JP2012187269A - 荷電粒子線照射システム、及び中性子線照射システム - Google Patents

Abstract

【課題】荷電粒子を加速させる加速器を回転ガントリーに取り付けることで、省スペース化を図りつつ、加速器から発生する２次的な放射線による被曝のおそれを低減することが可能な荷電粒子線照射システムを提供する。
【解決手段】陽子線治療装置（荷電粒子線照射装置）１では、回転軸回りに回転可能なガントリー３に、荷電粒子を加速させる加速器２を取り付ける。加速器２の側面２ａと治療台３４（被照射体）との間に、放射線を遮蔽する遮蔽体４１を配置する。これにより、加速器２内で荷電粒子が磁極や電極などの部品と衝突することで発生する２次的な放射線を、遮蔽体４１によって遮蔽することができる。これらにより、システム全体の省スペース化を図りつつ、加速器２から発生する２次的な放射線による患者の被曝を防止する。
【選択図】図３

Description

本発明は、荷電粒子線照射システム、及び中性子線照射システムに関する。

陽子ビームなどの荷電粒子を患者に照射してがん治療を行う設備が知られている。この種の設備は、イオン源により生成されたイオン（荷電粒子）を加速させる粒子加速器、粒子加速器で加速された荷電粒子を輸送する輸送ライン、及び患者に対して任意の方向から荷電粒子を照射する回転自在の照射装置（回転ガントリー）を備えている。

下記特許文献１に記載の荷電粒子放射線治療システムでは、ビーム発生粒子加速器が、回転ガントリーに取り付けられている。この加速器は、加速器から出射されたビームが、患者に対して直接的に照射されるように、回転ガントリーに支持されている。

特表２００９−５１５６７１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来技術では、加速器内において、加速された荷電粒子の一部が、磁場を発生させるための電極や磁極などの部品に衝突し、この衝突の際に発生する２次放射線（中性子線、ガンマ線など）が、患者が存在する方向に進行するおそれがある。このように、荷電粒子が加速器内の部品に当たることで発生して加速器の側面から放射される２次的な放射線による患者の被曝を低減又は防止することが求められている。

本発明は、上記の課題を解決することを目的としており、荷電粒子を加速させる加速器を回転ガントリーに取り付けることで、省スペース化を図りつつ、加速器から発生する２次的な放射線による被曝のおそれを低減することが可能な荷電粒子線照射システム、及び中性子線照射システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る荷電粒子線照射システムは、荷電粒子を周回軌道に沿って加速し、荷電粒子線を出射する加速器と、加速器を搭載し、所定軸線周りに回転又は揺動可能なガントリーと、ガントリーに搭載され、加速器から出射された荷電粒子線を被照射体に向けて照射可能である照射部と、を備え、ガントリー内に設けられていると共に、周回軌道の径方向に交差する面である加速器の側面から放射される放射線を遮蔽する遮蔽体が配置されていることを特徴としている。

また、本発明に係る中性子線照射システムは、荷電粒子を周回軌道に沿って加速し、荷電粒子線を出射する加速器と、加速器を搭載し、所定軸線回りに回転又は揺動可能なガントリーと、加速器から出射された荷電粒子線が照射されることにより中性子線を発生させる中性子線発生部と、ガントリーに搭載され、中性子線発生部で発生した中性子線を被照射体に向けて照射可能である照射部と、を備え、ガントリー内に設けられると共に、周回軌道の径方向に交差する面である加速器の側面から放射される放射線を遮蔽する遮蔽体が配置されていることを特徴としている。

このような荷電粒子線照射システム、及び中性子線照射システムによれば、荷電粒子を加速させる加速器、加速器から出射された荷電粒子線（又は荷電粒子線を照射することにより発生した中性子線）を照射する照射部が、ガントリーに取り付けられているため、荷電粒子線又は中性子線を照射するための装置全体を小型化することができる。また、この装置全体が一体型に纏めて構成されるため、事前に工場などで組み上げることも可能となり、工場で組み上げたものを設置現場まで輸送して、そのまま設置することもできる。

また、この荷電粒子線照射システム、及び中性子線照射システムでは、加速器の側面と被照射体との間に、放射線を遮蔽する遮蔽体が配置されているため、加速器の側面から放射される２次的な放射線が、遮蔽体によって遮蔽されることになる。これにより、加速器内で荷電粒子が磁極や電極などの部品と衝突することで発生する２次的な放射線は、遮蔽体によって遮蔽されるので、加速器から発生して側面から放射される２次的な放射線による患者の被曝を抑制することができる。

ここで、遮蔽体は、周回軌道の周方向において、被照射体と対向する側面の部分から放射される放射線を遮蔽する位置のみに配置されていることが好適である。これにより、例えば、加速器の側面において、被照射体が存在する方向の部分のみに遮蔽体を配置し、被照射体が存在していない方向の側面部分に遮蔽体を配置しない構成とすることができる。そのため、遮蔽体を効果的に配置することができ、遮蔽体の設置スペースを省略することができる。その結果、側部に遮蔽体を有する加速器の大型化を抑制することができる。また、ガントリーの重量増加を抑制することができる。

