JP2024034300A - 放射線治療装置 - Google Patents

Abstract

【課題】グリッド照射を簡易に実行すること。【解決手段】 実施形態に係る放射線治療装置は、照射部、第１の絞り部、第２の絞り部及び制御部を有する。照射部は、放射線を照射する。第１の絞り部は、前記照射部から照射される放射線の照射方向に設けられ、個別に駆動可能な複数の第１リーフを有する。第２の絞り部は、前記第１の絞り部に対して放射線の照射方向に設けられ、個別に駆動可能な複数の第２リーフを有する。制御部は、前記複数の第１リーフと前記複数の第２リーフとを個別に駆動し、前記複数の第１リーフと前記複数の第２リーフとで格子を形成する。【選択図】 図６

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、放射線治療装置に関する。

放射線治療において、ＳＦＲＴ（Spatially Fractionated Radiation therapy）、グリッドセラピー（GRID therapy）、ラティスセラピー（Lattice Therapy）という照射方法がある。以下、これら照射方法を総称してグリッド照射と呼ぶことにする。グリッド照射は、標準的な放射線治療法とは異なり、腫瘍全体を不均一な線量で治療することで、バイスタンダー（bystander）効果を発生させ、照射されていない周辺細胞も制御することができる。またアブスコパル効果により、離れた転移性腫瘍も制御することができる。グリッド照射を行うためには、専用のアタッチメントが必要であったり、数回に分けての照射が必要であったり、絞りもしくは寝台を移動させながらの照射が必要など、幾つかの手段が紹介されている。しかし、いずれの方法によっても、治療計画が難しい、準備に時間がかかる、照射時間がかかるといった問題がある。

特開平１－２６８５６７号公報 特開２０１８－９９２４７号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、グリッド照射を簡易に実行することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態に係る放射線治療装置は、照射部、第１の絞り部、第２の絞り部及び制御部を有する。照射部は、放射線を照射する。第１の絞り部は、前記照射部から照射される放射線の照射方向に設けられ、個別に駆動可能な複数の第１リーフを有する。第２の絞り部は、前記第１の絞り部に対して放射線の照射方向に設けられ、個別に駆動可能な複数の第２リーフを有する。制御部は、前記複数の第１リーフと前記複数の第２リーフとを個別に駆動し、前記複数の第１リーフと前記複数の第２リーフとで格子を形成する。

図１は、本実施形態に係る放射線治療システムの構成例を示す図である。 図２は、図１の放射線治療装置の構成例を示す図である。 図３は、照射ヘッドの側面構造を示す図である。 図４は、照射ヘッドの平面構造を示す図である。 図５は、完全閉塞照射野を形成する第１リーフ及び第２リーフの配置例を示す図である。 図６は、全域格子照射野を形成する第１リーフ及び第２リーフの配置例を示す図である。 図７は、図６の全域格子照射野と腫瘍との位置関係を例示する図である 図８は、局所格子照射野と腫瘍との位置関係を例示する図である。 図９は、複数局所格子照射野を形成する第１リーフ及び第２リーフの配置例を示す図である。 図１０は、図９に示す局所格子照射野と腫瘍細胞との位置関係を例示する図である。 図１１は、実施例３に係る照射ヘッドの側面構造を示す図である。 図１２は、非正方形格子照射野を形成する第１リーフと第２リーフとの配置例を例示する図である。 図１３は、実施例４に係る照射口と格子間隔との位置関係を例示する図である。 図１４は、実施例５に係る放射線治療システムによる放射線治療の処理手順を示す図である。

以下、図面を参照しながら、放射線治療装置の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る放射線治療装置を含む放射線治療システム１の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る放射線治療システム１は、ネットワーク等を介して互いに通信可能に接続された医用画像撮像装置１００、放射線治療計画装置２００、放射線治療情報システム（ＯＩＳ：oncology information system）３００及び放射線治療装置４００を有する。

医用画像撮像装置１００は、患者に医用撮像を施して患者の体内の解剖学的構造を可視化する医用画像を生成する。医用画像撮像装置１００は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置や磁気共鳴イメージング装置、超音波診断装置、核医学診断装置等の如何なるモダリティでもよい。医用画像は、放射線治療計画装置２００や放射線治療情報システム３００に送信される。

