JP2004097471A - 放射線発生装置及び放射線照射方向較正装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、放射線の照射野を照射対象に容易に合せることができる放射線発生装置を提供する。
【解決手段】放射線発生装置１は、放射線源２とレーザ発振器３とベンドミラー（光軸調整手段）４，４ａと放射線照射方向較正装置１０とを備える。放射線照射方向較正装置１０は、放射線検出器５とレーザ強度分析器６とカメラと解析装置８とモニタ９とを備える。解析装置８は、放射線検出器５で検出された情報とレーザ強度分析器６で検出された情報とカメラ７で取得された情報とを基に、Ｘ線（放射線）Ｒの軸線Ａとレーザ光線Ｌの光軸Ｂとを合せる。
【選択図】 図１
【解決手段】放射線発生装置１は、放射線源２とレーザ発振器３とベンドミラー（光軸調整手段）４，４ａと放射線照射方向較正装置１０とを備える。放射線照射方向較正装置１０は、放射線検出器５とレーザ強度分析器６とカメラと解析装置８とモニタ９とを備える。解析装置８は、放射線検出器５で検出された情報とレーザ強度分析器６で検出された情報とカメラ７で取得された情報とを基に、Ｘ線（放射線）Ｒの軸線Ａとレーザ光線Ｌの光軸Ｂとを合せる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線の照射対象に放射線の照射野を位置決めする照準器を備える放射線発生装置、及び放射線の照射方向と照準器とを構成する放射線照射方向較正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＸ線などの放射線は、照射野を目視確認することができない。そこで、医療用分野で利用される放射線治療装置やレントゲン撮影装置は、放射線の照射前にその照射野を目視確認するために、放射線の照射範囲を規制するコリメータを通して照明からの光を照射することで、照射野を可視化している。放射線の照射野の形状は、フィルムや放射線検出器などで確認される。放射線の照射野の中心は、フィルムや放射線検出器での計測結果を用いて放射線の照射野範囲内における線量の分布を基に割り出される。そして、放射線の照射野の中心は、照明による光の照射野の範囲内にピアノ線やフィルタなどで照準として投影される。放射線の照射野の中心と照明による照準との位置合わせは、目視によって行われる。例えば、フィルムを用いる場合、フィルムに設けた印に照準を合せて放射線を照射し、フィルムに映し出された照射野と印の位置とを基に較正する。
【０００３】
特に、放射線治療装置は、綿密に立てられた放射線治療計画に基づく放射線の照射を精度よく再現することが要求される。そのため、放射線発生装置から出射される放射線の照射野の中心と照明による照準の位置との較正は、定期的に行なわれる。また、アイソセンタを中心に放射線を多方位から照射する放射線治療装置は、放射線の照射野の中心がアイソセンタを通ることを確認される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、照明によって投影される光の照射野は、放射線を規制するためのコリメータでその照射範囲を投影しているだけである。そのため、光が回折することよって照射野の輪郭が不鮮明となる。
【０００５】
また、ピアノ線やフィルタを光路の途中に入れて照準を造る場合、照準は、照射野の拡がりとともに大きく拡大されて投影されてしまう。そして、光の照射野の輪郭と同様に回折が生じ、照準が不鮮明になるので、照準を形成する線をある程度以下に細くすることができない。
【０００６】
さらに、放射線の照射野と光の照射野の位置合わせは、目視によって行なわれている。光と同様に放射線も回折するので、フィルムに映し出される放射線の照射野の輪郭は、不鮮明である。したがって、拡大された照準や、輪郭の不鮮明な照射野では、位置決めが難しいので、精度について限界がある。
【０００７】
そこで、本発明は、放射線の照射野を照射対象に容易に合せることのできる放射線発生装置と放射線照射方向較正装置とを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明に係る放射線発生装置は、放射線を出射する放射線源と、レーザ光線を出射するレーザ発振器と、放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段とを備える。この場合、光軸調整手段は、少なくとも１つの鏡、または、少なくとも一つのプリズムとする。
【０００９】
または、本発明に係る放射線発生装置は、放射線を出射する放射線源と、レーザ光線を出射するレーザ発振器と、放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段と、放射線の照射野を検出する検出器と、検出器と置換えられてレーザ光線を検出するレーザ強度分析器と、放射線源と相対的に位置決めされて放射線の照射野を観察するカメラと、カメラで取得した情報と検出器で検出した放射線の情報とレーザ強度分析器で検出したレーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、解析装置が出力する情報を表示するモニタとを備える。
【００１０】
または、本発明に係る放射線発生装置は、放射線を出射する放射線源と、レーザ光線を出射するレーザ発振器と、放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段と、放射線の照射野を検出する検出器と、放射線の軸線上から見た検出器の検出面の像を軸線上以外の位置から観察可能に映す反射面を備えたビームスプリッタと、反射面に映された検出面の像を観察するカメラと、反射面でカメラと反対側に反射されるレーザ光線をビームスプリッタに対してカメラと反対側で検出するレーザ強度分析器と、カメラで取得した情報と検出器で検出した放射線の情報とレーザ強度分析器で検出したレーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、この解析装置が出力する情報を表示するモニタを備える。