また、ガントリー内に設けられ、被照射体へ荷電粒子線が照射される照射室を有し、遮蔽体は、照射室を構成する壁部に支持されていることが好ましい。これにより、遮蔽体を照射室を構成する壁部に取り付けることで、遮蔽体を加速器に取り付けないようにすることができる。そのため、例えば、加速器をメンテナンス（点検、補修など）する際に、遮蔽体を取り外す必要がなくなり、メンテナンスを容易に行うことができる。

また、遮蔽体は、加速器の側面の全周を覆うように配置され、遮蔽体の荷電粒子線の出射口側に切欠き部が形成されている。これにより、加速器の側面から放射される放射線を全周にわたって遮蔽することができる。

また、加速器から出力された荷電粒子を輸送する輸送ラインに設けられ、荷電粒子のうち所望のエネルギー幅の荷電粒子を選択的に通過させるエネルギー選択部を備え、当該エネルギー選択部と被照射体との間には、放射線を遮蔽する他の遮蔽体が配置されていることが好適である。所望のエネルギー幅の荷電粒子を選択的に通過させるエネルギー選択部では、選択されないエネルギー幅の荷電粒子は、エネルギー選択部を通過することなくエネルギー選択部内の部品に衝突することになる。このとき、荷電粒子が衝突することで２次的な放射線が発生するため、エネルギー選択部と被照射体との間に遮蔽体を配置することで、２次的な放射線を遮蔽する。これにより、エネルギー選択部で発生する２次的な放射線による被曝のおそれを低減することができる。

また、遮蔽体は、複数の異なる材質が遮蔽体の厚み方向に積層されて構成されていることが好ましい。これにより、例えば、遮蔽体の厚み方向において、高エネルギーの２次的な放射線を遮蔽する能力が高い方の材料をサイクロトロン２の側面側に配置し、低エネルギーの２次的な放射線を遮蔽する能力が高い方の材料を外側に配置することにより、遮蔽シールド４４を小型化することができる。

本発明に係る荷電粒子線照射システムによれば、荷電粒子を加速させる加速器を回転ガントリーに取り付けることで、省スペース化を図りつつ、加速器から発生する２次的な放射線による被曝のおそれを低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る陽子線治療システム（荷電粒子線照射システム）の概観を示す斜視図である。 回転部の回転軸線に沿って、図１から回転部の半分を取り除いた一部切り欠き斜視断面図である。 図１の陽子線治療システムの縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る陽子線治療システムの縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る陽子線治療システムの縦断面図である。 本発明の第４実施形態に係る陽子線治療システムの縦断面図である。 本発明の第５実施形態に係る陽子線治療システムの縦断面図である。 本発明の第６実施形態に係る陽子線治療システムを示す概略構成図である。 本発明の第７実施形態に係る陽子線治療システムを示す概略構成図である。 図９中のシンクロサイクロトロン、及びシンクロサイクロトロンの側面に設けられた遮蔽シールドを示す斜視図である。 本発明の第８実施形態に係る中性子線治療システムを示す概略構成図である。

以下、本発明に係る荷電粒子線照射システムの好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、荷電粒子線照射システムを陽子線治療システムとした場合について説明する。陽子線治療システムは、例えばがん治療に適用されるものであり、患者の体内の腫瘍（照射目標）に対して、陽子ビーム（荷電粒子線）を照射する装置である。

（第１実施形態）
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る陽子線治療システム１について説明する。図１は、本実施形態に係る陽子線治療システム１の概観を示す斜視図であり、図２は、回転部の回転軸線に沿って、図１から回転部の半分を取り除いた一部切り欠き斜視断面図であり、図３は、図１の陽子線治療システムの回転軸線に沿う縦断面図である。

図１〜図３に示すように、陽子線治療システム１は、陽子ビームを生成するサイクロトロン（粒子加速器）２と、円筒形状をなし、回転軸線周りに３６０°回転可能な外殻部（ガントリー）３と、陽子ビームを照射目標に向けて照射可能な照射部４と、サイクロトロン２で生成された陽子ビームを照射部４へ輸送する輸送ライン５と、を備えて構成されている。

サイクロトロン２は、イオン源（図示せず）から供給されるイオン（水素の陽イオン）を真空箱（図示せず）の内部で加速させて、陽子ビームを生成する。サイクロトロン２の内部には、イオンを加速させるための磁場を形成するために、電磁石（鉄ヨーク）、電極などの部品（不図示）が配置されている。イオンは、形成された磁場によって、らせん状の軌道（周回軌道）に沿って加速される。サイクロトロン２では、イオンを加速させた後に陽子ビームを出射する。サイクロトロン２は輸送ライン５に連絡しており、生成された陽子ビームは輸送ライン５に導入される。

