JP2005532109A - コリメータヘルメットがコリメータ開口を制御するための滑動可能なプレートを備える、放射線治療のための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

焦点を囲む空間ドーズ分布を変更する放射線治療デバイス及び方法が開示される。ソース・キャリア構成体における放射線ソースのサブセットは、コリメータ通路入口に対して変位可能であり、一方、ソースの残りは、前記コリメータ通路入口に対して固定される。

Description

本発明は、放射線ソースを担持するソース・キャリア構成体と、ソースから実質的に共通の焦点に向かって発せられる放射線を向けるコリメータ本体とを備えるタイプの放射線治療デバイスに関する。本発明は、そのような焦点を囲む空間ドーズ分布を変更する方法にも関する。

外科技術の開発は、何年にもわたって大きく進歩した。例えば、脳を手術する必要がある患者は、今日、患者に対して非常にわずかな外傷を有する非侵襲的な手術を受けることができる。

Ｌｅｋｓｅｌｌガンマ・ナイフ（登録商標）は、ガンマ放射線によってそのような手術を提供する。放射線は、固定された放射線ソースから放出され、コリメータ、すなわち制限された断面のビームを得るための通路又はチャネルによって、画定されたターゲットに向かって集束される。各ソースは、介在する組織にわずかなドーズだけを提供し、結果として生じる最大放射線ドーズは、放射線ビームが交差する共通の焦点だけで得られることができる。ターゲット体積は、異なるサイズのコリメータを選択することによって、例えば放射線を受けるべき癌のサイズに応じて決定される。半球状に形成された「ヘルメット」と呼ばれるタイプのコリメータ本体は、ターゲット領域又は焦点の場所で、所定の放射線ビーム径が提供される１つの画定されたサイズのコリメータが提供される。他のビーム径が所望であれば、ヘルメットは、適切なサイズのコリメータを有する他のヘルメットに変更されなければならない。

放射線治療は、上述の機器で首尾よく実行されることができるが、ヘルメットを変更する間に消費される時間を低減することが望ましいことがある。

米国特許第５７５７８８６号は、コリメータ・キャリアが、ソース・キャリア内の放射線ソースの分布に一致して分布された異なる開口径のいくつかのコリメータのセットを担持する医療放射線ユニットを開示する。コリメータ・キャリア及びソース・キャリアは、互いに対して回転されなければならず、それによって、あるコリメータのセットから他のコリメータのセットへの変更を可能にする。これは、コリメータ・サイズを変更することを可能にするために、いくつかのヘルメットを使用する必要性を取り除く。しかしながら、焦点を囲む異なる空間ドーズ分布を選択することは、可能性に関してまだ大きく制限されている。他の実施例は、ＥＰ１０５７４９９に開示されるような完全体放射線治療デバイスであり、これは、同様に、空間ドーズ分布の変更に関して大きく制限されている。

本発明の目的は、従来技術のデバイスの欠点を緩和する放射線治療デバイス及び方法を提供することである。

これは、添付の請求項に規定されるような放射線治療デバイス及び方法によって達成される。

本発明は、焦点を囲む空間ドーズ分布の変更に関する豊富な変化が、放射線治療デバイス内のいくつかの放射線ソースを変位可能にし、同時に前記デバイス内の他の放射線ソースをそのままに維持することによって可能にすることができるという理解に基づく。本発明は、すべてのソースが同時に移動する可能性を除外するものではなく、それとは対照的に、全数のうちから限定された数のソースを移動する、すなわち、例えば全ソース本体を移動することによるすべてのソースを移動する従来の方法に対する代替としての選択肢を提供する。本発明は、以下に記載されるように、例えば様々な異なるドーズ勾配などのいくつかの利点を提供する。

したがって、本発明の一態様によれば、放射線治療デバイスが提供される。それは、放射線ソースを担持するソース・キャリア構成体を備える。それは、また、前記ソースから発する放射線を実質的に共通の焦点に向けるために、適切に長くかつ狭いスルーホールの形態でのコリメータ通路を有するコリメータ本体を備える。各コリメータ通路は、前記放射線を受容するための入口を有する。ソース・キャリア構成体は、前記ソースのサブセットが、前記コリメータ通路入口に対して変位されることを可能にするように配置され、一方、前記ソースの残りは、前記入口に対して固定され、それによって前記焦点を囲む空間ドーズ分布の変更を可能にする。

本発明の上記態様に類似して、本発明の他の態様によれば、焦点を囲む空間ドーズ分布を変更する方法が提供される。方法は、前記ソースのサブセットを、前記コリメータ通路入口に対して変位させ、一方、前記ソースの残りを、前記コリメータ通路入口に対して固定されたままにすることを特徴とする。

ソース・キャリア構成体は、ソースのサブセットが変位されることを可能にし、一方、これらのソース並びにソースの残りが、変位の前及び後の両方でソース・キャリア構成体によって担持される、様々な方法で設計されることができる。放射線治療の間のそのような選択的なソースの変位は、多くの利点を提供する。

本発明の少なくとも１つの実施例によれば、ソース・キャリア構成体は、６個又は８個、又は６０個などの少なくとも２個以上の多数のセグメントを備える。各セグメントは、前記ソースのサブセットを担持し、かつ個別に変位可能である。実用的な理由のために、記載されるようなセグメントに分けられたソース・キャリア構成体を有することが好ましい。しかしながら、代替は、コリメータ本体に個別に可動なセグメントを提供することであり、他の代替は、コリメータ本体及びソース・キャリア構成体に個別に可動なセグメントを提供することである。しかしながら、以下に、ただ１つのセグメントに分けられたソース・キャリア構成体が議論される。

セグメントは、個別に変位可能でありかつ制御可能であるため、第１の断面又は径の放射線ビームを焦点に向かって向けるコリメータ通路に対して、入口を位置合わせした１つ以上のセグメントを有することが可能であり、かつ第２の断面又は径のビームを与えるコリメータ通路に対して、入口を位置合わせした１つ以上のセグメントを同時に有することが可能である。さらに、１つ以上のセグメントは、完全に又は部分的に遮断されることができ、すなわち、すべての又はいくつかのソースは、コリメータ通路入口間、又はコリメータ通路入口の近くに配置される。任意の２つのセグメントが、必ずしも同じ方向又は平行な方向に変位可能でなければならないことはなく、それとは対照的に、各セグメントは、それ自身の線形方向に変位可能であることができることに留意されたい。

残りを活性のまま維持しながら、１つ以上のセグメントを遮断できる、すなわち前記セグメントにおける放射線ソースを遮蔽する１つの利点は、それによって、その方向からのドーズ勾配が変更されることである。したがって、所定の方向だけから放射することが可能であり、それによって、例えば、患者の身体におけるある重要な構造が不必要に暴露されることを防ぐ。

ソースは、ソース・キャリア構成体のパターンで配置され、前記パターンは、好ましくは、コリメータ通路入口の少なくとも１つのグループ又はセットのパターンに対応する。したがって、ソースは、所望の空間ドーズ分布を提供するように、コリメータ通路入口の前記セットと位置が合って配置されることができ、又は、ソースのいずれも、コリメータ通路入口と位置が合っていないときに、ソースは、コリメータのそのセットから完全な遮断位置に取り除かれることができる。前記セグメントにおけるソースのいくつかだけが前記入口と位置が合い、一方、他のソースが遮断されるように、セグメントの変位が行われることもできる。

コリメータ本体は、コリメータ通路のいくつかのグループ又はセットを備えることもでき、各セットは、それぞれ焦点に向かう特定の断面又は径の放射線ビームを提供するように設計される。コリメータ通路の各セットの入口は、ソース・キャリア構成体上のソースのパターンに本質的に対応するパターンを適切に有する。コリメータ通路入口のこれらのセットは、ソースのサブセットが変位されるとき、コリメータ通路入口のあるセットから他のセットへ変更することが可能であり、それによって、結果として生じるビーム径及び焦点を囲む空間ドーズ分布を変更する。異なる断面又は径を有するコリメータ通路のセットの数は、３個又は４個、或いはより多くなどの２個より多いことができる。

コリメータ通路入口のセットは、様々な方法でコリメータ本体に配置されることができる。例えば、各セットは、クラスタに配置されたコリメータ通路の特定のサイズ、したがって他のセットとは別個のサイズを有することができる。代わりに、１つのセットのコリメータ通路入口は、他のセットのコリメータ通路入口に対してばらばらの関係で配置されることができる。この第２の代替は、例えば以下のように実施されることができる。コリメータ通路入口の各セットは、コリメータ通路入口の多数の行を備える。例えば、３個のセットがコリメータ本体に備えられるなら、第１のセットからの行は、それに隣接して第２のセットからの行を有することができ、第２のセットは、隣接として第３のセットからの後続の行を有し、第３のセットからの後続の行に、再び第１のセットからの行が続く。この交互のパターンは、ソースが、また、対応する行のパターンで適切に配置され、２つの隣接するソースの行間の距離は、同じセットからコリメータ通路入口の２つの離間した行間の距離に等しいことを意味する。したがって、ソースの行間の距離は、この場合、コリメータ通路入口の２つの連続する行（異なる通路断面又は径を有する）間の距離の約３倍であろう。

コリメータ入口の行は、完全に直線である必要はなく、行における入口は、例えば、空間を節約するために真っ直ぐな想像線に沿ったジグザグ・パターンに配置されることができることが分かる。同じ理由で、これは、ソースの行にも当てはまる。

各セットが生成されたビームの異なるサイズを有する、好ましくは平行のコリメータ通路入口の行のいくつかのセットを有する代わりに、ただ１つのセット、すなわちただ１つのビームのサイズに、コリメータ通路のいくつかの行を提供することも考えられる。これは、記載されるように、空間ドーズ分布の変更も可能にする。

ソース又はその少なくともサブセットは、コリメータ通路入口の前記行に対して実質的に垂直な方向に、かつコリメータ通路入口の前記行を交差して配置されることができる。コリメータ通路のいくつかのセット（異なるビーム・サイズ）が提供されるなら、そのような変位は、１つのセットから他のセットに変更することを可能にし、それによって、ビーム・サイズ及び従って焦点を囲む空間ドーズ分布を変更する。コリメータ通路の行の単一のセット（１つのビーム・サイズ）だけが提供されるとき、有用であることもできるそのような運動のさらなる特徴は、ソースの１つ又は複数の行が変位されたとき、コリメータ通路入口の端部の行を通過する。これは、結果として、ソースの１つ又は複数の行が塞がれ又は遮断され、一方、ソースの行の残りが、コリメータ通路入口の１つ又は複数の行と位置合わせされる。これは、患者の所定の部分、例えば目が保護されるべきであれば、又はドーズ勾配が変更されるべきときに任意の他の理由に関して有用であることができる。

本発明は、ソースの前記セットの相対変位が、本質的に直線、すなわち線形運動であることを可能にする。ソースの線形又は並進変位が、回転運動を呈する伝統的な従来技術のデバイスと比べて完全に異なるアプローチであることは明らかである。線形変位は多くの利点を有するが、代わりとして、湾曲又は回転運動、又は組み合わせられた線形又は回転運動でも除外しない。上述されたようにセグメントが使用されたとき、セグメントは、好ましくは、コリメータ本体の包絡表面又は側方領域に沿って変位可能であり、これは、適切に線形並びに湾曲変位に適応する。換言すれば、ソースは、コリメータ本体に対して実質的に一定のレベルで維持され、すなわちソースは、これに関連してコリメータ本体から持ち上げられない。

ソースの前記サブセットの線形変位、すなわち直線での均一な運動を可能にする放射線治療デバイスは、良好な手術の信頼性を提供する。線形運動は、例えば剛直で正確なベアリング構成体を備える、機械的な手段によってなど、信頼性があり剛直な端部位置の提供を可能にする。したがって、コリメータ通路入口に対するソースの配置は容易にされる。また、線形変位の使用は、治療空間の任意の形態が選択されることを可能にするが、また最適な放射線保護を有する。さらに、線形運動は、一般に、大きな径に関する回転運動より加速及び減速のためにより少ないエネルギーを必要とする。

コリメータ入口の少なくともサブセットに関するソースのサブセットの線形変位は、前記ソースの少なくとも１つ又は複数、或いはすべてが、遮断される、すなわちコリメータ入口と位置合わせされないことを可能にする。

コリメータ通路入口に関するソースの直線変位が、入口をまだ維持している間にソースを移動することによって、又はソースをまだ維持している間に入口すなわちコリメータ本体の少なくとも一部を移動することによって、又はソース及び入口の両方を同時に又は連続して移動することによって、達成されることができることを理解されたい。線形変位は、様々なアクチュエータ手段によって実施されることができる。

線形変位は、様々な方向で実行されることができる。線形変位は、以下の方法で定義されることができる。第１に、デカルト座標系などの２つの座標系が定義され、１つの座標系は、相対変位に含まれる各対象物に関する。例えば、ソースのサブセットは、第１の座標系に配置されると考えられることができ、コリメータ通路入口のサブセットは、第２の座標系に配置されると考えられることができる。各座標系が、対象物の運動に従うと仮定して、すなわち各対象物が、それ自身の座標系において変更されない位置及び方向を有すると仮定して、前記対象物（例えばセブセット）が、互いに対して変位されるとき、第２の座標系（又はそのそれぞれの座標軸）に対して第１の座標系の角度が変更されないままであるなら、前記変位は線形であろう。換言すれば、座標系は、角度を変更せずに、相対運動を実行し沿って対象物を担持すると考えることができる。線形変位と対照的に、回転変位は、結果として座標系の角度変更、又は座標系における対象物の位置又は方向の変更を生じる。

本発明の少なくとも１つの実施例によれば、ソース・キャリア構成体及びコリメータ本体は、少なくとも円の弧、好ましくは全円の断面を有し、ソース及びコリメータ本体入口は、円又は円の弧に沿って円周に分配される。そのような場合、線形変位は、前記断面に対して実質的に垂直方向に、すなわち円又は円の弧の中心軸に実質的に平行に実行されることができる。中心軸は、円筒形γ、φ、ｚ座標系におけるｚ軸として記載されることもできる。ソース及びコリメータ通路入口は、そのような座標系において、少なくともφ方向（角度方向）に分配される。コリメータ通路入口及びソースは、ｚ軸（中心軸）に平行に互いに対して線形に変位可能である。しかしながら、以降に記載されるように、中心軸に対して変位方向の傾斜が存在することができる。

中心軸は、デカルト座標系であるＬｅｋｓｅｌｌ ｘ、ｙ、ｚ座標系におけるｚ軸に一致することができ、その座標系において、ｘ軸は、患者の一方の耳から他方の耳へ引いた線に平行に延び、ｙ軸は、患者の首から鼻へ引いた線に平行に延び、かつｚ軸は、患者の身体の長手方向に平行に延びる。しかしながら、患者は、中心軸に対して傾斜されることができ、上述の場合に、線形変位は、中心軸よりむしろ前記Ｌｅｋｓｅｌｌ ｚ軸に対して定義されることができる。したがって、線形変位は、前記Ｌｅｋｓｅｌｌ ｚ軸に平行であることができ、又は前記Ｌｅｋｓｅｌｌ ｚ軸に対して幾分傾斜されることができる。傾斜された線形方向の場合に、その方向は、好ましくは、以降に記載されるように、幾分円錐形のソース・キャリア構成体が使用される場合であることができる、中心軸又はＬｅｋｓｅｌｌ ｚ軸と交差する。

コリメータ本体及びソース・キャリア構成体の断面は、円形でなければならないことはなく、それらの断面は、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形などの多角形を画定することができる。ソースは、上述の例にように前記断面に本質的に垂直に変位可能であることができ、又はソースは、接線方向に、すなわち多角形の側辺に沿って変位されることができる。コリメータ本体及びソース・キャリア構成体は、多角形の一部、すなわち六角形を半分に切断したなどの開放された断面を描くことができることを理解されたい。

前述されたように、ソース・キャリア構成体は、幾分円錐形の形状を有することができる。したがって、本発明の少なくとも１つの実施例によれば、ソース・キャリア構成体の少なくとも一部は、円錐の実質的に切頭台状に形成された包絡表面又は側方領域を有する。患者の頭部又は身体は、前記円錐の基部を通って治療空間内に導入されることができる。ソース・キャリア構成体セグメントは、包絡表面に沿って円周方向にリングに配置されることができる。セグメントは、例えば、滑動表面上に変位されることができる。包絡表面は、円錐の切頭台状に形成されるので、セグメントの運動方向は、ソース・キャリア構成体の中心軸に対して幾分傾斜され、運動は、円錐の傾斜に従う。典型的な角度は、５〜２５°、好ましくは１０〜１５°など、０〜４５°の範囲であることができる。患者から離れて移動されるとき、セグメントが滑動するようなものである運動の線形方向が、中心軸に向かってより接近して移動する。ただ１つのセグメント幅であるセグメントのリングを有することが好ましいことがあるが、包絡表面の周りでより多くのセグメント又はセグメントのリングを有することが考えられる。例えば、あるセグメントが、２つのセグメント部分に分割されることができるなら、１つの部分は、円錐の基部に向かって移動されることができ、一方、他方の部分は、円錐の基部から離れて移動されることができる。そのようなセグメント部分への分割は、コリメータ本体及びソース・キャリア構成体の他の形状を考えることができる。

適切に、各セグメントは、それぞれのアクチュエータを備え、又はそれぞれのアクチュエータに接続される。そのようなアクチュエータは、機械、電気、空気圧、流体圧などの駆動手段を含み、アーム、シャフト、又は軸を備えることができる。セグメントの線形変位は、アクチュエータによって制御される。アクチュエータ自体は、様々な方法で移動するように設計されることができる。しかしながら、アクチュエータ・アームの運動方向が、同じ方向に後続のセグメントに適切に伝達される場合に、アクチュエータ・アームの線形運動を利用することが、実用的であることができる。円錐又は円錐の切頭台に類似する包絡表面を有するソース・キャリア構成体に関して、各アクチュエータ・アームの延長は、中心軸に対して角度をなし、かつ中心軸と交差する。ソース・キャリア構成体の形態が真っ直ぐな円筒形である場合、各アクチュエータ・アームの延長は、中心軸に平行に延びる。

前述のように、放射線ソースの線形変位に対する代替は、湾曲した変位又は回転変位である。そのような場合、各セグメントは、適切に円の弧に沿ってなど曲率に沿って変位可能である。

例えば、本発明の少なくとも１つの実施例によれば、コリメータ本体が、開放された環状基部を有する実質的に半球状の形状であり、開放された環状基部を通って、患者の身体又は好ましくは少なくとも頭部が導入されることができるとき、各セグメントは、環状基部の径に沿って延びる軸に対して回転運動で変位可能であることができる。セグメントが変位されたとき、半球の頂点に対するその距離は、運動の間に変更される。一般に、これは、ソースが半球の表面に従うときに、ソースが、Ｌｅｋｓｅｌｌ ｘ、ｙ、ｚ座標系におけるｘ軸を中心として回転されることができることを意味する。

代替として、半球状のコリメータ本体が使用される場合、回転軸は、代わりに上述の軸に対して本質的に垂直であることができる。より詳細には、回転軸は、環状基部の中心から半球の頂点へ延びることができる。一般にこれは、ソースが、Ｌｅｋｓｅｌｌ ｘ、ｙ、ｚ座標系におけるｚ軸を中心に回転されることを意味する。セグメントが変位されたとき、半球の頂点に対するその距離は、運動の間に本質的に一定のままである。

上述の２つの軸間の傾斜を含む、回転軸の他の傾斜が設けられることができることを理解されたい。実質的に半球という用語は、また半球の幾分より小さな部分、及びまた半球の幾分より大きな部分を備えることも理解されたい。

半球は、前記セクションが半球の基部面に平行であるなら、円形の断面を有し、又は、前記セクションが半球の基部面に垂直であるなら、円の弧を有する。そのような断面は、また、円筒状の湾曲形状に関して得られることができる。したがって、本発明の少なくともさらなる実施例によれば、コリメータ本体は、円の少なくとも弧、好ましくは全円の断面を有する。ソース及びコリメータ通路入口は、円の前記弧に沿って分配され、各セグメントは、円の前記弧又は円の円周に沿って変位可能である。

セグメントの回転又は湾曲変位は、例えば回転されるモータ被駆動クランクシャフトなどによって、様々な作動手段によって作動されることができる。

上の記載から、本発明は、回転治療デバイスの設計に関する異なる代替を提供することは明らかである。しかしながら、他の放射線ソースが所定の位置に維持されるが、それらすべては、デバイスの動作中に変位される放射線ソースの選択を可能にする共通の発明概念を有する。そのような変位は、有利な線形運動の形態で、又は代わりとして湾曲した運動の形態で、ソース・キャリア構成体に関して実行されることができる。ソース・キャリア構成体は、適切にいくつかのセグメントを備え、いくつかのセグメントは、互いに部分的に接続されることができ、又は完全に互いから分離されることができる。いくつかの実施例は、図面の以下の記載でさらに議論される。

図１は、本発明の実施例による、コリメータ本体４を囲むソース・キャリア構成体２を備えるアセンブリの斜視図である。ソース・キャリア構成体２及びコリメータ本体４は、両方とも円錐の切頭台の形状を有する。ソース・キャリア構成体２は、コリメータ本体４の環状円周に沿って分配された６個のセグメント６を備える。各セグメント６は、複数の開口８を有し、開口８内に、コバルトなどの放射線ソースを含む容器が配置される。コリメータ本体４は、コリメータ通路又はチャネルが備えられ、前記チャネルの内部口部１０が、図に示されている。

各セグメント６は、２つの真っ直ぐな側面１２及び２つの湾曲した側面１４ａ、１４ｂを有する。一方の湾曲した側面１４ａは、円のより長い弧を形成しかつ円錐の基部の近くに配置され、一方、他方の湾曲した側面１４ｂは、円のより短い弧を形成する。セグメント６は、線形変位可能であり、すなわちセグメント６は、コリメータ本体４を中心に回転しないが、代わりに、より短い湾曲した側面１４ｂ中心からより長い湾曲した側面１４ａの中心に引いた想像線に沿って前後に移動可能である。そのような並進変位は、新たな軸が古い軸に対して平行である座標の変換の作用を有する。

アセンブリの円錐形状のために、隣接するセグメントは、少なくとも、線形変位を可能にするように、より長い湾曲した側面１４ａに最も近く配置されるときに、ギャップによって離間される。セグメントに関する運動の可能な距離は、２つの停止部材（図示せず）によって適切に設定され、１つの停止部材は、それぞれ湾曲された側面にある。端部位置で、すなわちセグメント６が、前記停止部材の一方に接触するとき、前記セグメントのソースは、遮断状態にあり、これは、ソースが、任意のコリメータ通路入口と位置合わせされないことを意味する。

ばね手段（図示せず）が、各セグメント６に提供されることができ、前記ばね手段は、セグメント６を停止部材の一方に向かって押させる。これは、パワー停止すなわち電流欠如の場合に有利であり、この場合、ばね手段は、停止部材に向かってセグメント６を押し、それによってソースが、任意のコリメータ通路入口と位置合わせされず、かつ放射線の漏れの危険を最小化されることを確実にする。

さらに、停止部材の一方は、参照点又はゼロ点として使用されることができ、参照点又はゼロ点からセグメント６が変位可能である。

図１から見られるように、放射線ソースを受容するための開口８の数より多い数の、コリメータ通路の内部口部１０又は孔が存在する。この特定の場合において、例えば、１８０個の開口と５４０個のコリメータ通路など、放射線ソースを受容するために存在する開口の３倍のコリメータ通路が存在する。この理由は、焦点に向かって、コリメータ本体４において３つの異なるサイズのコリメータ通路が存在し、より正確には３つの異なる径を有する放射線ビームを向ける通路が存在することである。前記径は、例えば４ｍｍ、８ｍｍ、及び１４ｍｍでありえる。コリメータ通路の３つの異なるタイプは、それぞれソース・キャリア構成体における開口のパターンに対応するパターンに配置される。コリメータ通路の所望のサイズ又はタイプは、所望のコリメータ通路と位置合わせされるように、コリメータ本体に沿って線形にソース・キャリア構成体のセグメント６を変位することによって選択される。

図２は、図１に示されるアセンブリの斜視断面図である。同じ参照符号が、図１と同一の詳細に関して使用される。これは、以下の図３及び図４にも適用される。

図３は、図１に示されるアセンブリの背面からの図である。これは、小さな径を有する側面であり、一方、より大きな径を有する他方の側面は、前方又は患者側であり、すなわち患者の身体が導入される側である。

図４は、図３の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。したがって図４において、２つのセグメント６ａ及び６ｂが示されている。この図で一方のセグメント６ａから始めて、ソース・キャリア構成体におけるそれぞれの開口８に含まれる、３個の放射線ソース９で利用可能な９個のコリメータ通路１８ａ−１８ｃが存在する。コリメータ１８ａ−１８ｃのサイズは、交互のシーケンスで配置され、例えば、第１のコリメータ通路１８ａは、径が１４ｍｍのビームを提供し、第２のコリメータ通路１８ｂは、径が８ｍｍのビームを提供し、第３のコリメータ通路１８ｃは、径が４ｍｍのビームを提供し、第４のコリメータ通路１８ａは、径が１４ｍｍのビームを提供することによってすべてにわたるシーケンスを開始するなどである。しかしながらコリメータ通路１８ａ−１８ｃは、代わりに、例えばシーケンス１４ｍｍ、４ｍｍ、８ｍｍを提供するために、他の順番で配置されることができる。図において、ソース・キャリア構成体の開口８は、第１、第４、及び第７のコリメータ通路１８ａ、より正確にはそれらのそれぞれ入口と位置合わせされて配置され、前記コリメータ通路すべては、焦点で１４ｍｍ径のビームを提供する。各セグメントは、コリメータ通路の他のグループ、すなわち任意のセグメントに関する他のビーム径サイズを選択するために、両方向矢印で示されるような直線方向で個別に変位されることができる。放射線ソース９がコリメータ通路間の表面に面するように、セグメントが変位されるなら、これらの放射線ソースは、遮断され、すなわちこれらのソースからの放射線が本質的に無い、又は最小の放射線だけが、焦点に到達する。セグメントは、示される３個の開口の１つが、第１又は第９のコリメータ通路の横及び外側に配置される程度まで、図４に示されるセグメント６ｂと同様に変位されることもできる。これは、３個の放射線ソース９の２個だけが、２個のコリメータ通路と位置合わせされるように配置する可能性を可能にする。したがって、この実施例及び他の実施例は、異なるサイズのビームが、同時に異なる方向から共通の焦点に向かって向けられることを確実にするだけではなく、異なる数のビームが、同時に異なる方向から向けられることができることを確実にする。

図４に見られるように、９個のコリメータ通路１８ａ−１８ｃが、その瞬間に、どの１つ又は複数のコリメータ通路が使用されているかに関わらず、共通の焦点にビームを向けるために、幾分異なる角度で配置される。同じ断面を有する最後のコリメータ通路へ第１のコリメータ通路の延長方向の角度は、この場合少なくとも３０°である。

図１〜図４に示される実施例の円錐性などの実施例の円錐性の利点は、ソースの立体角が広がることである。焦点に向かうビームの経路上の患者の組織を通過するビームは、等しく分配される。さらに各ソースは、焦点に対する実質的に同じ距離を有し、ソースの強度が、放射線ソースと焦点との間の距離の二乗に反比例するので、これは有利である。

本発明のこの実施例及び他の実施例のさらなる利点は、複数の固定されたコリメータ通路を有していても、固定されたコリメータ本体４は、放射線ソースの完全な又は単に部分的な遮断をまだ可能にすることである。

図５は、図１〜図４に示されるタイプのアセンブリの断面図であり、前記アセンブリは、作動機構及び後方放射線保護構造とともに示される。したがって、複数のセグメント２４を有するソース・キャリア構成体が提供される。各セグメント２４は、その中にソースが挿入される多数の開口２８を有する。セグメント２４は、焦点に向かって放射線ビームを向ける口部３０を有するコリメータ通路（図示せず）を有するコリメータ本体２６の周りに配置される。

セグメントは、看護する人員へ放射線の漏洩を最小にする又は排除するように、後方放射線保護構造３２によって囲まれる。後方保護構造３２は、応じて、寸法設定されかつ鋳造材料などの適切な材料で作られる。前方放射線保護構造（図示せず）も、治療空間へのアクセスを容易にするように、好ましくはより小さな寸法で、しかし鉛、タングステン、又は劣化したウランなどの高密度材料で提供される。

作動機構が、運動の線形方向にセグメントを変位するために提供される。セグメントに対する最大変位距離は、より大きな又はより小さな距離も考えることができるが、例えば６０ｍｍであることができる。作動機構は、多数の支持ロッド又はアーム３４を備え、各アームは、それぞれセグメント２４に接続される。アーム３４は、後方放射線保護構造３２のそれぞれのボアを通って延在し、かつそれらの延長方向に沿って移動可能である。アーム及びボアは、重なり合う径の異なる部分を有するラビリンス通路を形成するように設計され、それによって、ボアを通る危険な放射線の漏れを最小化又は排除する。各アームは、それぞれの回転電気モータによって個別に制御される。電気モータは、アーム３４及びセグメント２４の正確な線形配置を可能にする、位置エンコーダ及びボール・ローラ・スクリューで高解像度を有する。ばね手段３５は、アームに影響を及ぼすように配置され、かつ放射線ソースが、パワー停止の場合に完全に遮断位置になるように、アームがセグメントを変位することを確実にする。アーム３４は、セグメントに新たな放射線ソースが提供されるときに、セグメント２４から分離されることができる。そのような場合、ローディングは、後方放射線保護構造３２におけるある領域に提供されるチャネル（図示せず）を介して適切に行われる。ローディング手順は、例えば、Ｌｅｋｓｅｌｌガンマ・ナイフ（登録商標）とともに使用される方法に対応する手順などの従来技術の従来の方法で実行されることができる。しかしながら、代わりの手順も考えられる。

図６〜図９は、それぞれ図１〜図４に対応する図を示し、アセンブリは、本発明の第２の実施例による、コリメータ本体４４を囲むソース・キャリア構成体４２を備える。図６〜図９に見られるように、コリメータ本体４４は、真っ直ぐな円形円筒の形状を有する。囲むソース・キャリア構成体４２は、４個の放射線ソースを有するセグメントを備え、かつ真っ直ぐな円形円筒に類似する形状を有する。図７における部分は、コリメータ通路４６を備えるコリメータ本体の一部から取られた。これらのコリメータ通路は、図８の線ＩＸ−ＩＸに沿った断面図である図９にも示されている。コリメータ通路の３個の異なるサイズのために、コリメータ通路は、４６ａ、４６ｂ、４６ｃで示され、かつ図４に前に示されるコリメータ通路に類似する交互の連続で配置される。また、両方向矢印によって示されるように移動可能であるソース・キャリア構成体は、放射線ソースに関する３個の開口４８を示される部分に有する。ソース・キャリア構成体は、開口４８が、最も小さい径のコリメータ通路４６ｃに対する入口５０に位置合わせされるように配置される。

図１０〜図１３は、それぞれ図１〜図４に対応する図を示し、アセンブリは、本発明の第３の実施例による、コリメータ本体６４を囲むソース・キャリア構成体６２を備える。図１０〜図１３に見られるように、ソース・キャリア構成体６２は、４個のセグメント６６を備える。コリメータ本体６４は、ステップ状の円筒の形態を有し、すなわち異なる径の同心部分を備え、最も大きな径は患者又は前方側にあり、最も小さい径は後方側にある。図１０〜図１３に示される特定の実施例において、コリメータ本体は、３個のステップ部分６８ａ−６８ｃを有する。第１のステップ部分６８ａは、患者側に最も近く、かつ最も大きな外径を有し、前記外径は、第１の滑動表面７０ａによって画定される。第２のステップ部分６８ｂは、第１のステップ部分６８ａに隣接して配置され、かつ幾分より小さい外径を有する。外径における差のために、円形の第１の肩部７２は、第１のステップ部分６８ａ上で画定され、前記第１の肩部７２は、第２のステップ部分６８ｂの垂直な第２の滑動表面７０ｂを有する一体品である。同様に、第３のステップ部分６８ｃは、第２のステップ部分６８ｂに隣接して配置され、第２のステップ部分６８ｂ上で画定される第２の肩部７４に垂直である、第３の滑動表面７０ｃによって画定されるより小さい外径を有する。

断面（例えば図１３を参照）において、第１、第２、及び第３のステップ部分それぞれは、放射線ビームを実質的に共通の焦点に向かって向けるコリメータ通路７６ａ−７６ｃに導く、３個のコリメータ通路入口を有する。さらに、各ステップ部分６８ａ−ｃにおいて、３個のコリメータ通路入口７６ａ−７６ｃは、異なる径である。

ソース・キャリア構成体６２は、４個のセグメント６６を備え、各セグメント６６は、多数のソースを担持する。図１３から分かるように、断面において、ソース・キャリア構成体のセグメント６６は、コリメータ本体の滑動表面７０ａ−７０ｃとかみ合う３個の滑動表面を有する。セグメント６６の各滑動表面は、断面で示される放射線ソース開口７８を備え、放射線ソース開口７８は、コリメータ・ステップ部分６８ａ−６８ｃの対応する滑動表面上の１つのコリメータ通路入口と位置合わせされて配置可能である。コリメータ本体６４のそれぞれの第１及び第２のステップ部分６８ａ、６８ｂ上の第１及び第２の肩部７２、７４は、ソース・キャリア構成体のセグメント６６の対応する領域８０に対する停止面として作用し、かつ、それによって、端部位置を画定し、セグメントを端部位置に変位することを可能にする。両方向矢印は、変位の方向を示す。

この実施例並びに任意の他の実施例は、コリメータ本体上で滑動することによって、ソース・キャリア構成体の変位を容易にするために、滑動ベアリングが適切に提供されることができることに留意されたい。これに関連して、本発明は、放射線ソースが、コリメータ通路の入口に近接して配置され、及びコリメータ通路の入口にほぼ接触して配置されることを可能にすることに留意すべきである。

図１４は、本発明の第４の実施例による、コリメータ本体９４を囲むソース・キャリア構成体を備えるアセンブリの一部断面の斜視図である。コリメータ本体９４は、六角形円筒の形状を有する。したがって、コリメータ本体９４の包絡表面は、６個の表面９６を有する。

この実施例は、前に示された実施例に比較して２つの明らかな差異を有する。１つの差異は、コリメータ本体を囲むソース・キャリア構成体は、６個の明らかに分離されたセグメント９８を備えることである。前述の実施例は、また個別のセグメントを有して示されているが、これらの実施例は、むしろ一体にされた幾何学外形を形成するように見え、一方、この実施例において、より一体性は少なく、幾何学形状すなわち六角形を形成するセグメント９８の想像延長部である。

前に示された外形と比べて図１４に示される実施例の第２の差異は、セグメント９８は、接線方向に線形に変位可能であり、すなわち六角計アセンブリの中心軸に垂直に変位可能であることである。ソース１００を担持するそれぞれのセグメント９８は、コリメータ本体９４の６個の面９６の各１つの面上に変位可能に設けられる。したがって、各セグメント９８は、ある隣接する面から前記特定の面の他の隣接する面への方向で、コリメータ本体９４の対応する特定の面９６上に移動されることができる。この図に示されるように、セグメントの移動は、セグメント９８における対応するねじ切られたボア（図示せず）に延びるねじ切られたアーム１０４を備えるアクチュエータ１０２によって作用されることができる。時計方向にアーム１０４を回転することによって、セグメント９８は、ある方向に変位され、反時計方向にアーム１０４を回転することによって、セグメント９８は、反対方向に変位される。

図１５は、本発明の第５の実施例による、コリメータ本体１２４を囲むソース・キャリア構成体１２２を備えるアセンブリの斜視図である。コリメータ本体１２４は、半球の形状を有する。患者の頭部は、放射線治療の目的で、半球の開放した円形基部を通って導入されることができる。ソース・キャリア構成体１２２は、３個のセグメント１２６又はウイングを備え、それぞれ、放射線コバルト・ソース１２８を担持するように配置され、かつコリメータ本体１２４の円形性に一致する曲がった形状を有する。２個のシャフト・ユニット１３０は、コリメータ本体１２４に取り付けられ、１つのシャフト・ユニットは、患者の各側に、かつＬｅｋｓｅｌｌ ｘ軸と本質的に平行である。各シャフト・ユニット１３０は、３本のシャフトを備え、すなわち、内側シャフトと、内側シャフトを囲む中空中間シャフトと、中間シャフトを囲む中空外側シャフトとである。各細長く湾曲したセグメント１２６は、シャフト・ユニットに接続されたその端部部分を有する。第１のセグメントは、内側シャフトに接続され、第２のセグメントは、中間シャフトに接続され、かつ第３のセグメントは、外側シャフトに接続される。したがって、特定のセグメントは、それが接続されるそれぞれのシャフトの対を回転することによって、個別に制御可能でありかつ変位可能である。適切に、シャフトの各対は、モータによって回転され、かつクランクシャフトの対として実装されることができる。

図１５から分かるように、シャフト・ユニット１３０は、セグメント１２６の回転軸を提供する。したがって、セグメントは、頂点を覆う半球の基部の一方の側面から、基部の他方の側面へ下がって延びる経路に沿って、回転されることができる。３個のセグメント１２６は、シャフト・ユニット１３０に対する異なるレベルに取り付けられ、それによって、所定のドーズ分布が所望であれば、セグメントが互いの上に配置されることを可能にする。このセグメントの重なり合いは、いくつかのソースを遮断するために使用されることができる。遮断は、そのソースがコリメータ通路入口と位置合わせされていない位置にセグメントを回転することによって、前記重なり合いなしに達成されることもできる。

図１６は、図１５に示される実施例に類似する本発明の第６の実施例による、コリメータ本体１４４を囲むソース・キャリア構成体１４２を備えるアセンブリの斜視図である。しかしながら、図１６において、ソース・キャリア構成体１４２は、他の軸すなわちＬｅｋｓｅｌｌ ｚ軸を中心に回転される３個のセグメント１４６を備える。

図１７は、図１５に示される実施例に類似する本発明の第７の実施例による、ソース・キャリア構成体１５２によって囲まれるコリメータ本体１５０を備えるアセンブリの斜視図である。図１６において、ソース・キャリア構成体１５２は、コリメータ本体１５０の外側形状と本質的に一致する。ソース・キャリア構成体１５２は、８個の個別に制御可能でありかつ変位可能なセグメント１５４を有する。各セグメント１５４は、台形状のねじ、コリメータ本体１５０に提供された溝１５６、及びセグメント１５４上に提供される対応する突出部によって、コリメータ本体１５０上を滑動させることができる。各セグメント１５４は、両方向矢印によって示されるように、その基部からその頂点へ及びその逆へ、半球コリメータ本体に沿って変位可能である。

図１８は、患者の頭部の周りに適用される標準フレームに関して、デカルト座標系であるＬｅｋｓｅｌｌのｘ、ｙ、ｚ座標系を示す。図面で分かるように、原点の座標（０、０、０）は、患者の頭部の背面の後ろ、右耳の外側で、患者の頭部の頂点上に配置される。したがって、患者の頭部における任意のターゲット領域又は焦点は、正の座標によって規定される。ｘ軸は、右耳から患者の左耳へ延びる想像線に平行に延びる。ｙ軸は、患者の首（後ろ）から鼻（前）へ描かれる線に平行に延びる。ｚ軸は、患者の身体の長手方向に平行に延びる。

本発明の実施例による、コリメータ本体を囲むソース・キャリア構成体を備えるアセンブリの斜視図である。 図１に示されるアセンブリの斜視断面図である。 図１に示されるアセンブリの背面からの図である。 図３の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。 図１〜図４に示されるタイプのアセンブリの切断図であり、前記アセンブリは、作動機構及び後方放射線保護構造とともに示される。 本発明の第２の実施例による、コリメータ本体を囲むソース・キャリア構成体を備えるアセンブリの斜視図である。 図６に示されるアセンブリの斜視断面図である。 図６に示されるアセンブリの背面からの図である。 図８の線ＩＸ−ＩＸに沿った断面図である。 本発明の第３の実施例による、コリメータ本体を囲むソース・キャリア構成体を備えるアセンブリの斜視図である。 図１０に示されるアセンブリの斜視断面図である。 図１０に示されるアセンブリの背面からの図である。 図１２の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿った断面図である。 本発明の第４の実施例による、コリメータ本体を囲むソース・キャリア構成体を備えるアセンブリの一部断面の斜視図である。 本発明の第５の実施例による、コリメータ本体を囲むソース・キャリア構成体を備えるアセンブリの斜視図である。 本発明の第６の実施例による、コリメータ本体を囲むソース・キャリア構成体を備えるアセンブリの斜視図である。 本発明の第７の実施例による、コリメータ本体を囲むソース・キャリア構成体を備えるアセンブリの斜視図である。 Ｌｅｋｓｅｌｌ ｘ、ｙ、ｚ座標系を示す図である。

Claims (28)

1. 放射線治療デバイスであり、
   放射線ソースを担持するソース・キャリア構成体と、
   実質的に共通の焦点に向かって前記ソースから発せられる放射線を向け、それぞれ前記放射線を受容するための入口を有するコリメータ通路を備えるコリメータ本体とを備える放射線治療デバイスであって、
   前記ソース・キャリア構成体は、前記ソースのサブセットが前記入口に対して変位されることを可能にするように配置され、一方、前記ソースの残りは、前記入口に対して固定され、それによって、前記焦点を囲む空間ドーズ分布の変更を可能にすることを特徴とする放射線治療デバイス。
2. 前記ソース・キャリア構成体は、少なくとも２つのセグメントを備え、各セグメントは、前記ソースのサブセットを担持し、かつ個別に変位可能である請求項１に記載の放射線治療デバイス。
3. 各セグメントは、前記コリメータ本体の包絡表面に沿って変位可能である請求項２に記載の放射線治療デバイス。
4. 各サブセットは、ソースの少なくとも１つの行を備え、前記１つの行は、対応する行に整列されたコリメータ通路入口と位置合わせして共同して配置可能であり、かつ、セグメントの変位によって前記入口から共同して取り除き可能である請求項１から３までのいずれか一項に記載の放射線治療デバイス。
5. 前記コリメータ本体は、コリメータ通路入口のいくつかの平行な行を備え、前記行の少なくとも１つが、他の行に結合されるコリメータ通路によって向けられる放射線ビームとは異なる断面の放射線ビームを、前記焦点に向かって向けるコリメータ通路に結合される請求項４に記載の放射線治療デバイス。
6. 各セグメントは、前記コリメータ通路入口の行に実質的に垂直に、かつ前記コリメータ通路入口の行を交差する方向に変位可能である請求項２及び５に記載の放射線治療デバイス。
7. 前記コリメータ本体が、
   第１の断面の放射線ビームを提供するコリメータ通路に結合されるコリメータ通路入口の第１のセットの行と、
   第２の断面の放射線ビームを提供するコリメータ通路に結合されるコリメータ通路入口の第２のセットの行と、好ましくは、
   第３の断面の放射線ビームを提供するコリメータ通路に結合されるコリメータ通路入口の少なくとも第３のセットの行とを備え、
   前記セットの１つからの任意の行が、その最も近く隣接するものとして、他のセットの少なくとも１つからの行を有する請求項６に記載の放射線治療デバイス。
8. 前記サブセットが、他のセットの１つからのコリメータ通路入口と位置合わせされて同時に配置可能であるように配置された複数のソースの行を備え、前記複数のソースの行は、前記ソースの行のすくなくとも１つのソースがコリメータ通路入口と位置合わせされることを防ぐように、同時に変位可能である請求項７に記載の放射線治療デバイス。
9. 各セグメントは、前記ソースのサブセットの位置が、コリメータ通路入口の少なくともサブセットの位置に対して線形変位させるように、前記コリメータ本体に対して線形変位可能である請求項２又は請求項２と組み合わせた請求項３から８までのいずれか一項に記載の放射線治療デバイス。
10. 前記ソース・キャリア構成体の各１つ及び前記コリメータ本体は、円の少なくとも弧、好ましくは全円の断面を有し、前記ソース及び前記コリメータ通路入口は、前記円の弧に沿って分配され、前記コリメータ通路入口のサブセット及び前記ソースのサブセットは、前記断面に実質的に垂直な方向に、互いに対して線形変位可能である請求項１から９までのいずれか一項に記載の放射線治療デバイス。
11. Ｌｅｋｓｅｌｌ ｘ、ｙ、ｚ座標系において、コリメータ通路入口の前記サブセット及び前記ソースのサブセットは、ｚ軸に本質的に平行に互いに対して線形変位可能である請求項１から１０までのいずれか一項に記載の放射線治療デバイス。
12. 前記ソース・キャリア構成体の少なくとも一部は、円錐の切頭台に実質的に類似する形状の包絡表面を有する請求項１から１０までのいずれか一項に記載の放射線治療デバイス。
13. Ｌｅｋｓｅｌｌ ｘ、ｙ、ｚ座標系において、前記ソースのサブセットは、ｚ軸に対して、０−４５°の角度、５−２５°の角度など、好ましくは１０−１５°の角度で線形変位可能である請求項１２に記載の放射線治療デバイス。
14. 各セグメントは、前記セグメントの前記変位を制御するために、好ましくはアームを備えるそれぞれのアクチュエータを備え、又はそれぞれのアクチュエータに接続され、前記変位の前記方向が、好ましくは前記アクチュエータの前記長手方向軸に沿っている請求項２又は請求項２と組み合わせた請求項３から１３までのいずれか一項に記載の放射線治療デバイス。
15. 各セグメントは、円の弧に沿ってなど、曲率に沿って変位可能である請求項２又は請求項２と組み合わせた請求項３から８までのいずれか一項に記載の放射線治療デバイス。
16. 前記コリメータ本体は、環状基部を有する実質的に半球形状であり、各セグメントは、前記環状基部の径に沿って延びる軸に対して回転運動で変位可能である請求項１５に記載の放射線治療デバイス。
17. 前記コリメータ本体は、環状基部を有する実質的に半球形状であり、各セグメントは、前記環状基部の中心から前記半球の頂点へ延びる軸に沿って延びる軸に対して回転運動で変位可能である請求項１５に記載の放射線治療デバイス。
18. 前記コリメータ本体は、円の少なくとも弧、好ましくは全円の断面を有し、前記ソース及び前記コリメータ通路入口は、前記円の弧に沿って分配され、各セグメントは、前記円の弧又は前記円の円周に沿って変位可能である請求項１５に記載の放射線治療デバイス。
19. 各セグメントは、クランクシャフトなどの少なくとも１つのシャフトに接続され、前記セグメントは、前記シャフトを回転することによって変位可能である請求項２又は１５から１８までのいずれか一項に記載の放射線治療デバイス。
20. それぞれ前記放射線を受容するための入口を有するコリメータ通路が、放射線治療デバイスのソース・キャリア構成体によって担持される放射線ソースから発せられる放射線を向ける、焦点を囲む空間ドーズ分布を変更する方法であって、
    前記コリメータ通路入口に対して前記ソースのサブセットを変位し、一方、前記ソースの残りを前記コリメータ通路入口に対して固定されたままにすること含むことを特徴とする方法。
21. 前記ソース・キャリア構成体の第１のセグメントを変位させ、一方、前記ソース・キャリア構成体の少なくとも他のセグメントを固定されたままにすることを含み、各セグメントは、前記ソースのサブセットを担持する請求項２０に記載の方法。
22. 前記コリメータ本体の前記包絡表面に沿って前記第１のセグメントを変位することを含む請求項２１に記載の方法。
23. 前記ソースが、それらがコリメータ通路入口と位置合わせされる位置から、それらがコリメータ通路入口と位置合わせされない位置へ移動されるように、前記第１のセグメントを変位することを含む請求項２１又は２２に記載の方法。
24. 前記ソースが、それらが第１のサイズのコリメータ通路に対する入口と位置合わせされる位置から、それらが第２のサイズのコリメータ通路に対する入口と位置合わせされる位置へ移動されるように、前記第１のセグメントを変位することを含む請求項２１又は２２に記載の方法。
25. 前記コリメータ通路を有するコリメータ本体に対して前記ソース・キャリア構成体の少なくとも前記第１のセグメントを線形変位することを含み、それによって、前記ソースのサブセットの前記位置を、コリメータ通路入口の少なくともサブセットに対して変位させる請求項２１から２４までのいずれか一項に記載の方法。
26. 前記第１のセグメントを、Ｌｅｋｓｅｌｌ ｘ、ｙ、ｚ座標系におけるｚ軸に本質的に平行に変位させることを含む請求項２１から２５までのいずれか一項に記載の方法。
27. 前記第１のセグメントを、Ｌｅｋｓｅｌｌ ｘ、ｙ、ｚ座標系におけるｚ軸に対して、０−４５°の角度、５−２５°の角度など、好ましくは１０−１５°の角度を有する方向に変位させることを含む請求項２０から２５までのいずれか一項に記載の方法。
28. 前記第１のセグメントを、円の弧に沿ってなど曲率に沿って変位させることを含む請求項２０から２４までのいずれか一項に記載の方法。

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