【００１１】
また、放射線の照射野の中心にレーザ光線による照準を位置決めするために、本発明に係る放射線照射方向較正装置は、放射線源から出射される放射線を検出する検出器と、放射線と同軸に出射されるレーザ光線を検出器と置換えられて検出するレーザ強度分析器と、放射線源と相対的に位置決めされて放射線の照射野を観察するカメラと、カメラで取得した情報と検出器で検出した放射線の情報とレーザ強度分析器で検出したレーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、この解析装置が出力する情報を表示するモニタとを備える。
【００１２】
または、本発明に係る放射線照射方向較正装置は、レーザ光線を出射するレーザ発振器と、放射線源から出射される放射線を検出する検出器と、放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段と、検出器と置換えられてレーザ光線を検出するレーザ強度分析器と、放射線源と相対的に位置決めされて放射線の照射野を観察するカメラと、カメラで取得した情報と検出器で検出した放射線の情報とレーザ強度分析器で検出したレーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、この解析装置が出力する情報を表示するモニタとを備える。
【００１３】
または、本発明に係る放射線照射方向較正装置は、放射線源から出射される放射線の照射野を検出する検出器と、放射線の照射野の範囲内に出射されるレーザ光線を検出器の中央部に設けられた開口部を通して検出するレーザ強度分析器と、検出器で検出された放射線の情報とレーザ強度分析器で検出されたレーザ光線の情報とを基に、放射線の照射野の中心とレーザ光線の中心との位置関係を演算する解析装置とを備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態に係る放射線発生装置１について、図１及び図２を参照して説明する。図１に示す放射線発生装置１は、放射線源２とレーザ発振器３とベンドミラー４，４ａと放射線照射方向較正装置１０とを備える。放射線照射方向較正装置１０は、放射線検出器５とレーザ強度分析器６とカメラ７と解析装置８とモニタ９とを備えている。
【００１５】
放射線源２は、放射線の一例であるＸ線Ｒを出射する。レーザ発振器３は、レーザ光線Ｌを出射する。レーザ光線Ｌは、可視領域のレーザ、具体的には、安価で取り扱いが容易であるＨｅ−Ｎｅレーザ、Ａｒイオンレーザ、半導体レーザなどを使用することが好ましい。
【００１６】
ベンドミラー４は、光軸調整手段の一例であって、Ｘ線Ｒの出射方向の軸線Ａ上に配置され、Ｘ線Ｒと同じ方向にレーザ光線Ｌを反射する。ベンドミラー４は、レーザ光線Ｌを照射するときに軸線Ａ上に配置されるようにしてもよいし、Ｘ線Ｒが十分透過できる厚さであれば、軸線Ａ上に常時配置されていてもよい。なお、本実施形態では、レーザ発振器３を放射線源２と平行に配置するために、レーザ発振器３とベンドミラー４の間にさらに別のベンドミラー４ａを配置している。この様にすることで、レーザ発振器３を動かすことなく、ベンドミラー４，４ａの向きを変えるだけで、Ｘ線Ｒの軸線Ａに一致するようにレーザ光線Ｌの光軸Ｂを調整することができる。このとき、各ベンドミラー４，４ａにおいて、レーザ光線Ｌの光軸は、必ずしも直角に反射される必要はない。
【００１７】
放射線検出器５は、放射線源２から出射されたＸ線Ｒを検出する。放射線検出器５は、例えばセラミックシンチレータや半導体型のセンサなどを備え、Ｘ線Ｒの照射野の形状と線量の分布を検出できるように設けられている。レーザ強度分析器６は、レーザ発振器３から出射されたレーザ光線Ｌを検出する。レーザ強度分析器６は、フォトダイオードなどを備え、レーザ光線Ｌの輝度の分布を検出する。放射線検出器５とレーザ強度分析器６は、どちらか一方がＸ線Ｒの軸線Ａ上に配置され、互いに置換えることができるように設けられている。カメラ７は、放射線源２に対して相対的に位置決めされており、Ｘ線Ｒの軸線Ａ上に設置される放射線検出器５の検出面５ａまたはレーザ強度分析器６の検出面６ａを映す。
【００１８】
解析装置８は、放射線検出器５で検出されたＸ線Ｒの情報を基に、Ｘ線Ｒの照射野の中心を算出し、レーザ強度分析器６で検出されたレーザ光線Ｌの情報を基に、レーザ光線Ｌの中心を算出する。中心の求め方の一例として、検出されたＸ線Ｒやレーザ光線Ｌの分布のピークをそれぞれ中心とする方法がある。解析装置８は、Ｘ線Ｒを検出したときに放射線検出器５をカメラ７で写した情報と、レーザ光線Ｌを検出したときにレーザ強度分析器６をカメラ７で写した情報を基に、Ｘ線Ｒの照射野の中心とレーザ光線Ｌの中心の位置関係を求める。そして、解析装置８は、この位置関係の情報をモニタ９に出力する。この場合、カメラ７で取得された画像を重ね合わせる、いわゆるスーパーインポーズ表示をすると、視覚的に分かりやすい。
【００１９】
次に、放射線発生装置１のＸ線Ｒの軸線Ａとレーザ光線Ｌの光軸Ｂとを放射線照射方向較正装置１０を用いて合せる方法について説明する。なお、図２中において、放射線検出器５、レーザ強度分析器６、カメラ７、解析装置８、及びモニタ９は、省略している。
【００２０】
図２に示すように、Ｘ線Ｒの軸線Ａに沿って放射線源２から離れる方向に、少なくとも２地点、本実施形態では３地点でＸ線Ｒの照射野とレーザ光線Ｌとをそれぞれ放射線検出器５とレーザ強度分析器６を使って検出し、それぞれの中心を解析装置８で算出する。
