JP2002153567A - マルチリーフコリメータによって治療領域への放射線源からの放射線供給を制御するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的高い空間分解能において従来のマルチ
リーフコリメータによって供給可能な強度マップを決定
する方法及び装置を提供することである。 【解決手段】 上記課題は、複数のセルに治療領域を分
割し、各セルは所定の治療強度レベルを有し、幾つかの
セルから放射線をブロックするためにマルチリーフコリ
メータのリーフを長手方向に位置決めすることにより１
つ又は複数の治療フィールドを決定し、セルの部分にお
けるエッジマージンを決定し、このエッジマージンは所
定のセル強度レベルとは異なる強度レベルを有し、この
エッジマージンに供給される放射線量を低減するために
リーフが少なくとも１つの治療フィールドにおけるセル
のこのエッジマージンを被覆するようにリーフの長手方
向位置を調整する、マルチリーフコリメータによって治
療領域への放射線源からの放射線供給を制御するための
方法及び装置によって解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチリーフコリ
メータ（multi-leaf collimator）によって治療領域へ
の放射線源からの放射線供給を制御するための方法及び
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射線照射装置は一般的に公知であり、
例えば患者の治療のための放射線治療装置として使用さ
れる。放射線治療装置は一般的に治療の最中に水平方向
回転軸の周りを自在に旋回できるガントリを含んでい
る。治療のための高エネルギー放射線ビームを発生する
ためにリニア加速器がこのガントリ内に配置される。こ
の高エネルギー放射線ビームは、例えば電子ビームまた
は光子（Ｘ線）ビームでもよい。治療の間には、この放
射線ビームはガントリ回転のアイソセンタに横たわる患
者のゾーンに向けられる。

【０００３】患者に向かって照射される放射線を制御す
るために、大抵の場合、プレート装置またはコリメータ
のようなビーム遮蔽装置が、放射線源と患者との間の放
射線ビームの軌道に設けられる。プレート装置の一例は
４つのプレートのセットである。この４つのプレートの
セットは放射線ビームの開口を決定するのに使用され
る。コリメータは、大抵の場合向かい合ったリーフペア
として配置されている多数のリーフ（例えば比較的薄い
プレートまたはロッド）を含むビーム遮蔽装置である。
これらのプレートは、比較的稠密な、放射線を通さない
材料で形成され、一般的には放射線ビームを限定するた
めに独立に位置決め可能である。

【０００４】ビーム遮蔽装置は患者のゾーン上のフィー
ルドを決定し、このフィールドに処方された放射線量が
供給される。通常の治療フィールド形状は結果的に正常
な組織の部分を含む３次元治療容積となり、これにより
腫瘍に与えることのできる線量を制限する。もし照射さ
れる正常な組織の量が減少し、正常な組織に供給すべき
線量が低減されるならば、腫瘍に供給すべき線量を増大
させることができる。腫瘍を取り巻く健常な器官及びこ
の腫瘍に重なっている健常な器官への放射線供給の回避
は、この腫瘍に供給すべき放射線量を制限する。

【０００５】放射線治療装置による放射線供給は大抵の
場合は腫瘍専門医によって処方される。この処方は、特
定の容積及びこの容積に供給することが許される放射線
のレベルの決定である。しかし、実際の放射線装置の操
作は通常は療法士によって行われる。放射線照射装置は
腫瘍専門医により処方された特定の治療を提供するため
にプログラムされている。治療のためにこの装置をプロ
グラミングする時に、療法士は、実際の放射線出力を考
慮し、さらにプレート装置開口に基づく線量供給を調整
して、ターゲットにおける所望の深度において処方され
た放射線治療を達成しなくてはならない。

【０００６】放射線療法士の努力目標は、線量容積ヒス
トグラムを最適化するためにフィールドの最良の個数及
び強度レベルを決定することである。この線量容積ヒス
トグラムは特定の容積に供給されうる放射線の累積レベ
ルを定める。典型的な最適化エンジンは、腫瘍専門医の
処方を考慮することにより線量容積ヒストグラムを最適
化するか又は供給すべき放射線量の３次元的仕様（thre
e-dimensional specification）を最適化する。このよ
うな最適化エンジンにおいて、３次元容積はセルに分割
され、各々のセルは管理すべき放射線の詳細なレベルを
決定する。最適化エンジンの出力は強度マップであり、
この強度マップはこのマップにおける各セルにおける強
度を変化させることによって決定される。この強度マッ
プは、各セルにおける最適化された強度レベルを定める
多数のフィールドを指定する。これらのフィールドは、
異なる累積放射線量がフィールドの異なるポイントで受
け取られるように静的に又は動的に変調される。一旦放
射線がこの強度マップに従って供給されると、各セルに
おける累積放射線量、すなわち線量容積ヒストグラムは
できるだけ処方に相応しなければならない。

【０００７】このような強度変調においては、クリティ
カルな組織と腫瘍容積との間の境界が標準的な１ｃｍ幅
リーフによっては良好に近似されないことがままある。
この１ｃｍ幅リーフは、強度マップに亘って１ｃｍ×１
ｃｍの格子（セルサイズ）を提供する。典型的にこの１
ｃｍリーフによって提供されるよりも高い分解能がしば
しば要求されることがある。１つの可能な解決手段は、
より薄いリーフを有するコリメータを設けることであ
る。しかし、付加的なリーフのために必要とされる付加
的なハードウェアは高価であり、装置を重たくし、治療
ヘッドと患者との間の隙間を減少させ、さらに装置の信
頼性及び寿命を低減させることもある。

