JP3748426B2

JP3748426B2 - 医療用粒子線照射装置

Info

Publication number: JP3748426B2
Application number: JP2002286068A
Authority: JP
Inventors: 豊村松; 英仁浅野; 渉佐川; 秋山　　浩; 勉山下
Original assignee: Hitachi Setsubi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Setsubi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: US6903356B2; US20040061077A1; US6803591B2; US7030396B2; AU2003203993A1; JP2004121309A; US20040061078A1; EP1402923B1; US20040111134A1; DE60307564T2; DE60307564D1; EP1402923A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用粒子線照射装置に係わり、特に、患者の回りに回転して周方向の任意の箇所から患者に対して粒子線放射線照射を行うのに好適な医療用粒子線照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線による癌治療において、近年、正常細胞に比較的障害を与えずに治療することができる粒子線（例えば陽子線）が注目されている。
【０００３】
この粒子線を用いた放射線治療用回転照射室の一例が、特許文献１に記載されている。この放射線治療用回転照射室は、放射線照射部を挟んで対向配置した固定側リングレール及び移動側リングレールにそれぞれ下側が水平なかまぼこ型の通路を形成し、この通路内に配置された屈曲自在な構造の移動床を放射線照射部の回転と同期して移動させる。更に、回転ガントリーに設けた駆動モータによって、放射線照射部の回転方向と逆方向に、放射線照射部の回転量と同じ量だけ移動側リングレールを回転させる。これにより、固定側リングレールと移動側リングレールとの対向位置関係が維持され、回転ガントリーが回転しても治療用ベッド及び放射線照射部にアクセスするための水平床が常に形成できる。
【０００４】
しかしながら、この従来技術では上記のように回転ガントリーに対し移動側リングレールを逆回転させる駆動モータや、固定側リングレールと移動側リングレールに形成されたかまぼこ型の通路相互の相対位置関係を検出する傾斜センサ、さらにこれらを制御する制御装置も必要となり、構成が複雑である。
【０００５】
そこで、この課題に対処した粒子線治療用回転照射室の一例が、特許文献２に記載されている。この粒子線治療用回転照射室は、固定胴、固定胴側ガイドレール及び回転胴側ガイドレールを備え、固定胴に設置された電動シリンダにより係止ロッドを作動させ、この係止ロッドは、回転ガントリーの回転時において回転胴側ガイドレールに設けられた係合穴と係合される。このため、回転ガントリーの回転時における回転胴側ガイドレールの回転が係止ロッドによって阻止され、ガントリー回転時においも固定胴側ガイドレールと回転胴側ガイドレールとの対向位置関係が維持され、移動床の下部を常に水平に保持できる。電動シリンダ及び係合穴は２箇所設けられており、粒子線照射部の回転の支障となる側については係止ロッドを係合穴から引抜いて縮小し、その回転の支障とならない側について係止ロッドを係合穴に挿入した状態を保持する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−４７２８７号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２９１０３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術における駆動モータや傾斜センサが不要となるが、特許文献２に記載の従来技術は、新たに係止ロッド、電動シリンダ、及び粒子線照射部の回転に併せて係止ロッドの伸縮、係止ロッドの挿脱を行う制御装置が必要となるため、構成の簡素化が不十分である。
【０００８】
本発明の目的は、構造をより簡素化でき、粒子線を出射する照射部がどのような位置にあっても実質的に水平なアクセスフロアを形成できる医療用粒子線照射装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的は、回転ガントリー内に配置されて回転ガントリーと相対的に回転可能になるように回転ガントリーに支持された第１フレームと、第１フレームに対向して配置されて固定された第２フレームとの双方に接触して、回転ガントリーの回転に伴ってその回転ガントリーの回転方向に移動し、かつ自転可能に回転ガントリーに取り付けられ、回転ガントリーの回転に伴う前記第１フレームの連れ回りを阻止する連れ回り阻止装置を備え、この連れ回り阻止装置を第１フレーム及び第２フレームに噛合接触又は押圧接触させることによって達成できる。更に、第１フレームと第２フレームとの間に配置された屈曲自在な移動床は、第１フレーム及び第２フレームと移動自在に係合されて、下側が実質的に水平でかつ治療用ベッドが挿入される粒子線照射室を内側に形成し、回転ガントリーの回転に伴って移動する。
