JP2010131270A

JP2010131270A - 治療用放射線照射装置動作制御装置および治療用放射線照射装置動作制御方法

Info

Publication number: JP2010131270A
Application number: JP2008311580A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shibuya; 理渋谷; Yoshimi Oda; 芳美小田; Shuji Kaneko; 周史金子
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2010-06-17

Abstract

【課題】治療用放射線の照射位置を駆動する駆動装置をより高精度に制御すること。
【解決手段】位置検出センサにより測定された位置センサ値を目標位置から減算した位置偏差１００に基づいて補正前操作量１２４を算出する操作量算出部１２１と、位置偏差１００の絶対値に関して単純に減少する係数１２５を算出する係数演算部１２２と、補正前操作量１２４に係数１２５を乗算して補正後操作量１０１を算出する乗算器１２３とを備えている。駆動装置は、補正後操作量１０１に基づいて、治療用放射線を出射する放射線照射装置が目標位置に配置されるように、制御される。位置偏差１００が大きいときに補正後操作量１０１が大きくなり過ぎないために、放射線照射装置をより安定して駆動することができ、さらに、補正前操作量１２４に基づいて駆動装置を制御する制御装置を改造することにより、より容易に生産することができる。
【選択図】図９

Description

本発明は、放射線照射装置動作制御装置および放射線照射装置動作制御方法に関し、特に、患部に放射線を照射することにより患者を治療するときに利用される治療用放射線照射装置動作制御装置および治療用放射線照射装置動作制御方法に関する。

患部（腫瘍）に治療用放射線を照射することにより患者を治療する放射線治療が知られている。その放射線治療は、治療効果が高いことが望まれ、その放射線は、患部の細胞に照射される線量に比較して、正常な細胞に照射される線量がより小さいことが望まれている。このためには治療用放射線を正確に患部に照射する必要がある。その放射線治療を実行する放射線治療装置は、患者の透過画像を撮像するイメージャシステムと、その治療用放射線を出射する治療用放射線照射装置と、その治療用放射線照射装置を駆動する駆動装置とを備えている。その放射線治療装置は、その透過画像に基づいて患部の位置を算出し、その位置に治療用放射線が照射されるようにその駆動装置を用いてその治療用放射線照射装置を駆動する。

治療効果が高い放射線治療として、動体追尾照射が知られている。その動体追尾照射を実行する放射線治療装置は、患者の透過画像を撮像するイメージャシステムと、その治療用放射線を出射する治療用放射線照射装置と、その治療用放射線照射装置を駆動する駆動装置とを備えている。その放射線治療装置は、その透過画像に基づいて患部の位置を算出し、その位置に治療用放射線が照射されるようにその駆動装置を用いてその治療用放射線照射装置を駆動する。その放射線治療装置は、このような動作を数十ｍｓごとに繰り返して実行する。このような動体追尾照射によれば、呼吸・心鼓動に例示される患者の運動とともに患部が移動する場合であっても、患部以外の正常な細胞に照射される治療用放射線の線量に比較して、患部の細胞に照射される治療用放射線の線量が大きく、治療効果が高い。放射線治療装置は、このような駆動装置をより高精度に制御することが望まれている。

特開２００４−６５８０８号公報には、患者の体動に対して常に最適位置に照射できるようにする放射線治療装置が開示されている。その放射線治療装置は、電子線の発生源と、前記電子線の方向を変える偏向電磁石と、真空を保持しながら前記電子線を通過させる真空窓と、前記電子線を散乱させる散乱箔と、前記電子線をＸ線に変換するターゲットと、電子線とＸ線の線量分布を照射面において一様にする平坦化フィルタと、電子線とＸ線を絞り込むコリメータと、電子線とＸ線の線量を測定する線量計から構成される照射ヘッドと、前記照射ヘッドを保持するガントリーアームを含む放射線治療装置であって、前記電子線の発生源と前記偏向電磁石とを真空ロータリージョイントで結合し、前記ガントリーアーム回転軸と平行で仮想線源位置を通る軸を中心として前記照射ヘッドを首振り運動させる回転手段を備えてなる。

特開２００６−２１０４６号公報には、放射線の照射治療中においても、リアルタイムに治療野の状態をモニタすることが可能な放射線治療装置が開示されている。その放射線治療装置は、Ｏ型ガントリと、前記Ｏ型ガントリに移動可能に設けられ、被検体の治療野へ治療用放射線を照射する放射線照射ヘッドと、前記Ｏ型ガントリに移動可能に設けられ、前記被検体の前記治療野に診断用Ｘ線を照射するＸ線源と、前記Ｏ型ガントリに移動可能に設けられ、前記被検体を透過した前記診断用Ｘ線の透過Ｘ線を検出して、診断画像データとして出力するセンサアレイとを具備し、前記センサアレイは、前記放射線照射ヘッドを挟んで対象な位置に設けられ、前記Ｏ型ガントリ上を前記放射線照射ヘッドの移動に連動して動き、前記Ｘ線源は、前記センサアレイの動きに連動して動く。

特開２００４−６５８０８号公報特開２００６−２１０４６号公報

本発明の課題は、照射対象の運動に追従して放射線の照射位置を移動するための駆動装置を小型化する治療用放射線照射装置動作制御装置および治療用放射線照射装置動作制御方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、照射対象の運動に追従して放射線の照射位置を移動するための駆動装置をより高精度に制御する治療用放射線照射装置動作制御装置および治療用放射線照射装置動作制御方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、既存の治療用放射線照射装置動作制御装置から本治療用放射線照射装置動作制御装置に改造することが容易であり、放射線の照射位置を移動するための駆動装置をより高精度に制御する治療用放射線照射装置動作制御装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、照射対象の運動に追従して放射線の照射位置を移動する既存の治療用放射線照射装置動作制御装置から本治療用放射線照射装置動作制御方法を実行する治療用放射線照射装置動作制御装置に改造することが容易である治療用放射線照射装置動作制御方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、照射対象の運動に追従して放射線の照射位置をより高精度に移動する放射線治療装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、照射対象の運動に追従して放射線の照射位置を移動する駆動装置をより高精度に制御する放射線治療装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、任意の方向からの照射に対して放射線の照射位置をより高精度に移動する放射線治療装置及び放射線照射ヘッド制御方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、任意の方向からの照射に対して放射線の照射位置を移動する駆動装置をより高精度に制御する放射線治療装置及び治療用放射線照射装置制御方法を提供することにある。

以下に、発明を実施するための最良の形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による治療用放射線照射装置動作制御装置（５）は、治療用放射線（２３）を出射する放射線照射装置（１６）をフレーム（４６）に対して駆動する駆動装置（６７、６８）を備えている放射線治療装置（３）において、目標位置（９１、９４、９６）と放射線照射装置（１６）の位置との位置偏差（１００）を、目標位置（９１、９４、９６）と位置検出センサ（５１、６１）により測定された位置センサ値（９７、９９）とに基づいて算出する演算器（７７）と、位置偏差（１００）に基づいて係数（１２５）を算出する係数演算部（１２２）と、補正前操作量（１２４）に係数（１２５）を乗算して補正後操作量（１０１）を算出する乗算器（１２３）とを備えている。係数（１２５）は、位置偏差（１００）の絶対値に関して単純に減少する。駆動装置（６７、６８）は、補正後操作量（１０１）に基づいて、フレーム（４６）に対して放射線照射装置（１６）が目標位置（９１、９４、９６）に配置されるように、制御される。

目標位置（９１、９４、９６）は、治療用放射線（２３）の照射位置が照射対象（４３）の位置に合致するように、かつ、治療用放射線（２３）が照射対象（４３）に追従するように、算出される。

