JP4184839B2 - 多分割絞り装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば悪性腫瘍などの疾患の治療に供される放射線治療装置に備えられ、被検体に対する放射線の照射範囲（以下、放射線照射野という。）を設定するための多分割絞り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線治療装置やＸ線写真を撮影するＸ線診断装置などにあっては、被検体への放射線（Ｘ線）被曝を低減させる対策が講じられており、その一つとして、治療部位や撮影部位に限定的に放射線（Ｘ線）を照射するように、その照射野を制限するための絞り装置が備えられている。例えばＸ線診断装置の絞り装置は、井桁状に組み合わされた鉛やタングステンなどの放射線（Ｘ線）を透過させない材料から成る絞り羽根を有している。そして、この絞り装置には、Ｘ線源に相当する位置にランプが配置されており、絞り羽根をＸ、Ｙ方向へ進退させてその開度を調整することにより、ランプの光によって形成される絞り羽根の影すなわち光照射射域を、放射線（Ｘ線）照射野に一致させるようにして、所望のＸ線照射野を形成するようにしていた（例えば、特許文献１参照。）。そして、このような光の影を使って放射線照射野を調整することは、放射線治療装置の多分割絞り装置でも行われていた。
【０００３】
【特許文献１】
特公平３−４４７６８号公報（第１頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、放射線治療装置の多分割絞り装置は、絞り羽根に相当するリーフが多数枚密に配列されて構成されており、各リーフの位置を調整することによって、微妙な形状の放射線照射野を形成する必要があるが、従来のランプの光によって形成される光照射射域に合わせて各リーフの位置を調整しても、十分な精度での放射線照射野を形成することができなかった。また、各リーフの位置調整は、アイソセンタ位置における光照射射域に合わせて行われるが、光源とリーフとの間の距離は、リーフとアイソセンタ間では約３倍にもなり、誤差が拡大するという問題もあった。
本発明は、このような問題を解決し、高精度に放射線照射野を形成することのできる多分割絞り装置を提供することを目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、それぞれ複数枚のリーフを密に配列して形成された絞り体の一対が放射線の照射軸を間にして対峙するように配置され、前記各絞り体のリーフを、放射線源を中心に含む同心円上を円弧状の軌道面に沿って各別に移動させることにより、所望の放射線照射野を設定する多分割絞り装置において、前記対峙する一対の絞り体の間であって前記放射線の照射軸を横切るようにレーザ光を送出するレーザ光送出手段と、前記リーフを前記円弧状の軌道面に沿って各別に移動させる駆動手段と、この駆動手段によって移動させる前記リーフの、前記レーザ光送出手段により送出されている前記レーザ光を遮った位置を検出する検出手段とを備え、前記検出手段によって検出された前記レーザ光を遮った前記リーフの位置を当該リーフの原点位置とし、この原点位置に対する前記各リーフの移動量を制御することにより、所望の放射線照射野を設定することを特徴とする。
これにより、多分割絞り装置を構成するリーフの原点位置を、リーフ自体に何らの衝撃も与えることなく精度よく自動的に検出することができる。よって、多数枚のリーフの位置調整が短時間にかつ正確に実施でき、医療スタッフの作業負荷を軽減することもできる。また、多数枚のリーフの位置調整を、原点位置を元にして行うことができ、高精度に所望の放射線照射野を容易に設定することができる。よって、被検体への放射線被曝を制限して正確な治療を実施することに多大に寄与することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る多分割絞り装置の一実施の形態について、図１ないし図９を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る多分割絞り装置が適用される放射線治療装置の使用状態を示した外観図であり、先ず、この図を参照して、放射線治療装置の概略的な構成について説明する。
放射線治療装置は、大別すると、放射線源からの放射線を被検体へ照射する放射線照射装置１０と、被検体Ｐを載置して放射線の照射部位の位置決めをする治療台２０と、放射線照射装置１０および治療台２０を始め、放射線治療装置を構成する各機器を有機的に制御する制御装置３０とから構成されている。
放射線照射装置１０は、床に据付られている固定架台１１と、固定架台１１に回転可能に支持された回転架台１２と、回転架台１２の一端から横方向へ延びた先端部に設けられた照射ヘッド１３と、照射ヘッド１３に組み込まれた絞り装置１４とを有している。そして、回転架台１２は固定架台１１の水平な回転中心軸Ｈの周りに、略３６０度にわたって回転可能であり、絞り装置１４も、照射ヘッド１３から照射される放射線の照射軸Ｉの周りに回転可能となっている。なお、回転架台１２の回転中心軸Ｈと放射線の照射軸Ｉとの交点をアイソセンタ（isocenter）ＩＣと称している。また、回転架台１２は、放射線の固定照射はもとより、それ以外の各種の照射態様例えば、回転照射、振子照射、間欠照射などに対応した回転が可能なように構成されている。
【０００７】
一方、治療台２０は、アイソセンタＩＣを中心とする円弧に沿って、矢印Ｇ方向に所定角度範囲にわたって回転可能に床に設置されている。そして、治療台２０の上部には、上部機構２１に支持された被検体Ｐを載置するための天板２２が設けられている。この上部機構２１は、天板２２を矢印ｅで示す前後方向と、矢印ｆで示す左右方向に移動させる機構を備えている。
また、上部機構２１は、昇降機構２３に支持されている。この昇降機構２３は、例えばリンク機構で構成されるもので、矢印ｄで示す上下方向にそれ自体が昇降することによって、上部機構２１および天板２２を所定範囲だけ昇降させるものである。さらに、昇降機構２３は、下部機構２４に支持されている。この下部機構２４は、アイソセンタＩＣから距離Ｌ離れた位置を中心として、矢印Ｆで示す方向に昇降機構２３を回転させる機構を備えている。よって、昇降機構２３とともに、上部機構２１および天板２２が矢印Ｆ方向に所定角度回転可能である。