【００１０】
連れ回り阻止装置が回転ガントリに設置されて相対的に回転可能な第１フレーム及び固定された第２フレームの双方に噛合接触又は押圧接触し、回転ガントリーの回転に伴って回転ガントリーの回転方向に移動しかつ自転可能に回転ガントリーに取り付けられているため、第１フレームが回転ガントリーの回転によって連れ回りされようとしても、第２フレームに接触している連れ回り阻止装置によって第１フレームの連れ回りを阻止できる。このため、第１フレームと第２フレームの対向している位置は、回転ガントリーが回転しても、実質的に同じ位置に保持することができる。従って、粒子線を出射する照射部がどのような位置にあっても、屈曲自在な移動床により実質的に水平なアクセスフロアを形成できる。
【００１１】
また、連れ回り阻止装置は、回転ガントリーに設置されているため、回転ガントリーの回転によってその回転方向に移動される。しかしながら、本発明は、特許文献１に記載された、放射線照射部の回転方向と逆方向に放射線照射部の回転量と同じ量だけ移動側リングレールを回転させる駆動モータ、及び特許文献２に記載された、係止ロッドを移動させる電動シリンダに相当する、連れ回り阻止装置専用の駆動装置が不要となる。本発明は、連れ回り阻止装置専用の駆動装置及びこの駆動装置の制御装置が不要になるので装置の構造を簡素化できる。
【００１２】
連れ回り防止装置を回転ガントリーと一緒に回転して粒子線を出射する照射部に設置することも可能である。連れ回り防止装置の照射部への設置は、連れ回り防止装置を、直接、回転ガントリーに設置していないが、連れ回り防止装置を回転ガントリーに設置していることを意味する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
本実施形態の医療用粒子線照射装置を、図１及び図２を用いて説明する。本実施形態の医療用粒子線照射装置４０は、荷電粒子ビーム発生装置４１及び回転ガントリー１を備える。荷電粒子ビーム発生装置（粒子線発生装置）４１は、イオン源（図示せず）、前段加速器４２及びシンクロトロン４３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）４２で加速される。前段加速器４２から出射されたイオンビームはシンクロトロン４３に入射される。荷電粒子ビーム（粒子線）であるそのイオンビームは、シンクロトロン４３で、高周波加速空胴４４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４３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（通常は１００〜２００ＭｅＶ）までに高められた後、出射用の高周波印加装置４５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５０を通ってシンクロトロン４３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４３に設けられた四極電磁石４６及び偏向電磁石４７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４５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４３からのイオンビームの出射が停止される。
【００１５】
シンクロトロン４３から出射されたイオンビームは、ビーム輸送系４９を経てイオンビームを出射する粒子線照射部（照射ノズル）４に達する。イオンビームは、粒子線照射部４から治療用ベッド５９に載っている患者８の患部（癌の患部）に照射される。粒子線照射部４は、粒子線治療に最適な線量分布を形成するイオンビームを生成する。
【００１６】
回転ガントリー１は、フロントリング２を有する略筒状の回転胴（回転体）３及び図示されていないが回転胴３を回転させるモータ（回転装置）を備える。回転胴３の一端部に設けられたフロントリング２は、回転可能な複数のサポートロール６によって支持される。これらのサポートロール６は、図３に示されるように、回転ガントリー設置領域（建屋基礎）９に設置された支持装置１０に回転自在に取り付けられる。図示されていないが、回転胴３の他端部に設けられた他のリング（外径はフロントリング２のそれに等しい）も、別の支持装置１０に回転自在に取り付けられた複数のサポートロール６によって支持される。ビーム輸送系４９の一部である逆Ｕ字状のビーム輸送装置５、及び粒子線照射部４は、回転胴３に設置され、回転ガントリー１の回転に伴って回転する。ビーム輸送装置５は偏向電磁石５１，５２等の電磁石を有する。治療ゲージ（治療室）１４が回転胴３内に形成される。
【００１７】
医療用粒子線照射装置４０は、粒子線治療用照射室５５を回転ガントリー１の回転胴３内に設けられている。粒子線治療用照射室５５の詳細構造を図４及び図５により説明する。粒子線治療用照射室５５は、固定された環状フレーム（リング部材）１５、環状フレーム１６、移動床１７及び連れ回り防止機構（フレーム位置保持装置、位置保持装置）３４を備える。
【００１８】
