JP7821158B2 - 粒子線治療装置 - Google Patents

Description

本発明は、粒子線治療装置に関するものである。

従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載の陽子線治療装置が知られている。この種の陽子線治療装置では、例えば偏向電磁石や四極電磁石等を組み合わせたエネルギー選択システム(Energy Selection System，ＥＳＳ)によって、陽子線のエネルギーの広がりがカットされている。

特開2012-2772号公報

粒子線治療装置では、輸送中の治療用の粒子ビームから他の核種のビームが生成され、この他種のビームが治療用の粒子ビームに混在することが起こり得る。このように生成した他種のビームが治療に係る患者に照射されると、当該他種のビームは、粒子の質量数が小さいために治療用のビームよりも患者体内の奥側の箇所に到達する場合があり、当該箇所に不要な損傷を与えてしまう虞がある。このような問題に鑑み、本発明は、患者に照射される不要な粒子ビームを低減する粒子線治療装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の粒子線治療装置は、陽イオンビームを患者に照射して治療を行う粒子線治療装置であって、陽イオンビームとは核種が異なる他種のビームが陽イオンビームから生成された場合に、陽イオンビームと他種のビームとが混在した混合ビームを偏向磁場に通過させた後、所定の通過選択部で混合ビームのうちの陽イオンビームを選択的に通過させる。

この粒子線治療装置によれば、混合ビームが偏向磁場を通過した後、混合ビームのうちの陽イオンビームが選択的に通過選択部を通過するので、通過選択部の下流側に送られるビームにおいては、他種のビームが低減される。

（２）通過選択部は、偏向磁場を通過した混合ビーム中の陽イオンビームの単位電荷あたりの運動量と同じ単位電荷あたりの運動量を持つビームを通過させるとともに、混合ビーム中の陽イオンビームの単位電荷あたりの運動量と異なる単位電荷あたりの運動量を持つビームを遮蔽する、こととしてもよい。

この場合、通過選択部では、混合ビームに含まれる陽イオンビームと、陽イオンビームと同等の単位電荷あたりの運動量を持つ他種のビームと、が通過するとともに上記以外の他種のビームは遮蔽されることになるので、通過選択部の下流側に送られるビームにおいては、他種のビームが低減される。

（３）偏向磁場は、通過選択部の上流側において混合ビームに含まれるビームの軌道を単位電荷あたりの運動量に応じて異なるようにし、通過選択部は、混合ビームに含まれる陽イオンビームの単位電荷あたりの運動量に対応する軌道の位置で混合ビームに含まれるビームを通過させ、混合ビームに含まれる陽イオンビームの単位電荷あたりの運動量に対応する軌道の位置以外の位置で混合ビームに含まれるビームを遮蔽する、こととしてもよい。

この場合、偏向磁場を通過することにより混合ビームに含まれる各ビームの軌道が単位電荷あたりの運動量に応じて異なるようになる。そして、通過選択部では、陽イオンビームと、陽イオンビームと同等の単位電荷あたりの運動量を持つ他種のビームと、が通過するとともに上記以外の他種のビームは遮蔽されることになるので、通過選択部の下流側に送られるビームにおいては、他種のビームが低減される。

（４）陽イオンビームはヘリウムイオンビームであり、他種のビームには重水素イオンビームが含まれる、こととしてもよい。これにより、患者に照射される他種のビームが低減されるヘリウム線治療装置が得られる。

（５）本発明の粒子線治療装置は、偏向磁場の上流側に設けられ陽イオンビームのエネルギーを低下させるデグレーダを備える、こととしてもよい。このようなデグレーダにおいては、陽イオンビームのエネルギーが低下されるときに、陽イオンビームとは核種が異なる他種のビームが生成し易いところ、この他種のビームは、前述のとおり偏向磁場及び通過選択部によって低減される。

（６）デグレーダはガントリ内に設けられ、偏向磁場と通過選択部とがガントリ内に設けられている、こととしてもよい。デグレーダと偏向磁場と通過選択部とがガントリ内に設けられることにより、ガントリよりも上流側におけるビーム輸送系を短くすることができ、ひいては、粒子線治療装置の小型化を図ることができる。