なお、治療に際して被検体Ｐの位置決めや絞り装置１４による放射線照射野の設定などは、医師などの医療スタッフＤにより後述する制御装置３０に接続された操作部３１（図８参照。）を操作することによって行われる。
ところで、放射線治療を実施する際には、悪性腫瘍などの治療部位にのみ放射線を集中的に照射して、正常組織にダメージを与えないようにすることが重要である。この、正常組織に極力放射線が照射されないように放射線照射野を規制するのが絞り装置１４であり、これは放射線の照射軸Ｉの周りに回転可能に、照射ヘッド１３に組み込まれている。
【０００８】
次に、絞り装置１４について、図２ないし図６を参照して説明する。なお、図２および図３は、絞り装置１４の全体構成の概要を示したものであり、これらは、絞り装置１４を互いに直交する方向から見た図となっていて、絞り装置１４の容器は図示されていない。また、図４は、第２の絞り体としての多分割絞り装置の詳細を示したものである。
絞り装置１４は、タングステンなどの重金属から成る通常２種類の絞り体１４０、１４１が、放射線源Ｓからの放射線の照射方向に重なるように設けられるとともに、各絞り体１４０、１４１は、図２および図３にそれぞれ符号１４０Ａ、１４０Ｂ、１４１Ａ、１４１Ｂを付して示してあるように、対をなすように分割されている。
そして、放射線源Ｓに近い側に設けられる第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂは、図２によく示されているように、円弧状の軌道面を有する単体として構成されているとともに、各絞り体１４０Ａ、１４０Ｂの端面を放射線の照射軸Ｉを間にして対峙させるように対向配置され、放射線源Ｓを中心に含む同心円上を円弧状の軌道面に沿って矢印Ｘの方向へ移動して、互いに接近、離反するように、駆動装置１４２Ａ、１４２Ｂによって駆動されるようになっている。
【０００９】
一方、放射線源Ｓから遠い側に設けられる第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂは多分割絞り装置であり、これらも、図３によく示されているように円弧状の軌道面を有し、各絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの端面を放射線の照射軸Ｉを間にして対峙させるように対向配置され、放射線源Ｓを中心に含む同心円上を円弧状の軌道面に沿って、第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂに対して直交する方向、すなわち、矢印Ｙの方向に移動して、互いに接近、離反するように、駆動装置１４３Ａ、１４３Ｂによって駆動されるようになっている。
ただし、第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂは、複数のリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを密に隣接させた集合体として構成した多分割絞り装置であり、その詳細は図４に示されている。すなわち、第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂには、それぞれに駆動装置１４３Ａ１〜１４３Ａｎ、１４３Ｂ１〜１４３Ｂｎが設けられており、各駆動装置１４３Ａ１〜１４３Ａｎ、１４３Ｂ１〜１４３Ｂｎによって、リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎが各別に放射線源Ｓを中心に含む同心円に沿う円弧状の軌道面に沿って矢印Ｙ方向に接近、離反するように駆動されるようになっている。
【００１０】
従って、第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂを、Ｘ方向に互いに接近、離反するように移動させるとともに、第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを、それぞれ個別にＹ方向に互いに接近、離反するように移動させることを組合せることによって、図５に示すような、治療部位の形状Ｔに近似させた不規則形状の照射野Ｕが形成される。
この各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを移動させる駆動装置１４３Ａ１〜１４３Ａｎ、１４３Ｂ１〜１４３Ｂｎの一例は、図６に示されている。なお、各駆動装置１４３Ａ１〜１４３Ａｎ、１４３Ｂ１〜１４３Ｂｎとも同じ構成なので、図６には、あるリーフ１４１とそれを駆動するための駆動装置１４３を代表的に示しており、以下これについて説明する。
すなわち、リーフ１４１は、平面は放射線源Ｓへ向けて収束するような扇型形状に形成されるとともに、側面は平板状またはくさび状に形成されている。また、リーフ１４１の外側端部１４１ａは放射線源Ｓを中心に含む円弧状の軌道面を形成するように湾曲し、その円弧状の軌道面すなわち、湾曲した外側端部１４１ａには歯が切られている。そして、この外側端部１４１ａの歯に、駆動歯車１４３ａが噛み合わされている。
駆動歯車１４３ａはシャフト１４３ｂの先端に固着されており、シャフト１４３ｂは、駆動源であるモータ１４３ｃからウォームギヤ１４３ｄなどの駆動力伝達機構を介して駆動される。なお、駆動量を検出するために、ポテンショメータ１４３ｅやエンコーダ１４３ｆが配置されており、これらはリーフ１４１の位置検出装置として機能する。よって、ポテンショメータ１４３ｅやエンコーダ１４３ｆからの情報を基に、モータ１４３ｃは後述する制御装置３０によって制御され、リーフ１４１が所望の位置に設定される。
【００１１】
次に、絞り装置１４によって放射線照射野を設定する手法について説明する。
先ず、第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂについて説明する。第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂは単体で構成されており、円弧状の軌道面に沿う矢印Ｘ方向であって、第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂの開度を最大にする位置に、図示しないストッパーが設けられている。そして、第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂを退避させ、その後面（すなわち、対向する側とは反対側の端面。）がストッパーに当接する位置を基準として、そこから第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂを所定距離だけ接近するように、駆動装置１４２Ａ、１４２Ｂによって移動させて、所望の開度となるようにする。
