專利名稱：粒子射線治療裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于癌癥治療等的粒子射線治療裝置，特別涉及實(shí)現(xiàn)掃描式照射的粒子射線治療裝置。
背景技術(shù)：
粒子射線治療裝置的照射方法中大致可分為以下兩種方法廣域照射法，該廣域照射法對(duì)照射對(duì)象即患者的整個(gè)患部同時(shí)照射射束；以及掃描式照射法，該掃描式照射法對(duì)射束進(jìn)行掃描來進(jìn)行照射。掃描式照射法中包括點(diǎn)掃描法、光柵掃描法等，在本說明書中將它們統(tǒng)稱為掃描式照射法。為了實(shí)現(xiàn)掃描式照射法，需要適用于該照射方法的設(shè)備及控制方法。對(duì)于實(shí)際照射出帶電粒子束的前端部，也需要對(duì)其進(jìn)行加工以實(shí)現(xiàn)掃描式照射法。 將照射出帶電粒子束的前端部稱為照射系統(tǒng)、照射區(qū)形成裝置、照射頭、照射噴頭等，但在本說明書中，都稱為照射裝置。在用于現(xiàn)有的粒子射線治療裝置的掃描式照射裝置中，為了提高照射到患者的患部的照射位置精度，提出有以下方案即，確保有真空區(qū)域、或者比空氣要輕的氦氣等氣體區(qū)域，以抑制射束的散射、減小射束尺寸(例如，專利文獻(xiàn)1)。在確保有真空區(qū)域或氣體區(qū)域的部分，表現(xiàn)為腔體(射束運(yùn)輸腔，氣體腔等)、或管道(真空管道(vacuum duct)等) 等，可以認(rèn)為它們本質(zhì)上是相同的。因而，在本說明書中將該部分稱為管道。另外，在上述管道中，將帶電粒子束通過的部分稱為窗。在專利文獻(xiàn)中稱為隔離窗(隔離膜)、射束射出窗，但在本說明書中，將位于帶電粒子束軌道的最下游的窗稱為射束射出窗?；趫D7說明現(xiàn)有的粒子射線治療裝置中的掃描式照射裝置。掃描式照射裝置包括真空管道1，該真空管道用于確保真空區(qū)域；窗(射束射出窗)7，真空管道1中的帶電粒子束通過上述窗；掃描裝置fe、5b，該掃描裝置5ajb對(duì)帶電粒子束進(jìn)行掃描；射束位置監(jiān)控器3a、9，該射束位置監(jiān)控器對(duì)帶電粒子束的位置進(jìn)行測(cè)定；以及劑量監(jiān)控器8，該劑量監(jiān)控器對(duì)射束劑量進(jìn)行測(cè)定。接著，說明現(xiàn)有的粒子射線治療裝置中的掃描式照射裝置的動(dòng)作。由加速器進(jìn)行了加速的帶電粒子束經(jīng)由未圖示的射束傳輸裝置而導(dǎo)入真空管道1 (在圖7的情況下，從圖的上方向下方)。帶電粒子束通過真空管道1的窗7而向大氣中放出，利用第一射束位置監(jiān)控器3a對(duì)射束照射位置進(jìn)行確認(rèn)。而且在下游側(cè)，帶電粒子束由掃描電磁鐵等的射束掃描裝置5ajb等控制照射方向。照射帶電粒子束，以沿著圖上所記載的中心線(點(diǎn)劃線)上； 調(diào)整該射束，使得若射束掃描裝置如、恥不進(jìn)行控制，則該射線最終會(huì)向著中心(照射基準(zhǔn)點(diǎn))11。對(duì)于射束掃描裝置fe、5b，通常是一個(gè)沿X方向進(jìn)行掃描，另一個(gè)沿Y方向進(jìn)行掃描。對(duì)于帶電粒子束，還會(huì)由配置在下游的劑量監(jiān)控器8來對(duì)其劑量進(jìn)行測(cè)定，并還會(huì)再一次由配置在下游側(cè)的第二射束位置監(jiān)控器9來對(duì)射束位置進(jìn)行確認(rèn)。最終，帶電粒子束會(huì)照射到照射對(duì)象即患者的患部。如圖7所示，劑量監(jiān)控器8及第二射束位置監(jiān)控器9能夠根據(jù)照射對(duì)象即患者IOb的患部位置、大小而由驅(qū)動(dòng)裝置21進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以沿射束軸方向進(jìn)行移動(dòng)。