環状フレーム１５は、回転胴３のフロントリング２側に配置され、回転ガントリー設置領域９に設置された架台１８に固定されている。環状フレーム１６は、環状フレーム１５との間に粒子線照射部４の移動経路を挟むように、回転胴３の他端部側に配置される。環状フレーム１６は、回転胴３の内面に固定されたサポートフレーム１９に回転自在に取り付けられた複数のサポートロール２０に支持される。すなわち、環状フレーム１６はサポートロール２０によって回転胴３と相対的に回転可能になっている。環状フレーム１５、１６は、対向するそれぞれ側面側に、下側に水平部及び上側に円弧部を有するガイド溝を形成したリングガイド部１５Ａ，１６Ａを備えている。ガイド溝は、その水平部及び円弧部によりかまぼこ状の溝になっている。
【００１９】
移動床１７は、図６に示すように、多数の板２４を有し、隣接する板２４どうしをリンク（図示せず）で連結し屈曲自在な連設構造となっている。各板２４は、回転ガントリー１の回転軸方向を向くように配置される。移動床１７は、医師等１３が乗って作業しても変形しない十分な剛性を有する。移動床１７の一端部はリングガイド部１５Ａのガイド溝と係合し、移動床１７の他端部はリングガイド部１６Ａのガイド溝と係合している。その係合状態の構造を、図７を用いて説明する。各板２４の長さは、リングガイド部１５Ａとリングガイド部１６Ａの対向する側面間の長さよりも若干短くなっている。車輪２５が各板２４の両端部にそれぞれ取り付けられている。各板２４の環状フレーム１６側の端部に位置する各車輪２５は、リングガイド部１６Ａに形成されたガイド溝５６内に挿入されている。図示されていないが、各板２４の環状フレーム１５側の端部に位置する各車輪２５は、リングガイド部１５Ａに形成されたガイド溝５６内に挿入されている。更に、リングガイド部１６Ａの側面に接触して回転する側面車輪２６が各板２４の環状フレーム１６側の端部に設けられる。図示されていないが、リングガイド部１５Ａの側面に接触して回転する側面車輪２６が各板２４の環状フレーム１５側の端部に設けられる。
【００２０】
また、移動床１７は、その円周方向両端部それぞれが、伸縮可能なシリンダ６０及びピン６１を介して粒子線照射部４に連結され、ピン６１は粒子線照射部４に取り付けられており、シリンダ６０を回動自在に連結している。またピン６１は支持台部材６２を介して回転胴３にも支持されている。これにより、シリンダ６０の伸縮(ロッド部の出し入れ)によって、移動床１７の周方向の位置が制御できるようになっている。
【００２１】
回転ガントリー１がモータの駆動により回転した場合、粒子線照射部４もその回転方向へ移動する。ピン６１及びシリンダ６０によって粒子線照射部４に連結されている移動床１７も、粒子線照射部４に連結されたシリンダ６０に引っ張られてその回転方向へ移動する。移動床１７の移動は、各板２４に車輪２５が設けられているため、リングガイド部１５Ａ、１６Ａの各ガイド溝５６に沿って円滑に行われる。各ガイド溝５６の円弧部に沿った移動床１７の移動、及び各ガイド溝５６の水平部から円弧部への移動床１７の移動（または円弧部から水平部への移動）も、移動床１７が隣接する板２４どうしをリンク（図示せず）で屈曲自在に連結しているので、円滑に行われる。
【００２２】
リングガイド部１５Ａ、１６Ａに係合された移動床１７は、各ガイド溝５６の水平部によって環状フレーム１５、１６の下側に水平床部５７、各ガイド溝５６の円弧部によって環状フレーム１５、１６の上側に円弧壁部５８を形成する。治療ゲージ１４がその移動床１７の内側に形成される。治療用ベッド５９が、粒子線照射部４からイオンビームを照射するときには、治療ゲージ１４内に挿入される。治療用ベッドを有する治療台７は、図４に示すように、回転ガントリー設置領域９より一段高くなった治療台取付領域１１の上面に設置される。治療台７が取付けられている。治療台７は、更に、駆動装置（ベッド駆動手段）１２を備える。治療用ベッド５９は、駆動装置（ベッド駆動手段）１２によって移動され、治療ゲージ１４内に出し入れされる。治療用ベッド５９が治療ゲージ１４内に挿入されているときには、治療用ベッド５９上の患者８が回転ガントリー１の回転軸心ｋ上に治療台７上の患者８が位置するように、治療用ベッド５９の高さ方向における位置が駆動装置１２によって調節される。更に、治療用ベッド５９は、駆動装置１２により、治療用ベッド５９上の患者８の患部（イオンビームを照射する位置）の位置が粒子線照射部４の軸線の延長線上に来るように位置決めされる。このため、粒子線照射部４から出射されたイオンビームを患者８の患部に照射できる。移動床１７が回転ガントリー１の回転に伴う粒子線照射部４の移動方向に移動されるため、回転胴３の周方向で３６０度範囲から患者８の患部に対してイオンビームを照射できる。
【００２３】
ガントリー設置領域９は、回転ガントリー１の回転半径を確保するために一段低くなったフロアレベルである。これに対して、治療台取付領域１１の上面のレベルは、医者１３（または医療技師、看護士）の水平床部５７へのアクセスに配慮して水平床部５７の上面のレベルとほぼ等しくなっている。このため、ガントリー設置領域９と治療台取付領域１１の上面の高低差△Ｈ（図１、図２参照）は通常６〜８ｍとなる。水平床部５７が形成されるために、医者１３等は、イオンビーム照射前及び照射後において、治療ゲージ１４内に挿入された治療用ベッド５９上の患者８に対する医療行為を、治療ゲージ１４内に入り、ガントリー設置領域９から６〜８ｍの高さの位置で容易かつ安全に実施することができる。
