JP2000509291A - 放射線治療および放射線外科処置システムおよびその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＣＴスキャナまたはＭＲＩの如き患者の３次元マッピング手段を介して診断画像と目標物の位置決め、可動テーブルの４つの自由度を用いた患者の位置決めおよび目標物を治療の目的で照射するため、複数の放射線源と協同する立体構造のコバルト６０の治療ユニットを提供するための放射線外科ならびに放射線治療システムが提供される。本システムを利用した放射線外科および放射線治療の方法も提供される。放射線源形状と治療ユニットの３６０°の回転特性およびテーブル移動は目標物のいかなるサイズおよび形状に対しても目標物を治療レベルで照射することを可能にする一方、周囲の健康な組織に対して放射線爆露を減少させることができる。放射線源からの放射線の８０％以上、好ましくは９０％以上を捕獲する放射線ビーム捕獲器も提供される。

Description

【発明の詳細な説明】 放射線治療および放射線外科処置システムおよびその使用方法 発明の背景 この発明は、患者に対する放射線照射量を制御する装置と方法とに関し、詳述 すれば、立体的に方向付けられた放射線装置及びその装置を用いて実行される放 射線治療及び外科処置に関する。 コンピュータ断層撮影（CT）用スキャナーないし磁気共鳴撮像（MRI）システ ムの利用が、患者に対する照射に先立って当該患者の診断手順ないし処置の立案 において一般に利用されている。その後、患者はCTないしMRI装置から離れて、 走査設備から物理的に隔離されている二次システムで放射線治療を受けるように なっていた。第２装置を利用するのは、放射線治療に必要な照射レベルが診断処 置に必要とされているレベルとは合わないからであった。治療システムからの二 次照射（散乱）がために、それを独立した遮蔽室に置く必要があった。患者を二 次装置にうまく置こうとすれば、患者に生理学的変化が考えられることもあって 、患者に対する危険を最小限にしてよい結果を得る上で問題となる。 一般に放射線治療は、コバルト６０放射線源（１．２MeVエネルギー）ないし 通常４.０から２０MeVの範囲内の電子エネルギーを有する線形加速器の何れかを 利用して行われている。大部分の既存の放射線治療法では、単一焦点からの照射 を行っている。周囲の健康な組織に対して過大な放射線を浴びせることなく目標 に対して所定量の放射線を照射する処置では、顧客遮蔽ブロックやビーム整形器 が必ず利用されていた。装置から生ずる照射領域の広さは移動型コリメータで制 御されるのが通常である。この種のシステムには幾つかの厳しい制限があって、 目標を囲繞する部位に対する照射量は目標そのものに対する照射量と同程度か、 それ以上となる。腫瘍治療においてはこの制限要因は、周囲の健康組織に及ぶ放 射線生物学的作用、例えば組織損傷である。大抵の場合、周囲部位を有害量の放 射線に曝すことなく、目標部位により大量の放射線を照射すれば、放射線治療は 有効なものとなる。現在の方法では、治療に先立って患者の位置を確定するのに レ ーザー式位置決めシステムを利用しているのが通常である。この位置決めは、患 者の皮膚に刺青を入れることにより確認できると共に、記録することができる。 この手順を正確にするためには、治療「マージン」がを含ませて下記の要因を補 償する必要がある。（ａ）患者のミスロケーション、（ｂ）治療プログラム期間 （６週間ほど〉中での目標の生長、（ｃ）治療と治療との間（両治療の間は数日 間経過することがある）での目標の位置の生理学的移動。また、今までの治療に おいては、患者に対する放射線照射は、静的モダリティーで管理され、治療期間 での放射線照射中は移動できない。 治療システムのための現在の技術では、外部シールド、一般に２４から６０イ ンチの補強コンクリートを利用して、治療室に生じている散乱放射線に対する全 身被爆を防いでいる。このシールドが必要であることから、治療室の場所として は、床にかかる大きな荷重を支えることのできる設備内の場所に限られている。 発明の要旨 この発明は、患者に対する放射能を照射するための立体的に方向付けた放射線 治療システム〈本システム〉を特徴としている。本システムにより、皮膚に対す る照射量を小さくすることができると共に、患者に対する一次照射量の改良され た目標局部限定(targeting localization)を得ることができる。本システムは、 診断段階と立案段階と治療段階との間で高度な連携が得られるように、完全に一 体化されるようの構成されている。腫瘍に対しては大量照射する一方で、その周 囲組織の被爆量を減少させる照射源ビーム装置が提供されている。軽量で発生照 射量の少なくとも８０％、好ましくは少なくとも９０％吸収する照射ビーム捕捉 器も提供されている。本発明の装置を利用して患者に対して放射線外科を施した り、放射線治療を行う方法も提供されている。 本システムは、a〉CT装置、または別の実施の形態ではMRI装置からなる。