（７）本発明の粒子線治療装置は、陽イオンビームを患者に照射して治療を行う粒子線治療装置であって、陽イオンビームを出射するサイクロトロンと、サイクロトロンの下流側に設けられ、陽イオンビームのエネルギーを低下させるとともにエネルギーを低下させるときに陽イオンビームとは核種が異なる他種のビームが陽イオンビームから生成されるデグレーダと、デグレーダの下流側に設けられ、陽イオンビームと他種のビームとが混在する混合ビームを偏向させ当該混合ビームに含まれるビームの軌道を単位電荷あたりの運動量に応じて異なるようにする偏向電磁石と、偏向電磁石の下流側に設けられ、混合ビーム中の陽イオンビームの軌道の位置で混合ビームに含まれるビームを通過させるとともに、混合ビーム中の陽イオンビームの軌道の位置以外の位置で混合ビームに含まれるビームを遮蔽する通過選択部と、を備える。

この粒子線治療装置では、サイクロトロンの性質上、サイクロトロンからはエネルギー固定の陽イオンビームが出射される。この陽イオンビームのエネルギーをデグレーダで低下させることで、陽イオンビームを治療に適したエネルギーに調整することができる。デグレーダにおいては、陽イオンビームから核種が異なる他種のビームが生成され、デグレーダの下流側には陽イオンビームと他種のビームとが混在する混合ビームが送られる。この混合ビームが偏向電磁石で偏向され、偏向電磁石の下流側においては、混合ビームに含まれる各ビームの軌道が単位電荷あたりの運動量に応じて異なるものになる。

その後、通過選択部は、上記混合ビーム中の陽イオンビームの軌道の位置で混合ビームに含まれるビームを通過させる。ここで、サイクロトロンの性質上、サイクロトロンから出射される陽イオンビームは単一の核種で偏ったエネルギー分布を示すので、デグレーダでエネルギー低下された後の陽イオンビームにおいては、単位電荷あたりの運動量が比較的偏っている。従って、陽イオンビームの単位電荷あたりの運動量に対応する軌道の位置を狙うことで、通過選択部においては混合ビームに含まれる陽イオンビームの大部分を通過させるといった設定が可能になる。その一方で、他種ビームは、デグレーダにおいて陽イオンビームのエネルギーを低下させるときに生成されるものであるので、サイクロトロンに由来する陽イオンビームに比較して単位電荷あたりの運動量のバラツキが大きい。また、前述のとおり、エネルギー低下された後の陽イオンビームの単位電荷あたりの運動量が偏っている領域は比較的狭いと考えられので、通過選択部が通過させるべきビームの単位電荷あたりの運動量の範囲を比較的狭くすることができる。従って、他種のビームのうち陽イオンビームと同等の単位電荷あたりの運動量をもつビームが通過選択部を通過するとしても、その量は小さく抑えられ、その他のほとんどの他種のビームは通過選択部によって遮蔽される。その結果、通過選択部の下流側で患者に照射される陽イオンビームから他種のビームが低減される。

本発明によれば、患者に照射される不要な粒子ビームを低減する粒子線治療装置を提供することができる。

第１実施形態に係る粒子線治療装置の平面視における配置図である。 （ａ）は、加速器から出射されるヘリウムイオンビームの単位電荷あたりの運動量の分布を模式的に示すグラフである。（ｂ）は、低下されたヘリウムイオンビームの単位電荷あたりの運動量の分布と、他種ビームの単位電荷あたりの運動量の分布と、を重ねて模式的に示すグラフである。 （ａ），（ｂ）は、各例の通過選択部近傍を一部破断して模式的に示す斜視図である。 ビーム選別部近傍を拡大して示す図である。 第２実施形態に係る粒子線治療装置の平面視において要部を拡大して示す図である。 第３実施形態に係る粒子線治療装置の平面視において要部を拡大して示す図である。

以下、本発明に係る粒子線治療装置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。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態の粒子線治療装置１は、例えばがん治療に適用されるものであり、患者の体内の腫瘍に対して、陽イオンビームの一種であるヘリウムイオンビーム（α線）を照射して治療を行う荷電粒子線治療装置である。

図１は、粒子線治療装置１の平面視における配置図である。図１に示されるように、粒子線治療装置１は、ヘリウムイオンビームを出射する加速器３と、治療台５上の患者７に対してヘリウムイオンビームを照射する照射部９と、加速器３から出射されたヘリウムイオンビームを照射部９へ輸送する輸送部１１とを備えている。粒子線治療装置１は、例えば、一階建ての建屋１３に設置されている。

