JP2023063024A - 粒子線治療装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の照射空間での治療における、粒子線の品質にばらつきを低減できる粒子線治療装置を提供する。【解決手段】粒子線治療装置１は、複数の分岐経路３１Ａ，３１Ｂのそれぞれに設けられ、粒子線のエネルギーを変更する複数のエネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂを備える。すなわち、複数の照射室１０１Ａ，１０１Ｂの照射空間に対して、個別のエネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂを設けることができる。この場合、それぞれの各分岐経路３１Ａ，３１Ｂのエネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂよりも下流において、粒子線の輸送パラメータの調整に関わる構造上の違いを低減し易くなる。従って、複数の照射室１０１Ａ，１０１Ｂの照射空間に対する各輸送経路４での輸送パラメータの調整が容易となる。【選択図】図１

Description

本発明は、粒子線治療装置に関する。

粒子線治療装置として、例えば特許文献１に示すものが知られている。粒子線治療装置は、粒子を加速して粒子線を生成する加速器と、加速器で生成された粒子線を照射する照射装置と、加速器から照射装置へ粒子線を輸送する輸送経路と、を備える。粒子線治療装置が設けられる建屋には一つの加速器に対して一つの照射装置が設けられている。従って、輸送経路は、加速器から一つの照射室へ延びる。

特開２０１５－１６３２２９号公報

ここで、建屋には複数の照射装置が設けられる場合がある。この場合、輸送経路は、加速器から延びて複数の分岐経路に分岐し、複数の照射空間へ粒子線を輸送するような構成となる。この場合、輸送経路の分岐部分よりも輸送方向の上流側の共通経路には、粒子線のエネルギーを変更するエネルギー変更部が設けられる。このような構成においては、エネルギー変更部よりも下流において粒子線の輸送パラメータの調整が難しく、複数の照射空間での治療において、粒子線の品質にばらつきが生じ易いという問題がある。

そこで、本発明は、複数の照射空間での治療における、粒子線の品質にばらつきを低減できる粒子線治療装置を提供することを目的とする。

本発明に係る粒子線治療装置は、粒子を加速して粒子線を生成する加速器と、加速器から延びて複数の分岐経路に分岐し、粒子線を輸送可能に設けられた輸送経路と、複数の分岐経路のそれぞれに設けられ、粒子線のエネルギーを変更する複数のエネルギー変更部と、を備える。

本発明に係る粒子線治療装置は、加速器から延びて複数の分岐経路に分岐し、粒子線を輸送可能に設けられた輸送経路を有する。そのため、加速器で生成された粒子線は、輸送経路の何れかの分岐経路を介して、何れかの照射空間にて照射される。これに対し、粒子線治療装置は、複数の分岐経路のそれぞれに設けられ、粒子線のエネルギーを変更する複数のエネルギー変更部を備える。すなわち、複数の照射空間に対して、個別のエネルギー変更部を設けることができる。この場合、それぞれの各分岐経路のエネルギー変更部よりも下流において、粒子線の輸送パラメータの調整に関わる構造上の違いを低減し易くなる。従って、複数の照射空間に対する各輸送経路での輸送パラメータの調整が容易となる。以上より、複数の照射空間での治療において、粒子線の品質にばらつきを低減できる。

それぞれの分岐経路は、エネルギー変更部よりも粒子線の輸送方向における下流側において互いに略同一の構造を有してよい。この場合、それぞれの各分岐経路のエネルギー変更部よりも下流において、粒子線の輸送パラメータの調整に関わる構成を略同一にすることができる。従って、複数の照射空間に対する各輸送経路での輸送パラメータの調整が容易となる。

それぞれの分岐経路は、エネルギー変更部よりも粒子線の輸送方向における下流側において、照射対象に照射される粒子線の照射野を形成する照射野形成装置を有してよい。この場合、各照射空間における照射野形成装置の構造上の違いを低減することで、複数の照射空間に対する各輸送経路での輸送パラメータの調整が容易となる。

それぞれの分岐経路は、エネルギー変更部よりも粒子線の輸送方向における下流側において、照射対象に照射する粒子線の照射方向を変更する照射方向変更装置を有してよい。この場合、各照射空間における照射方向変更装置の構造上の違いを低減することで、複数の照射空間に対する各輸送経路での輸送パラメータの調整が容易となる。