当業 者に知られている如くの市販されているCT装置やMRI装置が適している。また、 患者からの情報を解読して本システムにより患者に対する照射量を制御するのに 当該情報を更に利用する、患者の生体の内部や表面を見えるようにする手段（患 者３-Dマッピング手段〉も、当業者には知られているように本システムの構成部 品として受容できるものである。例えばCTスキャナーの如くの特定の可視化手段 を利用することも好ましい実施の形態であって、本発明の範囲を制限するもので はない。好ましくは、例えば骨の如くの硬質組織を分析するのにCTスキャナーを 利用するのが望ましい。例えば肝臓の如くの軟質組織を分析するには、MRI装置 を利用するのが望ましい。ｂ〉四つの移動度〈four degrees of movement〉を有 する治療テーブルの如くの治療テーブル、ｃ）治療テーブルを中心と回転自在な 照射源ビーム装置を含む照射源ビーム組立体（RSBA）、好ましい実施の形態では このRSBAは、Cアーム形構台の如くの回転自在照射源支持体と、該回転自在照射 源支持体に取り付けられて、治療テーブルを中心として回転するた照射源ビーム 装置（RSBU）とで構成されている、ｄ）好ましくはタングステンコリメータから なる照射シールド。別の実施の形態では、RSBAは、例えば円形トラックの如くの トラックの形をした照射源支持体と、そのトラックに沿って移動することで源ビ ーム装置を治療テーブルを中心として回転自在となす照射源ビーム装置（RSBU） と、照射シールドとで構成されている。トラックそれ自体は固定式であってもよ いし、または、移動自在であってもよい。照射源ビーム装置（RSBU）は、LINAC （小型線形加速器〉、一つかまたは複数のコバルト照射源、または、従来公知の その他の照射源で構成されていてもよい。CT装置ないしMRI装置は、照射源ビー ム装置とは反対側に取り付けられており、そしてｅ）命令制御センター（「CCC 」）CCCは、中央演算装置（「CPU」）からなる、CPUは、例えばペンティアム〈 商標〉チップの如くの市販のものであればなんでもよい。本システムによる患者 への照射を制御するように、例えばCT装置の如くの患者可視化手段からの情報を 操作する処理手段も適している。CCCは、当業者にはよく知られているように市 販されているか治療ソフトウェアを含んでいるが、別の方法としては特別に改変 したソフトウェアを利用することもできる。また、CCCは、治療テーブルに患者 を例えば位置決めできて、治療照射時間を設定できる制御パネルを備えていても よい。照射時間は、FDA承認タイマーまたはよく知られている類似の手段で制御 できる。更に、CCCは、例えば治療テーブルの位置決めや治療経過時間に関する 情報を表示するための手段を備えている。陰極線管ないしその他の表示手段とマ ウスをも、CCCの構成部品に含ませてもよい。別の実施の形態では、本システム は、治療室に配置した台座コントローラないし類似の治療中室内制御手段 を更の備えている。台座コントローラは、治療室内から治療テーブルを動かすの に用いられる。 CT装置は、RSBUとは反対側に配置しているので、患者をテーブルから動かすこ となく、患者に対して必要な目標局部限定を行うことができるようになっている 。治療ソフトウェアプログラムは、CTデータを処理して、目標局部限定データを 出力し、放射線治療医が目標のマージンを「スクリーン上」にはっきりさせる（ outline）。このソフトウェアでは、照射量設定もできるようになっていて、治 療パラメータを定めるようになっている。 本システムには、複数の独立した照射源、好ましい実施の形態では七台のコバ ルト６０照射源を組み込んでいる。別の好ましい実施の形態では、本システムは その照射源として複数の小型線形加速器（LINACS）を利用している。照射源から 発生する個々のビームの焦点は、中央源位置に対して特定の個所、好ましくは約 ５６センチのところで目標と交わり、中央源位置に対する個所、好ましくは約４ ０センチの個所でまず患者に接触する。照射源保持組立体は定置されていると共 に、照射源ビームの合焦エラーを除去すべく照射源を確固に取り付けている。回 転式コリメータは、照射源ビームの位置に対して望ましいビームプロファイルを 位置決めするようになっている。コリメータの移動は１.５秒以内に行われるの が望ましい。それに伴って得られるビームの交差点における球状照射範囲を、「 治療ゾーン」と定めるとする。この治療ゾーンには、異なった直径の球状照射範 囲が含まれている。好ましい実施の形態ではその直径は、６.０、１４.０、１８ .０及び３０.０ミリである。複数の交差する照射ビームを用いることで、本シス テムは限定した目標に対する照射治療を集中できると共に、その近傍における健 康組織の被爆量を最小限にすることができる。 本システムには、放射線源材料からの一次及び散乱ないし境界（penumbral） 照射の少なくとも８０％以上、好ましくは９０％以上を捕捉する「ビーム捕捉器 」が組み込まれている。 