要。需要使通路3的外 側(cè)的出入口處的有效劑量衰減，從而使其在粒子射線照射室外的放射線的有效劑量的限制 值以下。已知一般在粒子射線治療中，對(duì)于放射線的有效劑量，中子射線量占主導(dǎo)地位，使 中子射線量衰減至法令限制以下在粒子射線照射室的屏蔽設(shè)計(jì)中變得較為重要。下面，實(shí) 施方式的說(shuō)明以中子的屏蔽為主要關(guān)注點(diǎn)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0017] 接著，使用圖1對(duì)本實(shí)施方式的通路3的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。通路3的兩個(gè)出入口中， 將屏蔽壁2的內(nèi)壁側(cè)的出入口設(shè)為第一開口部7，將屏蔽壁2的外壁側(cè)的出入口設(shè)為第二開 口部8。此時(shí)，構(gòu)成為連結(jié)第一開口部7的中心和第二開口部8的中心的第一線段9不與通 路3的兩壁相交叉。在將從等中心點(diǎn)6朝向第一開口部7的中心的矢量設(shè)為第二矢量9a， 將從第一開口部7的中心朝向第二開口部8的中心的矢量設(shè)為第二矢量9b，并將連結(jié)第一 開口部7的兩端的線段設(shè)為線段10時(shí)，構(gòu)成為第一矢量9a的線段10方向的分量P和第二 矢量9b的線段10方向的分量Q均不為零，且為相反方向。并且，換言之，在將等中心點(diǎn)和 第一開口部的中心相連結(jié)的線段設(shè)為第一線段，將第一開口部的中心和第二開口部的中心 相連結(jié)的線段設(shè)為第二線段的情況下，第一線段和第二線段形成不等號(hào)的符號(hào)"< "或" >" 的形狀。
[0018] 由此構(gòu)成的通路3中，粒子射線照射室1的內(nèi)側(cè)的出入口（第一開口部）和照射 室1的外側(cè)的出入口（第二開口部）能相互望見。在第一開口部的寬度和第二開口部的寬 度相同的情況下，通路3的寬度比第一開口部的寬度及第二開口部的寬度均要窄。換言之， 在粒子射線照射室1的屏蔽壁2由圖1所示那樣的長(zhǎng)方形構(gòu)成的情況下，通路3成為傾斜 的通路形狀。
[0019] 圖2是用于說(shuō)明本實(shí)施方式的粒子射線照射室中的屏蔽效果的說(shuō)明圖。圖2中， A及C是粒子射線照射室1的內(nèi)側(cè)的出入口的兩端的點(diǎn)，B及D是粒子射線照射室1的外側(cè) 的出入口的兩端的點(diǎn)。將相對(duì)于連結(jié)粒子射線照射室1的內(nèi)側(cè)的出入口的兩端的點(diǎn)的直線 E，從等中心點(diǎn)6向下延伸的垂線的長(zhǎng)度設(shè)為a。將通過(guò)粒子射線照射室1的內(nèi)側(cè)的出入口 的兩端的點(diǎn)中離等中心點(diǎn)6較遠(yuǎn)的點(diǎn)（圖2的情況下為點(diǎn)A)，且相對(duì)于與連結(jié)粒子射線照 射室1的內(nèi)側(cè)的出入口的兩端的點(diǎn)的直線E垂直的直線F，從等中心點(diǎn)向下延伸的垂線的長(zhǎng) 度設(shè)為b。將通路部分的兩側(cè)的內(nèi)壁假定為是平行的平面，將兩壁面的間隔設(shè)為t。并且， 將與連結(jié)粒子射線照射室1的內(nèi)側(cè)的出入口的兩端的點(diǎn)的直線E垂直的直線F和通路部分 的內(nèi)部所成的角度設(shè)為Q。
[0020] 如文獻(xiàn)"放射線設(shè)施的屏蔽計(jì)算實(shí)務(wù)說(shuō)明書20072-12~2-14"所示那樣，可知通 路內(nèi)的中子劑量滿足以下所示的中村?上蓑的式（1)及式（2)。
