JP4255860B2 - Radiation therapy bolus manufacturing method and manufacturing apparatus - Google Patents

Description

本発明は荷電粒子線等の放射線を患部に照射して治療を行う放射線治療装置に用いられる放射線治療用ボーラスの製造方法及び製造装置に関わる。   The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a radiotherapy bolus used in a radiotherapy apparatus that performs treatment by irradiating an affected area with radiation such as a charged particle beam.

がん治療等に利用される放射線治療装置では、従来、患部の深さ形状に放射線の飛程を合わせる飛程補償装置（ボーラス又はコンペンセータとも称される。以下、ボーラスと記載する。）として、樹脂材料や鑞等を切削したものを用いてきた。このボーラスは患部の形状毎、放射線の照射方向毎に用意する必要があり、一般に放射線治療では、患者毎に平均３個程度のボーラスが製作される。したがって、例えば年間３０００人の治療を行う施設では年間９０００個のボーラスの切削加工が必要となり、多大な時間、及びコストを必要としていた。   Conventionally, in a radiotherapy device used for cancer treatment or the like, as a range compensator (also referred to as a bolus or compensator, hereinafter referred to as a bolus) that adjusts the range of radiation to the depth shape of an affected area. A resin material or a material cut from wrinkles has been used. This bolus needs to be prepared for each shape of the affected part and for each irradiation direction of radiation. In general, in radiotherapy, about three boluses are produced for each patient. Therefore, for example, in a facility that treats 3,000 people annually, 9000 boluses must be cut per year, which requires a great deal of time and cost.

このような背景から、型成形用フレーム内に格子状に配設された多数のピンを治療計画情報から決定される患部形状に基づき進退させて患部の底面に対応した形状の型を形成し、この型と型成形用フレームによって囲まれるスペース内に水性ゲル、寒天、シリコン等を注入して硬化させることによりボーラスを製造する方法が提唱されている（例えば、特許文献１参照。）。この従来技術によれば、ボーラス成形用型を簡易迅速に形成可能であり、ボーラスの製造に要する時間、コストの低減を図ることを可能としている。一方で、有底の中空容器の上部に積層造形法により患部の底面に対応した形状に形成された蓋を装着し、容器の内部空間に水等の液体を注入してボーラスを構成する方法が提唱されている（例えば、特許文献２参照。）。この従来技術によれば、有底の中空容器については再利用可能であり、容器の上部に装着する蓋部分のみ形成及び交換すればよいため、ボーラス製造に要する時間、コストの低減を図ることを可能としている。   From such a background, a large number of pins arranged in a lattice pattern in the mold forming frame are advanced and retracted based on the shape of the affected part determined from the treatment plan information to form a mold corresponding to the bottom surface of the affected part, There has been proposed a method for producing a bolus by injecting an aqueous gel, agar, silicon, or the like into a space surrounded by the mold and a mold-forming frame and curing it (for example, see Patent Document 1). According to this prior art, a bolus forming die can be formed easily and quickly, and the time and cost required for manufacturing the bolus can be reduced. On the other hand, there is a method in which a bolus is formed by attaching a lid formed in a shape corresponding to the bottom surface of the affected part by the additive manufacturing method to the upper part of the bottomed hollow container and injecting a liquid such as water into the internal space of the container. (For example, refer to Patent Document 2). According to this prior art, a hollow container with a bottom can be reused, and only the lid part to be attached to the upper part of the container needs to be formed and replaced, so that the time and cost required for bolus manufacturing can be reduced. It is possible.

特公平６−３４８３５号公報Japanese Patent Publication No. 6-34835 特開２００１−３４６８９２号公報JP 2001-346892 A

しかしながら、上記特許文献１記載の従来技術では使用後のボーラスは放射性廃棄物となり、また上記特許文献２記載の従来技術では有底の中空容器については再利用可能なものの患部に対応した形状に形成された蓋部分については放射性廃棄物となるため、その廃棄物処理には多大な時間及びコストを必要とする。また、前述したように、標的（患者，患部）が変わる毎、照射方向が変わる毎に形状の異なるボーラスが必要であり、上記従来技術ではその都度ボーラスを交換する必要があることから、その交換作業に手間がかかり、放射線治療におけるセットアップ時間の遅延化の大きな要因となっていた。   However, in the conventional technique described in Patent Document 1, the bolus after use becomes radioactive waste, and in the conventional technique described in Patent Document 2, the bottomed hollow container is formed into a shape corresponding to the affected part of the reusable one. Since the covered lid portion becomes radioactive waste, the waste disposal requires a great deal of time and cost. Further, as described above, every time the target (patient, affected area) changes and every time the irradiation direction changes, a bolus with a different shape is required. In the above conventional technique, the bolus needs to be replaced each time. The work was time consuming and was a major factor in delaying setup time in radiation therapy.

本発明の目的は、放射性廃棄物を大幅に削減でき、且つ、セットアップ時間を短縮することができる放射線治療用ボーラスの製造方法及び製造装置を提供することにある。   The objective of this invention is providing the manufacturing method and manufacturing apparatus of the radiotherapy bolus which can reduce radioactive waste significantly and can shorten a setup time.

上記した目的を達成する本発明の特徴は、変形可能な容器内に固体状物質及び流体状物質を封入した上で、水等価厚計算を行って作成したボーラス形状情報に基づいてその容器を外部より押圧して治療対象の患部に対応した形状に成型し、押圧した状態で容器に設けた出入孔から流体状物質を排出し、排出後に出入孔を閉塞して容器を成型された患部に対応した形状に固定し、その後押圧を解除することによって、放射線治療用ボーラスを構成することにある。このようにして成型したボーラスは、使用後には出入孔から容器内に流体状物質を流入させて容器形状の固定を解除し、再び上記手順を繰り返して別の形状に成型することが可能である。したがって、本発明によれば、容器やその内部に封入される固体状及び流体状物質の寿命の範囲内でボーラス全体を繰り返し再利用することが可能であり、放射性廃棄物を大幅に削減することができる。また、本発明のボーラス製造装置を照射装置内に設けることにより、患者や照射方向が変わる毎に必要であったボーラスの交換作業が不要となるので、照射のための機器セットアップ時間を短縮することができる。その結果、１治療室における単位時間当たりの治療人数を増加することができる。 A feature of the present invention that achieves the above-described object is that a solid substance and a fluid substance are enclosed in a deformable container, and the container is externalized based on bolus shape information created by performing water equivalent thickness calculation. Pressing and molding into a shape corresponding to the affected area to be treated, discharging the fluid substance from the entrance / exit hole provided in the container in the pressed state, and closing the entrance / exit hole after discharging, corresponding to the molded affected area It is to constitute a bolus for radiotherapy by fixing to the shape and then releasing the pressure . The bolus formed in this way can be molded into another shape by repeating the above procedure again by allowing the fluid substance to flow into the container through the access hole after use and releasing the fixation of the container shape. . Therefore, according to the present invention, the entire bolus can be repeatedly reused within the lifetime of the container and the solid and fluid substances enclosed in the container, and the radioactive waste can be greatly reduced. Can do. In addition, by providing the bolus manufacturing apparatus of the present invention in the irradiation apparatus, it is not necessary to replace the bolus which is necessary every time the patient and the irradiation direction are changed, thereby shortening the equipment setup time for irradiation. Can do. As a result, the number of treatment persons per unit time in one treatment room can be increased.

本発明によれば、放射性廃棄物を大幅に削減でき、且つ、セットアップ時間を短縮することができる。   According to the present invention, radioactive waste can be greatly reduced, and setup time can be shortened.

本発明の好適な一実施形態である粒子線治療装置を、図１を用いて説明する。本実施形態の粒子線治療装置（放射線治療装置）１は、荷電粒子ビーム発生装置（放射線発生装置）２及び照射野形成装置１５を備える。荷電粒子ビーム発生装置２は、イオン源（図示せず），前段加速器３及びシンクロトロン４を有する。イオン源で発生したイオン（例えば、陽子イオン（または炭素イオン））は前段加速器（例えば直線加速器）３で加速される。前段加速器３から出射されたイオンビームはシンクロトロン４に入射される。このイオンビームは、シンクロトロン４で、高周波加速空胴５から印加される高周波電力によってエネルギーを与えられて加速される。シンクロトロン４内を周回するイオンビームのエネルギーが設定されたエネルギーまでに高められた後、出射用の高周波印加装置６から高周波がイオンビームに印加される。安定限界内で周回しているイオンビームは、この高周波の印加によって安定限界外に移行し、出射用デフレクタ１３を通ってシンクロトロン４から出射される。イオンビームの出射の際には、シンクロトロン４に設けられた四極電磁石７及び偏向電磁石８等の電磁石に導かれる電流が設定値に保持され、安定限界もほぼ一定に保持されている。高周波印加装置６への高周波電力の印加を停止することによって、シンクロトロン４からのイオンビームの出射が停止される。   A particle beam therapy system which is a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. A particle beam therapy apparatus (radiation therapy apparatus) 1 according to this embodiment includes a charged particle beam generation apparatus (radiation generation apparatus) 2 and an irradiation field forming apparatus 15. The charged particle beam generator 2 includes an ion source (not shown), a pre-accelerator 3 and a synchrotron 4. Ions (for example, proton ions (or carbon ions)) generated in the ion source are accelerated by a front stage accelerator (for example, a linear accelerator) 3. The ion beam emitted from the front accelerator 3 is incident on the synchrotron 4. This ion beam is accelerated by the synchrotron 4 by being given energy by the high frequency power applied from the high frequency acceleration cavity 5. After the energy of the ion beam that circulates in the synchrotron 4 is increased to the set energy, a high frequency is applied to the ion beam from the high frequency application device 6 for extraction. The ion beam orbiting within the stability limit moves outside the stability limit by the application of the high frequency, and is emitted from the synchrotron 4 through the extraction deflector 13. When the ion beam is emitted, the current guided to the electromagnets such as the quadrupole electromagnet 7 and the deflection electromagnet 8 provided in the synchrotron 4 is held at the set value, and the stability limit is also kept almost constant. By stopping the application of the high-frequency power to the high-frequency application device 6, the extraction of the ion beam from the synchrotron 4 is stopped.

シンクロトロン４から出射されたイオンビームは、ビーム輸送系９を経て照射装置である照射野形成装置（放射線照射装置）１５に達する。ビーム輸送系９の一部である逆Ｕ字部１０及び照射野形成装置１５は、回転可能なガントリー（図示せず）に設置される。逆Ｕ字部１０は偏向電磁石１１を有する。イオンビームは、照射野形成装置１５から治療台（ベッド）５９に乗っている患者６１の患部６２（例えば癌や腫瘍の発生部位。図２参照。）に照射される。   The ion beam emitted from the synchrotron 4 reaches an irradiation field forming device (radiation irradiation device) 15 which is an irradiation device through a beam transport system 9. The inverted U-shaped part 10 and the irradiation field forming device 15 which are part of the beam transport system 9 are installed in a rotatable gantry (not shown). The inverted U-shaped portion 10 has a deflection electromagnet 11. The ion beam is irradiated from the irradiation field forming device 15 to the affected part 62 (for example, a site where cancer or tumor is generated; see FIG. 2) of the patient 61 on the treatment table (bed) 59.