【００２１】
放射線源２に近い側から順に近点Ｐ１、中間点Ｐ２、遠点Ｐ３とする。各地点におけるＸ線Ｒとレーザ光線Ｌの中心は、それぞれ、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３とする。軸線Ａと光軸Ｂは、立体交差しているだけで接していない場合が考えられる。
【００２２】
そこで、まず、近点Ｐ１におけるＸ線Ｒの中心Ａ１とレーザ光線Ｌの中心Ｂ１とのずれを計測し、修正する。近点Ｐ１において現れるずれは、ベンドミラー４ａで調整する。近点Ｐ１において、Ａ１とＢ１とを一致させることで、軸線Ａと光軸Ｂとが交わる。次に、中間点Ｐ２及び遠点Ｐ３におけるＸ線Ｒの中心Ａ２，Ａ３とレーザ光線Ｌの中心Ｂ２，Ｂ３のずれをそれぞれ計測する。Ａ２とＢ２、Ａ３とＢ３のずれは、近点Ｐ１から中間点Ｐ２までの距離、及び近点Ｐ１から遠点Ｐ３までの距離に比例する。つまり、ベンドミラー４と軸線Ａとが交わる点を通って近点Ｐ１と平行な面において、近点Ｐ１からベンドミラー４までの距離に比例するずれが同様に生じているはずである。
【００２３】
したがって、次に、中間点Ｐ２及び遠点Ｐ３におけるずれＡ２とＢ２、Ａ３とＢ３の比率を基に、ベンドミラー４における軸線Ａと光軸Ｂとのずれを修正する。近点Ｐ１において、中心Ａ１とＢ１とが再びずれるが、Ａ１とＢ１、Ａ２とＢ２、Ａ３とＢ３のずれは、ベンドミラー４から各地点の距離に比例するはずである。
【００２４】
そこで、近点Ｐ１、中間点Ｐ２、遠点Ｐ３におけるずれを再度確認し、これをもとに、ベンドミラー４を調節することで、Ｘ線Ｒの軸線Ａとレーザ光線Ｌの光軸Ｂとを一致させることができる。
【００２５】
なお、上述の調節方法は、一例であって、他の方法で行ってもよい。遠点Ｐ３は、放射線発生装置１を使用する場合におけるＸ線Ｒの照射距離よりも遠くに設定すると、誤差を小さくすることができる。
【００２６】
以上のように構成された放射線発生装置１は、放射線照射方向較正装置１０によって、Ｘ線Ｒの軸線Ａと同軸にレーザ光線Ｌの光軸Ｂが配置されるので、レーザ光線Ｌを用いることで、容易にＸ線Ｒの照射野を照射対象に位置決めできる。また、Ｘ線Ｒの照射野の中心とレーザ光線Ｌの中心は、それぞれ放射線検出器５とレーザ強度分析器６で検出した情報を基に解析装置８で算出される。したがって、Ｘ線Ｒの中心とレーザ光線Ｌの中心を精度よく合せることができるとともに、再現性にも優れている。
【００２７】
また、この放射線発生装置１を放射線治療装置に搭載する場合、レーザ光線を使って位置決めすることができるようになるので、照射対象となる患部に対して精度よくＸ線を照射することができる。
【００２８】
本実施形態において、放射線照射方向較正装置１０は、Ｘ線Ｒの軸線Ａとレーザ光線Ｌの光軸Ｂとを合せる場合などに使用されるものであって、常時使用されるものではない。したがって、放射線発生装置１から取外せるように設けてもよい。この場合、放射線照射方向較正装置１０は、放射線源２とレーザ発振器３とベンドミラー４，４ａとを備える放射線発生装置１１に対し、必要に応じてその都度、放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを調節する。
【００２９】
本発明の第２の実施形態に係る放射線発生装置２１について、図３を参照して説明する。なお、第１の実施形態の放射線発生装置１と同じ構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
図３に示す放射線発生装置２１において、光軸調整手段にプリズム２２が使用され、このプリズム２２と放射線検出器５との間にビームスプリッタ２３が配置されている点が、第１の実施形態と異なる。ビームスプリッタ２３は、放射線検出器５の検出面５ａをＸ線Ｒの軸線Ａ上から見た像を映す反射面２３ａを有している。したがって、カメラ７は、反射面に映された検出面５ａの像を観察するように配置される。
【００３１】
また、Ｘ線Ｒと同軸に出射されたレーザ光線Ｌの一部は、反射面２３ａでカメラ７と反対側に反射される。そこで、レーザ強度分析器６は、反射面２３ａで反射されたレーザ光線Ｌを検出するように配置する。なお、レーザ強度分析器６とカメラ７とビームスプリッタ２３は、一直線上に並ぶ。
【００３２】
なお、放射線発生装置２１において、放射線検出器５とレーザ強度分析器６とカメラ７と解析装置８とモニタ９とビームスプリッタ２３とで放射線照射方向較正装置２４を構成し、これを放射線源とレーザ発振器と光軸調整手段とを備える放射線発生装置、例えば、図１の１１や図３の２５など、放射線の軸線とレーザ光線の光軸の調節に適用してもよい。
【００３３】
以上のように、ビームスプリッタをプリズム２２と放射線検出器５の間に配置したことによって、放射線検出器５とレーザ強度分析器６を置換えることなく、同軸に出射されたＸ線Ｒとレーザ光線Ｌとをそれぞれ同時に検出することができる。また、放射線検出器５とレーザ強度分析器６とを置換える手間がかからないとともに、置換えることによって生じる位置ずれの確認及び修正を行なう必要がない。
【００３４】
本発明の第３の実施形態について、図４を参照して説明する。なお、第１及び第２の実施形態で説明した構成と同じ構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図４に示すように、第３の実施形態において、放射線発生装置３１は、放射線源２とレーザ発振器３とベンドミラー４，４ａとで構成され、放射線照射方向較正装置３２は、放射線検出器３５とレーザ強度分析器６と解析装置８とモニタ９とで構成されている。
【００３５】
放射線検出器３５は、４つの検出部３５ａを備える。各検出部３５ａは、レーザ光線Ｌが通過できる隙間を空けて２列２行に配置される。これにより、レーザ光線Ｌが通過する開口部として、隙間の交差部Ｃが放射線検出器３５の中央部にできる。交差部Ｃにおいて、Ｘ線Ｒを検出する検出面３５ｂと反対側には、レーザ強度分析器６を配置する。