「治療テーブル」は、本システムと一体化された部分である。それは、ジョイ スティックにより、または、治療プログラムソフトウェアにより直接制御される ようになっている。この目的には、市販されているマルチモダリティ予備３-Dプ ランニング目標同定ソフトウェア(multimodality and 3-D planning and target ing software)が適している。ジョイスティックは直流ステッパーモータにより 制御されるものであってもよい。 別の実施の形態では、治療テーブルを自動位置決めすることで、「等角治療(c onformal therapy)」ができるようになっている。 「等角治療」とは、球状照射治療ゾーンよりも大きい目標が、目標全体に照射 範囲により与えられる所望量の照射線が照射されるまで、順次位置決めするプロ セスを意味する。治療テーブルは、照射範囲に対するテーブルの絶対位置が所定 の精度、好ましくは±０.１ミリの範囲となるようにX、Y、Z座標上の位置を初期 化するように予めプログラム化されている。テーブルの位置決めは、二つのモダ リティ、位置トランスジューサ及びシャフトエンコーダで確認でき、類似の位置 確認手段を用いることもできる。両方の装置は、所定の精度、好ましくは±０. １ミリの範囲で位置を確認でき、治療テーブルとRSBAとが動作するときはいつで も設定パラメータ以内で一致しなければならない。例えば脳腫瘍に対して放射線 外科を施す場合に必要なものとして可動ヘッドフレームを含ませてもよい。「放 射線外科」ないし「放射線外科的」なる用語は、単一の治療期間中に患者に対し て放射線をあてがうことを意味する。それに対して「放射線治療」とは一回の治 療期間以上にわたって患者に放射線を照射することを意味する。 その他の目的や特徴、利点などについては、本発明の現に好ましい実施の形態 についての下記の説明から明らかになるであろう。 発明の詳細な説明 まず、図面を簡単に説明する。図面 図１は本システムの構成要素を示す。 図２は好ましい実施例において放射線源ビームと放射エネルギを有する７つの 平行化ビームとの干渉パターンを示す。 図３は処置テーブルを示し、動きの４軸を表す。 図４は６．０ｍｍ照準における放射エネルギビームの同一照射量プロファイル を示す。他の照準もこの幾何学構造にならう。 図５はシステムの異なる構成要素間と付属構成要素間における情報および命令 の流れを示すブロックダイアグラムである。 図６はＲＳＢＡの断面正面図を示す。 図７はＲＳＢＡの断面側面図を示す。 詳細には、図面を参照して、図１はＣＴ、ＭＲＩユニット又はＸ線管を含む他 の患者の可視化手段１１又は同等の手段１６と検出器１７を示す。処置テーブル は中心軸１２の回りで回転可能である。放射線源ビームアッセンブリ（ＲＳＢＡ ）１３は、放射線源ビームユニット（ＲＳＢＵ）２４を含み、放射線源ビームユ ニットは放射線ビーム２３を射出する放射線源を備え、放射線ビーム２３は処置 ゾーン２５を形成するように交差し、放射線ビーム捕獲器２７内に捕獲される。 ＲＳＢＡ１３はコリメータ１８を含む。ＲＳＢＵ２４と放射線ビーム捕獲器２７ はＣ形アーム構台１９の如き、回転可能な線源支持手段に支持されている。命令 および制御センタ（ＣＣＣ）１４はＣＴ又はＭＲＩ１１からの情報を受信してこ の情報を処理し、ＲＳＢＡ１３を制御する。いま一つの実施例では、台座式のコ ントローラ２０が処置室内においてＲＳＢＡ１３を位置決めするのに使用しうる 。台座式コントローラ３０は非常停止スイッチ２０を含む。 図２はＲＳＤＵ２４から射出される放射線源ビーム２３の幾何学構成をより詳 細に示す。処置ゾーン２５は線源ビームの結像点である。放射線源ビームの最初 の交差点である位置２６における放射線源ビームの形状は目標ゾーンにない健康 な組織によって受取られる減少された放射線照射量を示している。 図３は処置テーブル１２の動きの軸をより詳細に示す。水平動は３６で与えら れる。垂直動は３５で与えられる。横方向の動きは３４で与えられ、回転動は３ ３で与えられる。 図４は照準６ｍｍにおける同一照射量プロファイルを示す。１００％の同一照 射量領域は４０で示される。９０％の同一照射量領域は４１で示される。８０％ の同一照射量領域は４２で示される。７０％の同一照射量領域は４３で示される 。６０％の同一照射量領域は４４で示される。５０％の同一照射量領域は４５で 示される。 図５はブロックダイアグラムの形式で、システムの構成要素と副構成要素との 間の相互作用を示す。命令・制御センタ１４の副構成要素１４Ａ、１４Ｂおよび １４Ｃは、多機能コンピュータプロセッサないしＣＰＵ１４Ｃがオペレータディ スプレイ１４Ａの出力を制御するように接続されている。オペレータ制御コンソ ール１４ＢはＣＰＵ１４Ｃによって制御され、情報をＣＰＵ１４Ｃに送る。ＣＴ 又はＭＲＩユニットは情報をＣＰＵ１４Ｃに送る。ＣＰＵ１４Ｃは、不意の放射 線照射を回避するために設けられたセーフティ・インターロック２１からも情報 を受取る。