加速器３はヘリウム原子核（α粒子）を加速しヘリウムイオンビームを出射する。本実施形態においては、加速器３はサイクロトロン（例えば超伝導サイクロトロン）である。照射部９は、回転可能なガントリ１５に搭載されている。ガントリ１５は、治療台５を取り囲むように設けられ、建屋１３内において治療台５の近傍の所定の回転軸線Ｈ周りに回転可能である。照射部９はガントリ１５の回転に伴って治療台５上の患者７の周囲で回転移動可能であり、患者７に対して種々の方向からヘリウムイオンビームを照射することが可能である。また、照射部９は、例えば図示しない走査電磁石やマルチリーフコリメータを含み、ヘリウムイオンビームを走査しながら患者７の腫瘍に照射する。

続いて輸送部１１について説明する。以下では、輸送部１１におけるヘリウムイオンビームの上下流方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する一方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向の双方に直交する方向をＹ方向とする。なお、図１に示される状態においては、輸送部１１の各部位において、図１の紙面に直交する方向をＹ方向とする。輸送部１１は、ビームダクト１７と、当該ビームダクト１７に沿って多数配置された偏向電磁石２１及び四極電磁石２３と、を備えている。偏向電磁石２１は例えば常伝導電磁石である。輸送部１１は、加速器３からガントリ１５の入口１５ａまでヘリウムイオンビームを輸送する外部経路１１Ａと、ガントリ１５に設けられガントリ１５の入口１５ａから照射部９までヘリウムイオンビームを輸送する内部経路１１Ｂと、を有する。外部経路１１Ａは建屋１３に固定され、内部経路１１Ｂは全体としてガントリ１５の回転に伴って上記回転軸線Ｈ周りに回転する。

ビームダクト１７は、ヘリウムイオンビームを通過させる真空ダクトである。偏向電磁石２１は、Ｙ方向の偏向磁場をビームダクト１７内に形成することで、ヘリウムイオンビームの進行方向をＸ方向に偏向させる。このような偏向電磁石２１を設けることにより、ヘリウムイオンビームの輸送経路を建屋１３内の所望の位置で湾曲させることができ、輸送部１１を所望の形状にすることができる。四極電磁石２３は、ヘリウムイオンビームをＸ方向に収束させる電磁石と、ヘリウムイオンビームをＹ方向に収束させる電磁石と、を含んでいる。この四極電磁石２３により輸送部１１による輸送中にヘリウムイオンビームが集束されビーム形状が調整される。

粒子線治療装置１の加速器３は、サイクロトロンの性質上、固定のエネルギーのヘリウムイオンビームを出射するものであり、ヘリウムイオンビームのエネルギーを調整することは出来ない。このため、粒子線治療装置１は、外部経路１１Ａのビームダクト１７に設けられたデグレーダ２７を備えている。デグレーダ２７は、外部経路１１Ａのうち、加速器３から下流側に直線状の延びる部分に設けられる。すなわち、デグレーダ２７は、輸送部１１の最も上流側に配置された偏向電磁石２１よりも更に上流側に配置されている。

デグレーダ２７は所定の材料（例えば、グラファイト又はベリリウム）からなる例えば板状の減衰材を有している。デグレーダ２７においては、ヘリウムイオンビームが上記減衰材を通過することで、ヘリウムイオンビームのエネルギーが低下する。このように、デグレーダ２７によってヘリウムイオンビームのエネルギーを低下させることで、照射部９に送られるヘリウムイオンビームのエネルギーが、患者７の治療に適するように調整される。なお、デグレーダ２７の減衰材の直ぐ下流側には輸送部１１のアパーチャから外れるビームをカットするためのコリメータ（図示せず）が設置されている。

デグレーダ２７においては、ヘリウムイオンビームが減衰材を通過するときに一部のヘリウム原子核が崩壊することで、重水素、三重水素、中性子、ヘリウム３、水素などの他の核種の粒子線が生成され、重水素イオンビーム、三重水素イオンビーム、中性子イオンビーム、ヘリウム３イオンビーム、水素イオンビームなどが発生する。そして、治療に用いられるヘリウムイオンビームと、治療には不要である上記のような他の核種のビーム（以下「他種ビーム」と呼ぶ）と、が混在したビーム（以下「混合ビーム」と呼ぶ）がデグレーダ２７から下流側に輸送されることになる。