【００３６】
図５の（Ａ）に示すように解析装置８は、放射線検出器３５で検出されるＸ線Ｒの情報を基に、交差部Ｃにおいて対角の位置に配置された各検出部３５ａの角を結ぶ線の交点Ｓ１を求める。同様に、図５の（Ｂ）に示すように、解析装置８は、レーザ強度分析器６で検出されるレーザ光線Ｌの情報を基に、交差部Ｃにおいて対角の位置に配置された各検出部３５ａによって投影される影の角を結ぶ線の交点Ｓ２を求める。求められた交点Ｓ１と、交点Ｓ２とは、検出部３５の角に起因するものであるので、Ｘ線Ｒの照射野の中心とレーザ光線Ｌの中心とを関連付ける基準点とすることができる。したがって、カメラ７は、無くてもよいが、特にレーザ光線Ｌの中心が交差部Ｃから著しくずれている場合、光軸調整の目安にすることができる。
【００３７】
また、解析装置８は、放射線検出器３５で検出されたＸ線Ｒの線量の分布からＸ線Ｒの照射野の中心を求め、レーザ強度分析器６で検出されたレーザ光線Ｌのエネルギーの分布からレーザ光線Ｌの中心を求める。そして、各中心は、基準点によって関連付けられるので、互いの位置ずれを求めることができる。
【００３８】
以上のように、放射線照射方向較正装置３２は、放射線発生装置３１のＸ線Ｒの軸線Ａとレーザ光線Ｌの光軸Ｂとを精度よく同軸に合せることができる。また、放射線発生装置３１は、Ｘ線Ｒの照射野の中心を示す照準としてレーザ光線Ｌを出射するレーザ発振器３を備えるので、放射線照射方向較正装置３２によってＸ線Ｒの軸線Ａとレーザ光線Ｌの光軸Ｂとを同軸に精度よく合せることができる。したがって、放射線発生装置３１は、照射対象に対するＸ線Ｒの照射方向の位置決め精度を向上させることができる。
【００３９】
なお、各実施形態の放射線発生装置を放射線治療装置などに適用し、この放射線治療装置の機械動作補正をするために、レーザ光線による照準を使用する場合であれば、レーザ光線は、レーザ強度分析器で検出できる波長であればよい。したがって、この場合、レーザ発振器は、可視領域のレーザ光線を出射するものに限らない。
【００４０】
【発明の効果】
本発明に係る放射線発生装置によれば、出射されるレーザ光線が放射線の軸線と同軸に合わされるレーザ発振器を照準器として備えている。したがって、放射線の照射対象に向けて容易に放射線の照射野を位置決めできる。また、放射線検出器とレーザ強度分析器とカメラと解析装置とモニタを備える放射線照射方向較正装置によって、放射線の軸線に対してレーザ光線の光軸を精度よく合せることができる。
【００４１】
また、本発明に係る放射線照射方向較正装置によれば、解析装置によって、放射線を検出する放射線検出器の位置とレーザ光線を検出するレーザ強度分析器の位置とを関連付け、放射線の照射野の中心とレーザ光線の中心との位置関係を求めるので、レーザ発振器を備える放射線発生装置から出射される放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを精度よく同軸に合せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放射線発生装置を示す斜視図。
【図２】図１の放射線発生装置の放射線の軸線とレーザ光線の光軸との位置関係を示す斜視図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る放射線発生装置を示す斜視図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る放射線発生装置と放射線照射方向較正装置を示す斜視図。
【図５】（Ａ）は、図４の放射線検出器で検出されたＸ線の情報を示す図。
（Ｂ）は、図４のレーザ強度分析器で検出されたレーザ光線の情報を示す図。
【符号の説明】
１，２１，３１…放射線発生装置
２…放射線源
３…レーザ発振器
４，４ａ…ベンドミラー（光軸調整手段）
５…放射線検出器
５…検出面
６…レーザ強度分析器
７…カメラ
８…解析装置
９…モニタ
１０，２４，３２…放射線照射方向較正装置
２２…プリズム（光軸調整手段）
２３…ビームスプリッタ
２３ａ…反射面
Ａ…軸線
Ｂ…光軸
Ｒ…Ｘ線（放射線）
Ｌ…レーザ光線
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線の照射対象に放射線の照射野を位置決めする照準器を備える放射線発生装置、及び放射線の照射方向と照準器とを構成する放射線照射方向較正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＸ線などの放射線は、照射野を目視確認することができない。そこで、医療用分野で利用される放射線治療装置やレントゲン撮影装置は、放射線の照射前にその照射野を目視確認するために、放射線の照射範囲を規制するコリメータを通して照明からの光を照射することで、照射野を可視化している。放射線の照射野の形状は、フィルムや放射線検出器などで確認される。放射線の照射野の中心は、フィルムや放射線検出器での計測結果を用いて放射線の照射野範囲内における線量の分布を基に割り出される。そして、放射線の照射野の中心は、照明による光の照射野の範囲内にピアノ線やフィルタなどで照準として投影される。放射線の照射野の中心と照明による照準との位置合わせは、目視によって行われる。例えば、フィルムを用いる場合、フィルムに設けた印に照準を合せて放射線を照射し、フィルムに映し出された照射野と印の位置とを基に較正する。
【０００３】