另外，如圖8所示，也考慮有以下方案即，通過向現(xiàn)有的粒子射線治療裝置的照射裝置追加新的真空管道^、6a，從而能夠在帶電粒子束通過的區(qū)域中，盡可能多地確保真空區(qū)域。使用現(xiàn)有的掃描式照射裝置，如圖8所示那樣利用管道確保真空區(qū)域、或者比空氣要輕的氦氣等氣體區(qū)域，利用該空間中的空氣來降低射束的散射。然而，存在以下問題 即，由空氣引起的射束散射只是決定射束尺寸的條件之一，圖8的掃描式照射裝置不能獲得進(jìn)行實(shí)用的掃描式照射所需的較小的射束尺寸。下面詳細(xì)說明。圖9是說明散射角和束點(diǎn)直徑之間的關(guān)系的示意圖。前進(jìn)的射束若遇到障礙物則發(fā)生散射，具有一定的展寬來進(jìn)行傳播。將該展寬稱為散射角，在圖9中表示為θ (弧度)。 將在離開障礙物的距離為r的地方的束點(diǎn)直徑如圖9所示那樣設(shè)為大致為r θ。在現(xiàn)有的掃描式照射裝置中，配置在掃描電磁鐵的上游側(cè)的窗7、第一射束位置監(jiān)控器3a等相當(dāng)于障礙物。即，帶電粒子束在該窗7的位置發(fā)生散射，之后，具有一定的展寬來進(jìn)行傳播。在圖7及圖8所示的現(xiàn)有技術(shù)中，由于成為射束的散射的主要原因的障礙物位于遠(yuǎn)離照射點(diǎn)即中心的位置，即，在圖9的示意圖中的距離r較大，因此，存在束點(diǎn)直徑變大、 不能獲得用于實(shí)際的掃描式照射所需的非常小的射束尺寸的問題。如圖8所示，也考慮有以下方案即，通過向現(xiàn)有的粒子射線治療裝置的照射裝置追加新的真空管道^、6a，從而能夠在帶電粒子束通過的區(qū)域中，盡可能多地確保真空區(qū)域。而且，利用該結(jié)構(gòu)能夠減少由空氣引起的射束散射。然而，在該結(jié)構(gòu)中，最開始引起射束散射的窗加的位置并不靠近照射對(duì)象(控制對(duì)象)，因此，并未根本地解決問題。另外，帶電粒子束通過隔離窗加、213、射束射出窗7這三個(gè)部位，數(shù)量較多，因此，這也是導(dǎo)致射束尺寸變大的原因。基于圖8，說明如圖8所示那樣僅追加真空區(qū)域的情況下的其他問題。對(duì)于存在照射對(duì)象即患者的患部的部位，并不始終為相同的大小。例如，若觀察照射對(duì)象即患者的患部的部分的截面，則如圖8所示那樣，需要考慮患者IOa(類型1)和患者IOb (類型2)不同的情況。與患者IOa(類型1)的情況相比，患者IOb(類型2)的氣隙，即帶電粒子束通過大氣中的距離較長(zhǎng)。該氣隙原本是不必要的，如圖9的示意圖中所說明的那樣，從障礙物到照射點(diǎn)之間的距離r應(yīng)盡可能短。盡管希望盡可能減小從劑量監(jiān)控器8、第二射束位置監(jiān)控器9這樣的產(chǎn)生射束散射的障礙物到照射點(diǎn)之間的距離，但是在圖8所示的結(jié)構(gòu)中，鑒于氣隙的功能，而導(dǎo)致無法減小所示距離的問題。專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2007-268035號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2007-2^025號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于獲得一種能夠減小射束尺寸的粒子射線治療裝置。本發(fā)明的粒子射線治療裝置包括加速器，該加速器對(duì)帶電粒子束進(jìn)行加速；照射裝置，該照射裝置包含對(duì)上述帶電粒子束進(jìn)行掃描的射束掃描裝置，將上述帶電粒子束照射到照射對(duì)象；以及射束輸送裝置，該射束輸送裝置包括管道，該管道確保有從上述加速器連通到配置在上述射束掃描裝置的下游側(cè)的射束射出窗的真空區(qū)域或氣體區(qū)域，將從上述加速器射出的上述帶電粒子束輸送到上述照射裝置。本發(fā)明的粒子射線治療裝置通過使射束輸送裝置的管道中的真空區(qū)域或氣體區(qū)域從加速器連通到配置在射束掃描裝置的下游側(cè)的射束射出窗，從而能夠減小射束尺寸。