【００２４】
リングガイド部１５Ａ、１６Ａに係合された移動床１７は、医師（または医療技師等）１３が作業するための足場としての水平床部５７を形成し、周囲に対して閉空間を与える治療ゲージ１４を形成する。閉空間である治療ゲージ１４の形成は、治療用ベッド５９上の患者８に高所による恐怖心が生じることを防止できる。
【００２５】
移動床１７に取り付けられたシリンダ６０は、特開２００１−３５３２２８号公報に記載の駆動シリンダである。駆動シリンダは、粒子線照射部４の回転角（言い換えれば回転ガントリー１の回転角）に応じて伸縮制御される。従って、粒子線照射部４がいかなる回転角だけ移動しても、移動床１７の縮小によるその長さ不足が生じず、治療用ベッド５９付近に足場としての水平床部５７を確実に確保できる。
【００２６】
本実施形態の最も大きな特徴は、回転ガントリー１の回転時に環状フレーム１５、１６のそれぞれの外周部に係合（接触）しつつ自転するとともに、回転ガントリー１と一緒に公転することにより、環状フレーム１５と環状フレーム１６における対向する位置を実質的に同じ位置に保持する連れ回り防止機構３４を設けたことである。連れ回り防止機構３４は、図５及び図７に示すように、回転ガントリー１の回転胴の内面に設置された一対の軸受３５に回転（自転）自在に取り付けられた連結軸（シャフト部材）３６、及び連結軸３６の両端部にそれぞれ取り付けられた回転体であるスプロケット３７，３８を有している。連れ回り防止機構３４は、例えば回転胴３の周方向において少なくとも一箇所（好ましくは複数箇所）に回転胴３に設置される。連れ回り防止機構３４は、回転胴３の周方向において、粒子線照射部４から離れた位置で回転胴３の内面に回転可能に設置される。
【００２７】
凹凸部としてのコンベアチェーン（無端状リンク）２８がリングガイド部１５Ａ、１６Ａの外周面にそれぞれ取り付けられる。コンベアチェーン２８の詳細構造を、図８（ａ）、（ｂ）に示す。コンベアチェーン２８は、多数のリンク部材２９及びリンク部材５９を交互に配置し、これらをピン３０を介した結合によって回動自在に関節結合して無端状（エンドレス）に構成される。各リンク部材２９は、ボルト孔３２を有するブラケット部３１をその両側に設けている。それぞれのボルト孔３２を通した取付ボルト３３を、リングガイド部１６Ａの外周部に取り付けることによって、リンク部材２９がリングガイド部１６Ａの外周面に設置される。全てのリンク部材２９がリングガイド部１６Ａの外周面に設置されると、一方のコンベアチェーン２８が、図７に示すように、リングガイド部１６Ａの外周面に設置される。他方のコンベアチェーン２８も同様にリングガイド部１５Ａの外周面に設置される。
【００２８】
連れ回り防止機構３４のスプロケット３７は、リングガイド部１５Ａの外周面に設置されたコンベアチェーン２８と噛み合っている。連れ回り防止機構３４の他のスプロケット３８は、リングガイド部１６Ａの外周面に設置されたコンベアチェーン２８と噛み合っている。換言すれば、スプロケット３７は、リングガイド部１５Ａに設置されたコンベアチェーン２８と接触し、スプロケット３８は、リングガイド部１６Ａに設置されたコンベアチェーン２８と接触している。
【００２９】
スプロケット３７及びスプロケット３８は、同数の歯を有し、それぞれの歯のピッチも等しい。リングガイド部１５Ａに設置されたコンベアチェーン２８とリングガイド部１６Ａに設置されたコンベアチェーン２８は、それぞれ、同数のリンク部材２９及び５９を有し、ピン３０のピッチも同じである。連結軸３６の回転軸心（＝スプロケット３７又はスプロケット３８の軸心）ｍは、回転ガントリー１の回転軸心（＝環状フレーム１５の軸心又は環状フレーム１６の軸心）ｋと平行になっている。言い換えれば、スプロケット３７の軸心から環状フレーム１５の軸心までの距離が、スプロケット３８の軸心から環状フレーム１６の軸心までの距離に等しくなっている。これにより、連れ回り防止機構３４は、後述のように環状フレーム１５と環状フレーム１６においてお互いに対向する位置を略保持する位置保持装置として機能する。
【００３０】
本実施形態では、一方のコンベアチェーン２８はリングガイド部１５Ａを介して間接的に環状フレーム１５に取り付けられ、他方のコンベアチェーン２８はリングガイド部１６Ａを介して間接的に環状フレーム１６に取り付けられている。しかしながら、ガイド溝５６を形成した環状フレーム１５の外周面に一方のコンベアチェーン２８を直接取り付け、ガイド溝５６を形成した環状フレーム１６の外周面に他方のコンベアチェーン２８を直接取り付けてもよい。そのような間接的な取り付け構造、及び直接的な取り付け構造は、共に、連れ回り防止機構３４に設けた一対の回転体と噛み合う噛み合い部を環状フレーム１５、１６にそれぞれ形成していることにほかならない。
【００３１】
次に、本実施形態の動作及び作用を説明する。
【００３２】
