JP3836060B2 - 放射線発生装置及び放射線照射方向較正装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線の照射対象に放射線の照射野を位置決めする照準器を備える放射線発生装置、及び放射線の照射方向と照準器とを構成する放射線照射方向較正装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えばX線などの放射線は、照射野を目視確認することができない。そこで、医療用分野で利用される放射線治療装置やレントゲン撮影装置は、放射線の照射前にその照射野を目視確認するために、放射線の照射範囲を規制するコリメータを通して照明からの光を照射することで、照射野を可視化している。放射線の照射野の形状は、フィルムや放射線検出器などで確認される。放射線の照射野の中心は、フィルムや放射線検出器での計測結果を用いて放射線の照射野範囲内における線量の分布を基に割り出される。そして、放射線の照射野の中心は、照明による光の照射野の範囲内にピアノ線やフィルタなどで照準として投影される。放射線の照射野の中心と照明による照準との位置合わせは、目視によって行われる。例えば、フィルムを用いる場合、フィルムに設けた印に照準を合せて放射線を照射し、フィルムに映し出された照射野と印の位置とを基に較正する。
【0003】
特に、放射線治療装置は、綿密に立てられた放射線治療計画に基づく放射線の照射を精度よく再現することが要求される。そのため、放射線発生装置から出射される放射線の照射野の中心と照明による照準の位置との較正は、定期的に行なわれる。また、アイソセンタを中心に放射線を多方位から照射する放射線治療装置は、放射線の照射野の中心がアイソセンタを通ることを確認される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、照明によって投影される光の照射野は、放射線を規制するためのコリメータでその照射範囲を投影しているだけである。そのため、光が回折することよって照射野の輪郭が不鮮明となる。
【0005】
また、ピアノ線やフィルタを光路の途中に入れて照準を造る場合、照準は、照射野の拡がりとともに大きく拡大されて投影されてしまう。そして、光の照射野の輪郭と同様に回折が生じ、照準が不鮮明になるので、照準を形成する線をある程度以下に細くすることができない。
【0006】
さらに、放射線の照射野と光の照射野の位置合わせは、目視によって行なわれている。光と同様に放射線も回折するので、フィルムに映し出される放射線の照射野の輪郭は、不鮮明である。したがって、拡大された照準や、輪郭の不鮮明な照射野では、位置決めが難しいので、精度について限界がある。
【0007】
そこで、本発明は、放射線の照射野を照射対象に容易に合せることのできる放射線発生装置と放射線照射方向較正装置とを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明に係る放射線発生装置、或いは放射線照射方向較正装置は、以下の各手段を以って課題の解決を図る。
【0009】
本発明に係る放射線発生装置は、放射線を出射する放射線源と、レーザ光線を出射するレーザ発振器と、放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段と、放射線の照射野を検出する検出器と、検出器と置換えられて放射線の軸線上に配置されるレーザ強度分析器と、放射線源と相対的に位置決めされて放射線の照射野を観察するカメラと、カメラで取得した情報と検出器で検出した放射線の情報とレーザ強度分析器で検出したレーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、解析装置が出力する情報を表示するモニタとを備える。
【0010】
または、本発明に係る放射線発生装置は、放射線を出射する放射線源と、レーザ光線を出射するレーザ発振器と、放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段と、放射線の照射野を検出する検出器と、放射線の軸線上から見た検出器の検出面の像を軸線上以外の位置から観察可能に映す反射面を備えたビームスプリッタと、反射面に映された検出面の像を観察するカメラと、反射面でカメラと反対側に反射されるレーザ光線をビームスプリッタに対してカメラと反対側で検出するレーザ強度分析器と、カメラで取得した情報と検出器で検出した放射線の情報とレーザ強度分析器で検出したレーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、この解析装置が出力する情報を表示するモニタを備える。
【0011】