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的粒子射線治療裝置的整體簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的粒子射線治療裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖3是表示使本發(fā)明的實(shí)施方式1的射束位置監(jiān)控器進(jìn)行退避、以使其離開射束軌道的退避機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2中的粒子射線治療裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4中的粒子射線治療裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5中的粒子射線治療裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖7表示現(xiàn)有的粒子射線治療裝置中的掃描式照射裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖8表示現(xiàn)有的粒子射線治療裝置中的其他掃描式照射裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖9是表示散射角和束點(diǎn)直徑之間的關(guān)系的示意圖。
具體實(shí)施例方式首先，說明在粒子射線治療裝置中是由哪些因素決定照射到照射對(duì)象即患者的患部的射束的尺寸的。由加速器進(jìn)行了加速后的帶電粒子束經(jīng)由射束輸送裝置而被引導(dǎo)至照射裝置的管道。此處，帶電粒子束是由配置在管道外的兩組掃描電磁鐵來控制射束的照射位置和其照射方向。被控制方向的帶電粒子束通過射束射出窗口，在空中傳播，經(jīng)由患者體內(nèi)，來照射到照射對(duì)象即癌等患部。帶電粒子束的射束尺寸是由傳播路徑的材質(zhì)和距離決定的。更具體而言，除了由管道內(nèi)的介質(zhì)(真空、He氣等)之外，還會(huì)由射束通過管道內(nèi)的長(zhǎng)度、射束射出窗的材質(zhì)和厚度、從射束射出窗到照射對(duì)象位置的距離等，來決定射束的射束程度，并決定射束尺寸。 圖9是表示散射角和束點(diǎn)直徑之間的關(guān)系的示意圖。為了減小射束尺寸，本發(fā)明的特征在于，射束輸送裝置的管道中的真空區(qū)域或氣體區(qū)域從加速器連通到配置在射束掃描裝置的下游側(cè)的射束射出窗 在實(shí)施方式中，為了減小射束尺寸，還采用以下各種結(jié)構(gòu)。(1)將上游的第一射束位置監(jiān)控器配置在管道內(nèi)。由此，無需位于第一射束位置監(jiān)控器的前后的隔離窗，因而，能夠抑制在隔離窗部發(fā)生的射束散射。(2)采用以下機(jī)構(gòu)，使得管道內(nèi)的上述第一射束位置監(jiān)控器能夠從帶電粒子束的軌道退避到管道內(nèi)。由此，在實(shí)際治療中能夠使成為使射束產(chǎn)生散射的障礙物的上游的上述第一射束位置監(jiān)控器從帶電粒子束的軌道退避，能夠消除該位置上的射束散射。(3)設(shè)置使管道沿射束軸方向進(jìn)行伸縮的管道伸縮單元及其驅(qū)動(dòng)單元。由此，能夠根據(jù)照射對(duì)象不同形狀的各種情況，來盡可能地使管道接近照射對(duì)象，能夠減小氣隙(射束在空氣中傳播的距離)，能夠減小作為增大束點(diǎn)直徑的要素的距離r。