【０００８】もう１つの解決手段は、非常に小さいセル
サイズ（例えばリーフの運動方向において２ｍｍ）を有
する強度マップを設定することである。この解決手段の
１つの欠点は、強度マップは非常に複雑になってしま
い、しかもこれらの高分解能セルのうちの多くはクリテ
ィカルな組織に隣接して配置されないので、有益な利点
をもたらさないことである。高分解能は大抵の場合クリ
ティカルな組織を含む領域の近傍の、治療フィールドの
境界においてのみ重要である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、比較
的高い空間分解能において従来のマルチリーフコリメー
タによって供給可能な強度マップを決定する方法及び装
置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、方法におい
て、複数のセルに治療領域を分割し、各セルは所定の治
療強度レベルを有し、幾つかのセルから放射線をブロッ
クするためにマルチリーフコリメータのリーフを長手方
向に位置決めすることにより１つ又は複数の治療フィー
ルドを決定し、セルの部分にエッジマージン（edge mar
gin）を決定し、このエッジマージンは所定のセル強度
レベルとは異なる強度レベルを有し、このエッジマージ
ンに供給される放射線量を低減するためにこれらのリー
フが少なくとも１つの治療フィールドにおけるセルのこ
のエッジマージンを被覆するようにこれらのリーフの長
手方向位置を調整する、マルチリーフコリメータによっ
て治療領域への放射線源からの放射線供給を制御するた
めの方法によって解決され、さらに、上記課題は、装置
において、治療領域は放射線供給のためにこの治療領域
上に決定されたフィールドを有し、このフィールドは所
定の治療強度レベルを有する複数のセルを含み、これら
のセルの部分はこれらのセルの所定の強度レベルとは異
なる強度レベルを有するエッジマージンを有し、コリメ
ータを有し、このコリメータは、放射線源からの放射線
をブロックするための多数のリーフを有し、放射線源と
治療領域との間の開口を決定し、プロセッサを有し、こ
のプロセッサは、セル及びエッジマージンデータを受け
取り、セルサイズ及び強度レベルに基づいて少なくとも
１つの治療フィールドを決定するためにリーフを位置決
めし、エッジマージンに供給される放射線量を低減する
ためにリーフ位置を調整するように動作可能である、放
射線源から治療領域への放射線供給を制御するための装
置によって解決される。

【００１１】

【発明の実施の形態】放射線源からの治療領域への放射
線供給を制御するための方法及び装置が開示される。本
発明の１つの局面では、本発明の方法は、複数のセルに
治療領域を分割し、各セルは所定の治療強度レベルを有
し、これらのセルの少なくとも一部分にエッジマージン
（edge margin）を決定することを一般的に含む。これ
らのエッジマージンはセルの所定の強度レベルとは異な
る強度レベルを有する。さらに本発明の方法は、幾つか
のセルから放射線をブロックするために、マルチリーフ
コリメータのリーフを長手方向に位置決めすることによ
り１つ又は複数の治療フィールドを決定することを含
む。さらに本発明の方法は、エッジマージンに供給され
る放射線量を低減するために、マルチリーフコリメータ
のリーフの長手方向位置を調整し、これらのリーフが少
なくとも１つの治療フィールドにおいてエッジマージン
を被覆することを含む。

【００１２】エッジマージンは、治療領域の境界に配置
されたセルの周辺エッジマージンであるか、又は、放射
線供給の間に遮蔽される治療領域の境界内の内部領域で
あってもよい。

【００１３】本発明の装置は一般的にコリメータを含
み、このコリメータは放射線源からの放射線をブロック
するための多数のリーフを有し、さらに放射線源と治療
領域との間の開口を決定する。この装置はプロセッサを
有し、このプロセッサは、セル及びエッジマージンデー
タを受け取り、セルサイズ及び強度レベルに基づいて少
なくとも１つの治療フィールドを決定するリーフを位置
決めし、これらのエッジマージンに供給される放射線量
を低減するためにリーフ位置を調整するように動作可能
である。

【００１４】コリメータは、有利には、第１の軸に沿っ
て長手方向に延在するリーフによって第１の治療フィー
ルドに放射線を供給するために及び第２の軸に沿って長
手方向に延在するリーフによって第２の治療フィールド
に放射線を供給するために、放射線源から放射される放
射線ビームのまわりを回転可能である。第１の軸は一般
的に第２の軸に直交している。

【００１５】放射線の他の利点は以下の記述、図面及び
請求項から得られる。

【００１６】

【実施例】次に本発明を図面を参照しつつ実施例に基づ
いて詳しく説明する。

【００１７】相応する参照符号は、図面の複数の図を通
して相応する部分を指示する。

【００１８】以下の説明は、当業者が本発明を作成し、
使用することができるようにするために提示され、本明
細書及びその請求の範囲に関連して提供される。有利な
実施例に対する種々の変更は、当業者にとってはただち
に明らかであろう。またここでの包括的な原理は、他の
実施例にも適用することができる。したがって、本発明
は、示される実施例に制限されるべきものではなく、本
明細書で説明される原理及び特徴と矛盾しない最も広い
範囲が与えられるべきものである。

