JP2015177818A - 放射線治療装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線撮影から患者の患部を探索する際に、Ｘ線照射位置の設定において高い自由度を実現する放射線治療装置を提供する。
【解決手段】放射線治療装置１０は、治療スペース１１内に設定された治療台１２上の患者１３に対して粒子線ビーム１４を出力するビーム出力部１５と粒子線ビーム１４をビーム出力部１５に案内するビーム輸送系１６とが設けられた本体胴１７と、本体胴１７を支持して、任意の回転角度に本体胴１７を回転させる回転ローラと、本体胴１７の半径方向に本体胴１７を貫通して設けられるとともに、患者１３にＸ線を照射するＸ線管１９が内装されたＸ線管ケーシング２０（２０ａ、２０ｂ）と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、患者の患部に粒子線ビームを照射して治療を行う放射線治療装置に関する。

従来から、放射線を患者の患部（癌などの腫瘍）に照射して治療を行なう放射線治療が知られている。近年、特に、放射線として重粒子線等の加速粒子線（粒子線ビーム）を用いる粒子線治療技術が注目されている。そして、この粒子線治療技術では、大型回転機構（以下、回転ガントリーと称す）を有する治療装置が広く利用されている。

この治療装置は、回転ガントリーを構成する本体胴の内部に形成される治療スペースに治療台を挿入して、治療台の上に横たわる患者に対して粒子線ビームを照射し患部を治療するものである。粒子線ビームの照射装置が搭載された本体胴を回転させることで、任意角度からのビーム照射が可能となる。

ところで、様々な大きさと形状、さらには深さも異なる患者の患部に粒子線ビームを正確に照射するためには、患者患部の探索、ビームを照射する照射ポートの位置決め、及び照射ポートに対する患部の位置合わせを正確に実施することが重要となる。

このため、粒子線治療を実施する際には、治療スペース内に設定されたＸ線管からＸ線を照射し、撮影されたＸ線写真から患者患部の探索、特定を行う。そして、照射ポートの位置設定及び患者の精密な位置決めを行なった後に、患部に対して粒子線ビームの照射を行う（例えば、特許文献１）。

特開２０００−２８８１０２号公報

上述のように、回転ガントリーを有する粒子線治療装置では、粒子線ビームの照射前に、治療スペース内に設定されたＸ線管からＸ線を照射し、撮影されたＸ線写真から患者患部の探索が行われる。

しかし、本体胴内部の限られた空間内にＸ線管を設定しなければならないため、患者とＸ線管との間の距離を大きくとることができず、Ｘ線を照射する位置の設定は自由度が低いものであった。このため、患部の探索は患者の身体に対して狭い範囲に制限されるという課題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、Ｘ線撮影から患者の患部を探索する際に、Ｘ線照射位置の設定において高い自由度を実現する放射線治療装置を提供することを目的とする。

本実施形態の放射線治療装置は、治療スペース内に設定された治療台上の患者に対して粒子線ビームを出力するビーム出力ポートと前記粒子線ビームを前記ビーム出力ポートに案内するビーム輸送系とが設けられた本体胴と、前記本体胴を支持して、任意の回転角度に前記本体胴を回転させる回転ローラと、前記本体胴の半径方向に前記本体胴を貫通して設けられるとともに、Ｘ線を照射するＸ線管が内装されたＸ線管ケーシングと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、Ｘ線撮影から患者の患部を探索する際に、Ｘ線照射位置の設定において高い自由度を実現する放射線治療装置が提供される。