図２（ａ）は、加速器３から出射されるヘリウムイオンビームの単位電荷あたりの運動量の分布Ｆを模式的に示すグラフである。図２（ｂ）は、デグレーダ２７を通過したヘリウムイオンビームの単位電荷あたりの運動量の分布Ｆｊと、デグレーダ２７で生成された他種ビームの単位電荷あたりの運動量の分布Ｆｋと、を重ねて模式的に示すグラフである。

所定のエネルギーに偏った単一の核種の粒子線を出射するといったサイクロトロンの性質に起因して、加速器３から出射されたヘリウムイオンビームの単位電荷あたりの運動量の分布は、Ｅ０に鋭いピークを示す。このように加速器３から出射されるヘリウムイオンビームの単位電荷あたりの運動量がＥ０であるのに対して、患者７の治療に適したエネルギーに対応するヘリウムイオンビームの単位電荷あたりの運動量はＥ１～Ｅ２であるものとする（但し、Ｅ２＜Ｅ０）。

図２（ａ），（ｂ）に示されるように、ヘリウムイオンビームの単位電荷あたりの運動量は、デグレーダ２７を通過することによってＥ０からＥ１～Ｅ２に低下される。図２（ｂ）に示されるように、低下後のヘリウムイオンビームの単位電荷あたりの運動量の分布は、低下前よりも緩いピークを示すものの、依然としてＥ１～Ｅ２の比較的狭い範囲に分布する。その一方で、図２（ｂ）に示されるように、デグレーダ２７で生成された他種ビームの単位電荷あたりの運動量はバラつきが大きく、Ｅ１～Ｅ２を跨いで広い範囲に分布する。

ここで、患者７に照射される粒子線においては、粒子の質量数、価数及び速度によって、患者７の体内における飛程が変わる。すなわち、重荷電粒子の飛程は、およそ、
（Ａ／Ｑ^２）×ｖ^４ （但し、Ａは質量数、Ｑは価数、ｖは速度）
に比例する。従って、ヘリウム原子核とは質量数、価数及び速度が異なる他種ビームが患者７に照射されれば、腫瘍よりも手前側又は奥側の箇所に不必要な損傷を与えてしまう可能性が高い。従って、上記のようにデグレーダ２７で生成された他種ビームは、患者７に到達する前に可能な限り除去されることが望まれる。

そこで、粒子線治療装置１は、図１に示されるように、デグレーダ２７の下流側において輸送部１１に設けられたビーム選別部３１を備えている。ビーム選別部３１は、デグレーダ２７から下流側に輸送される混合ビームのうち、他種ビームを選択的に遮蔽し、治療に用いられるヘリウムイオンビームを選択的に通過させる。ヘリウムイオンビームを「選択的に通過させる」とは、ヘリウムイオンビーム以外のビームを一切通過させないことを意味するものではなく、ヘリウムイオンビームを比較的通過し易くし、それ以外のビームを比較的通過し難くすることを意味する。同様に、他種ビームを「選択的に遮蔽」するとは、他種ビーム以外のビームを一切遮蔽しないことを意味するものではなく、他種ビームを比較的遮蔽し易くし、それ以外のビームを比較的遮蔽し難くすることを意味する。

具体的には、ビーム選別部３１は、輸送部１１の偏向電磁石２１のうちデグレーダ２７の下流側に配置された１つの偏向電磁石２１Ａと、偏向電磁石２１Ａの更に下流側に配置された通過選択部３３と、を有している。ビーム選別部３１を構成する偏向電磁石２１Ａは、デグレーダ２７で発生した混合ビームが最初に通過する偏向電磁石２１である。すなわち、デグレーダ２７と偏向電磁石２１Ａとの間には、四極電磁石２３が配置される場合はあるが、他の偏向電磁石２１は配置されていない。

通過選択部３３は、例えば、ビームダクト１７の断面のＸ方向における一部を開口し当該開口部分にビームを通過させる部材である。通過選択部３３は、偏向電磁石２１Ａの次に下流側に配置された偏向電磁石２１よりも上流側に配置される。すなわち、ビーム選別部３１を構成する偏向電磁石２１Ａと通過選択部３３との間には、四極電磁石２３が配置される場合はあるが、他の偏向電磁石２１は配置されていない。図１の例では、偏向電磁石２１Ａと通過選択部３３との間には、四極電磁石２３も他の偏向電磁石２１も配置されない。

