JP2001269416A - 可変コンペンセータ - Google Patents

可変コンペンセータ

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JP2001269416A
JP2001269416A JP2000128576A JP2000128576A JP2001269416A JP 2001269416 A JP2001269416 A JP 2001269416A JP 2000128576 A JP2000128576 A JP 2000128576A JP 2000128576 A JP2000128576 A JP 2000128576A JP 2001269416 A JP2001269416 A JP 2001269416A
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cylinder
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variable
piston
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Makoto Ochiai
真 落合
Yoshinori Hayakawa
吉則 早川
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Toin Gakuen
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Toin Gakuen
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 作製および交換が面倒なコンペンセータ
の代りに、流動体を用いた可変コンペンセータを提供す
る。 【解決手段】 制御棒12と流動体11により駆動され
るベローズ10によってシリンダ中の流動体2と流動体
3の占有率を変化させ、シリンダを通過した荷電粒子線
のエネルギやX線の強度を変化させる。この可変コンペ
ンセータはシリンダ集合体であり特定断面毎に電荷粒子
線のエネルギやX線の強度を変化させる事を可能とした
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は放射線照射装置用の
コンペンセータに属する。更に詳しくは陽子線などの粒
子線や高エネルギX線で代表される放射線照射装置に用
いられる可変コンペンセータに属する。
【0002】
【従来の技術】図6は1983年に金井(Kanai)
らによって発表された雑誌メディカルフィジクス(Me
dical Physics)に記載されている陽子線
治療装置を表す。図6において、151は陽子線ビー
ム、152a、152bはビームを散乱させてビームサ
イズを大きくする為の散乱体、153はビーム強度モニ
タ、154は陽子ビームのエネルギーを一様に減衰させ
る水カラム、155はビーム幅を制限するマルチリーフ
コリメータ、156はエネルギーを人体の腫瘍の形状に
合わせて減衰させるボーラスと呼ばれるコンペンセータ
であり、水と同様なエネルギー減衰をもたらすアクリル
などの材料で作製されている。ボーラスの密度の積算値
が陽子のエネルギ減衰をもたらす。また157は、前記
ビーム強度モニタ153、水カラム154及びマルチリ
ーフコリメータ155に接続されるコンピュータであ
る。158は人体、159は人体内の腫瘍を表す。16
0は腫瘍の後方に位置する脊髄などの放射線に弱い臓器
である。
【0003】かかる陽子線治療では、ボーラス156
が、腫瘍159などの照射ターゲットの最も深い位置の
表面形状を有するため、腫瘍159のすぐ後方にある脊
髄に線量を与えないように照射できる。この結果、脊髄
などの臓器160を保護する事が出来る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の陽子線治療で
は、コンペンセータを用いないと腫瘍後方の正常組織に
も高い線量を付与するために、副作用がでる惧れがあ
る。ところが、ボーラスは腫瘍毎に形状が異なるので患
者毎に更には患者へ放射する方向毎にボーラスを作製し
なければならなず、またそのため治療時に交換する必要
がある。したがって、多くの照射方向を用いる治療は効
率的ではなくなり、正常組織に副作用を与えない為に、
必須の多方向照射を短時間で実行する事が困難である。
【0005】本発明は、かかる問題点を解決する為にな
されたものであり、作製及び交換が面倒なボーラスの代
りに、流動体を用いた可変コンペンセータを提供する事
を目的とする。また、本発明は回転ガントリを用いた治
療システムにおいて、ボーラスの製作および交換が不必
要な多方向照射を容易にする事が出来る可変コンペンセ
ータ及び放射線照射装置を提供する事を目的とする。
【0006】
【課題を解決する為の手段】本発明の請求項1に関わる
可変コンペンセータは、放射線の通過するシリンダ内で
密度の異なる二種類の流動体をピストンで仕切り、ピス
トンを動かしてシリンダ内の各流動体の占有率を変化さ
せることにより積算密度を変化させる。この結果シリン
ダ内を通過した放射線は積算密度に相対してエネルギ又
は強度が減衰する。これによって任意のエネルギ又は強
度の放射線を作る事を可能にした。
【0007】このシリンダを集合体にし小さな断面積毎