【００１９】さて、図面を参照すると、まず図１には、
本発明の放射線治療装置が示され、２０で一般的に示さ
れている。この放射線治療装置２０は、治療ヘッド２４
内のビーム遮蔽装置（図示せず）、３０で一般的に表示
されている治療処理ユニットに接続されるハウジング２
６内の制御ユニットを含む。この放射線治療装置はさら
にガントリ３６を有し、このガントリ３６は治療処置の
最中に軸Ａの周囲を回転するために自在に旋回すること
ができる。治療ヘッド２４はガントリ３６に固定され、
これとともに運動する。リニア加速器は治療のために使
用される強力な放射線を発生するためにガントリ内に配
置されている。このリニア加速器から放射される放射線
は、一般に軸Ｒに沿って伸びてゆく。電子、光子、また
は他のなんらかの検出可能な放射線を治療に使用するこ
とができる。治療の間、放射線ビームはオブジェクトＰ
（例えば、治療すべき患者）のゾーンＺに集束される。
この治療すべきゾーンは、ガントリ３６の回転軸Ａと治
療テーブル３８の回転軸Ｔと放射線ビームの軸Ｒとの交
差点によって決定されるアイソセンタに配置される。回
転可能なガントリ３６は、患者を動かす必要なしに、様
々なビーム角度及び放射線分布を可能にする。

【００２０】治療処理ユニット３０は、放射線強度及び
治療の位置のような情報を放射線治療装置２０に入力す
るために使用され、さらに治療のモニタリングのための
データを出力するために使用される。処理ユニット３０
は、視覚的ディスプレイモニタ４０のような出力装置及
びキーボード４２のような入力装置を有する。治療処理
ユニット３０は大抵の場合療法士によって操作され、こ
の療法士は腫瘍専門医により処方された通りに実際の放
射線治療を提供することを管理する。療法士はキーボー
ド４２を使用して患者に供給すべき放射線量を定めるデ
ータを処理ユニット３０に入力する。このデータはまた
例えばデータ格納装置のような他の入力装置を介して入
力してもよい。様々なタイプのデータが、治療前及び治
療の間に、ディスプレイモニタ４０のスクリーンに表示
可能である。

【００２１】図２は、放射線治療装置２０のブロック線
図であり、治療処理ユニット３０の部分をさらに詳細に
示している。電子ビーム５０は、５２で一般的に示され
ている電子加速器で形成される。この電子加速器５２
は、電子銃５４、導波管５６及び真空エンベロープもし
くはガイドマグネット５８を有する。トリガシステム６
０は、インジェクタトリガ信号を発生し、これらの信号
をインジェクタ６２に供給する。これらのインジェクタ
トリガ信号に基づいて、インジェクタ６２はインジェク
タパルスを発生する。これらのインジェクタパルスは、
電子ビーム５０を発生するために加速器５２における電
子銃５４に供給される。電子ビーム５０は導波管５６に
よって加速されガイドされる。この目的のために、高周
波源（図示せず）が設けられる。この高周波源は、導波
管５６に供給される電磁界を発生するための高周波数信
号を供給する。インジェクタ６２によって注入され電子
銃５４によって放射された電子は、導波管５６における
電磁界によって加速され、電子銃５４とは反対の端部か
ら出て、電子ビーム５０を形成する。電子ビーム５０
は、次にガイドマグネット５８に入り、そこからウィン
ドウ６４を通って軸Ｒに沿ってガイドされる。電子モー
ドのためのスキャタリングホイル６６（または光子モー
ドのためのターゲット）を通過した後で、このビーム５
０は遮蔽ブロック７０の通路６８を通過し、電子モード
のための第２のスキャタリングホイル７２（または光子
モードのためのフラットニングフィルタ）に衝突する。
ビームは次に測定チャンバ７４を通過し、この測定チャ
ンバ７４において線量が確認される。

【００２２】８０で一般的に示されるビーム遮蔽装置
は、フィールド８１（図２及び３）を画定するためにビ
ーム５０の通路に設けられている。ビーム遮蔽装置８０
は、複数の向かい合うプレート又はリーフ８２ａ〜ｉ及
び８４ａ〜ｉを有し、これらリーフのうち２つだけが簡
略化のために図２に示されている。図３は、放射線源と
患者との間に取り付けられかつ電子ビーム５０を限定す
ることにより治療フィールドを決定するために位置決め
されたマルチリーフコリメータの（リーフペア８２ａ及
び８４ａ，８２ｂ及び８４ｂ，…，８２ｉ及び８４ｉを
形成する）リーフ８２ａ〜ｉ及び８４ａ〜ｉを示してい
る。これらのリーフ８２ａ〜ｉ，８４ａ〜ｉは、典型的
には１ｃｍ幅を有し、放射される放射線に対して実質的
に不透過であり、この結果、これらリーフは健常な組織
を放射線からブロックする。