図３（ａ），（ｂ）は、通過選択部３３近傍を一部破断して模式的に示す斜視図である。通過選択部３３としては、例えば、図３（ａ）に一例が示されるスリット部材３３Ａが採用されてもよい。スリット部材３３Ａには、ビームダクト１７の断面のうちＸ方向における一部の範囲に、ビームを通過させるように開いたスリットがビーム通過部３５として形成されている。そして、ビーム通過部３５を除く位置にはビームを衝突させて遮蔽するビーム遮蔽部３７が形成されている。

図４は、ビーム選別部３１近傍を拡大して示す図である。ビーム選別部３１においては、図４に示されるように、偏向電磁石２１Ａでビームダクト１７内に形成されたＹ方向の偏向磁場ＡＹによって、混合ビーム１０１の進行方向が湾曲する。混合ビーム１０１に含まれる各ビームの湾曲の曲率半径がビームの単位電荷あたりの運動量に依存し、ビームの単位電荷あたりの運動量が高いほど曲率半径が大きく、ビームの単位電荷あたりの運動量が低いほど曲率半径が小さくなる。その結果、混合ビーム１０１に含まれる各ビームの軌道がそれぞれ単位電荷あたりの運動量毎に異なることとなり、スリット部材３３Ａの位置においては、各ビームのＸ方向の通過位置が単位電荷あたりの運動量毎に異なる。そして、混合ビーム１０１のうち、Ｅ１～Ｅ２の単位電荷あたりの運動量を持つビームのみが例えば軌道１０３でビーム通過部３５を通過して下流側に輸送される。そして、混合ビーム１０１のうち、Ｅ１未満又はＥ２を超える単位電荷あたりの運動量を持つビームは例えば軌道１０５で輸送されビーム遮蔽部３７に衝突し遮蔽される。

その結果として、混合ビームに含まれるヘリウムイオンビームのほとんどは通過選択部３３を通過し、他種ビームにおいては、Ｅ１～Ｅ２の単位電荷あたりの運動量を持つものを除いてほとんどが通過選択部３３によって遮蔽される。すなわち、通過選択部３３は、混合ビームのうち治療に用いられるヘリウムイオンビームを選択的に通過させるものであり、また、ビーム選別部３１は、混合ビームのうち治療に用いられるヘリウムイオンビームを選択的に通過させるものである。

なお、通過選択部３３としては、スリット部材３３Ａに代えて、図３（ｂ）に一例が示されるコリメータ３３Ｂが採用されてもよい。このコリメータ３３Ｂにおけるビーム通過部３５は、前述のスリットに代えて、ビームダクト１７の断面の中央近傍に設けられた開口で構成されている。この開口は、図３（ｂ）の例では円形を呈するが、四角形であってもよい。このようなコリメータ３３Ｂを採用した通過選択部３３も、混合ビームのうちのヘリウムイオンビームを選択的に通過させるものである。

続いて、粒子線治療装置１による作用効果について説明する。粒子線治療装置１においては、サイクロトロンの性質上、加速器３からはエネルギー固定のヘリウムイオンビームが出射される。このヘリウムイオンビームのエネルギーをデグレーダ２７で低下させることで、ヘリウムイオンビームを治療に適したエネルギーに調整することができる。その後、デグレーダ２７から下流側に輸送される混合ビームが偏向電磁石２１Ａで偏向され軌道が湾曲されるときに、湾曲の曲率がビームの単位電荷あたりの運動量によって異なるので、偏向電磁石２１Ａの下流側においては、混合ビームに含まれる各ビームの軌道が単位電荷あたりの運動量に応じてＸ方向に異なるものになる。

その後、通過選択部３３は、上記混合ビーム中のヘリウムイオンビームの軌道の位置で混合ビームに含まれるビームを通過させる。ここで、サイクロトロンの性質上、加速器３から出射されるヘリウムイオンビームはＥ０に偏った単位電荷あたりの運動量の分布を示すので、デグレーダ２７でエネルギー低下された後のヘリウムイオンビームもＥ１～Ｅ２に比較的偏った単位電荷あたりの運動量の分布を示す。従って、ヘリウムイオンビームの単位電荷あたりの運動量の範囲Ｅ１～Ｅ２に対応する軌道の位置（図４の軌道１０３の位置）を狙ってビーム通過部３５を設けることで、通過選択部３３においては混合ビームに含まれるヘリウムイオンビームの大部分を通過させるといった設定が可能になる。