に積算密度を制御する。この小さな断面積毎に制御でき
るという特徴によれば、任意の放射線エネルギ又は強度
をシリンダ毎に細かく制御する事がでる。このようにし
て可変コンペンセータを通過した放射線にエネルギ分布
または強度分布を作ることができる。
【0008】また、本発明の他の特徴は、シリンダ内に
流動体を使用しているためにシリンダの壁は流動体から
の内側から外側もしくは外側から内側に向けての圧力を
受けておりシリンダの壁が薄いと変型してしまう。その
ために圧力に負けないだけの強度が壁に要求される。し
かしながら、本コンペンセータはシリンダを集合体にし
てあるため、シリンダの壁は内側から外側、もしくは外
側から内側に向かう圧力の他に、隣接するシリンダーか
らの外側から内側もしくは内側から外側に向かう圧力も
受けており差し引きの圧力は単体の場合に比べて少なく
できる。これにより、集合体のシリンダは単体のシリン
ダよりも壁を薄くする事が可能である。
【0009】この特徴を利用し、シリンダの壁を薄くす
る事により、通過した放射線の壁による影響を極力減ら
す事を可能にした。
【0010】また、本発明の他の特徴は、ベローズを使
用し閉鎖系にした事によって外部と遮断したことであ
る。これによって例えば水銀などの有害な流動体を使っ
たとしても害が無い。
【0011】そしてこのベローズは制御シリンダ内の流
動体によって操作され、結果的にベローズを介して流動
体で流動体を制御している。更に容器全体に一定体積の
流動体が満たされているため二つのベローズは反対称的
な動きをし、容器内の圧力の変化を小さくする事を可能
にした。
【0012】本発明の可変コンペンセータは円形のシリ
ンダとピストンを用いれば製造が簡便である。さらにシ
リンダとピストンを六角形などの多角形にすれば、シリ
ンダとシリンダの隙間の壁厚を一定にして減少させ、放
射線がシリンダの壁に当たる事を少なくした。
【0013】また、本発明の他の特徴はピストンにOリ
ングを使用した事によりシリンダ内の流動体が混ざる可
能性を無くした。
【0014】また、本発明のコンペンセータの特徴はコ
ンペンセータを複数個重ねる事によ としても使用することが可能である。
【0015】また、本発明のコンペンセータの特徴は二
種類の流動体を使用する場合において、仮に流動体と流
動体が接触したとしてもお互いに影響を与えない、化学
的反応を起こさないような流動体を使用している事を特
徴とする。
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の可変コンペンセータを説明する。
【0016】図1は本発明の一実施の形態を示す流動体
を用いた可変コンペンセータである。又、図1は可変コ
ンペンセータを構成するユニットの一つを示すものであ
る。図1において、1は全体を保持する枠組みされた、
例えばアクリル製の容器、2は例えば水などの流動体、
3は例えば水銀などの流動体、4は例えばアクリル製の
ピストン、5は漏れを防ぐ為のOリング、6は流動体2
が通過する為の穴、7は流動体3が通過する為の穴、8
は流動体2が通過する為の例えばアクリル製の管、9は
流動体3が通過する為の例えばアクリル製の穴、10は
ベローズ、11は例えばシリコーン油の流動体、12は
例えばゴム製の制御ピストン、13は制御棒、14は動
き過ぎを止めるストッパ、である。ベローズ10により
閉鎖系にした事により水銀などが漏れる可能性を極力減
少させた。入射する放射線15は容器の右側のシリンダ
を通過する。シリンダを通過した放射線16はピストン
の位置によってエネルギや強度が変化する。なお本実施
の形態では制御系が左側のみであるが、これに限定する
ものではなく、中心に放射線15、左右前後にベローズ
10などの制御系を配置することも可能である。
【0017】図2に図1のユニットの集合体であり、可
変コンペンセータを放射線入射方向から見た図を示す。
六角形のシリンダ上部に穴6があり流動体2が管8に流
れる。この管8はコンペンセータの厚さのばらつきを無
くす為に穴の所で止らず容器の端まで届いている。容器
を下方から見た場合も流動体2が流動体3に変化するだ
けで構造上大きな差はない。
【0018】図3は六角形のシリンダに放射線15を照
射し、シリンダを通過した放射線16の状況を示す。た
だし放射線を照射する六角形のシリンダとそれに関係す
るものしか表示していない。このシリンダは構造上、閉
鎖系にして密閉し集合させた事により、シリンダの壁を
より薄く作る事を可能にした。これによりシリンダの壁
が放射線15を遮る割合を少なくした。この入射する放
射線15は角度分布があるので容器1を通過する時に六
角形のシリンダの壁の影響は無視できるようになる。
【0019】図4は図1のユニットのベローズ10に関
連する詳細な図を示す。流動体2と流動体3は容器1に
よって仕切られていて混ざる事が無い。又、駆動するた
めの流動体11と流動体2及び流動体3はベローズ10
によって仕切られていて混ざる事はない。これによって
閉鎖系にする事を可能にした。
【0020】図5に流動体11を動かす装置部の詳細を
示す。17は制御棒を動かす制御装置、18は制御装置
をコントロールするコンピュータである。シリンダ中の
ピストンは近接したものと同時に動かすと圧力が影響し
あって壁が変形するので逐次動かす。制御装置17、コ
ンピュータ18を用いて制御することは同業者において
は周知の事実である。