放射線治療計画装置２００は、医用画像撮像装置１００により生成された医用画像に基づいて患者の放射線治療計画を作成する。放射線治療計画として、照射領域、照射線量、線量分布等が決定される。照射領域は、放射線が照射される各種体積を意味する。照射線量は、照射領域に照射される放射線の線量を意味する。線量分布は、照射領域において投与される予測線量の空間分布を意味する。治療計画は、放射線治療計画装置２００や放射線治療情報システム３００に送信される。

放射線治療情報システム３００は、放射線治療情報を管理するコンピュータネットワークシステムである。一例として、放射線治療情報システム３００は、医用画像撮像装置１００により生成された医用画像や放射線治療計画装置２００により作成された放射線治療計画を管理する。

放射線治療装置４００は、放射線治療計画装置２００により作成された放射線治療計画に従い患者に放射線を照射し、患者体内の腫瘍を縮小又は消滅させる。放射線として、Ｘ線やガンマ線等の電磁波を照射しても良いし、電子線や陽子線、中性子線、重粒子線等の粒子線を照射しても良い。以下、本実施形態に係る放射線治療装置４００は、Ｘ線を照射するリニアック装置であるとする。

図２は、図１の放射線治療装置４００の構成例を示す図である。図２に示すように、放射線治療装置４００は、ガントリ１０、寝台２０及びホストコンピュータ３０を有する。

ガントリ１０は、固定部１１と回転部１２とを有している。固定部１１は、床面又は壁面に設置され、回転部１２を回転軸回りに回転可能に支持している。回転部１２は、基台１２１と基台１２１に突出して設けられた照射ヘッド１２２とを有している。固定部１１の筐体内部には照射制御回路１１１、ガントリ制御回路１１２及び絞り制御回路１１３が設けられている。照射制御回路１１１、ガントリ制御回路１１２及び絞り制御回路１１３各々は、制御対象に駆動信号を供給する駆動回路と駆動回路に指令を供給する制御回路とを有している。なお、照射制御回路１１１、ガントリ制御回路１１２及び絞り制御回路１１３は、ホストコンピュータ３０その他の固定部１１筐体外に設けられてもよい。固定部１１は、ガントリ制御回路１１２による制御のもと、回転部１２を回転軸回りに回転する。

照射ヘッド１２２の筐体内部には照射機器１２３が設けられている。照射機器１２３は、照射制御回路１１１による制御のもと、放射線であるＸ線を照射する。具体的には、照射機器１２３は、加速器、加速管及び金属ターゲットを有している。加速器は、電子銃等により発生された電子等を加速する。加速管は、加速器から射出された電子を金属ターゲットまで輸送する。金属ターゲットに電子が衝突することによりＸ線が発生する。

照射ヘッド１２２の筐体外部には第１絞り機器１２４と第２絞り機器１２５とが設けられている。照射機器１２３から放射されたＸ線は、第１絞り機器１２４と第２絞り機器１２５とにより照射範囲が絞られる。第１絞り機器１２４及び第２絞り機器１２５としては、多分割絞りと呼ばれるマルチリーフコリメータが用いられる。

図３は、照射ヘッド１２２の側面構造を示す図である。図２に示すように、照射ヘッド１２２の筐体外部には第１絞り機器１２４と第２絞り機器１２５とが設けられている。第１絞り機器１２４は、照射機器１２３から照射される放射線の照射方向に設けられ、個別に駆動可能な複数の第１リーフ１２７を有する。照射方向は、放射線のビーム軸（中心軸）１２６に沿う放射線の進行方向を意味する。第１リーフ１２７は、短冊形状に形成されたＸ線遮蔽物質である。第２絞り機器１２５は、第１絞り機器１２４に対して放射線の照射方向に設けられ、個別に駆動可能な複数の第２リーフ１２８を有する。第２リーフ１２８は、短冊形状に形成されたＸ線遮蔽物質である。第１絞り機器１２４と第２絞り機器１２５とは、複数の第１リーフ１２７と複数の第２リーフ１２８とが互いに直交するように配置される。第２絞り機器１２５に対して放射線の照射方向には、照射口１２９が設けられている。照射口１２９は、放射線の最大照射範囲を画定する枠である。

