子ビームに加速する加
速器と、この加速器で加速された荷電粒子を偏向して少
なくとも２重の円軌道を描かせる少なくとも２つのワブ
ラー偏向電磁石と、これらワブラー偏向電磁石からの粒
子ビーム径を拡大する散乱体と、各ワブラー偏向電磁石
に流れる各励磁電流の位相差及びその電流量を制御する
励磁電流制御手段とを備えたことを特徴とする。
を生成して予備加速する入射器と、この入射器からの荷
電粒子を所定の高エネルギーの粒子ビームに加速する加
速器と、この加速器で加速された荷電粒子を偏向して少
なくとも２重の円軌道を描かせる少なくとも２つのワブ
ラー偏向電磁石と、これらワブラー偏向電磁石からの粒
子ビーム径を拡大する散乱体と、各ワブラー偏向電磁石
に流れる各励磁電流の位相差及びその電流量を制御する
励磁電流制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】このうち加速器は、シンクロトロン又はサ
イクルトロンである。
イクルトロンである。
【００１４】又、本発明の粒子線照射装置は、被検体の
動きを検出する動き検出手段と、この動き検出手段によ
り検出された被検体の動きに応じて高エネルギーの粒子
ビームの被検体への照射タイミングを制御する照射タイ
ミング制御手段とを備えたものである。
動きを検出する動き検出手段と、この動き検出手段によ
り検出された被検体の動きに応じて高エネルギーの粒子
ビームの被検体への照射タイミングを制御する照射タイ
ミング制御手段とを備えたものである。
【００１５】又、本発明の粒子線照射装置は、被検体に
照射される粒子ビームの線量を測定する線量計と、この
線量計により測定された粒子ビームの線量が規定量に達
すると、粒子ビームの出射量を制御する出射制御手段と
を備えたものである。
照射される粒子ビームの線量を測定する線量計と、この
線量計により測定された粒子ビームの線量が規定量に達
すると、粒子ビームの出射量を制御する出射制御手段と
を備えたものである。
【００１６】上記シンクロトロンは、５Ｈｚ以上の速い
繰り返しである。
繰り返しである。
【００１７】又、被検体に照射される粒子ビームのパル
スの周波数は、ワブラー偏向電磁石に供給する励磁電流
の周波数の３倍以上１０倍以下である。
スの周波数は、ワブラー偏向電磁石に供給する励磁電流
の周波数の３倍以上１０倍以下である。
【００１８】
【発明の実施の形態】(1) 以下、本発明の第１の実施の
形態について図面を参照して説明する。なお、図６と同
一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略す
る。
形態について図面を参照して説明する。なお、図６と同
一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略す
る。
【００１９】図１は粒子線照射装置の構成図である。
【００２０】この粒子線照射装置は、入射器１、低エネ
ルギービーム輸送系２、入射機器３、シンクロトロン
４、出射機器５及び高エネルギービーム輸送系６を備え
ている。
ルギービーム輸送系２、入射機器３、シンクロトロン
４、出射機器５及び高エネルギービーム輸送系６を備え
ている。
【００２１】照射系１０は、高エネルギービーム輸送系
６で輸送された高エネルギーのイオンを、癌の病巣に合
わせたビーム形状に整形し、その粒子ビームを被検体８
である患者に照射するもので、高エネルギーのイオンを
偏向して２重の円軌道を描かせる偏向手段としての２組
のワブラー偏向電磁石１１、１２及び散乱体１３から構
成されている。
６で輸送された高エネルギーのイオンを、癌の病巣に合
わせたビーム形状に整形し、その粒子ビームを被検体８
である患者に照射するもので、高エネルギーのイオンを
偏向して２重の円軌道を描かせる偏向手段としての２組
のワブラー偏向電磁石１１、１２及び散乱体１３から構
成されている。
【００２２】又、制御装置１４は、入射器１から出射さ
れるイオンの出射・停止を制御し、かつ２組のワブラー
偏向電磁石１１、１２に流れる各励磁電流の位相差及び
その電流量を制御して、被検体８において粒子ビームを
２重円を描くように制御する励磁電流制御手段１５とし
ての機能を有している。
れるイオンの出射・停止を制御し、かつ２組のワブラー
偏向電磁石１１、１２に流れる各励磁電流の位相差及び
その電流量を制御して、被検体８において粒子ビームを
２重円を描くように制御する励磁電流制御手段１５とし
ての機能を有している。
【００２３】具体的に説明すると、２組のワブラー偏向
電磁石１１、１２は、水平方向と垂直方向とに粒子ビー
ムを振る。ここで、粒子ビームの中心位置をＸ，Ｙと
し、時間をｔ、ワブリング周波数をｆ、位相差をαとす