【００１２】
一方、第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂは多分割絞り装置であり、複数のリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを密に隣接させた集合体として構成されているので、各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを精度良くＹ方向へ移動させなければ、所望とする放射線照射野を設定することはできない。そこで、第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂのように、ストッパーを設けて各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎの後面がストッパーに当接する位置を基準とすることも考えられるが、このようにすると、ストッパーに当接するときの衝撃でリーフが変形するおそれがあり好ましくない。
そのため本発明の実施の形態では、先ずリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎの原点位置を、リーフ自体に何らの衝撃も与えずに高精度に設定し、その原点位置に対して各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎの移動量を制御することによって、所望の放射線照射野を設定しようとするものであり、原点位置を設定するために、絞り装置１４の容器内に、レーザ発光器４１とレーザ受光器４２とを備えている。
【００１３】
すなわち、図４に示されているように、レーザ発光器４１とレーザ受光器４２は、絞り装置１４内に対峙するように設けられており、さらに具体的に説明すれば、レーザ発光器４１からレーザ受光器４２へ向けて送出されるレーザ光４０が、対峙している第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの間であって、放射線源Ｓから照射される放射線の照射軸Ｉを横切るように位置している。言い換えれば、レーザ光４０が、対峙している複数のリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎの間であって、放射線源Ｓから照射される放射線の照射軸Ｉを横切るように、レーザ発光器４１とレーザ受光器４２とが絞り装置１４内に設けられている。
そして、放射線照射野の設定に先立ち、各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを互いに退避させた位置（すなわち、第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂ同志の間隔が開いた状態。）から、あるリーフだけを対向するリーフ１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎ、１４１Ａ１〜１４１Ａｎ側へ進行させて、レーザ光４０を横切ったところをそのリーフの原点位置とするものである。このときのリーフの位置は、各リーフが有するポテンショメータ１４３ｅまたはエンコーダ１４３ｆなどの位置検出装置によって検出される。
【００１４】
例えば図７に示したリーフ１４１Ａ１について説明すれば、全てのリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを適宜退避させた位置に置き、リーフ１４１Ａ１だけを対向するリーフ１４１Ｂ１側へ向けて移動させ、リーフ１４１Ａ１がレーザ光４０を横切った位置をリーフ１４１Ａ１の原点位置とする。
さらに詳細に説明すれば、図７に示すように、例えばレーザ光４０の断面がある大きさを有する円形であるとして、リーフ１４１Ａ１が退避位置から対向するリーフ１４１Ｂ１側へ進行してきて、レーザ光４０の半分を遮ったとき、レーザ受光器４２はそれまでの受光量の５０％となる。すなわち、レーザ光４０のうち斜線を施した部分のみがレーザ受光器４２で受光されることになる。よって、レーザ受光器４２の受光量が５０％になったときのリーフ１４１Ａ１の位置を当該リーフ１４１Ａ１の原点位置とする。この原点位置の値は、当該リーフ１４１Ａ１が個別に有している駆動装置１４３のポテンショメータ１４３ｅおよび／またはエンコーダ１４３ｆ（図６参照。）によって検出され、その検出値は後述する制御装置３０に備えられているメモリ３２に記憶される。
なお、全てのリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを適宜退避させた位置に置き、リーフ１４１Ａ１だけを一旦対向するリーフ１４１Ｂ１側へ向けて移動させてレーザ光４０を完全に遮断させ、その後リーフ１４１Ａ１を後退させてレーザ受光器４２での受光量が５０％になったときのリーフ１４１Ａ１の位置を、当該リーフ１４１Ａ１の原点位置としてもよい。
【００１５】
次に、図８に示した系統図および図９に示したフローチャートを参照して、多分割絞り装置により放射線照射野を設定する操作について説明する。
制御装置３０は放射線治療装置を構成する各構成機器を有機的に制御するものであり、ホストコントローラとしてのＣＰＵ３３を備えている。また、前述のようにメモリ３２を有しており、さらに、絞り装置１４により放射線の照射野を設定するための照射野設定部３４や、第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの、各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎの移動量を演算する演算部３５等を備えている。なお、制御装置３０には、医療スタッフＤにより各種設定操作を行うための操作部３１が接続されている。また、制御装置３０には、放射線の照射制御を始め回転架台１２や治療台２０を制御するための処理部なども備えられているが、これらは本発明の実施形態の説明には直接関係しないので、それらについての図示および説明は省略する。
【００１６】