図４は、照射ヘッド１２２の平面構造を示す図である。図４は、照射ヘッド１２２をビーム軸１２６に沿って照射口１２９から見た図である。図４に示すように、照射口１２９は、四角形等の任意の幾何学的形状に形成されている。照射口１２９から順番に第２リーフ１２８と第１リーフ１２７とが配置されている。照射口１２９を二分する中心線に関して対称な位置に一対の複数の第２リーフ１２８が設けられている。第１リーフ１２７と第２リーフ１２８との各々は、当該リーフ１２７，１２８の長軸に沿って移動可能に支持されている。照射口１２９を二分する中心線に関して対称な位置に一対の複数の第１リーフ１２７が設けられている。また、複数の第１リーフ１２７は、複数の第２リーフ１２８に直交するように設けられている。第１リーフ１２７と第２リーフ１２８とは、一例として、０．５ｍｍや１．０ｍｍ幅等の任意幅に形成される。第１リーフ１２７と第２リーフ１２８とは、タングステン等のＸ線遮蔽性を有する重金属により形成される。第１リーフ１２７と第２リーフ１２８とによりＸ線が遮蔽される。

第１絞り機器１２４及び第２絞り機器１２５は、絞り制御回路１１３による制御のもと、第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８を個別に移動する。第１リーフ１２７と第２リーフ１２８とを個別に移動することにより任意の形状の照射野１３０が形成される。一例として、絞り制御回路１１３は、複数の第１リーフ１２７と複数の第２リーフ１２８とを個別に駆動し、第１絞り機器１２４と第２絞り機器１２５とが形成する照射口１２９において、複数の第１リーフ１２７と複数の第２リーフ１２８とで格子を形成する。この際、絞り制御回路１１３は、リーフ配置決定機能３１２により決定された各リーフの配置に従い各リーフ１２７，１２８を移動する。上記の通り、複数の第１リーフ１２７と複数の第２リーフ１２８とで格子を形成することにより、グリッド照射が可能になる。なお、第１リーフ１２７は、その先端が、照射口１２９の中心線（第１リーフ１２７の長軸に直交する中心線）を超えて前進可能であり、同様に、第２リーフ１２８は、その先端が、照射口１２９の中心線（第２リーフ１２８の長軸に直交する中心線）を超えて前進可能である。

寝台２０は、患者Ｐが載置される天板を移動する。寝台２０は、ガントリ１０のアイソセンタに患者Ｐの治療対象である腫瘍が位置するように天板を位置決めする。

図２に示すように、ホストコンピュータ３０は、処理回路３１、通信機器３３、表示機器３５、入力機器３７及び記憶装置３９を有する。処理回路３１、通信機器３３、表示機器３５、入力機器３７及び記憶装置３９は、互いにバスを介して通信可能に接続されている。

処理回路３１は、ハードウェア資源としてＣＰＵ等のプロセッサを有する。具体的には、処理回路３１は、各種制御プログラムの実行により治療制御機能３１１及びリーフ配置決定機能３１２を有する。なお、処理回路３１は、上記機能を実現可能なＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）、ＳＰＬＤ（Simple Programmable Logic Device）により実現されてもよい。

治療制御機能３１１の実現により、処理回路３１は、放射線治療計画装置２００により作成された放射線治療計画に従い患者の放射線治療を実行するために照射制御回路１１１、ガントリ制御回路１１２及び絞り制御回路１１３を連動的に制御する。

リーフ配置決定機能３１２において処理回路３１は、放射線治療計画に従い第１絞り機器１２４に搭載された複数の第１リーフの配置と第２絞り機器１２５に搭載された複数の第２リーフの配置とを決定する。より詳細には、処理回路３１は、放射線治療計画のうちの線量分布を実現するための第１リーフ及び第２リーフの配置を決定する。

通信機器３３は、ネットワークを介して、放射線治療システム１を構成する医用画像撮像装置１００、放射線治療計画装置２００及び放射線治療情報システム３００との間でデータ通信を行う。

表示機器３５は、種々の情報を表示する。表示機器３５としては、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。

入力機器３７は、操作者からの各種指令を受け付ける。入力機器３７としては、キーボードやマウス、各種スイッチ、タッチスクリーン、タッチパッド等が利用可能である。また、入力機器３７は、マイクロフォンにより収集された音声信号を指示信号に変換する音声認識装置でもよい。

記憶装置３９は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、記憶装置３９は、ＣＤ－ＲＯＭドライブやＤＶＤドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であっても良い。記憶装置３９は、放射線治療計画や制御プログラム等を記憶する。