ＣＰＵ１４Ｃは、テープ駆動又は同様の情報記録および再生手段２２ を制御する。処置テーブル１２はＣＰＵ１４Ｃによって制御され、ＣＰＵ１４Ｃ に情報を提供する。ＲＳＢＡ１３は、同様にＣＰＵ１４Ｃによって制御され、情 報をＣＰＵ１４Ｃに提供する。放射線源ユニットのコリメータ１８は同様にＣＰ Ｕ１４Ｃによって制御され、情報を１４Ｃに提供する。 図６はＲＳＢＡ１３の断面正面図を示している。この断面図は線源ホルダ４６ 内に搭載される活性放射線源２４を詳細に示す。この線源ホルダはＲＳＢＡ１３ の全ての動きを通して活性放射線源２４を固定位置に保持する。回転式コリメー タ１８は各活性放射線源２４について４個の異なるビームポート４８を備えるも のとして図示されている。この実施例では、全ての４個のビームポートは単一の 回転式コリメータ１８に集積化されている。 図７はＲＳＢＡ１３の断面側面図を示す。この断面図は放射線源フォルダ４６ 内に固定された放射線源２４を示している。回転式コリメータ１８がオン位置に おける４つのビームポート４８の一つとともに示されている。ロータ４７は放射 線ビームを処置ゾーン２５に与えるように回転式コリメータ１８を放射線源２４ に揃うように回転させる。処置ゾーン２５のサイズは回転式コリメータ１８の位 置決めによって変えることができる。 本システムは以下のように動作する。患者が処置テーブル上に置かれる処置テ ーブルは、ＣＴ又はＭＲＩユニットに入るように回転される。ＭＲＩの場合、処 置テーブルはＭＲＩに適した材料で構成されなければならない。最も一般的には 、処置テーブルの実際にＭＲＩユニットに入る部分について、金属の使用が禁止 される。適当な材料としてはハニカムの補強プラスチックもしくはプラスチック 又はブラファイト化合物の如き化合物を含む。好ましい実施例では、テーブルに よ る減衰について照射量の減衰／散乱係数は８％の工業規格に比較して十分小さい １．５％以下である。この特徴はＲＳＢＡの３６０°の回転を利用した処置を可 能とするとともに、テーブルから室内への放射線散乱量を２０％減少させること ができる。他の好ましい実施例では、患者の快適性のため暖房されたテーブルト ップを用いることができる。ＣＴ又はＭＲＩユニットから生成される画像データ は符号化され、ＣＣＣの中央演算ユニット（ＣＰＵ）に転送される。ＣＴ又はＭ ＲＩユニットはＣＴ又はＭＲＩユニットに備えられた制御パネルによって制御さ れる。処置テーブルは４個の移動方向、すなわち垂直、横、水平および回転を与 える４軸を備える。好ましい実施例において、移動範囲は以下の如くである。Ｘ 方向移動は好ましくは１０００ｍｍ、Ｙ方向の移動は各々の側で好ましくは１５ ０ｍｍ、合計３００ｍｍ、Ｚ方向の移動は好ましくは３００ｍｍであり、回転は このましくは３６０°である。これらの動きは処置テーブルの隣に配置された台 座のコントローラを通して技術者により制御することができる。患者はＲＳＢＵ に対して需要可能なように向けられた目標サイト領域でもって処置テーブル上に 位置決めされる。患者は処置の間、目標領域のずれを防ぐために固定される。頭 部の立体放射線外科処置を受ける患者はヘッドフレームに固定され、フレームは 処置テーブル上の適合する部材に固定される。患者は処置の間の動きを防ぐため に必要な度合いに応じて麻酔が施されてもよい。患者が処置テーブル上で位置決 めされるとともに固定されると、技術者は台座コントローラ上のホームスイッチ を踏査する。好ましい実施例では、自動的に：ａ．処置テーブルをＣＴ又はＭＲ Ｉユニット内において、位置決めするため１８０°回転する、ｂ．テーブルをＣ Ｔ又はＭＲＩユニットの開口内において横方向に芯合わせをする、ｃ．ＣＴ又は ＭＲＩユニットのＸとＹの中心線の座標より下方の０乃至２００ｍｍ、好ましく は１００ｍｍの領域内に処置テーブルトップが入るようにテーブルを垂直方向に 調整する。上記の操作が完了すると、技術者は台座コントローラまたはＣＣＣの ”ＣＴセンタ”スイッチを作動する。これにより、処置テーブルはＣＴまたはＭ ＲＩユニット内の予めプログラムされた位置に移動される。その後、技術者は処 置室を出る。処置テーブルはＣＴまたはＭＲＩディスプレイで見ることができる 。Ｘ（水平）およびＺ（横）の基準マーカに合うように動かされ、例えば、 ＣＴについては金属が、そしてＭＲＩについては、好ましくはアルミニウムが基 準マーカ材料として使用される。ＣＴまたはＭＲＩの一つの断面画像が撮影され 、そのデータは”較正基準データ”（ＣＲＤ）と比較され、その位置についてＸ 、ＹおよびＺの位置決めの検証を行う。この位置が確認されると、技術者はテー ブルをテーブル移動の端部において第２の予めプログラムされた位置に移動する 。テーブルはこの位置に埋め込まれた同じ基準マーカを有している。第２のＣＴ またはＭＲＩ断面画像が撮影され、ＣＲＤと比較される。ＣＲＤは本システムの 初期の製造段階において撮影された２つの基準位置の各々についてＣＴ断面を備 える。