本発明による治療用放射線照射装置動作制御装置（５）は、位置偏差（１００）に基づいて補正前操作量（１２４）を算出する操作量算出部（１２１）をさらに備えている。

本発明による治療用放射線照射装置動作制御装置（５）は、本治療用放射線照射装置動作制御装置（５）により駆動装置（６７、６８）が制御されるときに駆動装置（６７、６８）に供給される電気信号を生成する装置（８３、８４）の温度に基づいて温度ドリフト量（１０４）を算出する温度ドリフト補正部（８１）をさらに備えている。駆動装置（６７、６８）は、温度ドリフト量（１０４）にさらに基づいて制御される。

放射線治療装置（３）は、異なる２軸以上の軸（２１、２２）に対して放射線照射装置（１６）が移動可能な機構を有しており、駆動装置（６７、６８）は、軸（２１、２２）の各軸の移動を各々独立に制御を行う。

当該移動動作は、軸（２１、２２）を中心とした放射線照射装置（１６）の回転動作である。

位置検出センサ（５１、６１）の少なくとも一つは、フレーム（４６）または放射線照射装置（１６）の一方に固定されるセンサ本体（６２）と、フレーム（４６）または放射線照射装置（１６）の他方に固定されるスケール部分（６４）とを備えている。スケール部分（６４）は、その軸の１つを中心とする円弧に沿って配置されるスケール（６５）が形成されている。センサ本体（６２）は、スケール（６５）を観測することにより、フレーム（４６）に対する放射線照射装置（１６）の位置を測定する。

放射線治療装置（３）は、フレーム（４６）を移動可能に支持する他のフレーム（４５）をさらに備えている。位置検出センサ（５１、６１）は、フレーム（４６）または他のフレーム（４５）の一方に固定される他のセンサ本体（５２）と、フレーム（４６）または他のフレーム（４５）の他方に固定される他のスケール部分（５４）とを備えている。他のスケール部分（５４）は、その軸の他の１つを中心とする円弧に沿って配置される他のスケール（５５）が形成されている。他のセンサ本体（５２）は、他のスケール（５５）を観測することにより、他のフレーム（４５）に対するフレーム（４６）の位置を測定する。

本発明による放射線治療システム（１）は、本発明による治療用放射線照射装置動作制御装置（５）と、放射線治療装置（３）と、当該放射線治療装置（３）を制御する放射線治療装置制御装置（２）とを備えている。

本発明による治療用放射線照射装置動作制御方法は、治療用放射線（２３）を出射する放射線照射装置（１６）をフレーム（４６）に対して駆動する駆動装置（６７、６８）を備えている放射線治療装置（３）を制御する。本発明による治療用放射線照射装置動作制御方法は、目標位置（９１、９４、９６）と放射線照射装置（１６）の位置との位置偏差（１００）を、目標位置（９１、９４、９６）と位置検出センサ（５１、６１）により測定された位置センサ値（９７、９９）とに基づいて位置偏差（１００）を算出するステップと、位置偏差（１００）に基づいて係数（１２５）を算出するステップと、補正前操作量（１２４）に係数（１２５）を乗算して補正後操作量（１０１）を算出するステップとを備えている。係数（１２５）は、位置偏差（１００）の絶対値に関して単純に減少する。駆動装置（６７、６８）は、補正後操作量（１０１）に基づいて、フレーム（４６）に対して放射線照射装置（１６）が目標位置（９１、９４、９６）に配置されるように、制御される。

本発明による治療用放射線照射装置動作制御方法は、位置偏差（１００）に基づいて補正前操作量（１２４）を算出するステップをさらに備えている。

本発明による治療用放射線照射装置動作制御方法は、本治療用放射線照射装置動作制御方法により駆動装置（６７、６８）が制御されるときに駆動装置（６７、６８）に供給される電気信号を生成する装置の温度に基づいて温度ドリフト量（１０４）を算出するステップをさらに備えている。駆動装置（６７、６８）は、温度ドリフト量（１０４）にさらに基づいて制御される。

放射線治療装置（３）は、異なる２軸以上の軸に対して放射線照射装置（１６）が移動可能な機構を有しており、駆動装置（６７、６８）は、その軸の各軸の移動を各々独立に制御される。

当該移動動作は、当該軸を中心とした放射線照射装置（１６）の回転動作である。

本発明による放射線治療装置（３）は、治療用放射線（２３）を出射する放射線照射装置（１６）をフレーム（４６）に対して回転させる駆動装置（６８）と、フレーム（４６）に対して放射線照射装置（１６）が配置される角度位置センサ値（９７、９９）を測定する位置検出センサ（６１）と、その角度位置センサ値（９７、９９）に基づいて駆動装置（６８）を制御する治療用放射線照射装置動作制御装置（５）とを備えている。その位置検出センサ（６１）は、フレーム（４６）または放射線照射装置（１６）の一方に固定されるセンサ本体（６２）と、フレーム（４６）または放射線照射装置（１６）の他方に固定されるスケール部分（６４）とを備えている。スケール部分（６４）は、その回転軸を軸とする円柱の側面に沿って配置されるスケール（６５）が形成されている。センサ本体（６２）は、スケール（６５）を観測することにより、フレーム（４６）に対する放射線照射装置（１６）の位置を測定する。

本発明による放射線治療装置（３）は、フレーム（４６）を移動可能に支持するフレーム（４５）と、位置検出センサ（５１）とをさらに備えている。位置検出センサ（５１）は、フレーム（４６）またはフレーム（４５）の一方に固定されるセンサ本体（５２）と、フレーム（４６）またはフレーム（４５）の他方に固定されるスケール部分（５４）とを備えている。スケール部分（５４）は、その軸の１つを中心とする円弧に沿って配置されるスケール（５５）が形成されている。センサ本体（５２）は、スケール（５５）を観測することにより、フレーム（４５）に対するフレーム（４６）の位置を示す角度位置センサ値を出力する。治療用放射線照射装置動作制御装置（５）は、センサ本体（５２）により出力される角度位置センサ値にさらに基づいて駆動装置（６７）を制御する。

本発明による治療用放射線照射装置動作制御装置および治療用放射線照射装置動作制御方法によれば、その位置偏差が大きい場合でも放射線照射装置を安定して移動させることができ、駆動装置をより高精度に制御することができる。本発明による治療用放射線照射装置動作制御装置は、さらに、駆動装置が操作量に基づいて制御される既存の治療用放射線照射装置動作制御装置を改造することにより、より容易に生産することができる。本発明による放射線治療装置は、放射線照射装置のフレームに対する角度をより高精度に測定することができ、放射線照射装置をより高精度に駆動することができ、特に、被検体の運動に追従して治療用放射線の照射位置をより高精度に駆動することができる。

図面を参照して、本発明による治療用放射線照射装置動作制御装置の実施の形態を記載する。その治療用放射線照射装置動作制御装置５は、図１に示されているように、放射線治療システム１に適用されている。放射線治療システム１は、放射線治療装置制御装置２と放射線治療装置３と治療用放射線照射装置動作制御装置５とを備えている。放射線治療装置制御装置２と治療用放射線照射装置動作制御装置５とは、パーソナルコンピュータに例示されるコンピュータである。放射線治療装置制御装置２と放射線治療装置３と治療用放射線照射装置動作制御装置５とは、双方向に情報を伝送することができるように、互いに接続されている。

図２は、放射線治療装置３を示している。放射線治療装置３は、旋回駆動装置１１とＯリング１２と走行ガントリ１４と首振り機構１５と治療用放射線照射装置１６とを備えている。旋回駆動装置１１は、回転軸１７を中心に回転可能にＯリング１２を土台に支持し、放射線治療装置制御装置２により制御されて回転軸１７を中心にＯリング１２を回転させる。回転軸１７は、鉛直方向に平行である。Ｏリング１２は、回転軸１８を中心とするリング状に形成され、回転軸１８を中心に回転可能に走行ガントリ１４を支持している。回転軸１８は、鉛直方向に垂直であり、回転軸１７に含まれるアイソセンタ１９を通る。回転軸１８は、さらに、Ｏリング１２に対して固定され、すなわち、Ｏリング１２とともに回転軸１７を中心に回転する。走行ガントリ１４は、回転軸１８を中心とするリング状に形成され、Ｏリング１２のリングと同心円になるように配置されている。放射線治療装置３は、さらに、図示されていない走行駆動装置を備えている。その走行駆動装置は、放射線治療装置制御装置２により制御されて回転軸１８を中心に走行ガントリ１４を回転させる。