また、放射線の照射野の中心にレーザ光線による照準を位置決めするために、本発明に係る放射線照射方向較正装置は、放射線源から出射される放射線を検出する検出器と、放射線と同軸に出射されるレーザ光線を検出器と置換えられて検出するレーザ強度分析器と、放射線源と相対的に位置決めされて放射線の照射野を観察するカメラと、カメラで取得した情報と検出器で検出した放射線の情報とレーザ強度分析器で検出したレーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、この解析装置が出力する情報を表示するモニタとを備える。
【0012】
または、本発明に係る放射線発生装置は、レーザ光線を出射するレーザ発振器と、放射線源から出射される放射線を検出する検出器と、放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段と、検出器と置換えられてレーザ光線を検出するレーザ強度分析器と、放射線源と相対的に位置決めされて放射線の照射野を観察するカメラと、カメラで取得した情報と検出器で検出した放射線の情報とレーザ強度分析器で検出したレーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、この解析装置が出力する情報を表示するモニタとを備える。
【0013】
または、本発明に係る放射線照射方向較正装置は、放射線源から出射される放射線の照射野を検出する検出器と、放射線の照射野の範囲内に出射されるレーザ光線を検出器の中央部に設けられた開口部を通して検出するレーザ強度分析器と、検出器で検出された放射線の情報とレーザ強度分析器で検出されたレーザ光線の情報とを基に、放射線の照射野の中心とレーザ光線の中心との位置関係を演算する解析装置とを備える。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施形態に係る放射線発生装置1について、図1及び図2を参照して説明する。図1に示す放射線発生装置1は、放射線源2とレーザ発振器3とベンドミラー4,4aと放射線照射方向較正装置10とを備える。放射線照射方向較正装置10は、放射線検出器5とレーザ強度分析器6とカメラ7と解析装置8とモニタ9とを備えている。
【0015】
放射線源2は、放射線の一例であるX線Rを出射する。レーザ発振器3は、レーザ光線Lを出射する。レーザ光線Lは、可視領域のレーザ、具体的には、安価で取り扱いが容易であるHe−Neレーザ、Arイオンレーザ、半導体レーザなどを使用することが好ましい。
【0016】
ベンドミラー4は、光軸調整手段の一例であって、X線Rの出射方向の軸線A上に配置され、X線Rと同じ方向にレーザ光線Lを反射する。ベンドミラー4は、レーザ光線Lを照射するときに軸線A上に配置されるようにしてもよいし、X線Rが十分透過できる厚さであれば、軸線A上に常時配置されていてもよい。なお、本実施形態では、レーザ発振器3を放射線源2と平行に配置するために、レーザ発振器3とベンドミラー4の間にさらに別のベンドミラー4aを配置している。この様にすることで、レーザ発振器3を動かすことなく、ベンドミラー4,4aの向きを変えるだけで、X線Rの軸線Aに一致するようにレーザ光線Lの光軸Bを調整することができる。このとき、各ベンドミラー4,4aにおいて、レーザ光線Lの光軸は、必ずしも直角に反射される必要はない。
【0017】
放射線検出器5は、放射線源2から出射されたX線Rを検出する。放射線検出器5は、例えばセラミックシンチレータや半導体型のセンサなどを備え、X線Rの照射野の形状と線量の分布を検出できるように設けられている。レーザ強度分析器6は、レーザ発振器3から出射されたレーザ光線Lを検出する。レーザ強度分析器6は、フォトダイオードなどを備え、レーザ光線Lの輝度の分布を検出する。放射線検出器5とレーザ強度分析器6は、どちらか一方がX線Rの軸線A上に配置され、互いに置換えることができるように設けられている。カメラ7は、放射線源2に対して相対的に位置決めされており、X線Rの軸線A上に設置される放射線検出器5の検出面5aまたはレーザ強度分析器6の検出面6aを映す。
【0018】
解析装置8は、放射線検出器5で検出されたX線Rの情報を基に、X線Rの照射野の中心を算出し、レーザ強度分析器6で検出されたレーザ光線Lの情報を基に、レーザ光線Lの中心を算出する。中心の求め方の一例として、検出されたX線Rやレーザ光線Lの分布のピークをそれぞれ中心とする方法がある。解析装置8は、X線Rを検出したときに放射線検出器5をカメラ7で写した情報と、レーザ光線Lを検出したときにレーザ強度分析器6をカメラ7で写した情報を基に、X線Rの照射野の中心とレーザ光線Lの中心の位置関係を求める。そして、解析装置8は、この位置関係の情報をモニタ9に出力する。この場合、カメラ7で取得された画像を重ね合わせる、いわゆるスーパーインポーズ表示をすると、視覚的に分かりやすい。