２つの操作の間の一致によってＣＲＤは処置テーブルの４軸の動きを有効 化し検証する。技術者はその後処置テーブルを所望の目標サイトに移動し、目標 ＸＹＺ座標を決定するため、適当なデータが得られるまで患者を操作する。この データ蓄積作業が完了すると、技術者は制御パネル上の”ホーム”スイッチを作 動する。これにより、テーブルは上記のステップａ−ｃで設定したように、上記 で特定された位置に戻される。好ましくは３個の複数レーザがＲＳＢＡに搭載さ れている。処置テーブルはＲＳＢＡに対するテーブル位置を所定の精度、好まし くは±０．５ｍｍまで確認するための３個の基準点を有している。技術者はその 後処置室に入り、処置テーブルの位置を確認する。技術者はその後腫瘍場所を確 定するため処理計画ソフトウエアによって決められた初期ＸＹＺ座標に処置テー ブルを移動する。技術者はこのため台座コントローラを利用することができる。 台座コントローラ用のデジタル読み出しは上記３点において、所定の精度、好ま しくは±０．１ｍｍに処置テーブル位置を確定する。好ましくは、台座コントロ ーラのディスプレイは処置テーブルの回転度数をその３６０°の動きの範囲を通 じて表示する。台座コントローラは、安全のためＣＴまたはＲＳＤＡまたはＲＳ ＤＵを操作することは出来ない。技術者は、次いで、ＣＣＣあるいはＣＣＣにお いて全て実行される台座コントローラにおける機能へ処置を進める。 市販されている計画ソフトウエアを利用して、医者および放射線処置スペシャ リストによって計画段階において決定された処置プランは、以下に関する処置パ ラメータを詳細に決定する：１．特定のビーム照準および２．治療のタイプ：ａ ．静的治療、ｂ．回転治療、ｃ．スキップ／スキャン治療またはｄ．順応（ｃｏ ｎ ｆｏｒｍａｌ）治療。これら処置パラメータの各々は特定の処置オプションを与 えるとともに、それは以下の通り規定される：１．当業界において知られている 通り、ビーム照準がコリメータのテーパの機械仕上げに応じて変更される。好ま しい実施例において、６．０、１４．０、１８．０または３０．０ｍｍの輻射球 となるような４つの異なる照準設定が与えられる。いかなるサイズのターゲット の治療用照射は、以下の変数の調整を通じて達成される：各３つの軸のいずれか と回転、放射線源の３６０°回転および処置ゾーンのサイズの選択。個々の処置 の完了記録はコンピュータのメモリによって可能となる患者ファイルの一部とな る。 処置の異なる方法は以下の通り定義される：静的治療−患者が放射線ビームに 爆露されている間、処置テーブルは動くことなく保持され、ＲＳＢＡが回転する ことがない、回転治療−患者が放射線ビームに爆露されている間、処置テーブル が動くことなく保持され、ＲＳＢＡは３６０°回転する、スキップ／スキャン治 療−ＲＳＢＵの各照射シーケンスの間処置テーブルは動くことなく保持され、Ｒ ＳＢＡは線源ビームユニットを３６０°まで回転のある部分の間照準を変化させ るか、切るような方法で回転させる。この部分は市販されている計画ソフトウエ アを利用して医師および放射線治療スペシャリストによって計画段階において決 定される。一回の照射シーケンスが完了すると、処置テーブルは分離した腫瘍、 または同じ腫瘍の異なる場所で有り得るいま一つの目標を処置ゾーンにおいて位 置決めし、ＲＳＢＡは他のシーケンスを実行する；順応治療−患者が放射線ビー ムに爆露されている間全てのパラメータは変化可能である。順応治療の間、処置 テーブルの制御はＣＡＤ／ＣＡＭプログラムによって実行され、このプログラム はＣＴまたはＭＲＩデータを機械に変換し、ＲＳＢＡの自動照準を可能にする。 順応治療は不規則な形状の腫瘍の処置を周囲の健康な組織に最小の放射線を与え るようにしながら実行することを可能にする。市販のＣＡＤ／ＣＡＭプログラム を利用することにより、照準及び／したがって処置ゾーンのサイズは好ましくは ０．５秒内に変更することができ、それによって、腫瘍の輪郭を正確に追随する とともに、健康な組織を照射することのないようにすることができる。さらに、 放射線ビームでなく、患者を動かすことによって腫瘍に対し、不規則な形状 の腫瘍を処置するために、より良好な受け入れとより優れた能力を提供すること ができる。制御コンソール上のＣＰＵは処置の初期化に先立つ全ての動きを予め プログラムしている。この処置方式を利用することにより、周囲の健康な組織に 対し、最小限の放射生物学的効果でもって治療レベルまでいかなるサイズ若しく は形状のターゲットであってもこれを照射することができる。処置テーブル自体 の回転能力は全ての処置の間、不用意な処置テーブルとＲＳＢＡとの衝突を避け るためロックアウトされる。ＲＳＢＡは好ましくはＣ型アーム形式の構台の如き 回転手段からなり、回転範囲３６０°内において時計方向または半時計方向に回 転する。放射線ビームの最大交差点、すなわち処置ゾーンに対するＣ型アームの 深さは処置テーブルが移動されるときに患者の領域に対する処置ゾーンのより容 易な設定を可能にする。