以下、放射線治療システム１によるグリッド照射について幾つかの実施例に分けて説明する。

（実施例１）
絞り制御回路１１３は、第１絞り機器１２４の複数の第１リーフと第２絞り機器１２５の第２リーフとを個別に駆動して格子形状を有する照射野を形成する。格子形状のパターン（以下、格子パターン）は、任意に設定可能である。格子パターンは、格子の間隔、格子の開口の形状及び格子の形成位置を要素とする。格子の間隔は、第１リーフと第２リーフとにより形成される開口（以下、格子開口）の幅を意味する。格子開口の形状は、第１リーフと第２リーフとにより形成される格子開口の形状を意味する。格子の形成位置は、照射口１２９において格子が形成される位置を意味する。以下、照射野の種々の格子パターンについて説明する。まずは、比較例として、第１リーフ及び第２リーフにより完全に閉塞された照射野（以下、完全閉塞照射野）について説明する。

図５は、完全閉塞照射野を形成する第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８の配置例を示す図である。図５は、照射機器１２３から放射線の照射方向に沿って第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８を見た平面図である。実際には当該視線方向からは照射口１２９を視認できないが、目印のために図示している。絞り制御回路１１３は、第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８の先端を照射口１２９の中心線まで前進することにより開口を完全に閉塞する。図示はしないが、絞り制御回路１１３は、第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８の先端を照射口１２９の縁まで後進することにより開口を完全に開放する。

次に、実施例１に係る格子形状を有する照射野について説明する。まずは、第１リーフ及び第２リーフにより照射口１２９の全域に格子が形成された照射野（全域格子照射野）について説明する。

図６は、全域格子照射野を形成する第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８の配置例を示す図である。図６は、図５と同様、照射機器１２３から放射線の照射方向に沿って第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８を見た平面図である。絞り制御回路１１３は、照射口の全域において格子を形成するように複数の第１リーフ１２７と複数の第２リーフ１２８とを個別に駆動する。具体的には、絞り制御回路１１３は、第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８を互い違いに照射口１２９の中心線まで前進及び照射口１２９の縁まで後進することにより、照射口１２９の全域において格子を形成することが可能になる。これにより照射口１２９の全域においてグリッド照射を実施することが可能になる。

上記の通り、格子の間隔については任意に設定可能である。例えば、図６に示すように、第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８を１個ずつ互い違いに照射口１２９の中心線まで前進及び照射口１２９の縁まで後進することにより、格子の間隔を最小にすることが可能である。この場合、リーフ幅を１辺とする正方形の格子開口１３１が互い違いに形成されることとなる。第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８をｎ（ｎ≧２）個ずつ照射口１２９の中心線まで前進及び照射口１２９の縁まで後進することにより、格子の間隔を広げることが可能になる。この場合、リーフ幅×ｎを１辺とする正方形の格子開口１３１が互い違いに形成されることとなる。格子開口１３１を通過する放射線が標的腫瘍に照射され、放射線照射による治療効果が期待される。リーフ１２７，１２８により遮蔽される放射線は患者に照射されない。リーフ１２７，１２８により放射線が照射されない腫瘍部位はバイスタンダー効果による治療効果が期待される。格子の間隔すなわち格子開口１３１の大きさを調整することにより、放射線を直接に照射して放射線照射による治療効果を期待する領域と放射線を直接的に照射せずバイスタンダー効果による治療効果を期待する領域との位置及び大きさを適切に設定することができる。

ここで、格子開口１３１の一辺を形成するリーフ１２７，１２８の集合をリーフ移動単位と呼ぶことにする。第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８のリーフ移動単位を同数に設定することにより、格子開口１３１の形状を正方形に形成することが可能である。しかしながら、第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８のリーフ移動単位は同数に限定されず、異なる個数に設定してもよい。第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８のリーフ移動単位を異なる個数に設定することにより、格子開口１３１の形状を長方形に形成することが可能になる。例えば、格子開口１３１の縦の辺に対応するリーフ移動単位を３個、横の辺に対応するリーフ移動単位を１個に設定することにより、縦長の格子開口１３１を形成することが可能である。このようにリーフ移動単位を調整することにより、格子開口１３１の大きさ及び形状の自由度が向上する。

図７は、図６の全域格子照射野１３２と腫瘍７１との位置関係を例示する図である。照射野１３２の黒い四角１３２１は、第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８により放射線が遮蔽される領域を表し、白い四角１３２２は、第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８により放射線が遮蔽されない領域を表す。第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８により格子が形成されることにより、放射線が遮蔽される領域１３２１と放射線が遮蔽されない領域１３２２とが市松模様を形成する。領域１３２２には放射線が照射されるので放射線照射による治療効果が発生する。領域１３２１には放射線が直接的に照射されないが、バイスタンダー効果による治療効果が期待される。