【００２３】これらのリーフ８２ａ〜ｉ，８４ａ〜ｉ
は、一般に軸Ｒに対して垂直の方向に（図２ではプレー
ト８２ａに関してのみ示されている）ドライブユニット
８６によって運動可能であり、照射されるフィールドの
サイズを変化させる。この結果、フィールドに亘る放射
線の分布は一様である必要がない（すなわち、１つの領
域が別の領域よりも高い線量に曝されてもよい）。この
ドライブユニット８６は電気モータを有し、この電気モ
ータはプレート８２ａに結合されておりモータコントロ
ーラ９０によって制御される。位置センサ９２、９４も
それぞれプレートの位置のセンシングのためにプレート
８２ａ、８４ａに結合されている。ドライブユニット８
６は、プレート８２ａを治療フィールドに出入りさせる
ように駆動し、これにより所望のフィールド形状を発生
する。

【００２４】モータコントローラ９０は線量制御ユニッ
ト９６に結合されている。この線量制御ユニット９６
は、所与の等線量曲線（図２）を達成するための放射線
ビームの設定値を提供するための中央処理ユニット２８
に結合された線量測定コントローラを含む。放射線ビー
ムの出力は、測定チャンバ７４によって測定される。設
定値と実際値との間の偏差に応答して、線量制御ユニッ
ト９６はトリガシステム６０に信号を供給する。これら
の信号は公知のやり方でパルス繰返し周波数を変化さ
せ、この結果、放射線ビーム出力の設定値と実際値との
間の偏差が最小化される。患者によって吸収される線量
は、コリメータプレート８２ａ、８４ａの移動に依存す
る。中央処理ユニット２８は、所望された強度プロフィ
ールに従って放射線を供給するためにプログラムの実行
及びコリメータプレート８２ａ、８４ａの開閉を制御す
る。この中央処理ユニット２８は、例えば米国特許第
５，７２４，４０３号明細書に記述されている他の特徴
を有していてもよい。この米国特許は、本発明の参考文
献である。

【００２５】この放射線治療装置は、本発明の範囲を出
ることなく、本明細書において記述され図示される装置
とは異ってもよいということを理解すべきである。上記
の治療装置２０は、以下に記述される最適化プロセスに
よって行われる治療を提供することにおいて使用される
装置の例として提示されている。

【００２６】図４は、（太線によって示される）複数の
１ｃｍ×１ｃｍマクロセル１００を有する強度マップを
示しており、各セルは管理すべき放射線の特定のレベル
を定める。この強度マップは各セルにおける最適化され
た強度レベルを決定する多数のフィールドを指定する。
これらのセルのうちの幾つかは治療領域の境界に位置決
めされており、これらのセルの一部分はこの治療領域の
外部に配置されている。治療領域の境界に隣接するクリ
ティカルな領域又はこの治療領域により包囲されたクリ
ティカルな領域があってもよい。これらのクリティカル
な領域は放射線を受けてはならない。これらのクリティ
カルな領域を回避するためには、強度マップ内のセルの
サイズをさらに低減させて、さらに高い分解能を提供す
る必要があるだろう。しかし、非常に小さいセルを有す
る強度マップは非常に複雑になる傾向があり、さらに治
療領域の大部分に対してあまり有益ではない。よって、
比較的大きなサイズのセルで動作することが望ましい。
比較的高い分解能は大抵の場合クリティカルな組織を含
む領域の近くの治療領域の周辺において要求されるだけ
なので、セルの一部分だけが比較的高い分解能を要求す
る。次に、治療領域の境界における分解能を指定し、さ
らに強度マップのセルサイズを低減することなしに又は
付加的なセルを作成することなしに境界におけるセルの
配置においてリーフ位置を変更することが、ユーザによ
ってできる方法を記述する。セルの数は増加しないの
で、放射線ビームがオンである時間、全治療時間及び放
射線漏洩は増大しない。

【００２７】図５のＡは３個のセル１２０、１２２、１
２４を含む強度マップを示している。それぞれ各セル１
２０、１２２、１２４内の数字（２、３、１）は、フィ
ールド内の位置に対する放射線強度レベルをモニタ単位
（ｍｕ）又は相対的なモニタ単位強度（例えば１×１０
^２ｍｕ）で表している。放射線治療は３個の別個の強度
（治療）フィールドにおいて提供される。第１の強度フ
ィールドは最上部の行にラベル（ａ）で示されている。
向かい合ったリーフペア１３０、１３２は、１単位の放
射線が全ての３個のセルに供給されるように位置決めさ
れる。リーフ１３０、１３２は次に行（ｂ）に示されて
いるように位置決めされる。（図５のＡに図示されてい
るように）右側のリーフはセル１２４を被覆するために
左へと移動されている。これはこのセル１２４がすでに
その必要な放射線量を受けてしまったからである。ラベ
ル（ｃ）の第３の強度フィールドによって、セル１２２
だけに放射線が供給される。これはこのセルが３モニタ
単位の放射線を必要とするからである。外側のセル１２
０、１２４は各々これらのセル上に設定された（クロス
ハッチ及び境界線１３４、１３５によって示された）エ
ッジマージンを有する。セル１２０、１２４は、例えば
大量の放射線を受けてはならないクリティカルな領域に
隣接する治療領域の境界に配置されている。図５のＢ
は、周辺セル１２０、１２４のエッジマージンに配慮す
るリーフ１３０、１３２の調整を図示している。リーフ
１３０、１３２は、これらのエッジマージンが被覆され
て放射線に曝されないように位置決めされている。これ
らのエッジマージンは例えばリーフ間の漏洩のために治
療中に微弱な放射線量を受けるかもしれないが、これら
のエッジマージンは直接放射線には曝されていない。
（図５のＢに図示されているように）エッジマージン境
界１３４の左側に位置決めされたリーフ１３０はこの境
界１３４に接するまで右側へと移動される。境界１３５
の右側に位置決めされたリーフ１３２はこの境界１３５
に接するまで左側に移動される。こうして、第１の２つ
の治療フィールド（ａ）及び（ｂ）に対するリーフ１３
０は右側に移動され、第１の治療フィールド（ａ）に対
するリーフ１３２は左側に移動される。セルのエッジマ
ージン１２０、１２４は３つの強度フィールド（ａ）、
（ｂ）及び（ｃ）の各々に対する放射線供給の間にリー
フ１３０、１３２によって遮蔽される。このプロセスは
強度マップの各行に対して繰り返される。