ると、 Ｘ＝Ａsinωｔ …(1) Ｙ＝Ａsin（ωｔ＋α） …(2) ω＝２πｆ により表される。
電磁石１１、１２は、水平方向と垂直方向とに粒子ビー
ムを振る。ここで、粒子ビームの中心位置をＸ，Ｙと
し、時間をｔ、ワブリング周波数をｆ、位相差をαとす
ると、 Ｘ＝Ａsinωｔ …(1) Ｙ＝Ａsin（ωｔ＋α） …(2) ω＝２πｆ により表される。
【００２４】位相差αを９０度とし、この軌道になるよ
うにそれぞれのワブラー偏向電磁石１１、１２を励磁す
ると、粒子ビームは半径Ａの円軌道を描く。そして、散
乱体１３で広がった円状の粒子ビームを回転させること
により広い照射野を得るのがワブラー法である。
うにそれぞれのワブラー偏向電磁石１１、１２を励磁す
ると、粒子ビームは半径Ａの円軌道を描く。そして、散
乱体１３で広がった円状の粒子ビームを回転させること
により広い照射野を得るのがワブラー法である。
【００２５】従って、２組のワブラー偏向電磁石１１、
１２に流れる各励磁電流の位相差及びその電流量を制御
することにより、粒子ビームが図２に示すように２重円
を描くように第１ワブリング円Ｒ１と第２ワブリング円
Ｒ２との上を移動し、照射野Ｗ内が一様になるように粒
子ビームの出射・停止及び電流量の制御が行われるよう
になっている。
１２に流れる各励磁電流の位相差及びその電流量を制御
することにより、粒子ビームが図２に示すように２重円
を描くように第１ワブリング円Ｒ１と第２ワブリング円
Ｒ２との上を移動し、照射野Ｗ内が一様になるように粒
子ビームの出射・停止及び電流量の制御が行われるよう
になっている。
【００２６】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。
いて説明する。
【００２７】入射器１により生成されかつ予備加速され
たイオンは、低エネルギービーム輸送系２を通り、入射
機器３によってシンクロトロン４に入射され、このシン
クロトロン４においてさらに加速され、例えば癌治療に
供すべくエネルギーに達すると、出射機器５から出射さ
れ、高エネルギービーム輸送系６で輸送されて照射系１
０に入射する。
たイオンは、低エネルギービーム輸送系２を通り、入射
機器３によってシンクロトロン４に入射され、このシン
クロトロン４においてさらに加速され、例えば癌治療に
供すべくエネルギーに達すると、出射機器５から出射さ
れ、高エネルギービーム輸送系６で輸送されて照射系１
０に入射する。
【００２８】この照射系１０は、高エネルギービーム輸
送系６で輸送された高エネルギーのイオンを、患者であ
る被検体８の癌の病巣に合わせたビーム形状に整形し、
その粒子ビームを患者に照射するが、このとき制御装置
１４の励磁電流制御手段１５によって２組のワブラー偏
向電磁石１１、１２に流れる各励磁電流の位相差及びそ
の電流量が制御され、被検体８において粒子ビームの中
心が第１ワブリング円Ｒ１と第２ワブリング円Ｒ２との
各上を移動し、２重円を描くように制御される。
送系６で輸送された高エネルギーのイオンを、患者であ
る被検体８の癌の病巣に合わせたビーム形状に整形し、
その粒子ビームを患者に照射するが、このとき制御装置
１４の励磁電流制御手段１５によって２組のワブラー偏
向電磁石１１、１２に流れる各励磁電流の位相差及びそ
の電流量が制御され、被検体８において粒子ビームの中
心が第１ワブリング円Ｒ１と第２ワブリング円Ｒ２との
各上を移動し、２重円を描くように制御される。
【００２９】これにより、第１ワブリング円Ｒ１上を移
動する第１粒子ビームＢ１により照射野Ｗの内側がカバ
ーされ、第２ワブリング円Ｒ２上を移動する第２粒子ビ
ームＢ２により照射野Ｗの外側カバーされる。このよう
にして照射野Ｗに対する粒子ビームの照射が行われ、か
つ粒子ビームの出射・停止及び電流量の制御により照射
野Ｗ内が一様に照射される。
動する第１粒子ビームＢ１により照射野Ｗの内側がカバ
ーされ、第２ワブリング円Ｒ２上を移動する第２粒子ビ
ームＢ２により照射野Ｗの外側カバーされる。このよう
にして照射野Ｗに対する粒子ビームの照射が行われ、か
つ粒子ビームの出射・停止及び電流量の制御により照射
野Ｗ内が一様に照射される。
【００３０】このように上記第１の実施の形態において
は、照射系１０における２組のワブラー偏向電磁石１
１、１２に流れる各励磁電流の位相差及びその電流量を
制御して、被検体８において粒子ビームを２重円を描く
ように制御したので、ビーム径の小さい粒子ビームで大
きな照射野Ｗを得ることができ、このビーム径の小さい
粒子ビームにより散乱体１３の厚さが少なくて済み、散
乱体１３でのビームロスも少なくでき、かつ散乱体１３
から患者までの距離も短くできて、装置サイズや本装置
を設置する建屋サイズを小さくできる。
は、照射系１０における２組のワブラー偏向電磁石１