そこで、医療スタッフＤが操作部３１を操作して、多分割絞り装置すなわち第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの、原点位置の設定開始を指示する。この指示が与えられるとＣＰＵ３３は、ステップ１としてレーザ発光器４１とレーザ受光器４２とを駆動状態にするとともに、ステップ２として各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎに備えられているモータ１４３ｃを駆動して、全てのリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを一旦退避させる。
次にステップ３として、例えばリーフ１４１Ａ１を対向するリーフ１４１Ｂ１側へ進行させて、レーザ受光器４２の受光量が５０％となった位置で停止させ、その位置をリーフ１４１Ａ１の原点位置としてメモリ３２に記録する。その後リーフ１４１Ａ１を退避させる（ステップ４）。続いてステップ５へ進み、全てのリーフの原点位置が求まったか否かを判断し、ＮＯであればステップ３へ戻って、次のリーフ１４１Ａ２をリーフ１４１Ｂ２側へ進行させて、同様にリーフ１４１Ａ２の原点位置を求め、それをメモリ３２に記録する。以下同様にして、順次リーフ１４１Ｂｎまでの原点位置を求めメモリ３２に記録する。
【００１７】
このようにして、全てのリーフの原点位置が求まれば、ステップ５でＹＥＳとなるのでステップ６へ進み、レーザ発光器４１とレーザ受光器４２との駆動を停止させる。その後ステップ７として、全てのリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎについて、予め指定されている放射線照射野を形成するための、原点位置に対する移動量を演算する。そしてステップ８として、その演算結果に基づき各モータ１４３ｃを駆動して、リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを所定位置へ移動させる。よって、全てのリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎが、原点位置に対して予め指定されている位置へ移動させられ、予め定められた所望の放射線照射野が設定される。
このように本発明によれば、多分割絞り装置を構成するリーフの原点位置を、リーフ自体に何らの衝撃も与えることなく極めて精度よく検出することができるとともに、その原点位置を基準にしてリーフを移動させてその位置調整を行うことによって、高精度に所望の放射線照射野を容易に設定することができる。また、原点位置を自動的に検出することが可能となり、多数枚のリーフの位置調整を短時間にかつ正確に実施できる。よって、被検体への放射線被曝を制限して正確な治療を実施することができるとともに、医療スタッフの作業負荷を軽減することもできる。
【００１８】
本発明は上述の実施の形態に限ることなく、種々の形態として実施することが可能である。
例えば、レーザ発光器４１とレーザ受光器４２とは、必ずしも対向する位置に設けられていなくてもよく、例えばレーザ発光器４１に対向する位置に鏡などの反射器を置き、この反射器からのレーザ光４０をレーザ受光器４２で受光するようにしてもよい。また、レーザ発光器４１からのレーザ光４０を、第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの間であって放射線の照射軸Ｉを横切るように直接送出するだけでなく、必要に応じてレーザ発光器４１からのレーザ光４０を反射器を用いて屈曲させて、上記の第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの間であって放射線の照射軸Ｉを横切る通路へ導くようにしてもよい。
さらに、原点位置の調整は、定期的または必要に応じて随時実施すればよいし、必ずしも医療スタッフＤの指示によらなくても、ソフトウェアにより自動的に指示するようにしてもよい。そして、原点位置の調整をするときだけレーザ発光器４１を駆動すればよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の実施の形態によれば、リーフの原点位置をリーフ自体に何らの衝撃も与えることなく精度よく検出できるとともに、この原点位置を基準としてリーフを移動させることにより、高精度に放射線照射野を形成することのできる多分割絞り装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多分割絞り装置が適用される放射線治療装置の一実施形態を示した外観図である。
【図２】放射線治療装置に備えられている絞り装置の一例の説明図である。
【図３】図２に直交する方向から見た絞り装置の説明図である。
【図４】本発明に係る多分割絞り装置の一実施の形態を説明した平面図である。
【図５】絞り装置によって形成される放射線照射野の説明図である。
【図６】本発明に係る多分割絞り装置におけるリーフの駆動手段の一実施形態を説明した説明図である。
【図７】本発明においてリーフの原点位置を検出する手段の、一実施形態を説明した説明図である。
【図８】本発明に係る多分割絞り装置の、一実施形態の制御系統図である。
【図９】本発明に係る多分割絞り装置の、一実施形態の動作を説明するために示したフローチャートである。
【符号の説明】
４０ レーザ光
４１ レーザ発光器
４２ レーザ受光器
１４０Ａ，１４０Ｂ 第１の絞り体
１４１Ａ，１４１Ｂ 第２の絞り体
１４１Ａ１〜１４１Ａｎ リーフ
１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎ リーフ
１４３Ａ１〜１４３Ａｎ 駆動装置
１４３Ｂ１〜１４３Ｂｎ 駆動装置
Ｉ 放射線の照射軸
Ｓ 放射線源