【００２８】図６のＡは３個のセル１２１、１２２、１
２４を含む強度マップを示す。セル１２２及び１２４は
図５のＡ及び図５のＢに示されているのと同一の強度レ
ベル及びエッジマージンを有する。セル１２１のエッジ
マージンは図５のＡ及び図５のＢのセル１２０に示され
ているような０ではなく１の強度レベルを有する。よっ
て、セル１２１全体が放射線を受けるが、このエッジマ
ージンだけは１モニタ単位の放射線を受ける。他方で、
このセルの残りの部分は２モニタ単位の完全に予め設定
されたセル強度レベルを受ける。図６のＡに図示されて
いるように、治療フィールド（ａ）に対するリーフ１３
０は左側に移動され、１モニタ単位の放射線がセル１２
１のエッジマージンに供給される。他のリーフ位置は図
５のＢに図示され上述されたのと同一である。

【００２９】図６のＢは３個のセル１２７、１２９及び
１２４を含む強度マップを示す。セル１２４は図５のＢ
に図示されたのと同一である。セル１２７は２つのエッ
ジマージンを有し、境界１３７により定められる第１の
エッジマージンは０の強度レベルを有し、境界１３４及
び１３７により定められる第２のエッジマージンは１の
強度レベルを有する。図６のＡ及び図６のＢに図示され
て上述されたように、１つのセル上にいくつのエッジマ
ージンが設定されていてもよく、各エッジマージンはこ
のセルに対して予め設定された強度レベルとは異なる強
度レベルを有し、このセルの他のエッジマージンとは異
なる強度レベルを有してもよい。リーフの長手方向位置
は、エッジマージンに供給される放射線量を低減するた
めに少なくとも１つの治療フィールドにおいてセルのエ
ッジマージンを被覆するように調整される。いくつかの
ケースでは、低減された供給放射線量は０になるだろ
う。セル１２７の第１のエッジマージンは０の強度レベ
ルを有し、第２のエッジマージンは１の強度レベルを有
する。セル１２９は２の強度レベルを有する１つのエッ
ジマージンを有する。図６のＢに図示されているよう
に、治療フィールド（ａ）はセル１２７の第１のエッジ
マージンだけを被覆するために位置決めされた左側リー
フ１３０を有し、この結果、１モニタ単位の放射線がセ
ル１２７の中央エッジマージンに供給される。治療フィ
ールド（ｂ）では左側リーフ１３０はセル１２７の２つ
のエッジマージンを被覆するように移動されており、治
療フィールド（ｃ）では左側リーフ１３０はセル１２９
に配置されたエッジマージンに対する境界１３９に接す
るまで右に移動されている。従って、セル１２９のエッ
ジマージンは２モニタ単位の放射線を受けるのである。

【００３０】図７及び８は、治療領域の２つの外側エッ
ジマージン及びこの治療領域の内部にクリティカルな領
域を有する強度マップを図示している。セル１３６及び
１４０はクリティカルな領域に隣接する部分を有し、こ
のクリティカルな領域は放射線を受けてはならない。セ
ル１３８も放射線からクリティカルな領域を遮蔽するた
めに使用される。周辺エッジマージン境界１４２、１４
８及び内部エッジマージン境界１４４、１４６はセル１
３６、１４０に対して設定されている。図７に図示され
ているように、これらのリーフは最初に２つの別個の強
度フィールド（ａ）及び（ｂ）を決定するように位置決
めされる。第１の強度フィールド（ａ）はセル１３８及
び１４０から放射線をブロックし、他方で第２の強度フ
ィールド（ｂ）はセル１３６及び１３８から放射線をブ
ロックする。従って、放射線はこの第１の強度フィール
ドによってセル１３６に１モニタ単位だけ供給され、こ
の第２の強度フィールドではセル１４０に１モニタ単位
だけ供給される。図８は、放射線からセル１３６及び１
４０に設定されたエッジマージンを遮蔽するリーフ１３
０、１３２の調整を図示している。第１の強度フィール
ド（ａ）では、リーフ１３０及び１３２がそれぞれ境界
１４２、１４４へと移動され、セル１３６のエッジマー
ジンを被覆する。よって、第１の治療中には１モニタ単
位の放射線がセル１３６の中央部分だけに供給される。
第２の強度フィールド（ｂ）では、リーフ１３０、１３
２がそれぞれ境界１４６、１４８へと移動され、１モニ
タ単位の放射線がセル１４０の中央部分に供給される。
図８に図示されているように内側及び外側エッジマージ
ンの場合には、左側リーフ１３０が調整されて、このリ
ーフのリーディングエッジ（leading edge）が少なくと
も最も近くのエッジマージン境界まで右に移動し、さら
に右側リーフ１３２が調整されてこのリーフのリーディ
ングエッジが最も近くのエッジマージン境界まで左に移
動する。

