JP2005512699A - 放射線療法システム - Google Patents

Abstract

本発明は、特に放射線療法における腫瘍治療用の、患者（１３）におけるアイソセンタ（１４）上へ治療ビームを方向づけるための放射線療法システムに関する。前記放射線療法システムは、その上に患者（１３）が置かれる土台（１５）と、放射線装置、より具体的には、治療ビーム（１２）を発生させる線形加速器（１）とを含んでなる。本発明によれば、治療ビーム（１２）の方向は、ヘキサポッド（３、４、５、６、７、８、９、１０）によって調節されうる。

Description

本発明は、請求項１の前文に記載の特徴による放射線療法システムに関する。

既知の放射線療法システムは、その上に患者が置かれる少なくとも１つの土台、いわゆる患者の寝台と、放射線装置、具体的にはいわゆる線形加速器とからなる。線形加速器は通常、フレーム、いわゆるガントリーに固定されている。ガントリーは通常、可動式構成で備えられており、すなわち、これは寝台上に置かれた患者の周りを回転可能である。線形加速器で生じる照射野は集束機器、すなわちいわゆるコリメータにおいて集束され、かつ場合により成形され、すなわち照射野の形状が腫瘍の形状に適応され、有効な照射を可能にする。

放射線療法において直面する１つの問題は、放射線または照射野ができる限り正確に腫瘍に当たり、隣接組織を回避するようにして線源に対して腫瘍および患者を配置することである。主に、併用もされうる２つの可能性がある。一方では、線源は固定されたままであり、患者および腫瘍をこれに対して移動させることができる。他方では、患者を固定させることができ、かつ線源を移動させることができる。患者の位置を変更するために、寝台に固定されている患者が、寝台の位置が調節されるようにして移動されるということにすべて基づく種々のシステムが周知である。

ＤＥ１９７２８７８８号は、治療装置に対して患者を位置決めするための方法を記載している。この場合、患者の実際の位置は、ＣＣＤカメラおよび画像処理とモーフィングによって測定され、予め決定された所望位置と比較される。次いで、寝台のサーボモータが始動し、これにより患者が所望位置に戻される。この始動制御は、患者の呼吸動作に対する反応をも可能にするために秒または１０分の１秒サイクルで行われる。

さらに、ＤＥ１９８０５９１７号により、患者の位置が放射線療法システム中に認識されうるとともに、患者をそれに応じて位置決めすることができる方法が周知である。このために患者の体の表面構造が、少なくとも２個のセンサで検出され、設定画像と比較され、その結果、所望位置からの患者の現在位置の逸脱を認識することができる。次いで、場合により位置逸脱の修正を行うことが可能である。

線源の調節については、これがガントリーの回転によって起こりうることも周知である。さらに、米国特許第６，０５２，４３６号は、その上の付属されたコリメータを有する線形加速器が移動されうる２本のガイドレールが患者上に固定されている放射線療法用の装置を開示している。ガイドレール内のスロットによって、放射窓が線形加速器の移動後に変更するようにしてコリメータのプレートが移動し、放射窓の形状が腫瘍の形状に調節されるようになる。

周知の解決法にもかかわらず、患者、換言すれば、線源に対する腫瘍のアイソセンタの位置決めが依然として不正確であるという問題がある。さらに、周知の放射線システムは、線源が患者に対する範囲内でのみ調節可能であり、その結果として、異常な角度からの照射が必要以上に困難または複雑な器具にしてしまうという不利点をもたらす。

したがって、本発明の目的は、前述の不利点を回避する放射線療法システムを提供することである。最適な腫瘍の治療を達成するために、線源が最も迅速かつ最も正確な方法で患者に対して設定しうる装置が提供されることである。

この目的は、請求項１に記載の放射線療法システムによって達成される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