首振り機構１５は、走行ガントリ１４のリングの内側に固定され、治療用放射線照射装置１６が走行ガントリ１４の内側に配置されるように、治療用放射線照射装置１６を走行ガントリ１４に支持している。首振り機構１５は、チルト軸２１およびパン軸２２を有している。パン軸２２は、走行ガントリ１４に対して固定され、回転軸１８に交差しないで回転軸１８に平行である。チルト軸２１は、パン軸２２に直交している。首振り機構１５は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、パン軸２２を中心に治療用放射線照射装置１６を回転させ、チルト軸２１を中心に治療用放射線照射装置１６を回転させる。

治療用放射線照射装置１６は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、治療用放射線２３を放射する。治療用放射線２３は、パン軸２２とチルト軸２１とが交差する交点を通る直線に概ね沿って放射される。治療用放射線２３は、一様強度分布を持つように形成されている。治療用放射線照射装置１６は、ＭＬＣ（マルチリーフコリメータ）２０を備えている。そのＭＬＣ２０は、放射線治療装置制御装置２により制御され、治療用放射線２３の一部を遮蔽することにより、治療用放射線２３が患者に照射されるときの照射野の形状を変更する。

治療用放射線２３は、このように治療用放射線照射装置１６が走行ガントリ１４に支持されることにより、首振り機構１５で治療用放射線照射装置１６がアイソセンタ１９に向かうように一旦調整されると、旋回駆動装置１１によりＯリング１２が回転し、または、その走行駆動装置により走行ガントリ１４が回転しても、常に概ねアイソセンタ１９を通る。即ち、走行・旋回を行うことで任意方向からアイソセンタ１９に向けて治療用放射線２３の照射が可能になる。

放射線治療装置３は、さらに、複数のイメージャシステムを備えている。すなわち、放射線治療装置３は、診断用Ｘ線源２４、２５とセンサアレイ３２、３３とを備えている。診断用Ｘ線源２４は、走行ガントリ１４に支持されている。診断用Ｘ線源２４は、走行ガントリ１４のリングの内側に配置され、アイソセンタ１９から診断用Ｘ線源２４を結ぶ線分とアイソセンタ１９から治療用放射線照射装置１６を結ぶ線分とがなす角が鋭角になるような位置に配置されている。診断用Ｘ線源２４は、放射線治療装置制御装置２により制御されてアイソセンタ１９に向けて診断用Ｘ線３５を放射する。診断用Ｘ線３５は、診断用Ｘ線源２４が有する１点から放射され、その１点を頂点とする円錐状のコーンビームである。診断用Ｘ線源２５は、走行ガントリ１４に支持されている。診断用Ｘ線源２５は、走行ガントリ１４のリングの内側に配置され、アイソセンタ１９から診断用Ｘ線源２５を結ぶ線分とアイソセンタ１９から治療用放射線照射装置１６を結ぶ線分とがなす角が鋭角になるような位置に配置されている。診断用Ｘ線源２５は、放射線治療装置制御装置２により制御されてアイソセンタ１９に向けて診断用Ｘ線３６を放射する。診断用Ｘ線３６は、診断用Ｘ線源２５が有する１点から放射され、その１点を頂点とする円錐状のコーンビームである。

センサアレイ３２は、走行ガントリ１４に支持されている。センサアレイ３２は、診断用Ｘ線源２４により放射されてアイソセンタ１９の周辺の被写体を透過した診断用Ｘ線３５を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ３３は、走行ガントリ１４に支持されている。センサアレイ３３は、診断用Ｘ線源２５により放射されてアイソセンタ１９の周辺の被写体を透過した診断用Ｘ線３６を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ３２、３３としては、ＦＰＤ（ＦｌａｔＰａｎｅｌＤｅｔｅｃｔｏｒ）、Ｘ線ＩＩ（ＩｍａｇｅＩｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）が例示される。

このようなイメージャシステムによれば、センサアレイ３２、３３により得た画像信号に基づき、アイソセンタ１９を中心とする透過画像を生成することができる。

放射線治療装置３は、さらに、センサアレイ３１を備えている。センサアレイ３１は、センサアレイ３１と治療用放射線照射装置１６とを結ぶ線分がアイソセンタ１９を通るように配置されて、走行ガントリ１４のリングの内側に固定されている。センサアレイ３１は、治療用放射線照射装置１６により放射されてアイソセンタ１９の周辺の被写体を透過した治療用放射線２３を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ３１としては、ＦＰＤ、Ｘ線ＩＩが例示される。

放射線治療装置３は、さらに、カウチ４１とカウチ駆動装置４２とを備えている。カウチ４１は、放射線治療システム１により治療される患者４３が横臥することに利用される。カウチ４１は、図示されていない固定具を備えている。その固定具は、その患者が動かないように、その患者をカウチ４１に固定する。カウチ駆動装置４２は、カウチ４１を土台に支持し、放射線治療装置制御装置２により制御されてカウチ４１を移動させる。

図３は、首振り機構１５を示している。首振り機構１５は、ガントリ走行フレーム４５とパンフレーム４６とチルトフレーム４７とを備えている。ガントリ走行フレーム４５は、走行ガントリ１４に固定され、走行ガントリ１４と同体に運動する。パンフレーム４６は、パン軸２２を中心に回転可能にガントリ走行フレーム４５に支持されている。パン軸２２は、ガントリ走行フレーム４５に対して固定されている。ガントリ走行フレーム４５は、図示されていないストッパを備えている。パンフレーム４６は、パン軸２２を中心に回転するときに、そのストッパに接触して、回転することができる範囲が制限されている。チルトフレーム４７は、チルト軸２１を中心に回転可能にパンフレーム４６に支持されている。チルト軸２１は、パンフレーム４６に対して固定されている。チルトフレーム４７は、さらに、チルト軸２１を中心に回転するときに、パンフレーム４６の一部に接触して、回転することができる範囲が制限されている。治療用放射線照射装置１６は、チルトフレーム４７に固定されている。なお、首振り機構１５は、アイソセンタ１９または図示されていない患部に治療用放射線２３が向かうように調整するために用いることから、パン軸２２とチルト軸２１は、治療用放射線２３が放射される仮想的点線源に両軸の交点がほぼ一致するように、配置されることが望ましい。

首振り機構１５は、さらに、図３に図示されていないパン軸駆動装置とチルト軸駆動装置とを備えている。そのパン軸駆動装置は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、ガントリ走行フレーム４５に対してパン軸２２を中心にパンフレーム４６を回転させる。そのチルト軸駆動装置は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、パンフレーム４６に対してチルト軸２１を中心にチルトフレーム４７を回転させる。

放射線治療装置３は、さらに、首振り位置検出装置を備えている。その首振り位置検出装置は、図４に示されているように、パン角センサ５１を備えている。パン角センサ５１は、いわゆるリニアスケールから形成され、パン角センサ本体５２とパン角スケール部分５４とを備えている。パン角スケール部分５４は、パンフレーム４６に固定され、パンフレーム４６と同体に運動する。パン角スケール部分５４は、パン軸２２を中心とする円弧に形成される部分を有している。パン角スケール部分５４は、パン角スケール５５を備えている。パン角スケール５５は、複数の磁石から形成される目盛りから形成され、パン角スケール部分５４のその円弧に沿って配置されている。パン角センサ本体５２は、パン角スケール部分５４のパン角スケール５５に近接するように配置され、走行ガントリ１４と同体に運動するように走行ガントリ１４に固定されている。パン角センサ本体５２は、磁界の変化を検出することにより、走行ガントリ１４に対するパンフレーム４６の角度（パン角）を測定し、そのパン角を治療用放射線照射装置動作制御装置５に出力する。

