JP2005185321A - コリメータ及び放射線治療装置及び放射線治療システム - Google Patents

Abstract

【課題】 放射線の照射野及び照射放射線量を個別に制御することなく一度に制御することにより、オペレータの作業効率を向上させる放射線治療装置及び放射線治療システムを提供する。
【解決手段】 固有の放射線透過率を有し、柱形状をなす複数の放射線透過体９１を断面形状がアレイ状となるように束ねてなる放射線透過体ユニット９を有し、被検体の病変部に照射する放射線の放射線量毎の照射領域及び各放射線透過体９１の放射線透過率に応じて、前記放射線透過体が移動可能とされたことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、癌等の病変部に放射線を照射して治療を行なうための放射線治療装置に関し、特に、病変部の形状に合わせて放射線の照射範囲を定めるコリメータを備えたコリメータ及び放射線治療装置及び放射線治療システムに関する。

癌等の病変部に対し放射線を照射して治療を行なう放射線治療は、化学治療と異なり病変部そのものを治療する根治療法であり、近年、その意義が見直されつつある。特に、早期肺癌や早期乳癌等では、放射線治療が最も有効であるとの認識が得られつつあり、注目を集めている。

このような放射線治療において、安全性等の面から特に重要なことは、放射線を病変部の形状に合わせて照射し、重要臓器等の他の正常組織には極力照射をさけることである。このため、放射線治療装置では、放射線の体表上での照射範囲（病変部上での照射範囲に相当、以下、照射野という）を病変部の形状に合わせて生成する必要がある。この照射野の生成には、従来複数の鉛製のブロック（以下、隠蔽ブロックともいう）を所要の形状に組み合わせて放射線パス中に置く方法があるが、現在では、絞り（開口ともいう）の開度を自動的に調節可能な絞り装置（コリメータともいう）を放射線パス中に設置して照射野を生成するのが一般的である。ここで、コリメータを用いて照射野を生成する手順の一例を図１０及び図１１を用いて説明する。

図１０は放射線治療装置の主要部である。この放射線治療装置１００は、放射線照射機能を有する電子ビーム発生部１０１、電子ビーム偏向部１０２、ターゲット１０３を備え、また、絞りを有するコリメータ１０４、この絞りの開度を調節する機能を有するコンソール１０５を備えている。

さらに、放射線治療装置１００は、被検体の病変部を含む照射領域（以下、照射野ともいう）を認識するためのランプ等の可視光源１０６、ハーフミラー１０７を備えている。

この放射線治療装置（以下、治療装置ともいう）１００において照射野を定めるには、オペレータは、予めＸ線シミュレータで透視を行ないながらシャドウトレイ上の鉛線を移動させ照射領域を決定し、Ｘ線の写真をとる。

そして、Ｘ線源から投光し、鉛線の影、すなわち、照射領域の形状を体表にマーキングする。

続いて、治療を行なう際には、放射線治療装置１００の寝台１０８に被検体Ｈを載置し、オペレータは、可視光源１０６から光を被検体Ｈの上に投光し、被検体Ｈの体表面を見ながらコンソール１０５によりコリメータ１０４の絞りの開度を調整する。そして、コリメータ１０４の絞りを通して被検体Ｈの体表面に投光された光による照射領域と同じく体表面に描かれたマーク内の領域とを一致させる。そして、コリメータ１０４を通した体表面上での照射領域、すなわち放射線の照射野を定めていた。

そして、治療の際には、必要に応じて治療用の放射線により写真を撮影し、この写真と前記Ｘ線写真と比較する等して照射領域の位置の確認を行なっていた。最近では、コリメータの中でも多分割原体絞りを備えたマルチ・リーフ・コリメータ；Ｍｕｌｔｉ−Ｌｅａｆ Ｃｏｌｌｉｍｅｔｅｒ 以下、ＭＬＣという）を用いる例が増えている。

しかしながら、このようなＭＬＣを用いた放射線治療装置による放射線の照射野の生成には、次のような問題が生じていた。

（１）オペレータは、被検体の体表面を見ながら、つまり目測で体表面上での照射領域と被検体Ｈのマーク内の領域とを一致させるようにコリメータの絞り開口を調整していた。したがって、オペレータは、コリメータの開度の制御に基づくコンソール操作と被検体の体表面の認識とを逐一行なわなければならず、コリメータの絞り開口、つまり放射線の照射野の形成に多大な手間と時間がかかった。

（２）ターゲット内の正常組織を遮蔽する際、オペレータは、その正常組織の大きさに合わせた鉛ブロックを手作業でシャドウトレイや体表上に置いていたため、その置く位置が厳密に正確ではない場合があり、放射線を照射したい部位に照射できず、また、照射したくない部位に照射してしまう可能性が生じていた。

このため、治療の効果を減じ、さらに他の正常組織へ影響を及ぼす可能性が生じ問題であった。また、異なるターゲット内に異なる大きさの正常組織が存在する場合、その正常組織の大きさに合わせて１回１回重い遮蔽体を運んで交換しなければならず、オペレータの過大な負担となっていた。
（３）ＭＬＣを用いて照射野を生成する場合でも、予め設定したＭＬＣの回転角度により誤差面積が変化してしまうことがある。これは、ＭＬＣの各リーフの絞り面の形状が矩形のため、ターゲット形状の外形のラインが曲線の部分に特に顕著に現れる。

このようにＭＬＣの回転角度により誤差面積が変化することは、治療の効果及び安全性の面から見ても重大な問題であるため、誤差面積が最小になる、つまり最適な治療効果を得ることができる回転角度を設定することが望まれていた。