本発明による放射線療法システムは、少なくともその上に患者が置かれる土台と、照射装置、特に治療ビームを発生する線形加速器とからなる。「治療ビーム」なる用語は、線形加速器によって生じる全種類の放射線、すなわち、光子放射線および電子放射線を指す。さらに、この用語は、点状放射線ビームを包含するだけではなく、いわゆる照射野をも包含する。本発明によれば、治療ビームの方向が少なくとも１つのヘキサポッドによって調節可能であることが意図されている。「ヘキサポッド」なる用語は、いわゆるスチュアート(Stewart)原理（Ｄ．スチュアート(Stewart)著「６自由度のプラットホーム(A Platform With Six Degrees of Freedom)」、ユー ケー（ＵＫ）インスティテューション オブ メカニカル エンジニアズ プロシーディングズ（Institution of Mechanical Engineers Proceedings）、１９６５〜６６年、第１８０巻、第１部、第１５号）により作動する装置を指す。ヘキサポッドは、６個のストラットまたはステー、特に、それぞれ上部プラットホームと下部プラットホームとの間に延在する油圧シリンダまたは電動スピンドルを含んでなる。２つのプラットホームの１つは固定または不動固定されているが、もう１つはストラット、ステー、またはスピンドルの長さの変更によって移動される。ヘキサポッドにより、６つの座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ、シータ−Ｘ、シータ−Ｙ、シータ−Ｚ）に沿った、またはその周りの複合並進運動および回転運動が可能となる。結果として、ヘキサポッドは６つの自由度を有する。したがって、治療ビームの方向を規定するためのヘキサポッドの使用は、その迅速かつ正確な位置合わせを可能にする。これは実際の操作では、ガントリーを回転させることによって粗い位置合わせがあり、次いで特にヘキサポッドによって精妙な調節が起こり、治療ビームがヘキサポッドで位置合わせされるようになることを意味する。これにより特に迅速かつ正確な位置合わせが可能となる。さらに、治療ビームを位置合わせするためのヘキサポッドの使用は、他の調節可能性（いわゆる複合テーブルなど）と比べて空間の必要度を低くすることを可能にする。ヘキサポッドはさらに全体的な寸法が比較的小さい。

ヘキサポッドは、線形加速器とコリメータとの間に取付けられ、特にリングディスクとともに挿入されることが好ましい。さらに、少なくとも１個のセンサがヘキサポッド及び／又は線形加速器及び／又はコリメータ上に備えられ、それにより患者の位置が検出できることが好ましい。２個のセンサが備えられていることが好ましい。ヘキサポッドもしくは線形加速器またはコリメータ上に１個のセンサのみを備え、もう１個は治療室の他の所望箇所に備えることもできる。これにより、少なくとも２つの画像が得られ、互いに比較することができるため、患者の位置の正確な測定が確実に行われる。

本発明の特に好ましい実施形態により、ヘキサポッドは、治療ビームが腫瘍の形状に従い誘導されうるようにして制御可能となる。かかる制御は、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）などの３次元画像を得る方法によって、腫瘍の形状および患者における腫瘍の位置を検出することを可能にする。かかるデータに基づき、治療ビームはこうして位置合わせされ、ヘキサポッドによって移動し、ビーム誘導要素がこれによって設定され、治療ビームは腫瘍の形状に従い、このようにして、確実に腫瘍が完全に照射され、同時に、隣接組織が照射によって影響されることが予防される。さらに、腫瘍の形状に沿った治療ビームの誘導により、例えば、腫瘍サイズに関する不確実性の要因が排除されうるとともに、その有効な照射が確保されるため、可能な限り低い用量での作業が可能である。

以下、同封の図面を参考にして本発明をより詳細に説明し、記載する。

発明を解決するための最良の形態

（唯一の）図１に示されているように、本発明による放射線療法システムは、線形加速器１を含んでなる。線形加速器１は、所望の形状を推測することができる。これは床に立つ装置として配置されうるが、天井に取付けられる装置としても配置されうる。線形加速器１は通常、フレーム、いわゆるガントリーに固定される。治療に必要な放射線は、線形加速器で周知の方法で発生される。こうして、それぞれの矢印によって示されている治療ビーム１２は、線形加速器１のヘッド２を通過する。本発明によれば、線形加速器１のヘッド２とコリメータ１１との間にヘキサポッドが備えられている。ヘキサポッドは、２つのプラットホーム３および１０を含んでなり、プラットホーム３は線形加速器１、好ましくはそのヘッド２に固定されており、可動式プラットホーム１０はその調節のためにコリメータ１１に固定されている。コリメータ１１の代わりに、所望の用途に応じて、所望の集束またはビームガイド要素を備えることが可能である。

ヘキサポッドのプラットホーム３および１０は、環状に構成されており、したがって、その中を治療ビーム１２が通過する通路開口部１６および１７を含んでなる。プラットホーム３は線形加速器１またはそのヘッド２と固定して接続されており、こうしてその位置に固定されているヘキサポッドのプラットホームを形成することが好ましい。プラットホーム１０は、ストラット４、５、６、７、８、および９の長さを変更することによって調節可能であるが、「ストラット」なる用語も同じように作動するステーもしくはスピンドルまたは一般の並進運動装置に関する。ストラット４、５、６、７、８、及び／又は９は、矢印１８によって示されているように、それらの軸に沿って長手方向に調節可能である。したがって、少なくとも１個のストラット４、５、６、７、８、及び／又は９の長さを変更することによって、調節可能なプラットホーム１０はその位置が変更され、ビームガイド要素としてのコリメータ１１はそれに応じて連動する。これによりさらに治療ビーム１２の照射角度が変更する。こうして、治療ビーム１２は、土台１５にストラップで固定されている患者におけるアイソセンタ１４にできる限り正確に対応するように位置合わせされうる。かかるアイソセンタ１４は、例えば、放射線療法によって治療されるべき腫瘍であると理解される。

