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JP4490198B2 - Particle beam irradiation equipment - Google Patents

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JP4490198B2 JP2004218626A JP2004218626A JP4490198B2 JP 4490198 B2 JP4490198 B2 JP 4490198B2 JP 2004218626 A JP2004218626 A JP 2004218626A JP 2004218626 A JP2004218626 A JP 2004218626A JP 4490198 B2 JP4490198 B2 JP 4490198B2
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  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Description

この発明は、粒子線照射装置に関し、特に、粒子線治療装置等で用いる荷電粒子ビームを照射するための粒子線照射装置に関する。   The present invention relates to a particle beam irradiation apparatus, and more particularly to a particle beam irradiation apparatus for irradiating a charged particle beam used in a particle beam therapy apparatus or the like.

近年、がんの治療方法として、陽子や重粒子を用いた粒子線治療方法について多くの研究がなされている。粒子線治療方法とは、加速器から出射される粒子線をがん細胞に照射することで、がん細胞を死滅させる方法である。   In recent years, many studies have been made on particle beam therapy using protons and heavy particles as cancer therapy. The particle beam therapy method is a method of killing cancer cells by irradiating the cancer cells with particle beams emitted from an accelerator.

従来の粒子線治療装置では、粒子線のレンジ(飛程)を変更するために、独立に稼動する複数(例えば、8枚〜10枚)のアクリル等の平板から構成されるレンジシフタを設けておき、各板を必要に応じて圧空シリンダによりビーム軌道上に挿入する。このように、ビーム軌道上に挿入される当該レンジシフタの平板の合計の厚さが所望の値となるように、平板を出し入れしてレンジシフタ全体の厚さを調整していた(例えば、特許文献1参照。)。   In the conventional particle beam therapy system, in order to change the range (range) of the particle beam, a range shifter composed of a plurality of (for example, 8 to 10) acrylic plates that are independently operated is provided. Each plate is inserted on the beam trajectory by a pneumatic cylinder as necessary. In this way, the thickness of the entire range shifter is adjusted by inserting and removing the flat plate so that the total thickness of the flat plate of the range shifter inserted on the beam trajectory becomes a desired value (for example, Patent Document 1). reference.).

また、現在、高精度な照射方法として、実用化が進められている照射方法として、スポットスキャニング法と呼ばれるものがある。スポットスキャニング法とは、照射スポットを明確に区切り、照射停止中に照射位置の走査を行うものである。   Further, as an irradiation method that is currently being put to practical use as a highly accurate irradiation method, there is a method called a spot scanning method. In the spot scanning method, the irradiation spot is clearly divided and the irradiation position is scanned while the irradiation is stopped.

スポットスキャニング方法を実現する装置として、荷電粒子線を互いに逆方向に同じ角度だけ曲げる1組の磁場からなるスキャニング磁場を発生させる1組のスキャニング電磁石を、モータで回転する回転駆動用歯車に搭載して、それらを回転させることにより、2軸の平行ビームスキャニングを実現させるものが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。   As a device that realizes the spot scanning method, a set of scanning electromagnets that generate a scanning magnetic field consisting of a set of magnetic fields that bend the charged particle beam in the opposite direction by the same angle is mounted on a rotary drive gear that is rotated by a motor. Thus, there has been proposed one that realizes biaxial parallel beam scanning by rotating them (see, for example, Patent Document 2).

特開2001−212253号公報JP 2001-212253 A 特開平11−114078号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-114078

上記の特許文献2で示されるようなスポット・スキャン照射を行う場合には、照射時間を短縮するため、短時間(100msec以下)でレンジを変更する必要がある。上記特許文献1で示されるような従来の平板を出し入れする方式のレンジシフタでは、約200mm程度の距離を駆動する必要があり、100msec秒程度の短時間でレンジを変更するためには2m/sec以上の高速で平板を挿入する必要があり、そのためには、駆動力の大きい駆動機構が必要で、大型のエア・シリンダを各レンジシフタに装備して、レンジシフタを出し入れする必要があるという問題点があった。   In the case of performing spot-scan irradiation as shown in Patent Document 2, it is necessary to change the range in a short time (100 msec or less) in order to shorten the irradiation time. In the conventional range shifter that takes in and out the flat plate as shown in Patent Document 1, it is necessary to drive a distance of about 200 mm, and in order to change the range in a short time of about 100 msec seconds, it is 2 m / sec or more. Therefore, it is necessary to insert a flat plate at a high speed, which requires a drive mechanism with a large driving force, and it is necessary to equip each range shifter with a large air cylinder and to put in and out the range shifter. It was.

さらに、通常8枚から10枚の平板から構成されるレンジシフタの各平板に対して、上記のような大型のエア・シリンダからなる駆動機構を各々用意する必要があり、コストが高くなってしまうという問題点があった。   In addition, it is necessary to prepare a driving mechanism composed of a large air cylinder as described above for each flat plate of a range shifter normally composed of 8 to 10 flat plates, which increases costs. There was a problem.

また、レンジシフタ動作時には、複数の平板が高速で出入りを行うことになり、騒音が発生してしまうという問題点があった。   Further, when the range shifter is operated, a plurality of flat plates come and go at a high speed, and there is a problem that noise is generated.

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、低コストに抑え、かつ、レンジシフタ駆動音の低減を図ることが可能な粒子線照射装置を得ることを目的としている。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to obtain a particle beam irradiation apparatus capable of reducing the cost and reducing the range shifter driving sound.

この発明は、被照射体に荷電粒子ビームを照射させるための粒子線照射装置であって、荷電粒子ビームを偏向させて、前記被照射体の内部での平面方向の位置を制御するビーム位置変更手段と、偏向された前記荷電粒子ビームを通過させることにより、前記被照射体の内部での深さ方向の位置を制御する階段状に構成されたレンジシフタと、前記レンジシフタの各段と前記被照射体との間の相対位置を変化させるための駆動手段とを備え、前記階段状に構成されたレンジシフタは、当該レンジシフタの厚み変化方向がスキャニング方向の幅が大きい方の方向に対して垂直となるように設置されている粒子線照射装置である。 The present invention is a particle beam irradiation apparatus for irradiating an irradiated body with a charged particle beam, and deflecting the charged particle beam to control a position in a planar direction inside the irradiated body. Means, a range shifter configured in a step shape for controlling the position in the depth direction inside the irradiated body by passing the deflected charged particle beam, each stage of the range shifter, and the irradiated Drive means for changing the relative position with the body, and the range shifter configured in the step shape is perpendicular to the direction in which the thickness change direction of the range shifter is larger in the scanning direction It is a particle beam irradiation apparatus installed as described above .

この発明は、被照射体に荷電粒子ビームを照射させるための粒子線照射装置であって、荷電粒子ビームを偏向させて、前記被照射体の内部での平面方向の位置を制御するビーム位置変更手段と、偏向された前記荷電粒子ビームを通過させることにより、前記被照射体の内部での深さ方向の位置を制御する階段状に構成されたレンジシフタと、前記レンジシフタの各段と前記被照射体との間の相対位置を変化させるための駆動手段とを備え、前記階段状に構成されたレンジシフタは、当該レンジシフタの厚み変化方向がスキャニング方向の幅が大きい方の方向に対して垂直となるように設置されている粒子線照射装置であるので、階段状のレンジシフタを用いた事により、レンジシフタ駆動音を低減することができ、かつ、装置を低コストに抑えることができる。 The present invention is a particle beam irradiation apparatus for irradiating an irradiated body with a charged particle beam, and deflecting the charged particle beam to control a position in a planar direction inside the irradiated body. Means, a range shifter configured in a step shape for controlling the position in the depth direction inside the irradiated body by passing the deflected charged particle beam, each stage of the range shifter, and the irradiated Drive means for changing the relative position with the body, and the range shifter configured in the step shape is perpendicular to the direction in which the thickness change direction of the range shifter is larger in the scanning direction since a particle beam irradiation apparatus that is installed so as, by using a stepwise range shifter, it is possible to reduce the range shifter driving noise, and suppress the device at a low cost Rukoto can.

実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1によるスポットスキャン法による粒子線照射装置を示す図である。本発明に係る粒子線照射装置は、荷電粒子加速器(図示せず)などから出射される荷電粒子ビーム2を被照射対6内の照射領域7に照射させるための装置である。図1に示されるように、本実施の形態に係る粒子線照射装置においては、偏向電磁石1aの下方に、同様の構成からなる偏向電磁石1bが設けられている。ここで、1aは偏向電磁石の磁極部のみを示したもので、偏向電磁石全体は、例えば、図20のように、磁極1a、リターンヨーク101aおよびコイル102aから構成されるものである。1bも同様に偏向電磁石の磁極部のみを示したもので、偏向電磁石全体は、例えば、図21のように、磁極1b、リターンヨーク101bおよびコイル102bから構成されるものである。さらに、偏向電磁石1bの下方には、階段状レンジシフタ3が設けられ、その下には、荷電粒子ビーム2をモニタするための位置モニタ4および線量モニタ5が順に設けられている。被照射体6は線量モニタ5の下方に置かれ、被照射体6内の照射領域7に荷電粒子ビーム2が照射される。なお、階段状レンジシフタ3とは、図1に示すように、階段状に変化する厚さを有し、当該階段状に構成された各段のうちのいずれの段の位置で、荷電粒子ビーム2を通過させるかによって、被照射体6の内部での深さ方向の位置を制御するためのものである。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a particle beam irradiation apparatus by a spot scanning method according to Embodiment 1 of the present invention. The particle beam irradiation apparatus according to the present invention is an apparatus for irradiating an irradiation region 7 in an irradiated pair 6 with a charged particle beam 2 emitted from a charged particle accelerator (not shown) or the like. As shown in FIG. 1, in the particle beam irradiation apparatus according to the present embodiment, a deflection electromagnet 1b having the same configuration is provided below the deflection electromagnet 1a. Here, 1a shows only the magnetic pole part of the deflection electromagnet, and the entire deflection electromagnet is composed of, for example, a magnetic pole 1a, a return yoke 101a and a coil 102a as shown in FIG. Similarly, 1b shows only the magnetic pole part of the deflection electromagnet, and the entire deflection electromagnet is composed of, for example, a magnetic pole 1b, a return yoke 101b and a coil 102b as shown in FIG. Further, a stepped range shifter 3 is provided below the deflection electromagnet 1b, and a position monitor 4 and a dose monitor 5 for monitoring the charged particle beam 2 are sequentially provided therebelow. The irradiated object 6 is placed below the dose monitor 5, and the irradiation region 7 in the irradiated object 6 is irradiated with the charged particle beam 2. As shown in FIG. 1, the stepped range shifter 3 has a thickness that changes in a stepped manner, and the charged particle beam 2 is positioned at any one of the steps configured in the stepped shape. This is for controlling the position in the depth direction inside the irradiated body 6 depending on whether the light is passed through.