第一実施形態に係る放射線治療装置の構成を示す斜視図。 第一実施形態に係る放射線治療装置の構成を示すＸ−Ｙ断面図。 （Ａ）Ｘ線管がＸ線管ケーシング内部に格納された状態を示す図、（Ｂ）第２駆動機構の動作によりＸ線管が送り出されて、Ｘ線を患者に近接して照射する状態を示す図。 第二実施形態に係る放射線治療装置の構成を示す斜視図。 第二実施形態に係る放射線治療装置の構成を示すＸ−Ｙ断面図。 （Ａ）移動床、ガイドレール及びＸ線管ケーシングの接続構成の一例を示す部分拡大図（Ｘ−Ｙ断面）、（Ｂ）移動床に形成された貫通孔の一例を示す部分拡大図。 （Ａ）本体胴が反時計回りに４５°回転した場合における移動床の移動状態を示す図、（Ｂ）本体胴が反時計回りに９０°回転した場合における移動床の移動状態を示す図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
図１は、第一実施形態に係る放射線治療装置１０の斜視図を示し、図２はそのＸ−Ｙ断面図を示している。
放射線治療装置１０は、治療スペース１１内に設定された治療台１２上の患者１３に対して粒子線ビーム１４を出力するビーム出力部１５と粒子線ビーム１４をビーム出力部１５に案内するビーム輸送系１６とが設けられた本体胴１７と、本体胴１７を支持して、任意の回転角度に本体胴１７を回転させる回転ローラ１８と、本体胴１７の半径方向に本体胴１７を貫通して設けられるとともに、Ｘ線を照射するＸ線管１９が内装されたＸ線管ケーシング２０（２０ａ、２０ｂ）と、を備える。

本体胴１７は、内側に治療スペース１１が形成される円筒型の形状を有している。患者１３を横臥させた治療台１２は、本体胴１７の外部から挿入される移動アーム２９により治療スペース１１内の所望する位置及び方向に設定される。なお、移動アーム２９は、放射線治療装置１０が設置される建屋内の構造物、例えば架台（図示省略）等に固定される。

本体胴１７には、粒子線ビーム１４を治療スペース１１内の患者１３に対して出力するビーム出力部１５と粒子線ビーム１４をビーム出力部１５に案内するビーム輸送系１６とが一体回転するように設けられている。

粒子線ビーム１４は、イオン源（図示省略）で発生したイオン（重粒子あるいは陽子イオン）を直線加速器で加速して、さらに円形加速器に入射して設定エネルギーまでに高めることにより出力される。そして、粒子線ビーム１４は、本体胴１７の回転軸（Ｚ軸）方向からビーム輸送系１６を介して入射して、ビーム輸送系１６に搭載されたビーム用電磁石（図示省略）によって軌道が偏向されて、ビーム出力部１５に導かれる。

回転ローラ１８は、本体胴１７の両縁端に外接して複数設けられ、本体胴１７の重量を支持する。そして、回転ローラ１８は、その回転駆動により本体胴１７を回転軸（Ｚ軸）周りに回転させる。回転ローラ１８の回転量を制御することにより、本体胴１７の回転角度を任意に設定することが可能となり、患者１３に対して任意角度からのビーム出力が可能となる。

ケーシング挿入管２２は、円筒型の形状を有し、その内部にＸ線管ケーシング２０を内装している。ケーシング挿入管２２は、本体胴１７の半径方向に形成された貫通孔に挿入され、本体胴１７に固定して設置される。

本体胴１７の半径方向に固定されたケーシング挿入管２２内にＸ線管ケーシング２０を設けることで、Ｘ線管ケーシング２０は本体胴１７と一体回転する。これにより、患者１３に対して任意角度からのＸ線照射が可能となる。

ケーシング挿入管２２は、Ｘ線管ケーシング２０を本体胴１７の半径方向に沿って駆動させる第１駆動機構２５を備えている。
第１駆動機構２５は、第１モータ２３、円筒状のボールねじ等で構成された第１駆動軸２４を備えている。そして、第１駆動軸２４の一端は第１モータ２３に直結されており、他端はＸ線管ケーシング２０の底部に接続されている。

第１駆動機構２５は、第１モータ２３による回転運動を、第１駆動軸２４を介して直線運動に変換して、Ｘ線管ケーシング２０を本体胴１７の半径方向に沿って駆動させる。これにより、本体胴１７内部に挿入するＸ線管ケーシング２０の長さを調整することが可能となる。

患者１３に対してＸ線管１９からＸ線を近接して照射する際には、Ｘ線管ケーシング２０ｂのように本体胴１７内に深く挿入する。一方、患者１３から距離を置いてＸ線を照射する際には、Ｘ線管ケーシング２０ａのようにＸ線管ケーシング２０を本体胴１７内に浅めに挿入する。

このように、Ｘ線管ケーシング２０と患者１３との距離を調整可能とすることで、Ｘ線を照射する位置設定の自由度が広がり、患者１３の身体に対して広い範囲での患部探索が可能となる。