そこで、最適な治療効果を得ることができる回転角度を簡単に設定でき、オペレータへの負担を軽減する放射線治療計画装置、放射線治療装置及び放射線治療方法を提供する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開平７−２５５７１８号公報（段落〔００４２〕−〔００８６〕、第３図）

特許文献１に記載の技術は、図１１に示すように、誤差面積が最小となるようにコリメータの回転角度を自動的に選択可能としたことにより、オペレータの負担等を大幅に削減するものであるが、この技術は、照射放射線の照射野を如何に適正に設定するかに特化したものであって、照射量の設定については、放射線フィルタ等によって照射領域の設定は別々に制御する必要があった。すなわち、照射放射線の照射野及び照射量の制御がそれぞれ独立して行われていたので、照射放射線の照射野及び照射量の制御を相互的に行うことができれば、オペレータの負担をさらに軽減し、作業効率を高める余地はあった。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、放射線の照射野及び照射放射線量を個別に制御することなく一度に制御することにより、オペレータの作業効率を向上させるコリメータ及び放射線治療装置及び放射線治療システムを提供することにある。

本発明は、コリメータで放射線を絞りながら病変部に放射線を照射して治療を行なう際に用いるものである。なお、ここでは、コリメータとして、固有の放射線透過率を有する部材にて形成された複数枚のリーフを独立して駆動できるマルチリーフ型のコリメータを用いていることとして説明する。また、前記リーフのうち、放射線パス方向の同一列には放射線を遮蔽するリーフが２つ以上構成されていないこととする。これは、本発明が、放射線を遮蔽する遮蔽部材として機能するリーフを用いて照射野を設定するのではなく、固有の放射線透過率を有するリーフを用いると共に、それらリーフの重ね合わせによって照射野及び照射量を相互に制御することを目的としているからである。

上記課題を解決するための、請求項１記載の発明に係るコリメータは、線源から被検体の病変部に向けて放射された放射線の照射方向に沿って重なる位置に固有の放射線透過率を有する放射線透過体が複数配置され、それら各放射線透過体が、前記放射線の一部を遮るように独立して移動可能とされたことを特徴とする。

かかる構成とすることにより、固有の放射線透過率を有する放射線透過体を重ね合わせて、放射線を透過又は遮蔽する領域を複数形成することができるコリメータを提供でき、このコリメータを放射線治療装置に採用することによって、放射線の照射野及び照射放射線量を個別に制御することなく一度に制御することができ、オペレータの作業効率を向上させることができる。

上記課題を解決するための、請求項２記載の発明に係る放射線治療装置は、線源から被検体の病変部に向けて放射された放射線の一部を遮るように放射線透過体が設置されたコリメータを備え、前記病変部の放射線量毎の照射領域に応じて前記放射線透過体の厚さが変化していることを特徴とする。

かかる構成とすることにより、放射線に対する遮蔽材としてのリーフではなく、表面及び／又は裏面の断面形状を波状にするなどして厚さを変化させた透過性を有するリーフを用いるので、放射線量毎の領域が複合した照射野を形成することができ、放射線の照射野及び照射放射線量を個別に制御することなく一度に制御することができる。そして結果として、オペレータの作業負担を減じることができる。

上記課題を解決するための、請求項３記載の発明に係る放射線治療装置は、固有の放射線透過率を有する複数の放射線透過体が線源から被検体の病変部に向けて放射された放射線の一部を前記放射線の照射方向に沿って重なって遮るように独立して移動可能とされたコリメータを備え、被検体の病変部の所望の放射線量毎の照射領域及び各放射線透過体の放射線透過率に応じて前記放射線透過体を移動させて放射線治療を行うことを特徴とする。

かかる構成とすることにより、透過性を有するリーフの厚さを変化させた構成の一手段として、独立に移動可能な複数の放射線透過体を採用したので、放射線量毎の領域が複合した照射野を形成することができ、放射線の照射野及び照射放射線量を個別に制御することなく一度に制御することができ、オペレータの作業負担を減じることができる。

なお、本発明におけるリーフは、放射線を遮蔽するためのものとして用いるわけではない。これは、放射線を遮蔽するリーフを用いない、ということではなく、本発明におけるリーフは、少なくとも、固有の放射線透過率を利用して、放射線照射領域を特定すると共に当該放射線照射領域内における放射線量の分布をも実現するものである。従って、従来見られたような、放射線照射領域を策定し、当該領域における放射線量を改めて策定するような労力をオペレータにかけることがない。

上記課題を解決するための、請求項４記載の発明に係る放射線治療装置は、固有の放射線透過率を有し、柱状をなす複数の放射線透過体を断面形状がアレイ状となるように束ねてなる放射線透過体ユニットを有し、被検体の病変部に照射する放射線の放射線量毎の照射領域及び各放射線透過体の放射線透過率に応じて、前記放射線透過体が移動可能とされたことを特徴とする。

かかる構成は、柱状をなす前記放射線透過体を、断面形状がアレイ状になるように同一方向に配置して放射線透過体ユニットを構成すると共に、各放射線透過体が移動可能であることを示すものである。従って、移動可能な放射線透過体は隣接する放射線透過体に対して摺動するように動くため、放射線透過体の制御を簡単かつ的確に行うことができる。また、固有の放射線透過率を有する放射線透過体を、所望の放射線量毎の照射領域を形成するように移動させて、重ね合わされた複数の放射線透過体に対して放射線が透過することにより、目的とする放射線量毎の照射領域を一度に形成して放射線治療を行うことができ、結果としてオペレータの作業負担を減じることができる。