ビームの中心線に対し、Ｃ型アーム式の構台のアームの 深さは好ましくは１．０ｍであり、そのことで患者への適応性を良好なものとす ることができる。ＲＳＢＡのＲＳＢＵは好ましくは７つの放射線源、そして各々 好ましくは８００乃至１２００キューリィより好ましくは各々１０００キューリ ィのコバルト６０の複数の放射線源と協同する。４９ＣＦＲ１７３．３９８に規 定された放射活性の特定の形式の源が各位置に固定されている。放射線源として は線形加速機を用いることもできる。放射線源は非円形配置に配列されており、 すなわち、それらは球面もしくは球の局面上に配置されていない。好ましくはそ れらは２次元パターンに配置され、より好ましくは線形配列に配置される。好ま しくは各放射線源から６．０、１４．０、１８．０および３０ｍｍのビーム直径 の範囲を与えるようにデザインされた計４個の各コリメータ開口を与えるように 協同する。好ましくはタングステン、例えば、ＨＤ１７タングステンからなるコ リメータが設けられている。これらのビームは中心放射線源（均一中心）から特 定の距離の点において交差し、この発明の一つの実施例ではこの距離は５６ｃｍ であり、ビームの最初の交差点は４０ｃｍである。この交差は処置ゾーンとして 定義される。それによって与えられる照射量は処置ゾーンにおいて４００レント ゲンである。この特定の交差点および／したがって、特定の処置ゾーンは変化で きるが、以下の要素を考慮して習熟した人によって決められるべきである：処置 ゾーンにおける所望の照射量、患者とＲＳＢＵとの間に要求される最小間隔 距離、許容放射線爆露について規定する合衆国連邦規則に基づいて必要となるシ ールディングの量、処置ゾーンに対し放射線源を可能な限り接近させて位置させ るという要請、使用される各放射線源の強度、使用される放射線源の数および各 放射線源間の距離。当業者にとって知られているように、これらのパラメータを 変えることにより、ビームの交差点は変更される。この種の放射線源のコストお よび全体のシステムの重量等の要素もシステムを設計する際には考慮されるべき である。例えば、放射線源として小型の線形加速機を代用することができる。一 方、例えば、放射線源の数およびそれらの間隔を異ならせるように他のパラメー タを変更する一方、処置ゾーンを同一に維持することもできる。好ましい実施例 においては、上でリストアップしたパラメータは最大の照準、すなわち、最大直 径の処置ゾーンにおいて処置ゾーンが深い腫瘍、例えば、皮膚より約６インチ下 方にあって、患者の表面が放射線ビームが最初に交差する点に一致するように一 致させることができる（図２参照）。このビームの配列は健康な組織に対し、減 少された放射線爆露を与える。例えば、典型的なコバルト６０の装置では、放射 線源は腫瘍から８０乃至１００ｃｍの範囲に位置し、放射線源では７０００キュ ーリィのものを利用し、腫瘍に対して毎分１５０乃至２００レントゲンを照射し 、患者の表面では最大７０００キューリィの放射線量が爆露される。これに対し てこの発明はある特定の実施例において、腫瘍と放射線源との間は５６ｃｍ離れ ており、放射線源において７０００キューリィのものを利用し、毎分４００レン トゲンで照射し、一方、皮膚に対してわずか１０００キューリィが照射される。 この放射線源との間の距離が近いがために本発明のシステムでは照射量における 公称の減少量は２５％であり、典型的なコバルト６０の線源ユニットによって与 えられるものの１／７ではない。 処置ゾーンにおいて生成される放射線球の外側の表面におけるいかなる位置に おいて、ＲＳＢＡがその３６０°の回転範囲で回転する場合に、１．０ｍｍ以に はいかなる方向においても位置が変化してはならず、その変化はより好ましくは ０．５ｍｍ以下である。当業者にとって周知の絶対値エンコーダもしくは同様の 装置が±０．１ないし０．５°、好ましくは±０．２５°の精度でＲＳＢＡの回 転を検出する。複数の放射線源の各々について４つの照準化された全ての ビームは空間内の同一点の回りで放射線を結像する。ある実施例では放射線源を より正確に結像させるとともに、より先鋭なビームプロファイルを生成するため 、線源均一中心から約３０ｃｍの所にビームトリマーを備えることができる。ビ ームトリマーは除去可能である。ビームトリマーはＲＳＢＡ、特にＲＳＢＵの正 面に取り付けられる。好ましくはビームトリマーはタングステン製であり、当業 者に知られているように放射線ビームを方向つけするための加工された穴を含む 。ビームトリマーは一般的には身体内ではなく、頭部に位置する腫瘍の処置にの み用いられる。全てのＲＳＢＵとＲＳＢＡの制御手段は制御コンソールに配置さ れている。ＲＳＢＵとＲＳＢＡは全ての部屋のインターロックが閉鎖されるまで 作動されない。これらのインターロックはＲＳＢＡに設けられたセイフティ／ロ ックアウトスイッチ、処置室の壁に配置されたキィで操作される能動化回路、お よび処置室への出入りドアの位置（解放／閉鎖）感知するドアインターロックス イッチから構成される。