另外，通過使管道沿射束軸方向伸縮，從而在進(jìn)行射束照射時(shí)，由于管道接近照射對(duì)象即患部，因此，醫(yī)生和患者能夠清楚地知道粒子射線束照射到何處，使得醫(yī)生和患者都安心。而且，粒子射線治療裝置中具有一種將照射裝置安裝于旋轉(zhuǎn)機(jī)架、以使得其照射方向呈360度自由變化的旋轉(zhuǎn)照射式粒子射線治療裝置，其原因是，在改變其照射方向時(shí)，能夠使管道遠(yuǎn)離患者，從而能夠避免照射裝置與患者或其他設(shè)備相碰撞的危險(xiǎn)。(4)利用鋁來構(gòu)成射束射出窗的材料。由此，能夠抑制射束在射束射出窗的散射， 能夠減小射束尺寸。實(shí)施方式1.圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的粒子射線治療裝置的整體簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。圖2 是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的粒子射線治療裝置的結(jié)構(gòu)圖。在圖1中，由前級(jí)加速器16 產(chǎn)生的、被前級(jí)加速的帶電粒子束入射到加速器(同步加速器)14，被加速至所需的能量， 從射出偏向器17射出到射束輸送裝置15，直至照射裝置18，并被照射到照射對(duì)象。射束輸送裝置15包括聚焦電磁鐵13和轉(zhuǎn)向電磁鐵12。射束輸送裝置15的一部分和照射裝置18 安裝于旋轉(zhuǎn)機(jī)架19，能夠利用旋轉(zhuǎn)機(jī)架19的(在圖中用箭頭表示的)旋轉(zhuǎn)來改變照射裝置 18的照射方向。在圖2中，粒子射線治療裝置包括射束輸送裝置15，該射束輸送裝置15包含加速器14、聚焦電磁鐵13、及轉(zhuǎn)向電磁鐵12，將由加速器14射出的帶電粒子束在管道內(nèi)進(jìn)行輸送；管道4b、6b，該管道4b、6b確保起自加速器14的真空區(qū)域或氣體區(qū)域，并相互連通； 射束掃描裝置fe、5b，該射束掃描裝置5ajb對(duì)帶電粒子束進(jìn)行掃描；第一射束位置監(jiān)控器 3b,該第一射束位置監(jiān)控器北對(duì)射束位置進(jìn)行測(cè)量；射束射出窗7，該射束射出窗7射出帶電粒子束；對(duì)劑量進(jìn)行測(cè)量的劑量監(jiān)控器8 ；第二射束位置監(jiān)控器9 ；使管道伸縮的管道伸縮單元20以及驅(qū)動(dòng)單元21。此外，圖中的x、y、z表示χ方向、y方向、及ζ方向。各圖中， 相同的符號(hào)表示相同或者相當(dāng)?shù)牟糠?。接下來，?duì)動(dòng)作進(jìn)行說明。實(shí)施方式1的粒子射線治療裝置具有四個(gè)特征。第一特征在于，使射束輸送裝置的管道中的真空區(qū)域或氣體區(qū)域延長(zhǎng)(連通)到位于射束掃描裝置的下游側(cè)的射束射出窗。即，使設(shè)置在射束輸送裝置的管道1和設(shè)置在照射裝置的管道4b、6b相連通，射束輸送裝置的管道中的真空區(qū)域或氣體區(qū)域連通到位于射束掃描裝置的下游側(cè)的射束射出窗。因此，如圖2所示，使帶電粒子束產(chǎn)生散射的障礙物的數(shù)量成為最小值，將射束射出窗7配置在射束掃描裝置5的下游，而散射射束射出窗7會(huì)有射束通過且因其結(jié)構(gòu)無可避免地會(huì)成為障礙物。由此，通過盡可能將產(chǎn)生射束散射的障礙物配置在下游側(cè)，從而能夠縮短圖9的示意圖中所示出的距離r，能夠抑制帶電粒子束的束點(diǎn)大小，使其減小。若僅想實(shí)現(xiàn)“將射束射出窗7配置在射束掃描裝置fe、5b的下游側(cè)”，則可考慮上述圖8所示的結(jié)構(gòu)。其大致思路為相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的掃描式照射裝置，追加在兩端由窗構(gòu)成的管道如、6&，以增加帶電粒子束所通過的區(qū)域中的真空區(qū)域。的確對(duì)于射束而言，空氣本身也是產(chǎn)生散射的障礙物，因此利用上述結(jié)構(gòu)，能夠減少由空氣產(chǎn)生的射束散射。但是， 在該結(jié)構(gòu)中，不能減小最開始引起射束散射的隔離窗h、2b與照射對(duì)象之間的距離，因此， 難以抑制帶電粒子束尺寸，使其減小。(相比由空氣引起的散射，由窗引起的散射是主要因素)。