【0019】
次に、放射線発生装置1のX線Rの軸線Aとレーザ光線Lの光軸Bとを放射線照射方向較正装置10を用いて合せる方法について説明する。なお、図2中において、放射線検出器5、レーザ強度分析器6、カメラ7、解析装置8、及びモニタ9は、省略している。
【0020】
図2に示すように、X線Rの軸線Aに沿って放射線源2から離れる方向に、少なくとも2地点、本実施形態では3地点でX線Rの照射野とレーザ光線Lとをそれぞれ放射線検出器5とレーザ強度分析器6を使って検出し、それぞれの中心を解析装置8で算出する。
【0021】
放射線源2に近い側から順に近点P1、中間点P2、遠点P3とする。各地点におけるX線Rとレーザ光線Lの中心は、それぞれ、A1,A2,A3,B1,B2,B3とする。軸線Aと光軸Bは、立体交差しているだけで接していない場合が考えられる。
【0022】
そこで、まず、近点P1におけるX線Rの中心A1とレーザ光線Lの中心B1とのずれを計測し、修正する。近点P1において現れるずれは、ベンドミラー4aで調整する。近点P1において、A1とB1とを一致させることで、軸線Aと光軸Bとが交わる。次に、中間点P2及び遠点P3におけるX線Rの中心A2,A3とレーザ光線Lの中心B2,B3のずれをそれぞれ計測する。A2とB2、A3とB3のずれは、近点P1から中間点P2までの距離、及び近点P1から遠点P3までの距離に比例する。つまり、ベンドミラー4と軸線Aとが交わる点を通って近点P1と平行な面において、近点P1からベンドミラー4までの距離に比例するずれが同様に生じているはずである。
【0023】
したがって、次に、中間点P2及び遠点P3におけるずれA2とB2、A3とB3の比率を基に、ベンドミラー4における軸線Aと光軸Bとのずれを修正する。近点P1において、中心A1とB1とが再びずれるが、A1とB1、A2とB2、A3とB3のずれは、ベンドミラー4から各地点の距離に比例するはずである。
【0024】
そこで、近点P1、中間点P2、遠点P3におけるずれを再度確認し、これをもとに、ベンドミラー4を調節することで、X線Rの軸線Aとレーザ光線Lの光軸Bとを一致させることができる。
【0025】
なお、上述の調節方法は、一例であって、他の方法で行ってもよい。遠点P3は、放射線発生装置1を使用する場合におけるX線Rの照射距離よりも遠くに設定すると、誤差を小さくすることができる。
【0026】
以上のように構成された放射線発生装置1は、放射線照射方向較正装置10によって、X線Rの軸線Aと同軸にレーザ光線Lの光軸Bが配置されるので、レーザ光線Lを用いることで、容易にX線Rの照射野を照射対象に位置決めできる。また、X線Rの照射野の中心とレーザ光線Lの中心は、それぞれ放射線検出器5とレーザ強度分析器6で検出した情報を基に解析装置8で算出される。したがって、X線Rの中心とレーザ光線Lの中心を精度よく合せることができるとともに、再現性にも優れている。
【0027】
また、この放射線発生装置1を放射線治療装置に搭載する場合、レーザ光線を使って位置決めすることができるようになるので、照射対象となる患部に対して精度よくX線を照射することができる。
【0028】
本実施形態において、放射線照射方向較正装置10は、X線Rの軸線Aとレーザ光線Lの光軸Bとを合せる場合などに使用されるものであって、常時使用されるものではない。したがって、放射線発生装置1から取外せるように設けてもよい。この場合、放射線照射方向較正装置10は、放射線源2とレーザ発振器3とベンドミラー4,4aとを備える放射線発生装置11に対し、必要に応じてその都度、放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを調節する。
【0029】
本発明の第2の実施形態に係る放射線発生装置21について、図3を参照して説明する。なお、第1の実施形態の放射線発生装置1と同じ構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【0030】
図3に示す放射線発生装置21において、光軸調整手段にプリズム22が使用され、このプリズム22と放射線検出器5との間にビームスプリッタ23が配置されている点が、第1の実施形態と異なる。ビームスプリッタ23は、放射線検出器5の検出面5aをX線Rの軸線A上から見た像を映す反射面23aを有している。したがって、カメラ7は、反射面に映された検出面5aの像を観察するように配置される。
【0031】