外殻部（ガントリー）３は、図１及び図２に示すように、薄肉構造の円筒体であり、剛性を保ちつつ軽量化できるよう構成されている。外殻部３は、外殻部３の下方に配置されたローラ装置４０によって、円筒形状の軸心Ａ周りに回転自在に支持されている。外殻部３は、円筒形状の両端部近傍の外周面にて、ローラ装置４０と当接し、モータ（図示せず）によりローラ装置４０が駆動すると回転力が付与される。また、ブレーキ装置（図示せず）によって回転が停止される。なお、外殻部３の軸線方向の全長は例えば８メートルであり、直径は例えば６メートルである。なお、ガントリーは、円筒体を有していない構成でもよく、軸線Ａ回りに１８０°揺動可能な枠体を有する構成でもよい（例えば図８参照）。

外殻部３は、図２に示すように、その内部に、軸心Ａ（所定軸線）と略直交するように仕切板３１を備える。外殻部３は、この仕切板３１によって、その内部を軸心方向に治療用領域（照射室）３２及び陽子ビーム生成用領域（ビーム生成室）３３の２つの領域に区切られている。また、本実施形態の陽子線治療システム１では、図３に示すように、サイクロトロン２の側面２ａと、治療台３４との間に、遮蔽シールド４１が設けられている（詳しくは後述する）。なお、図２では、図を見易くするために、サイクロトロン２の側部に設けられた遮蔽シールド４１の図示を省略している。

治療用領域３２には、陽子線治療の患者が横たわる治療台３４が配置される。治療台３４は、陽子ビーム照射時には、移動手段３５により外殻部３の回転軸Ａの近傍に配置される。また、治療台３４は、移動手段３５により、外殻部３の治療用領域３２側の端部３６の開口を介して、陽子線治療システム１の外部及び内部（治療用領域３２）の間を移動可能である。

この外殻部３の治療用領域３２には、さらに照射部４が、外殻部３の回転軸Ａに向かう方向Ｂにビームを照射するように固定して設置されている。照射部４は、外殻部３の回転に伴って治療台３４の周囲を自在に回動し、外殻部３の回転軸周りの任意の方向から、治療台３４の患者に対して陽子ビームを照射することができる。なお、照射部４はガントリーの回転に伴って回転可能であれば、その他の位置に取り付けられていても良く、例えば、外郭部３の内周面や、ベンディングマグネット５３の端部などに取り付けられていてもよい。

輸送ライン５は、その始端においてサイクロトロン２と連結され、終端において照射部４と連結されており、サイクロトロン２で加速された陽子ビームを照射部４へ輸送する。輸送ライン５は、陽子ビームを収束させるための複数の四極電磁石５１、陽子ビームの照射エネルギーを調整するための複数（図２では３個）のＥＳＳ（エネルギー選択システム、エネルギー選択部）５２などを備え、その終端において、照射部４と連結する直前の位置に、陽子ビームを（本実施形態では略９０度）湾曲させ、照射部４への陽子ビームの入射方向を決めるベンディングマグネット（偏向磁石）５３を備えている。ベンディングマグネット５３は、図２に示すように、治療用領域３２において、照射部４から外殻部３の遠心方向に設置されている。なお、輸送ライン５には、その全体にわたり、陽子ビームの軌道に沿ってビーム輸送管（図示省略）が設けられている。

ＥＳＳ５２は、輸送されてきた所定のエネルギー分布を有する陽子ビームから所望のエネルギー幅の陽子ビームを選択的に取り出すものである。ＥＳＳ５２には、複数のスリットが設けられ、陽子ビームが通過可能なスリットを設定することで、所望のエネルギー幅の荷電粒子のみを選択的に通過させる。換言すれば、その他のスリットを閉止することで、所望のエネルギー幅ではない陽子ビームを通過させないようにする。

特に本実施形態では、円筒形状の外殻部３が、陽子線治療システム１全体の外殻として機能し装置全体の剛性を保ちつつ軽量化できるよう構成され、さらに、サイクロトロン２及び輸送ライン５の各要素は、この外殻部３の内側に少なくとも一部が収容され、当該外殻部３により保持されている。ここで、「外殻部３により保持されている」とは、具体的には、外殻部３の内面に直接取り付けられる状態、ブラケット等の部材を介して外殻部３の内面に連結される状態を意味する。そして、このような構成により、本実施形態の陽子線治療システム１は、陽子線治療に係る全ての構成要素を一体型に纏めたコンパクトな構成をとるものである。