[0021] 為了使用中村?上蓑的式子，需要設(shè)定粒子射線照射室的內(nèi)側(cè)的出入口（第一開 口部）的虛擬射線源。虛擬射線源的位置是通路3內(nèi)的距離平方衰減開始的點(diǎn)，將連結(jié)等 中心點(diǎn)和放射線直接到達(dá)通路內(nèi)的邊界點(diǎn)X的線段的從通路寬度面的重心起向粒子射線 照射室內(nèi)側(cè)偏移一半的通路寬度的點(diǎn)設(shè)為a。該虛擬射線源a的劑量H。能利用下式（1) 來(lái)獲得。此處，D。是標(biāo)準(zhǔn)化常數(shù)（與射線源相距Im的距離中的劑量）、R是從射線源（等 中心點(diǎn)）到虛擬射線源a為止的距離，s是將照射室的橫向?qū)挾扰c縱向深度的幾何平均值 除以2后得到的值，S是粒子射線照射室內(nèi)表面的整個(gè)表面積，S'是能從虛擬射線源位置直 視的粒子射線照射室內(nèi)表面的表面積。
[0022] [數(shù)學(xué)式1]
[0023] 并且，通路內(nèi)的輻射線的劑量I(r)可通過(guò)下式（2)獲得。此處，r是與虛擬射線 源a的距離。
[0024] [數(shù)學(xué)式2]
[0025] 如式⑵所示，通路內(nèi)的劑量以距離的平方的倒數(shù)進(jìn)行衰減，因此，XB之間的距離 越長(zhǎng)，能使第二開口部（粒子射線照射室的外側(cè)的出入口）處的劑量越小。從等中心點(diǎn)（射 線源）到虛擬射線源a位置的距離越長(zhǎng)，虛擬射線源a的位置處的劑量H。變得越小，但 從式（1)的括號(hào)內(nèi)的第二項(xiàng)可知，H。整體的衰減比距離的平方要小。該第二項(xiàng)是表示粒子 射線照射室內(nèi)的散射的影響的項(xiàng)。因此，在將從照射室外到室內(nèi)的等中心點(diǎn)6為止的路徑 的總距離設(shè)為固定的情況下，相比使虛擬射線源a的位置遠(yuǎn)離射線源，增長(zhǎng)虛擬射線源a 到第二開口部8為止的距離r。結(jié)果更能減小粒子射線照射室的外側(cè)的出入口附近的劑量。 換言之，劑量是否被抑制在限制值內(nèi)基本由r。的長(zhǎng)度來(lái)決定，因此在r。為固定的條件下，在 如本實(shí)施方式所示那樣使通路傾斜的情況下，通路的路徑會(huì)變短。
[0026] 從虛擬射線源a到第二開口部8為止的距離r。是表示粒子射線照射室的結(jié)構(gòu)的 參數(shù)，能利用a、b、d、t及0，由下式（3)計(jì)算出。
[0027] [數(shù)學(xué)式3]
[0028] 圖3表示在將0設(shè)為參數(shù)時(shí)利用式（3)計(jì)算出的通路的長(zhǎng)度d。作為示例，設(shè)為 a = 5. 5m、b = 6. 5m、t = 2. 5m、r。= 4m。根據(jù)式（3)可知，在0滿足下式⑷時(shí)，與0 = 0°的情況相比，d的值變小。
[0029] [數(shù)學(xué)式4] (asin 9 +bcos 9 -t) cos 9 > b_t (4)
[0030] 因而，可知若是滿足0° < 0 <90°且滿足式（4)那樣的0值（圖3的范圍0)， 與0 = 0°的情況相比，能以較短的d獲得同等的屏蔽效果。0 >0°意味著連結(jié)粒子射 線照射室的內(nèi)側(cè)的出入口的兩端的點(diǎn)的直線E與通路兩側(cè)的壁面未以不垂直的角度相交， 本實(shí)施方式中，將這樣的通路表示為"傾斜的通路"。
[0031] 通過(guò)如上所述配置傾斜的通路3,將照射室外的劑量抑制在某個(gè)值以下的情況下， 能在通路內(nèi)用于衰減的距離r。固定的條件下，縮短通路的長(zhǎng)度d，因此，能減小粒子射線照 射室的占有面積。此外，由于通路沒(méi)有彎曲，因此從粒子射線照射室的入口移動(dòng)到治療床的 患者、治療相關(guān)者的移動(dòng)路線不會(huì)變得復(fù)雜，到治療開始為止的時(shí)間、到治療后離開治療室 為止的時(shí)間變短，治療的吞吐量得以提高。