グリッド照射においてはバイスタンダー効果が期待されるため、マージン領域は不要である。このため全域格子照射野１３２を、腫瘍７１全体を覆うように設定しなくてもよい。一例として、図７に示すように、照射口１２９に収まらない腫瘍７１の場合、全域格子照射野１３２は、当該腫瘍７１の一部に対して設定すればよい。腫瘍７１の全域を包含するように照射野１３２が設定される場合に比して患者の被曝を低減することが可能になる。

なお、上記実施例において格子は、照射口１２９の全域に設定されるとしたが、照射口１２９の一部領域（局所領域）に設定されてもよい。以下、照射口１２９の局所に設定される格子形状を有する照射野を局所格子照射野と呼ぶことにする。

図８は、局所格子照射野１３３と腫瘍７２との位置関係を例示する図である。図８に示すように、照射口１２９に収まりきる腫瘍７２の場合、局所格子照射野１３３は、当該腫瘍７２の一部に対して設定されてもよい。絞り制御回路１１３は、局所領域においては格子を形成し、局所領域以外の領域においては放射線が照射されないように、第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８を移動する。腫瘍７１の全域を包含するように照射野１３２が設定される場合に比して患者の被曝を低減することが可能になる。

（実施例２）
上記実施例においては、格子が形成される領域は照射口１２９において１箇所であるとした。実施例２に係る絞り制御回路１１３は、照射口の複数個の局所領域において格子を形成するように複数の第１リーフと複数の第２リーフとを個別に駆動する。本実施形態に係る照射野は、互いに直交するように配置された複数の第１リーフ１２７と複数の第２リーフ１２８とにより形成されるので、照射口１２９において空間的に離れた複数の局所格子照射野を形成することが可能である。複数の局所格子照射野各々に対して互いに異なる腫瘍又は腫瘍細胞を標的にすることも可能である。このように照射口の複数の局所領域に形成される複数の格子の照射野を全体として複数局所格子照射野と呼ぶことにする。

図９は、複数局所格子照射野を形成する第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８の配置例を示す図である。図９に示すように、照射口１２９のうちの空間的に離れた局所領域１３４，１３５，１３６に格子が形成される。絞り制御回路１１３は、照射口１２９における複数個の局所領域１３４，１３５，１３６各々に格子を形成するように複数の第１リーフ１２７と複数の第２リーフ１２８とを個別に駆動する。具体的には、絞り制御回路１１３は、照射口１２９のうちの局所領域１３４，１３５，１３６においては格子を形成し、局所領域１３４，１３５，１３６以外の領域においては放射線が照射されないように、第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８を移動する。

上記の通り、複数局所格子照射野によれば、空間的に離れた複数の局所領域に限局してグリッド照射することが可能である。当該複数の局所領域を覆う１個の格子照射野でグリッド照射を行う場合に比して被曝を低減することが可能になる。

図１０は、図９に示す局所格子照射野１３４，１３５，１３６と腫瘍細胞との位置関係を例示する図である。図１０に示すように、局所格子照射野１３４，１３５，１３６各々に異なる種別の腫瘍細胞を割り当てることが可能である。一例として、局所格子照射野１３４が低酸素細胞を標的とし、局所格子照射野１３５ががん幹細胞を標的とし、局所格子照射野１３６が原発性腫瘍細胞を標的とすることが可能である。複数の局所格子照射野１３４，１３５，１３６に対して一度にグリッド照射を実行することができるので、局所格子照射野毎にグリッド照射をする場合に比して治療時間が短縮する。また、空間的に離れた位置に存在する腫瘍細胞に対して同時にグリッド照射することによる治療効果の向上も期待される。

なお、複数の局所格子照射野に亘り同一のリーフ移動単位が割り当てられる場合に限定されず、複数の局所格子照射野に対して異なるリーフ移動単位が割り当てられてもよい。すなわち、各格子開口の間隔及び／又は形状は、複数の局所格子照射野各々について任意に設定可能である。また、全ての局所領域について格子を形成する必要はなく、何れかの局所領域については第１リーフ及び第２リーフを完全に開放させてもよい。

（実施例３）
実施例３に係るガントリ１０は、第１絞り機器１２４と第２絞り機器１２５とを、照射機器１２３から照射される放射線のビーム軸１２６回りに回転可能に支持する支持機構を更に有する。実施例３に係る絞り制御回路１１３は、第１絞り機器１２４と第２絞り機器１２５との少なくとも一方をビーム軸１２６回りに互いに回転させ、格子の形状を変更する。