【００３１】強度マップは、一般的にビーム軸Ｒ（図
１）を中心にしてマルチリーフコリメータを回転させる
ことによって２つの又は２つより多くの直交フィールド
としても提供され得る。これによって、同一のリーフ幅
を有するマルチリーフコリメータを利用する比較的高い
分解能強度マップが可能になる。直交強度フィールドに
よる放射線の供給によって、エッジマージンを相互に垂
直に設定することも可能になる。例えば、直交フィール
ドは強度マップの１ｃｍ×１ｃｍマクロセル１００を
（図４において破線で示されている）４個の５ｍｍ×５
ｍｍマイクロセル１０２に分割することによって定義さ
れる。これらの５ｍｍ×５ｍｍマイクロセル１０２は、
マクロセル１００を２つの直交強度マップ、すなわち５
ｍｍ×１０ｍｍの分解能を有する１つの直交強度マップ
及び１０ｍｍ×５ｍｍの分解能を有するもう１つの直交
強度マップに変換するのに使用される。強度マップを４
個の５ｍｍ×５ｍｍマイクロセル１０２のグループに分
割するためのプロセスの例は、本発明の参考文献U.S. P
atent Application Serial No.09/234,364, by Siochi,
filed January 20, 1999 に記述されている。５ｍｍ×
５ｍｍマイクロセル１０２のこのグループ化は、図３に
示されているように、１ｃｍリーフを有するマルチリー
フコリメータを使用する５ｍｍ×５ｍｍ分解能を有する
フィールドの治療を可能にする。２つの直交マップにお
いて、マージンはユーザによって指定され、前述したよ
うにリーフ位置が調整される。エッジマージンはこの場
合水平方向及び垂直方向の２つの方向において指定され
る。

【００３２】図９は１０４で一般的に表示されたマトリ
クスの１つの例を示す。このマトリクスは、４つの５ｍ
ｍ×５ｍｍマイクロセル１０６、１０８、１１０、１１
２から成る強度マップから形成される。各マイクロセル
１０６、１０８、１１０、１１２は、放射線によって治
療すべきフィールドにおけるセクションを識別する。５
ｍｍ×５ｍｍ分解能をこの強度マップに対して提供する
ために、マトリクス１０４は２つの直交マトリクス１１
６、１１８に分割され、これらの直交マトリクス１１
６、１１８はそれぞれ１ｃｍ×５ｍｍ分解能及び５ｍｍ
×１ｃｍ分解能を有する。それゆえ、1ｃｍリーフ幅の
マルチリーフコリメータは、５ｍｍ×５ｍｍ分解能を有
する強度マップを供給するために使用され得る。例え
ば、図１０に示されるように位置決めされた１対のリー
フ９７、９８が、図９のマトリクス１１６に示される強
度マップを供給するために使用される。放射線の線量
（例えば、１ｍｕ）が、マトリクス１０４のマイクロセ
ル１０８及び１１２に相応するフィールドに供給され
る。次いで、コリメータがほぼ９０度回転されて、図１
１に図示されたリーフ位置を有するマトリクス１１８に
示された強度マップを供給する。９０度回転されたコリ
メータによって、放射線の線量（例えば、１ｍｕ）が、
マトリクス１０４のマイクロセル１１０及び１１２に相
応するフィールドに供給される。この２つの放射線の照
射の結果として、マイクロセル１１２に相応するフィー
ルドには２ｍｕの線量が、マイクロセル１０８及び１１
０に相応するフィールドには１ｍｕの線量が供給され、
マイクロセル１０６に相応するフィールドへは放射線は
照射されない。従って、直交マトリクス１１６及び１１
８へのマトリクス１０４の分解は、１ｃｍ幅を有するコ
リメータリーフを使用する５ｍｍ×５ｍｍ分解能の治療
を提供する。

【００３３】以下の記述では、最初の入力強度マップは
マクロマトリクスとして定義され、このマクロマトリク
ス内の４つのマイクロセルのグループがマイクロマトリ
クス（またはマトリクス）として定義される。強度マッ
プを直交マップに分解するために、マイクロマトリクス
（マトリクス）１００の各列の垂直方向グラジエントは
互いに等しくなければならないし、このマイクロマトリ
クスの各行の水平方向グラジエントも互いに等しくなけ
ればならない（図４）。これによって、１つのコリメー
タセッティングのための１つのリーフペアと直交コリメ
ータセッティングのためのもう１つのリーフペアとの交
差点に１ｃｍ×１ｃｍの領域が提供される。例えば、
（図４に示された）セル１０２を有するマイクロマトリ
クスにおいて水平方向グラジエントが等しければ、次の
等式： ｂ−ａ＝ｄ−ｃ が成立しなければならない。ただしここで、ａ、ｂ、
ｃ、ｄは、図４のマイクロマトリクス１００の中の位置
に相応する強度値である。