１、１２に流れる各励磁電流の位相差及びその電流量を
制御して、被検体８において粒子ビームを２重円を描く
ように制御したので、ビーム径の小さい粒子ビームで大
きな照射野Ｗを得ることができ、このビーム径の小さい
粒子ビームにより散乱体１３の厚さが少なくて済み、散
乱体１３でのビームロスも少なくでき、かつ散乱体１３
から患者までの距離も短くできて、装置サイズや本装置
を設置する建屋サイズを小さくできる。
【００３１】従って、短くコンパクトな照射系１０でも
散乱体１３の厚さを増やすことなく高エネルギーの粒子
ビームのエネルギー利用効率を高く維持することがで
き、そのうえ速い繰り返しのシンクロトロン４を用いて
も、ワブラー偏向電磁石１１、１２を用いて一様な照射
野Ｗを形成できる。
散乱体１３の厚さを増やすことなく高エネルギーの粒子
ビームのエネルギー利用効率を高く維持することがで
き、そのうえ速い繰り返しのシンクロトロン４を用いて
も、ワブラー偏向電磁石１１、１２を用いて一様な照射
野Ｗを形成できる。
【００３２】(2) 次に、本発明の第２の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
いて図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００３３】図３は粒子線照射装置の構成図である。
【００３４】動き検出器２０は、被検体８の動き、例え
ば患者の呼吸による臓器の動きを検出して図４に示すよ
うな呼吸の動きに応じた呼吸曲線を作成し、この呼吸曲
線から患者が呼吸動作により例えば癌の病巣が同じ位置
にあるときに粒子ビームを照射するようにゲート信号を
制御装置１４に送出する機能を有している。
ば患者の呼吸による臓器の動きを検出して図４に示すよ
うな呼吸の動きに応じた呼吸曲線を作成し、この呼吸曲
線から患者が呼吸動作により例えば癌の病巣が同じ位置
にあるときに粒子ビームを照射するようにゲート信号を
制御装置１４に送出する機能を有している。
【００３５】制御装置１４は、上記励磁電流制御手段１
５に加えて照射タイミング制御手段２１の機能を有して
いる。この照射タイミング制御手段２１は、動き検出器
２０からのゲート信号を受け、患者への照射タイミング
が患者の呼吸動作により例えば癌の病巣が同じ位置にあ
るときに粒子ビームを照射するように入射器１の出射・
停止を制御する機能を有している。
５に加えて照射タイミング制御手段２１の機能を有して
いる。この照射タイミング制御手段２１は、動き検出器
２０からのゲート信号を受け、患者への照射タイミング
が患者の呼吸動作により例えば癌の病巣が同じ位置にあ
るときに粒子ビームを照射するように入射器１の出射・
停止を制御する機能を有している。
【００３６】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。
いて説明する。
【００３７】入射器１により生成されかつ予備加速され
たイオンは、低エネルギービーム輸送系２を通り、入射
機器３によってシンクロトロン４に入射され、このシン
クロトロン４においてさらに加速され、例えば癌治療に
供すべくエネルギーに達すると、出射機器５から出射さ
れ、高エネルギービーム輸送系６で輸送されて照射系１
０に入射する。
たイオンは、低エネルギービーム輸送系２を通り、入射
機器３によってシンクロトロン４に入射され、このシン
クロトロン４においてさらに加速され、例えば癌治療に
供すべくエネルギーに達すると、出射機器５から出射さ
れ、高エネルギービーム輸送系６で輸送されて照射系１
０に入射する。
【００３８】この照射系１０では、高エネルギービーム
輸送系６で輸送された高エネルギーのイオンを、患者で
ある被検体８の癌の病巣に合わせたビーム形状に整形
し、その粒子ビームを患者に照射するとき、励磁電流制
御手段１５によって２組のワブラー偏向電磁石１１、１
２に流れる各励磁電流の位相差及びその電流量が制御さ
れ、被検体８において粒子ビームの中心が第１ワブリン
グ円Ｒ１と第２ワブリング円Ｒ２との各上を移動し、２
重円を描くように制御される。
輸送系６で輸送された高エネルギーのイオンを、患者で
ある被検体８の癌の病巣に合わせたビーム形状に整形
し、その粒子ビームを患者に照射するとき、励磁電流制
御手段１５によって２組のワブラー偏向電磁石１１、１
２に流れる各励磁電流の位相差及びその電流量が制御さ
れ、被検体８において粒子ビームの中心が第１ワブリン
グ円Ｒ１と第２ワブリング円Ｒ２との各上を移動し、２
重円を描くように制御される。
【００３９】一方、動き検出器２０は、例えば患者の呼
吸による臓器の動きを検出して図４に示すような呼吸の
動きに応じた呼吸曲線を作成し、この呼吸曲線から患者
が呼吸動作により例えば癌の病巣が同じ位置にあるとき