図１１は、実施例３に係る照射ヘッド１２２の側面構造を示す図である。図１１に示すように、第１支持機構１３９は、ビーム軸１２６回りに回転可能に第１絞り機器１２４を支持している。一例として、第１支持機構１３９は、照射ヘッド１２２と第１絞り機器１２４との間に設けられている。第１支持機構１３９は、絞り制御回路１１３による制御に従いビーム軸１２６回りに第１絞り機器１２４を回転する。第２支持機構１４０は、ビーム軸１２６回りに回転可能に第２絞り機器１２５を支持している。一例として、第２支持機構１４０は、第１絞り機器１２４と第２絞り機器１２５との間に設けられている。第２支持機構１４０は、絞り制御回路１１３による制御に従いビーム軸１２６回りに第２絞り機器１２５を回転する。第１絞り機器１２４と第２絞り機器１２５との回転により、第１リーフ１２７と第２リーフ１２８とが形成する格子開口の形状を変更する。以下、正方形以外の形状の格子開口を有する照射野を非正方形格子照射野と呼ぶことにする。

図１２は、非正方形格子照射野を形成する第１リーフ１２７と第２リーフ１２８との配置例を例示する図である。図１２は、照射機器１２３から放射線の進行方向に沿って第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８を見た平面図である。図１２には見やすさのため図示していないが、照射口１２９の中心にビーム軸１２６が配置されているものとする。図１２に示すように、第１絞り機器１２４と第２絞り機器１２５との少なくとも一方をビーム軸１２６回りに互いに回転させ、第１リーフ１２７と第２リーフ１２８とが交わる角度を相対的に変更することにより、格子開口１３８の形状が変更する。一例として、第１リーフ１２７と第２リーフ１２８とが成す内角を９０度から減少させることにより格子開口１３８の形状を正方形から平行四辺形に変更することが可能になる。格子開口１３８の形状を変更することにより、複雑な形状を有する腫瘍又は腫瘍細胞に対しても過不足無く放射線を照射することが可能になる。

なお、上記の第１支持機構１３９及び第２支持機構１４０の構成は一例であり、第１絞り機器１２４と第２絞り機器１２５とがビーム軸１２６回りに個別に回転可能であれば、上記構成のみに限定されない。例えば、第１絞り機器１２４と第２絞り機器１２５とをビーム軸１２６回りに個別に回転可能な一台の支持機構が設けられてもよい。

（実施例４）
実施例４に係る絞り制御回路１１３は、放射線の線量分布に応じて格子の間隔、格子の開口の形状及び／又は格子の形成位置を調整する。具体的には、処理回路３１は、リーフ配置決定機能３１２の実現により、放射線治療計画装置２００により生成された線量分布に基づいて第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８の配置を決定する。一例として、予測線量値が高いほど格子開口が広く、予測線量値が低いほど格子開口が狭くなるように、第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８の配置が決定される。予測線量値が閾値未満の領域については完全閉塞されるとよい。

格子開口の広さを連続的に変化させることが困難である場合、格子開口の広さを数段階に区分されてもよい。この場合、格子開口の広さの段数に対応して予測線量値の段数も数段階に区分されることとなる。第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８の配置を決定することは、格子の間隔、格子の開口の形状及び／又は格子の形成位置を決定することに略等しい。絞り制御回路１１３は、リーフ配置決定機能３１２により決定された配置に従い第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８を移動する。これにより格子の間隔、格子の開口の形状及び／又は格子の形成位置が調整される。

図１３は、実施例４に係る照射口と格子間隔との位置関係を例示する図である。図１３に示すように、照射領域１４１のうちの中央部１４２は格子間隔が大きく、周辺部１４３は格子間隔が小さく設定されてもよい。例えば、中央部１４２にがん幹細胞が分布し、周辺部１４３に転移巣細胞が分布し、がん幹細胞には比較的大きい予測線量値が割り当てられ、転移巣細胞には比較的小さい予測線量値が割り当てられるとする。この場合、予測線量値が大きい領域には大きい格子間隔が設定され、予測線量値が小さい領域には小さい格子間隔が設定されるとよい。このように、標的の位置、形状及び／又は予測線量値に応じて格子の間隔、格子の開口の形状及び／又は格子の形成位置が調整されることにより、線量分布に応じてグリッド照射を行うことが可能になる。