その一方で、他種ビームは、ヘリウムイオンビームとデグレーダ２７との衝突で偶発的に生成するものであるので、サイクロトロンに由来するヘリウムイオンビームに比較して単位電荷あたりの運動量のバラツキが大きい。また、前述のとおり、ヘリウムイオンビームの単位電荷あたりの運動量が偏っている範囲Ｅ１～Ｅ２は比較的狭いので、ビーム通過部３５は比較的狭くすることができる。従って、他種ビームのうちヘリウムイオンビームと同等のＥ１～Ｅ２の単位電荷あたりの運動量をもつビームがビーム通過部３５を通過するとしても、その量は小さく抑えられ、その他のほとんどの他種ビームはビーム遮蔽部３７によって遮蔽される。その結果、通過選択部３３の下流側に送られるヘリウムイオンビームから他種のビームが低減される。従って、患者７に照射される他種ビームが低減され、腫瘍以外の箇所への不必要な損傷が低減される。また、他種ビームに起因する輸送部１１の各機器の放射化や動作不良も低減される。

〔第２実施形態〕
本実施形態において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態の粒子線治療装置では、図５に示されるように、デグレーダ２７が、ガントリ１５の入口１５ａの直ぐ上流側に設けられている。ビーム選別部３１はガントリ１５内の内部経路１１Ｂに構築されている。ビーム選別部３１は、ガントリ１５内における１つの偏向電磁石２１Ｂと、この偏向電磁石２１Ｂの下流側に配置された通過選択部３３と、を有する。このようにガントリ１５内にビーム選別部３１が設けられる構成では、加速器３からガントリ１５の入口１５ａまで延びる外部経路１１Ａに必ずしも偏向電磁石２１を設ける必要がない。従って、外部経路１１Ａを直線にすることもでき、外部経路１１Ａを短くすることもできる。そして、外部経路１１Ａを短くすることにより、粒子線治療装置の全体としての小型化が可能になる。

〔第３実施形態〕
本実施形態において、第１又は第２実施形態と同一又は同等の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態の粒子線治療装置では、図６に示されるように、デグレーダ２７がガントリ１５内の内部経路１１Ｂに設けられている。デグレーダ２７は、ガントリ１５の入口１５ａの直ぐ下流側に設けられている。ビーム選別部３１はガントリ１５内の内部経路１１Ｂにおいてデグレーダ２７よりも下流側に構築されている。ビーム選別部３１は、ガントリ１５内における１つの偏向電磁石２１Ｂと、この偏向電磁石２１Ｂの下流側に配置された通過選択部３３と、を有する。このように第２実施形態に比較して、デグレーダ２７がガントリ１５内に設けられる構成では、外部経路１１Ａを更に短くすることができ、粒子線治療装置の全体としての更なる小型化が可能になる。

本発明は、上述した各実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して変形例を構成することも可能である。各実施形態等の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。例えば、ビーム選別部３１において、スリット部材３３Ａ又はコリメータ３３Ｂで構成される通過選択部３３が、偏向電磁石２１Ａの下流側ではなく、偏向電磁石２１Ａで形成される偏向磁場ＡＹ内に設置されてもよい。

また、本発明はヘリウムイオンビーム治療装置に限定されず、種々の粒子線治療装置に適用することができる。特に、治療に使用される粒子線の粒子がデグレーダ２７の通過時に崩壊して他種ビームが生成し得る場合に、本発明が好適に適用可能である。ここで、治療に陽子線が用いられる陽子線治療装置を考えると、陽子はデグレーダ２７でエネルギーを低減させるときに更に小さい粒子にはなり得ず、他種ビームが生成し得ない。従って、本発明は、陽子線を除く粒子線を治療に用いる粒子線治療装置に対して好適に適用可能である。このような粒子線としては、ヘリウムイオンビームの他に、炭素イオンビーム（炭素線）などがある。炭素イオンビームをデグレーダ２７に通過させた場合には、水素イオンビーム、重水素イオンビーム、ヘリウムイオンビームといった他種ビームが生成されるが、患者７に照射されるこれらの他種ビームをビーム選別部３１によって低減することができる。