このように構成された本実施の形態に係る粒子線照射装置においては、荷電粒子加速器(図示せず)などから供給される荷電粒子ビーム2は、偏向電磁石1a及び1bによって偏向されて、例えば、軌道2aを形成して、被照射体6の内部の照射領域7に照射される。このとき、荷電粒子ビーム2の照射は、照射領域7を3次元的に分割した小領域(スポット)ごとに行うため、荷電粒子ビーム照射位置を、3次元的に調整して全スポットの照射を行う。   In the particle beam irradiation apparatus according to the present embodiment configured as described above, the charged particle beam 2 supplied from a charged particle accelerator (not shown) or the like is deflected by the deflecting electromagnets 1a and 1b, for example, An orbit 2a is formed to irradiate the irradiation region 7 inside the irradiated body 6. At this time, since the irradiation of the charged particle beam 2 is performed for each small region (spot) obtained by three-dimensionally dividing the irradiation region 7, the charged particle beam irradiation position is adjusted three-dimensionally to irradiate all spots. Do.

偏向電磁石1a,1bには励磁電流を供給するための励磁電流供給手段(図示せず)が設けられており、それにより、偏向電磁石1a,1bの励磁電流を変化させることで、荷電粒子ビーム2の位置は、軌道2aから軌道2bへ連続的に移動させる事ができる。なお、励磁電流値の調整および制御は、後述するスキャン制御装置27(図3参照)によって行われる。さらに、偏向電磁石1a,1bを一体としてビーム軸9に対して回転させることによって、ビーム軸9に垂直な面内での荷電粒子ビーム2の照射位置の制御を行うことができる。このように、偏向電磁石1a,1bは、荷電粒子ビーム2を偏向させて、被照射体6の内部での平面方向の位置を制御するビーム位置変更手段を構成している。また、階段状に構成されたレンジシフタ3を図1の矢印A方向に移動させる事によって、荷電粒子ビーム2がレンジシフタ3を通過する厚さを(階段状に)調整し、被照射体6の内部での深さ方向の位置(飛程)を制御することができる。また、各スポットへの照射において、荷電粒子ビーム2の位置をモニタするための位置モニタ4、及び、荷電粒子ビーム2の照射線量をモニタするための線量モニタ5が被照射体6の前に置かれているため、これらのモニタ4,5を用いることにより、荷電粒子ビーム2をモニタすることができるので、被照射体6に対して適切な照射が行われているか否かを確認することができる。   The deflection electromagnets 1a and 1b are provided with excitation current supply means (not shown) for supplying an excitation current, thereby changing the excitation currents of the deflection electromagnets 1a and 1b, whereby the charged particle beam 2 Can be continuously moved from the track 2a to the track 2b. The excitation current value is adjusted and controlled by a scan control device 27 (see FIG. 3) described later. Furthermore, the irradiation position of the charged particle beam 2 in the plane perpendicular to the beam axis 9 can be controlled by rotating the deflection electromagnets 1 a and 1 b together with the beam axis 9. Thus, the deflection electromagnets 1 a and 1 b constitute beam position changing means for deflecting the charged particle beam 2 and controlling the position in the planar direction inside the irradiated body 6. Further, the thickness of the charged particle beam 2 passing through the range shifter 3 is adjusted (in a step shape) by moving the range shifter 3 configured in a step shape in the direction of arrow A in FIG. The position (range) in the depth direction can be controlled. Further, in irradiation to each spot, a position monitor 4 for monitoring the position of the charged particle beam 2 and a dose monitor 5 for monitoring the irradiation dose of the charged particle beam 2 are placed in front of the irradiated object 6. Since the charged particle beam 2 can be monitored by using these monitors 4 and 5, it is possible to confirm whether or not appropriate irradiation is being performed on the irradiated object 6. it can.

階段状レンジシフタ3は、アクリルなどの素材で構成されるが、各段の高さは、照射領域7を、深さ方向に、分割する際に必要とされる最小の単位とする。通常のスポットスキャン照射では、深さ方向の分割幅は、水等価厚さで5mm程度であるので、最小分割単位を5mmとすれば、レンジシフタ3の各段の段差は水等価厚さで5mmに設定する。またさらに高い精度で深さ方向の位置を制御するためには、最小単位を分割幅の1/N(Nは1よりも大きい整数)としても良い。   The step-shaped range shifter 3 is made of a material such as acrylic, but the height of each step is the minimum unit required when dividing the irradiation region 7 in the depth direction. In normal spot scan irradiation, the division width in the depth direction is about 5 mm in water equivalent thickness. Therefore, if the minimum division unit is 5 mm, the level difference of each step of the range shifter 3 is 5 mm in water equivalent thickness. Set. In order to control the position in the depth direction with higher accuracy, the minimum unit may be 1 / N of the division width (N is an integer greater than 1).

詳細な構成について説明すれば、図2で示すように、階段状レンジシフタ3は偏向電磁石1a,1bに対して、フレーム15及びガイド16を介して連結され、偏向電磁石1a,1bが回転する場合には一体となって回転する構造としている。すなわち、階段状レンジシフタ3が両端をガイド16によって支持され、各当該ガイド16には、上方向に向かって突設されている略々矩形の枠型のフレーム15が設けられている。フレーム15間には、偏向電磁石1a,1bが架設されている。また、階段状レンジシフタ3は、ガイド16によって支持されているが、ガイド16に対して、ビーム軸方向、ビームスキャン方向には固定されており、ビーム軸とビームスキャン方向に垂直な方向(レンジシフタ駆動方向、すなわち、図1のA方向)にはガイド16に案内されて移動できるように支持されている。   The detailed configuration will be described. As shown in FIG. 2, the stepped range shifter 3 is connected to the deflection electromagnets 1a and 1b via the frame 15 and the guide 16, and the deflection electromagnets 1a and 1b rotate. Has a structure that rotates together. In other words, the stepped range shifter 3 is supported at both ends by guides 16, and each guide 16 is provided with a substantially rectangular frame-shaped frame 15 protruding upward. Bending electromagnets 1 a and 1 b are installed between the frames 15. The stepped range shifter 3 is supported by a guide 16 but is fixed to the guide 16 in the beam axis direction and the beam scan direction, and is perpendicular to the beam axis and the beam scan direction (range shifter driving). In the direction, that is, the direction A in FIG.

また、図3に示すように、レンジシフタ3には、図1のA方向にレンジシフタ3を駆動させるための駆動装置20が部材21を介して接続されている。また、当該駆動装置20には、それの制御を行うためのレンジシフタ駆動制御装置25が電気的に接続されている。このように、駆動装置20は、レンジシフタ3の各段と被照射体6との間の相対位置を変化(制御)させるための駆動手段を構成している。また、レンジシフタ3の位置を検知するためのレンジシフタ位置読み取り装置26が、レンジシフタ3の下方に設けられており、当該レンジシフタ位置読み取り装置26の検知信号はレンジシフタ駆動制御装置25に入力される。また、偏向電磁石1a,1bの励磁電流の調整、および、レンジシフタ駆動制御装置25へのレンジシフタ厚さの指令を行うためのスキャン制御装置27が設けられている。   As shown in FIG. 3, the range shifter 3 is connected to a driving device 20 for driving the range shifter 3 in the direction A of FIG. The drive device 20 is electrically connected with a range shifter drive control device 25 for controlling the drive device 20. As described above, the driving device 20 constitutes driving means for changing (controlling) the relative position between each stage of the range shifter 3 and the irradiated object 6. A range shifter position reading device 26 for detecting the position of the range shifter 3 is provided below the range shifter 3, and a detection signal of the range shifter position reading device 26 is input to the range shifter drive control device 25. Further, a scan control device 27 is provided for adjusting the excitation current of the deflection electromagnets 1 a and 1 b and instructing the range shifter thickness to the range shifter drive control device 25.

図3の構成における動作について説明する。レンジシフタ3は、駆動装置20によって、部材21を介して、レンジシフタ駆動方向に駆動される。駆動装置20は、例えば、リニア・モータ、ステッピングモータ、あるいは、サーボモータ等から構成する。レンジシフタ駆動制御装置25は、必要とされるレンジシフタ厚さに応じて、荷電粒子ビーム2がレンジシフタ3上に照射される位置が、該当するレンジシフタの段の概ね中央の位置となるように、駆動装置20によってレンジシフタ3の挿入量を調節する。また、レンジシフタ挿入量の調整は、レンジシフタ位置読み取り装置26の検知信号を用いる事でさらに精度を高めることができる。スキャン制御装置27は、予め計画されたスキャン手順に従って、偏向電磁石1の励磁電流の調整、レンジシフタ駆動制御装置25へのレンジシフタ厚さの指令を行う。   The operation in the configuration of FIG. 3 will be described. The range shifter 3 is driven in the range shifter driving direction by the driving device 20 via the member 21. The drive device 20 is composed of, for example, a linear motor, a stepping motor, or a servo motor. The range shifter drive control device 25 drives the drive device so that the position where the charged particle beam 2 is irradiated onto the range shifter 3 is approximately the center of the stage of the corresponding range shifter according to the required range shifter thickness. 20 is used to adjust the insertion amount of the range shifter 3. Further, the adjustment of the range shifter insertion amount can be further improved in accuracy by using the detection signal of the range shifter position reading device 26. The scan control device 27 performs adjustment of the excitation current of the deflection electromagnet 1 and commands the range shifter thickness to the range shifter drive control device 25 in accordance with a planned scan procedure.