回転ガントリー用のモータを駆動して回転ガントリー１を回転させる。患者８に対する治療計画で決められたイオンビーム照射方向と粒子線照射部４の軸心が一致したときに、回転ガントリー１の回転を停止する。その後、患者８が載っている医療用ベッド５９を治療ゲージ１４内に挿入して、患者８の患部を粒子線照射部４の軸心の延長線上に来るように位置合わせを行う。
【００３３】
回転ガントリー１が回転する際には、回転胴３が回転する。環状フレーム１６はサポートロール２０を介し回転自在に保持されているため、サポートロール２０等において発生する摩擦力等に起因して、回転胴３の回転に伴って環状フレーム１６も回転しようとする。この現象を連れ回り現象という。また、移動床１７も回転胴３の回転による粒子線照射部４の移動によってリングガイド部１６Ａのガイド溝５６内を移動するため、移動する移動床１７の接触摩擦等により環状フレーム１６における連れ回り現象が更に増長される傾向となる。しかしながら、環状フレーム１５は架台１８に固定されているため、環状フレーム１５には連れ回り現象が発生しない。
【００３４】
本実施形態では、連れ回り防止機構３４が設けられているため、回転ガントリー１が回転した場合における環状フレーム１６の連れ回りが阻止される。この理由を以下に説明する。
【００３５】
連れ回り防止機構３４は、回転胴３に軸受３５を介して取り付けられ、スプロケット３７，３８がリングガイド部１５Ａ、１６Ａにそれぞれ設けられたコンベアチェーン２８と噛み合っているため、回転胴３の回転に伴って自転しながら回転胴３の回転方向（粒子線照射部４の移動方向）に移動する。回転胴３の回転方向（粒子線照射部４の移動方向）への連れ回り防止機構３４の移動は、リングガイド部１５Ａ、１６Ａの外周部に沿った連れ回り防止機構３４の公転である。
【００３６】
スプロケット３７が固定されたリングガイド部１５Ａに設けられたコンベアチェーン２８と噛み合っているため、スプロケット３７に連結軸３６により固定されたスプロケット３８は、リングガイド部１６Ａに設けられたコンベアチェーン２８に噛み合うことにより、連れ回り防止機構３４の公転の際において、リングガイド部１６Ａ、すなわち環状フレーム１６の連れ回りを阻止する。連れ回り防止機構３４による環状フレーム１６の連れ回り阻止の機能は、連れ回り防止機構３４の公転の間中、発揮される。このため、回転ガントリー１が回転しても、環状フレーム１６は実質的に回転しなく、常に停止している。本実施形態では、環状フレーム１５と環状フレーム１６においてお互いに対向する位置は、回転胴３、すなわち回転ガントリー１が回転しても、実質的に変わらない。回転ガントリー１の回転はリングガイド部１５Ａ、１６Ａの各ガイド溝５６に沿った移動床１７の移動をもたらすが、環状フレーム１５と環状フレーム１６においてお互いに対向する位置が実質的に変わらないため、本実施形態では水平床部５７は環状フレーム１５、１６の下側に常に実質的に水平に保持される。
【００３７】
この結果、治療ゲージ１４内に挿入された治療用ベッド５９付近に形成される水平床部５７により、医師１３等が医療行為を安全にできる作業スペースを治療用ベッド５９付近に常に確保できる。
【００３８】
前述したように、環状フレーム１６はサポートロール６によって回転胴３に相対的に回転可能に取り付けられているので、環状フレーム１６が実質的に常に停止していても、回転胴３、すなわち回転ガントリー１は環状フレーム１６の周囲で回転することができる。
【００３９】
もし、環状フレーム１６に前述の連れ回りが生じると、環状フレーム１５と環状フレーム１６におけるお互いに対向する位置が変わるため、移動床１７にねじり力が作用してそれが破損する可能性があるばかりか、リングガイド部１６Ａの下側に移動床１７の水平部が形成されなくなる。連れ回り防止機構３４を備える粒子線照射装置４０は、このような問題が生じない。
【００４０】
連れ回り防止機構３４は、連結軸３６が一対の軸受３５を介して回転胴３の内面に支持されているため、上記のように環状フレーム１６の回転を阻止するとき、回転胴３の回転と同期して回転胴３の回転方向に移動され、スプロケット３８と環状フレーム１６との接触位置、具体的にはスプロケット３８と環状フレーム１６の外周面に設置されたコンベアチェーン２８との接触位置が、順次、その回転方向に移動していく。連れ回り防止機構３４及び粒子線照射部４は、回転胴３の周方向において互いに所定の間隔を保ったまま、回転胴３の回転に伴いその回転方向に移動する。特許文献２では回転ガントリーの移動によって粒子線照射部が係止ロッドと干渉するために係止ロッドの出し入れ操作が必要になる。本実施形態では、粒子線照射部４の移動が連れ回り防止機構３４によって妨げられることがない。
【００４１】
本実施形態では、特許文献１に記載された、放射線照射部の回転方向と逆方向に放射線照射部の回転量と同じ量だけ移動側リングレールを回転させる駆動モータ、及び特許文献２に記載された、係止ロッドを移動させる電動シリンダに相当する、連れ回り阻止機構専用の駆動装置が不要となる。また、その駆動装置用の制御装置も不要である。本実施形態は、回転ガントリー１の回転に伴う環状フレーム１６の連れ回りを、連結軸３６で結合した一対のスプロケット３７，３８の回転ガントリー１への設置、及びコンベアチェーンの環状フレーム１５，１６への設置といった、連れ回り阻止機構専用の駆動装置を必要としない単純な構成で阻止することができる。従って、粒子線治療用照射室５５の構成を簡素化でき、しいては医療用粒子線照射装置４０の構成を簡素化できる。