１…粒子線治療装置、３…加速器（サイクロトロン）、１５…ガントリ、２１，２１Ａ，２１Ｂ…偏向電磁石、２７…デグレーダ、３３…通過選択部、３５…ビーム通過部、３７…ビーム遮蔽部、１０３…軌道（陽イオンビームの単位電荷あたりの運動量に対応する軌道）、ＡＹ…偏向磁場。

Claims (9)

1. ヘリウムイオンビームまたは炭素イオンビームである陽イオンビームを患者に照射して治療を行う粒子線治療装置であって、
   偏向磁場の上流側に設けられ前記陽イオンビームのエネルギーを低下させるデグレーダと、
   前記偏向磁場の下流側に設けられ、前記陽イオンビームが前記デグレーダを通過することで生成された前記陽イオンビームとは核種が異なる他種のビームと、前記陽イオンビームとが混在した混合ビームのうちの前記陽イオンビームを選択的に通過させる、通過選択部と、を備える、粒子線治療装置。
2. 前記偏向磁場は、前記通過選択部の上流側において前記混合ビームに含まれるビームの軌道を単位電荷あたりの運動量に応じて、前記混合ビームの上下流方向に直交する方向における第１の方向において異なるようにし、
   前記通過選択部は、
   前記第１の方向及び前記上下流方向に直交する方向に延びて、ビームを通過させるように開いたスリットと、
   前記スリットを除く位置に形成され、ビームを衝突させて遮蔽するビーム遮蔽部と、を備え、
   前記混合ビームに含まれる前記陽イオンビームの単位電荷あたりの運動量に対応する軌道の位置で前記混合ビームに含まれるビームを前記スリットで通過させ、前記混合ビームに含まれる前記陽イオンビームの単位電荷あたりの運動量に対応する軌道の位置以外の位置で前記混合ビームに含まれるビームを前記ビーム遮蔽部で遮蔽する、請求項１に記載の粒子線治療装置。
3. 前記偏向磁場と、前記通過選択部との間に四極電磁石が配置される、請求項１に記載の粒子線治療装置。
4. 前記通過選択部の下流側に四極電磁石が配置される、請求項３に記載の粒子線治療装置。
5. 前記通過選択部は、前記偏向磁場を通過した前記混合ビーム中の前記陽イオンビームの単位電荷あたりの運動量と同じ単位電荷あたりの運動量を持つビームを通過させるとともに、前記混合ビーム中の前記陽イオンビームの単位電荷あたりの運動量と異なる単位電荷あたりの運動量を持つビームを遮蔽する、請求項１に記載の粒子線治療装置。
6. 前記偏向磁場は、前記通過選択部の上流側において前記混合ビームに含まれるビームの軌道を単位電荷あたりの運動量に応じて異なるようにし、
   前記通過選択部は、
   前記混合ビームに含まれる前記陽イオンビームの単位電荷あたりの運動量に対応する軌道の位置で前記混合ビームに含まれるビームを通過させ、前記混合ビームに含まれる前記陽イオンビームの単位電荷あたりの運動量に対応する軌道の位置以外の位置で前記混合ビームに含まれるビームを遮蔽する、請求項１に記載の粒子線治療装置。
7. 前記陽イオンビームはヘリウムイオンビームであり、前記他種のビームには重水素イオンビームが含まれる、請求項１～６の何れか１項に記載の粒子線治療装置。
8. 前記デグレーダはガントリ内に設けられ、前記偏向磁場と前記通過選択部とが前記ガントリ内に設けられている、請求項１～７の何れか１項に記載の粒子線治療装置。
9. ヘリウムイオンビームまたは炭素イオンビームである陽イオンビームを患者に照射して治療を行う粒子線治療装置であって、
   前記陽イオンビームを出射するサイクロトロンと、
   前記サイクロトロンの下流側に設けられ、前記陽イオンビームのエネルギーを低下させるデグレーダと、
   前記デグレーダの下流側に設けられ、前記陽イオンビームが前記デグレーダを通過することで生成された前記陽イオンビームとは核種が異なる他種のビームと、前記陽イオンビームとが混在した混合ビームを偏向させ当該混合ビームに含まれるビームの軌道を単位電荷あたりの運動量に応じて異なるようにする偏向電磁石と、
   前記偏向電磁石の下流側に設けられ、前記混合ビームのうちの前記陽イオンビームを選択的に通過させる、通過選択部と、を備える、粒子線治療装置。