特に、放射線治療装置は、綿密に立てられた放射線治療計画に基づく放射線の照射を精度よく再現することが要求される。そのため、放射線発生装置から出射される放射線の照射野の中心と照明による照準の位置との較正は、定期的に行なわれる。また、アイソセンタを中心に放射線を多方位から照射する放射線治療装置は、放射線の照射野の中心がアイソセンタを通ることを確認される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、照明によって投影される光の照射野は、放射線を規制するためのコリメータでその照射範囲を投影しているだけである。そのため、光が回折することよって照射野の輪郭が不鮮明となる。
【０００５】
また、ピアノ線やフィルタを光路の途中に入れて照準を造る場合、照準は、照射野の拡がりとともに大きく拡大されて投影されてしまう。そして、光の照射野の輪郭と同様に回折が生じ、照準が不鮮明になるので、照準を形成する線をある程度以下に細くすることができない。
【０００６】
さらに、放射線の照射野と光の照射野の位置合わせは、目視によって行なわれている。光と同様に放射線も回折するので、フィルムに映し出される放射線の照射野の輪郭は、不鮮明である。したがって、拡大された照準や、輪郭の不鮮明な照射野では、位置決めが難しいので、精度について限界がある。
【０００７】
そこで、本発明は、放射線の照射野を照射対象に容易に合せることのできる放射線発生装置と放射線照射方向較正装置とを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明に係る放射線発生装置は、放射線を出射する放射線源と、レーザ光線を出射するレーザ発振器と、放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段とを備える。この場合、光軸調整手段は、少なくとも１つの鏡、または、少なくとも一つのプリズムとする。
【０００９】
または、本発明に係る放射線発生装置は、放射線を出射する放射線源と、レーザ光線を出射するレーザ発振器と、放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段と、放射線の照射野を検出する検出器と、検出器と置換えられてレーザ光線を検出するレーザ強度分析器と、放射線源と相対的に位置決めされて放射線の照射野を観察するカメラと、カメラで取得した情報と検出器で検出した放射線の情報とレーザ強度分析器で検出したレーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、解析装置が出力する情報を表示するモニタとを備える。
【００１０】
または、本発明に係る放射線発生装置は、放射線を出射する放射線源と、レーザ光線を出射するレーザ発振器と、放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段と、放射線の照射野を検出する検出器と、放射線の軸線上から見た検出器の検出面の像を軸線上以外の位置から観察可能に映す反射面を備えたビームスプリッタと、反射面に映された検出面の像を観察するカメラと、反射面でカメラと反対側に反射されるレーザ光線をビームスプリッタに対してカメラと反対側で検出するレーザ強度分析器と、カメラで取得した情報と検出器で検出した放射線の情報とレーザ強度分析器で検出したレーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、この解析装置が出力する情報を表示するモニタを備える。
【００１１】
また、放射線の照射野の中心にレーザ光線による照準を位置決めするために、本発明に係る放射線照射方向較正装置は、放射線源から出射される放射線を検出する検出器と、放射線と同軸に出射されるレーザ光線を検出器と置換えられて検出するレーザ強度分析器と、放射線源と相対的に位置決めされて放射線の照射野を観察するカメラと、カメラで取得した情報と検出器で検出した放射線の情報とレーザ強度分析器で検出したレーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、この解析装置が出力する情報を表示するモニタとを備える。
【００１２】
または、本発明に係る放射線照射方向較正装置は、レーザ光線を出射するレーザ発振器と、放射線源から出射される放射線を検出する検出器と、放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段と、検出器と置換えられてレーザ光線を検出するレーザ強度分析器と、放射線源と相対的に位置決めされて放射線の照射野を観察するカメラと、カメラで取得した情報と検出器で検出した放射線の情報とレーザ強度分析器で検出したレーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、この解析装置が出力する情報を表示するモニタとを備える。
【００１３】
または、本発明に係る放射線照射方向較正装置は、放射線源から出射される放射線の照射野を検出する検出器と、放射線の照射野の範囲内に出射されるレーザ光線を検出器の中央部に設けられた開口部を通して検出するレーザ強度分析器と、検出器で検出された放射線の情報とレーザ強度分析器で検出されたレーザ光線の情報とを基に、放射線の照射野の中心とレーザ光線の中心との位置関係を演算する解析装置とを備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態に係る放射線発生装置１について、図１及び図２を参照して説明する。図１に示す放射線発生装置１は、放射線源２とレーザ発振器３とベンドミラー４，４ａと放射線照射方向較正装置１０とを備える。放射線照射方向較正装置１０は、放射線検出器５とレーザ強度分析器６とカメラ７と解析装置８とモニタ９とを備えている。
【００１５】
放射線源２は、放射線の一例であるＸ線Ｒを出射する。レーザ発振器３は、レーザ光線Ｌを出射する。レーザ光線Ｌは、可視領域のレーザ、具体的には、安価で取り扱いが容易であるＨｅ−Ｎｅレーザ、Ａｒイオンレーザ、半導体レーザなどを使用することが好ましい。