【００４２】
本実施形態は、本質的には固定された環状フレーム１５に係合された部材で、回転ガントリー１に相対的に回転可能に設置された環状フレーム１６の回転を阻止する構造を採用している。この構造では上記部材が、粒子線照射部４の、回転胴３の周方向における３６０度の移動を拘束するため、本実施形態は、その部材を回転胴３、すなわち回転ガントリー１に設置することにより、その部材を粒子線照射部４と共に回転ガントリー１の回転方向に移動できる構成を採用したのである。
【００４３】
本発明の他の実施形態である医療用粒子線照射装置を、図９、図１０、図１１、図１２により説明する。本実施形態の医療用粒子線照射装置４０Ａは、上記実施形態の医療用粒子線照射装置４０において、粒子線治療用照射室５５を粒子線治療用照射室５５Ａに代えた構成を有する。粒子線治療用照射室５５Ａの構成のうち、粒子線治療用照射室５５の構成と同じ構成には同一の符号を付している。粒子線治療用照射室５５の構成と異なる部分について説明する。
【００４４】
粒子線治療用照射室５５Ａは、円筒形のチェーン取付部１６Ａａをボルト４０によりリングガイド部１６Ａの外周面に取り付ける（図１１、図１２参照）。コンベアチェーン２８は、チェーン取付部１６Ａａの内周面に取り付けられる。コンベアチェーン２８のその内周面への取り付けは、粒子線治療用照射室５５と同様にブラケット部３１を用いて行われる。コンベアチェーン２８のリングガイド部１５Ａへの取り付けは、リングガイド部１６Ａの場合と同様に、リングガイド部１５Ａの外周面に設置された円筒形のチェーン取付部１５Ａａの内周面に取り付けられる。
【００４５】
連れ回り防止機構３４は連結軸３６で結合した一対のスプロケット３７，３８を有し、回転胴３の内側に設けられている（詳細には図１０に示すように粒子線照射部４に固定された一対の軸受３５に連結軸３６が回転(自転)自在に支持されている）。連れ回り防止機構３４のスプロケット３７がチェーン取付部１５Ａａのコンベアチェーン２８と噛み合い、スプロケット３８がチェーン取付部１６Ａａのコンベアチェーン２８と噛み合っている。連結軸３６の回転軸心（＝スプロケット３７又はスプロケット３８の軸心）ｍ′は、回転胴３の回転軸心（＝固定フレーム１５の軸心又は回転フレーム１６の軸心）ｋと略平行になっている。すなわち、スプロケット３７の軸心から環状フレーム１５の軸心までの距離が、スプロケット３８の軸心から環状フレーム１６の軸心までの距離に等しくなっている。
【００４６】
本実施形態でも、スプロケット３７，３８が対応するコンベアチェーン２８と噛み合っているため、回転ガントリー１の回転に伴って連れ回り防止機構３４が自転しつつ回転ガントリー１の回転方向と同じ方向に移動する。従って、本実施形態も、前述の実施形態で生じる作用効果を得ることができる。更に、本実施形態は、チェーン取付部１５Ａａ，１６Ａａの内周面にそれぞれ設置した各コンベアチェーン２８に内側よりスプロケット３７，３８を噛み合わせているので、前述の実施形態よりもリングガイド部１５Ａ、１６Ａの外径を大きくすることができる。リングガイド部１５Ａ、１６Ａに形成した各ガイド溝５６を外側に向かって広げることができるため、移動床１７は前述の実施形態よりも外側に広がった位置でリングガイド部１５Ａ、１６Ａと係合する。従って、治療ゲージ１４を回転胴３の半径方向に大きくでき、治療ゲージ１４のスペースを広げることができる。
【００４７】
本実施形態では、一方のコンベアチェーン２８はチェーン取付部１５Ａａ及びリングガイド部１５Ａを介して間接的に環状フレーム１５に取り付けられ、他方のコンベアチェーン２８はチェーン取付部１６Ａａ及びリングガイド部１６Ａを介して間接的に環状フレーム１６に取り付けられている。しかしながら、コンベアチェーンの環状フレーム１５、１６への取り付けは、以下のように行ってもよい。すなわち、環状フレーム１５、１６の各側面にガイド溝５６を形成すると共に、そのガイド溝５６よりも外側にスプロケット３７，３８を挿入できる幅の広い環状溝をそれぞれ形成する。その環状溝の、回転胴３の軸心側を向いている内周面に、コンベアチェーン２８を直接取り付ける。スプロケット３７，３８はそれぞれの環状溝内に挿入して内側より該当するコンベアチェーン２８に噛み合わせる。これによって、本実施形態と同じ効果を得ることができる。更には、ガイド溝５６を形成した環状フレーム１５、１６の各外周面に円筒形のチェーン取付部をそれぞれ取り付け、このチェーン取付部の内周面にコンベアチェーン２８を取り付けてもよい。以上述べた各構成は、実質的に環状フレーム１５、１６に、回転ガントリー１の回転中心から外側に向かって連れ回り防止機構３４のスプロケットを噛み合わせることができる構成であると言える。
【００４８】
以上述べた各実施形態は連れ回り防止機構に設けたスプロケットをコンベアチェーンと噛み合せているが、これに限られず、双方を歯車による噛合接触としてもよいし、あるいはローラによる押圧摩擦力で係合させる押圧接触としてもよい。これらの場合も同様の効果を得る。
【００４９】