きのこ型乃至は他の適当な”パニック”スイッチが一部 若しくは全ての処置室の壁に設けられてもよい。キィ付きの能動化スイッチを制 御コンソール上の能動化スイッチとして使用することも可能である。 回転、順応およびスキップ／スキャン治療は軌道とその軌道に沿って移動する 放射線源ビームユニットを備えるＲＳＢＡを使用することもできる。軌道は種々 の形状をとることができ、移動可能であるか固定される。一つの好ましい実施例 において放射線源は軌道自体は固定されているが、放射線源は処置テーブルの回 りの円形軌道に沿って移動する。この方法において全体のＲＳＢＡの動きとは独 立の放射線源ビームユニットの移動はスキップ／スキャン、回転および順応治療 に必要な放射線源の回転を与える。 表面に衝突する一次ビームから結果する２次”散乱”放射線はユニークな方法 で処理される。典型的な”ビームストッパ”は、鉛／鉄の大きなスラブであり、 線源中心線から８０ｃｍの距離において約３５ｃｍ×３５ｃｍ程度の大きさで標 準的な放射線治療ユニットからの最大の照準を変更させるのに十分な大きさであ る。これらビームストッパの凹面は散乱放射線を線源ヘッドに向けて反射するよ うに変更させる。本発明の放射線ビーム捕獲器は線源ヘッドからの一次放射線ビ ームを実際に捕獲し、散乱された放射線を放射線ビーム捕獲器の空洞内におい て結像させる。放射線ビーム捕獲器は側壁と底からなり、ビーム捕獲器の空洞を 画成する。空洞のサイズは最大の放射線源ビーム幅の複数倍であり、例えば、好 ましい実施例において、３０ｃｍの照準とビームの最大長プラス５−２０ｃｍと の掛け合わせである。好ましい実施例では、空洞のサイズは横方向寸法のビーム 最大幅の１．７５倍と最大ビーム長プラス１０ｃｍとの掛け合わせである。空洞 の深さは好ましくは少なくとも１５ｃｍである。放射線ビーム捕獲器の壁はＲＳ ＢＵの最大照準ビームの放射線ビームプロファイル角度に整合する。空洞の底は 逆ピラミッドに類似する。逆ピラミッドの壁の傾き角度は２０−４５°、好まし くは２５°の範囲で変化する。ピラミッドの最下点は空洞の開口の中心にある。 逆ピラミッドの表面には所定の高さ、好ましくは１．３ｃｍの複数のピラミッド を有する。これらのピラミッドは逆ピラミッド底部の表面上に不規則に間隔をお いて設けられており、そのピラミッドの数と間隔は当業者であれば容易に決定で きるようにビーム捕獲器内において捕獲される放射線量が最大となるように決め られている。放射線ビーム捕獲器内のこれらのバッフルは一次ビームを捕獲し、 放射線ビーム捕獲器内に散乱ビームを結像する。好ましい実施例において、放射 線ビーム捕獲器は空洞を画成するための頂部においてタングステン部材を備えて おり、放射線ビーム捕獲器からＲＳＢＵへ向かって射出される散乱ビームを投射 する。これらのタングステン部材は長方形で有り得る。好ましくは幅が約１／２ インチで高さ１インチである。放射線ビーム捕獲器は必要な処置室シールディン グを減少させるとともに、ＲＳＢＡのごく近傍に画像処理ユニットＣＴまたはＭ ＲＩを設置することを可能にする。 ＣＣＣは以下の種々の機能を実行する：ａ．２次元のイメージデータを治療計 画使用のため３次元画像形式に処理する、ｂ．画像処理ユニット、処置テーブル およびＲＳＢＡとＲＳＢＵを制御する。この制御は手動もしくは自動である、ｃ ．全ての位置データおよび処置データを記録する。これらの記録は放射線治療の 間の目標物の成長、縮小若しくは移動を決定するため、もしくは放射線外科処置 の後、患者がフォローアップするために治療される、ｄ．好ましくは２秒程度の 特定の時間内にＲＳＢＵを自動的に遮蔽する”緊急オフ”スイッチ、ｅ．ＣＣＣ は医師が処置を調査し、目標物と相隣る組織の両方に対して与えられる全ての照 射 量レベルを決定することが可能なようにスクリーン上での処置シミュレーション を提供する。このプロセスは医師が処置を最適化することができるまで、繰り返 しあるいは変更される。このシミュレーションは３次元ＣＴもしくはＭＲＩデー タと市販されている処置計画ソフトウエアの組み合わせによって達成される、ｆ ．実際の処置時間は制御パネルに備えられたＦＤＡ承認の電子タイマによって制 御される。好ましい実施例では、このタイマは決して時間を過ぎて駆動されるこ とはなく、±１秒より好ましくは０．６秒の精度である。 本明細書において、言及した全ての特許と出版物は本発明が関係する当業界の レベルを示している。全ての特許と出版物は個々の出版物が特別かつ個別に引用 文献として引用されることを指示していたのと同じ程度においてここに引用文献 として参照される。当業者であれば、本発明が初期の目的を達成するとともに上 記した目的と利点並にここから自明のものを得るのに十分適合していることが容 易に理解されるであろう。ここに述べた方法、処理、処置および装置は好ましい 実施例の現在の代表例であり、例示的で本発明の範囲を制限するものではない。 