上記課題を解決するための、請求項５記載の発明に係る放射線治療装置は、請求項４に記載の放射線治療装置において、前記放射線透過体ユニットが複数設けられ、前記放射線のパスを挟んで対向するように設置されたことを特徴とする。

上記課題を解決するための、請求項６記載の発明に係る放射線治療装置は、請求項４に記載の放射線治療装置において、一の前記放射線透過体ユニットの前記放射線透過体と他の前記放射線透過体ユニットとが重畳するように前記複数の放射線透過体ユニットを配設したことを特徴とする。

上記課題を解決するための、請求項７記載の発明に係る放射線治療装置は、請求項３〜６の何れかに記載の放射線治療装置において、前記放射線透過体の放射線透過率が略均一であることを特徴とする。

上記課題を解決するための、請求項８記載の発明に係る放射線治療システムは、固有の放射線透過率を有する複数の放射線透過体が線源から被検体の病変部に向けて放射された放射線の一部を前記放射線の照射方向に沿って重なって遮るように独立して移動可能とされたコリメータと、被検体に放射線を照射する病変部の放射線量毎の照射領域に関する照射情報及び各放射線透過体の照射線透過率に関する放射線透過体情報が予め蓄積された蓄積手段と、前記照射情報及び放射線透過体情報に基づいて各放射線透過体を移動させる制御手段とを備え、その制御手段によって透過率が制御された前記コリメータを介して放射線が照射されることにより被検体の病変部に所望の放射線量毎の照射領域を形成して放射線治療を行うことを特徴とする。

かかる構成のように、透過性を有し、独立に移動可能な複数の放射線透過体を採用したので、放射線量毎の領域が複合した照射野を形成することができ、放射線の照射野及び照射放射線量を個別に制御することなく一度に制御することができ、オペレータの作業負担を減じることができる。また、本発明に係る放射線治療システムでは、放射線透過体情報、照射情報及び放射線透過体制御情報を蓄積手段に蓄積し、それらを参照して制御手段が放射線透過体の動作を制御することができるので、再現性を有し、効率的な放射線治療を提供することができる。

上記課題を解決するための、請求項９記載の発明に係る放射線治療システムは、固有の放射線透過率を有し、柱状をなす複数の放射線透過体を断面形状がアレイ状となるように束ねてなる放射線透過体ユニットを有するコリメータと、被検体に放射線を照射する病変部の放射線量毎の照射領域に関する照射情報及び各放射線透過体の照射線透過率に関する放射線透過体情報が予め蓄積された蓄積手段と、前記照射情報及び放射線透過体情報に基づいて各放射線透過体を移動させる制御手段と、その制御手段によって透過率が制御された前記コリメータを介して放射線が照射されることにより被検体の病変部に所望の放射線量毎の照射領域を形成して放射線治療を行うことを特徴とする。

かかる構成は、柱状をなす前記放射線透過体を、断面形状がアレイ状になるように同一方向に配置して放射線透過体ユニットを構成すると共に、各放射線透過体が移動可能であることを示すものである。従って、移動可能な放射線透過体は隣接する放射線透過体に対して摺動するように動くため、放射線透過体の制御を簡単かつ的確に行うことができる。また、固有の放射線透過率を有する放射線透過体を、所望の放射線量毎の照射領域を形成するように移動させて、重ね合わされた複数の放射線透過体に対して放射線が透過することにより、目的とする放射線量毎の照射領域を一度に形成して放射線治療を行うことができ、結果としてオペレータの作業負担を減じることができる。また、本発明に係る放射線治療システムでは、放射線透過体情報、照射情報及び放射線透過体制御情報を蓄積手段に蓄積し、それらを参照して制御手段が放射線透過体の動作を制御することができるので、再現性を有し、効率的な放射線治療を提供することができる。

上記課題を解決するための、請求項１０記載の発明に係る放射線治療システムは、請求項９に記載の放射線治療システムにおいて、前記放射線透過体ユニットが複数設けられ、前記放射線のパスを挟んで対向するように設置されたことを特徴とする。

上記課題を解決するための、請求項１１記載の発明に係る放射線治療システムは、請求項９に記載の放射線治療システムにおいて、一の前記放射線透過体ユニットの前記放射線透過体と他の前記放射線透過体ユニットとが重畳するように前記複数の放射線透過体ユニットを配設したことを特徴とする。

上記課題を解決するための、請求項１２記載の発明に係る放射線治療システムは、請求項８〜１１の何れかに記載の放射線治療システムにおいて、前記放射線透過体の放射線透過率が略均一であることを特徴とする。

本発明によれば、固有の放射線透過率を有する放射線透過体を重ね合わせて、放射線を透過又は遮蔽する領域を複数形成するような構成を採用したので、放射線の照射野及び照射放射線量を個別に制御することなく一度に制御することができ、オペレータの作業効率を向上させるコリメータ及び放射線治療装置及び放射線治療システムを提供することができる。

以下、本発明に係るコリメータ及び放射線治療装置及び放射線治療システムの実施形態につき図面を参照して説明する。なお、本発明の説明においては、オペレータが手動によっても操作することができる放射線治療装置をシステム化した放射線治療システムに関して説明する。

図１は、本発明に係る放射線治療システムの一実施形態における構成を示すブロック図であり、図２は、本実施形態における放射線治療装置の構成を示す斜視図である。

本実施形態における放射線治療システムは、放射線治療装置１を備えている。この放射線治療装置１は、本実施形態ではＸ線を使って治療するもので、図１及び図２に示すように、被検体Ｈを載置する寝台２と、被検体Ｈの体軸（Ｚ）方向を回転軸として回転可能な架台３と、この架台３を回転可能に支持する架台支持体４と、コンソール５とを備えている。