なお、第１駆動機構２５は、第１モータ２３及び第１駆動軸２４に代えて、油圧あるいは空圧シリンダー等を用いてＸ線管ケーシング２０を駆動させる構成として良く、Ｘ線管ケーシング２０を本体胴１７の半径方向に沿って駆動させる機構であれば、第１モータ２３及び第１駆動軸２４を用いる構成に特に限定されない。

Ｘ線管ケーシング２０は、円筒型の形状を有し、その内部に患者１３の患部、あるいは腫瘍位置特定に使用する患者１３の骨格を撮影するためのＸ線を照射するＸ線管１９を内装している。

Ｘ線管ケーシング２０は、Ｘ線管１９を本体胴１７の半径方向に沿って駆動させる第２駆動機構２８を備えている。
第２駆動機構２８は、第２モータ２６、第１駆動軸２４と同軸上に形成された第２駆動軸２７を備えている。第２駆動軸２７は、第１駆動軸２４と同様に、ボールねじ等で構成する。そして、第２駆動軸２７の一端は第２モータ２６に直結されており、他端はＸ線管１９の底部に接続されている。

なお、第２駆動軸２７は、第１駆動軸２４との干渉を避けるため、第１駆動軸２４より内径が小さく設定され、駆動時には円筒状の第１駆動軸２４内部を貫通して動作する。

第２駆動機構２８は、第２モータ２６による回転運動を、第２駆動軸２７を介して直線運動に変換して、Ｘ線管１９を本体胴１７の半径方向に沿って駆動させる。これにより、Ｘ線管ケーシング２０から本体胴１７の中心方向に送り出されるＸ線管１９の長さを調整することが可能となる。

図３は、Ｘ線管ケーシング２０に内装されるＸ線管１９の動作を示している。
Ｘ線管１９は、患部探索のためＸ線を照射する場合以外は、Ｘ線管ケーシング２０内部に収納される（図３（Ａ））。

一方、Ｘ線を照射する場合には、第２駆動機構２８によって本体胴１７の半径方向に沿って駆動されて、Ｘ線管ケーシング２０先端から送り出される。
患者１３に対して近接してＸ線を照射する際には、Ｘ線管１９の先端が患者１３に近づくようにＸ線管１９は本体胴１７の中心方向にさらに送り出される（図３（Ｂ））。

このように、Ｘ線管ケーシング２０から送り出されるＸ線管１９の位置を調整可能とすることにより、Ｘ線照射位置をより細かく設定することが可能となる。また、照射時以外はＸ線管１９をＸ線管ケーシング２０内に収納することで、他の機器との接触等によるＸ線管１９の破損を防止できる。

第２駆動機構２８は、第２モータ２６及び第２駆動軸２７に代えて、油圧あるいは空圧シリンダー等を用いてＸ線管１９を駆動させる構成としても良く、Ｘ線管１９を本体胴１７の半径方向に沿って駆動させる機構であれば、第２モータ２６及び第２駆動軸２７を用いる構成に特に限定されない。

なお、放射線治療装置１０は、第１駆動機構２５及び第２駆動機構２８のうち少なくとも一方を設けない構成としても良く、もしくは、ケーシング挿入管２２を省略してＸ線管ケーシング２０が本体胴１７に直接固定して設けられる構成としても良い。

図２に戻って説明を続ける。
Ｘ線検出部２１は、Ｘ線管１９から照射されるＸ線を検出するものであり、Ｘ線管１９に対向する位置に設けられており、一端は開放されて、他端はビーム出力部１５に接続されている。

そして、Ｘ線検出部２１は、基端３８（ビーム出力部１５との接続部分）を軸として、回動可能にビーム出力部１５に接続される。ビーム出力部１５は、Ｘ線検出部２１が回動した際に干渉しないように湾曲して形成されている。

Ｘ線検出部２１は、Ｘ線が照射される際には、基端３８を軸に回動して、Ｘ線の照射方向と直交方向に設定される（図中実線）。一方、本体胴１７の回転時には、患者１３から遠ざかる方向に基端３８を軸に回転して、患者１３と干渉しない位置に設定される（図中破線）。