このような構成においては、偏向電磁石1a,1bの励磁電流を変化させ、電磁石1a,1bを回転させて、ビーム軸9に垂直な平面内で荷電粒子ビーム2の照射位置を変化させても、階段状レンジシフタ3上を荷電粒子ビーム2が通過する領域は、幅がビームサイズ程度で、長さが偏向電磁石1a,1bによるビームスキャン幅程度の矩形領域となる。したがって、図4で示すように、階段状に構成されたレンジシフタ3の各段の幅Dは、レンジシフタ3の位置での荷電粒子ビーム2のビームサイズS(照射位置30でのビームの直径)の最大値Smaxよりも大きく設定すればよい。   In such a configuration, even if the excitation current of the deflecting electromagnets 1a and 1b is changed and the electromagnets 1a and 1b are rotated to change the irradiation position of the charged particle beam 2 in a plane perpendicular to the beam axis 9, The region where the charged particle beam 2 passes through the stepped range shifter 3 is a rectangular region whose width is about the beam size and whose length is about the beam scan width by the deflecting electromagnets 1a and 1b. Therefore, as shown in FIG. 4, the width D of each step of the range shifter 3 configured in a staircase pattern is equal to the beam size S of the charged particle beam 2 at the position of the range shifter 3 (the beam diameter at the irradiation position 30). What is necessary is just to set larger than the maximum value Smax.

このように、照射領域7に対する照射は、偏向電磁石1a,1bの励磁電流によるR方向への荷電粒子ビーム2の位置変更、階段状レンジシフタ3による飛程の変更、偏向電磁石1a,1bの回転によるθ方向の位置変更、の3つを組み合わせて行う。照射手順としては、上記の3つの変更を任意の順序で組み合わせれば良いが、変更の際に、多くの変更時間を要する手順については変更回数を少なくするように設定する事により、全体の照射時間を短縮することができる。通常の方式では、最も高速に変更可能なのは、偏向電磁石1の励磁電流変化によるR方向のビーム位置変更であり、θ方向の回転角の変更には最も時間を要する。したがって、変更手順としては、1)最初に回転角、飛程(レンジシフタ3の挿入量)を設定してから、R方向の一連の変更を行い、2)次に飛程を変更して再度R方向の一連の変更を繰り返し、3)飛程の変更がすべて終了したら回転角を変更し、4)再び、1)、2)、3)を繰り返す、という手順となる。この手順を図5に示した。   As described above, irradiation of the irradiation region 7 is performed by changing the position of the charged particle beam 2 in the R direction by the excitation current of the deflecting electromagnets 1a and 1b, changing the range by the stepped range shifter 3, and rotating the deflecting electromagnets 1a and 1b. A combination of three changes in position in the θ direction is performed. As an irradiation procedure, the above three changes may be combined in an arbitrary order. However, when changing, a procedure that requires a lot of change time is set so that the number of changes is reduced. Time can be shortened. In the normal method, the change that can be made at the highest speed is the change in the beam position in the R direction due to the change in the excitation current of the deflection electromagnet 1, and the change in the rotation angle in the θ direction takes the most time. Therefore, the change procedure is as follows: 1) First, set the rotation angle and range (insertion amount of the range shifter 3), then make a series of changes in the R direction, and 2) change the range and then R again. A series of direction changes are repeated, 3) when all the range changes are completed, the rotation angle is changed, and 4) 1), 2) and 3) are repeated again. This procedure is shown in FIG.

すなわち、図5に示すように、まず、偏向電磁石1a,1bのθ方向の回転角を設定し(ステップS1)、次に、階段状レンジシフタ3の位置の変更を行い(ステップS2)、次に、R方向への荷電粒子ビーム2の位置変更を行う(ステップS3)。次に、R方向への荷電粒子ビーム2の位置変更が終了したかを判定し(ステップS4)、終了していればステップS5に進み、終了していなければステップS3に戻る。ステップS5においては、階段状レンジシフタ3の位置の変更が終了したかを判定し(ステップS5)、終了していればステップS6に進み、終了していなければステップS2に戻る。ステップS6においては、偏向電磁石1のθ方向の回転角が終了したかを判定し(ステップS5)、終了していれば、そのまま処理を終わらせ、終了していなければステップS1に戻る。   That is, as shown in FIG. 5, first, the rotation angle of the deflecting electromagnets 1a and 1b in the θ direction is set (step S1), then the position of the stepped range shifter 3 is changed (step S2), and then The position of the charged particle beam 2 in the R direction is changed (step S3). Next, it is determined whether or not the position change of the charged particle beam 2 in the R direction has been completed (step S4). If completed, the process proceeds to step S5, and if not completed, the process returns to step S3. In step S5, it is determined whether or not the change of the position of the stepped range shifter 3 has been completed (step S5). If completed, the process proceeds to step S6, and if not completed, the process returns to step S2. In step S6, it is determined whether or not the rotation angle of the deflection electromagnet 1 in the θ direction has been completed (step S5). If completed, the process is terminated, and if not completed, the process returns to step S1.

上記の照射手順を、具体的な装置の動作で見直すと、図6に示すように、第1のスポットの照射位置に対する、レンジシフタ3上での対応する位置が30aであるとした場合(レンジシフタ厚さが最も薄い条件から開始した場合)、レンジシフタ3の位置を固定した状態で、偏向電磁石1a,1bの励磁電流を変化させて、順次30b、30c、・・・、30fと照射を行い、30fの照射が終了した時点で、レンジシフタ3を駆動して、荷電粒子ビーム2の位置を次の段に移動させる。この時のレンジシフタ3の移動量は段の幅Dと等しい。続いて、偏向電磁石1a,1bが逆方向に移動するように励磁電流を変更させて、順次スポットの照射を行い、更にレンジシフタ3をDだけ移動させて次の段に移行するという手順を繰り返す事になる。レンジシフタ3の変更が全て終わった時点(最もレンジシフタ厚さが厚い設定での照射が終了した時点)で、回転角度を変更し、今度は、レンジシフタ条件が最も厚い条件から開始して、R方向の照射終了後、順次、レンジシフタの厚さを薄くするように、レンジシフタ3を駆動していく。   When the above irradiation procedure is reviewed by the operation of a specific apparatus, as shown in FIG. 6, when the corresponding position on the range shifter 3 with respect to the irradiation position of the first spot is 30a (range shifter thickness When the position of the range shifter 3 is fixed, the exciting currents of the deflection electromagnets 1a and 1b are changed, and irradiation is sequentially performed with 30b, 30c,. When the irradiation of is completed, the range shifter 3 is driven to move the position of the charged particle beam 2 to the next stage. The amount of movement of the range shifter 3 at this time is equal to the step width D. Subsequently, the excitation current is changed so that the deflecting electromagnets 1a and 1b move in the opposite direction, the spot irradiation is sequentially performed, and the range shifter 3 is further moved by D to move to the next stage. become. When all the changes of the range shifter 3 are completed (when the irradiation with the thickest range shifter thickness is completed), the rotation angle is changed, and this time, starting from the condition where the range shifter condition is the thickest, After the end of irradiation, the range shifter 3 is driven so as to reduce the thickness of the range shifter sequentially.

もちろん、常にレンジシフタ3の厚さが薄い条件から、厚い条件へ変化するように駆動する手順としても構わない。   Of course, the procedure may be such that the range shifter 3 is always driven so as to change from a thin condition to a thick condition.

このような構成によれば、レンジシフタ3の駆動装置20は、一つの駆動装置20のみで構成可能となり、システムのコストを低減する事が可能である。また、駆動装置20が単純な構成となるので、メンテナンス性が良く、全体の重量軽減にもつながる。また、一つの駆動装置のみで構成されるために、レンジシフタ全体のビーム軸方向の大きさを低減することができる。   According to such a configuration, the driving device 20 of the range shifter 3 can be configured by only one driving device 20, and the cost of the system can be reduced. In addition, since the drive device 20 has a simple configuration, the maintainability is good and the overall weight is reduced. Moreover, since it is composed of only one driving device, the size of the entire range shifter in the beam axis direction can be reduced.

荷電粒子ビーム2の飛程を変更する際のレンジシフタ3の移動量、すなわち、レンジシフタ3の各段の幅は、荷電粒子ビーム2のビームサイズ程度、または、その数倍程度で良いので、通常の粒子線装置であれば10mm〜20mm程度とできる。このため、従来のレンジシフタ駆動装置の移動量である180mm〜200mmに比べて、1/10程度の駆動距離となり、短時間で飛程の変更を行う事ができる。また、駆動距離が短くなったことにより、レンジシフタ3の移動速度を低減する事ができるので、安価なモータを用いた駆動機構を構築する事が可能であるとともに、レンジシフタ3の駆動音を低減する事ができる。また、駆動機構の数が減少するので、高性能な駆動機構を用いても、全体としてコストを低減できる。   The amount of movement of the range shifter 3 when changing the range of the charged particle beam 2, that is, the width of each stage of the range shifter 3 may be about the beam size of the charged particle beam 2, or about several times its size. If it is a particle beam apparatus, it can be set as about 10 mm-20 mm. For this reason, it becomes a driving distance of about 1/10 compared with 180 mm to 200 mm which is the movement amount of the conventional range shifter driving device, and the range can be changed in a short time. Moreover, since the moving speed of the range shifter 3 can be reduced by shortening the driving distance, it is possible to construct a driving mechanism using an inexpensive motor and reduce the driving sound of the range shifter 3. I can do things. Further, since the number of drive mechanisms is reduced, the cost can be reduced as a whole even if a high-performance drive mechanism is used.

以上のように、本実施の形態においては、この発明に係るレンジシフタは、平行ビームスキャン方式によるスポット・スキャン照射に用いるもので、階段状に構成された1台のレンジシフタを、スキャン照射と同期して駆動するものである。レンジシフタの移動距離が短いために、移動速度を下げることが可能となり、トルクの小さいモータ等を使用することができるようになり、装置のコストを低減することができる。また、駆動するべきレンジシフタの数も少なくなるため、駆動装置数の低減により、コストを低減することができる。また照射中に稼動するレンジシフタは1枚だけであり、レンジシフタの速度変化が小さいため、レンジシフタの駆動に伴う騒音を低減することができる。   As described above, in the present embodiment, the range shifter according to the present invention is used for spot scan irradiation by the parallel beam scan method, and one range shifter configured in a step shape is synchronized with the scan irradiation. Drive. Since the moving distance of the range shifter is short, the moving speed can be lowered, a motor with a small torque can be used, and the cost of the apparatus can be reduced. Further, since the number of range shifters to be driven is reduced, the cost can be reduced by reducing the number of driving devices. Further, since only one range shifter is operated during irradiation and the speed change of the range shifter is small, noise accompanying the driving of the range shifter can be reduced.