それにより患者１３の位置が土台１５に固定されうるセンサシステムが提供されることが好ましい。例えば、センサ２０および２１をプラットホーム１０上に備えることができる。患者１３の体およびその位置を継続的にスキャンし、または患者１３の表面形状をスキャンするスキャニングシステムをセンサ２０および２１として用いることができる。センサ２０および２１は、点破線２２および２３によって示されているように、患者１３の方へ配置される。したがって、センサ２０および２１は、土台１５上の患者１３の位置を検出し、かつアイソセンタ１４および治療ビーム１２が互いに対して最適に位置合わせされているかどうか、すなわち治療ビーム１２がアイソセンタ１４に正確に当たるかどうかを確認するために使用される。逸脱が測定される場合は、治療ビーム１２が再調節され、これがさらに正確にアイソセンサ１４に当たるように前述のヘキサポッドが制御される。

あるいは、予定された位置から患者１３の実際の位置からの逸脱の場合、放射線システムは、周囲組織への損傷を防ぐために切断される。図１は、そのつど１つの信号出力３１によってヘキサポッドと接続されている制御装置３０を概略的に示す。制御装置３０はさらに、異なる入力部、例えば、センサ２０および２１の入力部３２および３３を含んでなる。さらに、制御装置３０は、ＣＴなどの画像装置の信号入力部をも含んでなりうる。制御装置３０は、全６つの自由度で治療ビーム１２の可能な限り最も正確な位置合わせを達成するために、ヘキサポッドの各ストラップ４、５、６、７、８、９を永久にかつ個別に制動することが意図されている。

放射線療法の別の実施形態では、その上に患者１３が置かれる土台１５が調節可能な構成で備えられている。この調節可能性は、それにより土台１５が調節されうるヘキサポッドが備えられるようにして達成される。土台１５の位置を変更するためのヘキサポッドの具備により、ヘキサポッドが６つの自由度で調節可能性を確保するという利点が得られる。土台１５および患者１３は、連続的に、かつ低い空間必要度で任意の位置へもたらしうる。さらに、ヘキサポッドは、土台１５のきわめて正確かつ迅速な調節機能を確実なものにする。

本発明による放射線療法システムを示す概略図である。

Claims (8)

1. その上に患者が置かれる少なくとも１つの土台と、放射線装置、特に治療ビームを発生する線形加速器とからなる放射線療法システムにおいて、治療ビーム（１２）の方向が少なくとも１つのヘキサポッド（３、４、５、６、７、８、９、１０）によって調節可能であることを特徴とする放射線療法システム。
2. 前記ヘキサポッド（３、４、５、６、７、８、９、１０）が、線形加速器（１）とコリメータ（１１）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の放射線療法システム。
3. 前記ヘキサポッドのプラットホーム（３、１０）が、前記治療ビーム（１２）の通過を可能にする通路開口部（１６、１７）が備えられ、特に前記プラットホーム（３、１０）が環状の配置で備えられるようにして構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の放射線療法システム。
4. 前記ヘキサポッド（３、４、５、６、７、８、９、１０）が、前記治療ビーム（１２）が腫瘍の形状に従い誘導されうるようにして制御可能であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の放射線療法システム。
5. 前記土台（１５）上の前記患者（１３）の位置が検出されうる少なくとも１個のセンサ（２０、２１）が、前記ヘキサポッド（３、４、５、６、７、８、９、１０）及び／又は線形加速器（１）及び／又は前記線形加速器（１）のヘッド（２）上に備えられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の放射線療法システム。
6. ２個のセンサ（２０、２１）が位置を検出するために備えられていることを特徴とする、請求項５に記載の放射線療法システム。
7. 前記センサ（２０、２１）によって前記患者（１３）の実際の位置を所定の所望位置と比較し、かつ前記治療ビーム（１２）が前記患者におけるアイソセンサ（１４）に少なくともほぼ正確に当たるようにヘキサポッド（３、４、５、６、７、８、９、１０）を制御する制御装置（３０）が備えられていることを特徴とする、請求項５または６に記載の放射線療法システム。
8. 前記土台（１５）が、少なくとも１つのヘキサポッドによって調節可能であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の放射線療法システム。

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