本実施形態に用いられる照射野形成装置１５の詳細構成を図２に基づいて説明する。照射野形成装置１５は、二重散乱体方式の照射野形成装置である。照射野形成装置１５は、逆Ｕ字部１０に取り付けられるケーシング１６を有し、ケーシング１６内に、イオンビーム進行方向（ビーム軸ｍ方向）の上流側より順次、レンジモジュレーションホイール（以下、ＲＭＷという）装置１７，散乱体装置１８，飛程調整装置１９，ボーラス２０、及びコリメータ２２を配置する。   A detailed configuration of the irradiation field forming device 15 used in the present embodiment will be described with reference to FIG. The irradiation field forming device 15 is a double scatterer type irradiation field forming device. The irradiation field forming device 15 has a casing 16 attached to the inverted U-shaped portion 10, and in the casing 16, a range modulation wheel (hereinafter referred to as “RMW”) in order from the upstream side in the ion beam traveling direction (beam axis m direction). ) A device 17, a scatterer device 18, a range adjusting device 19, a bolus 20, and a collimator 22 are arranged.

ＲＭＷ装置１７は、ＲＭＷ２４，ＲＭＷ２４を回転駆動するモータ２５、及びＲＭＷ２４とモータ２５を支持するＲＭＷ支持部材２６を有する。ＲＭＷ２４の詳細構造を図３に示す。この図３に示すように、ＲＭＷ２４は、回転軸２７，回転軸２７と同心円に配置された円筒部材２８、及び回転軸２７に取り付けられＲＭＷ２４の半径方向に伸びた複数の翼（本実施形態では３枚、翼部）２９を有している。これらの翼２９はその周方向における幅が径方向外側に行くほど広くなるように（すなわち円筒部材２８側が回転軸２７側よりも広くなるように）形成されており、径方向外側の端部は円筒部材２８の内周面に取り付けられている。また、ＲＭＷ２４の周方向における翼２９，２９の間には、それぞれ開口３０が形成されている。すなわち、１つのＲＭＷ２４には３枚の翼２９の相互間に形成された開口３０が３つ存在する。これら開口３０も周方向における幅が径方向外側に行くほど広くなるように形成されている。   The RMW device 17 includes an RMW 24, a motor 25 that rotationally drives the RMW 24, and an RMW support member 26 that supports the RMW 24 and the motor 25. The detailed structure of the RMW 24 is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the RMW 24 includes a rotating shaft 27, a cylindrical member 28 disposed concentrically with the rotating shaft 27, and a plurality of blades attached to the rotating shaft 27 and extending in the radial direction of the RMW 24 (in this embodiment). 3 wings) 29. These blades 29 are formed so that the width in the circumferential direction becomes wider toward the outer side in the radial direction (that is, the cylindrical member 28 side becomes wider than the rotating shaft 27 side), It is attached to the inner peripheral surface of the cylindrical member 28. Further, openings 30 are formed between the blades 29 and 29 in the circumferential direction of the RMW 24, respectively. That is, one RMW 24 has three openings 30 formed between the three blades 29. These openings 30 are also formed so that the width in the circumferential direction becomes wider toward the outer side in the radial direction.

上記各翼２９は、ＲＭＷ２４の周方向において階段状に配置された複数の平面領域３１（すなわち平面領域３１は、例えば階段において足を乗せる平面に相当する。）を有しており、ビーム進行方向におけるＲＭＷ２４の底面から各平面領域３１までの各厚みが異なっている（ＲＭＷ２４の底面から各平面領域３１までのレベルが異なる）。ここでは、１つの平面領域３１の部分におけるその厚みを、平面領域部分の厚みという。すなわち、翼２９は、周方向において翼２９の両側に位置する開口３０からビーム進行方向における最も厚みの厚い翼頂部２９Ａに位置する平面領域３１に向かって各平面領域部分の厚みが増加するように形成されている。各平面領域３１は回転軸２７から円筒部材２８に向かって延びており、その周方向における幅も径方向外側に行くほど広くなっている。   Each of the wings 29 has a plurality of plane regions 31 (in other words, the plane region 31 corresponds to a plane on which a foot is placed, for example) in the circumferential direction of the RMW 24, and the beam traveling direction. The thicknesses from the bottom surface of the RMW 24 to each planar region 31 are different (the levels from the bottom surface of the RMW 24 to each planar region 31 are different). Here, the thickness in the part of one plane area | region 31 is called the thickness of a plane area | region part. That is, in the blade 29, the thickness of each planar region increases from the opening 30 positioned on both sides of the blade 29 in the circumferential direction toward the planar region 31 positioned at the thickest blade top 29A in the beam traveling direction. Is formed. Each planar region 31 extends from the rotating shaft 27 toward the cylindrical member 28, and the width in the circumferential direction thereof becomes wider toward the outer side in the radial direction.

以上のようなＲＭＷ２４の構成により、ＲＭＷ２４を通過したイオンビームは、通過する平面領域部分の厚みに応じて複数のエネルギー成分を有し、ＳＯＢＰが拡大されてビーム進行方向（すなわち患者６１の患部６２の深さ方向）における照射線量を一様にする。   With the configuration of the RMW 24 as described above, the ion beam that has passed through the RMW 24 has a plurality of energy components in accordance with the thickness of the plane region portion that passes through, and the SOBP is expanded so that the beam traveling direction (that is, the affected area 62 of the patient 61). The irradiation dose in the depth direction) is made uniform.

図２に戻り、ＲＭＷ２４のビーム進行方向上流側（ＲＭＷ２４の底面側）には散乱補償体（散乱補償装置）３４が一体的に結合して設けられている。図４はこの散乱補償体３４の概略構造を示すＲＭＷ２４の翼２９の断面図（図３中IV-IV断面に相当）である（なお、図３では散乱補償体３４は図示省略している）。図４に示すように、散乱補償体３４は翼２９の平面領域部分の厚みに応じてビーム進行方向における厚さが段階的に変わるように形成されており、翼２９の最も厚みの厚い翼頂部２９Ａに対応する領域では最も厚みが薄く（すなわち厚さ０）、開口３０の領域に対応する領域では最も厚みが厚くなっている。この散乱補償体３４は、比較的散乱強度の大きい（すなわち比較的比重の重い）材料によって構成されており、ＲＭＷ２４におけるイオンビームの散乱量を補償する機能を有する。すなわち、本実施形態のように、ＲＭＷ２４をビーム進行方向における上流側に配置した場合、ＲＭＷ２４のビーム進行方向における厚さ分布（平面領域部分の厚み）の違いによって生じるイオンビームの散乱量の差異により、照射目標でのビーム進行方向に直交する方向における線量分布の均一性が低下するが、上述したように散乱補償体３４がＲＭＷ２４の各平面領域部分の厚みの大小関係と反対の厚みを有する構成となっていることから、各平面領域部分におけるビームの散乱量が一様化され、上記不具合は解消される（実際には、下流側の散乱体装置１８，飛程調整装置１９による散乱を考慮した上で、照射目標でのビーム進行方向に直交する方向における線量分布が均一となるように各平面領域部分における散乱量が調整される）。なお、本実施形態では、散乱補償体３４とＲＭＷ２４とがイオンビームのビームサイズを拡大する第１散乱体としての役目も果たしている。したがって、散乱補償体３４及びＲＭＷ２４を通過したイオンビームは、ブラッグピークを拡大されると共に、散乱によりビーム進行方向と直交する方向に広げられる。   Returning to FIG. 2, a scattering compensator (scattering compensation device) 34 is integrally coupled to the upstream side of the RMW 24 in the beam traveling direction (the bottom side of the RMW 24). 4 is a cross-sectional view of the blade 29 of the RMW 24 showing the schematic structure of the scattering compensator 34 (corresponding to the IV-IV cross section in FIG. 3) (note that the scattering compensator 34 is not shown in FIG. 3). . As shown in FIG. 4, the scattering compensator 34 is formed such that the thickness in the beam traveling direction changes stepwise in accordance with the thickness of the plane region portion of the blade 29, and the blade top portion having the thickest blade 29 is formed. The region corresponding to 29A has the smallest thickness (that is, thickness 0), and the region corresponding to the region of opening 30 has the largest thickness. The scattering compensator 34 is made of a material having a relatively large scattering intensity (that is, a relatively heavy specific gravity), and has a function of compensating the amount of ion beam scattering in the RMW 24. That is, when the RMW 24 is arranged on the upstream side in the beam traveling direction as in the present embodiment, due to the difference in the amount of ion beam scattering caused by the difference in the thickness distribution (thickness of the planar region portion) in the beam traveling direction of the RMW 24. Although the uniformity of the dose distribution in the direction orthogonal to the beam traveling direction at the irradiation target is reduced, as described above, the scattering compensator 34 has a thickness opposite to the thickness relation of each planar region portion of the RMW 24. Therefore, the amount of scattering of the beam in each planar region is made uniform, and the above problem is solved (in practice, the scattering by the downstream scatterer device 18 and the range adjustment device 19 is taken into consideration). In addition, the amount of scattering in each plane area is adjusted so that the dose distribution in the direction perpendicular to the beam traveling direction at the irradiation target is uniform)In the present embodiment, the scattering compensator 34 and the RMW 24 also serve as a first scatterer that increases the beam size of the ion beam. Therefore, the ion beam that has passed through the scattering compensator 34 and the RMW 24 has its Bragg peak expanded and is expanded in a direction orthogonal to the beam traveling direction by scattering.

図２に戻り、散乱補償体３４及びＲＭＷ２４はＲＭＷ支持部材２６によって回転可能に支持され、またこれら散乱補償体３４及びＲＭＷ２４を回転駆動するモータ２５はその下方において同様にＲＭＷ支持部材２６によって支持される。このＲＭＷ支持部材２６はケーシング１６に固定される。   Returning to FIG. 2, the scattering compensator 34 and the RMW 24 are rotatably supported by the RMW support member 26, and the motor 25 that rotationally drives the scattering compensator 34 and the RMW 24 is similarly supported by the RMW support member 26 below. The The RMW support member 26 is fixed to the casing 16.

散乱体装置１８は、散乱体１８Ａ及びこの散乱体１８Ａをケーシング１６から支持する支持部材１８Ｂを備えている。散乱体１８Ａは、例えば散乱強度が異なる材料で構成された二重リング構造となっており、径方向内側ほど散乱強度が大きく、径方向外側ほど散乱強度が小さくなるように構成されている。すなわち、入射されるイオンビームの径方向内側部分については大きく散乱し、径方向外側部分については小さく散乱する。これにより、第１散乱体としての散乱補償体３４及びＲＭＷ２４によりビーム進行方向と直交する方向における線量分布が正規分布状となるように広げられたイオンビームを、その径方向内側部分については大きく散乱すると共に径方向外側部分については小さく散乱することにより、ビーム中央部付近（ビーム軸ｍ付近）における線量分布を減少させ周縁部付近の線量を増大させて、ビーム進行方向と直交する方向における線量分布が一様となるように調整する。   The scatterer device 18 includes a scatterer 18A and a support member 18B that supports the scatterer 18A from the casing 16. The scatterer 18A has, for example, a double ring structure made of materials having different scattering intensities, and is configured such that the scattering intensity increases toward the radially inner side and decreases toward the radially outer side. That is, the radially inner portion of the incident ion beam is greatly scattered, and the radially outer portion is scattered small. As a result, the ion beam expanded so that the dose distribution in the direction orthogonal to the beam traveling direction becomes a normal distribution by the scattering compensator 34 and the RMW 24 as the first scatterer is greatly scattered in the radially inner portion. At the same time, the outer portion in the radial direction is scattered slightly, thereby reducing the dose distribution near the center of the beam (near the beam axis m) and increasing the dose near the peripheral portion, so that the dose distribution in the direction perpendicular to the beam traveling direction Adjust so that becomes uniform.

