粒子射線治療系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及照射粒子射線來治療癌癥等應用粒子射線的粒子射線治療系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]粒子射線治療系統(tǒng)構成為如下結構:將被同步加速器等加速器加速后的高能量電荷粒子作為射束狀的粒子射線，從加速器中取出，利用真空管道和偏轉電磁體等構成的粒子射線傳輸部將所取出的粒子射線傳輸至治療室，利用粒子射線照射裝置將其照射至患者的患部。
[0003]在粒子射線治療裝置中，由于需要配置如上所述的加速器、傳輸部、治療室，因此需要較大的面積。為了減小設置面積，提出了如下結構:使治療室與加速器處于不同高度，即將治療室配置于與加速器不同的層(例如專利文獻1、非專利文獻I)。
[0004]在專利文獻I中構成為:使用回旋加速器來作為加速器，在加速器室的正上方配置治療室，利用使從加速器射出的粒子射線在偏轉至垂直方向的偏轉電磁體將其傳輸至治療室。另外，設置2個治療室，在各個治療室中配置吊架型的照射裝置。利用使電磁體旋轉的機構來使粒子射線在上述2個照射裝置中切換。
[0005]另一方面，在非專利文獻I中構成為:使用同步加速器來作為加速器，與專利文獻I同樣地，在加速器室的正上方配置治療室，利用使從加速器射出的粒子射線偏轉至垂直方向的偏轉電磁體來將其傳輸至治療室所在的層，在治療室所在的層，利用使粒子射線進一步偏轉至水平方向的電磁體來將其傳輸至治療室。在治療室中，配置有吊架型的照射裝置。
現(xiàn)有技術文獻專利文獻
[0006]專利文獻I:日本專利特開2012-100915號公報非專利文獻
[0007]非專利文獻1:三菱電機新聞稿“對小型質子射線治療裝置的成品化”、網絡(URL:http://www.mitsubishielectric.c0.jp/news/20II/1I2-b_zoom_02.html)

【發(fā)明內容】

發(fā)明所要解決的技術問題
[0008]在專利文獻I所記載的粒子射線治療系統(tǒng)中，由于將吊架型的照射裝置配置成放射狀，因此例如在有限的占地區(qū)域中設置粒子射線治療裝置較為困難。一般而言，粒子射線在圓形加速器的出口具有動量分散函數(shù)，為了在所希望的位置使分散函數(shù)變?yōu)榱悖枰紤]該動量分散函數(shù)來設計射束線。在動量分散函數(shù)不為零的位置，由于射束的動量擴散而會導致射束區(qū)域的增大、與射束分布的動量之間產生關聯(lián)。另外，在射束的中心動量隨時間發(fā)生變化的情況下，射束位置隨時間發(fā)生變化。在利用粒子射線照射至患部的等中心處，為了減小射束區(qū)域，使其分布均勻，并且使射束的位置變化變?yōu)樽钚?，需要使其在與圓形加速器的中間面(medianplane)平行的面內發(fā)生偏轉，且使與中間面平行的方向上的動量分散函數(shù)變?yōu)榱?。然而，在專利文獻I的粒子射線治療系統(tǒng)中，在與加速器中間面平行的面內，并沒有采用使粒子射線偏轉的結構。因此，無法使與加速器中間面平行的方向上的動量分散函數(shù)變?yōu)榱?，可能會導致射束尺寸的增大，產生與動量相關的射束分布的偏離，導致位置變化變大，從而可能會難以在照射對象上形成所希望的劑量分布。
[0009]另一方面，在非專利文獻I的粒子射線治療裝置中，能夠使與加速器中間面平行的方向上的動量分散函數(shù)變?yōu)榱?。另外，屬于適用于將其設置于占地區(qū)域接近正方形的位置的情況下的結構。然而，由于需要在配置有治療室的層中配置偏轉電磁體，會導致配置治療室的層的空間效率變差。
[0010]本發(fā)明正是為了解決如上所述的現(xiàn)有粒子射線治療系統(tǒng)的問題而設計的，其目的在于提供消除從圓形加速器射出的粒子射線中存在運動分散函數(shù)的問題，并且配置有治療室的層的空間效率較高的粒子射線治療系統(tǒng)。
解決技術問題所采用的技術手段
[0011]本發(fā)明涉及的粒子射線治療裝置具有:加速粒子射線的圓形加速器;對從該圓形加速器射出的粒子射線進行傳輸?shù)牧Ｗ由渚€傳輸部；以及用于將由該粒子射線傳輸部傳輸而來的粒子射線照射至患者的患部的，且設置于與圓形加速器不同的層的粒子射線照射部，其中，粒子射線傳輸部具有:使粒子射線偏轉至與圓形加速器的加速器中間面平行的方向的水平偏轉電磁體;使被該水平偏轉電磁體彎曲了前進方向的粒子射線偏轉至與平行于加速器中間面的方向不同的方向的第一垂直偏轉電磁體；以及彎曲前進方向以使得被該第一垂直偏轉電磁體彎曲了前進方向的粒子射線在與加速器中間面平行的方向上前進的第二垂直偏轉電磁體，水平偏轉電磁體設置在與設置有粒子射線照射部的層不同的層中。
發(fā)明效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供消除從圓形加速器射出的粒子射線中存在動量分散函數(shù)的問題，并且提高配置有治療室的層的空間效率的粒子射線治療系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0013]圖1是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的主要設備的配置的立體圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的主要設備的配置的俯視圖。