また以上述べた各実施形態はイオンビームの加速手段としてシンクロトロン４３を用いたが、これに代えて、サイクロトロンを用いても良い。サイクロトロンを用いる場合には前段加速器４２は不要であり、イオン源から出射されたイオンビームが、サイクロトロン内に入射され、サイクロトロンで加速された後にビーム輸送系４９に出射される。さらに、イオンビームはビーム輸送装置５を経て粒子線照射部４から治療用ベッド５９の上の患者８に照射される。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、粒子線を出射する照射部がどのような位置にあっても、屈曲自在な移動床により実質的に水平なアクセスフロアを形成できる。更に、本発明は装置構成を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施形態である医療用粒子線照射装置の概略構成図である。
【図２】図１の医療用粒子線照射装置に用いられた回転ガントリーの斜視図である。
【図３】図２の回転ガントリー内に設けられた粒子線治療用照射室の断面構造を表す横断面図であり、図５のIV−IV断面図である。
【図４】図２の回転ガントリー内に設けられた粒子線治療用照射室の全体概略構造を表す概念的縦断面図である。
【図５】図４に示す粒子線治療用照射室の要部詳細構造を表す縦断面図である。
【図６】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図７】移動床の両端部の支持構造を表す、図５のＡ部の拡大断面図である。
【図８】図７に示すコンベアチェーンの構造を示しており、（ａ）はコンベアチェーンの平面図で、（ｂ）はコンベアチェーンの側面図である。
【図９】本発明の他の実施形態である医療用粒子線照射装置に用いられる粒子線治療用照射室の要部詳細構造を表す縦断面図である。
【図１０】図９の粒子線治療用照射室の横断面図である。
【図１１】連れ回り防止機構の両端部の支持構造を表す、図９のＡ′部拡大断面図である。
【図１２】移動床の両端部の支持構造を表す、図９のＢ′部拡大断面図である。
【符号の説明】
１…回転ガントリー、３…回転胴、４…粒子線照射部、６，２０…サポートロール、１４…治療ゲージ（治療室）、１５…環状フレーム（第２フレーム、第２リング部材）、１６…環状フレーム（第１フレーム、第１リング部材）、１５Ａ、１６Ａ…リングガイド部（ガイド手段）、１７…移動床、２４…板、２８…コンベアチェーン、３４…連れ回り防止機構（連れ周り防止装置、フレーム位置保持装置、位置保持装置）、３５…軸受、３６…連結軸（シャフト部材）、３７、３８…スプロケット（回転体）、４０、４０Ａ…医療用粒子線照射装置、４１…荷電粒子ビーム発生装置、４３…シンクロトロン、５５、５５Ａ…粒子線治療用照射室、５６…ガイド溝、５７…水平床部、５９…治療用ベッド。

Claims

粒子線を出射する照射部が設置された回転ガントリーと、
前記回転ガントリー内に配置されて前記回転ガントリーに相対的に回転可能に支持された第１フレームと、
前記第１フレームに対向して配置され、固定された第２フレームと、
前記回転ガントリーに設置されて前記第１フレーム及び前記第２フレームの双方に接触して、前記回転ガントリーの回転に伴う前記第１フレームの連れ回りを阻止する連れ回り阻止装置と、
前記第１フレームと前記第２フレームとの間に配置され、前記第１フレーム及び前記第２フレームと移動自在に係合されて下側が実質的に水平となり、更に前記回転ガントリーの回転に伴って移動する屈曲自在な移動床と、
を備え、
前記連れ回り阻止装置は、前記回転ガントリーの回転に伴ってそのガントリーの回転方向に移動し、かつ自転可能に前記回転ガントリーに取り付けられており、
前記連れ回り阻止装置は、前記第１フレーム及び前記第２フレームに噛合接触又は押圧接触することを特徴とする医療用粒子線照射装置。
粒子線を出射する照射部が設置された回転ガントリーと、
前記回転ガントリー内に配置されて前記回転ガントリーに相対的に回転可能に支持された第１フレームと、
前記第１フレームに対向して配置され、固定された第２フレームと、
前記回転ガントリーに設置されて前記第１フレームと前記第２フレームの双方に接触し、前記第１フレームと前記第２フレームの対向している位置を、前記回転ガントリーの回転にかかわらず、実質的に同じ位置に保持する連れ回り阻止装置と
前記第１フレームと前記第２フレームとの間に配置され、前記第１フレーム及び前記第２フレームと移動自在に係合されて下側が実質的に水平でかつ治療用ベッドが挿入される治療室を内側に形成し、更に前記回転ガントリーの回転に伴って移動する屈曲自在な移動床と、
を備え、
前記連れ回り阻止装置は、前記回転ガントリーの回転に伴ってそのガントリーの回転方向に移動し、かつ自転可能に前記回転ガントリーに取り付けられており、
前記連れ回り阻止装置は、前記第１フレーム及び前記第２フレームに噛合接触又は押圧接触することを特徴とする医療用粒子線照射装置。
粒子線を出射する照射部が設置された回転ガントリーと、
前記回転ガントリー内に配置されて前記回転ガントリーに相対的に回転可能に支持された第１フレームと、
前記第１フレームに対向して配置され、固定された第２フレームと、
前記回転ガントリーに設置されて前記第１フレームと前記第２フレームの双方に接触し、前記回転ガントリーの回転に伴って前記第２フレームの周方向に移動するフレーム位置保持装置と、
