粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于，即使带电粒子束为低能量，也以较小的射束尺寸对照射对象进行照射。本发明专利技术的粒子射线照射装置(58)的特征在于，包括：形成供带电粒子束(1)通过的真空区域的真空管道(6、7)；从真空区域释放带电粒子束(1)的真空窗8；在与射束轴垂直的方向上扫描带电粒子束(1)的扫描电磁铁(2、3)；具有对带电粒子束(1)的通过位置以及射束尺寸进行检测的位置监视器(5)的监视器装置(67)；覆盖真空窗(8)、并在下游侧配置有监视器装置(67)的低散射气体填充室(39)；以及对带电粒子束(1)的照射进行控制的照射管理装置(20)，低散射气体填充室(39)配置成使得监视器装置(67)与真空窗(8)在射束轴向上的相对位置能变更为规定位置，在照射带电粒子束(1)时，填充有散射比空气小的低散射气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置
本专利技术涉及一种利用粒子射线治疗癌症等的粒子射线照射装置及粒子射线治疗装置。
技术介绍
一般而言，粒子射线治疗装置包括：射束产生装置，该射束产生装置产生带电粒子束；加速器，该加速器与射束产生装置相连接，且对所产生的带电粒子束进行加速；射束输送系统，该射束输送系统输送加速到在加速器中所设定的能量为止之后射出的带电粒子束；以及粒子射线照射装置，该粒子射线照射装置设置在射束输送系统的下游，且用于将带电粒子束射向照射对象。粒子射线照射装置大致分为广域照射方式和扫描照射方式(点扫描、光栅扫描等)，广域照射方式是利用散射体将带电粒子束进行散射放大，使得经放大的带电粒子束与照射对象的形状相一致来形成照射野，而扫描照射方式是以细束状射束进行扫描来形成照射野，以使其与照射对象的形状相一致。广域照射方式利用准直器(collimator)和团块(borus)来形成与患部形状相一致的照射野。广域照射方式形成与患部形状相一致的照射野，防止向正常组织进行不需要的照射，因此成为了最广泛采用的、优异的照射方式。然而，需要针对每一位患者制作团块，或与患部相配合地使准直器进行变形。另一方面，扫描照射方式是不需要准直器和团块的、自由度较高的照射方式。然而，由于不使用防止向患部以外的正常组织进行照射的这些部件，因此要求高于广域照射方式的射束照射位置精度。近年来，为了治疗复杂形状的患部，对射束成形的自由度的要求越来越高。头颈部有眼球、视神经、脊髓、脑等众多重要脏器，因而存在应用扫描照射方式的需求。头颈部与躯干部分不同，由于头颈部的尺寸较小，因此到患部为止的深度较浅，所需的射束能量也较低。带电粒子束的能量与射束尺寸的关系如图17所示。横轴为带电粒子束的射束能量E(MeV)，纵轴为带电粒子束的射束尺寸S(mm)。射束尺寸以标准偏差计算的方式来计算。图17的射束尺寸S是在水中的等中心点的射束尺寸。特性92是由水散射引起的物理极限的射束尺寸，特性91是从现有的粒子射线照射装置的射束射出窗释放出的带电粒子束通过空气而进入患者身体时的射束尺寸。放射线在人体内部的照射特性与在水中相同，因而对在水中的照射特性进行探讨。例如在150MeV的质子射线的情况下，若忽略射束射出窗、位置监视器、空气等的损耗，则具有16cm左右的射程，而对于头颈部的情况，射程大多小于该射程。即，在考虑症例的情况下，尽管需要在比图17的150MeV更低的能量下较小的射束尺寸，但在现有技术的情况下，在比150MeV低的能量下，进入水之前的射束射出窗、位置监视器、空气所引起的散射(角)会带来较大影响，因此会变成非常大的射束尺寸。作为用于减小射束尺寸的方法，考虑缩小使带电粒子束散射的物质与被照射体(患部)的距离的方法。专利文献1公开了以下专利技术：在使用射束照射位置精度的要求较高的扫描照射方式的粒子射线治疗装置中，尽可能将会产生射束散射的障碍物放置在射束下游侧，从而减小射束尺寸。专利文献1的专利技术包括：照射装置，该照射装置具有对带电粒子束进行扫描的射束扫描装置以及在该射束扫描装置的下游侧设有射束射出窗的第一管道，使带电粒子束通过该第一管道内部，向照射对象照射带电粒子束；以及射束输送装置，该射束输送装置具有第二管道，使从加速器射出的带电粒子束通过第二管道的内部并输送给照射装置，对带电粒子束的位置进行测定的射束位置监视器(以下简称为位置监视器)经由保持构件安装在射束射出窗上，第一管道内部的真空区域与第二管道内部的真空区域连通。第一管道由两个管道构成，这两个管道通过波纹管密封接合。利用使第一管道沿射束轴向伸缩的管道伸缩单元和驱动单元使波纹管伸缩，使设置在射束射出窗附近的下游位置的位置监视器向管道的射束轴向移动，从而抑制患者与射束射出窗之间的气隙不必要地变大，从而缩小射束尺寸。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4393581号公报(0014段、0027段～0029段、图2)