飛程調整装置１９はイオンビームの飛程を調整するものであり、図５にその構造を示す。この図５に示すように、圧縮空気シリンダ４６、及び圧縮空気シリンダ４６内に設置されたピストン（図示せず）に連結されるピストンロッド４７を有する複数の吸収体操作装置４５を有する。これらの吸収体操作装置４５は支持枠４４に設置される。飛程調整装置１９は、ビーム進行方向（ビーム軸ｍ方向）における厚みが異なる吸収体４８Ａ〜４８Ｆを有する。これらの吸収体は、個々の吸収体操作装置４５に一個ずつ取り付けられる。各吸収体は、炭化水素等の原子番号の小さい物質を含む樹脂で構成される。電磁弁５２を有する圧縮空気配管５１が、各吸収体操作装置４５の圧縮空気シリンダ４６にそれぞれ接続される。各圧縮空気配管５１は圧縮空気供給装置（図示せず）に接続される。また、飛程調整装置１９の各吸収体操作装置４５は、それぞれリミットスイッチを備える。吸収体操作装置４５のリミットスイッチは、該当する吸収体が、その設定位置に達したことを検出する。なお、飛程調整装置として、対向して配置された２枚の楔板を有し、各楔板を移動させて重なり部の厚みを連続的に変化させる装置を用いてもよい。   The range adjusting device 19 adjusts the range of the ion beam, and its structure is shown in FIG. As shown in FIG. 5, there are a plurality of absorber operating devices 45 each having a compressed air cylinder 46 and a piston rod 47 connected to a piston (not shown) installed in the compressed air cylinder 46. These absorber operating devices 45 are installed on the support frame 44. The range adjusting device 19 includes absorbers 48A to 48F having different thicknesses in the beam traveling direction (beam axis m direction). One of these absorbers is attached to each absorber operating device 45. Each absorber is made of a resin containing a substance having a small atomic number such as a hydrocarbon. A compressed air pipe 51 having a solenoid valve 52 is connected to the compressed air cylinder 46 of each absorber operating device 45. Each compressed air pipe 51 is connected to a compressed air supply device (not shown). Moreover, each absorber operating device 45 of the range adjusting device 19 includes a limit switch. The limit switch of the absorber operating device 45 detects that the corresponding absorber has reached its set position. In addition, as a range adjustment apparatus, you may use the apparatus which has two wedge plates arrange | positioned facing, and moves each wedge plate and changes the thickness of an overlap part continuously.

図２に戻り、ボーラス２０は、治療患者６１の患部６２の最大深さに合わせてイオンビームの到達深度を調整するものであり、ビーム進行方向に直交する平面上の各位置における飛程を、照射目標である患部６２の深さ形状に合わせて調整するものである。このボーラス２０は、照射野形成装置１５内に設置されたボーラス成型装置２１によって成型される。図６は図２に示す照射野形成装置の先端（患者側端部）付近を拡大して示す図である。この図６に示すように、ボーラス成型装置２１は、ボーラス２０の成型を行う鋳型装置（成型装置）５５，鋳型装置５５で成型されたボーラス２０をビーム位置（図６に示すビーム軸ｍ上の位置）に移動させると共に、使用後にはビーム位置から成型位置（後述の図８に示す位置）に移動させる移動装置５７、及びボーラス２０内の減圧を行う圧力調整装置５８から概略構成されている。   Returning to FIG. 2, the bolus 20 adjusts the arrival depth of the ion beam in accordance with the maximum depth of the affected part 62 of the treatment patient 61, and the range at each position on the plane orthogonal to the beam traveling direction is It adjusts according to the depth shape of the affected part 62 which is an irradiation target. The bolus 20 is molded by a bolus molding device 21 installed in the irradiation field forming device 15. FIG. 6 is an enlarged view of the vicinity of the distal end (patient side end) of the irradiation field forming apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 6, the bolus molding apparatus 21 includes a mold apparatus (molding apparatus) 55 that molds the bolus 20, and the bolus 20 molded by the mold apparatus 55 on the beam position (on the beam axis m illustrated in FIG. 6). ) And a pressure adjusting device 58 for reducing the pressure in the bolus 20 after moving from the beam position to a molding position (a position shown in FIG. 8 to be described later).

ボーラス２０は、図７に示すように十分にたるみを有し自在に変形可能なビニール製カバー６３と底板４９とからなるビニール製容器（プラスチック製容器）５６内に、空気（流体状物質；流体；第２の物質）６０及び多数の微細なポリエチレン球（固体状物質；粒子状物質；第１の物質）５４が封入された構成となっている。ビニール製カバー６３の側面にはゴムネット５０が巻き付けられており、鋳型装置５５による成型が行われやすいように便宜が図られている。なお、ビニール製容器５６内に封入する粒子状物質としては、上記ポリエチレン球５４以外に、例えばポリウレタン、ポリスチロールにより構成した粒子を用いてもよい。すなわち、圧力を加えることで変形、或いは内包する流体量が変化する材料であればよい。また、粒子状物質は必ずしも球型である必要は無く、多角形状や繊維状であってもよい。要はビニール製容器５６内が減圧されて粒子状物質同士が接触した際に、摩擦が発生するか、又は絡み合うことによって、変形しにくくなる材料であればよい。また、例えば小麦粉やグルテンの様な自然由来物質もポリエチレン球５４の代わりに適用可能である。これら封入する材料の密度は水に近ければ好適である。また、ビニール製容器５６に出し入れする流体として、空気６０の代わりにその他の気体を用いてもよいし、水やアルコール等の液体を用いてもよい。また、ゲル状物質等の流体状物質でもよい。すなわち、ポリエチレン球５４等の粒子状物質を溶解せず、且つそれら粒子状物質間に入り込むことで粒子状物質間の摩擦を調整（低減）することが可能であればよい。なお、底板４９は例えばアクリルプレート等、イオンビームが透過した際に散乱が小さい物質で構成されており、この底板４９とビニール製カバー６３とは接着剤等により一体的に固定されている。また、本実施形態ではカバー６３としてビニール製カバーを用いているが、これに限定するものではなく、例えばポリイミド，ポリウレタン製等のカバーを用いてもよい。すなわち、変形可能なプラスチック製カバーであればよい。   As shown in FIG. 7, the bolus 20 has air (fluid substance; fluid) in a vinyl container (plastic container) 56 including a vinyl cover 63 and a bottom plate 49 that have sufficient slack and can be freely deformed. Second substance) 60 and a number of fine polyethylene spheres (solid substance; particulate substance; first substance) 54 are enclosed. A rubber net 50 is wound around the side surface of the vinyl cover 63 so as to facilitate molding by the mold device 55. In addition, as a particulate substance enclosed in the vinyl container 56, you may use the particle | grains comprised, for example by the polyurethane and the polystyrene other than the said polyethylene sphere 54. FIG. In other words, any material may be used as long as it deforms or changes the amount of fluid contained by applying pressure. Further, the particulate matter is not necessarily spherical, and may be polygonal or fibrous. In short, any material may be used as long as the inside of the vinyl container 56 is depressurized and the particulate substances come into contact with each other, so that friction is generated or entangled so that the material is not easily deformed. Naturally derived substances such as wheat flour and gluten are also applicable instead of the polyethylene spheres 54. It is preferable that the density of the encapsulating material is close to that of water. Further, as the fluid to be taken in and out of the vinyl container 56, other gas may be used instead of the air 60, or a liquid such as water or alcohol may be used. Further, a fluid substance such as a gel substance may be used. That is, it is only necessary to adjust (reduce) the friction between the particulate substances by not dissolving the particulate substances such as the polyethylene spheres 54 and entering between the particulate substances. The bottom plate 49 is made of a material such as an acrylic plate that is less scattered when an ion beam is transmitted. The bottom plate 49 and the vinyl cover 63 are integrally fixed with an adhesive or the like. In this embodiment, a vinyl cover is used as the cover 63, but the present invention is not limited to this, and a cover made of polyimide, polyurethane, or the like may be used. That is, any deformable plastic cover may be used.

ビニール製容器５６には出入孔６４が設けられる。圧力調整装置５８は、この出入孔６４を介してビニール製容器５６内の空気６０の排出を行う真空ポンプ（排出装置）６５，この真空ポンプ６５と出入孔６４とを接続するチューブ（流路）６６，このチューブ６６に設けられチューブ６６を連通・遮断可能な電磁弁（弁装置）６７，チューブ６６に設けられ空気６０は通すがポリエチレン球５４は通さないフィルタ６８、及びタンク６９を備えている。なお、チューブ６６は例えばビニール製の十分な長さを有する柔軟なチューブであり、移動装置５７によるボーラス２０の移動に追従して出入孔６４と真空ポンプ６５とを接続可能としている。   The vinyl container 56 is provided with an entrance / exit hole 64. The pressure adjusting device 58 includes a vacuum pump (discharge device) 65 that discharges the air 60 in the vinyl container 56 through the inlet / outlet 64, and a tube (flow path) that connects the vacuum pump 65 and the inlet / outlet 64. 66, an electromagnetic valve (valve device) 67 provided in the tube 66 and capable of communicating / blocking the tube 66, a filter 68 provided in the tube 66 through which the air 60 passes but not through the polyethylene ball 54, and a tank 69. . The tube 66 is a flexible tube made of, for example, vinyl and has a sufficient length. The tube 66 can be connected to the access hole 64 and the vacuum pump 65 following the movement of the bolus 20 by the moving device 57.

図８はボーラス成型装置２１の鋳型装置５５の詳細構造を示す図である。なお、この図８では煩雑防止のため押圧ピン７１を６本のみしか図示していないが、実際には例えば照射野径を２０ｃｍ×２０ｃｍ、押圧ピンの配列を１ｃｍ毎とした場合には４００本の押圧ピン７１が設けられる。また、この図８において、移動装置５７によるボーラス２０の移動方向（図８及び図６中左右方向）をＸ軸方向、ビーム進行方向（図８中上下方向）をＺ軸方向、これらＸ軸及びＺ軸のそれぞれに直角な方向（図８中紙面に垂直な方向）をＹ軸方向とする。   FIG. 8 is a view showing a detailed structure of the mold device 55 of the bolus molding device 21. In FIG. 8, only six pressing pins 71 are shown for the sake of avoidance of complexity, but actually, for example, when the irradiation field diameter is 20 cm × 20 cm and the arrangement of the pressing pins is 1 cm, 400 pins are used. The pressing pin 71 is provided. In FIG. 8, the moving direction of the bolus 20 by the moving device 57 (horizontal direction in FIGS. 8 and 6) is the X-axis direction, the beam traveling direction (vertical direction in FIG. 8) is the Z-axis direction, these X-axis and A direction perpendicular to each of the Z axes (a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 8) is defined as a Y axis direction.