実施の形態2.
図7は、本実施の形態2に係る粒子線照射装置の構成を示した構成図である。本実施の形態においては、図7に示すように、実施の形態1の構成において2台の偏向電磁石1a,1bで構成されていた平行スキャン方式電磁石を、1台の偏向電磁石1のみで構成した。この構成では、荷電粒子ビーム2の被照射体6への入射角度が斜めになるため、階段上レンジシフタ3の横幅を小さくすることができる。なお、他の構成については、上記の実施の形態1と同様であるため、同一符号を付して示し、ここでは説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 7 is a configuration diagram showing the configuration of the particle beam irradiation apparatus according to the second embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the parallel scan type electromagnet constituted by the two deflection electromagnets 1 a and 1 b in the configuration of the first embodiment is constituted by only one deflection electromagnet 1. . In this configuration, since the incident angle of the charged particle beam 2 to the irradiated body 6 is oblique, the lateral width of the step range shifter 3 can be reduced. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted here.

以上のように、本実施の形態2においては、上記の実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、さらに、偏向電磁石を1台のみで構成するようにしたので、当該構成により、荷電粒子ビーム2の被照射体6への入射角度が斜めになるため、階段状レンジシフタ3の横幅を小さくすることができ、レンジシフタ3の重量を軽減して、レンジシフタ駆動機構のコストを下げることができる。さらに、偏向電磁石の個数が減った分だけコストを下げることができる。   As described above, in the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and further, only one deflection electromagnet is configured. Since the incident angle of the beam 2 on the irradiated body 6 is inclined, the lateral width of the stepped range shifter 3 can be reduced, the weight of the range shifter 3 can be reduced, and the cost of the range shifter driving mechanism can be reduced. Furthermore, the cost can be reduced by the amount of the decrease in the number of deflection electromagnets.

実施の形態3.
図8は、本実施の形態3に係る粒子線照射装置のレンジシフタの構成を示した構成図である。本実施の形態においては、図8に示すように、レンジシフタ3を、スキャン照射時の飛程変更用レンジシフタ3aと、大まかな飛程変更用のレンジシフタ3bとの、2つのレンジシフタで構成した。なお、各レンジシフタ3aおよび3bの各段の幅は同一であるが、対応する各段の厚さは、図8に示すように、レンジシフタ3bの厚さの方がレンジシフタ3aの厚さよりも大きくなっている。他の構成については、上記の実施の形態1または2と同様であるため、同一符号を付して示し、ここでは説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 is a configuration diagram showing the configuration of the range shifter of the particle beam irradiation apparatus according to the third embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the range shifter 3 is composed of two range shifters, that is, a range shift range shifter 3a at the time of scanning irradiation and a rough range change range shifter 3b. In addition, although the width | variety of each step | level of each range shifter 3a and 3b is the same, as shown in FIG. 8, the thickness of the range shifter 3b becomes larger than the thickness of the range shifter 3a. ing. Since other configurations are the same as those in the first or second embodiment, the same reference numerals are given, and the description thereof is omitted here.

通常の粒子線治療においては、被照射体6の最大厚さは、水等価厚さで30cm程度であるが、照射領域7の最大厚さは、水等価厚さで14cm程度である。そこで、一回の照射において、最大の飛程に対応するレンジシフタ厚さをレンジシフタ3bにより大まかに決定し、スポットスキャン時には、レンジシフタ3bは固定として、レンジシフタ3aのみを駆動して、照射中の飛程の変更を行う。レンジシフタ3bの各段の高さΔh’は、レンジシフタ3aの最大厚さhmax、レンジシフタ3aの各段の高さΔhに対して、
Δh <Δh’< hmax/2
となるように構成する。
In normal particle beam therapy, the maximum thickness of the irradiated object 6 is about 30 cm in terms of water equivalent thickness, while the maximum thickness of the irradiation region 7 is about 14 cm in terms of water equivalent thickness. Therefore, in one irradiation, the range shifter thickness corresponding to the maximum range is roughly determined by the range shifter 3b, and at the time of spot scanning, the range shifter 3b is fixed and only the range shifter 3a is driven, and the range during irradiation Make changes. The height Δh ′ of each step of the range shifter 3b is equal to the maximum thickness h max of the range shifter 3a and the height Δh of each step of the range shifter 3a.
Δh <Δh ′ <h max / 2
To be configured.

このような構成により、レンジシフタ3aにおいて、被照射体6の最大厚さに対応する必要がなくなり、少なくとも、照射領域7の最大厚さに対応すればよくなる。これによって、高速で駆動するレンジシフタ3aの質量を低減する事ができるため、駆動装置のコスト低減、駆動速度の向上、駆動音を低減することができる。また、レンジシフタ3bは、従来型の複数の平板を挿入する方式としても良い。レンジシフタ3bの駆動は、数秒〜数十秒で移動する低速駆動でも問題ないので、大型の駆動機構を設ける必要はなく、駆動機構を複数配置してもコストを低減できる。   With such a configuration, it is not necessary for the range shifter 3a to correspond to the maximum thickness of the irradiated object 6, and at least corresponds to the maximum thickness of the irradiation region 7. As a result, the mass of the range shifter 3a driven at high speed can be reduced, so that the cost of the driving device, the improvement of the driving speed, and the driving sound can be reduced. Further, the range shifter 3b may be a method of inserting a plurality of conventional flat plates. There is no problem in driving the range shifter 3b even in low-speed driving that moves in several seconds to several tens of seconds, so there is no need to provide a large driving mechanism, and the cost can be reduced even if a plurality of driving mechanisms are arranged.

以上のように、本実施の形態においては、上記の実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、さらに、スキャン照射時の飛程変更用レンジシフタ3aと、大まかな飛程変更用のレンジシフタ3bとの、2つのレンジシフタで構成するようにしたので、高速で駆動するレンジシフタ3aの質量を低減する事ができるため、駆動装置のコスト低減、駆動速度の向上、駆動音を低減することができる。   As described above, in the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and furthermore, the range change range shifter 3a at the time of scanning irradiation and the rough range change range shifter 3b. Since the mass of the range shifter 3a driven at high speed can be reduced, the cost of the driving device, the improvement of the driving speed, and the driving sound can be reduced.

実施の形態4.
図9は、本実施の形態4に係る粒子線照射装置のレンジシフタの構成を示した構成図である。図9では、スキャン照射時の飛程変更用レンジシフタ3aと、大まかな飛程変更用レンジシフタ3bとで、構成されたレンジシフタにおいて、荷電粒子ビーム2の上流側に配置したレンジシフタ3bの段の幅Dに対して、下流に配置されたレンジシフタ3aの段の幅D’について、
D’≧D+ΔS
となるように構成した。ここでΔSは、レンジシフタ3a内に入射する前の荷電粒子線ビーム2のビームサイズSと、レンジシフタ3bから出た直後の荷電粒子線ビーム2のビームサイズS’との差で定義される。荷電粒子線ビーム2のビームサイズは、レンジシフタ3a,3bを通過する際に、散乱によって拡大するため、通常S<S’であるので、
ΔS=S’−S
である。レンジシフタ3bの各段の幅D’は、段ごとにD’≧D+ΔSを満たすように決定しても良く、また、ΔSの最大値ΔSmaxに対して、D’≧D+ΔSmaxとなるように全ての段の幅を同じ幅としても良い。他の構成については、上記の実施の形態3と同様であるため、同一符号を付して示し、ここでは説明を省略する。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 9 is a configuration diagram showing the configuration of the range shifter of the particle beam irradiation apparatus according to the fourth embodiment. In FIG. 9, the range D of the range shifter 3 b disposed on the upstream side of the charged particle beam 2 in the range shifter configured by the range change range shifter 3 a and the rough range change range shifter 3 b at the time of scanning irradiation. For the width D ′ of the stage of the range shifter 3a arranged downstream,
D ′ ≧ D + ΔS
It comprised so that it might become. Here, ΔS is defined by the difference between the beam size S of the charged particle beam 2 before entering the range shifter 3a and the beam size S ′ of the charged particle beam 2 immediately after exiting the range shifter 3b. Since the beam size of the charged particle beam 2 is enlarged by scattering when passing through the range shifters 3a and 3b, normally S <S ′.
ΔS = S′−S
It is. The width D ′ of each stage of the range shifter 3b may be determined so as to satisfy D ′ ≧ D + ΔS for each stage, and all stages so that D ′ ≧ D + ΔSmax is satisfied with respect to the maximum value ΔSmax of ΔS. The same width may be used. Other configurations are the same as those in the third embodiment, and are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted here.

このような構成により、レンジシフタ3a,3b中での荷電粒子ビームの散乱によって、レンジシフタ3b下面近傍でのビームサイズが拡大し、荷電粒子ビームが厚さの異なった段に侵入することを防ぐことができる。   With such a configuration, the charged particle beam is scattered in the range shifters 3a and 3b, so that the beam size in the vicinity of the lower surface of the range shifter 3b is expanded and the charged particle beam is prevented from entering the steps having different thicknesses. it can.

以上のように、本実施の形態においては、上記の実施の形態1〜3と同様の効果が得られるとともに、さらに、荷電粒子ビーム2の上流側に配置したレンジシフタ3bの段の幅Dよりも下流に配置されたレンジシフタ3aの段の幅D’の方が大きくなるようにしたので、レンジシフタ3a,3b中での荷電粒子ビームの散乱によって、レンジシフタ3b下面近傍でのビームサイズが拡大し、荷電粒子ビームが厚さの異なった段に侵入することを防ぐことができ、荷電粒子ビームの飛程が変化することを防ぐことができる。   As described above, in the present embodiment, the same effects as in the first to third embodiments can be obtained, and moreover than the width D of the stage of the range shifter 3b disposed on the upstream side of the charged particle beam 2 Since the width D ′ of the step of the range shifter 3a arranged downstream is made larger, the beam size in the vicinity of the lower surface of the range shifter 3b is increased by scattering of the charged particle beam in the range shifters 3a and 3b, and the charge is charged. The particle beam can be prevented from entering the steps having different thicknesses, and the range of the charged particle beam can be prevented from changing.