[0032] 實(shí)施方式2. 圖4是表示實(shí)施方式2中的粒子射線照射室的俯視圖。本實(shí)施方式中的粒子射線照射 室1的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1的粒子射線照射室的結(jié)構(gòu)相同，但在使構(gòu)成通路3的兩側(cè)的側(cè)壁 分別由每?jī)蓚€(gè)平面的組合來(lái)構(gòu)成這一點(diǎn)、及粒子射線照射噴嘴5的位置上與實(shí)施方式1不 同。本實(shí)施方式中，粒子射線照射噴嘴5設(shè)置在與設(shè)有通路3的屏蔽壁的面相對(duì)的面上。
[0033] 可知由粒子射線和目標(biāo)之間的相互作用而產(chǎn)生的中子射線在越靠近原本的入射 粒子射線的前進(jìn)方向的方向上，單位立體角所產(chǎn)生的高能量中子射線的強(qiáng)度變得越大。越 是高能量的中子射線，貫穿屏蔽壁的概率越高，因此在本實(shí)施方式那樣的粒子射線照射噴 嘴的位置（入射射束的方向）上，與實(shí)施方式1的粒子射線照射噴嘴的位置相比，到達(dá)通路 側(cè)的屏蔽壁的中子射線的強(qiáng)度（中子個(gè)數(shù)）及能量變大。因此，優(yōu)選確保對(duì)直接到達(dá)通路、 粒子射線照射室的外側(cè)的出入口的中子射線進(jìn)行屏蔽的屏蔽壁的局部13的厚度。
[0034] 如圖4所示，本實(shí)施方式的粒子射線照射室中，通路3的一個(gè)側(cè)壁11由平面Ila 和平面Ilb構(gòu)成，通路3的另一個(gè)側(cè)壁12由平面12a和平面12b構(gòu)成。然而，與實(shí)施方式 1同樣地構(gòu)成為連結(jié)第一開口部7的中心和第二開口部8的中心的第一線段9不與通路3 的兩側(cè)的側(cè)壁相交叉。也就是說(shuō)，通路3在中途平緩地彎折。若將平面Ila和屏蔽壁的厚 度方向所成角度設(shè)為9 1，平面Ilb和屏蔽壁的厚度方向所成的角度設(shè)為0 2,則通過(guò)使0 1 < 9 2,能使屏蔽壁的局部13的厚度變得較厚。
[0035] 通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，能與實(shí)施方式1同樣地減小粒子射線照射室的占有面積。此外，由 于通路的長(zhǎng)度變短，并且通路沒(méi)有大的彎曲，因此從粒子射線照射室的入口移動(dòng)到治療臺(tái) 的患者、治療相關(guān)者的移動(dòng)路線不會(huì)變得復(fù)雜，到治療開始為止的時(shí)間、到治療后離開治療 室為止的時(shí)間變短，治療的吞吐量得以提高。并且，本實(shí)施方式中，由兩個(gè)平面的組合來(lái)構(gòu) 成兩側(cè)的側(cè)壁，該兩側(cè)的側(cè)壁構(gòu)成通路，因此與實(shí)施方式1的粒子射線照射室相比，能使第 一開口部7附近的屏蔽壁的局部13的屏蔽壁2的厚度變厚。其結(jié)果是，能使貫穿屏蔽壁的 局部13并射入通路3的放射線進(jìn)一步衰減。
[0036] 實(shí)施方式3. 圖5是表示實(shí)施方式3中的粒子射線照射室的俯視圖。本實(shí)施方式中的粒子射線照射 室1的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式2的粒子射線照射室的結(jié)構(gòu)相同，但在使構(gòu)成通路3的兩側(cè)的側(cè)壁 由曲面構(gòu)成這一點(diǎn)上與實(shí)施方式2不同。
[0037] 如圖5所示，本實(shí)施方式中的粒子射線照射室的通路3的兩側(cè)的側(cè)壁由平緩的曲 面構(gòu)成。然而，與