サイクロトロン２は、図２に示すように、輸送ライン５の終端（少なくともベンディングマグネット５３）の位置に対して、外殻部３の回転軸Ａまわりで対向する位置にて外殻部３により保持されている。言い換えると、サイクロトロン２とベンディングマグネット５３とが、外殻部３の回転軸Ａに平行な視線で見て、当該回転軸Ａを中心として１８０度対向する位置、より詳細には、回転軸Ａに平行な視線で見て、回転軸Ａを挟んで対称の位置で外殻部３によりそれぞれ保持されている。このように配置することで、サイクロトロンをベンディングマグネットのカウンターウェイトとして利用でき、カウンターウェイトを省略できる。

輸送ライン５は、図２に示すように、サイクロトロン２と連結する始端から、まず、外殻部３の軸心Ａ方向と平行に、外殻部３の内周面に沿って、陽子ビーム生成用領域３３側の端部３７（治療用領域３２側の端部３６とは反対の方）へ向けて延在する。次に、外殻部３内部の端部３７近傍で、３個のＥＳＳ５２を利用して、外殻部３の軸心Ａを通りつつ、１８０度湾曲して、始端の位置と対向する外殻部３の内周面まで延在する。そして、軸心Ａ方向と平行に、外殻部３の内周面に沿って、治療用領域３２のベンディングマグネット５３まで延在する。

つまり、サイクロトロン２及び輸送ライン５の各要素は、外殻部３の回転軸Ａに沿って円筒体の直径方向に延在する仮想平面上（図２の外殻部３断面に相当）に略Ｕ字状に配置される。なお、サイクロトロン２及び輸送ライン５の各要素は、略Ｕ字状に配置されるものに限定されず、その他の配置でもよく、例えば略Ｌ字状に配置されているものでもよい。下部側にサイクロトロン２が配置され、このサイクロトロン２から上方へ延在し、上部側で屈曲されて水平方向へ延在して照射部４へ連続するような配置でもよい。

なお、サイクロトロン２及び輸送ライン５の各要素は、外殻部３の内面上に保持されるのが好ましいが、一部分が外殻部３外周面側に突出して露出し少なくとも一部が外殻部３の内面側にあってもよい。例えば、図１、図２の例では、外殻部３は、上部に開口し輸送ライン５に沿って延びる矩形の切り欠き部３ａを有している。そして、四極電磁石５１とベンディングマグネット５３とが、外殻部３の外側から見て、切り欠き部３ａを通じて露出している。この例のように、サイクロトロン２及び輸送ライン５の一部分が外殻部３の外側に露出する構成を採用することで、必要に応じ、外殻部３の外側から切り欠き部３ａを通じてサイクロトロン２や輸送ライン５にアクセスすることができ、外殻部３の外側からメンテナンスを行うことができるので、メンテナンス性が向上する。

また、サイクロトロン２は、陽子を真空箱の内部で周回させて加速するために中心軸をもつ円柱形状をなすのが一般的である。図２に示すように、サイクロトロン２は、その中心軸を外殻部３の軸心Ａと直交するように配置してもよいし、外殻部３の軸心と平行に配置してもよい。

ここで、本実施形態の陽子線治療システム１は、図３に示すように、サイクロトロン２の側面２ａの表面に、遮蔽シールド４１が設置されている。サイクロトロン２の側面２ａは、陽イオンの周回軌道Ｓの径方向Ｒに交差する面を成している。遮蔽シールド４１は、サイクロトロン２の側面２ａにおいて、治療台３４（患者、被照射体）が存在する方向の一部分のみに限定して配置され、治療台３４が存在しない方向の部分の側面には、遮蔽シールド４１が配置されていない構成となっている。治療台３４が存在しない方の側面は、遮蔽シールド４１に覆われておらず、露出している。

サイクロトロン２は、図３に示す状態において、治療台３４よりも下方でかつ仕切板３１の背面側に配置されている。遮蔽シールド４１は、治療台３４に横たわる患者の一方の端部（頭頂部）Ｐ１を通過する接線Ｌ１と、患者の他方の端部（足先）Ｐ２を通過する接線Ｌ２との間のサイクロトロン２の側面２ａにのみ配置されている。具体的には、遮蔽シールド４１は、周方向Ｓにおいて、接線Ｌ１の側面２ａとの接点Ｐ３と、接線Ｌ２の側面２ａとの接点Ｐ４との間に配置され、遮蔽シールド４１が配置されていない側面では、サイクロトロン２が露出している。サイクロトロン２の側面２ａから放射される放射線が、直接的に治療台３４及び患者３４に照射しないように、サイクロトロン２の側面２ａにおいて、治療台３４（患者、被照射体）が存在する方向の部分にのみ遮蔽シールド４１を配置されている。このように遮蔽シール４１を配置することで、周回軌道の周方向Ｓにおいて、被照射体（３４）と対向する側面２ａの部分から放射される放射線のみを遮蔽する位置に、遮蔽体を配置している。

なお、患者の身長は人それぞれで異なるので、遮蔽シールド４１の大きさを設定する際は、高身長の患者にも対応できるように、患者の身長に余裕をもたせて（身長を高めにして）遮蔽シールド４１の大きさを設定する。