寝台２は、その上側に被検体載置用の天板２ａを備えている。また、この寝台２には、その内部に寝台駆動部６が備えられている。寝台駆動部６は、天板２ａの上下動（Ｙ軸方句）及びその長手方向（Ｘ方向）への移動を行なう機能を有すると共に、天板支柱回転及びアイソセンタを中心とした回転移動を行なう機能を有している。これらの寝台２の動作は、被検体Ｈの天板２ａ上での位置決め及び放射線照射のときに必要であり、コンソール５からの制御信号により制御される。

一方、架台３は、クライストロンや放射線源等からなる放射線発生部７を照射ヘッド３ａに備えている。この放射線発生部７は、クライストロンからの加速電子を偏向して放射線源に当て、そこから発生するＸ線ビームを被検体Ｈに照射するようになっている。また、照射ヘッド３ａには、放射線源と照射口との間に、被検体Ｈの体表上での照射野を決めるコリメータが内蔵されている。このコリメータとして、本実施形態では、多分割原体絞りの構造を有したマルチ・リーフ・コリメータ（Ｍｕｌｔｉ−Ｌｅａｆ Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ 以下、ＭＬＣという）８を搭載している。

このＭＬＣ８の構成を図３に示す。図３（ａ）は、ＭＬＣ８の全体構成を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、ＭＬＣ８のうち、本発明の主要部分としてリーフユニット９の部分を示した斜視図である。図３に示すように、このＭＬＣ８は、略柱状をなし、固有の放射線透過率を有する放射線透過体としてのリーフ９１が長辺方向（図中Ｘ方向）に規則正しく積み重ねられてなるリーフユニット９によって構成されたマルチ・リーフ型をなす。そして、一対のリーフユニット９Ａ，９Ｂが放射線のパスを挟んで対向して配設されている。各リーフユニット９Ａ，９Ｂを構成するリーフ９１は、リードスクリュー１０及びステップモータ１１を組み合わせたリーフ駆動部１２を個別に装備しており、ステップモータ１１に供給される制御信号によって駆動する。したがって、ステップモータ１１を回転させることにより、各リーフ９１は、Ｘ方向（図３中）に沿って独立して移動できる。また、リーフユニット９Ａ，９Ｂを挟んで一対の上絞り（リーフ）１３，１３が立設され、この上絞り１３，１３は、同様のリーフ駆動部１２によってＺ方向（図３中）に移動可能になっている。ここで、リーフ９１は、固有の放射線透過率を有するものであればどのような素材でもいいというわけではなく、元来、放射線を遮蔽する部材として使用されてきた鉛（Ｐｂ）やタングステン（Ｗ）を素材として、放射線照射方向の厚さを任意に加工調節して固有の放射線透過率を有するようにしたものであることが望ましい。また、リーフ９１の機械的強度を増すために、アンチモン（Ｓｂ）、錫（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）などを添加した鉛（Ｐｂ）を採用してもよい。また、リーフユニット９を構成する各リーフ９１は、放射線パス方向に全てのリーフ９１が重なった部分では放射線を透過しない（遮蔽する）厚さになるように設定されている。

リーフ駆動部１２はコンソール５から供給される制御信号に応じて駆動し、２つのリーフ群９Ａ、９Ｂで形成される照射開口の大きさ、形状（すなわち、体表上の照射野の大きさ、形状に相当）をリアルタイムに変更できるようになっている。

また、ＭＬＣ８には、例えばステッピングモータ等からなる回転駆動部１４が接続されている。ＭＬＣ８は、回転駆動部１４の駆動により、図２及び図３に示すｍ方向に所定の回転角度（以下、ＭＬＣ８の回転角度という）θずつ回転するようになっている。なお、図３に示すように、その各リーフ９１の移動方向が図３中のｚ軸と直交する方向に位置している場合、ＭＬＣ８の回転角度は０°、つまり初期位置としている。

更に、架台支持台４はその内蔵する架台駆動部１５によって架台３全体を時計回り、反時計回りの何れにも回転可能になっている。この架台駆動部１５の動作はコンソール５からの制御信号に基づいて行なわれる。

コンソール５は、図１及び図２に示す如く、放射線治療装置１全体を管理する主制御部１６の他、この主制御部１６の指示のもとに個々に割り当てられた処理を行なう照射制御部１７、寝台制御部１８、架台制御部１９、コリメータ制御部２０、及び投光器駆動部２１を有する。投光器駆動部２１は、架台３に取り付けられている３個の投光器（図示せず）を駆動させる。この３個の投光器が指示する位置と被検体Ｈの体表にマークされたアイソセンタを表す例えば十字のマーカーの位置とが一致するように天板２ａ上の被検体Ｈを位置決めすることにより、アイソセンタが放射線治療装置１の回転中心に一致することになる。

各制御部は例えば１台のコンピュータで機能的に構成され、そのメモリに予め内蔵されたプログラムに従って処理を行なう。主制御部１６はまた、インターフェース回路（以下、Ｉ／Ｆ回路という）２２を介して後述する治療計画装置に接続されており、これにより治療する照射野の形状に基づく照射野データを受けとることができるようになっている。主制御部１６は、更に、キーボード等の入力器２３及びＣＲＴからなる表示器２４に接続されているほか、手持操作器２５に接続されている。手持操作器２５は寝台２付近に吊持され、操作性の向上が図られている。

照射制御部１７は、ゲート信号のＯＮ／ＯＦＦにより放射線治療装置１からの放射線照射タイミングを制御するようになっている。また、架台制御部１８は、架台駆動部１５のステッピングモータの回転位置、回転スピード等を制御して架台３の回転速度や回転量等を制御するようになっている。さらに、寝台制御部１９は、寝台駆動部６に制御信号を送り、該寝台駆動部６による天板２ａの上下動並びに長手方向の移動量、及び支柱回転量並びにアイソセンタ回転量を制御する機能を備えている。