【００３４】同様に、垂直方向グラジエントが等しけれ
ば、次の等式： ｃ−ａ＝ｄ−ｂ が成立しなければならない。

【００３５】上記の制約を満たさない（すなわち、各行
の水平方向グラジエントが等しくないか又は各列の垂直
方向グラジエントが等しくない）強度マップを等しい水
平方向グラジエント及び垂直方向グラジエントを有する
強度マップに変換するための方法は、参考文献U.S. Pat
ent Application Serial No.09/457,601, filed Decemb
er 8, 1999 に記述されている。強度マップの幾つかの
分解が２つの直交マップを作成することを可能にする。
（本発明の参考文献である）U.S. Patent Application
Serial No.09/457,602, filed December 8, 1999 に記
述されているような最適化方法は、例えば全治療時間を
最小化しかつ放射線治療装置の寿命を増大させる最短時
間治療照射をもたらす分解を見出すために使用され得
る。

【００３６】もし異なる分解能が要求されるのであれ
ば、強度マップは５ｍｍ×５ｍｍではない寸法を有する
マイクロセルに分割される。例えば、各マクロセルが９
個のマイクロセルに分割され、この場合に強度マップが
１ｃｍ×１/３ｃｍの分解能及び１/３ｃｍ×１ｃｍの分
解能を有する２つの直交強度マップとして提供される
（例えば、上で参照したU.S. Patent Application Seri
al No.09/234,364を見よ）。また、１ｃｍではないの幅
のリーフを有するマルチリーフコリメータも使用され、
相応するマイクロセルのサイズはこのリーフ幅の１/ｎ
倍となる（ただしここでｎは正の整数（例えば、２又は
３））。

【００３７】治療フィールドは、治療領域サイズ及び形
状、強度要求及び（クリティカルな領域の位置に基づ
く）エッジマージンに関するデータをプロセッサに入力
することによって作成される。ビームシェイパー（beam
shaper）及び局所領域治療情報システムは治療フィー
ルド及びリーフ位置を決定するために使用される。強度
マップのセルに対してフィールドが決定された後で、エ
ッジマージンを遮蔽し、セルのエッジマージンへの放射
線供給を阻止する新しい治療フィールドを決定するため
にリーフ位置が調整される。

【００３８】図１２は、クリティカルなエッジマージン
に対してリーフ位置を調整し、放射線を供給するための
プロセスを示すフローチャートである。ステップ２００
で強度マップが治療領域上に決定される。各セルに対し
て適切な強度レベルを与えるためにリーフ位置が決定さ
れる（ステップ２０２）。治療領域の境界に沿ったクリ
ティカルな領域又は治療領域内のクリティカルな領域を
有するセルに対してエッジマージンが決定される（２０
４）。エッジマージン内の領域への放射線照射を阻止す
るためにリーフ位置が調整される（ステップ２０６）。
次にマルチリーフコリメータが治療領域の上に位置決め
され、リーフが位置決めされ、各々の定められた強度フ
ィールドに対して放射線が供給される（ステップ２０
８）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による放射線治療装置及び治療
コンソール及びこの治療装置内に治療のため位置決めさ
れた患者の概略図である。

【図２】図１の放射線治療装置の部分を図示するブロッ
ク線図である。

【図３】図１の放射線治療装置において治療のために位
置決めされたマルチリーフコリメータの複数のリーフの
概略図である。

【図４】強度マップに配置された複数のセルの概略図で
ある。

【図５】Ａは、セルの周辺エッジマージンから放射線を
ブロックするための調整の前の強度マップのリーフ位置
を示す概略図であり、Ｂは、セルの周辺エッジマージン
から放射線をブロックするための調整の後の強度マップ
のリーフ位置を示す概略図である。

【図６】Ａは、セルの強度値とは異なる強度値を有する
エッジマージンを有するセルのリーフ位置を示す概略図
であり、Ｂは、２つのエッジマージンを有するセルのリ
ーフ位置を示す概略図である。