【0021】次に本実施の形態における可変コンペンセ
ータの動作を説明する。必要とされる可変コンペンセー
タの各ビーム照射方向の積算密度を計算し、この積算密
度に基づいて各ピストンの位置を決定し、所望の積算密
度の分布を形成する。各ピストンは制御ピストン12に
連結している制御棒13を動かす事により流動体11が
動く。それによりベローズ10に加わる圧力が変化し、
その変化した圧力が流動体2と流動体3に加わりピスト
ンを移動させる事によりシリンダ中の相異なる流動体の
占有率を変化させる。本可変コンペンセータはピストン
の位置によって積算密度を決定している為、放射線の照
射方向に合わせ可変コンペンセータを上下左右のどの向
きにしても積算密度が変化する事はない。実際の患者照
射前には、通常、水ファントムを用いた線量分布測定が
行われるので、各照射方向ごとに正しい積算密度分布を
構成できたか否かを事前に調べる事ができる。この結
果、望ましい積算密度分布になっていない事が分かれば
ピストンの微調整で対応できる。
【0022】本実施の形態では、流動体として液体、と
くに水と水銀を用いたが、水銀の代わりに例えば重金属
化合物溶液(たとえば硝酸ビスマス化合物)を用いれば
水銀の持つ毒性を回避する事ができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、作
製および交換が面倒なボーラスの代りに、流動体を用い
た可変コンペンセータを用いる事により、多方向照射を
短時間で実行する事ができる。また、患者ごとにボーラ
スを数値制御マシンで切削加工する必要が無くなり、作
製の手間及び使用後の保管などが不要になる。
【0024】さらに、本発明は回転ガントリを用いたシ
ステムにおいて、ボーラスの作製及び交換が不要な多方
向照射を短時間で容易にする事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の可変コンペンセータの一実施形態の一
つのユニットを示す断面図である。
【図2】図1におけるユニットの集合体を上から見た図
である
【図3】六角形のシリンダに放射線を照射している斜視
図である
【図4】閉鎖系の説明とベローズを示す斜視図である。
【図5】制御の方法を示す斜視図である。
【図6】従来のコンペンセータ使用の一例を示す模式図
である。
【符号の説明】
1容器 2流動体 3流動体 3流動体 4ピストン 5Oリング 6穴 7穴 8管 9管 10ベローズ 11流動体 12制御ピストン 13制御棒 14ストッパ 15放射線 16通過した放射線 17制御装置 18コンピュータ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】放射線の通過するシリンダ内で密度の異な
    る二種類の流動体をピストンで仕切り、ピストンを動か
    してシリンダ内の二種類の流動体の占有率を変化させる
    ことにより積算密度を変化させる事を特徴とした可変コ
    ンペンセータ。
  2. 【請求項2】複数のシリンダの集合体により小さな断面
    積毎に積算密度を制御できる事を特徴とした請求項1記
    載の可変コンペンセータ。
  3. 【請求項3】前記シリンダを含む流動体容器がベローズ
    によって閉鎖系になっている事を特徴とした請求項1記
    載又は請求項2記載の可変コンペンセータ。
  4. 【請求項4】前記シリンダ及びピストンの断面が多角
    形、および/又は円形である事を特徴とした請求項1記
    載又は請求項2記載の可変コンペンセータ。
  5. 【請求項5】前記ピストンにOリングを使用することを
    特徴とした請求項1記載又は請求項2記載の可変コンペ
    ンセータ。
  6. 【請求項6】前記可変コンペンセータにおいて同一の二
    種類の流動体、もしくは異なる二種類の流動体を用いた
    可変コンペンセータを複数個重ねる事を特徴とした請求
    項1記載又は請求項2記載の可変コンペンセータ。
  7. 【請求項7】前記流動体として、シリコーン油を用いる
    請求項1記載又は請求項2記載の可変コンペンセータ。
  8. 【請求項8】前記流動体として、水銀を用いる請求項1
    記載又は請求項2記載の可変コンペンセータ。
  9. 【請求項9】前記流動体として、重金属化合物溶液を用
    いた請求項1記載又は請求項2記載の可変コンペンセー
    タ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006158744A (ja) * 2004-12-08 2006-06-22 Univ Of Tokyo 放射線照射用コンペンセータおよびコンペンセータ配列照合装置
JP2008507358A (ja) * 2004-07-21 2008-03-13 スティル・リバー・システムズ・インコーポレーテッド 放射線治療用ビームを形成するためのプログラマブル・粒子散乱体

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008507358A (ja) * 2004-07-21 2008-03-13 スティル・リバー・システムズ・インコーポレーテッド 放射線治療用ビームを形成するためのプログラマブル・粒子散乱体
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