複数の分岐経路のそれぞれに設けられ、エネルギー変更部よりも粒子線の輸送方向における下流側において、粒子線のエネルギーを選択する選択部を更に備えてよい。この場合、各分岐経路における選択部の位置の違いを低減することで、複数の照射空間に対する各輸送経路での輸送パラメータの調整が容易となる。

複数の分岐経路は、照射対象への粒子線の照射が行われる複数の照射空間へ粒子線を輸送可能に設けられてよい。

本発明によれば、複数の照射空間での治療における、粒子線の品質にばらつきを低減できる粒子線治療装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る粒子線治療装置の平面視における配置図である。 図１の粒子線治療装置の照射部付近の概略構成図である。 腫瘍に対して設定された層を示す図である。 照射部の基軸について説明するための概略図である。 比較例に係る粒子線治療装置の平面視における配置図である。 比較例に係る粒子線治療装置の平面視における配置図である。

以下、本発明に係る粒子線治療装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態では、粒子線治療装置を荷電粒子線治療装置とした場合について説明する。粒子線治療装置は、例えばがん治療に適用されるものであり、患者の体内の腫瘍（照射対象）に対して、陽子ビームなどの粒子線を照射する装置である。

本実施形態の粒子線治療装置の概略構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る粒子線治療装置の平面視における配置図である。図１に示されるように、粒子線治療装置１は、粒子線を生成する加速器２と、治療台１６上の患者１５に対して任意の方向から粒子線を照射する回転自在の複数の照射装置３と、加速器２で生成された粒子線を照射装置３へ輸送する輸送経路４とを備えている。また、粒子線治療装置１の各機器は、例えば、建屋１００の部屋の中に設置されている。

本実施形態において、建屋１００は、一つの加速器２に対して、複数の照射室１０１を有する。各照射室１０１にそれぞれ一つずつ照射装置３が設けられる。図１に示す例では、二つの照射室１０１及び二つの照射装置３が設けられているが、照射室１０１及び照射装置３の数は特に限定されない。なお、輸送経路４の構成の詳細、及び粒子線治療装置１のレイアウトの詳細については後述する。なお、一つの照射室１０１に設けられる照射装置３は一つである必要はなく、複数の照射装置３が一つの照射室１０１に設けられてもよい。

照射装置３は、照射野形成装置６と、ガントリ５（照射方向変更装置）と、を備える。照射野形成装置６は、照射対象に照射される粒子線の照射野を形成する装置である。照射野形成装置６は、治療台１６を取り囲むように設けられたガントリ５に取り付けられている。照射野形成装置６は、ガントリ５によって治療台１６の周りに回転可能とされている。ガントリ５は、回転軸線周りに回転可能である。輸送経路４は、ガントリ５の後端側から、ガントリ５内に進入する。そして、輸送経路４は、偏向電磁石７で外周側に粒子線の軌道を変更した後、偏向電磁石８（六極磁石又は六極成分を持つ偏向磁石の一例）で粒子線の軌道を大きく曲げて、外周側から照射装置３に進入する。

偏向電磁石７と偏向電磁石８との間に運動量分析スリット５５が設けられている。偏向電磁石７、運動量分析スリット５５、及び偏向電磁石８は、運動量分散を規定する（エネルギーの広がりを規定する）アナライザ５７として機能する。なお、偏向電磁石７と偏向電磁石８との間に運動量分析スリット５５に加えて四極磁石５６が設けられていてもよい。

図２は、図１の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軸方向」、「Ｙ軸方向」、「Ｚ軸方向」という語を用いて説明する。「Ｘ軸方向」とは、照射装置３の基軸ＡＸに沿った方向であり、粒子線Ｂの照射の深さ方向である。なお、「基軸ＡＸ」の詳細については後述する。図２では、基軸ＡＸに沿って粒子線Ｂが照射されている様子を示している。「Ｙ軸方向」とは、Ｘ軸方向と直交する平面内における一の方向である。「Ｚ軸方向」とは、Ｘ軸方向と直交する平面内においてＹ軸方向と直交する方向である。

図１及び図２を参照して、本実施形態に係る粒子線治療装置１の詳細な構成について説明する。粒子線治療装置１として、スキャニング法に係る照射装置が例示されているが、特に限定されず、ブロードビーム法、その他の照射方法が採用されてもよい。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。粒子線治療装置１は、加速器２、照射装置３及び輸送経路４の他に、制御部８０と、治療計画装置９０とを備えている。図２では、複数の照射装置３のうち、一つが示されている。