この図８に示すように、鋳型装置５５は多数の格子状に配列された押圧ピン７１と、片持ちフレーム７２上に設けられ各押圧ピン７１に対応する位置にピン孔７３をそれぞれ有する支持部材７４とを有しており、押圧ピン７１が外周面に有するおねじ構造とピン孔７３が内周面に有するめねじ構造とは螺合している。すなわち、押圧ピン７１を軸回りに回転させることにより押圧ピン７１をＺ軸方向に進退可能な構成となっており、押圧ピン７１の回転量を調節することでボーラス２０方向への押し込み量を調節可能とする。   As shown in FIG. 8, the mold apparatus 55 includes a plurality of pressing pins 71 arranged in a lattice pattern, and support members that are provided on the cantilever frame 72 and have pin holes 73 at positions corresponding to the pressing pins 71. 74, and the male screw structure that the pressing pin 71 has on the outer peripheral surface and the female screw structure that the pin hole 73 has on the inner peripheral surface are screwed together. That is, the pressing pin 71 can be moved back and forth in the Z-axis direction by rotating the pressing pin 71 around the axis, and the amount of pressing in the bolus 20 direction is adjusted by adjusting the amount of rotation of the pressing pin 71. Make it possible.

これら押圧ピン７１の上部には、押圧ピン７１の上端部にリンク部７６を当接させて押圧ピン７１を回転駆動させる回転サーボモータ（モータ）７７と、この回転サーボモータ７７をＸ・Ｙ・Ｚ方向にそれぞれ移動させるＸ・Ｙ・Ｚ軸移動機構（モータ移動装置）７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃが配置される。Ｚ軸移動機構７８Ｃは、回転サーボモータ７７を支持する支持部材８０，この支持部材８０に設けられネジ孔（図示せず）を有する支持部材８１，この支持部材８１のネジ孔と螺合するボールネジ８２，このボールネジ８２の両端部を回転可能に支持する支持部材８３，この支持部材８３に取り付けられ、ボールネジ８２を回転駆動するＺ軸サーボモータ８４、及びボールネジ８２の一方側端部に連結されたエンコーダ８５を有している。さらに、このＺ軸移動機構７８Ｃは、支持部材８３を支持する支持部材８７，この支持部材８７に設けられネジ孔（図示せず）を有する支持部材８８，この支持部材８８のネジ孔と螺合するボールネジ８９，このボールネジ８９の両端部を回転可能に支持する支持部材９０，この支持部材９０に取り付けられ、ボールネジ８９を回転駆動するＸ軸サーボモータ９１、及びボールネジ８９の一方側端部に連結されたエンコーダ９２を有するＸ軸移動機構によって支持されている。さらにまた、このＸ軸移動機構７８Ａは、支持部材９０を支持する支持部材９４，この支持部材９４に設けられネジ孔（図示せず）を有する支持部材９５，この支持部材９５のネジ孔と螺合するボールネジ９６，このボールネジ９６の両端部を回転可能に支持し、立設フレーム９７に取り付けられた支持部材９８，この支持部材９８に取り付けられ、ボールネジ９６を回転駆動するＹ軸サーボモータ９９，支持部材９４の姿勢を立設フレーム９７と略平行に保つための車輪機構１００、及びボールネジ９６の一方側端部に連結されたエンコーダ（図示せず）を有するＹ軸移動機構によって支持されている。なお、上記サーボモータ７７，８４，９１，９９は交流サーボモータでも、直流サーボモータでも、又はステップモータでもよい。また、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸移動機構７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃは上記したボールネジ機構に限らず、例えばラックピニオン機構であってもよい。   A rotary servo motor (motor) 77 that rotates the pressing pin 71 by bringing the link portion 76 into contact with the upper end portion of the pressing pin 71 and an upper portion of the pressing pin 71 are connected to the X, Y, X, Y and Z axis moving mechanisms (motor moving devices) 78A, 78B and 78C for moving in the Z direction are arranged. The Z-axis moving mechanism 78C includes a support member 80 that supports the rotary servo motor 77, a support member 81 that is provided in the support member 80 and has a screw hole (not shown), and a ball screw that is screwed into the screw hole of the support member 81. 82, a support member 83 that rotatably supports both ends of the ball screw 82, a Z-axis servo motor 84 that is attached to the support member 83 and that drives the ball screw 82 to rotate, and is connected to one end of the ball screw 82. An encoder 85 is provided. Further, the Z-axis moving mechanism 78C includes a support member 87 that supports the support member 83, a support member 88 that is provided in the support member 87 and has a screw hole (not shown), and is screwed into the screw hole of the support member 88. A ball screw 89 that rotates, a support member 90 that rotatably supports both ends of the ball screw 89, an X-axis servo motor 91 that is attached to the support member 90 and rotationally drives the ball screw 89, and one end of the ball screw 89. It is supported by an X-axis moving mechanism having an encoder 92. Furthermore, the X-axis moving mechanism 78A includes a support member 94 that supports the support member 90, a support member 95 that is provided in the support member 94 and has a screw hole (not shown), and screw holes and screws of the support member 95. A ball screw 96 to be joined, a both ends of the ball screw 96 to be rotatably supported, a support member 98 attached to the standing frame 97, and a Y-axis servo motor 99 attached to the support member 98 to rotationally drive the ball screw 96; The supporting member 94 is supported by a Y-axis moving mechanism having a wheel mechanism 100 for maintaining the posture of the supporting member 94 substantially parallel to the standing frame 97 and an encoder (not shown) connected to one end of the ball screw 96. . The servo motors 77, 84, 91, 99 may be AC servo motors, DC servo motors, or step motors. The X, Y, and Z axis moving mechanisms 78A, 78B, and 78C are not limited to the ball screw mechanism described above, and may be, for example, a rack and pinion mechanism.

図６に戻り、移動装置５７は、ケーシング１６に設置された圧縮空気シリンダ１０２、及び圧縮空気シリンダ１０２内に設置されたピストン（図示せず）に連結されるピストンロッド１０３を有する。このピストンロッド１０３の先端にはボーラス２０（ビニール製容器５６）の底板４９が固定される。圧縮空気シリンダ１０２のロッド側及びボトム側には、それぞれ電磁弁（図示せず）を有する圧縮空気配管（図示せず）が接続され、この圧縮空気配管は圧縮空気供給装置（図示せず）に接続される。すなわち、ボトム側の電磁弁が開いた場合には圧縮空気シリンダ１０２のボトム側空気室（図示せず）に圧縮空気が供給され、シリンダは伸長する。一方、ロッド側の電磁弁が開いた場合には圧縮空気シリンダ１０２のロッド側空気室（図示せず）に圧縮空気が供給され、シリンダは縮短する。また、移動装置５７はリミットスイッチを備えており、このリミットスイッチは、ボーラス２０が設定位置（すなわち成型位置及びビーム位置）に達したことを検出する。なお、圧縮空気シリンダ１０２の代わりにモータを用いて移動装置５７を構成してもよい。   Returning to FIG. 6, the moving device 57 includes a compressed air cylinder 102 installed in the casing 16 and a piston rod 103 connected to a piston (not shown) installed in the compressed air cylinder 102. The bottom plate 49 of the bolus 20 (vinyl container 56) is fixed to the tip of the piston rod 103. A compressed air pipe (not shown) having a solenoid valve (not shown) is connected to the rod side and the bottom side of the compressed air cylinder 102, and the compressed air pipe is connected to a compressed air supply device (not shown). Connected. That is, when the bottom side solenoid valve is opened, compressed air is supplied to the bottom side air chamber (not shown) of the compressed air cylinder 102, and the cylinder extends. On the other hand, when the solenoid valve on the rod side is opened, compressed air is supplied to the rod side air chamber (not shown) of the compressed air cylinder 102, and the cylinder is shortened. Further, the moving device 57 includes a limit switch, and this limit switch detects that the bolus 20 has reached a set position (that is, a molding position and a beam position). The moving device 57 may be configured using a motor instead of the compressed air cylinder 102.

図２に戻り、コリメータ２２は、イオンビームをビーム進行方向と直交する平面方向に整形して照射野を患者６１の患部６２の形状に合わせてコリメートするためのものである。   Returning to FIG. 2, the collimator 22 is for collimating the irradiation field according to the shape of the affected area 62 of the patient 61 by shaping the ion beam in a plane direction orthogonal to the beam traveling direction.

本実施形態の粒子線治療装置は、照射制御装置（制御装置）１０５及び駆動制御装置１０６，１０７を含む制御システム３５を備える。治療計画装置３６は、治療する患者６１に対する治療計画情報（照射野サイズ，照射方向，飛程，入射エネルギー、及び予めＸ線ＣＴで撮像した患部６２を含む断層画像等）を記憶している。照射制御装置１０５は、治療計画装置３６から取り込んだ治療計画情報に基づき、散乱補償体３４及びＲＭＷ２４の種類，散乱体１８Ａの種類，飛程調整装置１９におけるイオンビームが通過する吸収体の厚さ（飛程調整装置厚さ）、及びボーラス形状情報等の照射条件情報を選択、作成し、メモリ１０９に記憶する。治療計画情報である飛程及び入射エネルギー等の各情報と、照射条件情報である散乱補償体３４及びＲＭＷ２４の種類，散乱体１８Ａの種類、及び飛程調整装置厚さ等との関係は、予め、計算あるいは実験により求めておく。なお、照射制御装置１０５，駆動制御装置１０６，１０７、及びメモリ１０９を個々に設けずに、制御システム３５が照射制御装置１０５，駆動制御装置１０６，１０７、及びメモリ１０９の各機能を発揮するように構成してもよい。   The particle beam therapy system according to the present embodiment includes a control system 35 including an irradiation control device (control device) 105 and drive control devices 106 and 107. The treatment planning device 36 stores treatment plan information (irradiation field size, irradiation direction, range, incident energy, and tomographic image including the affected part 62 previously captured by X-ray CT) for the patient 61 to be treated. The irradiation control device 105 is based on the treatment plan information fetched from the treatment plan device 36, the type of the scattering compensator 34 and the RMW 24, the type of the scatterer 18A, and the thickness of the absorber through which the ion beam in the range adjusting device 19 passes. The irradiation condition information such as (range adjustment device thickness) and bolus shape information is selected and created, and stored in the memory 109. The relationship between the treatment plan information, such as the range and the incident energy, and the irradiation condition information, the types of the scattering compensator 34 and the RMW 24, the type of the scatterer 18A, the range adjustment device thickness, etc. Obtained by calculation or experiment. It should be noted that the control system 35 performs the functions of the irradiation control device 105, the drive control devices 106, 107, and the memory 109 without providing the irradiation control device 105, the drive control devices 106, 107, and the memory 109 individually. You may comprise.

散乱補償体３４及びＲＭＷ２４，散乱体１８Ａは複数種類準備されており、照射制御装置１０５によって治療計画情報に基づいて散乱補償体３４及びＲＭＷ２４，散乱体１８Ａが選定されると、例えばオペレータによってＲＭＷ支持部材２６及び支持部材１８Ｂに予め取り付けられる。   A plurality of types of scatter compensators 34, RMWs 24, and scatterers 18A are prepared. When the scatter compensators 34, RMWs 24, and scatterers 18A are selected based on the treatment plan information by the irradiation controller 105, for example, the operator supports the RMW. It is attached in advance to the member 26 and the support member 18B.