【００１６】
ベンドミラー４は、光軸調整手段の一例であって、Ｘ線Ｒの出射方向の軸線Ａ上に配置され、Ｘ線Ｒと同じ方向にレーザ光線Ｌを反射する。ベンドミラー４は、レーザ光線Ｌを照射するときに軸線Ａ上に配置されるようにしてもよいし、Ｘ線Ｒが十分透過できる厚さであれば、軸線Ａ上に常時配置されていてもよい。なお、本実施形態では、レーザ発振器３を放射線源２と平行に配置するために、レーザ発振器３とベンドミラー４の間にさらに別のベンドミラー４ａを配置している。この様にすることで、レーザ発振器３を動かすことなく、ベンドミラー４，４ａの向きを変えるだけで、Ｘ線Ｒの軸線Ａに一致するようにレーザ光線Ｌの光軸Ｂを調整することができる。このとき、各ベンドミラー４，４ａにおいて、レーザ光線Ｌの光軸は、必ずしも直角に反射される必要はない。
【００１７】
放射線検出器５は、放射線源２から出射されたＸ線Ｒを検出する。放射線検出器５は、例えばセラミックシンチレータや半導体型のセンサなどを備え、Ｘ線Ｒの照射野の形状と線量の分布を検出できるように設けられている。レーザ強度分析器６は、レーザ発振器３から出射されたレーザ光線Ｌを検出する。レーザ強度分析器６は、フォトダイオードなどを備え、レーザ光線Ｌの輝度の分布を検出する。放射線検出器５とレーザ強度分析器６は、どちらか一方がＸ線Ｒの軸線Ａ上に配置され、互いに置換えることができるように設けられている。カメラ７は、放射線源２に対して相対的に位置決めされており、Ｘ線Ｒの軸線Ａ上に設置される放射線検出器５の検出面５ａまたはレーザ強度分析器６の検出面６ａを映す。
【００１８】
解析装置８は、放射線検出器５で検出されたＸ線Ｒの情報を基に、Ｘ線Ｒの照射野の中心を算出し、レーザ強度分析器６で検出されたレーザ光線Ｌの情報を基に、レーザ光線Ｌの中心を算出する。中心の求め方の一例として、検出されたＸ線Ｒやレーザ光線Ｌの分布のピークをそれぞれ中心とする方法がある。解析装置８は、Ｘ線Ｒを検出したときに放射線検出器５をカメラ７で写した情報と、レーザ光線Ｌを検出したときにレーザ強度分析器６をカメラ７で写した情報を基に、Ｘ線Ｒの照射野の中心とレーザ光線Ｌの中心の位置関係を求める。そして、解析装置８は、この位置関係の情報をモニタ９に出力する。この場合、カメラ７で取得された画像を重ね合わせる、いわゆるスーパーインポーズ表示をすると、視覚的に分かりやすい。
【００１９】
次に、放射線発生装置１のＸ線Ｒの軸線Ａとレーザ光線Ｌの光軸Ｂとを放射線照射方向較正装置１０を用いて合せる方法について説明する。なお、図２中において、放射線検出器５、レーザ強度分析器６、カメラ７、解析装置８、及びモニタ９は、省略している。
【００２０】
図２に示すように、Ｘ線Ｒの軸線Ａに沿って放射線源２から離れる方向に、少なくとも２地点、本実施形態では３地点でＸ線Ｒの照射野とレーザ光線Ｌとをそれぞれ放射線検出器５とレーザ強度分析器６を使って検出し、それぞれの中心を解析装置８で算出する。
【００２１】
放射線源２に近い側から順に近点Ｐ１、中間点Ｐ２、遠点Ｐ３とする。各地点におけるＸ線Ｒとレーザ光線Ｌの中心は、それぞれ、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３とする。軸線Ａと光軸Ｂは、立体交差しているだけで接していない場合が考えられる。
【００２２】
そこで、まず、近点Ｐ１におけるＸ線Ｒの中心Ａ１とレーザ光線Ｌの中心Ｂ１とのずれを計測し、修正する。近点Ｐ１において現れるずれは、ベンドミラー４ａで調整する。近点Ｐ１において、Ａ１とＢ１とを一致させることで、軸線Ａと光軸Ｂとが交わる。次に、中間点Ｐ２及び遠点Ｐ３におけるＸ線Ｒの中心Ａ２，Ａ３とレーザ光線Ｌの中心Ｂ２，Ｂ３のずれをそれぞれ計測する。Ａ２とＢ２、Ａ３とＢ３のずれは、近点Ｐ１から中間点Ｐ２までの距離、及び近点Ｐ１から遠点Ｐ３までの距離に比例する。つまり、ベンドミラー４と軸線Ａとが交わる点を通って近点Ｐ１と平行な面において、近点Ｐ１からベンドミラー４までの距離に比例するずれが同様に生じているはずである。
【００２３】
したがって、次に、中間点Ｐ２及び遠点Ｐ３におけるずれＡ２とＢ２、Ａ３とＢ３の比率を基に、ベンドミラー４における軸線Ａと光軸Ｂとのずれを修正する。近点Ｐ１において、中心Ａ１とＢ１とが再びずれるが、Ａ１とＢ１、Ａ２とＢ２、Ａ３とＢ３のずれは、ベンドミラー４から各地点の距離に比例するはずである。
【００２４】
そこで、近点Ｐ１、中間点Ｐ２、遠点Ｐ３におけるずれを再度確認し、これをもとに、ベンドミラー４を調節することで、Ｘ線Ｒの軸線Ａとレーザ光線Ｌの光軸Ｂとを一致させることができる。
【００２５】
なお、上述の調節方法は、一例であって、他の方法で行ってもよい。遠点Ｐ３は、放射線発生装置１を使用する場合におけるＸ線Ｒの照射距離よりも遠くに設定すると、誤差を小さくすることができる。
【００２６】
以上のように構成された放射線発生装置１は、放射線照射方向較正装置１０によって、Ｘ線Ｒの軸線Ａと同軸にレーザ光線Ｌの光軸Ｂが配置されるので、レーザ光線Ｌを用いることで、容易にＸ線Ｒの照射野を照射対象に位置決めできる。また、Ｘ線Ｒの照射野の中心とレーザ光線Ｌの中心は、それぞれ放射線検出器５とレーザ強度分析器６で検出した情報を基に解析装置８で算出される。したがって、Ｘ線Ｒの中心とレーザ光線Ｌの中心を精度よく合せることができるとともに、再現性にも優れている。
【００２７】
また、この放射線発生装置１を放射線治療装置に搭載する場合、レーザ光線を使って位置決めすることができるようになるので、照射対象となる患部に対して精度よくＸ線を照射することができる。
【００２８】