実施の形態5.
図10は、本実施の形態5に係る粒子線照射装置の構成を示した構成図である。図10では、レンジシフタ3を、スキャン照射時の飛程変更用レンジシフタ3a、大まかな飛程変更用のレンジシフタ3b、詳細な飛程調整用レンジシフタ3cの3つのレンジシフタで構成した。各レンジシフタ3a,3b,3cの各段の幅は同一である。また、対応する各段の厚さは、レンジシフタ3bが最も大きく、次がレンジシフタ3aで、レンジシフタ3cが最も小さくなっている。他の構成については、上記の実施の形態1と同様であるため、同一符号を付して示し、ここでは、説明を省略する。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 10 is a configuration diagram showing the configuration of the particle beam irradiation apparatus according to the fifth embodiment. In FIG. 10, the range shifter 3 is composed of three range shifters: a range shifter 3a for changing the range at the time of scanning irradiation, a range shifter 3b for changing the rough range, and a detailed range shifter 3c for adjusting the range. The width of each stage of each range shifter 3a, 3b, 3c is the same. The thickness of each corresponding step is the largest in the range shifter 3b, the next is the range shifter 3a, and the smallest is the range shifter 3c. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.

本実施の形態5においては、レンジシフタ3cの各段の高さΔh’’を、レンジシフタ3aの段の高さをΔhとしたとき、1よりも大きい整数Nで割った値Δh’’=Δh/Nとし、レンジシフタ3cの段の数は、N−1以上とする。レンジシフタ3cは、レンジシフタ3aと同じく、スキャン照射開始前に一回、所定の位置に駆動されて、スキャン照射中は駆動されない。   In the fifth embodiment, when the height Δh ″ of each stage of the range shifter 3c is Δh, the value Δh ″ = Δh / divided by an integer N greater than 1 N, and the number of stages of the range shifter 3c is N-1 or more. Like the range shifter 3a, the range shifter 3c is driven to a predetermined position once before the start of scanning irradiation, and is not driven during scanning irradiation.

このような構成により、レンジシフタ3の厚さを詳細に設定することができ、荷電粒子ビーム2の飛程を詳細に調整する事が可能となる。また、レンジシフタ3aの段数を減少させることができる。この事により、レンジシフタ3aの大きさ/重量を低減でき、駆動機構のコスト低減、駆動音を低減することができる。   With such a configuration, the thickness of the range shifter 3 can be set in detail, and the range of the charged particle beam 2 can be adjusted in detail. Further, the number of stages of the range shifter 3a can be reduced. As a result, the size / weight of the range shifter 3a can be reduced, the cost of the drive mechanism can be reduced, and the drive sound can be reduced.

以上のように、本実施の形態5においては、上記の実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、さらに、レンジシフタ3を、スキャン照射時の飛程変更用レンジシフタ3a、大まかな飛程変更用のレンジシフタ3b、詳細な飛程調整用レンジシフタ3cの3つのレンジシフタで構成するようにしたので、飛程の調整を詳細にする事が可能となり、同時にレンジシフタ3aの段数を減少させることができるため、レンジシフタ3aの大きさ/重量を低減でき、駆動機構のコスト低減、駆動音を低減することができる。   As described above, in the fifth embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, the range shifter 3 is replaced with a range changer 3a for changing the range at the time of scanning irradiation, and a rough range change. The range shifter 3b and the detailed range adjustment range shifter 3c are used, so that the range adjustment can be made in detail, and the number of stages of the range shifter 3a can be reduced at the same time. The size / weight of the range shifter 3a can be reduced, the cost of the drive mechanism can be reduced, and the drive sound can be reduced.

実施の形態6.
図11は、本実施の形態6に係る粒子線照射装置のレンジシフタの構成を示した構成図である。本実施の形態6においては、図11に示すように、レンジシフタ3の背面に、ビーム位置測定用ストリップ電極40(以下、信号電極40とする。)を配置したものである。信号電極40は、図11に示すように、レンジシフタ3の各段と平行な方向に設けられている。信号電極40は、銅やアルミなどの導電性の薄いフィルム状部材で構成され、それぞれの電極間は絶縁して設置される。通常、レンジシフタ3はアクリルなどの絶縁部材で構成されるため、信号電極40は、蒸着やエッチング等の方法で、レンジシフタ3上に直接形成することが可能である。また、レンジシフタ3が導電性部材で構成される場合には、レンジシフタ表面にポリイミドなどの絶縁部材を形成し、その上に、信号電極40を配置すれば良い。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 11 is a configuration diagram showing the configuration of the range shifter of the particle beam irradiation apparatus according to the sixth embodiment. In the sixth embodiment, as shown in FIG. 11, a beam position measuring strip electrode 40 (hereinafter referred to as a signal electrode 40) is disposed on the back surface of the range shifter 3. As shown in FIG. 11, the signal electrode 40 is provided in a direction parallel to each stage of the range shifter 3. The signal electrode 40 is formed of a thin conductive film member such as copper or aluminum, and the electrodes are insulated from each other. Usually, since the range shifter 3 is formed of an insulating member such as acrylic, the signal electrode 40 can be directly formed on the range shifter 3 by a method such as vapor deposition or etching. When the range shifter 3 is formed of a conductive member, an insulating member such as polyimide is formed on the surface of the range shifter, and the signal electrode 40 may be disposed thereon.

この構成において、本実施の形態においては、図12で示すように、信号電極40に対向する位置に、信号電極40に対して所定の間隔だけ離間して、高圧電極41が配置されている。高圧電極41には1kV〜5kV程度の電圧が印加される。信号電極40はアース電位となるように配置されており、荷電粒子ビーム2が通過した位置の直近の信号電極40には、荷電粒子ビーム2が空気を電離して生成された電荷を持ったイオン、又は、電子が収集される。このため、荷電粒子ビーム2が通過した位置の信号電極40には、電気信号が発生する。これにより、荷電粒子ビーム2が、レンジシフタ3のどの段を通過したかを正確に検知することができる。   In this configuration, in the present embodiment, as shown in FIG. 12, the high voltage electrode 41 is disposed at a position facing the signal electrode 40 and spaced apart from the signal electrode 40 by a predetermined interval. A voltage of about 1 kV to 5 kV is applied to the high voltage electrode 41. The signal electrode 40 is arranged so as to have a ground potential, and an ion having a charge generated by the charged particle beam 2 ionizing air is applied to the signal electrode 40 immediately adjacent to the position where the charged particle beam 2 has passed. Or, electrons are collected. For this reason, an electrical signal is generated at the signal electrode 40 at the position where the charged particle beam 2 has passed. Thereby, it is possible to accurately detect which stage of the range shifter 3 the charged particle beam 2 has passed.

信号電極40の電気信号を、図13で示すように信号処理回路45で処理を行って、ビーム位置情報を得る事ができる。この位置情報は、レンジシフタ駆動制御装置25に送られて、レンジシフタ3の位置調整を高精度に行う。また、スキャン制御装置27へ位置情報を送り、装置のトラブルなどによる荷電粒子ビーム位置の変化を検出して、荷電粒子ビーム照射手順を停止するための安全機能とする。   Beam position information can be obtained by processing the electrical signal of the signal electrode 40 by a signal processing circuit 45 as shown in FIG. This position information is sent to the range shifter drive control device 25 to adjust the position of the range shifter 3 with high accuracy. In addition, position information is sent to the scan control device 27 to detect a change in the position of the charged particle beam due to a trouble of the device, and this is a safety function for stopping the charged particle beam irradiation procedure.

このような構成により、機械的なレンジシフタ位置の検出に対して、実際のビームに対してレンジシフタの位置を検出するため、より正確にレンジシフタの位置を調整する事が可能である。また、装置のトラブルによって、ビームの位置ずれが発生した場合には、インターロック機能を持たせることが可能となり、より安全なビーム照射を行う事ができる。   With such a configuration, the position of the range shifter is detected with respect to the actual beam, so that the position of the range shifter can be adjusted more accurately. In addition, when a beam misalignment occurs due to a trouble in the apparatus, an interlock function can be provided, and safer beam irradiation can be performed.

以上のように、本実施の形態においては、上記の実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、さらに、レンジシフタ3の一面にビーム位置測定用の信号電極40を取り付けるようにしたので、詳細なレンジシフタ位置調整が可能となり、機器のトラブルによってビーム位置、又は、レンジシフタ位置が異常になった場合にも、安全なシステムを構築することが可能である。   As described above, in the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the signal electrode 40 for measuring the beam position is attached to one surface of the range shifter 3. Thus, it is possible to construct a safe system even when the beam position or the range shifter position becomes abnormal due to equipment trouble.

実施の形態7.
図14は、本実施の形態2に係る粒子線照射装置の構成を示した構成図である。図14は、上記の実施の形態1〜6で示したようなレンジシフタ3の駆動方式を静止と駆動を繰り返すステップ動作から、常にほぼ一定の速度で移動する常時駆動方式に変えたものである。すなわち、本実施の形態においては、スポットスキャンによる荷電粒子ビームの照射中に、レンジシフタ3はほぼ一定速度で移動しており、レンジシフタ3上でのビーム照射位置は、図14のようにレンジシフタ3上を斜め移動する。レンジシフタ3の移動速度は、R方向への荷電粒子ビーム2の位置変更中では、荷電粒子ビーム2が一つの段の中に十分納まるように調整される。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 14 is a configuration diagram showing the configuration of the particle beam irradiation apparatus according to the second embodiment. FIG. 14 is a diagram in which the driving method of the range shifter 3 as shown in the first to sixth embodiments is changed from a step operation that repeats stationary and driving to a constant driving method that always moves at a substantially constant speed. That is, in the present embodiment, the range shifter 3 moves at a substantially constant speed during the irradiation of the charged particle beam by spot scanning, and the beam irradiation position on the range shifter 3 is on the range shifter 3 as shown in FIG. Move diagonally. The moving speed of the range shifter 3 is adjusted so that the charged particle beam 2 is sufficiently contained in one stage during the position change of the charged particle beam 2 in the R direction.