前記第１フレームと前記第２フレームとの間に配置され、前記第１フレーム及び前記第２フレームと移動自在に係合されて下側が実質的に水平でかつ治療用ベッドが挿入される治療室を内側に形成し、更に前記回転ガントリーの回転に伴って移動する屈曲自在な移動床とを備え、
前記フレーム位置保持装置は、自転可能に前記回転ガントリーに設置され、
前記フレーム位置保持装置は、前記第１フレーム及び前記第２フレームに噛合接触又は押圧接触することを特徴とする医療用粒子線照射装置。
前記第１フレーム及び前記第２フレームは、前記移動床の両端部がそれぞれ別々に係合されて下側に水平部を有する移動床ガイド部を、それぞれ設けている請求項１または請求項２に記載の医療用粒子線照射装置。
前記連れ回り阻止装置は、前記第１フレーム及び前記第２フレームに対し、前記回転ガントリーの回転中心より外側に向かって噛合接触又は押圧接触する請求項１又は２記載の医療用粒子線照射装置。
前記連れ回り阻止装置は、前記第１フレームに設けられた第１凹凸部と噛み合う凹凸部を有する第１回転体と、前記第２フレームに設けられた第２凹凸部と噛み合う凹凸部を有する第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体とを連結するシャフト部材とを備え、前記シャフト部材が前記回転ガントリーに自転自在に取り付けられた請求項１又は２記載の医療用粒子線照射装置。
粒子線を出射する粒子線照射部を支持する回転ガントリーと、
前記回転ガントリー内に配置されて前記回転ガントリーに相対的に回転可能に支持された第１リング部材と、
前記第１リング部材との間に、前記第１リング部材の周方向における前記粒子線照射部の移動経路を挟んで配置され、固定された第２リング部材と、
前記回転ガントリーに設置されて前記第１リング部材と前記第２リング部材の双方に接触し、前記第１リング部材と前記第２リング部材の周方向における位置を、前記回転ガントリーの回転にかかわらず、実質的に同じ位置に保持する位置保持装置と、
前記第１及び前記第２リング部材にそれぞれ設けられて下側に略水平部を有する移動床ガイド部と、
前記第１リング部材と前記第２リング部材との間に配置され、前記第１及び前記第２リング部材に設けられたそれぞれの前記移動床ガイド部によってガイドされて、前記回転ガントリーの回転に伴って移動し、治療用ベッドが挿入される治療室を内側に形成する屈曲自在な移動床と
を備え、
前記位置保持装置は、前記回転ガントリーの回転に伴ってそのガントリーの回転方向に移動し、かつ自転可能に前記回転ガントリーに取り付けられており、
前記連れ回り阻止装置は、前記第１リング部材及び前記第２リング部材に噛合接触又は押圧接触することを特徴とする医療用粒子線照射装置。
前記位置保持装置は、前記第１リング部材及び前記第２リング部材に対し、前記回転ガントリーの回転中心より外側に向かって噛合接触又は押圧接触する請求項７記載の医療用粒子線照射装置。
前記位置保持装置は、前記第１リング部材に設けられた第１凹凸部と噛み合う凹凸部を有する第１回転体と、前記第２リング部材に設けられた第２凹凸部と噛み合う凹凸部を有する第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体とを連結するシャフト部材とを備え、前記シャフト部材が前記回転ガントリーに自転自在に取り付けられた請求項７記載の医療用粒子線照射装置。
前記第１回転体の回転中心と前記第１リング部材の回転中心との間の距離が、前記第２回転体の回転中心と前記第２リング部材の回転中心との間の距離に実質的に等しい請求項９記載の医療用粒子線照射装置。
前記位置保持装置を、前記回転ガントリーの周方向複数箇所にそれぞれ設けた請求項７記載の医療用粒子線照射装置。
前記位置保持装置は、前記第１リング部材に設けられた第１無端状リンクと噛み合う第１スプロケットと、前記第２リング部材に設けられた第２無端状リンクと噛み合う第２スプロケットと、前記第１スプロケットと前記第２スプロケットとを連結するシャフト部材とを備え、前記シャフト部材が前記回転ガントリーに自転自在に取り付けられている請求項７記載の医療用粒子線照射装置。
粒子線を出射する粒子線照射部を支持する回転ガントリー内に配置されて前記回転ガントリーに相対的に回転可能に支持された第１リング部材と、
前記第１リング部材に対向して配置され、固定された第２リング部材と、
前記回転ガントリーの回転に伴って前記回転ガントリーの回転方向に移動し、前記第１リング部材及び前記第２リング部材に接触して、前記回転ガントリーの回転に伴う前記第１リング部材の連れ回りを阻止する連れ回り阻止装置と、
前記第１リング部材と前記第２リング部材との間に配置され、前記第１リング部材及び前記第２リング部材と移動自在に係合されて下側が実質的に水平となり、更に前記回転ガントリーの回転に伴って移動する屈曲自在な移動床と、
を備え、
前記位置保持装置は、前記回転ガントリーの回転に伴ってその回転ガントリーの回転方向に移動し、かつ自転可能に前記回転ガントリーに取り付けられており、
前記連れ回り阻止装置は、前記第１リング部材及び前記第２リング部材に噛合接触又は押圧接触することを特徴とする粒子線治療用照射室。