（実施例５）
実施例５に係る放射線治療システム１は、格子パターンが異なる複数の線量分布を計算し、複数の線量分布のうちの最適な線量分布に従い放射線治療を実行する。

図１４は、実施例５に係る放射線治療システム１による放射線治療の処理手順を示す図である。図１４に示すように、医用画像撮像装置１００は、患者の医用画像を取得する（ステップＳ１）。医用画像は、放射線治療計画装置２００に供給される。

ステップＳ１が行われると放射線治療計画装置２００は、照射領域を決定する（ステップＳ２）。ステップＳ２において放射線治療計画装置２００は、操作者による入力機器を介した操作又は画像処理により、医用画像に対して照射領域を決定する。ステップＳ２が行われると放射線治療計画装置２００は、複数の格子パターンに関する線量分布を生成する（ステップＳ３）。ステップＳ３において放射線治療計画装置２００は、格子パターンは、格子の間隔（格子開口の大きさ）、格子開口の形状及び／又は格子の形成位置の組合せにより規定される。例えば、腫瘍領域に対して格子開口：大、格子開口：小、格子なし（完全開放）の３パターンの線量分布が生成される。

ステップＳ３が行われると放射線治療計画装置２００は、最適な格子パターン及び線量分布を選択する（ステップＳ４）。例えば、放射線治療計画装置２００は、ステップＳ３において表示された複数の格子パターンにそれぞれ対応する複数の線量分布を表示機器に表示する。操作者は、表示された複数の線量分布を見比べて最適な格子パターンに対応する線量分布を決定し、入力機器を介して当該線量分布を指定する。放射線治療計画装置２００は、指定された線量分布及び当該線量分布に対応する格子パターンを選択する。選択された格子パターン及び線量分布のデータは、放射線治療装置４００に供給される。

ステップＳ４が行われると放射線治療装置４００は、最適な格子パターン及び線量分布に従い放射線治療を実行する（ステップＳ５）。ステップＳ５において処理回路３１は、リーフ配置決定機能３１２の実現により、ステップＳ４において選択された格子パターン及び線量分布に基づいて第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８の配置を決定する。次に絞り制御回路１１３は、決定された配置に第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８を移動する。これにより選択された格子パターンに応じた格子が第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８により形成される。そして処理回路３１は、治療制御機能３１１の実現により、照射制御回路１１１及びガントリ制御回路１１２を制御してグリッド照射による放射線治療を実行する。

なお、本実施形態は、照射機器１２３を回転させながら複数回照射する方式にも適用可能である。この場合、絞り制御回路１１３は、照射機器１２３の回転角度に応じて格子の間隔（格子開口の大きさ）、格子開口の形状及び／又は格子の形成位置を調整してもよい。典型的には、リーフ配置決定機能３１２により、所定回転角度毎に第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８の配置が決定されている。絞り制御回路１１３は、ガントリ制御回路１１２により照射機器１２３が当該回転角度に配置された場合、当該回転角度に対応する配置に第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８を移動する。これにより回転角度に応じた格子パターンでグリッド照射を行うことが可能になる。

以上により、実施例５に係る放射線治療が終了する。

実施例５に係る放射線治療システム１は、医用画像撮像装置１００、放射線治療計画装置２００及び放射線治療装置４００を有する。医用画像撮像装置１００は、患者の医用画像を取得する。放射線治療計画装置２００は、前記医用画像に基づいて複数の格子パターンにそれぞれ対応する複数の線量分布を生成し、複数の線量分布の中から特定の線量分布を選択する。放射線治療装置４００は、特定の線量分布と当該特定の線量分布に対応する特定の格子パターンとに基づいて第１絞り機器１２４の第１リーフ１２７と第２絞り機器１２５の第２リーフ１２８とを移動して特定の格子パターンに応じた格子を形成し、当該格子を介して患者に放射線を照射する。上記構成によれば、最適な線量分布及び格子パターンでのグリッド照射を実現することが可能になる。

（総括）
上記の通り、本実施形態に係る放射線治療装置４００は、照射機器１２３、第１絞り機器１２４、第２絞り機器１２５及び絞り制御回路１１３を有する。照射機器１２３は、放射線を照射する。第１絞り機器１２４は、照射機器１２３から照射される放射線の照射方向に設けられ、個別に駆動可能な複数の第１リーフ１２７を有する。第２絞り機器１２５は、第１絞り機器１２４に対して放射線の照射方向に設けられ、個別に駆動可能な複数の第２リーフ１２８を有する。絞り制御回路１１３は、複数の第１リーフ１２７と複数の第２リーフ１２８とを個別に駆動し、複数の第１リーフ１２７と複数の第２リーフ１２８とで格子を形成する。