コリメータ制御部２０は、リーフ駆動部１２及び回転駆動部１４に制御信号を送り、各リーフ９１の移動位置及びＭＬＣ８の回転角度を制御可能に構成されている。

一方、この放射線治療装置１で放射線治療をするに際しては、治療計画データが必要である。本実施形態では、図１に示すように、放射線治療用ＣＴ装置（以下、単にＣＴ装置という）３０と、放射線治療計画装置（以下、単に治療計画装置という）３１と、Ｘ線シミュレータ３２とを備え、上記治療計画データを放射線治療装置１に供給可能になっている。

ＣＴ装置３０は、通常のＣＴスキャナである。また、放射線治療計画装置３１は、ＣＴ装置３０で得られた画像データに基づいて放射線治療計画を行なうために使用するもので、コンピュータ機能を備えているものである。すなわち、図２に示すように、ＣＲＴを有した表示部３３と、矩形ＲＯＩ、ポリライン、クロスＲＯＩやキーボード、トラックボール等の入力器を有した入力部３４と、全体を統括して制御すると共に、後述する図４の処理を行なう制御部３５と、この制御部３５で行なわれる処理の手順やその処理に必要なデータ等が予め記憶されていると共に、制御部３５により計算されたデータを一時的に記憶しておくための記憶部３６とを備えている。ここで、本発明において、制御部３５は請求項７及び請求項８記載の制御手段を形成し、記憶部３６が請求項７及び請求項８記載の蓄積手段を形成する。

この記憶部３６には、照射野の形状を示す画像情報としての照射野情報と、各リーフ９１の放射線透過率に関する情報であるリーフ情報と、係るリーフ情報を基に、過去の照射野情報（過去に特定した照射野の形状に関する画像情報）によって各リーフ９１をどの程度移動させたかという各リーフ９１の位置を特定した位置情報としてのリーフ制御情報が蓄積されている。従って、１つの照射野情報には、放射線治療を行う際の１つの特定されたリーフ情報を基にした１つのリーフ制御情報が特定されることになる。また一方、１つのリーフ情報からは、様々な照射野情報及び前記リーフ形状と前記照射野の形状とから特定されたリーフ制御情報が対応して蓄積されているのである。

このように、前記照射野情報及び前記リーフ情報を基に複数のリーフ９１をどのように重ね合わせるかによって、複数の放射線量毎の照射野を一度に設定するリーフ制御情報が特定されるのである。ここで、前記複数の放射線量毎の照射野とは、例えば地図の等高線のように、複数の照射野が放射線量毎に段階的に形成されるような放射線の照射野を指すものであり、単一の放射線量でまかなうことができる照射野ではなく、このように複合した照射野に対する放射線治療が要求される場合に有効である。

また、Ｘ線シミュレータ３２は、治療装置３３で設定されたアイソセンタの位置データに基づいて体表上でマーキングを行なう機能、及び照射野の形状をフィルムに撮影する機能等を有するものである。

次に、本発明に係る放射線治療装置の一実施形態における全体の動作について説明する。

放射線治療を開始するにあたり、オペレータは、まず、入力装置３４又は本発明の放射線治療装置１にネットワーク接続された他の装置等から患者情報が入力され、係る患者情報に該当する被検体ＨをＣＴ装置３０の寝台２に載置し、ＣＴ装置３０を駆動させてその被検体Ｈのスキャノ像及びアキシャル像等を撮影する。ここで、各リーフ９１のリーフ情報の初期的な情報が予め記憶装置３６に蓄積されていることを前提とするが、リーフ９１の構成が変更されたとき（放射線透過率が異なるリーフ９１の入れ替えが行われたとき）は、このとき該当するリーフ情報が入力装置３４によって入力される。

このスキャノ像及びアキシャル像等に基づく画像データは、治療計画装置３１に送られる。治療計画装置３１では、この画像データに基づく画像（スキャノ像、アキシャル像）が表示部３３のＣＲＴに表示される。このスキャノ像には、被検体Ｈの病変部が現れている。

オペレータは、このＣＲＴを見ながら、その病変部及びセイフティーマージンを考慮した照射野の形状及びその位置を、例えば入力部３４のポリラインにより指定する。

このようにしてオペレータが指定したターゲット形状及び位置データ（以下、単にターゲット形状データという）は、制御部３５に送られる。ここで、本発明における「ターゲット形状」とは、被検体の病変部の照射野の形状（範囲）を指し、当該「ターゲット形状」を基にリーフの移動によって形成された放射線照射予定の範囲を「照射野形状」として説明する。

このとき制御部３５及び記憶部３６は、図４に示す処理を行なう。なお、記憶部３６はメモリやハードディスク等の記憶手段とそれらに対して各種情報を読み書きするＣＰＵとからなり、制御部３５は例えば記憶部３６等の外部の装置のＣＰＵに対して各種情報の制御を要求するＣＰＵを有するものとして説明する。

すなわち、制御部３５は、入力部３４から送信された患者情報及びターゲット形状データを受信した（Ｓ１）後、当該患者情報及びターゲット形状データ（前記スキャノ像及びアキシャル像）を記憶部３６に送信する（Ｓ２）。そのターゲット形状データは、例えば図５に示すように、放射線量毎に複合した領域をなして得られるものであり、この時点で、放射線発生部７から出た放射線の放射線量に対して、所定の透過率（図中１００％、５０％、２５％、１２．５％、６．２５％、０％）毎に占められる領域（図中ハッチングで表示）を個別に入力部３４によって指定することができるようになっている。なお、前述したように、リーフユニット９を構成する各リーフ９１は、放射線パス方向に全てのリーフ９１が重なった部分では放射線を透過しない（遮蔽する）厚さになるように設定されているので、５つのリーフ９１を透過した領域は放射線の透過率が０％の領域である。