加速器２は、荷電粒子を加速して予め設定されたエネルギーの粒子線Ｂを生成する装置である。加速器２で生成された粒子線Ｂは、輸送経路４によって形成された軌道を通り、照射装置３まで誘導される。加速器２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。これらは、固定されたエネルギーの粒子線Ｂを生成する固定エネルギー加速器である。本実施形態における加速器２として予め定めたエネルギーの粒子線Ｂを出射するサイクロトロンを採用する。

照射装置３は、加速器２で生成された粒子線Ｂを照射する。具体的には、図２に示すように、照射装置３は、患者１５の体内の腫瘍（照射対象）１４に対し、粒子線Ｂを照射するものである。粒子線Ｂである荷電粒子は、電荷をもった粒子を高速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、照射装置３は、イオン源（不図示）で生成した荷電粒子を加速する加速器２から出射されて輸送経路４で輸送された粒子線Ｂを腫瘍１４へ照射する装置である。照射装置３の照射野形成装置６は、走査電磁石１０、ダクト１１、ドーズモニタ１２（モニタの一例）、ポジションモニタ１３（モニタの一例）、コリメータ１７、及びレンジシフタ３０を備えている。走査電磁石１０、ダクト１１、各モニタ１２，１３、コリメータ１７及びレンジシフタ３０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野形成装置６が構成されている。なお、上述の要素に加えて、走査電磁石１０の上流側に六極磁石又は六極成分を持つ偏向磁石、及びプロファイルモニタを設けてよい。

走査電磁石１０は、Ｙ軸方向走査電磁石１０ａ及びＺ軸方向走査電磁石１０ｂを含む。Ｙ軸方向走査電磁石１０ａ及びＺ軸方向走査電磁石１０ｂは、それぞれ一対の電磁石から構成され、制御部８０から供給される電流に応じて一対の電磁石間の磁場を変化させ、当該電磁石間を通過する粒子線Ｂを走査する。走査電磁石１０によってＹ軸方向走査電磁石１０ａは、Ｙ軸方向に粒子線Ｂを走査し、Ｚ軸方向走査電磁石１０ｂは、Ｚ軸方向に粒子線Ｂを走査する。これらの走査電磁石１０は、基軸ＡＸ上であって、加速器２よりも粒子線Ｂの下流側にこの順で配置されている。なお、走査電磁石１０は、治療計画装置９０で予め計画された走査経路で粒子線Ｂが照射されるように、粒子線Ｂを走査する。なお、一つの走査電磁石で粒子線ＢをＸ方向、及びＹ方向に走査させてもよい。

ダクト１１は、基軸ＡＸ上であって走査電磁石１０に対して下流側に配置されている。ダクト１１は、走査電磁石１０により走査された粒子線Ｂを、ダクト１１に対して下流に配置されているドーズモニタ１２に誘導する。ダクト１１は、例えば、基軸ＡＸの上流から下流に向かって広がる円錐台形を呈する。ダクト１１は、基軸ＡＸに沿って貫通している。ダクト１１の内部は、大気曝露されている。すなわち、ダクト１１は、その内部に大気（空気）を含む。大気（空気）は、例えば、窒素及び酸素を含む。ダクト１１は、例えば、その内部が大気曝露されている。このとき、照射ノズル９の内部のすべてが大気曝露されていてもよく、ダクト１１の内部のみが大気曝露されるように構成されていてもよい。なお、上記箇所は大気曝露されていなくともよく、ヘリウム充填されていてもよく、真空とされていてもよい。

ドーズモニタ１２は、基軸ＡＸ上であってダクト１１に対して下流側に配置されている。ポジションモニタ１３は、粒子線Ｂのビーム形状及び位置を検出監視する。ポジションモニタ１３は、基軸ＡＸ上であって、ドーズモニタ１２よりも粒子線Ｂの下流側に配置されている。各モニタ１２，１３は、検出した検出結果を制御部８０に出力する。

レンジシフタ３０は、通過する粒子線Ｂのエネルギーを低下させて当該粒子線Ｂの飛程のシフトを行う。本実施形態では、レンジシフタ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、粒子線Ｂの下流側の端部である。

コリメータ１７は、少なくとも走査電磁石１０よりも粒子線Ｂの下流側に設けられ、粒子線Ｂの一部を遮蔽し、一部を通過させる部材である。ここでは、コリメータ１７は、ポジションモニタ１３の下流側に設けられている。コリメータ１７は、当該コリメータ１７を移動させるコリメータ駆動部１８に接続されている。