照射制御装置１０５は、治療計画情報に基づき選定した飛程調整装置厚み情報を、駆動制御装置１０６に対して、駆動指令信号と共に出力する。駆動制御装置１０６は、選定された吸収体の厚み情報に基づいて、その厚みになる吸収体（一枚または複数枚）を飛程調整装置１９内の吸収体４８Ａ〜４８Ｆの中から選定する。例えば、吸収体４８Ｅの厚みが吸収体厚み情報と一致した場合には吸収体４８Ｅが選定される。駆動制御装置１０６は、吸収体４８Ｅを操作するそれぞれの吸収体操作装置４５に接続された各圧縮空気配管５１の電磁弁５２を開く。該当する吸収体操作装置４５のシリンダ４６内に圧縮空気が供給され、吸収体４８Ｅはピストンロッド４７の移動により上記設定位置まで押し出される。残りの吸収体はイオンビームの通過位置から離れた場所に位置している。該当する吸収体が設定位置に達したとき、該当する各リミットスイッチの作動によって発生する各位置信号が駆動制御装置１０６に伝えられる。駆動制御装置１０６は、照射制御装置１０５に対して吸収体の移動完了情報を出力する。   The irradiation control device 105 outputs the range adjusting device thickness information selected based on the treatment plan information to the drive control device 106 together with the drive command signal. Based on the thickness information of the selected absorber, the drive control device 106 selects the absorber (one or more) having the thickness from the absorbers 48 </ b> A to 48 </ b> F in the range adjusting device 19. For example, when the thickness of the absorber 48E matches the absorber thickness information, the absorber 48E is selected. The drive control device 106 opens the electromagnetic valve 52 of each compressed air pipe 51 connected to each absorber operating device 45 that operates the absorber 48E. Compressed air is supplied into the cylinder 46 of the corresponding absorber operating device 45, and the absorber 48E is pushed out to the set position by the movement of the piston rod 47. The remaining absorber is located away from the ion beam passage position. When the corresponding absorber reaches the set position, each position signal generated by the operation of each corresponding limit switch is transmitted to the drive control device 106. The drive control device 106 outputs the movement completion information of the absorber to the irradiation control device 105.

また、照射制御装置１０５は、治療計画情報である断層画像情報からボーラス２０の形状情報を作成し、このボーラス形状情報を駆動指令信号と共に駆動制御装置１０７に出力してボーラス成型装置２１を制御する。この照射制御装置１０５によるボーラス形状情報の作成手順について、図９を用いて説明する。   Further, the irradiation control device 105 creates shape information of the bolus 20 from the tomographic image information that is treatment plan information, and outputs this bolus shape information together with a drive command signal to the drive control device 107 to control the bolus shaping device 21. . A procedure for creating bolus shape information by the irradiation control apparatus 105 will be described with reference to FIG.

図９において、オペレータは画像表示装置１１１を見ながら操作入力装置１１２を操作する。操作入力装置１１２からの操作入力は操作判定部１１５で判定される。オペレータは患部領域を特定するために、Ｘ線ＣＴで撮像した患部を含む断層画像を画像表示装置１１１に表示する。この断層画像は予め撮像されて治療計画装置３６に格納されている。断層画像（２次元）は患部の大きさにもよるが、通常４０枚程度で、予め位置座標が付されている。   In FIG. 9, the operator operates the operation input device 112 while looking at the image display device 111. An operation input from the operation input device 112 is determined by the operation determination unit 115. The operator displays a tomographic image including the affected part imaged by X-ray CT on the image display device 111 in order to specify the affected part area. This tomographic image is captured in advance and stored in the treatment planning device 36. Although the tomographic image (two-dimensional) depends on the size of the affected area, it is usually about 40 sheets, and position coordinates are attached in advance.

オペレータが操作入力装置１１２から断層画像表示の操作入力を与えると、操作判定部１１５が画像データ取込部１１７に画像取込み指令を与える。画像データ取込部１１７は、治療計画装置３６から複数枚で構成される治療対象である患者６１のＸ線ＣＴの断層画像データを取込み、患部領域設定部１１６に送信する。   When the operator gives an operation input for tomographic image display from the operation input device 112, the operation determination unit 115 gives an image take-in command to the image data take-in unit 117. The image data capturing unit 117 captures X-ray CT tomographic image data of a patient 61 that is a treatment target composed of a plurality of sheets from the treatment planning device 36 and transmits it to the affected area setting unit 116.

患部領域設定部１１６に入力された断層画像データは１枚ごとに表示制御部１１４によって画像表示装置１１１に表示される。オペレータは画像表示装置１１１に表示された断層画像に操作入力装置１１２から治療する患部領域、患者体表などを設定入力すると共にイオンビームの照射方向を決定して入力する。   The tomographic image data input to the affected area setting unit 116 is displayed on the image display device 111 by the display control unit 114 one by one. The operator sets and inputs the affected area, the patient body surface, and the like to be treated from the operation input device 112 to the tomographic image displayed on the image display device 111 and determines and inputs the irradiation direction of the ion beam.

患部領域設定部１１６において患部領域、患者体表、照射方向などの情報を付加された全ての断層画像データは、３次元データ作成部１１８に与えられる。３次元データ作成部１１８は入力した断層画像データに基づき人体の立体画像（３次元画像）を作成し、メモリ１０９に格納する。   All the tomographic image data to which information such as the affected area, the patient body surface, and the irradiation direction is added in the affected area setting section 116 is given to the three-dimensional data creating section 118. The three-dimensional data creation unit 118 creates a three-dimensional image (three-dimensional image) of the human body based on the input tomographic image data and stores it in the memory 109.

座標変換部１２０は操作入力装置１１２からの操作指令により、メモリ１０９から３次元画像データを取込み、照射方向から見た患部６２の深さ方向の断面の外形２次元画像データを作成する。   In response to an operation command from the operation input device 112, the coordinate conversion unit 120 takes in the three-dimensional image data from the memory 109, and creates external two-dimensional image data of a cross section in the depth direction of the affected part 62 viewed from the irradiation direction.

水等価厚計算部１２１は患部６２の最深部までの水等価厚（体表面からの距離）を以下のようにして計算する。このことを図１０を用いて説明する。
図１０において、イオンビームの入射エネルギー，照射野径等から計算できる仮想的な粒子線源３７から患部６２へ向け放射状に複数の直線３８を引き仮想的なイオンビーム通路とする。水等価厚計算部１２１は、イオンビームの各通路３８に沿って体表３９から患部６２の深部末端（底面位置）までの点線で示す水等価厚４１をＸ線ＣＴにより測定されたＣＴ値（位置座標値）により計算する。図１０において点線で示した長さが計算された水等価厚に当たる。 The water equivalent thickness calculator 121 calculates the water equivalent thickness (distance from the body surface) to the deepest part of the affected part 62 as follows. This will be described with reference to FIG.
In FIG. 10, a plurality of straight lines 38 are drawn radially from the virtual particle beam source 37 that can be calculated from the incident energy, irradiation field diameter, and the like of the ion beam to the affected area 62 to form virtual ion beam paths. The water equivalent thickness calculator 121 calculates the CT value (X-ray CT) of the water equivalent thickness 41 indicated by a dotted line from the body surface 39 to the deep end (bottom surface position) of the affected part 62 along each ion beam path 38. Calculate by position coordinate value). The length shown by the dotted line in FIG. 10 corresponds to the calculated water equivalent thickness.

図９に戻り、最大水等価厚探索部１２２は、水等価厚計算部１２１において計算された水等価厚の中で最大となる長さ、すなわち最大水等価厚４２を探索する。ボーラス水等価厚計算部１２３は、患部６２の底面位置の各点（ＸＹ座標で表される）における水等価厚と最大水等価厚４２との差４３を計算する。この差４３に、最大水等価厚４２及びイオンビームの入射エネルギー等から算出したボーラス２０の最小水等価厚７０を加えることにより、各底面位置（ＸＹ座標）におけるボーラス２０の水等価厚（Ｚ座標で表される）を算出する。
Returning to FIG. 9, the maximum water equivalent thickness search unit 122 searches for the maximum length among the water equivalent thicknesses calculated by the water equivalent thickness calculation unit 121, that is, the maximum water equivalent thickness 42. The bolus water equivalent thickness calculation unit 123 calculates a difference 43 between the water equivalent thickness and the maximum water equivalent thickness 42 at each point (represented by XY coordinates) of the bottom surface position of the affected part 62. The water equivalent thickness (Z coordinate) of the bolus 20 at each bottom surface position (XY coordinate) is added to the difference 43 by adding the minimum water equivalent thickness 70 of the bolus 20 calculated from the maximum water equivalent thickness 42 and the incident energy of the ion beam. Is expressed).

ボーラス形状データ作成部１２４は、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標で表されるボーラス２０の各位置での水等価厚に基づき、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボモータ９１，９９，８４及び回転サーボモータ７７の駆動量（回転量）を算出する。すなわち、各底面位置（ＸＹ座標）まで回転サーボモータ７７を移動するためのＸ，Ｙ，Ｚ軸サーボモータ９１，９９，８４の駆動量と、その位置におけるボーラス２０の水等価厚（Ｚ座標）を実現するための回転サーボモータ７７の駆動量（押圧ピン７１の押し込み量及びねじのピッチより算出される）を算出する。このようにして、ボーラス２０の形状情報が作成される。   The bolus shape data creation unit 124 determines the X, Y, Z axis servomotors 91, 99, 84 and the rotary servomotor 77 based on the water equivalent thickness at each position of the bolus 20 represented by the X, Y, Z coordinates. The drive amount (rotation amount) is calculated. That is, the drive amount of the X, Y, Z axis servo motors 91, 99, 84 for moving the rotary servo motor 77 to each bottom surface position (XY coordinate) and the water equivalent thickness (Z coordinate) of the bolus 20 at that position. To calculate the drive amount of the rotary servo motor 77 (calculated from the pressing amount of the pressing pin 71 and the pitch of the screw). In this way, shape information of the bolus 20 is created.

照射制御装置１０５は、以上のようにして作成したボーラス形状情報を駆動制御装置１０７（正確にはモータ駆動制御部１２５（後述））に出力する。駆動制御装置１０７は、ボーラス成型装置２１のＸ，Ｙ，Ｚ軸サーボモータ９１，９９，８４及び回転サーボモータ７７の駆動制御を行うモータ駆動制御部（制御装置）１２５，真空ポンプ６５及び電磁弁６７の駆動制御を行うポンプ・弁駆動制御部１２６、及び圧縮空気シリンダ１０２の駆動制御を行うシリンダ駆動制御部１２７を有している。このような構成の駆動制御部１０７による駆動制御によって、ボーラス成型装置２１はボーラス２０の成型を行う。以下、このボーラス２０の成型手順について、図１１を用いて説明する。   The irradiation control device 105 outputs the bolus shape information created as described above to the drive control device 107 (more precisely, a motor drive control unit 125 (described later)). The drive control device 107 includes a motor drive control unit (control device) 125 that performs drive control of the X, Y, and Z axis servo motors 91, 99, and 84 and the rotary servo motor 77 of the bolus molding device 21, a vacuum pump 65, and a solenoid valve. A pump / valve drive control unit 126 that performs drive control of the cylinder 67, and a cylinder drive control unit 127 that performs drive control of the compressed air cylinder 102. The bolus molding device 21 molds the bolus 20 by the drive control by the drive control unit 107 having such a configuration. Hereinafter, the molding procedure of the bolus 20 will be described with reference to FIG.