一方、現在のリーフ情報を更新した（Ｓ３）記憶部３６は、送信された患者情報及びターゲット形状データのうち、当該ターゲット形状データと同様の照射野情報が蓄積されているか否かを記憶部３６のＣＰＵに対して検索要求する（Ｓ４）。記憶部３６の記憶手段内に当該ターゲット形状データと同様の照射野情報が存在した場合（Ｓ４−Ｙｅｓ）には、当該照射野情報に関連付けられたリーフ情報が現在のリーフ情報（Ｓ２で更新したリーフ情報）と同じか否かを判別する（Ｓ５）。制御部３５から送信されたターゲット形状データ及び現在のリーフ情報と同様の照射野情報及びリーフ情報が、予め記憶部３６に記憶されていた場合（Ｓ５−Ｙｅｓ）、記憶部３６は、その該当する照射野情報に関連付けられたリーフ制御情報を制御部３５に送信する（Ｓ６）。

一方、送信されたターゲット形状データと同様の照射野情報が予め記憶部３６に記憶されていなかった場合（Ｓ４−Ｎｏ）又は、送信されたターゲット形状データと同様の照射野情報が予め記憶部３６に記憶されているが、その予め蓄積されていた照射野情報に関連付けられたリーフ情報が現在のリーフ情報とは異なる場合（Ｓ５−Ｎｏ）、記憶部３６のＣＰＵは、現在のリーフ情報を制御部３５に送信する（Ｓ７）。

制御部３５は、リーフ情報又はリーフ制御情報が記憶部３６から送信されたことを契機にして、リーフ情報が送信された場合（Ｓ８−Ｙｅｓ）、Ｓ１で得たターゲット形状データ及び送信されたリーフ情報を基にリーフ制御情報を演算し（Ｓ９）、演算されたリーフ制御情報を記憶部３６に送信する（Ｓ１０）。なお、ここで演算されたリーフ制御情報は、いわゆるビルドダウンも考慮して演算されることが望ましい。

ここで例えば、リーフ情報として各リーフの放射線透過率が全て５０％であった場合、制御部３５は、図５に示したターゲット形状データに応じて図６に示すようなリーフユニット９を構成するリーフ９１の各段の配置設定に関する情報（リーフ制御情報）を演算するのであり、具体的には、各リーフ９１をＸ方向にどれだけ動かせばターゲット形状データに近似する照射野を形成できるかを演算し、その変位をターゲット形状データ及びリーフ情報に関連したリーフ制御情報として記憶部３６に記憶するのである。なお、図６では、リーフ９１を同一方向に５（Ｚ方向）×５（Ｙ方向）に束ねたリーフユニット９Ａ，９Ｂが対向した態様を示した上面図であり、図６（ａ）が線源に近い側であり、順次図６（ｅ）までＹ方向に重ねられているものとするが、図６（ａ）〜図６（ｅ）の各段の配列順序は変更されてもよい。そして、図６（ａ）〜図６（ｅ）に示す各段のリーフ９１群毎の放射線の透過領域をそれぞれ対応させて示した図が図７である。

また、制御部３５によるリーフ制御情報の演算（Ｓ９）には、ＭＬＣ８の回転も考慮される。具体的には、仮想的にＭＬＣ８の回転角度を０°、つまり初期位置に設定した状態から、ＭＬＣ８の回転角度を予め決められたステップθ°（例えば１°）だけ増やし、ＭＬＣ８の回転角度が３６０°、つまりＭＬＣ８が仮想的に一回転するまでの個別の誤差面積（ＭＬＣの回転角度が１°、２°、３°、…毎にそれぞれの誤差面積Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３…）を制御部３５が求め、記憶部３６に記憶すると共に、記憶部３６に記憶された誤差面積Ｓ_１〜Ｓ_３６０の中から、最小となる誤差面積Ｓ_ｍｉｎを選択するのである。

次いで制御部３５は、照射野形状データ（選択されたＭＬＣの回転角度が選択されていればそれも反映させる）を図８に示すように作成し、この照射野形状をターゲット形状Ｔと重ねて表示部３３のＣＲＴに表示させる。

このとき、オペレータは、ＣＲＴを見ながら、図８に示すように作成された照射野形状が図５に示すようなターゲット形状Ｔに適しているか否かを判断する。この結果、例えばあるひとつのリーフ９１の位置が適していないと思われる場合トラックボール等を用いてそのリーフの指定、及び移動させたい位置等の信号（微調整信号）を制御部３５に送る。また、適していると判断した場合は、その旨を表す信号（以下、ＯＫ信号という）を例えばキーボードにより送る。

制御部３５は、この微調整信号が送られるか否かを待っており、微調整信号が送られた場合は、この微調整信号を読み込んで対応する処理を行なう。また、この微調整が行なわれた後、あるいは直接キーボードからＯＫ信号が入力された場合は、もう微調整は行なわないと判断する。

微調整は行なわないと判断した場合、制御部３５は、作成された照射野形状でよいかどうか判断する。この結果、他にもっと最適な照射野形状があると判断した場合は、新たにオペレータから指定される開度設定モードにしたがって、上述した処理を繰り返す。一方、この照射野形状でよいと判断した場合は、演算処理を終了する。