請求の範囲によって定義される本発明の精神内において包含される種々の変更お よび他の使用方法は当業者にとって可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ランド，ロバート・ダブリュー アメリカ合衆国90049カリフォルニア州ロ サンゼルス、ノース・ブリストル521番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 非放射状に配列された複数の放射線源を備え、複数の放射線源から輻射さ れた放射線ビームは空間内の第１の位置で最初に交差し、空間内の第２の位置で 最大に交差するようになっており、空間内の第１の位置は空間内において上記放 射線源と第２の位置の間に位置している一方、可変の直径の放射線球面を選択す るための回転視準装置が設けられた放射線源ビーム装置。 ２． 上記複数の放射線源の数は７であり、上記非放射状に配列された放射線源 は線形に配列されている、請求項１の放射線源ビーム装置。 ３． 上記空間内の第１位置は上記放射線源の中心位置から４０ｃｍの所に位置 し、上記空間内の第２位置は上記放射線源の中心位置から５６ｃｍの所に位置す る、請求項２の放射線源ビーム装置。 ４． 空洞を画成する側壁と底とからなり、該空洞のサイズは最大幅における放 射線源ビーム×（ビームの最大長＋定数）の複数倍である放射線ビーム捕獲器。 ５． 上記側壁は、放射線源ビーム装置の最大の照準化ビームの放射線ビームプ ロファイル角度に整合するように傾斜している、請求項４の放射線ビーム捕獲器 。 ６． 上記放射線ビームの底は逆ピラミッドを形成し、逆ピラミッドの最小点は 上記空洞の開口の中心点に対応している、請求項４の放射線ビーム捕獲器。 ７． 上記逆ピラミッドの底に、不規則に間隔をおいた複数のピラミッドをさら に備えた、請求項６の放射線ビーム捕獲器。 ８． 最大幅における上記放射線源ビームの複数倍および上記定数は１０ｃｍで ある、請求項４の放射線ビーム捕獲器。 ９． 上記逆ピラミッドを形成する壁は、２０乃至４５°の角度で傾斜している 、請求項６の放射線ビーム捕獲器。 １０． 上記逆ピラミッドを形成する壁は、２５°の角度で傾斜している、請求 項６の放射線ビーム捕獲器。 １１． 上記複数のピラミッドは１．３ｃｍである、請求項８の放射線ビーム捕 獲器。 １２． 上記放射線ビーム捕獲器の空洞を形成する壁の頂部に固定されたタング ステン部材をさらに備えた、請求項４の放射線ビーム捕獲器。 １３． 患者に対する放射線を管理するシステムは以下のものを備える： （ａ）患者の３次元マッピング手段； （ｂ）処置テーブル； （ｃ）上記処置テーブルの回りで回転可能な放射線源ビームユニットを含む放 射線源ビーム装置； （ｄ）放射線シールディング； （ｅ）放射線ビーム捕獲器；と （ｆ）命令・制御センタ。 １４． 上記放射線シールディングは、可変の直径の放射線球面の選択を与える 回転照準器を備える、請求項１３の患者に対する放射線を管理するシステム。 １５． 処理室内制御手段をさらに備える、請求項１３の放射線を管理するシス テム。 １６． 上記患者の３次元マッピング手段は、ＣＴスキャナである、請求項１３ の放射線を管理するシステム。 １７． 上記患者の３次元マッピング手段はＭＲＩユニットである、請求項１３ の放射線を管理するシステム。 １８． 上記放射線源ビームユニットは請求項１の上記放射線源ビーム装置であ る、請求項１３の放射線を管理するシステム。 １９． 上記放射線ビーム捕獲器は請求項４の放射線ビーム捕獲器である、請求 項１３の放射線を管理するシステム。 ２０． 上記処置テーブルの照射量減衰についての減少／散乱係数は、１．５％ より小さい、請求項１３の放射線を管理するシステム。 ２１． 請求項１３のシステムを用いて患者に放射線外科処置を施す方法は以下 のステップからなる： 処置テーブルに患者を固定する； 患者の３次元マッピング手段および上記放射線源ビームユニットに対する処置 テーブルの相対位置を確認するため上記処置テーブルの位置決めスキャンを実行 する； 上記処置テーブルに相対する目標エリアの位置測定スキャンを実行する； 上記放射線源ビームユニットの処置ゾーン内において目標エリアを位置決めす る； 患者に放射線を投射する、該放射線投射量は医師単独で、或いは放射線治療専 門家との協同で決めた処置プランに基いて変化される。 ２２． 放射線源ヘッドからの１次放射線を捕獲する手段を備え、該手段は （１）側壁と（２）底とをさらに備える放射線ビーム捕獲器。 ２３． 患者に放射線を照射するためのシステムは以下のものを備える： （ａ）患者の３次元マッピング手段； （ｂ）放射線源ビーム装置、以下のものを備える ｉ）放射線源支持手段、 ii）上記放射線源支持手段に沿って移動可能な放射線源、 iii）放射線シールディング； （ｃ）放射線ビーム捕獲器； （ｄ）処置テーブル；および （ｅ）命令・制御センタ。 ２４． 上記放射線シールディングは可変直径の放射線球面の選択を与える回転 照準器を備える、請求項２２の患者に対する放射線照射のシステム。