R方向の荷電粒子ビーム2のスキャン時間をt1、レンジシフタ3が次の段に移動する時間をt2とし、レンジシフタ位置でのビームサイズをSとした場合、レンジシフタ3の移動速度vは、
v=S/t2
と設定される。R方向へのスキャン中にレンジシフタ3が移動する距離d1は、
d1=v×t1
となる。この時、レンジシフタ3の各段の幅Dは、
D=d1+S=S/t2×t1+S=S×(t1+t2)/t2
として決定する。レンジシフタ3の駆動速度vは、
v=D/(t1+t2)=(D−S)/t1
とも表せる。
また、ここで、Sとしてビームサイズにビーム位置変動誤差分を上乗せしたS’を用いても良い。
When the scanning time of the charged particle beam 2 in the R direction is t1, the time when the range shifter 3 moves to the next stage is t2, and the beam size at the position of the range shifter is S, the moving speed v of the range shifter 3 is
v = S / t2
Is set. The distance d1 that the range shifter 3 moves during scanning in the R direction is
d1 = v × t1
It becomes. At this time, the width D of each stage of the range shifter 3 is
D = d1 + S = S / t2 × t1 + S = S × (t1 + t2) / t2
Determine as. The driving speed v of the range shifter 3 is
v = D / (t1 + t2) = (DS) / t1
It can also be expressed.
Here, as S, S ′ obtained by adding a beam position variation error to the beam size may be used.

例えば、t1=100msec、t2=50msec、S=10mmとすれば、D=30mm、v=0.2m/secとなり、駆動速度としては、通常のモータ駆動やリニアモータによる駆動方式が利用可能である。   For example, if t1 = 100 msec, t2 = 50 msec, and S = 10 mm, then D = 30 mm and v = 0.2 m / sec. As a driving speed, a normal motor driving method or a linear motor driving method can be used. .

また、スポットスキャンによる荷電粒子ビーム2の照射時間は、照射ごとに異なるので、スキャン時間t1は照射ごとに変動する。このためt1としては、スキャン時間の変動を吸収できる十分大きな値を設定すれば良い。   Moreover, since the irradiation time of the charged particle beam 2 by spot scanning differs for each irradiation, the scanning time t1 varies for each irradiation. For this reason, t1 may be set to a sufficiently large value that can absorb fluctuations in scan time.

また、t1の変動を、レンジシフタ3の駆動速度vの調整によって補正しても良い。この時、上記の実施の形態5で示したビーム位置測定用電極40の電極の方向を90度回転して取り付け、ビームのスキャン方向位置を測定できるように構成し、信号処理回路45からのビーム位置をもとにして、レンジシフタ駆動制御装置25において、レンジシフタ駆動速度を調整しても良い。   Further, the fluctuation of t1 may be corrected by adjusting the driving speed v of the range shifter 3. At this time, the electrode position of the beam position measuring electrode 40 shown in the fifth embodiment is rotated 90 degrees and attached so that the position in the scanning direction of the beam can be measured. Based on the position, the range shifter drive control device 25 may adjust the range shifter drive speed.

このような構成により、レンジシフタ3の駆動速度がほぼ一定とする事ができるため、駆動音を低減することができる。また、駆動機構はモータやリニアモータを適用可能であり、低コストの駆動機構を構成する事が可能である。   With such a configuration, the driving speed of the range shifter 3 can be made almost constant, so that driving noise can be reduced. Moreover, a motor or a linear motor can be applied as the drive mechanism, and a low-cost drive mechanism can be configured.

以上のように、本実施の形態7においては、上記の実施の形態1〜6と同様の効果が得られるとともに、さらに、レンジシフタ3の駆動方式として、ほぼ一定速度でレンジシフタ3を駆動するようにしたので、レンジシフタ3の駆動音を低減させ、かつ、高速で飛程の変更が可能となる。   As described above, in the seventh embodiment, the same effects as in the first to sixth embodiments can be obtained, and the range shifter 3 can be driven at a substantially constant speed as the driving method of the range shifter 3. Therefore, the driving sound of the range shifter 3 can be reduced and the range can be changed at high speed.

実施の形態8.
本実施の形態8においては、図15に示すように、上記の実施の形態7の構成のレンジシフタ駆動方式において、照射領域に対応する、レンジシフタ3上でのビーム照射範囲Wに対して、偏向電磁石1の最大スキャン可能範囲がWmaxである場合に、レンジシフタ3の駆動速度vを、
v=(D―S’)/t1×Wmax/W
とした。
Embodiment 8 FIG.
In the eighth embodiment, as shown in FIG. 15, in the range shifter driving system having the configuration of the seventh embodiment, the deflecting electromagnet with respect to the beam irradiation range W on the range shifter 3 corresponding to the irradiation region. When the maximum scanable range of 1 is Wmax, the driving speed v of the range shifter 3 is
v = (D−S ′) / t1 × Wmax / W
It was.

実際のビーム範囲Wは、最大スキャン可能範囲Wmaxよりも小さい値となるが、偏向電磁石1のヒステリシス特性の問題から、偏向電磁石1のスキャン範囲は、常にWmaxとすることが一般的である。したがって、ビーム照射範囲Wの外を偏向電磁石1がスキャンしている時刻には、ビーム位置が、レンジシフタ3の段差部分に近づいても良く、レンジシフタ3の駆動方向のビーム照射可能なD−S’の幅と、スキャン方向の照射範囲Wが一致していれば良い。レンジシフタ3の移動速度vを上記の値とすれば、両者を一致させる事ができる。   Although the actual beam range W is smaller than the maximum scannable range Wmax, the scan range of the deflection electromagnet 1 is generally always set to Wmax due to the problem of the hysteresis characteristics of the deflection electromagnet 1. Therefore, at the time when the deflecting electromagnet 1 scans outside the beam irradiation range W, the beam position may approach the stepped portion of the range shifter 3, and DS ′ is capable of beam irradiation in the driving direction of the range shifter 3. And the irradiation range W in the scanning direction need only match. If the moving speed v of the range shifter 3 is set to the above value, both can be matched.

この時、レンジシフタ3の段の幅Dの分だけ、レンジシフタ3が移動する時間は、
t=D/v=D/(D−S’)×t1×W/Wmax
で、飛程の変更時間の実効的な値t2は、
t2=t―t1=t1×(D/(D−S’)×W/Wmax−1)
t2=t1×(S’―D×(1−W/Wmax))/(D―S’)
となり、上記の実施の形態7の駆動方式での飛程変更時間t2=t1×S’/(D−S’)よりも小さくする事ができる。
At this time, the time required for the range shifter 3 to move by the width D of the stage of the range shifter 3 is
t = D / v = D / (DS ′) × t1 × W / Wmax
The effective value t2 of the range change time is
t2 = t−t1 = t1 × (D / (DS ′) × W / Wmax−1)
t2 = t1 × (S′−D × (1−W / Wmax)) / (DS−S ′)
Thus, the range change time t2 = t1 × S ′ / (DS ′) in the driving method of the seventh embodiment can be made shorter.

特に、図16に示すように、
W/Wmax < S’/D
である場合には、
v=D/t1
とする事によって、実効的な飛程変更時間をゼロにすることができる。
In particular, as shown in FIG.
W / Wmax <S '/ D
If
v = D / t1
By doing so, the effective range change time can be made zero.

以上のように、本実施の形態8においては、上記の実施の形態1〜6と同様の効果が得られるとともに、さらに、レンジシフタ3の駆動方式として、ほぼ一定速度でレンジシフタ3を駆動するようにしたので、レンジシフタ3の駆動音を低減させ、かつ、高速で飛程の変更が可能となる。   As described above, in the eighth embodiment, the same effects as in the first to sixth embodiments can be obtained, and the range shifter 3 can be driven at a substantially constant speed as the driving method of the range shifter 3. Therefore, the driving sound of the range shifter 3 can be reduced and the range can be changed at high speed.

実施の形態9.
図17は、本実施の形態9に係る粒子線照射装置の構成を示す構成図である。図17に示されるように、本実施の形態9に係る粒子線照射装置においては、偏向電磁石1aの下方に、同様の構成からなる偏向電磁石1bが設けられている。ここで、1aは偏向電磁石の磁極部のみを示したもので、偏向電磁石全体は、例えば、図20のように、磁極1a、リターンヨーク101aおよびコイル102aから構成されるものである。1bも同様に偏向電磁石の磁極部のみを示したもので、偏向電磁石全体は、例えば、図21のように、磁極1b、リターンヨーク101bおよびコイル102bから構成されるものである。但し、本実施の形態においては、上記の実施の形態1等とは異なり、偏向電磁石1aと1bを90度回転して配置している。さらに、偏向電磁石1bの下方には、階段状レンジシフタ3が設けられている。被照射体6は階段状レンジシフタ3の下方にあり、被照射体6内の照射領域7に荷電粒子ビーム2が照射される。なお、当該実施の形態においても、上記の実施の形態1で示した位置モニタ4や線量モニタ5を設けるようにしてもよい。
Embodiment 9 FIG.
FIG. 17 is a configuration diagram showing the configuration of the particle beam irradiation apparatus according to the ninth embodiment. As shown in FIG. 17, in the particle beam irradiation apparatus according to the ninth embodiment, a deflection electromagnet 1b having the same configuration is provided below the deflection electromagnet 1a. Here, 1a shows only the magnetic pole part of the deflection electromagnet, and the entire deflection electromagnet is composed of, for example, a magnetic pole 1a, a return yoke 101a and a coil 102a as shown in FIG. Similarly, 1b shows only the magnetic pole part of the deflection electromagnet, and the entire deflection electromagnet is composed of, for example, a magnetic pole 1b, a return yoke 101b and a coil 102b as shown in FIG. However, in the present embodiment, unlike the first embodiment described above, the deflecting electromagnets 1a and 1b are rotated 90 degrees. Further, a stepped range shifter 3 is provided below the deflection electromagnet 1b. The irradiated body 6 is below the stepped range shifter 3, and the charged particle beam 2 is irradiated to the irradiation region 7 in the irradiated body 6. Also in this embodiment, the position monitor 4 and the dose monitor 5 shown in the first embodiment may be provided.