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば悪性腫瘍などの疾患の治療に供される放射線治療装置に備えられ、被検体に対する放射線の照射範囲（以下、放射線照射野という。）を設定するための多分割絞り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線治療装置やＸ線写真を撮影するＸ線診断装置などにあっては、被検体への放射線（Ｘ線）被曝を低減させる対策が講じられており、その一つとして、治療部位や撮影部位に限定的に放射線（Ｘ線）を照射するように、その照射野を制限するための絞り装置が備えられている。例えばＸ線診断装置の絞り装置は、井桁状に組み合わされた鉛やタングステンなどの放射線（Ｘ線）を透過させない材料から成る絞り羽根を有している。そして、この絞り装置には、Ｘ線源に相当する位置にランプが配置されており、絞り羽根をＸ、Ｙ方向へ進退させてその開度を調整することにより、ランプの光によって形成される絞り羽根の影すなわち光照射射域を、放射線（Ｘ線）照射野に一致させるようにして、所望のＸ線照射野を形成するようにしていた（例えば、特許文献１参照。）。そして、このような光の影を使って放射線照射野を調整することは、放射線治療装置の多分割絞り装置でも行われていた。
【０００３】
【特許文献１】
特公平３−４４７６８号公報（第１頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、放射線治療装置の多分割絞り装置は、絞り羽根に相当するリーフが多数枚密に配列されて構成されており、各リーフの位置を調整することによって、微妙な形状の放射線照射野を形成する必要があるが、従来のランプの光によって形成される光照射射域に合わせて各リーフの位置を調整しても、十分な精度での放射線照射野を形成することができなかった。また、各リーフの位置調整は、アイソセンタ位置における光照射射域に合わせて行われるが、光源とリーフとの間の距離は、リーフとアイソセンタ間では約３倍にもなり、誤差が拡大するという問題もあった。
本発明は、このような問題を解決し、高精度に放射線照射野を形成することのできる多分割絞り装置を提供することを目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、それぞれ複数枚のリーフを密に配列して形成された絞り体の一対が放射線の照射軸を間にして対峙するように配置され、前記各絞り体のリーフを、放射線源を中心に含む同心円上を円弧状の軌道面に沿って各別に移動させることにより、所望の放射線照射野を設定する多分割絞り装置において、前記対峙する一対の絞り体の間であって前記放射線の照射軸を横切るようにレーザ光を送出するレーザ光送出手段と、前記リーフを前記円弧状の軌道面に沿って各別に移動させる駆動手段と、この駆動手段によって移動させる前記リーフの、前記レーザ光送出手段により送出されている前記レーザ光を遮った位置を検出する検出手段とを備え、前記検出手段によって検出された前記レーザ光を遮った前記リーフの位置を当該リーフの原点位置とし、この原点位置に対する前記各リーフの移動量を制御することにより、所望の放射線照射野を設定することを特徴とする。
これにより、多分割絞り装置を構成するリーフの原点位置を、リーフ自体に何らの衝撃も与えることなく精度よく自動的に検出することができる。よって、多数枚のリーフの位置調整が短時間にかつ正確に実施でき、医療スタッフの作業負荷を軽減することもできる。また、多数枚のリーフの位置調整を、原点位置を元にして行うことができ、高精度に所望の放射線照射野を容易に設定することができる。よって、被検体への放射線被曝を制限して正確な治療を実施することに多大に寄与することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る多分割絞り装置の一実施の形態について、図１ないし図９を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る多分割絞り装置が適用される放射線治療装置の使用状態を示した外観図であり、先ず、この図を参照して、放射線治療装置の概略的な構成について説明する。
放射線治療装置は、大別すると、放射線源からの放射線を被検体へ照射する放射線照射装置１０と、被検体Ｐを載置して放射線の照射部位の位置決めをする治療台２０と、放射線照射装置１０および治療台２０を始め、放射線治療装置を構成する各機器を有機的に制御する制御装置３０とから構成されている。
放射線照射装置１０は、床に据付られている固定架台１１と、固定架台１１に回転可能に支持された回転架台１２と、回転架台１２の一端から横方向へ延びた先端部に設けられた照射ヘッド１３と、照射ヘッド１３に組み込まれた絞り装置１４とを有している。そして、回転架台１２は固定架台１１の水平な回転中心軸Ｈの周りに、略３６０度にわたって回転可能であり、絞り装置１４も、照射ヘッド１３から照射される放射線の照射軸Ｉの周りに回転可能となっている。なお、回転架台１２の回転中心軸Ｈと放射線の照射軸Ｉとの交点をアイソセンタ（isocenter）ＩＣと称している。また、回転架台１２は、放射線の固定照射はもとより、それ以外の各種の照射態様例えば、回転照射、振子照射、間欠照射などに対応した回転が可能なように構成されている。
【０００７】
一方、治療台２０は、アイソセンタＩＣを中心とする円弧に沿って、矢印Ｇ方向に所定角度範囲にわたって回転可能に床に設置されている。そして、治療台２０の上部には、上部機構２１に支持された被検体Ｐを載置するための天板２２が設けられている。この上部機構２１は、天板２２を矢印ｅで示す前後方向と、矢印ｆで示す左右方向に移動させる機構を備えている。
また、上部機構２１は、昇降機構２３に支持されている。この昇降機構２３は、例えばリンク機構で構成されるもので、矢印ｄで示す上下方向にそれ自体が昇降することによって、上部機構２１および天板２２を所定範囲だけ昇降させるものである。さらに、昇降機構２３は、下部機構２４に支持されている。この下部機構２４は、アイソセンタＩＣから距離Ｌ離れた位置を中心として、矢印Ｆで示す方向に昇降機構２３を回転させる機構を備えている。よって、昇降機構２３とともに、上部機構２１および天板２２が矢印Ｆ方向に所定角度回転可能である。
なお、治療に際して被検体Ｐの位置決めや絞り装置１４による放射線照射野の設定などは、医師などの医療スタッフＤにより後述する制御装置３０に接続された操作部３１（図８参照。）を操作することによって行われる。
ところで、放射線治療を実施する際には、悪性腫瘍などの治療部位にのみ放射線を集中的に照射して、正常組織にダメージを与えないようにすることが重要である。この、正常組織に極力放射線が照射されないように放射線照射野を規制するのが絞り装置１４であり、これは放射線の照射軸Ｉの周りに回転可能に、照射ヘッド１３に組み込まれている。
【０００８】