その後、記憶部３６は、制御部３５からリーフ制御情報が送信されたか否かを判定（Ｓ１１）し、リーフ制御情報が送信された場合（Ｓ１１−Ｙｅｓ）には、当該リーフ制御情報を患者情報及び／又はリーフ情報に関連付けて新たなリーフ制御情報として保存する（Ｓ１２）。このようにしてリーフ制御情報が制御部３５から送信されなかった場合（Ｓ１１−Ｎｏ）、すなわち、予め蓄積されたリーフ制御情報で間に合ったか、制御部３５からリーフ制御情報が送信され（Ｓ１１−Ｙｅｓ）、当該リーフ制御情報を患者情報及び／又はリーフ情報に関連付けて新たなリーフ制御情報として保存した（Ｓ１２）後に、再びリーフ情報の更新（Ｓ３）が作業者によって行われるまで待機状態（Ａ）となる。

このように治療計画がされた（記憶部３６からリーフ情報が送信されない（Ｓ８−Ｎｏ）か又は、記憶部３６にリーフ制御情報を送信した（Ｓ１０））後、例えば一週間経過した後で放射線治療が行なわれる。この治療に際して、放射線治療装置１のコンソール５の入力器２３を使って主制御部１６を起動させると、主制御部１６は、それまでに治療計画装置３１の記憶部３６に記憶されていたリーフ制御情報を読み出す。このリーフ制御情報をコリメータ制御部２０に渡すと、コリメータ制御部２０は、そのリーフ制御情報に従って各リーフが重畳する態様をなすようにリーフ駆動部１２を制御する（Ｓ１３）。

そして、リーフ制御情報によるリーフ駆動部１２（及び回転駆動部１４）の駆動により、ＭＬＣ８の各リーフ９は、治療計画装置３１で計画された位置に移動し、また、ＭＬＣ８全体は、治療計画装置３１で計画された位置まで回転する。従って、放射線発生部７から出た放射線は、ＭＬＣ８の照射開口に沿って絞られ、最終的には、放射線量毎に複合した照射野に対する放射線照射作業を多段階で行うことなく、最適な当該照射野に対して一度で放射線治療作業を行えるので、オペレータの作業効率を軽減した効果的な治療が行なわれることになる。

また、本実施形態において、ターゲット形状の指定をポリラインによって行なったが、本発明はこれに限定されるものではなく、上述した矩形ＲＯＩやボクセルデータ等を用いて指定してもよい。

また、本実施形態では、上述した図４の処理を放射線治療装置１で行なっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、治療計画装置３１で図４の処理を仮想的に行ない、この結果を放射線治療装置１に送るように構成してもよい。

また、本実施形態では、放射線治療システムを、放射線治療装置１、ＣＴ装置３０、治療計画装置３１、Ｘ線シミュレータ３２から構成したが、本発明は、これに限定されるものではなく、放射線治療システムとして、放射線治療装置１と、ＣＴ装置３０、治療計画装置３１、及びＸ線シミュレータ３２の機能を兼ね備えたＸ線ＣＴシミュレータとから構成してもよい。

さらに、上記説明では、２つのリーフユニット９を対向させた構成について説明したが、本実施形態では、図９に示すように、対向した２つのリーフユニット９が直交するように、２対のリーフユニット９を構成してもよい。このような構成を採用することにより、リーフ９１の移動方向が増える（１方向→直交する２方向）ので、対向した２つのリーフユニット９によって形成される照射野よりも複雑な照射野を形成することができる。

さらに、上記説明では、２つのリーフユニット９を対向させた構成について説明したが、一のリーフユニット９を構成する各段のリーフ９１群が他のリーフユニット９を構成する各段のリーフ９１群に対して重なるように配置してもよいし、リーフユニット９の断面がアレイ状になるように、リーフ９１を同一方向に規則正しく束ねることによって生じうる放射線の漏れを防ぐために、同一のリーフユニット９を構成する各段のリーフ９１群がリーフ９１間の間隙を覆うように互い違いに設置されてもよい。

加えて、本実施形態では、ＭＬＣ８自体を回転可能とした構成を採用したが、当該回転機構は必ず採用されなければならないものではない。なぜなら、本発明におけるリーフは、放射線を遮蔽する遮蔽材として照射野のみを形成する従来のリーフとは異なり、放射線に対して固有の透過率を有し、略柱状をなすリーフ９１が同一方向に束ねられるなどして、放射線を所望の強度毎に領域を形成するように透過する構成を有することが特徴だからである。そこでむしろ、本発明では、主要部であるリーフユニット９自体を回転可能としたり、リーフユニット９を構成するリーフ９１の各段が個別に回転可能となるように構成することによって照射野の形状を多様化させることもできる。

（他の実施形態）
また、本発明に係る放射線治療装置の他の実施形態として、複数のリーフ９１がリーフユニット９を構成するのではなく、個々のリーフ９１が独立して駆動させるようにしてもよい。すなわち、リーフ９１が各々同じ方向に束ねられてなるリーフユニット９を採用した場合には、リーフ９１の個々の形状（例えば矩形）に依存して照射野が決定されるので、その自由度を高めるために、個々のリーフ９１の駆動方向をリーフユニット９に制限させることなく構成したものである。そして、前述の実施形態のように、リーフユニット９の各リーフ９１同士を対向させて配置するのではなく、放射線に対してリーフ９１が重畳するように配置したものである。

なお、本実施形態では、各リーフ９１が独立した方向に設置されているので、リーフ情報にリーフ９１の各々が予め配置された位置情報を含め、リーフ制御情報には、前述の実施形態のように各リーフをＸ方向にどの程度移動させればよいかという情報だけでなく、当該リーフ９１が移動させる変位を示す変位情報を含めることが必要である。