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题专利文献1的粒子射线治疗装置为了使射束射出窗靠近患者，使用将作为第一管道的两个管道可伸缩地密封接合的波纹管。当用于使波纹管的内表面侧保持真空的真空波纹管如图18所示那样在保持内部的真空状态的同时、长期执行伸缩动作时，其可动范围受到限制。波纹管95呈现出最缩小状态，其长度为L2。波纹管94呈现出最伸长状态，其长度为L1。长度L3是长度L1与长度L2之差，该长度L3为可伸缩长度。可伸缩长度L3为最大长度L1的1/3左右，若要增大可伸缩长度，则整个真空波纹管的长度会变长。为了对躺在患者台上的患者的患部进行定位，患者在射束轴向的移动长度最少需要为370mm左右。在使真空波纹管伸缩来移动射束射出窗以及位置监视器的情况下，需要可伸缩长度L3在370mm以上。不仅是患者的射束轴向的移动长度，而且还需要根据与为了对患部进行定位而使用的X射线管以及X射线摄像装置的配置位置之间的位置关系，使射束射出窗以及位置监视器进一步避开患者。在使照射嘴前端部(安装有位置监视器的部分等前端部)移动到几乎接触到身体表面的位置的情况下，距离等中心为40mm，若将最大退避长度设为650mm，则需要610mm的可伸缩长度。此外，在扫描照射方式中，由于带电粒子束的扫描范围越向下游越大，因此需要增大真空波纹管的口径。但制造大口径且较长的真空波纹管是较为困难的。专利文献1的粒子射线治疗装置中，使带电粒子束通过真空时的真空通过长度可变来尽可能地缩小照射到患部的射束尺寸，但由于要设置真空波纹管，因此装置较为复杂。此外，在无法获得足够的可伸缩长度的情况下，无法使射束射出窗以及位置监视器充分靠近患者，其结果是，可能无法在头颈部的治疗所需的低能量下，使照射到患部的射束尺寸足够小。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种粒子射线照射装置，即使带电粒子束是低能量，也能以较小的射束尺寸对照射对象进行照射。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术所涉及的粒子射线照射装置包括：真空管道，该真空管道形成供带电粒子束通过的真空区域；真空窗，该真空窗设置在真空管道的下游侧，并从真空区域释放出带电粒子束，且具有非金属的窗板；扫描电磁铁，该扫描电磁铁在与射束轴垂直的方向上扫描带电粒子束；监视器装置，该监视装置具有对带电粒子束的通过位置以及射束尺寸进行检测的位置监视器；低散射气体填充室，该低散射气体填充室覆盖真空窗，并在下游侧配置有监视器装置；以及照射管理装置，该照射管理装置对带电粒子束的照射进行控制。低散射气体填充室配置成能使监视器装置与真空窗在射束轴向上的相对位置变更为所期望的位置，在照射带电粒子束时，填充有散射比空气小的低散射气体。专利技术效果根据本专利技术所涉及的粒子射线照射装置，由于配置成监视器装置与真空窗在射束轴向上的相对位置能变更为所期望的位置、且电荷粒子束通过填充有散射比空气小的低散射气体的低散射气体填充室，因此即使是低能量，也能以较小的射束尺寸对照射对象照射带电粒子束。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1中的粒子射线照射装置的结构图。图2是本专利技术的粒子射线治疗装置的简要结构图。图3是说明图1的照射系统设备的退避状态的图。图4是说明图1的照射系统设备的照射状态的图。