ロータリーエンコーダは、一般に、リニアスケールと同様にして、スケールを観測することにより回転角度を測定する。パン角センサ５１は、このようなロータリーエンコーダに比較して、スケールを回転軸からより遠い位置にも配置することができると共に角度を高精度に測定することができる。当該設置可能距離は必要測定精度、リニアスケール分解能及びアイソセンタ１９とパン軸２２との距離により決まり、たとえば、パン軸２２から１９０ｍｍが例示される。更にロータリーエンコーダは回転体そのものの回転を測定するのに対して、リニアスケールを用いる手法では回転物そのものの回転を評価することができるためより高精度に測定が可能になる。更にリニアスケールはロータリーエンコーダよりも耐放射線性が高いため、放射線治療装置内で使用するには適している。なお、測定系の信頼を高めるために、複数のリニアスケールまたはロータリーエンコーダとリニアスケールを併用することも有効である。パン角センサ５１は、磁気方式が採用され、このとき、放射線による誤動作が少なく、好ましい。なお、パン角センサ５１は、磁気方式と異なる他の方式が適用された他のリニアスケールに置換されることができる。その方式としては、光電方式、レーザ式が例示される。その光電方式は、スリット円板に光を当て、そのスリットを通過した光パルスの信号に基づいて位置検出する方式である。そのレーザ式は、回折格子であるホログラムスケールにレーザを照射し、光の回折と干渉を利用して位置検出する方式である。このようなリニアスケールも、パン角センサ５１と同様にして、角度をより高精度に測定することができる。

その首振り位置検出装置は、さらに、図５に示されているように、チルト角センサ６１を備えている。チルト角センサ６１は、いわゆるリニアスケールから形成され、チルト角センサ本体６２と支持部分６３とチルト角スケール部分６４とを備えている。チルト角センサ本体６２は、パンフレーム４６に固定されている。チルト角スケール部分６４は、チルトフレーム４７に固定され、治療用放射線照射装置１６と同体に運動する。チルト角スケール部分６４は、チルト軸２１を中心とする円弧に形成される部分を有している。チルト角スケール６５は、複数の磁石から形成される目盛りから形成され、チルト角スケール部分６４のその円弧に沿って配置されている。支持部分６３は、パンフレーム４６に固定され、チルト角センサ本体６２に固定される。すなわち、チルト角センサ本体６２がパンフレーム４６と同体に運動するように、パンフレーム４６にチルト角センサ本体６２を支持している。チルト角センサ本体６２は、チルト角スケール部分６４のチルト角スケール６５に近接するように配置され、磁界の変化を検出することにより、パンフレーム４６に対するチルトフレーム４７の角度（チルト角）を測定し、そのチルト角を治療用放射線照射装置動作制御装置５に出力する。

チルト角センサ６１は、ロータリーエンコーダに比較して、スケールを回転軸からより遠い位置に配置することができ、角度をより高精度に測定することができる。当該設置可能距離は必要測定精度、リニアスケール分解能及びアイソセンタ１９とチルト軸２１との距離により決まり、たとえば、チルト軸２１から２６０ｍｍが例示される。更にロータリーエンコーダは回転体そのものの回転を測定するのに対して、リニアスケールを用いる手法では回転物そのものの回転を評価することができるためより高精度に測定が可能になる。更にリニアスケールはロータリーエンコーダよりも耐放射線性が高いため、放射線治療装置内で使用するには適している。なお、測定系の信頼を高めるために、複数のリニアスケールまたはロータリーエンコーダとリニアスケールを併用することも有効である。チルト角センサ６１は、磁気方式が採用され、このとき、放射線による誤動作が少なく、好ましい。なお、チルト角センサ６１は、磁気方式と異なる他の方式が適用された他のリニアスケールに置換されることができる。このようなリニアスケールも、チルト角センサ６１と同様にして、角度をより高精度に測定することができる。

なお、パン角センサ５１及びチルト角センサ６１の各構成要素の配置は、本事例に限定されるものではなく、固定要素に対する可動要素の相対的角度を評価可能であるように配置されればよい。例えば、パン角センサ５１において、パン角センサ本体５２はパンフレーム４６に固定され、また、パン角スケール部分５４はガントリ走行フレーム４５に固定されることでも同様に機能する。

図６は、治療用放射線照射装置動作制御装置５を示している。治療用放射線照射装置動作制御装置５は、たわみ補正量算出部７１と加算器７２とランプ処理部７３と加算器７４と加算器７６と加算器７７と首振り位置制御部７８とノッチフィルタ７９とフィードフォワード部８０と温度ドリフト補正部８１と加算器８２とを備えている。

たわみ補正量算出部７１は、放射線治療装置制御装置２により算出されるＯリング軸指令値とガントリ軸指令値とから形成される複数の組を複数のチルト角たわみ補正量に対応付けているテーブルを記憶装置に記録している。ここでＯリング軸指令値とは、回転軸１７を中心にＯリング１２を回転させるための指令値である。通常当該指令値は、事前に策定した治療計画に基づき自動的または半自動的に設定されうる。またガントリ軸指令値とは、回転軸１８を中心に走行ガントリ１４を回転ための指令値である。通常当該指令値は、事前に策定した治療計画に基づき設定される。またチルト角たわみ補正量は、別途事前に測定した値である。たわみ補正量算出部７１は、そのテーブルを参照して、その複数のチルト角たわみ補正量のうちから、放射線治療装置制御装置２により算出されるＯリング軸指令値とガントリ軸指令値との組９２に対応するチルト角たわみ補正量９３を算出する。

加算器７２は、放射線治療装置制御装置２により算出されるチルト角指令値９１にチルト角たわみ補正量９３を加算して、チルト角補正後指令値９４を算出する。ランプ処理部７３は、チルト角補正後指令値９４とチルト角補正後指令値９４が入力されるタイミングとに基づいてチルト角ランプ処理補正量９５を算出する。加算器７４は、チルト角補正後指令値９４にチルト角ランプ処理補正量９５と加算して、チルト角目標位置値９６を算出する。治療用放射線２３がアイソセンタ１９に向かうように調整するために首振り機構１５を用いる場合には、チルト角指令値９１は０を示すこととなる。

加算器７６は、チルト角センサ６１により測定されるチルト角位置センサ値９７にチルト角原点オフセット値９８を加算して、チルト角位置実績値９９を算出する。加算器７７は、チルト角目標位置値９６からチルト角位置実績値９９を減算してチルト角位置偏差１００を算出する。首振り位置制御部７８は、チルト角位置偏差１００に基づいてチルト角操作量１０１を算出する。ノッチフィルタ７９は、チルト軸駆動装置の固有周波数の周波数成分をチルト角操作量１０１のうちから減衰させてチルト角補正後操作量１０２を算出する。

フィードフォワード部８０は、チルト角目標位置値９６に基づいてチルト角フィードフォワード操作量１０３を算出する。温度ドリフト補正部８１は、チルト角温度ドリフト補正量１０４を算出する。加算器８２は、チルト角補正後操作量１０２にチルト角フィードフォワード操作量１０３とチルト角温度ドリフト補正量１０４とを加算してチルト角操作量１０５を算出する。

放射線治療装置３は、さらに、Ｄ／Ａ変換回路８３とアンプ８４とドライバ８５と温度計６９とを備えている。Ｄ／Ａ変換回路８３は、治療用放射線照射装置動作制御装置５により算出されたチルト角操作量１０５に対応する電圧のチルト角制御電気信号１０６を生成する。アンプ８４は、チルト角制御電気信号１０６の電圧を増幅したチルト角制御電気信号１０７を出力する。Ｄ／Ａ変換回路８３とアンプ８４とは、配電盤に配置されている。温度計６９は、その配電盤の温度を測定する。温度ドリフト補正部８１は、温度計６９により測定された温度に基づいてチルト角温度ドリフト補正量１０４を算出する。ドライバ８５は、チルト角制御電気信号１０７に対応する電流がチルト軸駆動装置６８に流れるように、チルト軸駆動装置６８にチルト軸駆動電気信号１０８を供給する。チルト軸駆動装置６８は、チルト軸駆動電気信号１０８が供給されることにより、パンフレーム４６に対してチルト軸２１を中心にチルトフレーム４７を回転させる。