に粒子ビームを照射するようにゲート信号を制御装置１
４に送出する。
吸による臓器の動きを検出して図４に示すような呼吸の
動きに応じた呼吸曲線を作成し、この呼吸曲線から患者
が呼吸動作により例えば癌の病巣が同じ位置にあるとき
に粒子ビームを照射するようにゲート信号を制御装置１
４に送出する。
【００４０】この制御装置１４の照射タイミング制御手
段２１は、動き検出器２０からのゲート信号を受け、患
者への照射タイミングが患者の呼吸動作により例えば癌
の病巣が同じ位置にあるときに粒子ビームを照射するよ
うに入射器１の出射・停止を制御する。
段２１は、動き検出器２０からのゲート信号を受け、患
者への照射タイミングが患者の呼吸動作により例えば癌
の病巣が同じ位置にあるときに粒子ビームを照射するよ
うに入射器１の出射・停止を制御する。
【００４１】このように上記第２の実施の形態において
は、動き検出器２０により例えば患者の呼吸による臓器
の動きを検出して患者が呼吸動作により例えば癌の病巣
が同じ位置にあるときに粒子ビームを照射するようにゲ
ート信号を制御装置１４に送出し、患者への照射タイミ
ングが患者の呼吸動作により例えば癌の病巣が同じ位置
にあるときに粒子ビームを照射するように入射器１の出
射・停止を制御するようにしたので、上記第１の実施の
形態と同様な効果を奏することは言うまでもなく、さら
に患者の呼吸によって患部が動く場合でも、同じ位置で
の粒子ビームの照射ができ、この粒子ビームの照***度
を高くできる。
は、動き検出器２０により例えば患者の呼吸による臓器
の動きを検出して患者が呼吸動作により例えば癌の病巣
が同じ位置にあるときに粒子ビームを照射するようにゲ
ート信号を制御装置１４に送出し、患者への照射タイミ
ングが患者の呼吸動作により例えば癌の病巣が同じ位置
にあるときに粒子ビームを照射するように入射器１の出
射・停止を制御するようにしたので、上記第１の実施の
形態と同様な効果を奏することは言うまでもなく、さら
に患者の呼吸によって患部が動く場合でも、同じ位置で
の粒子ビームの照射ができ、この粒子ビームの照***度
を高くできる。
【００４２】(3) 次に、本発明の第３の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
いて図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００４３】図５は粒子線照射装置の構成図である。
【００４４】照射系１０には、線量計２２が配置されて
いる。この線量計２２は、被検体８である例えば患者に
照射される粒子ビームの線量を測定してその線量測定信
号を制御装置１４に送出するものとなっている。
いる。この線量計２２は、被検体８である例えば患者に
照射される粒子ビームの線量を測定してその線量測定信
号を制御装置１４に送出するものとなっている。
【００４５】この制御装置１４は、上記励磁電流制御手
段１５に加えて出射制御手段２３の機能を有している。
この出射制御手段２３は、線量計２２から送出された線
量測定信号を受け、患者に照射される粒子ビームの線量
が規定量に達すると、入射器１を停止又はビーム電流を
制御する機能を有している。
段１５に加えて出射制御手段２３の機能を有している。
この出射制御手段２３は、線量計２２から送出された線
量測定信号を受け、患者に照射される粒子ビームの線量
が規定量に達すると、入射器１を停止又はビーム電流を
制御する機能を有している。
【００４６】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。
いて説明する。
【００４７】入射器１により生成されかつ予備加速され
たイオンは、低エネルギービーム輸送系２を通り、入射
機器３によってシンクロトロン４に入射され、このシン
クロトロン４においてさらに加速され、例えば癌治療に
供すべくエネルギーに達すると、出射機器５から出射さ
れ、高エネルギービーム輸送系６で輸送されて照射系１
０に入射する。
たイオンは、低エネルギービーム輸送系２を通り、入射
機器３によってシンクロトロン４に入射され、このシン
クロトロン４においてさらに加速され、例えば癌治療に
供すべくエネルギーに達すると、出射機器５から出射さ
れ、高エネルギービーム輸送系６で輸送されて照射系１
０に入射する。
【００４８】この照射系１０は、高エネルギービーム輸
送系６で輸送された高エネルギーのイオンを、患者であ
る被検体８の癌の病巣に合わせたビーム形状に整形し、
その粒子ビームを患者に照射する。
送系６で輸送された高エネルギーのイオンを、患者であ
る被検体８の癌の病巣に合わせたビーム形状に整形し、
その粒子ビームを患者に照射する。
【００４９】このとき線量計２２は、患者に照射される