次に、絞り装置１４について、図２ないし図６を参照して説明する。なお、図２および図３は、絞り装置１４の全体構成の概要を示したものであり、これらは、絞り装置１４を互いに直交する方向から見た図となっていて、絞り装置１４の容器は図示されていない。また、図４は、第２の絞り体としての多分割絞り装置の詳細を示したものである。
絞り装置１４は、タングステンなどの重金属から成る通常２種類の絞り体１４０、１４１が、放射線源Ｓからの放射線の照射方向に重なるように設けられるとともに、各絞り体１４０、１４１は、図２および図３にそれぞれ符号１４０Ａ、１４０Ｂ、１４１Ａ、１４１Ｂを付して示してあるように、対をなすように分割されている。
そして、放射線源Ｓに近い側に設けられる第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂは、図２によく示されているように、円弧状の軌道面を有する単体として構成されているとともに、各絞り体１４０Ａ、１４０Ｂの端面を放射線の照射軸Ｉを間にして対峙させるように対向配置され、放射線源Ｓを中心に含む同心円上を円弧状の軌道面に沿って矢印Ｘの方向へ移動して、互いに接近、離反するように、駆動装置１４２Ａ、１４２Ｂによって駆動されるようになっている。
【０００９】
一方、放射線源Ｓから遠い側に設けられる第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂは多分割絞り装置であり、これらも、図３によく示されているように円弧状の軌道面を有し、各絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの端面を放射線の照射軸Ｉを間にして対峙させるように対向配置され、放射線源Ｓを中心に含む同心円上を円弧状の軌道面に沿って、第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂに対して直交する方向、すなわち、矢印Ｙの方向に移動して、互いに接近、離反するように、駆動装置１４３Ａ、１４３Ｂによって駆動されるようになっている。
ただし、第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂは、複数のリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを密に隣接させた集合体として構成した多分割絞り装置であり、その詳細は図４に示されている。すなわち、第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂには、それぞれに駆動装置１４３Ａ１〜１４３Ａｎ、１４３Ｂ１〜１４３Ｂｎが設けられており、各駆動装置１４３Ａ１〜１４３Ａｎ、１４３Ｂ１〜１４３Ｂｎによって、リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎが各別に放射線源Ｓを中心に含む同心円に沿う円弧状の軌道面に沿って矢印Ｙ方向に接近、離反するように駆動されるようになっている。
【００１０】
従って、第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂを、Ｘ方向に互いに接近、離反するように移動させるとともに、第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを、それぞれ個別にＹ方向に互いに接近、離反するように移動させることを組合せることによって、図５に示すような、治療部位の形状Ｔに近似させた不規則形状の照射野Ｕが形成される。
この各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを移動させる駆動装置１４３Ａ１〜１４３Ａｎ、１４３Ｂ１〜１４３Ｂｎの一例は、図６に示されている。なお、各駆動装置１４３Ａ１〜１４３Ａｎ、１４３Ｂ１〜１４３Ｂｎとも同じ構成なので、図６には、あるリーフ１４１とそれを駆動するための駆動装置１４３を代表的に示しており、以下これについて説明する。
すなわち、リーフ１４１は、平面は放射線源Ｓへ向けて収束するような扇型形状に形成されるとともに、側面は平板状またはくさび状に形成されている。また、リーフ１４１の外側端部１４１ａは放射線源Ｓを中心に含む円弧状の軌道面を形成するように湾曲し、その円弧状の軌道面すなわち、湾曲した外側端部１４１ａには歯が切られている。そして、この外側端部１４１ａの歯に、駆動歯車１４３ａが噛み合わされている。
駆動歯車１４３ａはシャフト１４３ｂの先端に固着されており、シャフト１４３ｂは、駆動源であるモータ１４３ｃからウォームギヤ１４３ｄなどの駆動力伝達機構を介して駆動される。なお、駆動量を検出するために、ポテンショメータ１４３ｅやエンコーダ１４３ｆが配置されており、これらはリーフ１４１の位置検出装置として機能する。よって、ポテンショメータ１４３ｅやエンコーダ１４３ｆからの情報を基に、モータ１４３ｃは後述する制御装置３０によって制御され、リーフ１４１が所望の位置に設定される。
【００１１】
次に、絞り装置１４によって放射線照射野を設定する手法について説明する。
先ず、第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂについて説明する。第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂは単体で構成されており、円弧状の軌道面に沿う矢印Ｘ方向であって、第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂの開度を最大にする位置に、図示しないストッパーが設けられている。そして、第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂを退避させ、その後面（すなわち、対向する側とは反対側の端面。）がストッパーに当接する位置を基準として、そこから第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂを所定距離だけ接近するように、駆動装置１４２Ａ、１４２Ｂによって移動させて、所望の開度となるようにする。
【００１２】
