JP2013520256A - 照射された照射野の解像度を増加させるための放射線療法装置ならびに方法 - Google Patents

Abstract

放射源（２３）と、コリメータ（２５）と、オフセット装置とを有する放射線療法装置（２１）において、
・前記放射源（２３）から、照射のためのビームを、少なくとも２つの互いに反対の方向から目標体積へと配向可能であり、
・前記コリメータ（２５）は、照射野（１１，１３）を形成するために、治療ビームを局限するための複数のコリメータエレメントを備えており、該コリメータエレメントの広がりによって、前記照射野（１１，１３）の解像度が予め定められ、
・前記オフセット装置は、２つの反対方向から照射された照射野（１１，１３）が前記解像度の数分の１だけ互いにオフセットされるように、当該２つの反対方向の照射野（１１，１３）の照射がオフセットされて実施されるようにする、
ことを特徴とする放射線療法装置（２１）。

Description

本発明は、照射された照射野、−ひいてはこれと関連する−照射された線量分布における解像度を増加させるための放射線療法装置ならびに方法に関する。

放射線療法装置は、周知のように例えば腫瘍のような病気を治療するために使用される。ここでは通常、高エネルギのＸ線が、例えば人体または研究用または管理用のファントムのような治療すべき目標体積へと照射される。治療すべき目標体積に合わせて線量分布が調節される。

線量分布の調整は、通常は、ビームを側方で局限する高解像度のコリメータによって行われる。コリメータの解像度が高くなればなるほど、つまり、コリメータによって形成される照射野がより微細に段階付けられれば段階付けられるほど、望みの線量分布をより精確に供給することができる。

しかしながら高解像度のコリメータは複雑な構造を必要としており、比較的高価である。

本発明の課題は、簡単な構造のコリメータでも高解像度の線量分布を可能にする放射線療法装置を提供することである。さらに本発明の課題は、照射される照射野における解像度を増加させるための相応の方法を提供することである。

本発明の課題は、独立請求項に記載された特徴により解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

本発明の放射線療法装置は、放射源と、コリメータと、オフセット装置とを有しており、
・前記放射源、例えばＸ線源から、照射のためのビームを、少なくとも２つの互いに反対の方向から目標体積へと配向可能であり、
・前記コリメータは、照射野を形成するために、治療ビームを局限する複数のコリメータエレメントを備えており、該コリメータエレメントの広がりによって前記照射野の解像度が予め定められており、
・前記オフセット装置は、２つの互いに反対方向から照射された照射野が前記解像度の数分の１だけ互いにオフセットされるように、当該２つの互いに反対方向の照射野の照射がオフセットされて実施されるようにする。

本発明によれば、互いに反対の空間方向からの２つのビーム束をシーケンシャルに使用することによって、照射体積に線量分布を形成し、この際、これら２つのビーム束の軸は、コリメータの解像度の数分の１だけ、例えば２分の１または４分の１だけオフセットされている。こうすることにより、放射体積において達成可能な線量分布の解像度は有利には２倍になる。したがって本発明によれば、Ｘ線療法装置のような放射療法装置における局所的な線量分布を改善することができる。

このような放射線療法装置の利点は、線量分布の所定の解像度を達成するために必要なコリメータエレメント、例えばリーフまたはニードルを、コリメータの構造に応じて２分の１ないし４分の１にできることである。これによって格別の簡単化が達成され、ビーム形成機構の複雑性を低減することができる。

互いに反対の方向からの照射は、シーケンシャルに行うことができる。

コリメータに関しては、例えばコリメータエレメントの広がり−例えばリーフの幅−により、２次元の照射野の１つの方向において、または、コリメータの構造に応じて２次元の照射野の２つの方向においても、最小解像度を予め定めておくことができる。反対の方向から入射された第２の照射野において、ビーム束がまさにこの方向へと、コリメータの解像度の数分の１だけオフセットされる場合に、解像度の増加が達成される。