照射制御装置１０５が駆動制御装置１０７のシリンダ駆動制御部１２７に対してボーラス２０を成型位置に移動する駆動指令を出力すると、シリンダ駆動制御部１２７は移動装置５７の圧縮空気シリンダ１０２のロッド側に接続される圧縮空気配管の電磁弁を開く。これにより、シリンダ１０２のロッド側空気室へ圧縮空気が供給され、シリンダ１０２が縮短する。圧縮空気シリンダ１０２が成型位置に達したとき、リミットスイッチの作動によって発生する位置信号がシリンダ駆動制御部１２７に伝えられる。シリンダ駆動制御部１２７は、照射制御装置１０５に対してボーラス２０の成型位置への移動完了情報を出力する。さらに、照射制御装置１０５がポンプ・弁駆動制御部１２６に対してボーラス２０の減圧を解除する駆動指令を出力すると、ポンプ・弁駆動制御部１２６は圧力調整装置５８の電磁弁６７を開く。これにより、ボーラス２０（ビニール製容器５６）内に空気６０が流入し、ポリエチレン球５４同士の摩擦が減少してポリエチレン球５４同士の相対位置変動が許容される状態（言い換えれば、ポリエチレン球５４がビニール製容器５６内を自由に移動可能な状態）となる（状態１）。   When the irradiation control device 105 outputs a drive command for moving the bolus 20 to the molding position to the cylinder drive control unit 127 of the drive control device 107, the cylinder drive control unit 127 moves to the rod side of the compressed air cylinder 102 of the moving device 57. Open the solenoid valve of the connected compressed air piping. Thereby, compressed air is supplied to the rod side air chamber of the cylinder 102, and the cylinder 102 is shortened. When the compressed air cylinder 102 reaches the molding position, a position signal generated by the operation of the limit switch is transmitted to the cylinder drive control unit 127. The cylinder drive control unit 127 outputs information on completion of movement of the bolus 20 to the molding position to the irradiation control device 105. Further, when the irradiation control device 105 outputs a drive command for releasing the pressure reduction of the bolus 20 to the pump / valve drive control unit 126, the pump / valve drive control unit 126 opens the electromagnetic valve 67 of the pressure adjusting device 58. As a result, the air 60 flows into the bolus 20 (vinyl container 56), the friction between the polyethylene spheres 54 decreases, and the relative position variation between the polyethylene spheres 54 is allowed (in other words, the polyethylene spheres 54 are (State in which the inside of the vinyl container 56 is freely movable) (state 1).

次に、照射制御装置１０５がモータ駆動制御部１２５に対して駆動指令と共にボーラス形状情報を出力すると、モータ駆動制御部１２５は入力されたボーラス形状情報に基づき鋳型装置５５の各モータ（回転サーボモータ７７，Ｘ軸サーボモータ９１，Ｙ軸サーボモータ９９、及びＺ軸サーボモータ８４）を駆動する。これにより、回転サーボモータ７７は各ＸＹ座標に移動され、その座標において押圧ピン７１を所定の量回転駆動してボーラス２０を当該ＸＹ座標におけるＺ座標となるように押し込む。同様にして、全てのＸＹ座標における押圧ピン７１の回転駆動（押し込み）を行い、ボーラス２０を押圧する。なお、このときの回転サーボモータ７７の移動量は、各移動機構（Ｘ軸移動機構７８Ａ，Ｙ軸移動機構７８Ｂ、及びＺ軸移動機構７８Ｃ）に設けたエンコーダ８５，９２からの検出信号により、モータ駆動制御部１２５及び照射制御装置１０５にフィードバックされる。またこのとき、前述したようにビニール製容器５６のビニール製カバー６３の側面にはゴムネット５０（図１１では図示省略）が巻き付けられているため、ビニール製容器５６内の圧力が増幅され、ビニール製カバー６３の上面は押圧ピン７１に密着する。回転サーボモータ７７による全押圧ピン７１の回転駆動（押し込み）が終了したら、押圧完了信号がモータ駆動制御部１２５に伝えられる。モータ駆動制御部１２５は、照射制御装置１０５に対してボーラス２０の押圧完了情報を出力する（状態２）。   Next, when the irradiation control device 105 outputs the bolus shape information together with the drive command to the motor drive control unit 125, the motor drive control unit 125, based on the input bolus shape information, each motor (rotational servo motor) of the mold apparatus 55. 77, the X-axis servo motor 91, the Y-axis servo motor 99, and the Z-axis servo motor 84) are driven. Accordingly, the rotary servo motor 77 is moved to each XY coordinate, and the pressing pin 71 is rotationally driven by a predetermined amount at that coordinate to push the bolus 20 so as to be the Z coordinate in the XY coordinate. Similarly, the rotation of the pressing pin 71 in all XY coordinates is performed (pressing), and the bolus 20 is pressed. Note that the amount of movement of the rotary servo motor 77 at this time is based on detection signals from the encoders 85 and 92 provided in each moving mechanism (X-axis moving mechanism 78A, Y-axis moving mechanism 78B, and Z-axis moving mechanism 78C). Feedback is provided to the motor drive controller 125 and the irradiation controller 105. At this time, as described above, since the rubber net 50 (not shown in FIG. 11) is wound around the side surface of the vinyl cover 63 of the vinyl container 56, the pressure in the vinyl container 56 is amplified, and the vinyl The upper surface of the cover 63 is in close contact with the pressing pin 71. When the rotational drive (pushing) of all the pressing pins 71 by the rotary servo motor 77 is completed, a pressing completion signal is transmitted to the motor drive control unit 125. The motor drive control unit 125 outputs the press completion information of the bolus 20 to the irradiation control device 105 (state 2).

押圧完了情報を入力された照射制御装置１０５は、ポンプ・弁駆動制御部１２６に対してボーラス２０の減圧を開始する駆動指令を出力する。これにより、ポンプ・弁駆動制御部１２６は真空ポンプ６５を起動すると共にチューブ６６の電磁弁６７を開き、ボーラス２０内の空気６０を排出する。なおこのとき、ポリエチレン球５４はフィルタ６８によって堰き止められるため、タンク６０側には排出されないようになっている。そして、例えばチューブ６６の電磁弁６７よりボーラス２０側に設けられた図示しない圧力計により、ボーラス２０のビニール製容器５６内の圧力が所定の圧力まで減圧されたことが検出されると、圧力計の検出信号がポンプ・弁駆動制御装置１２６に伝えられ、減圧完了情報として照射制御装置１０５に出力される。これにより、照射制御装置１０５がポンプ・弁駆動制御部１２６に対してボーラス２０の減圧を停止する駆動指令を出力すると、ポンプ・弁駆動制御部１２６は真空ポンプ６５を停止すると共に電磁弁６７を閉じる。真空ポンプ６５が停止するとポンプ停止により発生する停止信号がポンプ・弁駆動制御部１２６に伝えられる。ポンプ・弁駆動制御部１２６は、照射制御装置１０５に対してボーラス２０の成型完了情報を出力する（状態３）。   The irradiation control device 105 to which the pressing completion information is input outputs a drive command for starting the pressure reduction of the bolus 20 to the pump / valve drive control unit 126. As a result, the pump / valve drive control unit 126 activates the vacuum pump 65 and opens the electromagnetic valve 67 of the tube 66 to discharge the air 60 in the bolus 20. At this time, since the polyethylene sphere 54 is blocked by the filter 68, it is not discharged to the tank 60 side. For example, when it is detected that the pressure in the vinyl container 56 of the bolus 20 has been reduced to a predetermined pressure by a pressure gauge (not shown) provided closer to the bolus 20 than the electromagnetic valve 67 of the tube 66, the pressure gauge Is transmitted to the pump / valve drive control device 126 and output to the irradiation control device 105 as decompression completion information. As a result, when the irradiation control device 105 outputs a drive command for stopping the pressure reduction of the bolus 20 to the pump / valve drive control unit 126, the pump / valve drive control unit 126 stops the vacuum pump 65 and switches the electromagnetic valve 67. close. When the vacuum pump 65 is stopped, a stop signal generated when the pump is stopped is transmitted to the pump / valve drive control unit 126. The pump / valve drive control unit 126 outputs the completion information of the bolus 20 to the irradiation control device 105 (state 3).

成型完了情報を入力された照射制御装置１０５は、モータ駆動制御部１２５に対してボーラス２０への押圧を解除する駆動指令を出力する。これにより、モータ駆動制御部１２５は鋳型装置５５の各モータ（回転サーボモータ７７，Ｘ軸サーボモータ９１，Ｙ軸サーボモータ９９、及びＺ軸サーボモータ８４）を駆動し、回転サーボモータ７７を各ＸＹ座標に移動して、その座標における押圧ピン７１を押し込むときと反対方向に回転駆動して引き上げる。このとき、ボーラス２０のビニール製カバー６３内は減圧されておりポリエチレン球５４同士の摩擦が増大して相対位置変動が抑制された状態となっているため、押圧ピン７１が引き上げられても、ボーラス２０は押圧された形状に固定されたままとなる。同様にして、全てのＸＹ座標における押圧ピン７１の引き上げを終了したら、押圧解除完了信号がモータ駆動制御部１２５に伝えられる。モータ駆動制御部１２５は、照射制御装置１０５に対してボーラス２０の押圧解除情報を出力する（状態４）。   The irradiation control device 105 to which the molding completion information has been input outputs a drive command for releasing the pressure on the bolus 20 to the motor drive control unit 125. As a result, the motor drive control unit 125 drives each motor (rotational servo motor 77, X-axis servo motor 91, Y-axis servo motor 99, and Z-axis servo motor 84) of the mold apparatus 55. It moves to the XY coordinates, and is driven to rotate in the direction opposite to that when the pressing pin 71 at that coordinate is pushed in and pulled up. At this time, since the inside of the vinyl cover 63 of the bolus 20 is depressurized and the friction between the polyethylene balls 54 is increased and the relative position fluctuation is suppressed, even if the pressing pin 71 is pulled up, the bolus. 20 remains fixed in the pressed shape. Similarly, when the lifting of the pressing pin 71 in all XY coordinates is completed, a pressing release completion signal is transmitted to the motor drive control unit 125. The motor drive control unit 125 outputs the press release information of the bolus 20 to the irradiation control device 105 (state 4).

なお、ここではボーラス２０への押圧の解除を回転サーボモータ７７を用いて押圧ピン１本１本に対して行うようにしたが、例えば別にＺ軸方向の駆動機構を設けて鋳型装置５５全体をボーラス２０より離れる方向に移動させることにより、１度に押圧解除を行うようにしてもよい。   In this case, the pressing to the bolus 20 is released to each pressing pin by using the rotary servo motor 77. However, for example, a separate driving mechanism in the Z-axis direction is provided to make the entire mold apparatus 55. By moving in a direction away from the bolus 20, the pressure may be released once.