圖3是表示配置有非專利文獻I中所記載的粒子射線治療系統(tǒng)的旋轉吊架的層的主要設備的配置的俯視圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的主要設備的配置的立體圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的設置有圓形加速器和水平偏轉電磁體的層的主要設備的配置的俯視圖。
圖6是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的設置有粒子射線照射部即旋轉吊架的層的主要設備的配置的俯視圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施方式3所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的主要設備的配置的立體圖。 圖8是表示本發(fā)明的實施方式3所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的主要設備的配置的俯視圖。
【具體實施方式】
[0014]實施方式1.圖1是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的將要結構的立體圖。圖1中僅示出了粒子射線治療系統(tǒng)的主要設備的配置。粒子射線治療系統(tǒng)由入射器10、低能量粒子射線傳輸部11、同步加速器等圓形加速器12、高能量粒子射線傳輸部5、旋轉吊架15等子系統(tǒng)構成。
[0015]接著，說明實施方式I所涉及的粒子射線治療系統(tǒng)的基本動作和結構。由入射器10的離子源產生的離子(例如氫離子、碳離子)的集合即粒子射線利用入射器10的前級直線加速器來接受預加速，且被加速至規(guī)定的動能。受到預加速后的粒子射線從入射器10射出，并通過配置有各種電磁體的低能量粒子射線傳輸部11而被導入至圓形加速器12。圖1中示出了同步加速器來作為圓形加速器。圓形加速器12中配置有偏轉電磁體、軌道修正用電磁體、收斂或發(fā)散用四極電磁體等各種電磁體，以使得粒子射線在圓形加速器12內沿著圓周軌道旋轉，從而使得粒子射線反復接受高頻加速腔所形成的加速電場。粒子射線在被高頻加速腔的加速電場反復加速后，其動能隨著加速而變高。隨著動能變高，粒子射線的偏轉等所需的磁場強度發(fā)生變化，因此，構成圓形加速器12的各種電磁體等設備的運轉參數(shù)也隨時間而發(fā)生變化。圓形加速器12中的粒子射線達到所規(guī)定的動能，從而在能夠取出粒子射線的時刻，利用射束出射裝置將粒子射線送出至高能量粒子射線傳輸部5(也簡稱為粒子射線傳輸部5)。
[0016]將粒子射線在圓形加速器12內沿著圓周軌道環(huán)繞的面稱為加速器中間面。粒子射線傳輸部5利用偏轉電磁體使粒子射線的前進方向變化，并將其傳輸至旋轉吊架等、用于使粒子射線照射至患者的患部的粒子射線照射部15。下面，將粒子射線照射部15作為旋轉吊架15來進行說明。在粒子射線傳輸部5中，具有:水平偏轉電磁體501、502、503;使粒子射線偏轉至與加速器中間面平行的方向以外的方向的第一垂直偏轉電磁體551;以及使粒子射線返回至與加速器中間面平行的方向的第二垂直偏轉電磁體552。粒子射線所通過的部分必須為真空以使得粒子射線不會發(fā)生散射，因而使粒子射線通過內置于粒子射線傳輸部5的真空管道中。除此之外，在粒子射線傳輸部5中還根據(jù)需要配置有用于使粒子射線收斂或發(fā)散的電磁體等。
[0017]如上所述，在粒子射線傳輸部5中配置有第一垂直偏轉電磁體551和第二垂直偏轉電磁體552，將粒子射線傳輸至與圓形加速器12的加速器中間面不同的高度，能夠在與設置圓形加速器12的層不同的層上設置粒子射線照射部。另一方面，水平偏轉電磁體501、502、503全部設置在與設置圓形加速器12的層相同的層。
[0018]在本說明書中，當粒子射線在與加速器中間面平行的面內前進時，將粒子射線的前進方向設為Z方向，將與Z方向垂直且在加速器中間面內或在與加速器中間面平行的面內的方向設為X方向，將與Z方向和X方向垂直的方向設為Y方向，由此來進行說明。因此，X-Z面是指與加速器中間面平行的面且為水平面，Y方向是指與該X-Z面垂直的方向、即垂直方向。從同步加速器等的圓形加速器射出的粒子射線在圓形加速器的出口，在與粒子射線的前進方向垂直的面內的方向具有動量分散函數(shù)。為了使動量分散函數(shù)在等中心處變?yōu)榱?，需要在考慮圓形加速器出口的動量分散函數(shù)的情況下進行設計。若所射出的粒子射線在等中心具有動量分散函數(shù)，則射束位置在等中心上會發(fā)生變化，因此，難以在照射對象即患者的患部上形成所希望的劑量分布。通過使粒子射線偏轉至X方向、即