上記構成によれば、アタッチメントの装着、数回に分けての放射線照射、絞り又は寝台の移動を行いながらの放射線照射を行うことなく、第１絞り機器１２４と第２絞り機器１２５とによる第１リーフ１２７及び第２リーフ１２８の移動のみによりグリッド照射を実現することが可能になる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、グリッド照射を簡易に実行することができる。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。一方、プロセッサが例えばＡＳＩＣである場合、プログラムが記憶回路に保存される代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１及び図２における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

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、実施形態同士の組み合わせ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同様に、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ものである。

１ 放射線治療システム
１０ ガントリ
１１ 固定部
１２ 回転部
２０ 寝台
３０ ホストコンピュータ
３１ 処理回路
３３ 通信機器
３５ 表示機器
３７ 入力機器
３９ 記憶装置
７１，７２ 腫瘍
１００ 医用画像撮像装置
１１１ 照射制御回路
１１２ ガントリ制御回路
１１３ 絞り制御回路
１２１ 基台
１２２ 照射ヘッド
１２３ 照射機器
１２４ 第１絞り機器
１２５ 第２絞り機器
１２６ ビーム軸
１２７ 第１リーフ
１２８ 第２リーフ
１２９ 照射口
１３９ 第１支持機構
１４０ 第２支持機構
２００ 放射線治療計画装置
３００ 放射線治療情報システム
３１１ 治療制御機能
３１２ リーフ配置決定機能
４００ 放射線治療装置

Claims (9)

1. 放射線を照射する照射部と、
   前記照射部から照射される放射線の照射方向に設けられ、個別に駆動可能な複数の第１リーフを有する第１の絞り部と、
   前記第１の絞り部に対して放射線の照射方向に設けられ、個別に駆動可能な複数の第２リーフを有する第２の絞り部と、
   前記複数の第１リーフと前記複数の第２リーフとを個別に駆動し、前記複数の第１リーフと前記複数の第２リーフとで格子を形成する制御部と、
   を具備する放射線治療装置。
2. 前記第１の絞り部と前記第２の絞り部とは、前記複数の第１リーフと前記複数の第２リーフとが互いに直交するように配置される、請求項１記載の放射線治療装置。
3. 前記制御部は、前記照射口の全域において前記格子を形成するように前記複数の第１リーフと前記複数の第２リーフとを個別に駆動する、請求項１記載の放射線治療装置。
4. 前記制御部は、前記照射口の複数個の局所領域において前記格子を形成するように前記複数の第１リーフと前記複数の第２リーフとを個別に駆動する、請求項１記載の放射線治療装置。
5. 前記格子の各開口の間隔及び／又は形状は、前記複数個の局所領域各々について任意に設定可能である、請求項４記載の放射線治療装置。
6. 前記第１の絞り部と前記第２の絞り部とは、前記照射部から照射される放射線のビーム軸回りに回転可能に支持する支持機構を更に備え、
   前記制御部は、前記第１の絞り部と前記第２の絞り部との少なくとも一方を前記ビーム軸回りに互いに回転させ、前記格子の形状を変更する、
   請求項１記載の放射線治療装置。
7. 前記制御部は、放射線の線量分布に応じて前記格子の間隔、前記格子の開口の形状及び／又は前記格子の形成位置を調整する、請求項１記載の放射線治療装置。
8. 前記制御部は、前記照射部の回転角度に応じて前記格子の間隔、前記格子の開口の形状及び／又は前記格子の形成位置を調整する、請求項１記載の放射線治療装置。
9. 患者の医用画像を取得する医用画像撮像装置と、
   前記医用画像に基づいて複数の格子パターンにそれぞれ対応する複数の線量分布を生成し、複数の線量分布の中から特定の線量分布を選択する放射線治療計画装置と、
   前記特定の線量分布と前記特定の線量分布に対応する特定の格子パターンとに基づいて第１絞り機器の第１リーフと第２絞り機器の第２リーフとを移動して前記特定の格子パターンに応じた格子を形成し、前記格子を介して患者に放射線を照射する放射線治療装置と、
   を具備する放射線治療システム。