粒子ビームの線量を測定してその線量測定信号を制御装
置１４に送出する。
粒子ビームの線量を測定してその線量測定信号を制御装
置１４に送出する。
【００５０】この制御装置１４の出射制御手段２３は、
線量計２２から送出された線量測定信号を受け、患者に
照射される粒子ビームの線量が規定量に達すると、入射
器１を停止又はビーム電流を制御する。
線量計２２から送出された線量測定信号を受け、患者に
照射される粒子ビームの線量が規定量に達すると、入射
器１を停止又はビーム電流を制御する。
【００５１】このように上記第３の実施の形態において
は、線量計２２により患者に照射される粒子ビームの線
量を測定し、患者に照射される粒子ビームの線量が規定
量に達すると、入射器１を停止又はビーム電流を制御す
るようにしたので、上記第１の実施の形態と同様な効果
を奏することは言うまでもなく、さらに被検体８への粒
子ビームの照射量を制御したり停止してその照射線量の
精度を高めることができる。この場合、粒子ビームの照
射途中で定格照射線量に達して照射を中断した場合で
も、粒子ビームの照射分布の均一性を維持できる。
は、線量計２２により患者に照射される粒子ビームの線
量を測定し、患者に照射される粒子ビームの線量が規定
量に達すると、入射器１を停止又はビーム電流を制御す
るようにしたので、上記第１の実施の形態と同様な効果
を奏することは言うまでもなく、さらに被検体８への粒
子ビームの照射量を制御したり停止してその照射線量の
精度を高めることができる。この場合、粒子ビームの照
射途中で定格照射線量に達して照射を中断した場合で
も、粒子ビームの照射分布の均一性を維持できる。
【００５２】(4) 次に、本発明の第４の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
いて図面を参照して説明する。
【００５３】この第４の実施の形態は、上記第１の実施
の形態で、シンクロトロン４を繰り返しの速さを５Ｈｚ
以上の速い繰り返しのシンクロトロンにしたものであ
る。
の形態で、シンクロトロン４を繰り返しの速さを５Ｈｚ
以上の速い繰り返しのシンクロトロンにしたものであ
る。
【００５４】一般に、ワブラー法は、遅い繰り返しのシ
ンクロトロンで用いられるが、速い繰り返しのシンクロ
トロンでも一様な照射野Ｗを得ることができる。なお、
例えば、シンクロトロンの繰り返しは２０Ｈｚ、ワブリ
ング周波数は２〜６．３Ｈｚとする。
ンクロトロンで用いられるが、速い繰り返しのシンクロ
トロンでも一様な照射野Ｗを得ることができる。なお、
例えば、シンクロトロンの繰り返しは２０Ｈｚ、ワブリ
ング周波数は２〜６．３Ｈｚとする。
【００５５】(5) 次に、本発明の第５の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
いて図面を参照して説明する。
【００５６】この第５の実施の形態は、上記第１の実施
の形態で、シンクロトロン４をサイクロトロンに置き換
えたものである。
の形態で、シンクロトロン４をサイクロトロンに置き換
えたものである。
【００５７】サイクロトロンの連続ビームに対しても多
重円のワブラーは有効であり、広がりの小さい粒子ビー
ムで大きな照射野Ｗを得ることができる。このような広
がりの小さい粒子ビームであれば、散乱体１３の厚さが
少なくて済み、この散乱体１３でのビームロスも少な
く、かつ散乱体１３から患者までの距離も短くて済み、
装置サイズや建屋サイズを小さくできる。
重円のワブラーは有効であり、広がりの小さい粒子ビー
ムで大きな照射野Ｗを得ることができる。このような広
がりの小さい粒子ビームであれば、散乱体１３の厚さが
少なくて済み、この散乱体１３でのビームロスも少な
く、かつ散乱体１３から患者までの距離も短くて済み、
装置サイズや建屋サイズを小さくできる。
【００５８】なお、本発明は、上記第１〜第５の実施の
形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよい。
形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよい。
【００５９】例えば、粒子ビームは、２重円を描くよう
にしたが、多重円を描くようにしてもよい。これによ
り、より広い照射野Ｗを得ることができる。
にしたが、多重円を描くようにしてもよい。これによ
り、より広い照射野Ｗを得ることができる。
【００６０】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、短
くコンパクトな照射系でも散乱体の厚さを増やすことな
く高エネルギーの粒子ビームのエネルギー利用効率を高
く維持することができ、そのうえ速い繰り返しのシンク
ロトロンを用いてもワブラー偏向電磁石を用いて一様な