遮蔽シールド４１は、放射線（ガンマ線、中性子線）を遮蔽する材質で構成されている。遮蔽シールドに適用可能な材質としては、例えば、鉄、ポリエチレンなどが挙げられる。また、ポリエチレンにホウ素などを添加したものを遮蔽シールド４１に適用してもよい。

また、遮蔽シールド４１は、例えば、サイクロトロン２の側面に設けられた支持部（不図示）にボルト固定されている。

このような陽子線治療システム１によれば、サイクロトロン２及び輸送ライン５は、筒形状をなす外殻部３内に少なくとも一部が収容されるため、陽子ビームを照射するために必要な構成要素（サイクロトロン２、輸送ライン５、照射部４）が一体型の装置としてまとめられるので、装置全体を小型化することができる。また、陽子線治療システム１全体が一体型に纏めて構成されるため、事前に工場などで組み上げることも可能となり、工場で組み上げたものを設置現場まで輸送してそのまま設置することもできる。この装置の設置現場で組み立てる必要がなくなる。このため、事前に工場などで装置を組み上げれば、設置現場での性能試験までの工程を短縮でき、性能試験を事前に工場で実施することも可能となる。この結果、小型化かつ据付工程短縮化が可能となるので、陽子線治療システム１の設置場所の選択肢が広がり、汎用性の向上を図ることができる。さらに、陽子線治療システム１の全体を筒形状の外殻部３で覆う構造をとるので、剛性を保ちつつ軽量化することができる。そして、剛性を保つことができるので、例えばサイクロトロン２の重量などに起因する装置の撓みを抑制して、照射部４のアイソセンター（回転軸Ａと陽子ビームの中心線との交点）のずれの発生を防ぐことが可能となり、陽子ビームの照射制度を向上することができる。

また、陽子線治療システム１によれば、遮蔽シールド４１が、サイクロトロン２の側面と治療台３４との間に配置されているため、サイクロトロン２から放射される２次的な放射線が遮蔽される。これにより、サイクロトロン２の内部で陽イオンが磁極や電極などの部品と衝突することで発生する２次的な放射線が、側面に設けられた遮蔽シールド４１によって遮蔽される。その結果、サイクロトロン２で発生して側面から放射される２次的な放射線による患者の被曝を抑制することができる。なお、遮蔽されていない部分からの２次的放射線は、外殻部３の内周面等に衝突して減衰するため、外殻部３内で反射する２次的放射線による影響は小さくなる。

また、遮蔽シールド４１は、陽イオンの周回軌道の周方向Ｓにおいて、治療台３４が存在する方の側面のみに配置されているため、遮蔽シールド４１を効果的に配置することができ、遮蔽シールド４１の設置スペースを省略することができる。その結果、装置の大型化、重量の増加を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態に係る陽子線治療システム１について説明する。図４は、第２実施形態に係る陽子線治療システム１の回転軸線に沿う縦断面図である。図４に示す第２実施形態に係る陽子線治療システム１が、図３に示す第１実施形態の陽子線治療システム１と異なる点は、ＥＳＳ５２と治療台３４との間に、さらに、遮蔽シールド４２が設けられている点である。

この遮蔽シールド４２は、ＥＳＳ５２から発生する２次的な放射線が、治療台３４が存在する方向に進行するのを防止するものである。遮蔽シールド４２は、外殻部３に直接支持されていてもよく、その他の部材を介して、外殻部３に支持される構成でもよい。遮蔽シールド４２は、サイクロトロン２の側面に設けられた遮蔽シールド４１と同じ材質によって構成されていてもよく、遮蔽シールド４１と異なる材質によって構成されていてもよい。

遮蔽シールド４２は、例えば、ガントリーの回転軸Ａと交差するように配置されている。遮蔽シールド４２は、軸線方向Ａにおいてサイクロトロン２と複数のＥＳＳ５２との間に配置されている。本実施形態の陽子線治療システム１では、１枚の遮蔽シールド４２によって複数のＥＳＳ５２から発生する２次的な放射線を遮蔽する構成とされている。

このような第２実施形態に係る陽子線治療システム１では、サイクロトロン２の側面を覆うように配置された遮蔽シールド４１の他に、治療台３４とＥＳＳ５２との間に配置された遮蔽シールド４２を備える構成であるため、ＥＳＳ５２から発生した２次的な放射線による患者の被曝を抑制することができる。ＥＳＳ５２では、ＥＳＳ５２を通過することなく衝突した荷電粒子から２次的な放射線が発生するが、遮蔽シールド４２によって遮蔽することができる。

（第３実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第３実施形態に係る陽子線治療システム１について説明する。図５は、第３実施形態に係る陽子線治療システム１の回転軸線に沿う縦断面図である。図５に示す第３実施形態に係る陽子線治療システム１が、図４に示す第２実施形態の陽子線治療システム１と異なる点は、複数のＥＳＳ５２からの放射線を一枚の遮蔽シールド４２で遮蔽する構成に代えて、複数のＥＳＳ５２からの放射線を複数の遮蔽シールド４２Ｂで遮蔽する構成とした点である。