另外，將射束射出窗配置在射束掃描裝置的下游側(cè)，在該射束掃描裝置的配置部位，能夠確保連通到射束射出窗為止的真空區(qū)域或氣體區(qū)域，從而能夠減小這部分的射束散射。射束掃描裝置大多采用在射束通過的部位設(shè)置有開口的電磁鐵構(gòu)成，但是，通過減小該射束掃描裝置配置部位的射束散射，從而還能夠減小該開口，因此，還具有能夠使射束掃描裝置小型化的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施方式1的第二特征在于，配置在上游側(cè)的第一射束位置監(jiān)控器北可在管道4b 中、從帶電粒子束軌道上退避開。此外，第一射束位置監(jiān)控器北可以位于射束掃描裝置5a、 恥的上游側(cè)或下游側(cè)的任一側(cè)。圖2是表示其位于下游側(cè)的一例。需要配置在上游側(cè)的第一射束位置監(jiān)控器北和配置在下游側(cè)的第二射束位置監(jiān)控器9來一起確認(rèn)所照射的射束位置，但并不需要始終同時(shí)使用兩個(gè)射束位置監(jiān)控器北、9。即，也可以選擇上游側(cè)的第一射束位置監(jiān)控器北僅在維護(hù)時(shí)或治療前后使用，而在治療照射時(shí)不使用。因此，如圖2所示， 可采用能夠使第一射束位置監(jiān)控器北根據(jù)需要從射束軌道退避開的結(jié)構(gòu)。圖3是表示使實(shí)施方式1的射束位置監(jiān)控器進(jìn)行退避、以使其離開射束軌道的退避機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖3是射束位置監(jiān)控器的退避機(jī)構(gòu)的一個(gè)例子。管道4b中設(shè)置有退避管道如。22是環(huán)狀凸緣，23是端板，在凸緣22和端板23之間密封接合有波紋管24，以阻止外部氣體的進(jìn)入。25是導(dǎo)棒，從端板23的貫通孔插入，引導(dǎo)端板23前進(jìn)或后退。端板 23上固定有軸沈，該軸沈在管道如內(nèi)對(duì)射束位置監(jiān)控器北進(jìn)行支承。軸沈貫通環(huán)狀凸緣22。端板23在外界氣體側(cè)固定有帶螺釘?shù)膭?dòng)作軸27，利用電動(dòng)機(jī)等使由支承板觀支承的螺栓四旋轉(zhuǎn)，從而使動(dòng)作軸27前進(jìn)或后退，從而使射束位置監(jiān)控器北通過端板23和軸 26來前進(jìn)或后退。由此，能夠?qū)⑸涫恢帽O(jiān)控器北設(shè)置在射束軌道上，或使其從射束軌道上退避開。實(shí)施方式1的第三特征在于，設(shè)置有能夠使管道沿射束軸方向伸縮的管道伸縮單元20及其驅(qū)動(dòng)單元21。在圖2中，在管道4b和管道6b之間插入管道伸縮單元20，并用驅(qū)動(dòng)單元21對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。由此，通過設(shè)置使管道伸縮的伸縮單元20及驅(qū)動(dòng)單元21，從而能夠使管道向患者IOb側(cè)延伸，即使是在相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中追加了真空管道的圖8的結(jié)構(gòu)中所導(dǎo)致的氣隙增大的患者IOb (類型2)的情況下，也能夠減小不必要的氣隙，能夠減小射束尺寸。在圖2中，在管道4b和管道6b之間以密封接合的方式設(shè)置有波紋管51，以斷開外部氣體。52是帶螺釘?shù)膭?dòng)作軸，一端固定于管道6b，另一端貫通管道4b側(cè)的支承板53。 