このように、Ｘ線検出部２１が基端３８を軸に回動することにより、本体胴１７が回転する際に、Ｘ線検出部２１と患者１３との接触を防止することができる。

なお、図２では、Ｘ線管ケーシング２０ａ、２０ｂの２つで構成しているが、単一のＸ線管ケーシング２０で構成しても良く、また本体胴１７の半径方向にＸ線管ケーシング２０をさらに追加する構成としても良い。

Ｘ線管ケーシング２０を複数配置することで、他方向から同時にＸ線を照射できるため、患部探索に必要なＸ線画像が多く取得できる。これにより、患部位置を早期かつ正確に把握可能となる。

また、治療台１２は、Ｘ線を透過しやすい材質、例えばアルミ等により構成することが望ましい。これにより、撮影されたＸ線画像がより鮮明になり、患部の特定をより正確に行うことができる。

（第二実施形態）
図４は、第二実施形態に係る放射線治療装置１０の斜視図を示し、図５はそのＸ−Ｙ断面図を示している。なお、第一実施形態と重複する構成、動作について説明を省略する。また、図１及び図２で示したＸ線管１９、第１駆動機構２５等の一部の構成を省略して図示している。

第一実施形態と異なる点は、本体胴１７の内側に設けられ、水平面を有するＤ字型のガイドレール３０（３０ａ、３０ｂ）と、複数の縦長板３４が連結して形成され、ガイドレール３０に沿って移動可能な移動床３２と、をさらに備え、移動床３２とＸ線管ケーシング２０（２０ａ、２０ｂ）とが軸支されている点にある。

このように、移動床３２とＸ線管ケーシング２０とを軸支させることで、本体胴１７の回転に伴いＸ線管ケーシング２０が一体回転する際に、移動床３２がＸ線管ケーシング２０に牽引されガイドレール３０に沿って移動することができる。

ガイドレール３０は、本体胴１７の内側にＤ字型のレールを形成しており、上部は本体胴１７の内周に沿って形成され、下部は治療台１２に平行な水平面が形成されている。ガイドレール３０は、本体胴１７の上流側、下流側に２つ設けられ、移動床３２を支持している。

ガイドレール３０は、ガイドレール支持部材３１を介して、本体胴１７内部に挿入されて支持される。なお、ガイドレール３０ａは本体胴１７の下流側からガイドレール支持部材３１を介して支持され、ガイドレール３０ｂは本体胴１７の上流側からガイドレール支持部材３１を介して支持される。なお、ガイドレール支持部材３１は、本体胴１７外部の建屋構造物、例えば架台等に固定される。

ガイドレール３０は、ガイドレール支持部材３１を介して本体胴１７の外部から支持されるため、本体胴１７が回転した場合であっても、その位置は変位しない。なお、ガイドレール３０は、回転移動するビーム出力部１５及びＸ線管ケーシング２０と干渉しない位置に配置する必要がある。

図６（Ａ）は、ガイドレール３０、移動床３２、及びＸ線管ケーシング２０の接続構成を示す部分拡大図（Ｘ−Ｙ断面）である。

移動床３２は、複数の縦長板３４が連結リング３３を介して連結され、屈曲可能な一枚の板を形成する。そして、移動床３２は、ガイドレール３０上に、縦長板３４の長手方向と直交する方向にレールに沿って移動可能に設置される。移動床３２をガイドレール３０上に設置する構成として、例えばガイドレール３０を凸型に移動床３２を凹型にして互いに係合させる構成等が考えられる。

Ｘ線管ケーシング２０は、ピン等の軸支部材により軸支点３５で移動床３２と軸支される。なお、本体胴１７と一体回転するＸ線管ケーシング２０と移動床３２との干渉を避けるため、Ｘ線管ケーシング２０の先端部分を鋭角にして、この鋭角部分と移動床３２とが軸支される構成が望ましい。

図６（Ｂ）は、移動床３２に形成された貫通孔３６の一例を示す部分拡大図（Ｘ−Ｚ面）である。
貫通孔３６は、ガイドレール３０ａとガイドレール３０ｂとの間の位置で、移動床３２の一部がくり抜かれて形成される。そして、移動床３２の貫通部分とＸ線管ケーシング２０とが軸支点３５で軸支される。Ｘ線管１９は、貫通孔３６を介して移動床３２上に出入り可能となる。

