JP4996450B2 - 絞り装置及び絞り装置を用いた放射線治療装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線の照射領域を調整する絞り装置及び絞り装置を用いた放射線治療装置に関し、特に、照射領域の照射精度の向上が可能なものに関する。

現在、癌や腫瘍等の病変部が人体に発生した場合には、病変部の切除、又は、病変部に放射線を照射し、病変部の組織細胞を除去、破壊又は分裂阻止を行うことで、治癒がなされている。ここで、病変部に放射線を照射する場合は、主としてＸ線等が用いられている。

しかし、このような放射線照射による治療では、所定の放射線（放射線量）を人体に照射しなければならない。このとき、病変部の組織細胞を破壊及び分裂阻止が可能な放射線量が正常な組織細胞に照射された場合には、病変部の組織細胞と同様に、正常な組織細胞も破壊及び分裂阻止がなされる。このため、正常な組織細胞に関しては、障害が発生しないよう注意が必要となる。

このため、放射線治療を行なう際には、病変部の位置、大きさ、形状等を正確に把握し、放射線の照射領域、照射角度、照射門数等を決定し、病変部に放射線を照射する必要がある。

このように、放射線の照射領域や角度を調整するために、例えば、マルチリーフコリメータを用いた絞り装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このような絞り装置のマルチリーフコリメータは、一対のリーフ群を構成する複数の板状リーフを有しており、各リーフ群に設けられた複数の板状リーフ間にボールベアリングを設けることで、それぞれが可動可能に形成されている。このように構成されたマルチリーフコリメータは、二組のリーフ群の各板状リーフを離接させ、板状リーフを任意の位置とすることで、リーフ群間に発生する隙間からＸ線の照射領域を任意に可変可能とするものである。
特開２００２−１３６６１１号公報

上述した絞り装置では問題があった。即ち、板状リーフの各位置により発生する隙間からＸ線を照射させるため、板状リーフは放射線が透過しない材料、例えばタングステン等で形成されている。しかし、このような材料は原子量が多いため、重量が重くなる。このため、板状リーフの自重により重力方向に移動し、所定の位置からずれが発生する。特に、リーフ群は複数の板状リーフが組み合わさって形成されており、各寸法精度及びボールベアリング隙間等により、リーフ群の中層において位置ずれが最大となり、リーフ群が弓なりに撓む虞があった。

このような撓みは、Ｘ線の照射領域を設定し、板状リーフを移動させ隙間を形成した際に、予定より広い領域の隙間となる等、Ｘ線の照射領域の精度を低下させる原因となる。

そこで本発明は、放射線の照射領域を調整する絞り装置に関し、特に、照射領域の照射精度の向上が可能なものを提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の絞り装置は次のように構成されている。

本発明の一態様として、放射線の照射野を規定する絞り装置において、扇形の主面、矩形状の側面、及び、内周側と外周側の曲面を有する板状のリーフが前記主面を互いに対向させて複数並設されたリーフ群と、前記複数のリーフの前記主面及び前記曲面の一部を覆い、前記リーフの並設方向及び前記曲面の径方向の移動を規制するとともに、前記複数のリーフの前記主面及び／又は前記曲面に圧縮空気を吹き付けることで、前記リーフを離間させ、且つ、支持可能なエアベアリングと、前記複数のリーフを前記リーフの扇状の主面の周方向に沿って個々に進退及び固定可能に形成された移動機構と、を備え、前記リーフ群は前記リーフの側面が互いに対向する位置に一対に配置されることを特徴とする絞り装置が提供される。

本発明の一態様として、被検体を積載させる治療台と、治療用の放射線を発生させる放射線源と、この放射線源と前記治療台との間に設けられ、この放射線源から発生した前記放射線を前記被検体に照射するとともに、前記放射線の照射範囲を絞る絞り装置と、前記放射線源と前記絞り装置とを収納し、前記治療台の周囲を回動又は移動可能に形成されたケース部と、を備え、前記絞り装置は、扇形の主面、矩形状の側面、及び、内周側と外周側との曲面を有する板状のリーフが前記主面を互いに対向させて複数並設されたリーフ群と、前記複数のリーフの前記主面及び前記曲面の一部を覆い、前記リーフの並設方向及び前記曲面の径方向の移動を規制するとともに、前記複数のリーフの前記主面及び／又は前記曲面に圧縮空気を吹き付けることで、前記リーフを離間させ、且つ、支持可能なエアベアリングと、前記複数のリーフを前記リーフの扇状の主面の周方向に沿って個々に進退及び固定可能に形成された移動機構と、を具備し、前記リーフ群が前記リーフの側面が互いに対向する位置に一対に配置されることを特徴とする放射線治療装置が提供される。