54是動(dòng)作軸52被擰入、且由支承板53支承的螺栓，利用電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)單元21使螺栓M 旋轉(zhuǎn)，從而能夠使波紋管52伸縮，使管道6b相對(duì)于管道4b伸縮，使管道沿著射束軸方向伸縮。對(duì)于帶電粒子束而言，空氣也是產(chǎn)生散射的障礙物，但是窗是主要引起散射的因素，此處，所謂的減小氣隙是指減小射束射出窗7和照射對(duì)象之間的距離，其效果較好。由此，能夠?qū)⑸涫涑龃?配置在照射對(duì)象即患者的附近。實(shí)施方式1的第四特征是將設(shè)置于射束射出窗7的附近的、下游側(cè)的劑量監(jiān)控器 8和射束位置監(jiān)控器9安裝于保持構(gòu)件，以使其與管道在射束軸方向上的移動(dòng)一起進(jìn)行移動(dòng)。在圖2中，在管道6b的前端部，劑量監(jiān)控器8和射束位置監(jiān)控器9是由保持構(gòu)件55保持的。由此，隨著管道沿射束軸方向的移動(dòng)(伸縮)，劑量監(jiān)控器8和射束位置監(jiān)控器9也移動(dòng)，因此，能夠避免管道移動(dòng)(伸縮)時(shí)，劑量監(jiān)控器9和射束位置監(jiān)控器9與患者10或
7設(shè)備相接觸的事故。此外，實(shí)施方式1中示出了具有特征1 4的粒子射線治療裝置，但是粒子射線治療裝置中不需要滿足所有的特征1 4，例如，即使是僅具有第一特征的粒子射線治療裝置，也能發(fā)揮減小射束尺寸的效果。實(shí)施方式2.圖4是表示實(shí)施方式2中的粒子射線治療裝置的結(jié)構(gòu)圖。對(duì)于一般用于癌癥治療等的粒子射線治療裝置，由于照射對(duì)象為人體中存在的癌等，因此使用對(duì)照射對(duì)象的正確位置進(jìn)行確定的X射線攝像裝置等。此處所謂的照射對(duì)象的位置，需要三維的位置信息，因此，X射線攝像裝置通常使用兩組，分別進(jìn)行配置，使得在攝像方向上正交。X射線攝像裝置包括χ射線源，該X射線源產(chǎn)生X射線；以及攝像管，該攝像管用于對(duì)被投影的X射線進(jìn)行攝像。實(shí)施方式2的粒子射線治療裝置包括兩組X射線攝像裝置，分別具有X射線源30和攝像管31，但是配置各X射線源和與其相對(duì)的攝像管的攝像方向，使得如圖4所示那樣，帶電粒子束的射束軸方向不同。此外，32是X射線通過區(qū)域。實(shí)施方式2的粒子射線治療裝置與現(xiàn)有的粒子射線治療裝置(圖7)相比，管道延伸至照射基準(zhǔn)點(diǎn)即中心11的附近。因而，與現(xiàn)有的裝置相比，需要注意管道6b與攝像管 31的干涉，通過如圖4所示那樣進(jìn)行配置，使得X射線攝像裝置的攝像方向與射束軸方向 (即，管道的收縮方向)不同，從而能夠避免干涉。此外，在用于癌癥治療的粒子射線治療裝置中，為了實(shí)現(xiàn)360度的照射方向，大多使用采用了旋轉(zhuǎn)機(jī)架的旋轉(zhuǎn)照射型裝置，實(shí)施方式2所示的結(jié)構(gòu)當(dāng)然也可應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)照射型的粒子射線理療裝置。在這種情況下，將照射裝置、X射線攝像裝置都安裝于旋轉(zhuǎn)機(jī)架，能夠一邊保持圖4所示的照射裝置和X射線攝像裝置的位置關(guān)系一邊使其自由旋轉(zhuǎn)，因此，垂直方向、水平方向當(dāng)然不用說，還能夠以任意角度的進(jìn)行X射線攝像。實(shí)施方式3.如圖9的示意圖所示那樣，在帶電粒子束遇到障礙物時(shí)產(chǎn)生散射。因而，為了盡可能減小束點(diǎn)尺寸，最理想的是消除產(chǎn)生散射的障礙物。但是，如射束射出窗7那樣，存在結(jié)構(gòu)上不可避免的障礙物那樣的要素。射束射出窗7是真空區(qū)域或氣體區(qū)域與大氣的邊界， 因此是必須的。相對(duì)于上述在結(jié)構(gòu)上不可避免的產(chǎn)生散射的障礙物的要素，如實(shí)施方式1 所示那樣盡可能將其配置在下游側(cè)，盡可能減小圖9所示的距離r，這樣的措施是有效的。