この遮蔽シールド４２Ｂは、ＥＳＳ５２から発生する２次的な放射線が、治療台３４が存在する方向に進行するのを防止するものである。遮蔽シールド４２Ｂは、外殻部３に直接支持されていてもよく、その他の部材を介して、外殻部３に支持される構成でもよい。遮蔽シールド４２Ｂは、例えば、ＥＳＳ５２に固定される構成でもよい。遮蔽シールド４２は、サイクロトロン２の側面に設けられた遮蔽シールド４１と同じ材質によって構成されていてもよく、遮蔽シールド４１と異なる材質によって構成されていてもよい。

複数の遮蔽シールド４２Ｂは、各ＥＳＳ５２に対応するように配置されている。例えば、遮蔽シールド４２Ｂは、ＥＳＳ５２の治療台３４側の側面と対向して配置されている。本実施形態の陽子線治療システム１では、複数の遮蔽シールド４２Ｂが対向するＥＳＳ５２から発生する２次的な放射線を各々遮蔽する構成とされている。

このような第３実施形態に係る陽子線治療システム１では、サイクロトロン２の側面を覆うように配置された遮蔽シールド４１の他に、治療台３４とＥＳＳ５２との間に配置された複数の遮蔽シールド４２Ｂを備える構成であるため、ＥＳＳ５２から発生した２次的な放射線による患者の被曝を抑制することができる。ＥＳＳ５２では、ＥＳＳ５２を通過することなく衝突した荷電粒子から２次的な放射線が発生するが、遮蔽シールド４２Ｂによって遮蔽することができる。

また、本実施形態の陽子線治療システム１では、複数に分割された遮蔽シールド４２Ｂを、ＥＳＳ５２に接近させて配置することが可能であるため、外殻部３内に他の機器（例えばＰＥＴカメラなど）を収納するためのスペースを確保することができる。

（第４実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第４実施形態に係る陽子線治療システム１について説明する。図６は、第４実施形態に係る陽子線治療システム１の回転軸線に沿う縦断面図である。図６に示す第４実施形態に係る陽子線治療システム１が図３に示す第１実施形態の陽子線治療システム１と異なる点は、サイクロトロン２の側面２ａを覆うように配置された遮蔽シールド４１に代えて、治療用領域３２（エンクロージャー）を仕切る床３２ａおよび仕切板（照射室を構成する壁部）３１を、サイクロトロン２側から覆うように配置された遮蔽シールド４３を備える点である。

遮蔽シールド４３は、エンクロージャーの床３２ａ及び隔壁３２ｂをサイクロトロン２側から覆うように配置されている。具体的には、遮蔽シールド４３は、床３２ａの下側に配置された遮蔽板４３ａと、隔壁３２ｂの背面側（治療用領域３２とは反対側）に配置された遮蔽板４３ｂとを備えている。遮蔽板４３ａは、床３２ａの下面に固定され、遮蔽板４３ａは、隔壁３２ｂの背面に固定されている。遮蔽板４３ａ，４３ｂは、例えば、一体的に形成されている。このように遮蔽シールドは、サイクロトロン２の側面２ａに支持されていない構成でもよい。遮蔽シールド４３が、サイクロトロン２に支持されていない場合には、サイクロトロン２のメンテナンスを行う際に、遮蔽シールド４３を取り外す必要がないため、作業の効率化を図ることができ、メンテナンスを容易に行うことが可能となる。

遮蔽シールド４３は、ガントリー（外殻部３）と共に回転するのではなく、床３２ａ及び仕切板３１に固定されているので、ガントリーの回転に必要な駆動力を減らすことが可能である。

（第５実施形態）
次に、図７を参照して、本発明の第５実施形態に係る陽子線治療システム１について説明する。図７は、第５実施形態に係る陽子線治療システム１の回転軸線に沿う縦断面図である。図７に示す第５実施形態に係る陽子線治療システム１が図３に示す第１実施形態の陽子線治療システム１と異なる点は、複数の材質が積層されて構成された遮蔽シールド４４を備える点である。

遮蔽シールド４４は、複数の異なる材質が遮蔽シールド４４の厚み方向Ｔに積層されて構成されている。遮蔽シールド４４の各層に配置される材質として、例えば、鉄、ポリエチレンなどが挙げられる。遮蔽シールド４４では、例えば、サイクロトロン２側である内側に遮蔽材４４ａとして鉄が配置され、その外側に遮蔽材４４ｂとしてポリエチレンが配置されている。このように高エネルギーの２次的な放射線を遮蔽する能力が高い方の材料をサイクロトロン２の側面側に配置し、低エネルギーの２次的な放射線を遮蔽する能力が高い方の材料を外側に配置することにより、遮蔽シールド４４を小型化できる。その結果、製造コストの増加を抑えることができる。同様に、図４及び図５に示す遮蔽シールド４２，４３を、複数の異なる材質によって構成してもよい。