また、X線Rと同軸に出射されたレーザ光線Lの一部は、反射面23aでカメラ7と反対側に反射される。そこで、レーザ強度分析器6は、反射面23aで反射されたレーザ光線Lを検出するように配置する。なお、レーザ強度分析器6とカメラ7とビームスプリッタ23は、一直線上に並ぶ。
【0032】
なお、放射線発生装置21において、放射線検出器5とレーザ強度分析器6とカメラ7と解析装置8とモニタ9とビームスプリッタ23とで放射線照射方向較正装置24を構成し、これを放射線源とレーザ発振器と光軸調整手段とを備える放射線発生装置、例えば、図1の11や図3の25など、放射線の軸線とレーザ光線の光軸の調節に適用してもよい。
【0033】
以上のように、ビームスプリッタをプリズム22と放射線検出器5の間に配置したことによって、放射線検出器5とレーザ強度分析器6を置換えることなく、同軸に出射されたX線Rとレーザ光線Lとをそれぞれ同時に検出することができる。また、放射線検出器5とレーザ強度分析器6とを置換える手間がかからないとともに、置換えることによって生じる位置ずれの確認及び修正を行なう必要がない。
【0034】
本発明の第3の実施形態について、図4を参照して説明する。なお、第1及び第2の実施形態で説明した構成と同じ構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図4に示すように、第3の実施形態において、放射線発生装置31は、放射線源2とレーザ発振器3とベンドミラー4,4aとで構成され、放射線照射方向較正装置32は、放射線検出器35とレーザ強度分析器6と解析装置8とモニタ9とで構成されている。
【0035】
放射線検出器35は、4つの検出部35aを備える。各検出部35aは、レーザ光線Lが通過できる隙間を空けて2列2行に配置される。これにより、レーザ光線Lが通過する開口部として、隙間の交差部Cが放射線検出器35の中央部にできる。交差部Cにおいて、X線Rを検出する検出面35bと反対側には、レーザ強度分析器6を配置する。
【0036】
図5の(A)に示すように解析装置8は、放射線検出器35で検出されるX線Rの情報を基に、交差部Cにおいて対角の位置に配置された各検出部35aの角を結ぶ線の交点S1を求める。同様に、図5の(B)に示すように、解析装置8は、レーザ強度分析器6で検出されるレーザ光線Lの情報を基に、交差部Cにおいて対角の位置に配置された各検出部35aによって投影される影の角を結ぶ線の交点S2を求める。求められた交点S1と、交点S2とは、検出部35の角に起因するものであるので、X線Rの照射野の中心とレーザ光線Lの中心とを関連付ける基準点とすることができる。したがって、カメラ7は、無くてもよいが、特にレーザ光線Lの中心が交差部Cから著しくずれている場合、光軸調整の目安にすることができる。
【0037】
また、解析装置8は、放射線検出器35で検出されたX線Rの線量の分布からX線Rの照射野の中心を求め、レーザ強度分析器6で検出されたレーザ光線Lのエネルギーの分布からレーザ光線Lの中心を求める。そして、各中心は、基準点によって関連付けられるので、互いの位置ずれを求めることができる。
【0038】
以上のように、放射線照射方向較正装置32は、放射線発生装置31のX線Rの軸線Aとレーザ光線Lの光軸Bとを精度よく同軸に合せることができる。また、放射線発生装置31は、X線Rの照射野の中心を示す照準としてレーザ光線Lを出射するレーザ発振器3を備えるので、放射線照射方向較正装置32によってX線Rの軸線Aとレーザ光線Lの光軸Bとを同軸に精度よく合せることができる。したがって、放射線発生装置31は、照射対象に対するX線Rの照射方向の位置決め精度を向上させることができる。
【0039】
なお、各実施形態の放射線発生装置を放射線治療装置などに適用し、この放射線治療装置の機械動作補正をするために、レーザ光線による照準を使用する場合であれば、レーザ光線は、レーザ強度分析器で検出できる波長であればよい。したがって、この場合、レーザ発振器は、可視領域のレーザ光線を出射するものに限らない。
【0040】
【発明の効果】
本発明に係る放射線発生装置によれば、出射されるレーザ光線が放射線の軸線と同軸に合わされるレーザ発振器を照準器として備えている。したがって、放射線の照射対象に向けて容易に放射線の照射野を位置決めできる。また、放射線検出器とレーザ強度分析器とカメラと解析装置とモニタを備える放射線照射方向較正装置によって、放射線の軸線に対してレーザ光線の光軸を精度よく合せることができる。
【0041】
また、本発明に係る放射線照射方向較正装置によれば、解析装置によって、放射線を検出する放射線検出器の位置とレーザ光線を検出するレーザ強度分析器の位置とを関連付け、放射線の照射野の中心とレーザ光線の中心との位置関係を求めるので、レーザ発振器を備える放射線発生装置から出射される放射線の軸線とレーザ光線の光軸とを精度よく同軸に合せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る放射線発生装置を示す斜視図。