若從其他角度來考慮該問題，若對(duì)于配置于相同位置的障礙物，也能減小其散射角，由此，則能夠減小束點(diǎn)尺寸。散射角取決于產(chǎn)生散射的障礙物的材質(zhì)、厚度。對(duì)于材質(zhì)， 原子序數(shù)較小的散射角較小。對(duì)于厚度，厚度越小則散射角越小。因此，在實(shí)施方式3的粒子射線治療裝置中，在考慮耐放射性、強(qiáng)度、及散射角的基礎(chǔ)上，將射束射出窗7設(shè)為厚度為0. 8mm左右的鋁。金屬耐放射性，且在金屬中，鋁的原子序數(shù)也較小(原子序數(shù)1 。由此，通過嚴(yán)格選擇射束射出窗7的材質(zhì)和厚度，從而能夠避免無端地?cái)U(kuò)大射束射出窗7的散射角，能夠抑制束點(diǎn)尺寸。另外，盡管未圖示，但是作為射束射出窗7的材質(zhì)，使用在Kapton (登錄商標(biāo))等樹脂上蒸鍍鋁薄膜而形成的材質(zhì)，也能獲得同樣優(yōu)異的效果。實(shí)施方式4.圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4中的粒子射線治療裝置的結(jié)構(gòu)圖。上述的照射裝
8置示出了沿從上向下的垂直方向來照射帶電粒子束的情況，但是實(shí)際的照射方向有很多。 例如圖5所示的那樣，照射方向有時(shí)也可為水平方向。實(shí)施方式4的照射裝置的特征是管道可沿射束軸方向伸縮，但是這也意味著，與現(xiàn)有的照射裝置相比，該照射裝置變長(zhǎng)。為了在水平方向維持較長(zhǎng)的照射裝置，需要注意強(qiáng)度等許多因素。在實(shí)施方式4的照射裝置中，管道的伸縮單元20使用真空波紋管。尤其是，若使用多級(jí)的真空波紋管20，則能夠如圖5所示那樣抑制由重力引起的松弛，因此，是有效的。 在圖5中，40是凸緣，41是將凸緣40保持到動(dòng)作軸52的保持具。由此，通過將管道的伸縮單元20設(shè)為多級(jí)的真空波紋管，因此，即使是在照射方向?yàn)樗椒较虻那闆r下，也能實(shí)現(xiàn)減小射束尺寸的照射。此外，此處示出了使用多級(jí)真空波紋管來作為管道的伸縮單元的例子，但也可使用其他伸縮單元。實(shí)施方式5.圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5中的粒子射線治療裝置的結(jié)構(gòu)圖。實(shí)施方式5是照射裝置安裝于旋轉(zhuǎn)機(jī)架的旋轉(zhuǎn)照射型的粒子射線治療裝置。在各實(shí)施方式中，當(dāng)然能夠使用旋轉(zhuǎn)機(jī)架進(jìn)行照射。在實(shí)際照射帶電粒子束時(shí)，一般是在使旋轉(zhuǎn)機(jī)架停止的狀態(tài)下進(jìn)行，如上面所述那樣，為了減小射束尺寸，希望使窗盡可能地接近照射對(duì)象。然而，在改變帶電粒子束的照射角度時(shí)，若保持管道延伸的狀態(tài)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，則從圖6中可知，管道和照射對(duì)象即患者可能會(huì)發(fā)生干涉。因此，進(jìn)行實(shí)際的帶電粒子束的照射時(shí)，是在伸長(zhǎng)管道的狀態(tài)下進(jìn)行的，為了改變照射角度而使旋轉(zhuǎn)機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)，是在縮短管道的狀態(tài)下進(jìn)行的。由此，通過將管道設(shè)置為可伸縮，從而即使是具有旋轉(zhuǎn)機(jī)架的旋轉(zhuǎn)照射型的粒子射線治療裝置，也能使得管道不與照射對(duì)象即患者發(fā)生干涉，從而進(jìn)行安全的射束照射。