図７は、チルト角補正後指令値９４の変化の一例を示している。その変化１０９は、チルト角補正後指令値９４が急激に増減する期間とチルト角補正後指令値９４がほとんど増減しない期間とが交互に周期的に出現するように変化することを示している。その周期は、患者４３の周期的な運動（呼吸、心拍動）に比較して十分に小さく、数十ｍｓが例示される。図７は、さらに、チルト角目標位置値９６の変化を示している。その変化１１０は、チルト角目標位置値９６が増減する期間とチルト角目標位置値９６がほとんど増減しない期間とが交互に出現するように変化することを示している。変化１０９と変化１１０とは、チルト角目標位置値９６がほとんど増減しない期間で、チルト角目標位置値９６がチルト角補正後指令値９４に概ね一致していることを示している。変化１０９と変化１１０とは、チルト角目標位置値９６が増減する傾きの絶対値が、チルト角補正後指令値９４が増減する傾きの絶対値より小さいことを示している。すなわち、ランプ処理部７３は、チルト角ランプ処理補正量９５がチルト角目標位置値９６からチルト角補正後指令値９４を減算した値になるように、チルト角ランプ処理補正量９５を算出する。

図８は、Ｄ／Ａ変換回路８３とアンプ８４とから形成される配電盤の入力と出力の関係を示している。その関係１１１は、その入力に関してその出力が単純に増加していることを示し、その出力がその入力に概ね比例していることを示している。関係１１１は、さらに、その出力が最大値１１２を有していることを示し、その出力が最小値１１３を有していることを示している。関係１１１は、さらに、その入力が０を示すときにその出力が０と異なる値１１４を示すことを示し、その出力が０を示すときにその入力が０と異なる値１１５を示すことを示している。値１１４と値１１５とは、その配電盤の温度により変化する。

このとき、温度ドリフト補正部８１は、配電盤の温度に基づいて値１１５がどのように変化するかを記憶装置に記録し、温度計６９により測定された配電盤の温度に基づいて、チルト角補正後操作量１０２とチルト角フィードフォワード操作量１０３との和が０と示すときに、チルト角制御電気信号１０６の電圧が０Ｖを示すように、チルト角温度ドリフト補正量１０４を算出する。すなわち、チルト角温度ドリフト補正量１０４は、温度計６９により測定された配電盤の温度に対応する値１１５に−１を乗算した値を示している。このような制御によれば、治療用放射線照射装置動作制御装置５は、チルト角補正後操作量１０２とチルト角フィードフォワード操作量１０３との和が０を示すときに、または指定したある値以下の値を示すときに、すなわち、チルト軸駆動装置６８を駆動する必要がないときに、より確実に駆動させないように制御することができる。

図９は、首振り位置制御部７８を示している。首振り位置制御部７８は、操作量算出部１２１と係数演算部１２２と乗算器１２３とを備えている。操作量算出部１２１は、チルト角位置偏差１００に基づいて補正前チルト角操作量１２４を算出する。このような算出は、周知のものが適用される。係数演算部１２２は、チルト角位置偏差１００に基づいてチルト角係数１２５を算出する。乗算器１２３は、補正前チルト角操作量１２４にチルト角係数１２５を乗算して、首振り位置制御部７８の出力であるチルト角操作量１０１を算出する。

このような首振り位置制御部７８は、既存の操作量算出部１２１に係数演算部１２２と乗算器１２３とを追加することにより、容易に製造することができる。このため、治療用放射線照射装置動作制御装置５は、既存の治療用放射線照射装置動作制御装置を改造することにより、より容易に製造することができる。

図１０は、チルト角位置偏差１００とチルト角係数１２５との関係を示している。その関係１２６は、チルト角位置偏差１００の絶対値に関して、チルト角係数１２５が単純に減少していることを示している。関係１２６は、さらに、チルト角位置偏差１００の絶対値が値ｅ１以下であるときに、チルト角係数１２５が１を示すことを示している。関係１２６は、さらに、チルト角位置偏差１００の絶対値が値ｅ１以上であり、かつ、値ｅ２以下であるときに、チルト角係数１２５が、チルト角位置偏差１００の増加と共に、減少していることを示している。関係１２６は、さらに、チルト角位置偏差１００の絶対値が値ｅ２以上であるときに、チルト角係数１２５が値ｃ１を示すことを示している。値ｃ１は、チルト軸駆動装置６８により生成される駆動力が、パンフレーム４６に対してチルトフレーム４７が回転する静止摩擦より大きくなるように、設定される。

このようなチルト角係数１２５によれば、チルト角位置偏差１００が大きいときに、チルト角操作量１０１が大きくなり過ぎない。このため、治療用放射線照射装置動作制御装置５は、チルト角位置偏差１００が大きいときに、チルト軸駆動装置６８を用いてパンフレーム４６に対してチルトフレーム４７をより安定して駆動することができる。このため、治療用放射線照射装置動作制御装置５は、チルト軸駆動装置６８が補正前チルト角操作量１２４に基づいて制御される既存の治療用放射線照射装置動作制御装置に比較して、チルト角位置偏差１００が大きいときに、チルト角操作量１０１を小さくすることができ、チルト軸駆動装置６８を用いてチルトフレーム４７を安定して回転させることができ、チルト軸駆動装置６８をより高精度に制御することができる。

治療用放射線照射装置動作制御装置５は、パンフレーム４６に対してチルト軸２１を中心にチルトフレーム４７を回転させる制御と同様にして、ガントリ走行フレーム４５に対してパン軸２２を中心にパンフレーム４６を回転させる。すなわち、たわみ補正量算出部７１は、放射線治療装置制御装置２により算出されるＯリング軸指令値とガントリ軸指令値とから形成される複数の組を複数のパン角たわみ補正量に対応付けているテーブルを記憶装置に記録している。たわみ補正量算出部７１は、そのテーブルを参照して、その複数のパン角たわみ補正量のうちから、放射線治療装置制御装置２により算出されるＯリング軸指令値とガントリ軸指令値との組９２に対応するパン角たわみ補正量９３を算出する。

加算器７２は、放射線治療装置制御装置２により算出されるパン角指令値９１にパン角たわみ補正量９３を加算して、パン角補正後指令値９４を算出する。ランプ処理部７３は、パン角補正後指令値９４とパン角補正後指令値９４が入力されるタイミングとに基づいてパン角ランプ処理補正量９５を算出する。加算器７４は、パン角補正後指令値９４にパン角ランプ処理補正量９５と加算して、パン角目標位置値９６を算出する。

加算器７６は、パン角センサ５１により測定されるパン角位置センサ値９７にパン角原点オフセット値９８を加算して、パン角位置実績値９９を算出する。加算器７７は、パン角目標位置値９６からパン角位置実績値９９を減算してパン角位置偏差１００を算出する。操作量算出部１２１は、パン角位置偏差１００に基づいて補正前パン角操作量１２４を算出する。係数演算部１２２は、パン角位置偏差１００に基づいてパン角係数１２５を算出する。乗算器１２３は、補正前パン角操作量１２４にパン角係数１２５を乗算して、首振り位置制御部７８の出力であるパン角操作量１０１を算出する。ノッチフィルタ７９は、パン軸駆動装置の固有周波数の周波数成分をパン角操作量１０１のうちから減衰させてパン角補正後操作量１０２を算出する。

フィードフォワード部８０は、パン角目標位置値９６に基づいてパン角フィードフォワード操作量１０３を算出する。加算器８２は、パン角補正後操作量１０２にパン角フィードフォワード操作量１０３と温度ドリフト補正部８１により算出されるパン角温度ドリフト補正量１０４とを加算してパン角操作量１０５を算出する。