さらに、本発明に係る放射線治療装置の他の実施形態として、複数のリーフ９１がリーフユニット９を構成するのではなく、前記ターゲット形状に応じて凹凸部が表面に形成された厚さが不均一のリーフ９１を採用してもよい。

上述の各実施形態は、本発明の一例であり、本発明は各実施の形態に限定されることはない。また、この他であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

本発明に係る放射線治療装置の一実施形態における構成を示すブロック図。 本発明に係る放射線治療装置の一実施形態における構成を示す斜視図。 本発明に係る放射線治療装置の一実施形態におけるリーフユニットの構成を示す斜視図。 本発明に係る放射線治療装置の一実施形態における動作を示すフローチャート。 本発明に係る放射線治療装置の一実施形態において目的とするターゲット形状を示す図。 本発明に係る放射線治療装置の一実施形態における各段のリーフの動作を示す上面図。 本発明に係る放射線治療装置の一実施形態において形成された各段のリーフの照射野を示す図。 本発明に係る放射線治療装置の一実施形態における各リーフによって形成された合成照射野を示す図。 本発明に係る放射線治療装置の他の実施形態におけるリーフユニットの構成を示す斜視図。 従来の放射線治療装置の概略構成を示す斜視図。 従来の放射線治療装置の概略構成を示す斜視図。

符号の説明

１ 放射線治療装置
２ 寝台
２ａ 天板
３ 架台
４ 架台支持体
５ コンソール
６ 寝台駆動部
７ 放射線発生部
８ ＭＬＣ
９ リーフユニット
１２ リーフ駆動部
１４ 回転駆動部
１６ 主制御部
１７ 照射制御部
２０ コリメータ制御部
３０ ＣＴ装置
３１ 治療計画装置
３２ Ｘ線シミュレータ
３３ 表示部
３４ 入力部
３５ 制御部
３６ 記憶部
９１ リーフ

Claims (12)

1. 線源から被検体の病変部に向けて放射された放射線の照射方向に沿って重なる位置に複数の放射線透過体が配置され、それらの放射線透過体が、前記放射線の一部を遮るように独立して移動可能とされたことを特徴とするコリメータ。
2. 線源から被検体の病変部に向けて放射された放射線の一部を遮るように放射線透過体が設置されたコリメータを備え、
   前記病変部の放射線量毎の照射領域に応じて前記放射線透過体の厚さが変化していることを特徴とする放射線治療装置。
3. 固有の放射線透過率を有する複数の放射線透過体が線源から被検体の病変部に向けて放射された放射線の一部を遮るように独立して移動可能とされたコリメータを備え、被検体の病変部の所望の放射線量毎の照射領域及び各放射線透過体の放射線透過率に応じて前記放射線透過体を移動させて放射線治療を行うことを特徴とする放射線治療装置。
4. 固有の放射線透過率を有し、柱形状をなす複数の放射線透過体を断面形状がアレイ状となるように束ねてなる放射線透過体ユニットを有し、被検体の病変部に照射する放射線の放射線量毎の照射領域及び各放射線透過体の放射線透過率に応じて、前記放射線透過体が移動可能とされたことを特徴とする放射線治療装置。
5. 前記放射線透過体ユニットが複数設けられ、前記放射線のパスを挟んで対向するように設置されたことを特徴とする請求項４に記載の放射線治療装置。
6. 一の前記放射線透過体ユニットの前記放射線透過体と他の前記放射線透過体ユニットとが重畳するように前記複数の放射線透過体ユニットを配設したことを特徴とする請求項４に記載の放射線治療装置。
7. 前記放射線透過体の放射線透過率が略均一であることを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載の放射線治療装置。
8. 固有の放射線透過率を有する複数の放射線透過体が線源から被検体の病変部に向けて放射された放射線の一部を遮るように独立して移動可能とされたコリメータと、被検体に放射線を照射する病変部の放射線量毎の照射領域に関する照射情報及び各放射線透過体の照射線透過率に関する放射線透過体情報が予め蓄積された蓄積手段と、前記照射情報及び放射線透過体情報に基づいて各放射線透過体を移動させる制御手段とを備え、その制御手段によって透過率が制御された前記コリメータを介して放射線が照射されることにより被検体の病変部に所望の放射線量毎の照射領域を形成して放射線治療を行うことを特徴とする放射線治療システム。
9. 固有の放射線透過率を有する複数の放射線透過体を断面形状がアレイ状となるように重畳させてなる放射線透過体ユニットを有するコリメータと、被検体に放射線を照射する病変部の放射線量毎の照射領域に関する照射情報及び各放射線透過体の照射線透過率に関する放射線透過体情報が予め蓄積された蓄積手段と、前記照射情報及び放射線透過体情報に基づいて各放射線透過体を移動させる制御手段と、その制御手段によって透過率が制御された前記コリメータを介して放射線が照射されることにより被検体の病変部に所望の放射線量毎の照射領域を形成して放射線治療を行うことを特徴とする放射線治療システム。
10. 前記放射線透過体ユニットが複数設けられ、前記放射線のパスを挟んで対向するように設置されたことを特徴とする請求項９に記載の放射線治療システム。
11. 一の前記放射線透過体ユニットの前記放射線透過体と他の前記放射線透過体ユニットとが重畳するように前記複数の放射線透過体ユニットを配設したことを特徴とする請求項９に記載の放射線治療システム。
12. 前記放射線透過体の放射線透過率が略均一であることを特徴とする請求項８〜１１の何れかに記載の放射線治療システム。
    

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