制御部８０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８０は、各モニタ１２，１３から出力された検出結果に基づいて、加速器２、走査電磁石１０、及びコリメータ駆動部１８を制御する。

また、粒子線治療装置１の制御部８０は、粒子線治療の治療計画を行う治療計画装置９０と接続されている。治療計画装置９０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を計画する。具体的には、治療計画装置９０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９０は、作成した治療計画マップを制御部８０へ送信する。治療計画装置９０が作成した治療計画マップでは、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。

スキャニング方式による粒子線Ｂの照射を行う場合、腫瘍１４をＸ軸方向に複数の層に仮想的に分割し、一の層において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粒子線Ｂの照射が完了した後に、隣接する次の層における粒子線Ｂの照射を行う。

スキャニング方式による粒子線の照射を行う場合、まず、加速器２から粒子線Ｂを出射する。出射された粒子線Ｂは、走査電磁石１０の制御によって治療計画において定めた走査経路に従うように走査される。これにより、粒子線Ｂは、腫瘍１４に対してＺ軸方向に設定された一の層における照射範囲内を走査されつつ照射されることとなる。一の層に対する照射が完了したら、次の層へ粒子線Ｂを照射する。このようにして、照射野形成装置６は、一の層における照射野を形成することができる。

制御部８０の制御に応じた走査電磁石１０の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は、腫瘍に対して設定された層を示す図である。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粒子線の走査イメージを、それぞれ示している。

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（粒子線Ｂの飛程が長い）層から順に、層Ｌ_１、層Ｌ_２、…層Ｌ_ｎ－１、層Ｌ_ｎ、層Ｌ_ｎ＋１、…層Ｌ_Ｎ－１、層Ｌ_Ｎ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、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Ｌ_ｎ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Ｌ_ｎの複数の照射スポットに対して照射される。粒子線Ｂは、Ｚ軸方向に延びる走査経路ＴＬ１に沿って照射され、走査経路ＴＬ２に沿ってＹ軸方向に僅かにシフトし、隣の走査経路ＴＬ１に沿って照射される。このように、制御部８０に制御された照射装置３から出射した粒子線Ｂは、走査経路ＴＬ上を移動する。

図４は、照射部の基軸について説明するための概略図である。図４を参照して、照射装置３の「基軸ＡＸ」について説明する。基軸ＡＸは、照射装置３が粒子線Ｂの照射を行うときの基準となる仮想的な基準線である。治療計画装置９０が治療計画を行うときにスキャニングのパターンを作成する際にも、基軸ＡＸを基準として治療計画を行う。例えば、図３（ａ）に示す層を設定する場合、各層は、基軸ＡＸと垂直な面とする。また、Ｙ軸方向への移動量、及びＺ軸方向への移動量を設定する際も、基軸ＡＸの位置を基準にする。図４（ａ）に示すように、基軸ＡＸは、ガントリ５の中心線ＣＬと直交し、且つ中心線ＣＬを通過する。基軸ＡＸは、ガントリ５の中心線ＣＬ上のアイソセンターＡＣを通過する。図４（ｂ）に示すように、ガントリ５を回転させて照射装置３をアイソセンターＡＣ周りに回転させた場合、照射装置３の位置によらず、基軸ＡＸは、ガントリ５上のアイソセンターＡＣを通過する。なお、ＸＹＺ座標系は、基軸ＡＸの向きによって変化する相対座標系である。図４では、基軸ＡＸが鉛直方向に延びている状態におけるＸＹＺ座標系が示されている。また、前述の図１においては、照射装置３の様子を示すために基軸ＡＸが水平方向に延びている状態を示している。従って、図１では、当該状態に対応したＸＹＺ座標系が示されている。

次に、図１を参照して、本実施形態に係る粒子線治療装置１の輸送経路４の詳細な構成、及び建屋１００のレイアウトについて説明する。

建屋１００は、Ｘ軸方向に並んだ照射室１０１Ａ，１０１Ｂを有する。照射室１０１Ａは、照射室１０１Ｂに対してＸ軸方向の正側に配置される。照射室１０１Ａ，１０１Ｂには、照射装置３Ａ，３Ｂがそれぞれ配置される。このとき、照射装置３Ａ，３Ｂは、ガントリ５の回転軸がＹ軸方向と平行になるように配置される。また、ガントリ５の正面側がＹ軸方向の正側となり、ガントリ５の背面側がＹ軸方向の負側となるように配置される。また、建屋１００は、照射室１０１Ａ，１０１Ｂに対してＹ軸方向の負側で隣り合う加速器室１０２を備える。