（第６実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第６実施形態に係る陽子線治療システム１について説明する。図８は、第６実施形態に係る陽子線治療システム１の回転軸線に沿う縦断面図である。図８に示す第６実施形態に係る陽子線治療システム１が図３に示す第１実施形態の陽子線治療システム１と異なる点は、サイクロトロン２の側面２ａを全周において覆うように配置された遮蔽シールド４５を備える点、及び荷電粒子線の出射口側に切欠き部４５ａが形成されている点である。このように、サイクロトロン２の側面２ａを全周覆うように、遮蔽シールド４５を配置し、荷電粒子線の出射口側に切欠き部４５ａを形成して遮蔽体を配置しない構成でもよい。これにより、治療台３４が存在する方向とは異なる方向に放出される２次的な放射線を遮蔽することができる。さらに、外殻部内で反射するわずかな２次的放射線による被曝を抑制することも可能である。

（第７実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第７実施形態に係る陽子線治療システム６１について説明する。図９は、第７実施形態に係る陽子線治療システム６１を示す概略構成図であり、図１０は、図９中のシンクロサイクロトロン６２、及びシンクロサイクロトロン６２の側面に設けられた遮蔽シールド４６を示す斜視図である。図９に示す第７実施形態の陽子線治療システム６１は、図３に示す第１実施形態の陽子線治療システム１とは異なるタイプのガントリー６３を備えている。また、陽子線治療システム６１は、サイクロトロン２に代えて、シンクロサイクロトロン（粒子加速器）６２を備え、シンクロサイクロトロン６２の側面６２ａに、放射線を遮蔽する遮蔽シールド４６が設けられている。

ガントリー６３は、同一軸線（所定軸線Ａ）上に延在し、治療台３４を挟んで両側に配置された一対の回転軸６５と、回転軸６５から上方へ張り出す一対の脚部６７と、一対の脚部６７間で所定軸線Ａ方向に延在しシンクロサイクロトロン６２を両側から支持する一対の梁部６８と、回転軸６５から下方へ張り出す一対のカウンターウェイト６６と、を備えている。

建屋の壁体６９は、治療台３４を挟んで所定軸線Ａ方向に互いに対向して配置されている。回転軸６５は、建屋の壁体６９に対して、所定軸線Ａ回りに回転可能に支持されている。脚部６７は、回転軸６５の治療台３４側の端部から図示上方へ延在している。カウンターウェイト６６は、回転軸６５の治療台３４側の端部から図示下方へ、脚部６７とは反対方向へ延在している。

梁部６８は、回転軸６５から外方に離間した位置で、脚部６７によって支持されている。梁部６３は、所定軸線Ａ方向に延在し、脚部６７とは反対側の端部に、シンクロサイクロトロン６２が固定されている。

図９及び図１０に示すように、シンクロサイクロトロン６２は、円筒状の筐体を備えている。シンクロサイクロトロン６２の上面６２ｂ及び底面６２ｂは、所定軸線Ａ方向に互いに対向して配置され、側面６２ａは所定軸線Ａ方向に延在する中心軸線方向を取り囲む周方向に延在している。シンクロサイクロトロン６２の側面において、治療台３４側（図示下側）には、遮蔽シールド４６が設けられている。

例えば、シンクロサイクロトロン６２の下側半分が、遮蔽シールド４６によって覆われている。遮蔽シールド４６は、シンクロサイクロトロン６２の側面ａの下半分、上面６２ｂの下半分、及び底面６２ｂの下半分を覆うように配置されている。梁部６８は、シンクロサイクロトロン６２を直接支持してもよく、遮蔽シールド４６を介して間接的にシンクロサイクロトロン６２を支持してもよい。なお、遮蔽シールド４６は、側面ａの下半分を覆う遮蔽体部分４６ａのみを備え、上面６２ｂ及び底面６２ｂの下半分を覆う遮蔽体部分４６ｂを備えていない構成でもよい。

このように、シンクロサイクロトロン６２を備える陽子線治療システム６１において、シンクロサイクロトロン６２の側面と治療台３４との間に、遮蔽シールド４６を配置する構成としてもよい。また、シンクロサイクロトロン６２の全面を覆うように遮蔽シールドを配置してもよい。

（第８実施形態）
次に、図１１を参照して、本発明の第８実施形態に係る中性子線照射システム７１について説明する。図１１は、本発明の第８実施形態に係る中性子線治療システムを示す概略構成図である。図１１に示す中性子線照射システム７１が、図３に示す陽子線治療システム１と異なる点は、中性子線を発生させるターゲット（中性子線発生部）７２を備えている点である。