照射野を形成でき、被検体の動きにも対応できる粒子線
照射装置を提供できる。
くコンパクトな照射系でも散乱体の厚さを増やすことな
く高エネルギーの粒子ビームのエネルギー利用効率を高
く維持することができ、そのうえ速い繰り返しのシンク
ロトロンを用いてもワブラー偏向電磁石を用いて一様な
照射野を形成でき、被検体の動きにも対応できる粒子線
照射装置を提供できる。
【図１】本発明に係わる粒子線照射装置の第１の実施の
形態を示す構成図。
形態を示す構成図。
【図２】同装置による２重円を描く粒子ビームによる照
射野を示す模式図。
射野を示す模式図。
【図３】本発明に係わる粒子線照射装置の第２の実施の
形態を示す構成図。
形態を示す構成図。
【図４】同装置による患者の呼吸による臓器の動きに合
わせた粒子ビームの照射タイミングを示す図。
わせた粒子ビームの照射タイミングを示す図。
【図５】本発明に係わる粒子線照射装置の第３の実施の
形態を示す構成図。
形態を示す構成図。
【図６】従来の粒子線照射装置の構成図。
【図７】同装置による粒子ビームの照射野を示す模式
図。
図。
１：入射器、 ２：低エネルギービーム輸送系、 ３：入射機器、 ４：シンクロトロン、 ５：出射機器、 ６：高エネルギービーム輸送系、 １０：照射系、 １１，１２：ワブラー偏向電磁石、 １３：散乱体、 １４：制御装置、 １５：励磁電流制御手段、 ２０：動き検出器、 ２１：照射タイミング制御手段、 ２２：線量計、 ２３：出射制御手段。
Claims (8)
- 【請求項１】 荷電粒子を加速器で高エネルギーの荷電
粒子に加速してその粒子ビームを被検体に照射する粒子
線照射装置において、 前記加速器で加速された前記荷電粒子を偏向して少なく
とも２重の円軌道を描かせる偏向手段、を具備したこと
を特徴とする粒子線照射装置。 - 【請求項２】 前記偏向手段は、少なくとも２つのワブ
ラー偏向電磁石と、これらワブラー偏向電磁石に流れる
各励磁電流の位相差及びその電流量を制御する励磁電流
制御手段と、を有することを特徴とする請求項１記載の
粒子線照射装置。 - 【請求項３】 荷電粒子を生成して予備加速する入射器
と、 この入射器からの荷電粒子を所定の高エネルギーの粒子
ビームに加速する加速器と、 この加速器で加速された前記荷電粒子を偏向して少なく
とも２重の円軌道を描かせる少なくとも２つのワブラー
偏向電磁石と、 これらワブラー偏向電磁石からの粒子ビーム径を拡大す
る散乱体と、 前記各ワブラー偏向電磁石に流れる各励磁電流の位相差
及びその電流量を制御する励磁電流制御手段と、を具備
したことを特徴とする粒子線照射装置。 - 【請求項４】 前記加速器は、シンクロトロン又はサイ
クルトロンであることを特徴とする請求項１又は３記載
の粒子線照射装置。 - 【請求項５】 前記被検体の動きを検出する動き検出手
段と、 この動き検出手段により検出された前記被検体の動きに
応じて前記高エネルギーの前記粒子ビームの前記被検体
への照射タイミングを制御する照射タイミング制御手段
と、を備えたことを特徴とする請求項１又は３記載の粒
子線照射装置。 - 【請求項６】 前記被検体に照射される前記粒子ビーム
の線量を測定する線量計と、 この線量計により測定された前記粒子ビームの線量が規
定量に達すると、前記粒子ビームの出射量を制御する出
射制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１又は
３記載の粒子線照射装置。 - 【請求項７】 前記シンクロトロンは、５Ｈｚ以上の速
い繰り返しであることを特徴とする請求項４記載の粒子
線照射装置。 - 【請求項８】 前記被検体に照射される前記粒子ビーム
のパルスの周波数は、前記ワブラー偏向電磁石に供給す
る励磁電流の周波数の３倍以上１０倍以下であることを
特徴とする請求項２又は３記載の粒子線照射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13735099A JP3993338B2 (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 粒子線照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13735099A JP3993338B2 (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 粒子線照射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000331799A true JP2000331799A (ja) | 2000-11-30 |
| JP3993338B2 JP3993338B2 (ja) | 2007-10-17 |