このように、本実施の形態に係る粒子線照射装置は、X−Yスキャン方式のスポットスキャン照射装置において、階段状レンジシフタ3を用いた構成である。X−Yスキャン方式では、偏向電磁石1aと1bを90度回転して配置し、荷電粒子ビーム2をビーム軸9に垂直な平面(X−Y平面)内で、図17のようにスキャンする。   As described above, the particle beam irradiation apparatus according to the present embodiment has a configuration using the stepped range shifter 3 in the spot scan irradiation apparatus of the XY scan method. In the XY scan method, the deflecting electromagnets 1a and 1b are rotated by 90 degrees, and the charged particle beam 2 is scanned in a plane (XY plane) perpendicular to the beam axis 9 as shown in FIG.

Y方向へのスキャン時のステップ幅をDyとして、ビームサイズをS、ビーム位置ずれ誤差を考慮したビームサイズをS’、X方向のビームスキャン時間をt1とした場合、階段状レンジシフタ3の段の幅をDを
D=Dy+S’として、
レンジシフタの移動速度vを
v=Dy/t1
とすれば、図18のように、X−Y平面のスキャンを行う場合には、レンジシフタ3の1つの段の中で、図18のように、その段の一方の対角線上を荷電粒子ビーム2がスキャンされた後、短辺に沿って移動し、次に、他方の対角線上を荷電粒子ビーム2がスキャンされる(すなわち、X字状にスキャンされる。)。1回のXY平面のスキャンが終了した時点で、レンジシフタ3の移動方向は反転され、同時にビームが照射される段を1段ずらして駆動を再開する。
When the step width at the time of scanning in the Y direction is Dy, the beam size is S, the beam size considering the beam misalignment error is S ′, and the beam scanning time in the X direction is t1, the step of the stepped range shifter 3 Width is D as D = Dy + S '
The moving speed v of the range shifter is v = Dy / t1
Then, when scanning the XY plane as shown in FIG. 18, in one stage of the range shifter 3, the charged particle beam 2 is placed on one diagonal line of the stage as shown in FIG. Is scanned along the short side, and then the charged particle beam 2 is scanned on the other diagonal (ie, scanned in an X-shape). When one scan of the XY plane is completed, the moving direction of the range shifter 3 is reversed, and at the same time, the stage irradiated with the beam is shifted by one stage and the driving is resumed.

このような構成によれば、X−Yスキャン方式のスポットスキャン照射装置において、レンジシフタ3の動作音の低減、駆動機構のコスト低減をすることが可能となる。   According to such a configuration, it is possible to reduce the operation sound of the range shifter 3 and the cost of the driving mechanism in the XY scan type spot scan irradiation apparatus.

以上のように、本実施の形態9においては、上記の実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、さらに、偏向電磁石1aと1bを90度回転して配置し、荷電粒子ビーム2をビーム軸9に垂直な平面(X−Y平面)内で、図17のように、X字状にスキャンするようにしたので、X−Yスキャン方式のスポットスキャン照射装置において、レンジシフタ3の動作音の低減、駆動機構のコスト低減をすることが可能となる。   As described above, in the ninth embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the deflecting electromagnets 1a and 1b are rotated by 90 degrees to place the charged particle beam 2 as a beam. In the plane perpendicular to the axis 9 (XY plane), scanning is performed in an X shape as shown in FIG. 17, so in the spot scan irradiation apparatus of the XY scan method, the operation sound of the range shifter 3 is reduced. It becomes possible to reduce the cost of the drive mechanism.

実施の形態10.
図19は、本実施の形態10に係る粒子線照射装置の構成を示す構成図である。図19に示されるように、本実施の形態10に係る粒子線照射装置においては、偏向電磁石41の下方に、階段状レンジシフタ3が設けられている。また、その下方には、荷電粒子ビーム2の位置をモニタするための位置モニタ4、および、照射線量をモニタするための線量モニタ5が設けられている。被照射体6は線量モニタ5の下方にあり、被照射体6内の照射領域7に荷電粒子ビーム2が照射される。また、被照射体6は、ベッド42上に配置されている。
Embodiment 10 FIG.
FIG. 19 is a configuration diagram showing the configuration of the particle beam irradiation apparatus according to the tenth embodiment. As shown in FIG. 19, in the particle beam irradiation apparatus according to the tenth embodiment, a stepped range shifter 3 is provided below the deflection electromagnet 41. Below that, a position monitor 4 for monitoring the position of the charged particle beam 2 and a dose monitor 5 for monitoring the irradiation dose are provided. The irradiated body 6 is below the dose monitor 5, and the charged particle beam 2 is irradiated to the irradiation region 7 in the irradiated body 6. The irradiated body 6 is disposed on the bed 42.

本実施の形態10は、このように、スキャン照射装置上流に配置された偏向電磁石41において荷電粒子ビーム位置を偏向可能なように構成された粒子線照射装置に、階段状レンジシフタ3を用いた構成である。上流の偏向電磁石41の励磁電流を調整する事によって、荷電粒子ビーム2はX方向にスキャンされる。このように、偏向電磁石41は、荷電粒子ビーム2を偏向させて、被照射体6の内部での平面方向の位置を制御するビーム位置変更手段を構成している。   In the tenth embodiment, the stepped range shifter 3 is used in the particle beam irradiation apparatus configured to be able to deflect the charged particle beam position in the deflection electromagnet 41 arranged upstream of the scan irradiation apparatus. It is. By adjusting the excitation current of the upstream deflection electromagnet 41, the charged particle beam 2 is scanned in the X direction. Thus, the deflection electromagnet 41 constitutes beam position changing means for deflecting the charged particle beam 2 and controlling the position in the planar direction inside the irradiated body 6.

一方、被照射体6は、ベッド42上に配置、又は、固定されており、ベッド42は駆動機構(図示せず)によってY方向に移動可能なように構成されている。このように、ベッド42は、被照射体6を搭載するための移動可能に設けられた被照射体搭載手段であって、レンジシフタ3の各段と被照射体6との間の相対位置を変化(制御)させるための駆動手段を構成している。偏向電磁石41、ベッド42、レンジシフタ3をそれぞれスキャン又は駆動することによって、照射領域7が3次元的にスキャン照射される。   On the other hand, the irradiated body 6 is arranged or fixed on the bed 42, and the bed 42 is configured to be movable in the Y direction by a drive mechanism (not shown). In this way, the bed 42 is an irradiation object mounting means that is movably provided for mounting the irradiation object 6, and changes the relative position between each stage of the range shifter 3 and the irradiation object 6. The drive means for (control) is comprised. By scanning or driving the deflection electromagnet 41, the bed 42, and the range shifter 3, respectively, the irradiation region 7 is scanned and irradiated three-dimensionally.

スキャン手順は、X方向のスキャンを最初に行い、次にレンジシフタ3を駆動し、最後にベッド42をY方向に移動する手順が効率が良いが、他の手順、例えば、X方向、Y方向、レンジシフタ3の順序でも構わない。   The scanning procedure is efficient in that the scanning in the X direction is performed first, then the range shifter 3 is driven, and finally the bed 42 is moved in the Y direction, but other procedures such as the X direction, the Y direction, The order of the range shifter 3 may be used.

このような構成によれば、スキャン照射装置上流に配置された偏向電磁石41において荷電粒子ビーム2の位置を偏向可能なように構成された粒子線照射装置において、レンジシフタ3の動作音の低減、駆動機構のコスト低減を図ることが可能となる。   According to such a configuration, in the particle beam irradiation apparatus configured such that the position of the charged particle beam 2 can be deflected by the deflection electromagnet 41 disposed upstream of the scan irradiation apparatus, the operation sound of the range shifter 3 is reduced and driven. The cost of the mechanism can be reduced.

以上のように、本実施の形態10においては、上記の実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、さらに、偏向電磁石41の励磁電流を調整する事によって、荷電粒子ビーム2はX方向にスキャンされるとともに、被照射体6はベッド42によってY方向に移動可能なように構成されているので、レンジシフタ3の駆動音を低減させるとともに、軸方向の大きさが低減されることにより、照射装置全体の軸方向の大きさを小さくすることが可能である。   As described above, in the tenth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and the charged particle beam 2 can be moved in the X direction by adjusting the excitation current of the deflection electromagnet 41. Since the irradiated object 6 is configured to be moved in the Y direction by the bed 42 while being scanned, the driving sound of the range shifter 3 is reduced and the size in the axial direction is reduced, so that the irradiation is performed. It is possible to reduce the size of the entire apparatus in the axial direction.

実施の形態11.
また、スキャン照射装置上流に配置された偏向電磁石、又は、ビーム偏向手段を備えた、粒子線照射装置についても、階段状レンジシフタを用いる事が可能である。
Embodiment 11 FIG.
A stepped range shifter can also be used for a particle beam irradiation apparatus provided with a deflecting electromagnet or beam deflection means arranged upstream of the scanning irradiation apparatus.

実施の形態12.
なお、上記の実施の形態1〜11においては、階段状のレンジシフタを用いる例について説明したが、階段状のレンジシフタを背中合わせに2つ結合させた山型のレンジシフタを用いても同様の効果を得ることができる。また、上記の実施の形態1〜11においては、駆動装置20は階段状のレンジシフタ3の最下段から最上段まで移動すると、駆動方向を逆向きに変更する必要があるが、本実施の形態においては、山型にレンジシフタを構成したので、最下段から最上段まで移動した後に、同一の駆動方向で、再び、最上段から最下段まで移動できるので、駆動装置20によるレンジシフタの駆動方向の変更回数を少なくすることができる。
Embodiment 12 FIG.
In the first to eleventh embodiments, the example using the stepped range shifter has been described. However, the same effect can be obtained by using a mountain range shifter in which two stepped range shifters are coupled back to back. be able to. In the first to eleventh embodiments, when the driving device 20 moves from the lowermost stage to the uppermost stage of the stepped range shifter 3, it is necessary to change the driving direction in the reverse direction. Since the range shifter is configured in a mountain shape, it can move again from the uppermost stage to the lowermost stage in the same driving direction after moving from the lowermost stage to the uppermost stage, so the number of changes in the driving direction of the range shifter by the driving device 20 Can be reduced.