一方、第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂは多分割絞り装置であり、複数のリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを密に隣接させた集合体として構成されているので、各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを精度良くＹ方向へ移動させなければ、所望とする放射線照射野を設定することはできない。そこで、第１の絞り体１４０Ａ、１４０Ｂのように、ストッパーを設けて各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎの後面がストッパーに当接する位置を基準とすることも考えられるが、このようにすると、ストッパーに当接するときの衝撃でリーフが変形するおそれがあり好ましくない。
そのため本発明の実施の形態では、先ずリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎの原点位置を、リーフ自体に何らの衝撃も与えずに高精度に設定し、その原点位置に対して各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎの移動量を制御することによって、所望の放射線照射野を設定しようとするものであり、原点位置を設定するために、絞り装置１４の容器内に、レーザ発光器４１とレーザ受光器４２とを備えている。
【００１３】
すなわち、図４に示されているように、レーザ発光器４１とレーザ受光器４２は、絞り装置１４内に対峙するように設けられており、さらに具体的に説明すれば、レーザ発光器４１からレーザ受光器４２へ向けて送出されるレーザ光４０が、対峙している第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの間であって、放射線源Ｓから照射される放射線の照射軸Ｉを横切るように位置している。言い換えれば、レーザ光４０が、対峙している複数のリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎの間であって、放射線源Ｓから照射される放射線の照射軸Ｉを横切るように、レーザ発光器４１とレーザ受光器４２とが絞り装置１４内に設けられている。
そして、放射線照射野の設定に先立ち、各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを互いに退避させた位置（すなわち、第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂ同志の間隔が開いた状態。）から、あるリーフだけを対向するリーフ１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎ、１４１Ａ１〜１４１Ａｎ側へ進行させて、レーザ光４０を横切ったところをそのリーフの原点位置とするものである。このときのリーフの位置は、各リーフが有するポテンショメータ１４３ｅまたはエンコーダ１４３ｆなどの位置検出装置によって検出される。
【００１４】
例えば図７に示したリーフ１４１Ａ１について説明すれば、全てのリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを適宜退避させた位置に置き、リーフ１４１Ａ１だけを対向するリーフ１４１Ｂ１側へ向けて移動させ、リーフ１４１Ａ１がレーザ光４０を横切った位置をリーフ１４１Ａ１の原点位置とする。
さらに詳細に説明すれば、図７に示すように、例えばレーザ光４０の断面がある大きさを有する円形であるとして、リーフ１４１Ａ１が退避位置から対向するリーフ１４１Ｂ１側へ進行してきて、レーザ光４０の半分を遮ったとき、レーザ受光器４２はそれまでの受光量の５０％となる。すなわち、レーザ光４０のうち斜線を施した部分のみがレーザ受光器４２で受光されることになる。よって、レーザ受光器４２の受光量が５０％になったときのリーフ１４１Ａ１の位置を当該リーフ１４１Ａ１の原点位置とする。この原点位置の値は、当該リーフ１４１Ａ１が個別に有している駆動装置１４３のポテンショメータ１４３ｅおよび／またはエンコーダ１４３ｆ（図６参照。）によって検出され、その検出値は後述する制御装置３０に備えられているメモリ３２に記憶される。
なお、全てのリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを適宜退避させた位置に置き、リーフ１４１Ａ１だけを一旦対向するリーフ１４１Ｂ１側へ向けて移動させてレーザ光４０を完全に遮断させ、その後リーフ１４１Ａ１を後退させてレーザ受光器４２での受光量が５０％になったときのリーフ１４１Ａ１の位置を、当該リーフ１４１Ａ１の原点位置としてもよい。
【００１５】
次に、図８に示した系統図および図９に示したフローチャートを参照して、多分割絞り装置により放射線照射野を設定する操作について説明する。
制御装置３０は放射線治療装置を構成する各構成機器を有機的に制御するものであり、ホストコントローラとしてのＣＰＵ３３を備えている。また、前述のようにメモリ３２を有しており、さらに、絞り装置１４により放射線の照射野を設定するための照射野設定部３４や、第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの、各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎの移動量を演算する演算部３５等を備えている。なお、制御装置３０には、医療スタッフＤにより各種設定操作を行うための操作部３１が接続されている。また、制御装置３０には、放射線の照射制御を始め回転架台１２や治療台２０を制御するための処理部なども備えられているが、これらは本発明の実施形態の説明には直接関係しないので、それらについての図示および説明は省略する。
【００１６】
そこで、医療スタッフＤが操作部３１を操作して、多分割絞り装置すなわち第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの、原点位置の設定開始を指示する。この指示が与えられるとＣＰＵ３３は、ステップ１としてレーザ発光器４１とレーザ受光器４２とを駆動状態にするとともに、ステップ２として各リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎに備えられているモータ１４３ｃを駆動して、全てのリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを一旦退避させる。