Family
ID=15196606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13735099A Expired - Fee Related JP3993338B2 (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 粒子線照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3993338B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007071676A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Hitachi Ltd | 荷電粒子ビーム照射システム及び荷電粒子ビーム出射方法 |
| DE102008010958A1 (de) | 2007-06-27 | 2009-01-02 | Mitsubishi Electric Corp. | Konformales Mehrschicht-Strahlentherapiesystem und dieses verwendende Teilchenstrahl-Therapievorrichtung |
| WO2010047934A2 (en) * | 2008-10-23 | 2010-04-29 | Varian Medical Systems, Inc. | Methods and systems for treating cancer using external beam radiation |
| JP7465697B2 (ja) | 2020-03-24 | 2024-04-11 | 住友重機械工業株式会社 | 荷電粒子の照射制御装置 |
-
1999
- 1999-05-18 JP JP13735099A patent/JP3993338B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007071676A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Hitachi Ltd | 荷電粒子ビーム照射システム及び荷電粒子ビーム出射方法 |
| DE102008010958A1 (de) | 2007-06-27 | 2009-01-02 | Mitsubishi Electric Corp. | Konformales Mehrschicht-Strahlentherapiesystem und dieses verwendende Teilchenstrahl-Therapievorrichtung |
| US7947969B2 (en) | 2007-06-27 | 2011-05-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Stacked conformation radiotherapy system and particle beam therapy apparatus employing the same |
| WO2010047934A2 (en) * | 2008-10-23 | 2010-04-29 | Varian Medical Systems, Inc. | Methods and systems for treating cancer using external beam radiation |
| WO2010047934A3 (en) * | 2008-10-23 | 2010-07-01 | Varian Medical Systems, Inc. | Methods and systems for treating cancer using external beam radiation |
| US8350226B2 (en) | 2008-10-23 | 2013-01-08 | Varian Medical Systems, Inc. | Methods and systems for treating cancer using external beam radiation |
| JP7465697B2 (ja) | 2020-03-24 | 2024-04-11 | 住友重機械工業株式会社 | 荷電粒子の照射制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3993338B2 (ja) | 2007-10-17 |
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