押圧解除情報を入力された照射制御装置１０５が、駆動制御装置１０７のシリンダ駆動制御部１２７に対してボーラス２０をビーム位置に移動する駆動指令を出力すると、シリンダ駆動制御部１２７は移動装置５７の圧縮空気シリンダ１０２のボトム側に接続される圧縮空気配管の電磁弁を開く。これにより、シリンダ１０２のボトム側空気室へ圧縮空気が供給され、シリンダ１０２が伸長する。圧縮空気シリンダ１０２が伸長してボーラス２０がビーム位置に達すると、リミットスイッチの作動によって発生する位置信号がシリンダ駆動制御部１２７に伝えられる。シリンダ駆動制御部１２７は、照射制御装置１０５に対してボーラス２０のビーム位置への移動完了情報を出力する。   When the irradiation control device 105 to which the press release information is input outputs a drive command to move the bolus 20 to the beam position to the cylinder drive control unit 127 of the drive control device 107, the cylinder drive control unit 127 The solenoid valve of the compressed air pipe connected to the bottom side of the compressed air cylinder 102 is opened. Thereby, compressed air is supplied to the bottom side air chamber of the cylinder 102, and the cylinder 102 extends. When the compressed air cylinder 102 extends and the bolus 20 reaches the beam position, a position signal generated by the operation of the limit switch is transmitted to the cylinder drive control unit 127. The cylinder drive control unit 127 outputs movement completion information of the bolus 20 to the beam position to the irradiation control device 105.

以上の準備が完了した後、治療台５９を移動して患者６１の患部６２の中心を照射野形成装置１５のアイソセンタと一致させ、治療開始となる。オペレータは、操作盤（図示せず）から治療開始信号を入力する。その治療開始信号を取り込んだ加速器制御装置（図示せず）の作用によって、所望のエネルギーにまで加速されたイオンビームがシンクロトロン４から出射される。   After the above preparation is completed, the treatment table 59 is moved so that the center of the affected part 62 of the patient 61 coincides with the isocenter of the irradiation field forming device 15, and treatment is started. The operator inputs a treatment start signal from an operation panel (not shown). An ion beam accelerated to a desired energy is emitted from the synchrotron 4 by the action of an accelerator control device (not shown) that takes in the treatment start signal.

イオンビームは、照射野形成装置１５に達し、照射野形成装置１５内でビーム軸ｍに沿って進行する。すなわち、散乱補償体３４及びＲＭＷ２４でビーム進行方向における放射線量の分布の平坦化が図られる（ＳＯＢＰが拡大される）と共に、これら散乱補償体３４及びＲＭＷ２４の第１散乱体としての機能によりビーム進行方向と直交する方向に対して円錐状に拡大される。その後、散乱体装置１８の散乱体１８Ａを通過してビーム進行方向に直交する方向における線量分布を平坦化され、飛程調整装置１９の各吸収体を通過してエネルギーを減少されて、イオンビームの体内における飛程が調整される。飛程調整装置１９を通過したイオンビームはボーラス成型装置２１で成型されたボーラス２０を通過し、その飛程をビーム進行方向における患部６２の形状に合わせて調整される。その後、イオンビームは、コリメータ２２を通過することによりビーム進行方向に直交する方向におけるビーム形状が患部６２の形状となるようにコリメートされ、治療する患部領域に集中した高線量領域を形成しつつ、患部６２に照射される。   The ion beam reaches the irradiation field forming device 15 and travels along the beam axis m in the irradiation field forming device 15. That is, the radiation compensator 34 and the RMW 24 flatten the radiation dose distribution in the beam traveling direction (SOBP is enlarged), and the function of the scattering compensator 34 and the RMW 24 as the first scatterer causes the beam progression. It is enlarged conically with respect to the direction orthogonal to the direction. Thereafter, the dose distribution in the direction orthogonal to the beam traveling direction through the scatterer 18A of the scatterer device 18 is flattened, passed through each absorber of the range adjuster 19 and energy is reduced, and the ion beam The range within the body is adjusted. The ion beam that has passed through the range adjusting device 19 passes through the bolus 20 formed by the bolus forming device 21, and its range is adjusted according to the shape of the affected part 62 in the beam traveling direction. Thereafter, the ion beam is collimated so that the beam shape in the direction orthogonal to the beam traveling direction becomes the shape of the affected part 62 by passing through the collimator 22, while forming a high-dose area concentrated in the affected part area to be treated, The affected part 62 is irradiated.

以上のような構成である本実施形態によれば、以下のような作用が得られる。すなわち、本実施形態においては、変形可能なビニール製カバー６３を有するビニール製容器５６内にポリエチレン球５４及び空気６０を封入した上で、ビニール製カバー６３を鋳型装置５５の押圧ピン７１により外部から押圧して治療対象の患部に対応した形状に成型し、押圧した状態で真空ポンプ６５を用いてビニール製容器５６内の空気６０を排出し、排出後に電磁弁６７を閉塞してビニール製容器５６を成型された患部に対応した形状に固定し、ボーラス２０を構成する。使用後には、電磁弁６７を開いてビニール製容器５６内に空気を流入させ、容器形状の固定を解除し、再び上記手順を繰り返して別の形状に成型することが可能である。すなわち、従来、患者や患部、又は照射方向が変わる毎にボーラスを交換し、使用後のボーラスについてはその全部又は一部が放射性廃棄物となっていたのに対し、本実施形態によれば、上記手順によってビニール製容器５６及びポリエチレン球５４の寿命の範囲内でボーラス２０全体を繰り返し再利用することが可能であるので、放射性廃棄物を大幅に削減することができる。   According to the present embodiment configured as described above, the following operations can be obtained. That is, in this embodiment, after the polyethylene sphere 54 and the air 60 are sealed in the vinyl container 56 having the deformable vinyl cover 63, the vinyl cover 63 is externally applied by the pressing pin 71 of the mold device 55. Press to mold into a shape corresponding to the affected area to be treated, and in the pressed state, the vacuum pump 65 is used to discharge the air 60 in the vinyl container 56, and after discharge, the electromagnetic valve 67 is closed to close the vinyl container 56. Is fixed in a shape corresponding to the molded affected part, and the bolus 20 is configured. After use, it is possible to open the electromagnetic valve 67 to allow air to flow into the vinyl container 56, release the container shape, and repeat the above procedure again to form another shape. In other words, conventionally, the bolus is changed every time the patient, the affected part, or the irradiation direction is changed, and all or part of the bolus after use has become radioactive waste, whereas according to the present embodiment, Since the entire bolus 20 can be reused repeatedly within the lifetime of the vinyl container 56 and the polyethylene sphere 54 by the above procedure, radioactive waste can be greatly reduced.

また、本実施形態のようにボーラス成型装置２１を照射野形成装置１５内に設けることにより、機器のセットアップの際に行っていたボーラスの交換作業が不要となる。これにより、放射線治療における機器セットアップ時間を短縮することができる。その結果、１治療室における単位時間当たり（例えば１年）の治療人数を増加することができる。   Further, by providing the bolus molding device 21 in the irradiation field forming device 15 as in the present embodiment, the bolus replacement work that has been performed at the time of device setup becomes unnecessary. Thereby, the apparatus setup time in radiotherapy can be shortened. As a result, the number of treatments per unit time (for example, one year) in one treatment room can be increased.

なお、以上説明してきた実施形態では、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸移動機構７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃを用いて１台の回転サーボモータ７７を移動させつつ各押圧ピン７１を上下動させるようにしたが、これに限らない。すなわち、複数台（例えば矩形状に４台）の回転サーボモータ７７を設置し、これらをＸ・Ｙ・Ｚ軸移動機構７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃを用いて移動させつつ一度に複数本（上記の例では４本）の押圧ピン７１を回転駆動させるようにしてもよい。これにより、押圧ピン７１の押し込み及び引き上げに要する時間が短縮され、さらなるセットアップ時間の短縮を図ることができる。また、さらに回転サーボモータ７７の台数を増やし、鋳型装置５５の全面の押圧ピン７１について一度に回転駆動するようにしてもよい。これにより、さらなるセットアップ時間の短縮を図ることが可能である。   In the embodiment described above, each pressing pin 71 is moved up and down while moving one rotary servo motor 77 using the X, Y and Z axis moving mechanisms 78A, 78B and 78C. Not limited to this. That is, a plurality of (for example, four in a rectangular shape) rotary servo motors 77 are installed, and these are moved at once using the X, Y, and Z axis moving mechanisms 78A, 78B, and 78C (the above example). Then, four pressing pins 71 may be driven to rotate. As a result, the time required to push and lift the pressing pin 71 is shortened, and the setup time can be further shortened. Further, the number of rotary servo motors 77 may be increased, and the pressing pins 71 on the entire surface of the mold apparatus 55 may be rotated at a time. Thereby, it is possible to further shorten the setup time.

また、上記実施形態では、ボーラス成型装置２１を照射野形成装置１５の内部に設置したが、これに限らず、照射野形成装置１５の外部にボーラス成型装置単体として設けてもよい。その際、例えばベッド５９が設置される治療室（図示せず）内に設け、治療している横でボーラスを成型するようにしてもよいし、また別にボーラス成型室を設けるようにしてもよい。この場合には、ボーラスの交換作業が必要となるので、上記実施形態に比べセットアップ時間の短縮効果はやや劣るものの、放射性廃棄物を大幅に削減できる点については同様の効果を得ることができ、さらにボーラス２０の移動装置５７を不要とすることができる。   Moreover, in the said embodiment, although the bolus shaping | molding apparatus 21 was installed in the inside of the irradiation field forming apparatus 15, you may provide as a bolus shaping apparatus single-piece | unit in the exterior of the irradiation field forming apparatus 15 not only in this. At that time, for example, it may be provided in a treatment room (not shown) in which the bed 59 is installed, and a bolus may be molded beside the treatment, or a bolus molding room may be provided separately. . In this case, since it is necessary to replace the bolus, the effect of shortening the setup time is slightly inferior to the above embodiment, but the same effect can be obtained with respect to the point that radioactive waste can be greatly reduced, Furthermore, the moving device 57 for the bolus 20 can be dispensed with.

またさらに、上記実施形態では、本発明を荷電粒子線を照射して治療を行う粒子線治療装置に適用した場合について説明したが、これに限らず、Ｘ線、γ線等の他の放射線を用いて治療を行う放射線治療装置にも適用可能である。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a particle beam therapy apparatus that performs treatment by irradiating a charged particle beam is not limited to this, but other radiation such as X-rays and γ rays is used. The present invention can also be applied to a radiotherapy apparatus that uses and treats.

本発明の好適な一実施形態である粒子線治療装置の構成図である。It is a block diagram of the particle beam therapy apparatus which is one preferable embodiment of this invention. 図１の照射野形成装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the irradiation field forming apparatus of FIG. ＲＭＷの構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of RMW. 図３のIV−IV断面における断面図である。It is sectional drawing in the IV-IV cross section of FIG. 図２の飛程調整装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the range adjusting device of FIG. 図２に示す照射野形成装置の先端部分の拡大図である。It is an enlarged view of the front-end | tip part of the irradiation field forming apparatus shown in FIG. ボーラスの内部構成及び圧力調整装置の構成を表す図である。It is a figure showing the internal structure of a bolus, and the structure of a pressure regulator. 図２のボーラス成型装置の要部構成を表す側面図である。It is a side view showing the principal part structure of the bolus shaping apparatus of FIG. 図２の照射制御装置の機能のうち、ボーラス形状情報の作成に係わる機能を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the function in connection with preparation of bolus shape information among the functions of the irradiation control apparatus of FIG. ボーラス形状情報の作成方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the production method of bolus shape information. ボーラスの成型手順を示す図である。It is a figure which shows the shaping | molding procedure of a bolus.