本發(fā)明的各種變形或者變更，是相關(guān)的熟練技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)當(dāng)理解為不限于本說明書的上述的實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種粒子射線治療裝置，其特征在于，包括 加速器，該加速器對(duì)帶電粒子束進(jìn)行加速；照射裝置，該照射裝置包含對(duì)所述帶電粒子束進(jìn)行掃描的射束掃描裝置，將所述帶電粒子束照射到照射對(duì)象；以及射束輸送裝置，該射束輸送裝置包括管道，該管道確保有從所述加速器連通到配置在所述射束掃描裝置的下游側(cè)的射束射出窗的真空區(qū)域或氣體區(qū)域，將從所述加速器射出的所述帶電粒子束輸送到所述照射裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的粒子射線治療裝置，其特征在于，所述管道包括管道伸縮單元，該管道伸縮單元可使所述射束射出窗沿所述帶電粒子束的軸方向移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的粒子射線治療裝置，其特征在于， 所述管道伸縮單元使用波紋管來構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的粒子射線治療裝置，其特征在于， 所述波紋管是多級(jí)的。
5.如權(quán)利要求2所述的粒子射線治療裝置，其特征在于， 所述射束射出窗配置在照射對(duì)象的附近。
6.如權(quán)利要求2所述的粒子射線治療裝置，其特征在于，包括X射線攝像裝置，該X射線攝像裝置包含在與所述射束射出窗的移動(dòng)方向不同的方向上相對(duì)配置的X射線源和攝像管，對(duì)所述照射對(duì)象的位置進(jìn)行測(cè)量。
7.如權(quán)利要求1 6的任一項(xiàng)所述的粒子射線治療裝置，其特征在于，包括射束位置監(jiān)控器，該射束位置監(jiān)控器配置在所述管道內(nèi)，對(duì)在所述管道內(nèi)輸送的所述帶電粒子束的位置進(jìn)行測(cè)定。
8.如權(quán)利要求7所述的粒子射線治療裝置，其特征在于， 所述射束位置監(jiān)控器配置在所述射束掃描裝置的下游。
9.如權(quán)利要求7所述的粒子射線治療裝置，其特征在于，所述射束位置監(jiān)控器能夠從所述管道內(nèi)的所述帶電粒子束的軌道退避開。
10.如權(quán)利要求2所述的粒子射線治療裝置，其特征在于， 射束位置監(jiān)控器通過保持構(gòu)件安裝于所述射束射出窗。
11.如權(quán)利要求1所述的粒子射線治療裝置，其特征在于， 所述射束射出窗的材質(zhì)是鋁。
12.如權(quán)利要求1至11的任一項(xiàng)所述的粒子射線治療裝置，其特征在于，還包括旋轉(zhuǎn)機(jī)架，該旋轉(zhuǎn)機(jī)架上安裝有所述射束輸送裝置的一部分和所述照射裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠減小射束尺寸的粒子射線治療裝置。包括加速器(14)，該加速器(14)對(duì)帶電粒子束進(jìn)行加速；照射裝置，該照射裝置包含對(duì)上述帶電粒子束進(jìn)行掃描的射束掃描裝置5a、5b，將上述帶電粒子束照射到照射對(duì)象；以及射束輸送裝置(15)，該射束輸送裝置(15)包括管道，該管道確保有從上述加速器(14)連通到配置在上述射束掃描裝置5a、5b的下游側(cè)的射束射出窗(7)的真空區(qū)域或氣體區(qū)域，將從上述加速器(14)射出的上述帶電粒子束輸送到上述照射裝置。
文檔編號(hào)A61N5/10GK102264436SQ200980152870
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者原田久, 坂本豪信, 大谷利宏, 山本雄一, 巖田高明, 本田泰三, 蒲越虎 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社