次にステップ３として、例えばリーフ１４１Ａ１を対向するリーフ１４１Ｂ１側へ進行させて、レーザ受光器４２の受光量が５０％となった位置で停止させ、その位置をリーフ１４１Ａ１の原点位置としてメモリ３２に記録する。その後リーフ１４１Ａ１を退避させる（ステップ４）。続いてステップ５へ進み、全てのリーフの原点位置が求まったか否かを判断し、ＮＯであればステップ３へ戻って、次のリーフ１４１Ａ２をリーフ１４１Ｂ２側へ進行させて、同様にリーフ１４１Ａ２の原点位置を求め、それをメモリ３２に記録する。以下同様にして、順次リーフ１４１Ｂｎまでの原点位置を求めメモリ３２に記録する。
【００１７】
このようにして、全てのリーフの原点位置が求まれば、ステップ５でＹＥＳとなるのでステップ６へ進み、レーザ発光器４１とレーザ受光器４２との駆動を停止させる。その後ステップ７として、全てのリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎについて、予め指定されている放射線照射野を形成するための、原点位置に対する移動量を演算する。そしてステップ８として、その演算結果に基づき各モータ１４３ｃを駆動して、リーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを所定位置へ移動させる。よって、全てのリーフ１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎが、原点位置に対して予め指定されている位置へ移動させられ、予め定められた所望の放射線照射野が設定される。
このように本発明によれば、多分割絞り装置を構成するリーフの原点位置を、リーフ自体に何らの衝撃も与えることなく極めて精度よく検出することができるとともに、その原点位置を基準にしてリーフを移動させてその位置調整を行うことによって、高精度に所望の放射線照射野を容易に設定することができる。また、原点位置を自動的に検出することが可能となり、多数枚のリーフの位置調整を短時間にかつ正確に実施できる。よって、被検体への放射線被曝を制限して正確な治療を実施することができるとともに、医療スタッフの作業負荷を軽減することもできる。
【００１８】
本発明は上述の実施の形態に限ることなく、種々の形態として実施することが可能である。
例えば、レーザ発光器４１とレーザ受光器４２とは、必ずしも対向する位置に設けられていなくてもよく、例えばレーザ発光器４１に対向する位置に鏡などの反射器を置き、この反射器からのレーザ光４０をレーザ受光器４２で受光するようにしてもよい。また、レーザ発光器４１からのレーザ光４０を、第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの間であって放射線の照射軸Ｉを横切るように直接送出するだけでなく、必要に応じてレーザ発光器４１からのレーザ光４０を反射器を用いて屈曲させて、上記の第２の絞り体１４１Ａ、１４１Ｂの間であって放射線の照射軸Ｉを横切る通路へ導くようにしてもよい。
さらに、原点位置の調整は、定期的または必要に応じて随時実施すればよいし、必ずしも医療スタッフＤの指示によらなくても、ソフトウェアにより自動的に指示するようにしてもよい。そして、原点位置の調整をするときだけレーザ発光器４１を駆動すればよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の実施の形態によれば、リーフの原点位置をリーフ自体に何らの衝撃も与えることなく精度よく検出できるとともに、この原点位置を基準としてリーフを移動させることにより、高精度に放射線照射野を形成することのできる多分割絞り装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多分割絞り装置が適用される放射線治療装置の一実施形態を示した外観図である。
【図２】放射線治療装置に備えられている絞り装置の一例の説明図である。
【図３】図２に直交する方向から見た絞り装置の説明図である。
【図４】本発明に係る多分割絞り装置の一実施の形態を説明した平面図である。
【図５】絞り装置によって形成される放射線照射野の説明図である。
【図６】本発明に係る多分割絞り装置におけるリーフの駆動手段の一実施形態を説明した説明図である。
【図７】本発明においてリーフの原点位置を検出する手段の、一実施形態を説明した説明図である。
【図８】本発明に係る多分割絞り装置の、一実施形態の制御系統図である。
【図９】本発明に係る多分割絞り装置の、一実施形態の動作を説明するために示したフローチャートである。
【符号の説明】
４０ レーザ光
４１ レーザ発光器
４２ レーザ受光器
１４０Ａ，１４０Ｂ 第１の絞り体
１４１Ａ，１４１Ｂ 第２の絞り体
１４１Ａ１〜１４１Ａｎ リーフ
１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎ リーフ
１４３Ａ１〜１４３Ａｎ 駆動装置
１４３Ｂ１〜１４３Ｂｎ 駆動装置
Ｉ 放射線の照射軸
Ｓ 放射線源
Claims (3)
- それぞれ複数枚のリーフを密に配列して形成された絞り体の一対が放射線の照射軸を間にして対峙するように配置され、前記各絞り体のリーフを、放射線源を中心に含む同心円上を円弧状の軌道面に沿って各別に移動させることにより、所望の放射線照射野を設定する多分割絞り装置において、
前記対峙する一対の絞り体の間であって前記放射線の照射軸を横切るようにレーザ光を送出するレーザ光送出手段と、
前記リーフを前記円弧状の軌道面に沿って各別に移動させる駆動手段と、
この駆動手段によって移動させる前記リーフの、前記レーザ光送出手段により送出されている前記レーザ光を遮った位置を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段によって検出された前記レーザ光を遮った前記リーフの位置を当該リーフの原点位置とし、この原点位置に対する前記各リーフの移動量を制御することにより、所望の放射線照射野を設定することを特徴とする多分割絞り装置。 - 前記検出手段は、前記発光手段に対向配置されていることを特徴とする請求項１に記載の多分割絞り装置。
- 前記発光手段に対向するように配置された光反射手段を備え、前記検出手段は前記光反射手段からの反射光を検出することを特徴とする請求項１に記載の多分割絞り装置。
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