実施の形態13.
上記の実施の形態1〜11においては、位置モニタ4や線量モニタ5、および、位置測定用の信号電極40等により、荷電粒子ビーム2の照射位置を測定する例について説明した。本実施の形態においては、さらに、副線量モニタを配置する例について説明する。
Embodiment 13 FIG.
In the first to eleventh embodiments, the example in which the irradiation position of the charged particle beam 2 is measured by the position monitor 4, the dose monitor 5, the signal electrode 40 for position measurement, and the like has been described. In the present embodiment, an example in which a sub-dose monitor is further described.

副線量モニタは、ライン型の線量モニタである。荷電粒子ビーム2の軌道は、図6や図14〜図16に示されるように、予め設定されたパターンに沿って移動する。そのため、本実施の形態においては、当該パターンに沿って、ライン型の副線量モニタを設置させる。これにより、ライン型の副線量モニタは、荷電粒子ビーム2のビーム照射点に常に一致するように配置される。当該構成において、主線量モニタである線量モニタ5の値と、本実施の形態におけるライン型の副線量モニタの値とを常時比較することにより、ビーム位置が正しく制御されていることをさらに精度高く確認することができる。   The auxiliary dose monitor is a line type dose monitor. The trajectory of the charged particle beam 2 moves along a preset pattern, as shown in FIG. 6 and FIGS. Therefore, in this embodiment, a line-type sub-dose monitor is installed along the pattern. Accordingly, the line-type sub-dose monitor is arranged so as to always coincide with the beam irradiation point of the charged particle beam 2. In this configuration, by comparing the value of the dose monitor 5 as the main dose monitor with the value of the line-type sub-dose monitor in the present embodiment, it is possible to further accurately determine that the beam position is correctly controlled. Can be confirmed.

本発明の実施の形態1に係る粒子線照射装置の構成を示した構成図である。It is the block diagram which showed the structure of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る粒子線照射装置の構成を示した部分拡大構成図である。It is the elements on larger scale which showed the structure of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る粒子線照射装置の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る粒子線照射装置の構成を示した部分拡大斜視図である。It is the partial expansion perspective view which showed the structure of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る粒子線照射装置の動作を示した流れ図である。It is the flowchart which showed operation | movement of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る粒子線照射装置の動作を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed operation | movement of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る粒子線照射装置の構成を示した構成図である。It is the block diagram which showed the structure of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る粒子線照射装置の動作を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed operation | movement of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る粒子線照射装置の動作を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed operation | movement of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る粒子線照射装置の動作を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed operation | movement of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る粒子線照射装置のレンジシフタの構成を示した拡大斜視図である。It is the expansion perspective view which showed the structure of the range shifter of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る粒子線照射装置の動作を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed operation | movement of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る粒子線照射装置の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態7に係る粒子線照射装置の動作を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed operation | movement of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施の形態8に係る粒子線照射装置の動作を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed operation | movement of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施の形態8に係る粒子線照射装置の動作を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed operation | movement of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施の形態9に係る粒子線照射装置の構成を示した構成図である。It is the block diagram which showed the structure of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 9 of this invention. 本発明の実施の形態9に係る粒子線照射装置の動作を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed operation | movement of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 9 of this invention. 本発明の実施の形態10に係る粒子線照射装置の構成を示した構成図である。It is the block diagram which showed the structure of the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 10 of this invention. 本発明の実施の形態1〜9に係る粒子線照射装置における偏向電磁石の全体の構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the whole deflection electromagnet in the particle beam irradiation apparatus concerning Embodiment 1-9 of this invention. 本発明の実施の形態1〜9に係る粒子線照射装置における偏向電磁石の全体の構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the whole deflection electromagnet in the particle beam irradiation apparatus concerning Embodiment 1-9 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a,1b 偏向電磁石、2 荷電粒子ビーム、3 階段状レンジシフタ、4 位置モニタ、5 線量モニタ、6 被照射体、7 照射領域、9 ビーム軸、15 フレーム、16 ガイド、20 駆動装置、21 部材、25 レンジシフタ駆動制御装置、26 レンジシフタ位置読み取り装置、27 スキャン制御装置、40 ビーム位置測定用ストリップ電極(信号電極)、41 高圧電極。   1, 1a, 1b Bending electromagnet, 2 charged particle beam, 3 stepped range shifter, 4 position monitor, 5 dose monitor, 6 irradiated object, 7 irradiation area, 9 beam axis, 15 frame, 16 guide, 20 drive device, 21 Members, 25 range shifter drive control device, 26 range shifter position reading device, 27 scan control device, 40 beam position measuring strip electrode (signal electrode), 41 high voltage electrode.

Claims (7)

被照射体に荷電粒子ビームを照射させるための粒子線照射装置であって、
荷電粒子ビームを偏向させて、前記被照射体の内部での平面方向の位置を制御するビーム位置変更手段と、
偏向された前記荷電粒子ビームを通過させることにより、前記被照射体の内部での深さ方向の位置を制御する階段状に構成されたレンジシフタと、
前記レンジシフタの各段と前記被照射体との間の相対位置を変化させるための駆動手段と
を備え、
前記階段状に構成されたレンジシフタは、当該レンジシフタの厚み変化方向がスキャニング方向の幅が大きい方の方向に対して垂直となるように設置されている
ことを特徴とする粒子線照射装置。
A particle beam irradiation apparatus for irradiating an irradiated body with a charged particle beam,
Beam position changing means for deflecting a charged particle beam and controlling a position in a planar direction inside the irradiated body;
A range shifter configured in a step shape to control the position in the depth direction inside the irradiated object by passing the deflected charged particle beam; and
Drive means for changing the relative position between each stage of the range shifter and the irradiated object,
The step-shaped range shifter is installed such that the thickness change direction of the range shifter is perpendicular to the direction in which the width in the scanning direction is larger.
前記レンジシフタに、前記荷電粒子ビームの位置を測定するためのビーム位置測定用電極を設けたことを特徴とする請求項1に記載の粒子線照射装置。   2. The particle beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the range shifter is provided with a beam position measuring electrode for measuring the position of the charged particle beam. 前記駆動手段は、照射中に、通過する前記荷電粒子ビームのビーム位置と同期して、一定速度で前記レンジシフタを移動し続けるように制御することを特徴とする請求項1または2に記載の粒子線照射装置。   3. The particle according to claim 1, wherein the driving unit controls the range shifter to continue to move at a constant speed in synchronization with a beam position of the charged particle beam that passes through the particle beam during irradiation. X-ray irradiation device. 被照射体に荷電粒子ビームを照射させるための粒子線照射装置であって、
ビーム軸方向に上下に配置された1対の偏向電磁石から構成され、荷電粒子ビームを偏向させて、前記被照射体の内部での平面方向の位置を制御する平行ビームスキャナと、
偏向された前記荷電粒子ビームを通過させることにより、前記被照射体の内部での深さ方向の位置を制御する階段状に構成されたレンジシフタと
前記レンジシフタの各段と前記被照射体との間の相対位置を変化させるための駆動手段と
を備え、
前記階段状に構成されたレンジシフタは、当該レンジシフタの厚み変化方向が前記平行ビームスキャナのビームスキャン方向に垂直になるように設置されるとともに、前記平行ビームスキャナと同期して回転できるように構成されている
ことを特徴とする粒子線照射装置。
A particle beam irradiation apparatus for irradiating an irradiated body with a charged particle beam,
A parallel beam scanner configured by a pair of deflection electromagnets arranged vertically in the beam axis direction, deflecting a charged particle beam and controlling the position in the planar direction inside the irradiated body;
By passing the deflected the charged particle beam, a range shifter configured stepwise to control the position in the depth direction of the inside of the irradiation object,
Drive means for changing the relative position between each stage of the range shifter and the irradiated object ;
The step shift range shifter is installed such that the thickness change direction of the range shifter is perpendicular to the beam scan direction of the parallel beam scanner, and can be rotated in synchronization with the parallel beam scanner. A particle beam irradiation apparatus characterized by comprising:
被照射体に荷電粒子ビームを照射させるための粒子線照射装置であって、
1台の偏向電磁石から構成され、荷電粒子ビームを偏向させて、前記被照射体の内部での平面方向の位置を制御するビームスキャナと、
偏向された前記荷電粒子ビームを通過させることにより、前記被照射体の内部での深さ方向の位置を制御する階段状に構成されたレンジシフタと
前記レンジシフタの各段と前記被照射体との間の相対位置を変化させるための駆動手段と
を備え、
前記階段状に構成されたレンジシフタは、当該レンジシフタの厚み変化方向が前記ビームスキャナのビームスキャン方向に垂直になるように設置されるとともに、前記ビームスキャナと同期して回転できるように構成されている
ことを特徴とする粒子線照射装置。
A particle beam irradiation apparatus for irradiating an irradiated body with a charged particle beam,
A beam scanner that is composed of a single deflection electromagnet, deflects a charged particle beam, and controls the position in the planar direction inside the irradiated body;
By passing the deflected the charged particle beam, a range shifter configured stepwise to control the position in the depth direction of the inside of the irradiation object,
Drive means for changing the relative position between each stage of the range shifter and the irradiated object ;
The step-shaped range shifter is installed so that the thickness change direction of the range shifter is perpendicular to the beam scanning direction of the beam scanner, and can be rotated in synchronization with the beam scanner. A particle beam irradiation apparatus characterized by that.
前記レンジシフタに、前記荷電粒子ビームの位置を測定するためのビーム位置測定用電極を設けたことを特徴とする請求項4または5に記載の粒子線照射装置。   6. The particle beam irradiation apparatus according to claim 4, wherein a beam position measuring electrode for measuring the position of the charged particle beam is provided on the range shifter. 記駆動手段は、照射中に、通過する前記荷電粒子ビームのビーム位置と同期して、一定速度で前記レンジシフタを移動し続けるように制御することを特徴とする請求項4ないし6のいずれか1項に記載の粒子線照射装置。 Before SL drive means, during the irradiation, in synchronism with the beam position of the charged particle beam passing through, any one of 4 claims, characterized in that control to continue to move the range shifter at a constant rate of 6 2. The particle beam irradiation apparatus according to item 1.
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