放射線治療装置３は、さらに、Ｄ／Ａ変換回路８３とアンプ８４とドライバ８５とを備えている。Ｄ／Ａ変換回路８３は、治療用放射線照射装置動作制御装置５により算出されたパン角操作量１０５に対応する電圧のパン角制御電気信号１０６を生成する。アンプ８４は、パン角制御電気信号１０６の電圧を増幅したパン角制御電気信号１０７を出力する。ドライバ８５は、パン角制御電気信号１０７に対応する電流がパン軸駆動装置６７に流れるように、パン軸駆動装置６７にパン軸駆動電気信号１０８を供給する。パン軸駆動装置６７は、パン軸駆動電気信号１０８が供給されることにより、ガントリ走行フレーム４５に対してパン軸２２を中心にパンフレーム４６を回転させる。

パン角補正後指令値９４とパン角目標位置値９６とは、それぞれ、チルト角補正後指令値９４とチルト角目標位置値９６と同様にして変化する。すなわち、パン角補正後指令値９４とパン角目標位置値９６とは、それぞれ、増減する期間とほとんど増減しない期間とが交互に出現するように変化し、パン角目標位置値９６が増減する傾きの絶対値がパン角補正後指令値９４が増減する傾きの絶対値より小さい。すなわち、ランプ処理部７３は、パン角ランプ処理補正量９５がパン角目標位置値９６からパン角補正後指令値９４を減算した値になるように、パン角ランプ処理補正量９５を算出する。

パン角位置偏差１００とパン角係数１２５とは、それぞれ、チルト角位置偏差１００とチルト角係数１２５と同様にして変化する。すなわち、パン角係数１２５は、パン角位置偏差１００の絶対値が値ｅ１以下であるときに１を示し、パン角位置偏差１００の絶対値が値ｅ１以上であり、かつ、値ｅ２以下であるときに減少し、パン角位置偏差１００の絶対値が値ｅ２以上であるときに、値ｃ１を示している。値ｃ１は、パン軸駆動装置６７により生成される駆動力が、ガントリ走行フレーム４５に対してパンフレーム４６が回転する静止摩擦より大きくなるように、設定される。

このようなパン角係数１２５によれば、パン角位置偏差１００が大きいときに、パン角操作量１０１が大きくなり過ぎない。このため、治療用放射線照射装置動作制御装置５は、パン角位置偏差１００が大きいときに、パン軸駆動装置６７を用いてパンフレーム４６に対して治療用放射線照射装置１６をより安定して駆動することができる。このため、治療用放射線照射装置動作制御装置５は、パン軸駆動装置６７が補正前パン角操作量１２４に基づいて制御される既存の治療用放射線照射装置動作制御装置に比較して、パン角位置偏差１００が大きいときに、パン角操作量１０１を小さくすることができ、パン軸駆動装置６７を用いてパンフレーム４６を安定して回転させることができ、パン軸駆動装置６７をより高精度に制御することができる。

さらに、温度ドリフト補正部８１は、パン角補正後操作量１０２とパン角フィードフォワード操作量１０３との和が０と示すときに、パン角制御電気信号１０６の電圧が０Ｖを示すように、パン角温度ドリフト補正量１０４を算出する。このような制御によれば、治療用放射線照射装置動作制御装置５は、パン角補正後操作量１０２とパン角フィードフォワード操作量１０３との和が０を示すときに、または指定したある値以下の値を示すときに、すなわち、パン軸駆動装置６７を駆動する必要がないときに、より確実に駆動させないように制御することができる。

放射線治療装置制御装置２により実行される動作は、治療計画を作成する動作と、放射線治療する動作とを備えている。

その治療計画を作成する動作では、まず、ユーザは、その患者の患部とその患部の周辺の部位との３次元データに基づいて、その患者の患部とその患部の周辺の臓器とを示す画像を生成する。ユーザは、放射線治療装置制御装置２を用いてその画像を閲覧し、その患部の位置を特定する。ユーザは、さらに、その画像に基づいて治療計画を作成し、その治療計画を放射線治療装置制御装置２に入力する。その治療計画は、その患者の患部に治療用放射線を照射する照射角度と、その各照射角度から照射する治療用放射線の線量および性状とを示している。

その放射線治療する動作では、ユーザは、まず、その３次元データを採取したときと同様の姿勢に放射線治療装置３のカウチ４１にその患者を固定する。ユーザは、患者の患部が概ねアイソセンタ１９に重なって配置されるように、カウチ４１を移動させる。ユーザは、放射線治療装置３の診断用Ｘ線源とセンサアレイとを用いてその診断用Ｘ線をその患者に照射してその患者の患部の透過画像を撮像する。ユーザは、その透過画像に基づいて患者の患部がアイソセンタ１９に重なって配置されるようにカウチ４１を移動させる。ユーザは、その透過画像の撮像とカウチ４１の移動とを繰り返して、患者の患部がアイソセンタ１９に正確に重なるように患者の患部を配置する。

放射線治療装置制御装置２は、患者の患部がアイソセンタ１９に配置された後に、放射線治療装置３のイメージャシステムを用いてその患者の患部の透過画像を撮像する。放射線治療装置制御装置２は、その治療計画の照射角度で患者４３の患部に治療用放射線２３が照射されるように、その透過画像に基づいてＯリング軸指令値とガントリ軸指令値とを算出し、Ｏリング１２を駆動し、走行ガントリ１４を駆動する。なお、構造物であるＯリング１２及び走行ガントリは、当該駆動した条件に応じて搭載物を含めた自重に基づく変形を生じる。このため本変形量によっては、首振り機構１５で治療用放射線照射装置１６がまずはアイソセンタ１９に向かうように調整されることが望ましい。放射線治療装置制御装置２は、その透過画像の撮像とＯリング１２と走行ガントリ１４との駆動とを繰り返して、その治療計画の照射角度で患者４３の患部に治療用放射線２３が照射されるように、治療用放射線照射装置１６を正確に配置する。

患者４３の患部が呼吸・心鼓動に例示される患者の運動とともに患部が移動する場合には、放射線治療装置制御装置２は、治療用放射線照射装置１６による治療用放射線の照射位置が患者４３の患部の位置に合うように、追尾動作と照射動作とを繰り返して実行する。

その追尾動作では、放射線治療装置制御装置２は、放射線治療装置３のイメージャシステムにより撮像された画像に基づいて患部位置を算出する。その患部位置に基づき、チルト角指令値９１とパン角指令値９１とが算出される。このような患部位置の算出は、たとえば、３０ｍｓごとに周期的に実行される。

その追尾動作では、治療用放射線照射装置動作制御装置５は、チルト角位置センサ値９７をチルト角センサ６１から収集し、チルト角位置センサ値９７とチルト角指令値９１とに基づいてチルト角操作量１０５を算出する。チルトフレーム４７は、パンフレーム４６に対するチルト角がチルト角指令値９１を示すように、チルト軸駆動装置６８によりチルト角操作量１０５に基づいて駆動される。このような動作は、放射線治療装置制御装置２による患部位置の算出に比較して十分に短く、たとえば、５ｍｓごとに周期的に実行される。

治療用放射線照射装置動作制御装置５は、チルト角操作量１０５を算出する動作と並行して、パン角位置センサ値９７をパン角センサ５１から収集し、パン角位置センサ値９７とパン角指令値９１とに基づいてパン角操作量１０５を算出する。パンフレーム４６は、ガントリ走行フレーム４５に対するパン角度がパン角指令値９１を示すように、パン軸駆動装置６７によりパン角操作量１０５に基づいて駆動される。このような動作は、放射線治療装置制御装置２による患部位置の算出に比較して十分に短く、たとえば、５ｍｓごとに周期的に実行される。

その照射動作では、放射線治療装置制御装置２は、その追尾動作により治療用放射線照射装置１６が移動した直後に、治療用放射線照射装置１６を用いて治療用放射線２３をその患部に照射する。放射線治療装置制御装置２は、このような追尾動作と照射動作とを、患者４３の患部に照射された治療用放射線２３の線量がその治療計画の線量になるまで繰り返して実行する。