【図2】図1の放射線発生装置の放射線の軸線とレーザ光線の光軸との位置関係を示す斜視図。
【図3】本発明の第2の実施形態に係る放射線発生装置を示す斜視図。
【図4】本発明の第3の実施形態に係る放射線発生装置と放射線照射方向較正装置を示す斜視図。
【図5】(A)は、図4の放射線検出器で検出されたX線の情報を示す図。
(B)は、図4のレーザ強度分析器で検出されたレーザ光線の情報を示す図。
【符号の説明】
1,21,31…放射線発生装置
2…放射線源
3…レーザ発振器
4,4a…ベンドミラー(光軸調整手段)
5…放射線検出器
5…検出面
6…レーザ強度分析器
7…カメラ
8…解析装置
9…モニタ
10,24,32…放射線照射方向較正装置
22…プリズム(光軸調整手段)
23…ビームスプリッタ
23a…反射面
A…軸線
B…光軸
R…X線(放射線)
L…レーザ光線
Claims (5)
- 放射線を出射する放射線源と、
レーザ光線を出射するレーザ発振器と、
前記放射線の軸線と前記レーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段と、
前記放射線の照射野を検出する検出器と、
前記検出器と置換えられて前記放射線の軸線上に配置されるレーザ強度分析器と、
前記放射線源と相対的に位置決めされて前記放射線の照射野を観察するカメラと、
前記カメラで取得した情報と前記検出器で検出した前記放射線の情報と前記レーザ強度分析器で検出した前記レーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、
前記解析装置が出力する情報を表示するモニタとを備えることを特徴とする放射線発生装置。 - 放射線を出射する放射線源と、
レーザ光線を出射するレーザ発振器と、
前記放射線の軸線と前記レーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段と、
前記放射線の照射野を検出する検出器と、
前記放射線の軸線上から見た前記検出器の検出面の像を前記軸線上以外の位置から観察可能に映す反射面を備えたビームスプリッタと、
前記反射面に映された前記検出面の像を観察するカメラと、
前記反射面で前記カメラと反対側に反射される前記レーザ光線を前記ビームスプリッタに対して前記カメラと反対側で検出するレーザ強度分析器と、
前記カメラで取得した情報と前記検出器で検出した前記放射線の情報と前記レーザ強度分析器で検出した前記レーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、
この解析装置が出力する情報を表示するモニタを備えることを特徴とする放射線発生装置。 - 放射線源から出射される放射線を検出する検出器と、
前記放射線と同軸に出射されるレーザ光線を前記検出器と置換えられて検出するレーザ強度分析器と、
前記放射線源と相対的に位置決めされて前記放射線の照射野を観察するカメラと、
前記カメラで取得した情報と前記検出器で検出した前記放射線の情報と前記レーザ強度分析器で検出した前記レーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、
この解析装置が出力する情報を表示するモニタとを備えることを特徴とする放射線照射方向較正装置。 - レーザ光線を出射するレーザ発振器と、
放射線源から出射される放射線を検出する検出器と、
前記放射線の軸線と前記レーザ光線の光軸とを同軸に合せる光軸調整手段と、
前記検出器と置換えられて前記レーザ光線を検出するレーザ強度分析器と、
前記放射線源と相対的に位置決めされて前記放射線の照射野を観察するカメラと、
前記カメラで取得した情報と前記検出器で検出した前記放射線の情報と前記レーザ強度分析器で検出した前記レーザ光線の情報とを関連付ける解析装置と、
この解析装置が出力する情報を表示するモニタとを備えることを特徴とする放射線発生装置。 - 放射線源から出射される放射線の照射野を検出する検出器と、
前記放射線の照射野の範囲内に出射されるレーザ光線を前記検出器の中央部に設けられた開口部を通して検出するレーザ強度分析器と、
前記検出器で検出された前記放射線の情報と前記レーザ強度分析器で検出された前記レーザ光線の情報とを基に、前記放射線の照射野の中心と前記レーザ光線の中心との位置関係を演算する解析装置とを備えることを特徴とする放射線照射方向較正装置。
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