照射室１０１Ａ，１０１Ｂと加速器室１０２とは、Ｘ軸方向に延びる壁部１０３が設けられる。照射室１０１ＡのＸ軸方向の正側には、Ｙ軸方向に延びる壁部１０４が設けられる。照射室１０１ＡのＸ軸方向の負側には、Ｙ軸方向に延びる壁部１０６が設けられる。壁部１０６は、照射室１０１Ａと照射室１０１Ｂとの隔壁である。照射室１０１ＡのＹ軸方向の正側には、Ｘ軸方向に延びる壁部１０７が設けられる。照射室１０１ＢのＸ軸方向の負側には、Ｙ軸方向に延びる壁部１０８が設けられる。照射室１０１ＢのＹ軸方向の正側には、Ｘ軸方向に延びる壁部１０９が設けられる。加速器室１０２のＸ軸方向の正側には、Ｙ軸方向に延びる壁部１１１が設けられる。壁部１１１は、壁部１０４と連続するように設けられている。加速器室１０２のＸ軸方向の負側には、Ｙ軸方向に延びる壁部１１２が設けられる。加速器室１０２ＡのＹ軸方向の負側には、Ｘ軸方向に延びる壁部１１３が設けられる。

壁部１０４と壁部１０７との間には照射室１０１Ａの入口１２１が形成される。壁部１０６と壁部１０９との間には照射室１０１Ｂの入口１２２が形成される。建屋１００の各壁部は、放射線を遮蔽する遮蔽壁として機能する。

輸送経路４は、加速器２から延びて粒子線を輸送可能に設けられている。輸送経路４は、加速器２から延びて複数の分岐経路３１Ａ，３１Ｂに分岐し、粒子線を照射対象へ照射する複数の照射室１０１Ａ，１０１Ｂへ粒子線を輸送する。輸送経路４は、加速器２からＸ軸方向に延びる共通経路３２を有する。分岐経路３１Ａ，３１Ｂは、分岐部分にて共通経路３２から分岐する。複数の分岐経路３１Ａ，３１Ｂは、照射対象への粒子線の照射が行われる複数の照射空間へ粒子線を輸送可能に設けられる。

分岐経路３１Ａは、共通経路３２から連続するように、Ｘ軸方向に延びる。分岐経路３１Ａは、Ｘ軸方向におけるガントリ５の背面の位置にて、Ｙ軸方向の正側へ曲がる。分岐経路３１Ａは、壁部１０３を介してガントリ５の背面から照射装置３Ａ内へ入り込む。照射装置３Ａ内では、分岐経路３１Ａは、偏向電磁石７の位置にて偏向電磁石８へ向かって斜めに延びる。分岐経路３１Ａは、偏向電磁石８の内部では当該偏向電磁石８と同様に湾曲して照射野形成装置６の下流側の照射口まで延びる。分岐経路３１Ｂは、共通経路３２の分岐部分にてＹ軸方向の正側へ曲がる。分岐経路３１Ｂは、壁部１０３を介してガントリ５の背面から照射装置３Ｂ内へ入り込む。分岐経路３１Ｂの照射装置３Ｂ内での構成は、分岐経路３１Ａと同様である。なお、以降の説明においては、粒子線の輸送方向を基準として「上流側」「下流側」という語を用いる。

加速器室１０２において、分岐経路３１Ａの曲部付近には、上流側から下流側へ順に偏向磁石４１Ａ、四極磁石４２Ａ、偏向磁石４３Ａ、四極磁石４４Ａ、及び四極磁石４６Ａが設けられる。偏向磁石４１Ａ，４３Ａは、粒子線の軌道を曲げるための電磁石である。四極磁石４２Ａ，４４Ａ，４６Ａは、粒子線を収束させて粒子線の形状を整えるための磁石である。分岐経路３１Ａと同様に、分岐経路３１Ｂの曲部付近には、上流側から下流側へ順に偏向磁石４１Ｂ、四極磁石４２Ｂ、偏向磁石４３Ｂ、四極磁石４４Ｂ、及び四極磁石４６Ｂが設けられる。なお、分岐経路３１Ａのうち、偏向磁石４１Ａよりも上流側の直線部分には、複数の四極磁石４７が設けられる。複数の四極磁石４７の間には、図示されないプロファイルモニタ、及びビームストッパーが設けられていてもよい。なお、これらの磁石は電磁石であってもよい。