ターゲット７２は、ベンディングマグネット５３の先端（出口側）に設けられている。ターゲット７２は、陽子線が照射されて中性子線を発生させる。そして、照射部４は、ターゲット７２で発生した中性子線を被照射体（患者）に向けて照射する。中性子線は、例えば、患者の体内の腫瘍（照射目標）に対して照射される。

このような中性子線照射システム７１によれば、上記の実施形態の陽子線治療システムと同様に、サイクロトロン２の側面２ａと治療台３４（患者、被照射体）との間に、放射線を遮蔽する遮蔽シールド４１が設けられているため、サイクロトロン２の側面２ａから放射される２次的な放射線が、遮蔽体によって遮蔽されることになる。これにより、サイクロトロン２内で荷電粒子が磁極や電極などの部品と衝突することで発生する２次的な放射線は、遮蔽シールド４１によって遮蔽されるので、側面２ａから放射される２次的な放射線による患者の被曝を抑制することができる。なお、中性子線照射システム７１に設置される遮蔽シールドは、図８に示す遮蔽シールド４１に限定されず、図４〜９に示すような遮蔽シールド４２〜４６，４２Ｂを備える中性子線照射システムとしてもよい。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、輸送ライン５を構成する各要素は、所望のビーム設計に応じて、その配置や個数を適宜変更することができる。

また、粒子加速器はサイクロトロンに限定されず、シンクロトロンやシンクロサイクロトロンでも良い。シンクロトロンの場合は、荷電粒子はらせん状の周回軌道ではなく、同一円周上を回る周回軌道に沿って加速される。また、粒子線（荷電粒子）は陽子ビームに限定されず、炭素ビーム（重粒子ビーム）などでも良い。また、外殻部３の形状は、円筒に限らず他の筒状でもよい。

また、遮蔽シールドは、加速器の側面を覆うものに限定されず、加速器の側面と患者（治療台）との間に配置されていればよい。また、遮蔽シールドは、加速器の外殻を成す筐体の内側に配置されている構成でもよい。

ガントリーは３６０°回転（揺動）するものに限定されず、３６０°未満の揺動を行うものでもよい。

１，６１…陽子線治療装置（荷電粒子線照射システム）、２…サイクロトロン（加速器）、３…外殻部（回転ガントリー）、４，６４…照射部、５…輸送ライン、３４…治療台、４１〜４６，４２Ｂ…遮蔽シールド、４５ａ…切欠き部、５２…ＥＳＳ（エネルギー選択システム）、６２…シンクロサイクロトロン（加速器）、６３…回転ガントリー、７１…中性子線照射システム、Ａ…ガントリーの回転軸（所定軸線）。

Claims (7)

1. 荷電粒子を周回軌道に沿って加速し、荷電粒子線を出射する加速器と、
   前記加速器を搭載し、所定軸線周りに回転又は揺動可能なガントリーと、
   前記ガントリーに搭載され、前記加速器から出射された前記荷電粒子線を被照射体に向けて照射可能である照射部と、を備え、
   前記ガントリー内に設けられていると共に、前記周回軌道の径方向に交差する面である前記加速器の側面から放射される放射線を遮蔽する遮蔽体が配置されていることを特徴とする荷電粒子線照射システム。
2. 前記遮蔽体は、前記周回軌道の周方向において、前記被照射体と対向する前記側面の部分から放射される放射線のみを遮蔽する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線照射システム。
3. 前記ガントリー内に設けられ、前記被照射体へ前記荷電粒子線が照射される照射室を有し、
   前記遮蔽体は、前記照射室を構成する壁部に支持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の荷電粒子線照射システム。
4. 前記遮蔽体は、前記加速器の前記側面の全周を覆うように配置され、
   前記遮蔽体の荷電粒子線の出射口側に切欠き部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の荷電粒子線照射システム。
5. 前記加速器から出射された前記荷電粒子を輸送する輸送ライン上に設けられ、前記荷電粒子のうち所望のエネルギー幅の荷電粒子を選択的に通過させるエネルギー選択部を備え、
   前記エネルギー選択部と前記被照射体との間には、放射線を遮蔽する他の遮蔽体が配置されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の荷電粒子線照射システム。
6. 前記遮蔽体は、複数の異なる材質が前記遮蔽体の厚み方向に積層されて構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の荷電粒子線照射システム。
7. 荷電粒子を周回軌道に沿って加速し、荷電粒子線を出射する加速器と、
   前記加速器を搭載し、所定軸線回りに回転又は揺動可能なガントリーと、
   前記加速器から出射された前記荷電粒子線が照射されることにより中性子線を発生させる中性子線発生部と、
   前記ガントリーに搭載され、前記中性子線発生部で発生した中性子線を被照射体に向けて照射可能である照射部と、を備え、
   前記ガントリー内に設けられると共に、前記周回軌道の径方向に交差する面である前記加速器の側面から放射される放射線を遮蔽する遮蔽体が配置されていることを特徴とする中性子線照射システム。

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