この放射線療法装置はシリンダ形状を有することができ、したがってビーム束およびコリメータは、アイソセンタを中心とした回転軸を中心として回転可能に支承されている。コリメータエレメントの広がりによって、回転軸の方向における照射野の最小解像度が予め定められるように、コリメータを配置することができる。オフセット装置は、オフセットを回転軸に沿って生じさせるように構成することができる。軸オフセットは、ここではコリメータの解像度の４分の１または２分の１だけ回転方向にオフセットすることによって行われる。

このことは例えば、放射源およびコリメータの回転を、回転軸を中心に螺旋状に行うことによって実行することができる。２分の１の回転の場合には、例えば、照射野の解像度の２分の１または４分の１だけ照射野のオフセットを行うことができる。このことは例えば、コリメータおよび放射源が、回転時に回転軸に沿った線形運動をすることによって達成することができる。したがってこの運動は螺旋形となる。

しかしながら放射源およびコリメータは、アイソセンタを中心とした回転軸を中心にして回転可能に支承することもでき、この場合、コリメータエレメントの広がりによって、回転軸に対して垂直の方向における照射野の最小解像度が予め定められるように、コリメータを配置することができる。オフセット装置は、オフセットを回転軸に対して垂直に生じさせるように構成することができる。

このことは例えばオフセット装置が、コリメータを通って印加された照射野が、アイソセンタに配向された半径に対して、照射野の解像度の４分の１だけ当該半径に対してオフセットされるように、配置されるようにすることによって実行することができる。照射野が４分の１だけオフセットされていることによって、互いに反対の２つの方向から照射された場合に、全体として照射野の解像度の２分の１だけオフセットされることになる。この実施形態の利点は、コリメータの幾何学的な配置のみによって、互いに反対に照射される２つの照射野におけるオフセットが既に行われることである。

放射線療法装置における照射された照射野の解像度を増加させるための本発明の方法は
・第１の空間方向から放射される印加すべきビームを局限し、かつ、照射野の解像度を予め定める複数のコリメータエレメントを含むコリメータを用いて、第１の照射野を形成するステップと、
・第２の空間方向から放射されるビームを局限するコリメータを用いて、第２の照射野を形成し、前記第２の照射野を、前記第１の照射野に対し、前記解像度の数分の１だけ互いにオフセットするステップ
とを有する。

第２の照射野は、第１の照射野へとシーケンシャルに照射することができ、解像度の４分の１または２分の１だけオフセットすることができる。放射源およびコリメータは、アイソセンタを中心とした回転軸を中心にして回転可能に支承することができ、照射野は、回転軸に沿って互いにオフセットすることができる。

放射源およびコリメータの回転は、回転軸を中心に螺旋形に行うことができる。

放射源およびコリメータは、回転軸を中心にして回転可能に支承されており、コリメータエレメントの広がりによって、回転軸に対して垂直の方向における照射野の解像度が予め定められ、回転軸に対して垂直にオフセットが行われる。例えば、コリメータを通って印加された照射野は、アイソセンタに配向された半径に対して、照射野が、照射野の解像度の４分の１だけ当該半径に対してオフセットされているように配置することができる。

個々の特徴についての上述の説明および以下の説明、個々の特徴の利点および作用は、いずれにせよ個別的には詳細に述べていなくとも、装置カテゴリーならびに方法カテゴリーに関連しており、ここで開示された個々の特徴は、示した組み合わせとは異なる組み合わせにおいても本発明の本質をなすことができる。

本発明の実施形態を、以下の図面に基づいてより詳細に説明する。しかしながら本願はこれらの実施形態に制限されるものではない。

図１は、どのようにして解像度の増加を達成できるかについての原理を説明する図である。 図２は、放射線療法装置においてどのようにして解像度の増加を達成できるかを示す図である。 図３は、別の１つの実施形態による、放射線療法装置においてどのようにして解像度の増加を達成できるかについて示す図である。 図４は、図３に図示した実施形態において、中央のアイソセンタの半径に関連した照射野のオフセットを示す図である。