粒子線治療装置１は、複数の分岐経路３１Ａ，３１Ｂのそれぞれに設けられ、粒子線のエネルギーを変更する複数のエネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂを備える。エネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂは、分岐経路３１Ａ，３１Ｂのうち、四極磁石４６Ａよりも下流側であって、壁部１０３からＹ軸方向の負側へ離間した位置に設けられる。エネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂは、例えば、通過させた粒子線のエネルギーを減衰させる減衰部材を備えるディグレーダ５１Ａ，５１Ｂによって構成される。ディグレーダ５１Ａ，５１Ｂは、減衰部材の厚みを調整することで、エネルギーの減衰を調整することができる。また、更に、エネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂは、ディグレーダ５１Ａ，５１Ｂの下流側において、コリメータ５２Ａ，５２Ｂを含んでいてもよい。コリメータ５２Ａ，５２Ｂは、ディグレーダにより広がったビームのエミッタンス（ビームの位置の広がりと方向のばらつき）を規定し、例えば、中空の金属材で構成され、中空形状や、スリット形状を有する。コリメータ５２Ａ、５２Ｂは、ディグレーダ５１Ａ，５１Ｂの下流側であって、壁部１０３からＹ方向の負側へ離間した位置に設けることができる。

上述のエネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂ、偏向電磁石７、四極磁石５６、運動量分析スリット５５、及び偏向電磁石８によって、粒子線のエネルギーを選択する選択システム（ＥＳＳ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）が構成される。このように、各分岐経路３１Ａ，３１Ｂに個別の選択システムが設けられる。すなわち、各照射装置３Ａ，３Ｂに対して、個別の選択システムが設けられる。なお、照射装置３Ａに対する選択システムと、照射装置３Ｂに対する選択システムとは、それぞれの選択システムを構成する構成要素の相対位置が同じになるように配置され、同様の構造を有する。なお、本実施形態において、選択システムは、エネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂ、偏向電磁石７、四極磁石５６、運動量分析スリット５５、及び偏向電磁石８によって構成されているが、粒子線のエネルギーを選択する選択システムは、少なくとも、エネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂを有していればよい。

それぞれの分岐経路３１Ａ，３１Ｂは、エネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂよりも下流側において互いに略同一の構造を有する。具体的には、分岐経路３１Ａにおるエネルギー変更部５０Ａよりも下流側の照射野形成装置６及びガントリ５と、分岐経路３１Ｂにおるエネルギー変更部５０Ｂよりも下流側の照射野形成装置６及びガントリ５とは、互いに同一の構造を有している。すなわち、照射装置３Ａの照射野形成装置６と、照射装置３Ｂの照射野形成装置６とは、同様な構成要素を同様な配置にて備えている。照射装置３Ａのガントリ５と、照射装置３Ｂのガントリ５とは、同様な構成要素を同様な配置にて備えている。

次に、本実施形態に係る粒子線治療装置１の作用・効果について説明する。

まず、図５に示す比較例に係る粒子線治療装置２０１について説明する。比較例に係る粒子線治療装置２０１は、建屋２００の加速器室２０２の加速器２と、加速器２で生成された粒子線を照射する照射装置３と、加速器２から照射装置３へ粒子線を輸送する輸送経路２０４と、を備える。粒子線治療装置２０１が設けられる建屋２００には一つの加速器２に対して一つの照射装置３が設けられている。従って、輸送経路２０４は、加速器２から一つの照射室２０３へ延びる。このような粒子線治療装置２０１では、加速器２、選択システム２５０、輸送経路２０４、及び照射装置３が直線的に配置されている。従って、当該構造を複数の照射室に照射装置が配置された粒子線治療装置に拡張することはできない。

次に、図６に示す比較例に係る粒子線治療装置３０１について説明する。この粒子線治療装置３０１は、複数の照射室３０１Ａ，３０１Ｂ及び照射装置３Ａ，３Ｂを有する。輸送経路３０４は、加速器２から延びて複数の分岐経路３３１Ａ，３３１Ｂに分岐し、複数の照射室３０１Ａ，３０１Ｂへ粒子線を輸送するような構成となる。この場合、輸送経路３０４の分岐部分よりも輸送方向の上流側の共通経路３３０には、粒子線のエネルギーを変更するエネルギー変更部３５１を含む選択システム３５０が設けられる。このような構成においては、エネルギー変更部３５１よりも下流において粒子線の輸送パラメータの調整が難しい。複数の照射室３０１Ａ，３０１Ｂ間での治療において、粒子線の品質にばらつきが生じ易いという問題がある。