符号の説明Explanation of symbols

１ 粒子線治療装置（放射線治療装置）
２ 荷電粒子ビーム発生装置（放射線発生装置）
１５ 照射野形成装置（放射線照射装置）
５４ ポリエチレン球（固体状物質；粒子状物質；第１の物質）
５５ 鋳型装置（成型装置）
５６ ビニール製容器（プラスチック製容器）
５７ 移動装置
６０ 空気（流体状物質；流体；第２の物質）
６４ 出入孔
６５ 真空ポンプ（排出装置）
６６ チューブ（流路）
６７ 電磁弁（弁装置）
７１ 押圧ピン
７４ 支持部材
７７ 回転サーボモータ（モータ）
７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃ Ｘ・Ｙ・Ｚ軸移動機構（モータ移動装置）
１２５ モータ駆動制御部（制御装置） 1 Particle beam therapy system (radiation therapy system)
2 Charged particle beam generator (radiation generator)
15 Irradiation field forming device (radiation irradiation device)
54 Polyethylene sphere (solid substance; particulate substance; first substance)
55 Molding device
56 Vinyl containers (plastic containers)
57 moving device 60 air (fluid substance; fluid; second substance)
64 Access hole 65 Vacuum pump (discharge device)
66 Tube (flow path)
67 Solenoid valve (valve device)
71 Press pin 74 Support member 77 Rotation servo motor (motor)
78A, 78B, 78C X, Y, Z axis moving mechanism (motor moving device)
125 Motor drive controller (control device)

Claims (16)

変形可能な容器内に固体状物質及び流体状物質を封入し、
水等価厚計算を行って作成したボーラス形状情報に基づいて前記容器を外部より押圧して治療対象の患部に対応した形状に成型し、
押圧した状態で前記容器に設けた出入孔から前記流体状物質を排出し、
前記出入孔を閉塞して前記容器の形状を前記成型された患部に対応した形状に固定し、
その後前記押圧を解除することを特徴とする放射線治療用ボーラスの製造方法。 Enclose the solid substance and fluid substance in a deformable container,
Based on the bolus shape information created by performing water equivalent thickness calculation, the container is pressed from the outside and molded into a shape corresponding to the affected area to be treated,
The fluid substance is discharged from an access hole provided in the container in a pressed state,
Closing the access hole and fixing the shape of the container to a shape corresponding to the molded affected area ,
Thereafter, the pressing is released, and a method of manufacturing a bolus for radiotherapy. 変形可能なプラスチック製容器内に粒子状物質及び流体を封入し、
水等価厚計算により作成したボーラス形状情報に基づいて前記プラスチック製容器を外部より押圧して治療対象の患部に対応した形状に成型し、
押圧した状態で前記プラスチック製容器に設けた出入孔から前記流体を排出し、
前記出入孔を閉塞して前記プラスチック製容器の形状を前記成型された患部に対応した形状に固定し、
その後前記押圧を解除することを特徴とする放射線治療用ボーラスの製造方法。 Enclose particulate matter and fluid in a deformable plastic container,
Based on the bolus shape information created by water equivalent thickness calculation, press the plastic container from the outside and mold it into a shape corresponding to the affected area to be treated,
The fluid is discharged from an access hole provided in the plastic container in a pressed state,
Closing the access hole and fixing the shape of the plastic container to a shape corresponding to the molded affected area ,
Thereafter, the pressing is released, and a method of manufacturing a bolus for radiotherapy. 変形可能な容器内に第１の物質及び第２の物質を封入し、
水等価厚計算により作成したボーラス形状情報に基づいて前記容器を外部より押圧して治療対象の患部に対応した形状に成型し、
押圧した状態で、前記容器から前記第２の物質を排出して前記容器の内部圧力を減圧し、前記第１の物質間の摩擦を利用して前記第１の物質間の相対位置変動を抑制することにより、前記容器の形状を前記成型された患部に対応した形状に固定し、
その後前記押圧を解除することを特徴とする放射線治療用ボーラスの製造方法。 Enclosing a first substance and a second substance in a deformable container;
Based on the bolus shape information created by water equivalent thickness calculation, the container is pressed from the outside and molded into a shape corresponding to the affected area to be treated,
In a pressed state, the second substance is discharged from the container, the internal pressure of the container is reduced, and the relative position fluctuation between the first substances is suppressed using friction between the first substances. By fixing the shape of the container to the shape corresponding to the molded affected area ,
Thereafter, the pressing is released, and a method of manufacturing a bolus for radiotherapy. 前記容器の成型を放射線照射装置内で行ってボーラスを前記放射線照射装置内で製造するとともに、
前記放射線照射装置内に設置した移動装置によって、前記容器を、治療対象の患部に対応した形状に固定した後に放射線進行位置に移動し、使用後には成型を行う成型位置に移動することを特徴とする請求項１記載の放射線治療用ボーラスの製造方法。 While performing the molding of the container in the radiation irradiation device to produce a bolus in the radiation irradiation device,
The container is fixed in a shape corresponding to the affected area to be treated by a moving device installed in the radiation irradiating apparatus, then moved to a radiation advancing position, and moved to a molding position for molding after use. A method for manufacturing a bolus for radiotherapy according to claim 1. 前記出入孔を開放して前記容器内に前記流体状物質を流入させることにより、前記容器形状の固定を解除することを特徴とする請求項１記載の放射線治療用ボーラスの製造方法。   The method for manufacturing a bolus for radiotherapy according to claim 1, wherein the container shape is released by opening the access hole and allowing the fluid substance to flow into the container. 前記容器内に前記第２の物質を流入させて前記第１の物質間の摩擦を低減することにより、前記容器形状の固定を解除することを特徴とする請求項３記載の放射線治療用ボーラスの製造方法。   The bolus for radiotherapy according to claim 3, wherein the fixation of the container shape is released by causing the second substance to flow into the container to reduce friction between the first substances. Production method. 前記容器の押圧は、格子状に配列された多数の押圧ピンを有する成型装置が前記押圧ピンを前記容器に対しそれぞれ所定の距離押し込むことにより行われることを特徴とする請求項６記載の放射線治療用ボーラスの製造方法。   7. The radiotherapy according to claim 6, wherein the pressing of the container is performed by a molding apparatus having a large number of pressing pins arranged in a lattice shape by pressing the pressing pins into the container by a predetermined distance. Bolus manufacturing method. 前記成型装置による押圧ピンの押し込みは、治療対象である患者の治療計画情報を基に定められる患部形状情報に応じて行われることを特徴とする請求項７記載の放射線治療用ボーラスの製造方法。   The method of manufacturing a radiotherapy bolus according to claim 7, wherein the pressing of the pressing pin by the molding device is performed according to diseased part shape information determined based on treatment plan information of a patient to be treated. 固体状物質及び流体状物質を封入した変形可能な容器と、
水等価厚計算を行って作成したボーラス形状情報に基づいて前記容器を外部より押圧して治療対象の患部に対応した形状に成型する成型装置と、
前記流体状物質を前記容器に設けた出入孔から排出する排出装置と、
前記排出装置と前記出入孔とを接続する流路と、
前記流路に設けられ、前記流路を連通・遮断可能な弁装置とを備えたことを特徴とする放射線治療用ボーラスの製造装置。 A deformable container enclosing a solid substance and a fluid substance;
Based on bolus shape information created by performing water equivalent thickness calculation, a molding device that presses the container from the outside and molds it into a shape corresponding to the affected area to be treated;
A discharge device for discharging the fluid substance from an access hole provided in the container;
A flow path connecting the discharge device and the access hole;
An apparatus for manufacturing a bolus for radiation therapy, comprising: a valve device provided in the flow path and capable of communicating and blocking the flow path. 前記容器を放射線進行位置に移動すると共に、使用後には前記成型装置で成型を行うための成型位置に移動する移動装置を備えたことを特徴とする請求項９記載の放射線治療用ボーラスの製造装置。   The apparatus for manufacturing a bolus for radiotherapy according to claim 9, further comprising a moving device that moves the container to a radiation advancing position and moves to a molding position for molding with the molding device after use. . 前記成型装置は、格子状に配列され、前記容器に対して進退可能に支持された多数の押圧ピンを有していることを特徴とする請求項１０記載の放射線治療用ボーラスの製造装置。   11. The radiotherapy bolus manufacturing apparatus according to claim 10, wherein the molding apparatus includes a plurality of pressing pins arranged in a lattice shape and supported so as to be capable of moving forward and backward with respect to the container. 前記押圧ピンはこの押圧ピンを支持する支持部材が有するめねじ構造に螺合するおねじ構造を有しており、且つ、前記成型装置は前記押圧ピンを回転駆動させるためのモータを備えたことを特徴とする請求項１１記載の放射線治療用ボーラスの製造装置。   The pressing pin has a male screw structure that is screwed into a female screw structure of a support member that supports the pressing pin, and the molding apparatus includes a motor for driving the pressing pin to rotate. An apparatus for producing a bolus for radiotherapy according to claim 11. 前記成型装置は、前記モータを前記格子状に配列された押圧ピンのうちの所定の押圧ピンに対応する位置に移動させるモータ移動装置を備えたことを特徴とする請求項１２記載の放射線治療用ボーラスの製造装置。   13. The radiotherapy device according to claim 12, wherein the molding apparatus includes a motor moving device that moves the motor to a position corresponding to a predetermined pressing pin among the pressing pins arranged in a grid pattern. Bolus manufacturing equipment. 治療対象である患者の治療計画情報を基に定められる患部形状情報に応じ、前記モータ移動装置及び前記モータを制御する制御装置を備えたことを特徴とする請求項１３記載の放射線治療用ボーラスの製造装置。   14. The bolus for radiotherapy according to claim 13, further comprising a control device for controlling the motor and the motor according to diseased part shape information determined based on treatment plan information of a patient to be treated. Manufacturing equipment. 請求項９乃至請求項１４のいずれかに記載の放射線治療用ボーラスの製造装置を内部に備えたことを特徴とする放射線照射装置。 The radiation irradiation apparatus is characterized in that provided inside the manufacturing apparatus radiotherapeutic bolus according to any one of claims 9 to 14. 放射線を発生する放射線発生装置と、
請求項９乃至請求項１４のいずれかに記載の放射線治療用ボーラスの製造装置を内部に有し、前記放射線発生装置から放出された放射線を照射対象に照射する放射線照射装置とを備えたことを特徴とする放射線治療装置。 A radiation generator for generating radiation;
Has a manufacturing apparatus for radiotherapeutic bolus according to any one of claims 9 to 14 therein, further comprising a radiation irradiation device that irradiates the radiation emitted from the radiation generating apparatus to an irradiation target Radiation therapy device characterized.

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