図１は、第１の照射野１１と、重畳された第２の照射野１３とを示す。第１の照射野１１は実線によって図示されており、第２の照射野１３は破線によって図示されている。

それぞれ照射野を形成するコリメータエレメント１５の投影図も図示されている。

第１方向からビームが印加され、コリメータによって局限されることによって、照射体積に第１の照射野１１が形成される。コリメータエレメント−例えばリーフ−の幅によって、１つの方向における第１の照射野１１の解像度が制限されている。

第２の照射野１３の照射は反対の空間方向から行われる。より詳細に言えば、コリメータの構造によって予め定められている、解像度の制限の方向に、第２の照射野１３がオフセットされるように、照射が行われる。ここでは解像度が２分の１だけオフセットされている様子が図示されており、オフセットとして別の分数も可能である。

これによって、２つの照射野１１，１３を統合した線量分布は、コリメータによって予め定められた解像度の約２倍の大きさの解像度を有することとなる。

図２は、放射線療法装置２１を図示しており、この放射線療法装置２１において、放射源２３とコリメータ２５とが回転軸２７を中心に回転することができる。放射線療法装置２１の別のコンポーネントは、見やすくするために図示していない。

照射すべき目標体積（図示していない）を中心とした放射源２３およびコリメータ２５の回転は、螺旋形の経路２９に沿って行われる。経路２９は、異なる方向から照射野１１，１３を照射する際に、これらの照射野１１，１３のオフセットがコリメータ２５によって予め定められた解像度のちょうど２分の１だけ行われるように選択されている。この場合には、照射野のオフセットを行うオフセット装置は、放射源２３およびコリメータ２５の螺旋形の運動経路を可能にする機構に相当する。

図３は、放射線療法装置２１を図示しており、この放射線療法装置２１において、放射源２３とコリメータ２５とが回転軸２７を中心に回転することができる。放射線療法装置２１の別のコンポーネントは、見やすくするために図示していない。

照射すべき目標体積（図示していない）を中心とした放射源２３およびコリメータ２５の回転は、環形の経路２９’に沿って行われる。照射野１１，１３の放射は、異なる方向から照射野１１，１３を照射する際に、これらの照射野１１，１３のオフセットがコリメータ２５によって予め定められた解像度のちょうど２分の１だけ行われるように選択されている。オフセットは、回転軸２７に垂直の方向に沿って行われる。

この場合には、照射野のオフセットを行うオフセット装置は、アイソセンタの仮想半径３１に対して解像度の４分の１だけオフセットされた照射野の照射を可能にする機構に相当する。

これについて図４に基づいて再度説明する。１つの照射野が、アイソセンタの半径に対して４分の１だけオフセットされて放射されることによって、反対方向から照射された際に、全体としてこれらの照射野の解像度は２分の１だけオフセットされることとなる。

図３および図４による実施形態は互いに組み合わせることができ、例えばコリメータに関して、コリメータの照射野の２つの方向において解像度の制限が予め定められるように、コリメータを形成することもできる。

１１ 第１の照射野
１３ 第２の照射野
１５ コリメータエレメントの投影
２１ 放射線療法装置
２３ 放射源
２５ コリメータ
２７ 回転軸
２９ 螺旋形の経路
２９’ 環形の経路
３１ アイソセンタの半径

Claims (11)