例えば、照射室３０１Ｂに対する分岐経路３３１Ｂは、照射室３０１Ａに対する分岐経路３３１Ａよりも長い。そのため、分岐経路３３１Ｂでは、エネルギー変更部３５１よりも下流側において、粒子線が広がりやすくなる。従って、照射室３０１Ｂに対する輸送経路３０４のエネルギー変更部３５１よりも下流側には、照射室３０１Ａに対する輸送経路３０４よりも多数の電磁石等が設けられる。従って、粒子線治療装置３０１は、各照射室３０１Ａ，３０１Ｂに振り分けるために、輸送経路における輸送パラメータがエネルギーごとに必要になるが、当該調整は難しい。ここで、調整を容易とするために大きな電磁石を用いた場合コストが増大する従って、コストを抑制するために小さい電磁石を用いると、各照射空間での治療線の品質にばらつきが生じる。

また、治療時間を短くするためにブラッグピークを太くするには、運動量分散を広くする必要がある。しかし、比較例に係る粒子線治療装置３０１では、選択システム３５０を照射装置３Ａ，３Ｂから遠くに設ける必要があるため、そのような治療時間の短縮を行い難いという問題もある。

これに対し、本実施形態に係る粒子線治療装置１は、加速器２から延びて複数の分岐経路３１Ａ，３１Ｂに分岐し、照射対象への粒子線の照射が行われる複数の照射室１０１Ａ，１０１Ｂへ粒子線を輸送する輸送経路４を有する。そのため、加速器２で生成された粒子線は、輸送経路４の何れかの分岐経路３１Ａ，３１Ｂを介して、何れかの照射室１０１Ａ，１０１Ｂにて照射される。これに対し、粒子線治療装置１は、複数の分岐経路３１Ａ，３１Ｂのそれぞれに設けられ、粒子線のエネルギーを変更する複数のエネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂを備える。すなわち、複数の照射室１０１Ａ，１０１Ｂに対して、個別のエネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂを設けることができる。この場合、それぞれの各分岐経路３１Ａ，３１Ｂのエネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂよりも下流において、粒子線の輸送パラメータの調整に関わる構造上の違いを低減し易くなる。従って、複数の照射室１０１Ａ，１０１Ｂに対する各輸送経路４での輸送パラメータの調整が容易となる。以上より、複数の照射室１０１Ａ，１０１Ｂの照射空間での治療において、粒子線の品質にばらつきを低減できる。

それぞれの分岐経路３１Ａ，３１Ｂは、エネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂよりも粒子線の輸送方向における下流側において互いに略同一の構造を有してよい。この場合、それぞれの各分岐経路３１Ａ，３１Ｂのエネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂよりも下流において、粒子線の輸送パラメータの調整に関わる構成を略同一にすることができる。従って、複数の照射室１０１Ａ，１０１Ｂの照射空間に対する各輸送経路４での輸送パラメータの調整が容易となる。

それぞれの分岐経路３１Ａ，３１Ｂは、エネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂよりも粒子線の輸送方向における下流側において、照射対象に照射される粒子線の照射野を形成する照射野形成装置６を有してよい。この場合、各照射室１０１Ａ，１０１Ｂの照射空間における照射野形成装置６の構造上の違いを低減することで、複数の照射室１０１Ａ，１０１Ｂの照射空間に対する各輸送経路４での輸送パラメータの調整が容易となる。

それぞれの分岐経路３１Ａ，３１Ｂは、エネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂよりも粒子線の輸送方向における下流側において、照射対象に照射する粒子線の照射方向を変更するガントリ５（照射方向変更装置）を有してよい。この場合、各照射室におけるガントリ５の構造上の違いを低減することで、複数の照射室１０１Ａ，１０１Ｂの照射空間に対する各輸送経路４での輸送パラメータの調整が容易となる。