本実施形態において、放射線照射方向較正装置１０は、Ｘ線Ｒの軸線Ａとレーザ光線Ｌの光軸Ｂとを合せる場合などに使用されるものであって、常時使用されるものではない。したがって、放射線発生装置１から取外せるように設けてもよい。この場合、放射線照射方向較正装置１０は、放射線源２とレーザ発振器３とベンドミラー４，４ａとを備える放射線発生装置１１に対し、必要に応じてその都度、放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを調節する。
【００２９】
本発明の第２の実施形態に係る放射線発生装置２１について、図３を参照して説明する。なお、第１の実施形態の放射線発生装置１と同じ構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
図３に示す放射線発生装置２１において、光軸調整手段にプリズム２２が使用され、このプリズム２２と放射線検出器５との間にビームスプリッタ２３が配置されている点が、第１の実施形態と異なる。ビームスプリッタ２３は、放射線検出器５の検出面５ａをＸ線Ｒの軸線Ａ上から見た像を映す反射面２３ａを有している。したがって、カメラ７は、反射面に映された検出面５ａの像を観察するように配置される。
【００３１】
また、Ｘ線Ｒと同軸に出射されたレーザ光線Ｌの一部は、反射面２３ａでカメラ７と反対側に反射される。そこで、レーザ強度分析器６は、反射面２３ａで反射されたレーザ光線Ｌを検出するように配置する。なお、レーザ強度分析器６とカメラ７とビームスプリッタ２３は、一直線上に並ぶ。
【００３２】
なお、放射線発生装置２１において、放射線検出器５とレーザ強度分析器６とカメラ７と解析装置８とモニタ９とビームスプリッタ２３とで放射線照射方向較正装置２４を構成し、これを放射線源とレーザ発振器と光軸調整手段とを備える放射線発生装置、例えば、図１の１１や図３の２５など、放射線の軸線とレーザ光線の光軸の調節に適用してもよい。
【００３３】
以上のように、ビームスプリッタをプリズム２２と放射線検出器５の間に配置したことによって、放射線検出器５とレーザ強度分析器６を置換えることなく、同軸に出射されたＸ線Ｒとレーザ光線Ｌとをそれぞれ同時に検出することができる。また、放射線検出器５とレーザ強度分析器６とを置換える手間がかからないとともに、置換えることによって生じる位置ずれの確認及び修正を行なう必要がない。
【００３４】
本発明の第３の実施形態について、図４を参照して説明する。なお、第１及び第２の実施形態で説明した構成と同じ構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図４に示すように、第３の実施形態において、放射線発生装置３１は、放射線源２とレーザ発振器３とベンドミラー４，４ａとで構成され、放射線照射方向較正装置３２は、放射線検出器３５とレーザ強度分析器６と解析装置８とモニタ９とで構成されている。
【００３５】
放射線検出器３５は、４つの検出部３５ａを備える。各検出部３５ａは、レーザ光線Ｌが通過できる隙間を空けて２列２行に配置される。これにより、レーザ光線Ｌが通過する開口部として、隙間の交差部Ｃが放射線検出器３５の中央部にできる。交差部Ｃにおいて、Ｘ線Ｒを検出する検出面３５ｂと反対側には、レーザ強度分析器６を配置する。
【００３６】
図５の（Ａ）に示すように解析装置８は、放射線検出器３５で検出されるＸ線Ｒの情報を基に、交差部Ｃにおいて対角の位置に配置された各検出部３５ａの角を結ぶ線の交点Ｓ１を求める。同様に、図５の（Ｂ）に示すように、解析装置８は、レーザ強度分析器６で検出されるレーザ光線Ｌの情報を基に、交差部Ｃにおいて対角の位置に配置された各検出部３５ａによって投影される影の角を結ぶ線の交点Ｓ２を求める。求められた交点Ｓ１と、交点Ｓ２とは、検出部３５の角に起因するものであるので、Ｘ線Ｒの照射野の中心とレーザ光線Ｌの中心とを関連付ける基準点とすることができる。したがって、カメラ７は、無くてもよいが、特にレーザ光線Ｌの中心が交差部Ｃから著しくずれている場合、光軸調整の目安にすることができる。
【００３７】
また、解析装置８は、放射線検出器３５で検出されたＸ線Ｒの線量の分布からＸ線Ｒの照射野の中心を求め、レーザ強度分析器６で検出されたレーザ光線Ｌのエネルギーの分布からレーザ光線Ｌの中心を求める。そして、各中心は、基準点によって関連付けられるので、互いの位置ずれを求めることができる。
【００３８】
以上のように、放射線照射方向較正装置３２は、放射線発生装置３１のＸ線Ｒの軸線Ａとレーザ光線Ｌの光軸Ｂとを精度よく同軸に合せることができる。また、放射線発生装置３１は、Ｘ線Ｒの照射野の中心を示す照準としてレーザ光線Ｌを出射するレーザ発振器３を備えるので、放射線照射方向較正装置３２によってＸ線Ｒの軸線Ａとレーザ光線Ｌの光軸Ｂとを同軸に精度よく合せることができる。したがって、放射線発生装置３１は、照射対象に対するＸ線Ｒの照射方向の位置決め精度を向上させることができる。
【００３９】
なお、各実施形態の放射線発生装置を放射線治療装置などに適用し、この放射線治療装置の機械動作補正をするために、レーザ光線による照準を使用する場合であれば、レーザ光線は、レーザ強度分析器で検出できる波長であればよい。したがって、この場合、レーザ発振器は、可視領域のレーザ光線を出射するものに限らない。
【００４０】
【発明の効果】
本発明に係る放射線発生装置によれば、出射されるレーザ光線が放射線の軸線と同軸に合わされるレーザ発振器を照準器として備えている。したがって、放射線の照射対象に向けて容易に放射線の照射野を位置決めできる。また、放射線検出器とレーザ強度分析器とカメラと解析装置とモニタを備える放射線照射方向較正装置によって、放射線の軸線に対してレーザ光線の光軸を精度よく合せることができる。
【００４１】