1. 放射源（２３）と、コリメータ（２５）と、オフセット装置とを有する放射線療法装置（２１）において、
   ・前記放射源（２３）から、照射のためのビームを、少なくとも２つの互いに反対の方向から目標体積へと配向可能であり、
   ・前記コリメータ（２５）は、照射野（１１，１３）を形成するために、治療ビームを局限するための複数のコリメータエレメントを備えており、該コリメータエレメントの広がりによって、前記照射野（１１，１３）の解像度が予め定められ、
   ・前記オフセット装置は、２つの反対方向から照射された照射野（１１，１３）が前記解像度の数分の１だけ互いにオフセットされるように、当該２つの反対方向の照射野（１１，１３）の照射がオフセットされて実施されるようにする、
   ことを特徴とする放射線療法装置（２１）。
2. 前記オフセット装置は、前記コリメータエレメントによって予め定められた解像度の４分の１または２分の１のオフセットを生じさせるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の放射線療法装置（２１）。
3. 前記放射源（２３）と前記コリメータ（２５）は、回転軸（２７）を中心にして回転可能に支承されており、
   前記コリメータエレメントの広がりによって、前記回転軸（２７）の方向における前記照射野（１１，１３）の解像度が予め定められ、
   前記オフセット装置は、前記オフセットを前記回転軸（２７）に沿って生じさせるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の放射線療法装置（２１）。
4. 前記放射源（２３）と前記コリメータ（２５）の回転は、螺旋形に行われる、
   ことを特徴とする請求項３記載の放射線療法装置（２１）。
5. 前記放射源（２３）と前記コリメータ（２５）は、回転軸（２７）を中心にして回転可能に支承されており、
   前記コリメータエレメントの広がりによって、前記回転軸（２７）に対して垂直方向における前記照射野（１１，１３）の解像度が予め定められ、
   前記オフセット装置は、前記オフセットを前記回転軸（２７）対して垂直に生じさせるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の放射線療法装置（２１）。
6. 前記オフセット装置は、前記コリメータを通って印加された照射野（１１，１３）が、アイソセンタに配向された半径（３１）に対して、前記照射野（１１，１３）が当該半径（３１）に対して前記照射野（１１，１３）の解像度の４分の１だけオフセットされるように、配置されるようにする、
   ことを特徴とする請求項５記載の放射線療法装置（２１）。
7. 放射線療法装置（２１）における照射された照射野（１１，１３）の解像度を増加させるための方法において
   ・放射源（２３）と、第１の空間方向から放射される印加すべき前記放射源（２３）のビームを局限するコリメータ（２５）であって、かつ、前記照射野（１１）の解像度を予め定める複数のコリメータエレメントを含むコリメータ（２５）とを用いて、第１の照射野（１１）を形成するステップと、
   ・第２の空間方向から放射される別のビームを局限するコリメータ（２５）を用いて、第２の照射野（１３）を形成し、前記第２の照射野（１３）を、前記第１の照射野に対し、前記解像度の数分の１だけ互いにオフセットするステップ
   とを有する方法。
8. 前記第２の照射野を、前記第１の照射野に対し、前記解像度の４分の１または２分の１だけオフセットする、
   ことを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 前記放射源（２３）と前記コリメータ（２５）は、回転軸（２７）を中心にして回転可能に支承されており、
   前記コリメータエレメントの広がりによって、前記回転軸（２７）の方向における前記照射野（１１，１３）の解像度を予め定め、
   前記照射野（１１，１３）は、前記回転軸（２７）に沿って互いにオフセットされており、
   前記放射源（２３）と前記コリメータ（２５）の回転を、前記回転軸（２７）を中心にしてとりわけ螺旋形に実施する、
   ことを特徴とする請求項７または８記載の方法。
10. 前記放射源（２３）と前記コリメータ（２５）は、回転軸（２７）を中心にして回転可能に支承されており、
    前記コリメータエレメントの広がりによって、前記回転軸（２７）に対して垂直方向における前記照射野（１１，１３）の解像度を予め定め、前記オフセットを前記回転軸（２７）対して垂直に実施する、
    ことを特徴とする請求項７から９のいずれか一項記載の方法。
11. 前記コリメータを通って印加された照射野（１１，１３）は、アイソセンタに配向された半径（３１）に対して、前記照射野（１１，１３）が当該半径（３１）に対して前記照射野（１１，１３）の解像度の４分の１だけオフセットされるよう配置されている、
    ことを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項記載の方法。

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