このような追尾動作では、チルト角位置偏差１００が大きいときに、チルト角操作量１０１が大きくなり過ぎないで、パン角位置偏差１００が大きいときに、パン角操作量１０１が大きくなり過ぎない。このため、治療用放射線照射装置動作制御装置５は、チルト角位置偏差１００が大きいときに、チルト軸駆動装置６８を用いてパンフレーム４６に対してチルトフレーム４７をより安定して駆動することができ、パン角位置偏差１００が大きいときに、パン軸駆動装置６７を用いてガントリ走行フレーム４５に対してパンフレーム４６をより安定して駆動することができる。このため、治療用放射線照射装置動作制御装置５は、係数演算部１２２と乗算器１２３とを備えない周知の既存の治療用放射線照射装置動作制御装置に比較して、チルト軸駆動装置６８を用いてチルトフレーム４７を安定して回転させることができ、チルト軸駆動装置６８をより高精度に制御することができ、パン軸駆動装置６７を用いてパンフレーム４６を安定して回転させることができ、パン軸駆動装置６７をより高精度に制御することができる。

このような追尾動作では、治療用放射線照射装置動作制御装置５は、さらに、温度計６９により測定された配電盤の温度に基づいてチルト角温度ドリフト補正量１０４を算出し、パン角温度ドリフト補正量１０４を算出する。このようなチルト角温度ドリフト補正量１０４とパン角温度ドリフト補正量１０４とによれば、治療用放射線照射装置動作制御装置５は、チルト軸駆動装置６８を駆動する必要がないときに、より確実に駆動させないように制御することができ、パン軸駆動装置６７を駆動する必要がないときに、より確実に駆動させないように制御することができる。

図１１は、本発明による治療用放射線照射装置動作制御装置の実施の他の形態を示している。その治療用放射線照射装置動作制御装置１３１は、加算器１３２と操作量算出器１３３とを備えている。

加算器１３２は、放射線治療装置制御装置２により算出されたチルト角指令値１３４からチルト角センサ６１により測定されたチルト角位置センサ値１３５を減算してチルト角位置偏差１３６を算出する。操作量算出器１３３は、チルト角位置偏差１３６に基づいてチルト角操作量１３７を算出する。このような算出は、周知のものが適用される。ドライバ／モータ１３８は、チルト角操作量１３７に基づいて、パンフレーム４６に対するチルトフレーム４７の角度がチルト角指令値１３４になるようにチルトフレーム４７を駆動する。

加算器１３２は、さらに、放射線治療装置制御装置２により算出されたパン角指令値１３４からパン角センサ５１により測定されたパン角位置センサ値１３５を減算してパン角位置偏差１３６を算出する。操作量算出器１３３は、パン角位置偏差１３６に基づいてパン角操作量１３７を算出する。このような算出は、周知のものが適用される。ドライバ／モータ１３８は、パン角操作量１３７に基づいて、ガントリ走行フレーム４５に対するパンフレーム４６の角度がパン角指令値１３４になるように治療用放射線照射装置１６を駆動する。

治療用放射線照射装置動作制御装置１３１は、チルト角センサ６１とパン角センサ５１とにより測定される測定結果が十分に高精度であるときに、チルト軸駆動装置６８をより高精度に制御することができ、パン軸駆動装置６７をより高精度に制御することができる。すなわち、放射線治療装置３は、チルト角センサ６１とパン角センサ５１とにより測定される測定結果が十分に高精度であるときに、係数演算部１２２と乗算器１２３とを備えない周知の治療用放射線照射装置動作制御装置１３１が適用されることもできる。

なお、既述の実施の形態における治療用放射線照射装置動作制御装置５は、チルト軸駆動装置６８が備えるロータリーエンコーダを首振り位置検出装置として用い、その測定結果を用いてチルト軸駆動装置６８を制御することができ、または、パン軸駆動装置６７が備えるロータリーエンコーダを首振り位置検出装置として用い、その測定結果を用いてパン軸駆動装置６７を制御することができる。このとき、治療用放射線照射装置動作制御装置５は、パン角センサ５１とチルト角センサ６１とを用いるときと同様にして、チルト軸駆動装置６８をより高精度に制御することができ、パン軸駆動装置６７をより高精度に制御することができる。

既述の実施の形態における治療用放射線照射装置動作制御装置５は、さらに、パンフレーム４６がガントリ走行フレーム４５に対して平行移動するように駆動され、チルトフレーム４７がパンフレーム４６に対して平行移動するように駆動される放射線治療装置に適用されることができる。このとき、治療用放射線照射装置動作制御装置５は、既述の実施の形態における放射線治療装置３に適用されたときと同様にして、目標位置と位置センサ値との位置偏差が大きいときに操作量を小さくすることができ、パンフレーム４６とチルトフレーム４７とを安定して駆動させることができ、パンフレーム４６とチルトフレーム４７とをより高精度に駆動することができる。

図１は、放射線治療システムを示すブロック図である。図２は、本発明による放射線治療装置を示す斜視図である。図３は、首振り機構を示す斜視図である。図４は、パン角センサを示す平面図である。図５は、チルト角センサを示す平面図である。図６は、本発明による治療用放射線照射装置動作制御装置を示すブロック図である。図７は、目標位置の変化を示し、補正後指令値の変化を示すグラフである。図８は、Ｄ／Ａ変換回路の入力と出力の関係を示すグラフである。図９は、操作量算出部を示すブロック図である。図１０は、位置偏差と係数との関係を示すグラフである。図１１は、他の治療用放射線照射装置動作制御装置を示すブロック図である。

符号の説明

１：放射線治療システム
２：放射線治療装置制御装置
３：放射線治療装置
５：治療用放射線照射装置動作制御装置
１１：旋回駆動装置
１２：Ｏリング
１４：走行ガントリ
１５：首振り機構
１６：治療用放射線照射装置
１７：回転軸
１８：回転軸
１９：アイソセンタ
２０：ＭＬＣ（マルチリーフコリメータ）
２１：チルト軸
２２：パン軸
２３：治療用放射線
２４：診断用Ｘ線源
２５：診断用Ｘ線源
３１：センサアレイ
３２：センサアレイ
３３：センサアレイ
３５：診断用Ｘ線
３６：診断用Ｘ線
４１：カウチ
４２：カウチ駆動装置
４３：患者
４５：ガントリ走行フレーム
４６：パンフレーム
４７：チルトフレーム
５１：パン角センサ
５２：パン角センサ本体
５４：パン角スケール部分
５５：パン角スケール
６１：チルト角センサ
６２：チルト角センサ本体
６３：支持部分
６４：チルト角スケール部分
６５：チルト角スケール
６７：パン軸駆動装置
６８：チルト軸駆動装置
６９：温度計
７１：たわみ補正量算出部
７２：加算器
７３：ランプ処理部
７４：加算器
７６：加算器
７７：加算器
７８：首振り位置制御部
７９：ノッチフィルタ
８０：フィードフォワード部
８１：温度ドリフト補正部
８２：加算器
８３：Ｄ／Ａ変換回路
８４：アンプ
８５：ドライバ
９１：指令値
９２：Ｏリング軸指令値とガントリ軸指令値との組
９３：たわみ補正量
９４：補正後指令値
９５：ランプ処理補正量
９６：目標位置値
９７：位置センサ値
９８：原点オフセット値
９９：位置実績値
１００：位置偏差
１０１：操作量
１０２：補正後操作量
１０３：フィードフォワード操作量
１０４：温度ドリフト補正量
１０５：操作量
１０６：制御電気信号
１０７：制御電気信号
１０８：駆動電気信号
１０９：変化
１１０：変化
１１１：関係
１１２：最大値
１１３：最小値
１１４：値
１１５：値
１２１：操作量算出部
１２２：係数演算部
１２３：乗算器
１２４：操作量
１２５：係数
１２６：関係
１３１：治療用放射線照射装置動作制御装置
１３２：加算器
１３３：操作量算出器
１３４：指令値
１３５：位置センサ値
１３６：位置偏差
１３７：操作量
１３８：ドライバ／モータ