複数の分岐経路３１Ａ，３１Ｂのそれぞれに設けられ、エネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂりも粒子線の輸送方向における下流側において、粒子線のエネルギーを選択する選択部５７を更に備えてよい。この場合、各分岐経路３１Ａ，３１Ｂにおける選択部５７の位置の違いを低減することで、複数の照射室１０１Ａ，１０１Ｂの照射空間に対する各輸送経路４での輸送パラメータの調整が容易となる。

例えば、図５に示す比較例で用いていたような粒子線治療装置２０１において採用していた輸送パラメータやガントリ５の位置パラメータなどを、図６に示す照射装置３Ａ，３Ｂに対してそのまま用いることはできない。そのため、輸送パラメータや位置パラメータの調整に時間がかかる。また、照射装置３Ａ，３Ｂでの粒子線のアイソセンターでの特性は、粒子線治療装置２０１のものと異なるため、図５の粒子線治療装置２０１で治療していた患者を、（機器メンテナンスなどにより）途中から図６の粒子線治療装置３０１へ移行させることや、その逆を行うことができない。

これに対し、本実施形態に係る粒子線治療装置１の各照射装置３Ａ，３Ｂでは、エネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂより下流の構造を図５の粒子線治療装置２０１と略同一にすることも可能である。従って、粒子線治療装置１の各照射装置３Ａ，３Ｂでは、図５の粒子線治療装置２０１において採用していた輸送パラメータやガントリ５の位置パラメータなどを流用することができる。

また、複数の照射室１０１Ａ，１０１Ｂの照射空間に対して個別のエネルギー変更部５０Ａ，５０Ｂを設けることによって、加速器２や輸送経路４の配置の自由度が向上する。従って、図１に示すように、各部屋における放射線に対する遮蔽性を高めつつ、建屋１００全体の面積をコンパクトにするようなレイアウトを採用することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、照射野形成装置の具体的な構成は、上述の実施形態に限定されるものではない。また、照射野形成装置の照射方式は、上述のようなスキャニング方式に限定されるものではなく、例えば、ワブラー法、二重散乱体法等のブロードビーム方式が採用されてもよい。

また、照射方向変更装置の具体的な構成は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、照射方向変更装置として、回転式の装置に変えて、非回転式の装置を採用してもよい。

建屋１００の構造や、各構成要素のレイアウトは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更してもよい。

例えば、輸送経路の分岐の仕方は特に限定されず、一組の偏向磁石で粒子線を複数の照射室に振り分けるパターンが採用されてもよい。例えば、図１に示す構成において、偏向磁石４１Ｂから、紙面下側に延びるような分岐経路が存在していてもよいこれにより、三つの分岐経路で分岐するような構成となる。

１…粒子線治療装置、２…加速器、４…輸送経路、５…ガントリ（照射方向変更装置）、６…照射野形成装置、３１Ａ，３１Ｂ…分岐経路、３２…共通経路、５０Ａ，５０Ｂ…エネルギー変更部、５７…選択部、１０１Ａ，１０１Ｂ…照射室。

Claims (6)

1. 粒子を加速して粒子線を生成する加速器と、
   前記加速器から延びて複数の分岐経路に分岐し、前記粒子線を輸送可能に設けられた輸送経路と、
   複数の前記分岐経路のそれぞれに設けられ、前記粒子線のエネルギーを変更する複数のエネルギー変更部と、を備える、粒子線治療装置。
2. それぞれの前記分岐経路は、前記エネルギー変更部よりも前記粒子線の輸送方向における下流側において互いに略同一の構造を有する、請求項１に記載の粒子線治療装置。
3. それぞれの前記分岐経路は、前記エネルギー変更部よりも前記粒子線の輸送方向における下流側において、照射対象に照射される前記粒子線の照射野を形成する照射野形成装置を有する、請求項１又は２に記載の粒子線治療装置。
4. それぞれの前記分岐経路は、前記エネルギー変更部よりも前記粒子線の輸送方向における下流側において、照射対象に照射する前記粒子線の照射方向を変更する照射方向変更装置を有する、請求項１～３の何れか一項に記載の粒子線治療装置。
5. 複数の前記分岐経路のそれぞれに設けられ、前記エネルギー変更部よりも前記粒子線の輸送方向における下流側において、前記粒子線のエネルギーを選択する選択部を更に備える、請求項１～４の何れか一項に記載の粒子線治療装置。
6. 前記複数の分岐経路は、照射対象への前記粒子線の照射が行われる複数の照射空間へ前記粒子線を輸送可能に設けられた、請求項１～５の何れか一項に記載の粒子線治療装置。
   

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