また、本発明に係る放射線照射方向較正装置によれば、解析装置によって、放射線を検出する放射線検出器の位置とレーザ光線を検出するレーザ強度分析器の位置とを関連付け、放射線の照射野の中心とレーザ光線の中心との位置関係を求めるので、レーザ発振器を備える放射線発生装置から出射される放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを精度よく同軸に合せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放射線発生装置を示す斜視図。
【図２】図１の放射線発生装置の放射線の軸線とレーザ光線の光軸との位置関係を示す斜視図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る放射線発生装置を示す斜視図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る放射線発生装置と放射線照射方向較正装置を示す斜視図。
【図５】（Ａ）は、図４の放射線検出器で検出されたＸ線の情報を示す図。
（Ｂ）は、図４のレーザ強度分析器で検出されたレーザ光線の情報を示す図。
【符号の説明】
１，２１，３１…放射線発生装置
２…放射線源
３…レーザ発振器
４，４ａ…ベンドミラー（光軸調整手段）
５…放射線検出器
５…検出面
６…レーザ強度分析器
７…カメラ
８…解析装置
９…モニタ
１０，２４，３２…放射線照射方向較正装置
２２…プリズム（光軸調整手段）
２３…ビームスプリッタ
２３ａ…反射面
Ａ…軸線
Ｂ…光軸
Ｒ…Ｘ線（放射線）
Ｌ…レーザ光線
Claims (8)
- 放射線を出射する放射線源と、
レーザ光線を出射するレーザ発振器と、
前記放射線の軸線と前記レーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段とを備えることを特徴とする放射線発生装置。 - 前記光軸調整手段は、少なくとも１つの鏡を備えることを特徴とする請求項１に記載の放射線発生装置。
- 前記光軸調整手段は、少なくとも１つのプリズムを備えることを特徴とする請求項１に記載の放射線発生装置。
- 放射線を出射する放射線源と、
レーザ光線を出射するレーザ発振器と、
前記放射線の軸線と前記レーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段と、
前記放射線の照射野を検出する検出器と、
前記検出器と置換えられて前記放射線の軸線上に配置されるレーザ強度分析器と、
前記放射線源と相対的に位置決めされて前記放射線の照射野を観察するカメラと、
前記カメラで取得した情報と前記検出器で検出した前記放射線の情報と前記レーザ強度分析器で検出した前記レーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、
前記解析装置が出力する情報を表示するモニタとを備えることを特徴とする放射線発生装置。 - 放射線を出射する放射線源と、
レーザ光線を出射するレーザ発振器と、
前記放射線の軸線と前記レーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段と、
前記放射線の照射野を検出する検出器と、
前記放射線の軸線上から見た前記検出器の検出面の像を前記軸線上以外の位置から観察可能に映す反射面を備えたビームスプリッタと、
前記反射面に映された前記検出面の像を観察するカメラと、
前記反射面で前記カメラと反対側に反射される前記レーザ光線を前記ビームスプリッタに対して前記カメラと反対側で検出するレーザ強度分析器と、
前記カメラで取得した情報と前記検出器で検出した前記放射線の情報と前記レーザ強度分析器で検出した前記レーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、
この解析装置が出力する情報を表示するモニタを備えることを特徴とする放射線発生装置。 - 放射線源から出射される放射線を検出する検出器と、
前記放射線と同軸に出射されるレーザ光線を前記検出器と置換えられて検出するレーザ強度分析器と、
前記放射線源と相対的に位置決めされて前記放射線の照射野を観察するカメラと、
前記カメラで取得した情報と前記検出器で検出した前記放射線の情報と前記レーザ強度分析器で検出した前記レーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、
この解析装置が出力する情報を表示するモニタとを備えることを特徴とする放射線照射方向較正装置。 - レーザ光線を出射するレーザ発振器と、
放射線源から出射される放射線を検出する検出器と、
前記放射線の軸線と前記レーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段と、
前記検出器と置換えられて前記レーザ光線を検出するレーザ強度分析器と、
前記放射線源と相対的に位置決めされて前記放射線の照射野を観察するカメラと、
前記カメラで取得した情報と前記検出器で検出した前記放射線の情報と前記レーザ強度分析器で検出した前記レーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、
この解析装置が出力する情報を表示するモニタとを備えることを特徴とする放射線照射方向較正装置。 - 放射線源から出射される放射線の照射野を検出する検出器と、
前記放射線の照射野の範囲内に出射されるレーザ光線を前記検出器の中央部に設けられた開口部を通して検出するレーザ強度分析器と、
前記検出器で検出された前記放射線の情報と前記レーザ強度分析器で検出された前記レーザ光線の情報とを基に、前記放射線の照射野の中心と前記レーザ光線の中心との位置関係を演算する解析装置とを備えることを特徴とする放射線照射方向較正装置。
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