【図７】セルの内部エッジマージン及び周辺エッジマー
ジンから放射線をブロックするための調整の前の強度マ
ップのリーフ位置を示す概略図である。

【図８】内部エッジマージン及び周辺エッジマージンに
対する調整の後の図７の強度マップのリーフ位置を示す
概略図である。

【図９】０度マトリクスコンポーネント及び９０度マト
リクスコンポーネントに分割されたマトリクスの概略図
である。

【図１０】図９の０度マトリクスにより指定された放射
線量を供給するために構成された対向リーフペアの概略
図である。

【図１１】図９の９０度マトリクスにより指定された放
射線量を供給するために構成された対向リーフペアの概
略図である。

【図１２】強度マップを決定し、治療領域に放射線を供
給するためのプロセスを示すフローチャートである。

【符号の説明】 ２０ 放射線治療装置 ２４ 治療ヘッド ２６ ハウジング ３０ 治療処理ユニット ３６ ガントリ ４０ 視覚的ディスプレイモニタ ４２ キーボード ５０ 電子ビーム ５２ 電子加速器 ５４ 電子銃 ５６ 導波管 ５８ 真空エンベロープもしくはガイドマグネット ６０ トリガシステム ６２ インジェクタ ６４ ウィンドウ ６６ スキャタリングホイル ６８ 通路 ７０ 遮蔽ブロック ７２ 第２のスキャタリングホイル ７４ 測定チャンバ ８０ ビーム遮蔽装置 ８１ フィールド ８２ａ−ｉ リーフ ８４ａ−ｉ リーフ ８６ ドライブユニット ９０ モータコントローラ ９２，９４ 位置センサ ９６ 線量制御ユニット １００ マクロセル １０２ マイクロセル １０４ マトリクス １０６ マイクロセル １０８ マイクロセル １１０ マイクロセル １１２ マイクロセル １１４ マイクロセル １１６ 直交マトリクス １１８ 直交マトリクス １２０ セル １２１ セル １２２ セル １２４ セル １２７ セル １２９ セル １３０ リーフ １３２ リーフ １３４ エッジマージン境界 １３５ エッジマージン境界 １３６ セル １３７ エッジマージン境界 １３８ セル １４０ セル １４２ エッジマージン境界 １４４ エッジマージン境界 １４６ エッジマージン境界 １４８ エッジマージン境界

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マルチリーフコリメータ（８０）によっ
   て治療領域（Ｔ）への放射線源からの放射線供給を制御
   するための方法において、 前記治療領域を複数のセル（１２０）に分割し、各セル
   は所定の治療強度レベルを有し、 幾つかの前記セルから放射線をブロックするために、前
   記マルチリーフコリメータのリーフ（１３０、１３２）
   を長手方向に位置決めすることにより１つ又は複数の治
   療フィールドを決定し、 前記セルの部分にエッジマージンを決定し、該エッジマ
   ージンは所定のセル強度レベルとは異なる強度レベルを
   有し、 前記エッジマージンに供給される放射線量を低減するた
   めに前記リーフが少なくとも１つの治療フィールドにお
   けるセルの前記エッジマージンを被覆するように前記リ
   ーフの長手方向位置を調整する、マルチリーフコリメー
   タ（８０）によって治療領域（Ｔ）への放射線源からの
   放射線供給を制御するための方法。
2. 【請求項２】 エッジマージンの決定は、治療領域の境
   界に位置するセルに対する周辺エッジマージン（１３
   ４、１３５）の決定を含む、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 エッジマージンの決定は、放射線供給の
   間に遮蔽される治療領域の境界内の領域の決定を含む、
   請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 治療領域（Ｔ）の複数のセル（１０２）
   への分割は、複数のマトリクス（１１４）を形成するた
   めに前記セルをグループ化することを含み、前記マトリ
   クスの各々は、コリメータリーフの幅にほぼ等しい少な
   くとも１つの寸法を有する、請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 直交マトリクス（１１６、１１８）への
   各マトリクスの分解を含む、請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】 エッジマージンの決定は、各直交マトリ
   クス（１１６、１１８）おけるセルに対する別個のエッ
   ジマージンの決定を含む、請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】 リーフの調整された位置において前記リ
   ーフによって放射線を供給することを含む、請求項１記
   載の方法。
8. 【請求項８】 リーフの長手方向位置を調整すること
   は、治療領域（Ｔ）内のセル（１０２）の各行に対する
   リーフ（１３０、１３２）の位置を調整することを含
   む、請求項１記載の方法。
9. 【請求項９】 リーフ（１３０、１３２）の長手方向位
   置を調整することは、エッジマージンの照射を実質的に
   阻止するために全ての前記治療フィールドにおける前記
   エッジマージンを被覆することを含む、請求項１記載の
   方法。
10. 【請求項１０】 エッジマージンを決定することは、１
    つ又は複数のセル（１０２）における少なくとも２つの
    エッジマージン（１３４，１３７）を決定することを含
    み、該エッジマージンの各々は他のエッジマージン及び
    前記セルの残りの部分とは異なる強度レベルを有する、
    請求項１記載の方法。
11. 【請求項１１】 放射線源から治療領域への放射線供給
    を制御するための装置において、前記治療領域は放射線
    供給のために該治療領域上に決定されたフィールドを有
    し、該フィールドは所定の治療強度レベルを有する複数
    のセル（１０２）を含み、該セルの部分は該セルの所定
    の強度レベルとは異なる強度レベルを有するエッジマー
    ジンを有し、前記装置は、 コリメータ（８０）を有し、該コリメータ（８０）は、
    前記放射線源からの放射線をブロックするための多数の
    リーフ（１３０、１３２）を有しかつ前記放射線源と前
    記治療領域との間の開口を決定し、 プロセッサ（３０）を有し、該プロセッサ（３０）は、
    セル及びエッジマージンデータを受け取り、セルサイズ
    及び強度レベルに基づいて少なくとも１つの治療フィー
    ルドを決定するためにリーフを位置決めし、前記エッジ
    マージンに供給される放射線量を低減するためにリーフ
    位置を調整するように動作可能である、放射線源から治
    療領域への放射線供給を制御するための装置。
12. 【請求項１２】 コリメータ（８０）は、第１の軸に沿
    って長手方向に延在するリーフによって第１の治療フィ
    ールドに放射線を供給するために及び第２の軸に沿って
    長手方向に延在するリーフによって第２の治療フィール
    ドに放射線を供給するために、放射線源から放射される
    放射線ビームのまわりを回転可能である、請求項１１記
    載の装置。
13. 【請求項１３】 マルチリーフコリメータはリーフの幅
    のほぼ２分の１の分解能によって放射線治療を提供する
    ように動作可能である、請求項１２記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記第１の軸は一般的に前記第２の軸
    に直交している、請求項１２記載の装置。