图5是对实施方式1的低散射气体的供给以及排出结构进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粒子射线照射装置，将经由加速器加速后的带电粒子束照射到照射对象，其特征在于，包括：真空管道，该真空管道形成供所述带电粒子束通过的真空区域；真空窗，该真空窗设置在所述真空管道的下游侧，并从所述真空区域释放出所述带电粒子束；扫描电磁铁，该扫描电磁铁在与射束轴垂直的方向上扫描所述带电粒子束；监视器装置，该监视装置具有对所述带电粒子束的通过位置以及射束尺寸进行检测的位置监视器；低散射气体填充室，该低散射气体填充室覆盖所述真空窗，并在下游侧配置有所述监视器装置；以及照射管理装置，该照射管理装置对所述带电粒子束的照射进行控制，所述低散射气体填充室配置成使得所述监视器装置与所述真空窗在所述射束轴向上的相对位置能变更为所期望的位置，在照射所述带电粒子束时，填充有散射比空气小的低散射气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种粒子射线照射装置，将经由加速器加速后的带电粒子束照射到照射对象，其特征在于，包括：真空管道，该真空管道形成供所述带电粒子束通过的真空区域；真空窗，该真空窗设置在所述真空管道的下游侧，并从所述真空区域释放出所述带电粒子束，且具有非金属的窗板；扫描电磁铁，该扫描电磁铁在与射束轴垂直的方向上扫描所述带电粒子束；监视器装置，该监视器装置具有对所述带电粒子束的通过位置以及射束尺寸进行检测的位置监视器；低散射气体填充室，该低散射气体填充室覆盖所述真空窗，并在下游侧配置有所述监视器装置；照射管理装置，该照射管理装置对所述带电粒子束的照射进行控制；以及低散射气体装置，该低散射气体装置对所述低散射气体填充室执行低散射气体的供给以及释放，所述低散射气体填充室配置成使得所述监视器装置与所述真空窗在所述射束轴向上的相对位置能变更为所期望的位置，在照射所述带电粒子束时，填充有散射比空气小的所述低散射气体，所述低散射气体装置包括：向所述低散射气体填充室提供所述低散射气体的气体供给部；根据所述低散射气体填充室的气体压力的变动来改变容积的容积变动吸收部；以及从所述低散射气体填充室释放低散射气体的气体放出部。2.如权利要求1所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述低散射气体填充室包括：配置在下游侧的所述监视器装置；对所述监视器装置进行保持的监视器保持部；配置在所述真空管道的外周的上部密封件；以及以可移动方式对所述上部密封件和所述监视器保持部进行连接的风箱，所述监视器装置成为所述低散射气体填充室的下游侧的盖体。3.如权利要求1或2所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述监视器装置具有窗板，该窗板配置在位于所述低散射气体填充室内侧的一面侧，防止所述低散射气体通过到下游侧。4.如权利要求1或2所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述气体放出部具有：注入有油的油容器、以及对所述低散射气体填充室和所述油容器进行连接的配管。5.如权利要求1或2所述的粒子射线照射装置，其特征在于，所述气体放出部具有从所述低散射气体填充室朝所述监视器装置的下游侧释放所述低散射气体的配管。6.如权利要求1或2所述的粒子射线照射装置，其特征在于，包括射束数据处理装置，该射束数据处理装置基于由所述位置监视器检测到的所述带电粒子束的通过位置信息来判定所述射束尺寸，所述射束数据处理装置具有：射束尺寸计算部，该射束尺寸计算部基于所述通过位置信息来计算所述射束尺寸；以及异常判定部，该异常判定部在所述带电粒子束的计划后的目标射束尺寸与由所述射束尺寸计算部计算出的射束尺寸之差不在判定阈值的范围内时，向所述照射管理装置发送异常通知信号。7.如权利要求3所述的粒子射线照射装置，其特征在于，包括射束数据处理装置，该射束数据处理装置基于由所述位置监视器检测到的所述带电粒子束的通过位置信息来判定所述射束尺寸，所述射束数据处理装置具有：射束尺寸计算部，该射束尺寸计算部基于所述通过位置信息来计算所述射束尺寸；以及异常判定部，该异常判定部在所述带电粒子束的计划后的目标射束尺寸与由所述射束尺寸计算部计算出的射束尺寸之差不在判定阈值的范围内时，向所述照射...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田昌广，原田久，花川和之，大谷利宏，片寄雅，本田泰三，山田由希子，蒲越虎，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP