JP2008229324A - 放射線治療装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線治療装置の多分割絞り装置においてリーフを駆動するモータの配置に対する自由度を増し、リーフの枚数を増やすこと。
【解決手段】複数枚のリーフを密に配列して形成された絞り体要素の一対からなる絞り体が放射線の照射軸を間にして絞り体要素が対峙するように配置され、各リーフ１４１を各別に移動させることにより、所望の照射範囲を設定する多分割絞り装置を備えた放射線治療装置は、各リーフ１４１の歯１４１ａに噛み合わせた駆動歯車１４３ａと、駆動歯車１４３ａの軸芯に結合されたトルクワイヤ１４３ｂと、トルクワイヤ１４３ｂを介して駆動歯車１４３ａを駆動する駆動手段１４３ｃとを具備する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、例えば悪性腫瘍などの疾患の治療に供される放射線治療装置に係り、被検体に対する放射線の照射範囲（以下、放射線照射野という。）を精度よく設定するようにした多分割絞り装置を備えた放射線治療装置に関する。

放射線治療装置では、放射線防護の見地から、被検体の治療部位に限定的に放射線を照射するように、タングステンなどの放射線を透過させない材料から成る絞り装置が備えられている。この絞り装置は、治療部位の形状に近似させた照射野を、半影を生ずることなくより木目細かく形成することが求められることから、放射線の照射方向に沿って重なるように配置される第１の絞り体と第２の絞り体とから構成される。

そして、放射線源に近い側に設けられる第１の絞り体は、放射線の照射軸を間にして対峙するように配置される一対の単体として形成されており、一対の単体は、互いに接近、離反するように駆動される。例えば、一対の単体は、放射線源を中心に含む同心円上を円弧状の軌道面に沿って互いに接近、離反するように駆動される。一方、放射線源より遠い側に設けられる第２の絞り体は、第１の絞り体の移動方向に対して直交する方向に放射線の照射軸を間にして対峙するように配置される一対の絞り体要素（ブロック）として形成される。第２の絞り体の各絞り体要素は、放射線源を中心に含む同心円上を円弧状の軌道面に沿って互いに接近、離反するように格別に移動する複数枚のリーフを密接して配列したものとなっている。

第２の絞り体は多分割絞り装置と称され、例えば数十枚のリーフを密に隣接させて集合体とした一対のブロックから構成されている。第２の絞り体は、各リーフは円弧状の軌道面を有し、リーフ毎に設けられた駆動装置によって、各別に円弧状の軌道面に沿って移動可能に駆動されるようになっている。従って、対峙する単体から成る第１の絞り体を、Ｘ方向に互いに接近、離反するように移動させるとともに、対峙するリーフの集合体から成る第２の絞り体の各リーフを、それぞれ個別にＹ方向に互いに接近、離反するように移動させることを組合せることによって、治療部位の形状に近似させた不規則形状の照射野を形成する。なお、第１の絞り体と第２の絞り体を含めて多分割絞り装置と称する場合もある。

図１５は、第２の絞り体を構成する１枚のリーフ４１とそれを駆動するための駆動装置４３の概要を示す図である。以下、図１５を参照してリーフ４１の駆動と位置の制御について簡単に説明する。

図１５に示すリーフ４１は、平面は放射線源へ向けて収束するような扇型形状に形成されるとともに、側面は平板状またはくさび状に形成されている。また、リーフ４１の外側端部４１ａは放射線源を中心に含む円弧状の軌道面を形成するように湾曲し、その円弧状の軌道面すなわち、湾曲した外側端部４１ａには歯が切られている。そして、この外側端部４１ａの歯に、駆動歯車４３ａが噛み合わされている。

駆動歯車４３ａはシャフト４３ｂの先端に固着されている。また、シャフト４３ｂは、駆動源であるモータ４３ｃからウォームギヤ４３ｄなどの駆動力伝達機構を介して駆動される。なお、駆動量を検出するために、ポテンショメータ４３ｅやエンコーダ４３ｆが配置されており、これらはリーフ４１の位置検出装置として機能する。そして、ポテンショメータ４３ｅやエンコーダ４３ｆからの情報を基に、モータ４３ｃは別途設けられている制御装置によって制御され、個々のリーフ４１が所望の位置に設定されて所定の照射野を形成することになる（例えば、特許文献１参照。）。

なお、半影の発生を容認する場合には、放射線源を中心に含む同心円上を円弧状の軌道面に沿って移動させるような複雑な構造を取ることなく、多分割絞り装置の各リーフを水平方向に接近、離反するように移動させることが可能である。この場合、各リーフに連結されたネジ切りシャフトを、柔軟ケーブルを介してモータによって駆動するようにした技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−２５３６８６号公報 特許第２５４３３７３号公報

上述のように、特開２００２−２５３６８６号公報に示されているようなものでは、第２の絞り体の各リーフを個別に移動させるためには、モータの回転を各種の歯車とシャフトを介してリーフに伝達する機構が必要となり、このような駆動力伝達機構はリーフ毎に設ける必要がある。ところが、近時放射線防護の見地から、もともと不規則な形状をしている治療部位の形状に、照射野の形状をより一層近似させたいとの要望が強く、そのためにリーフの枚数を増やそうとすることが検討されている。

ところが、リーフの枚数を増やそうとすると、リーフの枚数と同じ数のモータ、歯車機構、シャフトなどの駆動力伝達機構が必要となることから、限られた空間の中に、リーフの枚数分だけの駆動力伝達機構を備えるだけのスペースを確保することが難しいとの問題があった。そして、どうしてもリーフの枚数を増やそうとすると、絞り装置が大型化してしまい放射線治療装置としての治療空間を狭めることになるという問題にも繋がるものであった。

また、上述の駆動力伝達機構では、歯車とシャフトを介してリーフにモータの回転を伝達しているので、モータをリーフの移動軸に対して平行または直角に配置しなければならないとの制約から、モータの配置に対する自由度が少ないことも、リーフの枚数を増やすことを困難にしていた。さらに、歯車の組合せによるバックラッシュの積み上げがリーフの移動量に誤差を生じさせるので、バックラッシュを除去するための対策も必要であった。

一方、特許文献２に示されているものでは、モータの駆動力を、柔軟ケーブルを介してリーフに連結されたネジ切りシャフトに伝達し、リーフを水平方向に押したり引いたりして移動させるものであり、円弧状の軌道面に沿ってリーフを移動させるものに適用した場合には、柔軟ケーブルが伸縮してしまうためにリーフの移動量を精度良く管理することができないという問題があった。

本発明は、上記のような種々の問題を解決することを目的としてなされたものである。

上述の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、複数枚のリーフを密に配列して形成された絞り体要素の一対からなる絞り体が放射線の照射軸を間にして前記絞り体要素が対峙するように配置され、前記各リーフを各別に移動させることにより、所望の照射範囲を設定する多分割絞り装置を備えた放射線治療装置において、前記各リーフの歯にそれぞれ噛み合わせた駆動歯車と、前記駆動歯車の軸芯にそれぞれ結合されたトルクワイヤと、前記トルクワイヤを介して前記駆動歯車をそれぞれ駆動する駆動手段と、を具備する。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放射線治療装置において、前記駆動手段は、エンコーダを内蔵したトルクモータであることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の放射線治療装置において、前記各リーフにその軌道面上の移動方向に沿って所定のパターンが形成される複数枚のパターン付リーフと、前記パターンを基に前記パターン付リーフの複数位置を検出することによって前記パターン付リーフ毎に移動量をそれぞれ検出する移動量検出部とをさらに具備する。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の放射線治療装置において、前記移動量検出部は、前記パターンの一部を照らすように、前記パターン付リーフの移動軌道上の定点に向かって光を照射する光照射部と、前記パターン上の前記定点を含む領域を撮像して定点画像を取得する撮像部と、前記撮像部によって取得される前記定点画像を基に前記パターン付リーフの移動量をそれぞれ演算する移動量演算部とをさらに具備する。

また、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の放射線治療装置において、前記パターンは、前記リーフの外側に形成される。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１又は２に記載の放射線治療装置において、前記各リーフにその軌道面上の移動方向に沿って一定間隔で磁気情報を有する磁気テープが付加される複数枚の磁気テープ付リーフと、前記磁気情報を基に前記磁気テープ付リーフの複数位置を検出することによって前記磁気テープ付リーフ毎に移動量をそれぞれ検出する移動量検出部とをさらに具備する。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の放射線治療装置において、前記リーフは、円弧状の軌道面を有する。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の放射線治療装置において、前記リーフは、直線上の軌道面を有する。

本発明によれば、優れた回転追従性を備えたトルクワイヤを使用することにより、屈曲部に対して高度な柔軟性を維持して、モータなどの根元側の回転運動を正確に先端側へ伝えることができる。従って、モータをどのような向き、角度に設置しても、トルクワイヤはモータの回転を駆動歯車に正確に伝達することができるので、放射線源を中心に含む同心円上を円弧状の軌道面に沿ってリーフを接近、離反するように駆動することが可能である。

よって、リーフの移動軸に対するモータの配置の自由度を極めて高くすることができ、絞り装置内のデッドスペースになっていた部分にもモータを配置することが可能となる。すなわち、絞り装置内のスペースを有効に利用することが可能であり、絞り装置を大型化することなくリーフの枚数を増やすことができる。これにより、治療空間を狭めることがなく、放射線の照射野を治療部位の形状により近づけることができ、より安全に被検体の放射線治療が可能となる。また、駆動装置の駆動歯車は１段でも良いので、バックラッシュの調整も容易となり、動作精度を向上させることができる。

また、本発明によれば、トルクモータをエンコーダ付きのものとすることによって、リーフの移動量の検出を容易にすることが可能であり、これにより移動量制御のために多数の歯車をポテンショメータやエンコーダと組み合わせていた従来の複雑な機構を簡素化することができる。

また、本発明によれば、非接触でリーフの変位や位置を検出でき、バックラッシュの影響や歯車の摩耗による変位又は位置検出誤差を軽減することができる。従って、バックラッシュに関係なく、高精度にリーフの位置を検出することができ、高精度に照射野を患部形状に合致させることができる。

以下、本発明に係る放射線治療装置の実施形態について、図１乃至図１４を参照して詳細に説明する。なお、これらの図において、同一部分には同一符号を付して示してある。

図１は、本実施形態の放射線治療装置の使用状態を示した外観図である。先ず、図１を参照して、本実施形態の放射線治療装置の概略的な構成について説明する。

放射線治療装置は、大別すると、放射線源からの放射線を被検体へ照射する放射線照射装置１０と、被検体Ｐを載置して放射線の照射部位の位置決めをする治療台２０と、放射線照射装置１０および治療台２０を始め、放射線治療装置を構成する各機器を有機的に制御する制御装置３０とから構成されている。

放射線照射装置１０は、床に据付られた固定架台１１と、固定架台１１に回転可能に支持された回転架台１２と、回転架台１２の一端から横方向へ延びた先端部に設けられた照射ヘッド１３と、照射ヘッド１３に組み込まれた絞り装置１４とを有している。そして、回転架台１２は固定架台１１の水平な回転中心軸Ｈの周りに、略３６０度にわたって回転可能であり、絞り装置１４も、照射ヘッド１３から照射される放射線の照射軸Ｉの周りに回転可能となっている。なお、回転架台１２の回転中心軸Ｈと放射線の照射軸Ｉとの交点をアイソセンタ（ｉｓｏｃｅｎｔｅｒ）ＩＣと称している。また、回転架台１２は、放射線の固定照射はもとより、それ以外の各種の照射態様例えば、回転照射、振子照射、間欠照射などに対応した回転が可能なように構成されている。

一方、治療台２０は、アイソセンタＩＣを中心とする円弧に沿って、矢印Ｇ方向に所定角度範囲にわたって回転可能に床に設置されている。そして、治療台２０の上部には、上部機構２１に支持された被検体Ｐを載置するための天板２２が設けられている。この上部機構２１は、天板２２を矢印ｅで示す前後方向と、矢印ｆで示す左右方向に移動させる機構を備えている。

また、上部機構２１は、昇降機構２３に支持されている。この昇降機構２３は、例えばリンク機構で構成されるもので、矢印ｄで示す上下方向にそれ自体が昇降することによって、上部機構２１および天板２２を所定範囲だけ昇降させるものである。さらに、昇降機構２３は、下部機構２４に支持されている。この下部機構２４は、アイソセンタＩＣから距離Ｌ離れた位置を中心として、矢印Ｆで示す方向に昇降機構２３を回転させる機構を備えている。よって、昇降機構２３とともに、上部機構２１および天板２２が矢印Ｆ方向に所定角度回転可能である。

なお、治療に際して被検体Ｐの位置決めや絞り装置１４による放射線照射野の設定などは、医師などの医療スタッフＤにより制御装置３０に備えられている操作部を操作することによって行われる。

ところで、放射線治療を実施する際には、悪性腫瘍などの治療部位にのみ放射線を集中的に照射して、正常組織にダメージを与えないようにすることが重要である。この、正常組織に極力放射線を照射しないように、放射線照射位置を規制するのが絞り装置１４であり、絞り装置１４は放射線の照射軸Ｉの周りに回転可能に、照射ヘッド１３に組み込まれている。

次に、絞り装置１４について、図２ないし図７を参照して説明する。図２は、絞り装置１４に設ける第１の絞り体の駆動方向を示す側面図である。図３は、絞り装置に設ける第２の絞り体の駆動方向の第１例を示す側面図であり、また、図４は、絞り装置に設ける第２の絞り体の駆動方向の第２例を示す側面図である。なお、図２と図３、図２と図４は、絞り装置１４を互いに直交する方向から見た図となっていて、絞り装置１４の容器は図示されていない。また、図５は、絞り装置１４によって形成される照射野の概念を説明するための上面図である。

図２乃至図４に示すように、絞り装置１４は、タングステンなどの重金属から成る通常２種類の絞り体（第１の絞り体１４０、第２の絞り体１４１）が、放射線源Ｓからの放射線の照射方向に重なるように設けられる。また、各絞り体１４０、１４１は、図２および図３にそれぞれ符号１４０Ａ、１４０Ｂ、１４１Ａ、１４１Ｂを付して示してあるように、一対の要素が対をなすように分割されて対向配置されている。ここで符号Ａ、Ｂは、各絞り体１４０、１４１が対であることを分かり易くするために便宜上付したものである。

さて、放射線源Ｓに近い側に設けられる第１の絞り体要素１４０Ａ、１４０Ｂは、図２によく示されているように、単体として構成されている。また、絞り体要素１４０Ａ、１４０Ｂは、各絞り体要素１４０Ａ、１４０Ｂの端面を放射線の照射軸Ｉを間にして対峙させるように対向配置される。そして、絞り体要素１４０Ａ、１４０Ｂは、放射線源Ｓを中心に含む同心円上を円弧状の軌道面に沿って矢印Ｘの方向へ移動して、互いに接近、離反するように、駆動装置１４２Ａ、１４２Ｂによって駆動されるようになっている。

一方、放射線源Ｓから遠い側に設けられる第２の絞り体要素１４１Ａ、１４１Ｂも、図３によく示されているように円弧状の軌道面を有し、各絞り体要素１４１Ａ、１４１Ｂの端面を放射線の照射軸Ｉを間にして対峙させるように対向配置される。そして、絞り体要素１４１Ａ、１４１Ｂは、放射線源Ｓを中心に含む同心円上を円弧状の軌道面に沿って、絞り体要素１４０Ａ、１４０Ｂに対して直交する方向、すなわち、矢印Ｙの方向に移動して、互いに接近、離反するように、駆動装置１４３Ａ、１４３Ｂによって駆動されるようになっている。

また、第２の絞り体要素１４１Ａ、１４１Ｂは、図４によく示されているように直線状の軌道面を有し、各絞り体要素１４１Ａ、１４１Ｂの端面を放射線の照射軸Ｉを間にして対峙させるように対向配置される。そして、絞り体要素１４１Ａ、１４１Ｂは、第１の絞り体要素１４０Ａ、１４０Ｂに対して直交する方向、すなわち、矢印Ｙの方向に移動して、互いに接近、離反するように、駆動装置１４３Ａ、１４３Ｂによって駆動されるようになっている。

なお、以下、第１の絞り体１４０が図２を用いて説明したような駆動方向Ｘをとり、第２の絞り体１４１が図３を用いて説明したような駆動方向Ｙをとる場合を用いて説明する。

図２に示す第２の絞り体要素１４１Ａ、１４１Ｂは、複数のリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを密に隣接させた集合体として構成した多分割絞り装置であり、その詳細は図５に示されている。

すなわち、第２の絞り体要素１４１Ａ、１４１Ｂの各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎには、それぞれに駆動装置１４３Ａ１〜１４３Ａｎ、１４３Ｂ１〜１４３Ｂｎが設けられている。そして、各駆動装置１４３Ａ１〜１４３Ａｎ、１４３Ｂ１〜１４３Ｂｎによって、リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎは各別に放射線源Ｓを中心に含む同心円に沿う円弧状の軌道面に沿って矢印Ｙ方向に接近、離反するように駆動されるようになっている。

従って、第１の絞り体要素１４０Ａ、１４０Ｂを、Ｘ方向に互いに接近、離反するように移動させるとともに、第２の絞り体要素１４１Ａ、１４１Ｂの各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを、それぞれ個別にＹ方向に互いに接近、離反するように移動させることを組合せることによって、図６に示すような、治療部位の形状Ｔに近似させた不規則形状の照射野Ｕが形成される。

各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを移動させるための駆動装置１４３Ａ１〜１４３Ａｎ、１４３Ｂ１〜１４３Ｂｎの一例を、図７に示してある。

なお、本実施形態の放射線治療装置では、第２の絞り体要素１４１Ａ、１４１Ｂのリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎ（以下、単に符号１４１で示す。）自体は従来のものと同様であり、平面は放射線源へ向けて収束するような扇型形状に形成されるとともに、側面は平板状またはくさび状に形成されている。また、リーフ１４１の外側端部は放射線源を中心に含む円弧状の軌道面を形成するように湾曲し、その円弧状の軌道面すなわち、湾曲した外側端部には歯１４１ａが切られている。そして、この外側端部の歯１４１ａに、各駆動装置１４３Ａ１〜１４３Ａｎ、１４３Ｂ１〜１４３Ｂｎ（以下、単に符号１４３で示す。）の駆動歯車１４３ａが噛み合わされている。

駆動装置１４３は、駆動歯車１４３ａ、トルクワイヤ１４３ｂ、トルクモータ１４３ｃから構成されている。すなわち、リーフ１４１の外側端部の歯１４１ａに噛み合わされている駆動歯車１４３ａの回転中心にトルクワイヤ１４３ｂの一方端が結合され、トルクワイヤ１４３ｂの他方端がトルクモータ１４３ｃに結合された構成となっている。従って、トルクモータ１４３ｃの回転がトルクワイヤ１４３ｂを介して駆動歯車１４３ａに伝達され、リーフ１４１を駆動するものである。

トルクワイヤ１４３ｂは、優れた回転追従性を備えており、モータなどの根元側の回転運動を正確に先端側へ伝えることが可能であり、柔軟性も備えているので屈曲部に対しても高度な性能を維持することができるという特徴を備えている。従って、例えば図８に示すように、トルクモータ１４３ｃをどのような向き、角度に設置しても、トルクワイヤ１４３ｂはトルクモータ１４３ｃの回転を駆動歯車１４３ａに正確に伝達することができ、リーフ１４１を所望の量だけ移動させることができる。すなわち、放射線源を中心に含む同心円上を円弧状の軌道面に沿って第２の絞り体要素１４１Ａ、１４１Ｂのリーフ１４１を接近、離反するように駆動することが可能である。なお図８には、３つのトルクモータ１４３ｃが示されているが、これは3個のトルクモータ１４３ｃを表したものではなく、１つのトルクモータ１４３ｃがトルクワイヤ１４３ｂを介することによっていろいろな向き、角度に設置することが可能であることを説明したものである。

よって、リーフ１４１の移動軸に対するモータ１４３の配置の自由度を極めて高くすることができ、絞り装置１４の容器内のデッドスペースになっていた部分にもモータ１４３を配置することが可能となる。すなわち、絞り装置内のスペースを有効に利用することが可能であり、絞り装置１４を大型化することなくリーフの枚数を増やすことができる。これにより、治療空間を狭めることがなく、放射線の照射野を治療部位の形状により近づけることができ、より安全に被検体の放射線治療が可能となる。また、駆動装置１４３の駆動歯車１４３ａは１段でも良いので、バックラッシュの調整も容易となり、動作精度を向上させることができる。

図９は、駆動装置１４３の配置例をリーフ上方から見た図である。図１０は、駆動装置１４３の配置例をリーフ側方から見た図である。

本実施形態の放射線治療装置において、駆動装置１４３を、図９及び図１０に示すような配置とすることで、リーフ１４１の移動軸に対するモータ１４３の配置の自由度を極めて高くすることができ、絞り装置１４の容器内のデッドスペースになっていた部分にもモータ１４３を配置することが可能となる。

なお、トルクモータ１４３ｃをエンコーダ付きのものとすることによって、リーフ１４１の移動量の検出を容易にすることが可能であり、これにより移動量制御のために図１５に示したような多数の歯車をポテンショメータ４３ｅやエンコーダ４３ｆと組み合わせる複雑な機構を簡素化することができる。また、リーフ１４１の位置を設定するために、例えば、特開２００４−２７５２４３号公報に開示されているレーザー光線を使用してリーフの移動量を直接検出するようにしても良い。

さらに、本実施形態の放射線治療装置は、図１１乃至図１３に示すように、前述のリーフ１４１に、その円周に沿って所定の模様を有するパターン２００が形成されるリーフ１４１´と、パターン２００を基にリーフ１４１´の複数位置を検出することによってリーフ１４１´の移動量を検出する移動量検出部２０１とを設けてもよい。検出されるリーフ１４１´の移動量は制御装置３０にフィードバックされる。その場合、移動量検出部２０１は、光照射部２０２、撮像部（イメージセンサ）２０３及び移動量演算部２０４を設ける。

設置位置が固定される光照射部２０２は、発光ダイオード等によって構成され、リーフ１４１´に形成されるパターンの一部を照らすように、リーフ１４１´の移動軌道上の定点Ｆに向かって光を照射する。

設置位置が固定される撮像部２０３は、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）カメラ等によって構成され、パターン上の定点Ｆを含む領域を撮像して定点画像を取得する。

移動量演算部２０４は、撮像部２０３によって取得される複数の定点画像を基にリーフ１４１´の移動量を演算する。

移動量検出部２０１を用いると、非接触でリーフ１４１´の移動量を直接検出することもできるので、バックラッシュの影響や歯車の摩耗による変位又は位置検出誤差を軽減することができる。これらの方法によってリーフの移動量を直接検出すれば、エンコーダ内蔵のモータでなく普通のモータを使用することもできる。

移動量検出部２０１を用いて非接触でリーフ１４１´の移動量を直接検出する方法を、図１１ないし図１３を参照して次に説明する。図１１は、リーフ１４１´に対する移動量検出部２０１の概要を示す図である。図１２は、図１１の説明を補足するために示したリーフ１４１´の側面方向の断面図である。図１３は、リーフ１４１´に形成されるパターンの一例を示した図である。

図１１に示すように、非接触でリーフ１４１´の移動量を直接検出するために、光照射部２０２は、リーフ１４１´の移動軌道上、例えば、歯１４１´ａの形成されているリーフ１４１´の外周側の円弧面の移動軌道上の定点Ｆを照らす。撮像部２０３は、円弧面の移動軌道上の定点Ｆを含む領域を撮像して定点画像を取得する。

リーフ１４１´の外周側の円弧面は、図１２に示すように、リーフ１４１´の移動方向に沿って歯１４１´ａを形成する部分と、歯１４１´ａを形成せずにパターン２００（図１３参照）を形成する部分１４１´ｂに分かれている。つまり、リーフ１４１´の外周側の円弧面には、リーフ１４１´の厚み方向に歯１４１´ａとパターン２００とが並んで形成されている。そして、歯１４１´ａには駆動歯車１４３ａが噛み合わされ、円弧面のパターン２００を形成した部分１４１´ｂの移動軌道上に、光照射部２０２からの光が照射される。

パターン２００は、リーフ１４１´の外周側の円弧面に沿って刻設されているものである。また、パターン２００は、図１３に一例を示すように、一列に複数連続して刻設され、リーフ１４１´の移動可能範囲と同一幅に広がっている。そしてこのパターン２００は、所定位置に特異な模様２００ａを有している。特異な模様２００ａとは、パターン２００の他の領域の模様（無地を含む）とは異なる特徴的な模様である。

パターン２００は、例えば約０．５ｍｍ四方の領域を網目状に１６分割し、分割領域の隅の格子の一つに特異な模様２００ａを形成したものの連なりである。この特異な模様２００ａは、図１３には黒色に着色して示してあるが、着色する他に例えば他の分割領域よりも一様に掘り下げたものとしたり、目の粗い溝を刻設したりしたものであってもよい。

設置位置が固定される光照射部２０２から光を照射すると、その光は図１３に示すようなパターン２００の一部を照らす。光照射部２０２の照射方向は固定されており、定点Ｆは、リーフ１４１´の移動に影響されない絶対的な位置であって所定の面積を有している。さらに光照射部２０２は、定点Ｆをリーフ１４１´の外周側の円弧面方向に設定し、パターン２００の刻設された領域の一部を含むように設定されている。

一方、撮像部２０３は、リーフ１４１´の外周側の円弧面方向を一定間隔で、パターン２００上の定点Ｆを含む領域を撮像するように設けられている。すなわち、撮像部２０３は、この定点Ｆから反射した光を経時的に受光して、一定間隔で定点画像を取得する。定点画像にはリーフ１４１´に刻設されたパターン２００の一部が存在している。そして、パターン２００には特異な模様２００ａが含まれているので、移動量演算部２０４は、撮像部２０３で捉えられた特異な模様２００ａの位置を特定し、その経時的なズレからリーフ１４１´の移動量を演算する。

すなわち移動量演算部２０４は、リーフ１４１´の移動に従って時系列で取得される複数の定点画像を解析して、リーフ１４１´の移動量を取得する。リーフ１４１´が移動すると、リーフ１４１´に刻設されたパターン２００も一緒に移動するので、時系列で取得される複数の定点画像上では、特異な模様２００ａを含むパターン２００上で定点Ｆの位置が相対的に変化する。よって、移動量演算部２０４が時系列で取得される複数の定点画像上で、パターンに対する定点Ｆの相対的な位置を認識し、その位置のズレを判断することによって、移動量検出部２０１は、リーフ１４１´の移動量を検出することができる。

なお、リーフ１４１´の移動量の多少に依らず、特異な模様２００ａの一部又は全部を定点画像内に存在させることが望ましい。従ってリーフ１４１´に形成されるパターン２００の大きさは、できるだけ小さいことが望ましい。また、パターン２００の１単位を約０．５ｍｍ四方として模様２００ａを形成したのは、模様２００ａが、撮像部２０３が撮像する領域よりも小さい領域とするためである。

また、本実施形態の放射線治療装置は、図１４に示すように、前述のリーフ１４１に、その円周（内周又に外周）に沿って一定間隔で磁気情報を有する磁気テープ２１０が付加される（貼り付けられる）リーフ１４１´´と、磁気情報を基にリーフ１４１´´の複数位置を検出することによってリーフ１４１´´の移動量を検出する移動量検出部２１１とを設けてもよい。検出されるリーフ１４１´´の移動量は制御装置３０にフィードバックされる。その場合、移動量検出部２１１は、磁気検出部（磁気センサ）２１２及び移動量演算部２１３を設ける。

設置位置が固定される磁気検出部２１２は、リーフ１４１´´に付加される磁気テープ２１０から磁気情報を検出するように、リーフ１４１´´の移動軌道上の定点Ｇから磁気情報を検出する。ここで、磁気テープ２１０から磁気検出部２１２までの距離は一定の間隔（数ミクロン）を有するので磨耗等の経年変化の影響を受けない。よって、磁気テープ２１０にリーフ１４１´´の円周に沿って一定間隔で磁気情報を記録することで、その間隔が検出精度となる。また、ミクロン単位での磁化が可能なので、リーフ１４１´´の位置を検出することができる。

移動量演算部２１３は、磁気検出部２１２によって取得される磁気情報を基にリーフ１４１´´の移動量を演算する。磁気情報は、パルス信号として出力され、従来のエンコーダによる信号処理と同様のデジタル処理が可能であるので、精度及び信頼性が高い。

本実施形態の放射線治療装置によれば、優れた回転追従性を備えたトルクワイヤを使用することにより、屈曲部に対して高度な柔軟性を維持して、モータなどの根元側の回転運動を正確に先端側へ伝えることができる。従って、モータをどのような向き、角度に設置しても、トルクワイヤはモータの回転を駆動歯車に正確に伝達することができるので、放射線源を中心に含む同心円上を円弧状の軌道面に沿ってリーフを接近、離反するように駆動することが可能である。

よって、リーフの移動軸に対するモータの配置の自由度を極めて高くすることができ、絞り装置内のデッドスペースになっていた部分にもモータを配置することが可能となる。すなわち、絞り装置１４内のスペースを有効に利用することが可能であり、絞り装置１４を大型化することなくリーフの枚数を増やすことができる。これにより、治療空間を狭めることがなく、放射線の照射野を治療部位の形状により近づけることができ、より安全に被検体の放射線治療が可能となる。また、駆動装置の駆動歯車は１段でも良いので、バックラッシュの調整も容易となり、動作精度を向上させることができる。

また、本実施形態の放射線治療装置によれば、トルクモータをエンコーダ付きのものとすることによって、リーフの移動量の検出を容易にすることが可能であり、これにより移動量制御のために多数の歯車をポテンショメータやエンコーダと組み合わせていた従来の複雑な機構を簡素化することができる。

また、本実施形態の放射線治療装置によれば、非接触でリーフの移動量を検出でき、バックラッシュの影響や歯車の摩耗による変位又は位置検出誤差を軽減することができる。従って、バックラッシュに関係なく、高精度にリーフの位置を検出することができ、高精度に照射野を患部形状に合致させることができる。

本実施形態の放射線治療装置の使用状態を示した外観図。 本実施形態の放射線治療装置に備えられている第１の絞り体及び第２の絞り体を、第２の絞り体の駆動を奥行方向として示す側面図。 本実施形態の放射線治療装置に備えられている第１の絞り体及び第２の絞り体を、図２に直交する方向から見た第１の側面図。 本実施形態の放射線治療装置に備えられている第１の絞り体及び第２の絞り体を、図２に直交する方向から見た第２の側面図。 第２の絞り体によって形成される照射野の概念を説明するための上面図。 第２の絞り体によって形成される放射線照射野を説明するための上面図。 リーフに対する駆動装置の概要を示す図。 本実施形態の放射線治療装置の効果を説明した説明図。 駆動装置の配置例をリーフ上方から見た図。 駆動装置の配置例をリーフ側方から見た図。 リーフに対する移動量検出部の第１例の概要を示す図。 図１１の説明を補足するために示したリーフの側面方向の断面図。 リーフに形成されるパターンの一例を示した図。 リーフに対する移動量検出部の第２例の概要を示す図。 リーフに対する従来の駆動装置の概要を示す図。

符号の説明

１４１，１４１´，１４１´´ リーフ
１４１ａ 歯
１４３ 駆動装置
１４３ａ 駆動歯車
１４３ｂ トルクワイヤ
１４３ｃ トルクモータ

Claims (8)

1. 複数枚のリーフを密に配列して形成された絞り体要素の一対からなる絞り体が放射線の照射軸を間にして前記絞り体要素が対峙するように配置され、前記各リーフを各別に移動させることにより、所望の照射範囲を設定する多分割絞り装置を備えた放射線治療装置において、
   前記各リーフの歯にそれぞれ噛み合わせた駆動歯車と、
   前記駆動歯車の軸芯にそれぞれ結合されたトルクワイヤと、
   前記トルクワイヤを介して前記駆動歯車をそれぞれ駆動する駆動手段と、
   を具備することを特徴とする放射線治療装置。
2. 前記駆動手段は、エンコーダを内蔵したトルクモータであることを特徴とする請求項１に記載の放射線治療装置。
3. 前記各リーフにその軌道面上の移動方向に沿って所定のパターンが形成される複数枚のパターン付リーフと、前記パターンを基に前記パターン付リーフの複数位置を検出することによって前記パターン付リーフ毎に移動量をそれぞれ検出する移動量検出部とをさらに具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線治療装置。
4. 前記移動量検出部は、前記パターンの一部を照らすように、前記パターン付リーフの移動軌道上の定点に向かって光を照射する光照射部と、前記パターン上の前記定点を含む領域を撮像して定点画像を取得する撮像部と、前記撮像部によって取得される前記定点画像を基に前記パターン付リーフの移動量をそれぞれ演算する移動量演算部とをさらに具備することを特徴とする請求項３に記載の放射線治療装置。
5. 前記パターンは、前記リーフの外側に形成されることを特徴とする請求項３に記載の放射線治療装置。
6. 前記各リーフにその軌道面上の移動方向に沿って一定間隔で磁気情報を有する磁気テープが付加される複数枚の磁気テープ付リーフと、前記磁気情報を基に前記磁気テープ付リーフの複数位置を検出することによって前記磁気テープ付リーフ毎に移動量をそれぞれ検出する移動量検出部とをさらに具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線治療装置。
7. 前記リーフは、円弧状の軌道面を有することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の放射線治療装置。
8. 前記リーフは、直線上の軌道面を有することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の放射線治療装置。

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