Claims

治療用放射線を出射する放射線照射装置をフレームに対して駆動する駆動装置を備える放射線治療装置において、
目標位置と前記放射線照射装置の位置との位置偏差を、目標位置と位置検出センサにより測定された位置センサ値とに基づいて算出する演算器と、
前記位置偏差に基づいて係数を算出する係数演算部と、
補正前操作量に前記係数を乗算して補正後操作量を算出する乗算器とを具備し、
前記係数は、前記位置偏差の絶対値に関して単純に減少し、
前記駆動装置は、前記補正後操作量に基づいて、前記フレームに対して前記放射線照射装置が前記目標位置に配置されるように、制御される
治療用放射線照射装置動作制御装置。
請求項１において、
前記目標位置は、前記治療用放射線の照射位置が照射対象の位置に合致するように、かつ、前記治療用放射線が前記照射対象に追従するように、算出される
治療用放射線照射装置動作制御装置。
請求項２において、
前記位置偏差に基づいて前記補正前操作量を算出する操作量算出部
を更に具備する治療用放射線照射装置動作制御装置。
請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
本治療用放射線照射装置動作制御装置により前記駆動装置が制御されるときに前記駆動装置に供給される電気信号を生成する装置の温度に基づいて温度ドリフト量を算出する温度ドリフト補正部を更に具備し、
前記駆動装置は、前記温度ドリフト量に更に基づいて制御される
治療用放射線照射装置動作制御装置。
請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
前記放射線治療装置は、異なる２軸以上の軸に対して前記放射線照射装置が移動可能な機構を有しており、
前記駆動装置は、前記軸の各軸の移動を各々独立に制御を行う
治療用放射線照射装置動作制御装置。
請求項５において、
当該移動動作は、当該軸を中心とした前記放射線照射装置の回転動作である、
治療用放射線照射装置動作制御装置。
請求項６において、
前記位置検出センサの少なくとも一つは、
前記フレームまたは前記放射線照射装置の一方に固定されるセンサ本体と、
前記フレームまたは前記放射線照射装置の他方に固定されるスケール部分とを備え、
前記スケール部分は、前記軸の１つを中心とする円弧に沿って配置されるスケールが形成され、
前記センサ本体は、前記スケールを観測することにより、前記フレームに対する前記放射線照射装置の位置を測定する
治療用放射線照射装置動作制御装置。
請求項７において、
前記放射線治療装置は、前記フレームを移動可能に支持する他のフレームを更に備え、
前記位置検出センサは、
前記フレームまたは前記他のフレームの一方に固定される他のセンサ本体と、
前記フレームまたは前記他のフレームの他方に固定される他のスケール部分とを備え、
前記他のスケール部分は、前記軸の他の１つを中心とする円弧に沿って配置される他のスケールが形成され、
前記他のセンサ本体は、前記他のスケールを観測することにより、前記他のフレームに対する前記フレームの位置を測定する
治療用放射線照射装置動作制御装置。
請求項１〜請求項８のいずれかに記載される治療用放射線照射装置動作制御装置と、
前記放射線治療装置と、
前記放射線治療装置を制御する放射線治療装置制御装置と、
を具備する放射線治療システム。
治療用放射線を出射する放射線照射装置をフレームに対して駆動する駆動装置を備える放射線治療装置
を制御する治療用放射線照射装置動作制御方法において、
目標位置と前記放射線照射装置の位置との位置偏差を、目標位置と位置検出センサにより測定された位置センサ値とに基づいて算出するステップと、
前記位置偏差に基づいて係数を算出するステップと、
補正前操作量に前記係数を乗算して補正後操作量を算出するステップとを具備し、
前記係数は、前記位置偏差の絶対値に関して単純に減少し、
前記駆動装置は、前記補正後操作量に基づいて、前記フレームに対して前記放射線照射装置が前記目標位置に配置されるように、制御される
治療用放射線照射装置動作制御方法。
請求項１０において、
前記目標位置は、前記治療用放射線の照射位置が照射対象の位置に合致するように、かつ、前記治療用放射線が前記照射対象に追従するように、算出される
治療用放射線照射装置動作制御方法。
請求項１１において、
前記位置偏差に基づいて前記補正前操作量を算出するステップ
を更に具備する治療用放射線照射装置動作制御方法。
請求項１０〜請求項１２のいずれかにおいて、
本治療用放射線照射装置動作制御方法により前記駆動装置が制御されるときに前記駆動装置に供給される電気信号を生成する装置の温度に基づいて温度ドリフト量を算出するステップを更に具備し、
前記駆動装置は、前記温度ドリフト量に更に基づいて制御される
治療用放射線照射装置動作制御方法。
請求項１０〜請求項１３のいずれかにおいて、
前記放射線治療装置は、異なる２軸以上の軸に対して前記放射線照射装置が移動可能な機構を有しており、
前記駆動装置は、前記軸の各軸の移動を各々独立に制御される
治療用放射線照射装置動作制御方法。
請求項１４において、
当該移動動作は、当該軸を中心とした前記放射線照射装置の回転動作である、
治療用放射線照射装置動作制御方法。
請求項１５において、
前記位置検出センサの少なくとも一つは、
前記フレームまたは前記放射線照射装置の一方に固定されるセンサ本体と、
前記フレームまたは前記放射線照射装置の他方に固定されるスケール部分とを備え、
前記スケール部分は、前記軸の１つを中心とする円弧に沿って配置されるスケールが形成され、
前記センサ本体は、前記スケールを観測することにより、前記フレームに対する前記放射線照射装置の位置を測定する
治療用放射線照射装置動作制御方法。
請求項１６において、
前記放射線治療装置は、前記フレームを移動可能に支持する他のフレームを更に備え、
前記位置検出センサは、
前記フレームまたは前記他のフレームの一方に固定される他のセンサ本体と、
前記フレームまたは前記他のフレームの他方に固定される他のスケール部分とを備え、
前記他のスケール部分は、前記軸の他の１つを中心とする円弧に沿って配置される他のスケールが形成され、
前記他のセンサ本体は、前記他のスケールを観測することにより、前記他のフレームに対する前記フレームの位置を測定する
治療用放射線照射装置動作制御方法。
治療用放射線を出射する放射線照射装置をフレームに対して回転させる駆動装置と、
前記フレームに対して前記放射線照射装置が配置される角度位置センサ値を測定する首振り位置検出装置と、
前記角度位置センサ値に基づいて前記駆動装置を制御する治療用放射線照射装置動作制御装置とを具備し、
前記首振り位置検出装置は、
前記フレームまたは前記放射線照射装置の一方に固定されるセンサ本体と、
前記フレームまたは前記放射線照射装置の他方に固定されるスケール部分とを備え、
前記スケール部分は、前記回転軸を軸とする円柱の側面に沿って配置されるスケールが形成され、
前記センサ本体は、前記スケールを観測することにより、前記フレームに対する前記放射線照射装置の前記角度位置センサ値を測定する
放射線治療装置。
請求項１８において、
前記フレームを移動可能に支持する他のフレームと、
他の位置検出センサとをさらに具備し、
前記他の位置検出センサは、
前記フレームまたは前記他のフレームの一方に固定される他のセンサ本体と、
前記フレームまたは前記他のフレームの他方に固定される他のスケール部分とを備え、
前記他のスケール部分は、前記軸の他の１つを中心とする円弧に沿って配置される他のスケールが形成され、
前記他のセンサ本体は、前記他のスケールを観測することにより、前記他のフレームに対する前記フレームの位置を示す他の角度位置センサ値を出力し、
前記治療用放射線照射装置動作制御装置は、前記他の角度位置センサ値にさらに基づいて前記駆動装置を制御する
放射線治療装置。