この貫通孔３６により、移動床３２が形成されている場合であっても、Ｘ線管１９は移動床３２と干渉すること無く、患者１３に対してＸ線の近接照射ができる。

なお、移動床３２をＸ線が透過しやすい材質、例えばアルミ等により構成することにより、移動床３２に貫通孔３６を形成しない構成であっても、患者１３に対してＸ線の近接照射は可能となる。

図７は、移動床３２の移動状態の一例を示す図であり、（Ａ）本体胴１７が反時計回りに４５°回転した場合、（Ｂ）９０°回転した場合を示している。

本体胴１７の回転に伴いＸ線管ケーシング２０が回転した場合、移動床３２は軸支されているＸ線管ケーシング２０に牽引されてガイドレール３０上を移動する。なお、回転時に、Ｘ線管ケーシング２０は本体胴１７内への挿入長さが調整される必要があるが、軸支点３５が起点となり挿入長さが第１駆動機構２５（図２）により調整される。

このように、本体胴１７が回転した場合であっても、作業員３７のアクセスを可能とする水平床が本体胴１７内部に形成できる。また、Ｘ線管ケーシング２０を利用して移動床３２を牽引させるため、モータ等の新たな駆動機構を備えることなく移動床３２を本体胴１７内部で移動させることができる。

また、図７に示すように、移動床３２を隣り合う縦長板３４同士が脱着可能な構成とすることで、移動床３２はよりスムーズにガイドレール３０上を移動可能とすることができる。

以上述べた各放射線治療装置によれば、本体胴の半径方向にＸ線管が内装されたＸ線管ケーシングを本体胴に貫通させて設けることにより、Ｘ線撮影から患者の患部を探索する際に、Ｘ線照射位置の設定において高い自由度を実現する放射線治療装置を実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…放射線治療装置、１１…治療スペース、１２…治療台、１３…患者、１４…粒子線ビーム、１５…ビーム出力部、１６…ビーム輸送系、１７…本体胴、１８…回転ローラ、１９…Ｘ線管、２０（２０ａ、２０ｂ）…Ｘ線管ケーシング、２１…Ｘ線検出部、２２…ケーシング挿入管、２３…第１モータ、２４…第１駆動軸、２５…第１駆動機構、２６…第２モータ、２７…第２駆動軸、２８…第２駆動機構、２９…移動アーム、３０（３０ａ、３０ｂ）…ガイドレール、３１…ガイドレール支持部材、３２…移動床、３３…連結リング、３４…縦長板、３５…軸支点、３６…貫通孔、３７…作業員、３８…基端。

Claims (6)

1. 治療スペース内に設定された治療台の患者に対して粒子線ビームを出力するビーム出力ポートと前記粒子線ビームを前記ビーム出力ポートに案内するビーム輸送系とが設けられた本体胴と、
   前記本体胴を支持して、任意の回転角度に前記本体胴を回転させる回転ローラと、
   前記本体胴の半径方向に前記本体胴を貫通して設けられるとともに、Ｘ線を照射するＸ線管が内装されたＸ線管ケーシングと、を備えること特徴とする放射線治療装置。
2. 前記Ｘ線管ケーシングを前記本体胴の半径方向に沿って駆動させる第１駆動機構を備え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Ｘ線管を前記本体胴の半径方向に沿って駆動させる第２駆動機構を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線治療装置。
4. 前記ビーム出力ポートは、Ｘ線管と対向する位置で前記患者に照射された前記Ｘ線を検出するＸ線検出部が接続されて、
   前記Ｘ線検出部は、基端を軸に回動可能なことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放射線治療装置。
5. 前記本体胴の内側に設けられ、水平面を有するＤ字型のガイドレールと、
   複数の縦長板が連結して形成され、前記ガイドレールに沿って移動可能な移動床と、をさらに備え、
   前記移動床と前記Ｘ線管ケーシングとが軸支されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放射線治療装置。
6. 前記移動床には、前記Ｘ線管ケーシングに内装された前記Ｘ線管が出入り可能な貫通孔が設けられることを特徴とする請求項５に記載の放射線治療装置。

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