本発明によれば、放射線の照射領域を調整する絞り装置及び絞り装置を用いた放射線治療装置の照射領域の照射精度を向上させることが可能となる。

以下、図１〜６を参照して、本発明による集中照射型放射線治療装置（以下、「放射線治療装置」）１００の好ましい実施形態により説明する。なお、治療用の放射線としては、一般的なＸ線として説明するが、これに限定されることはない。放射線治療装置は、被検体（患者）に対する放射線源の連続的な移動に連動して、コリメータの開口を動的に制御することにより、細く絞った放射線を常に被検体の被治療部位に集中させることにより、被治療部位に対して選択的に高エネルギで治療効果を与え、それ以外の健康部位への被爆をできるだけ抑えるようにした治療装置である。

図１は本発明の一実施の形態に係る放射線治療装置１００を示す説明図、図２は同放射線治療装置１００に用いられる照射ヘッド１２５内部の構成を示す説明図、図３は同照射ヘッド１２５内に設けられた絞り装置１の構成を示す説明図、図４は同絞り装置１に用いられる板状リーフ２１を示す説明図、図５は同絞り装置１に用いられる板状リーフ２１及びエアベアリング２２の一部を示す説明図、図６は同板状リーフ２１及びエアベアリング２２の構成を示す説明図である。尚、図１〜６中、Ｘ〜Ｚは、任意の方向を示している。なお、一例として、Ｘ方向及びＺ方向は、地面に対して水平方向であり、Ｙ方向は地面に対して垂直方向と定義する。
図１に示すように、放射線治療装置１００は、患者を乗せる（乗載させる）とともに、固定させる寝台装置１１０と、寝台装置１１０に乗せた患者にＸ線を放射する放射線照射装置１２０とを備えている。

寝台装置１１０は、スタンド１１１と、このスタンド１１１の上部に連結され、例えばＸ方向へ移動及び延出可能な水平の治療台１１２と、スタンド１１１内に設けられ、治療台１１２を駆動させる駆動機構１１３と、を備えている。なお、治療台１１２上には、患者を固定するための固定器具が設けられている、若しくは、固定器具を取り付け可能に形成されている。このような固定器具は、例えば患者の頭部を固定させる場合には、頭部を覆うネット等が用いられ、胴部を固定させる際には、患者を複数個所で固定する固定ベルト等が用いられる。

スタンド１１１は、例えば外壁部が蛇腹等により形成されており、駆動機構１１３により治療台１１２がＹ方向に移動した際に、その外壁が伸縮可能に形成されている。

駆動機構１１３は、Ｘ方向へ治療台１１２を駆動させるＸ方向モータと、Ｙ方向へ治療台１１２を駆動させるＹ方向モータとを備えており、Ｘ方向モータ及びＹ方向モータを駆動させることで、治療台１１２の位置を制御可能に形成されている。なお、この駆動機構１１３の駆動は、例えば外部から制御可能に形成されている。

放射線照射装置１２０は、その一端側（以下「下端側」）が地面に固定されるとともに、Ｙ方向に延設された支持体１２１と、支持体１２１の略中心に設けられ、Ｘ方向に延設された回転軸１２２と、回転軸１２２に接続され、待機状態時に、支持体１２１とＹ方向に並設される架台１２３と、を備えている。なお、ここで待機状態とは、放射線治療装置１００の電源停止時や、外部情報入力時等の、放射線を照射しない状態を指している。

支持体１２１内部には、回転軸１２２を回転させる回転駆動機構１２４が設けられており、この回転駆動機構１２４が外部からの指示に基いて駆動することで、回転軸１２２は、架台１２３を回転制御可能に形成されている。なお、例えば回転軸１２２及び回転駆動機構１２４は、架台１２３をＹ方向から各Ｚ方向程度まで間（略１８０°）の範囲で回転（回動）可能に形成されている。なお、この回転範囲は適宜設定可能となっている。

架台１２３は、回転軸１２２を介して回動可能に形成されており、架台１２３の一方の端部には、Ｘ線を照射する照射ヘッド（ケース部）１２５が設けられている。照射ヘッド１２５は、放射線治療装置１００が待機状態でＹ方向に位置するとともに、支持体１２１の上端側に位置することとなる。また、照射ヘッド１２５の放射線照射部１２５ａは、例えば、放射線照射部１２５ａのＹ方向の中心を基準に回転可能に形成されており、放射線照射部１２５ａが回転することで、後述する絞り装置１をも回転可能としている。

図２に示すように、照射ヘッド１２５は、その内部に設けられＸ線を発生させる放射線源（以下「線源」）１２６と、この線源１２６又は線源１２６の周囲の任意の一点（以下、線源１２６として説明）を中心とする所定の円弧軌跡上に設けられた絞り装置１とを備えている。なお、線源１２６は、電子加速器や対電子線ターゲット等により構成され、Ｘ線を線源１２６の外部へと照射可能に形成されている。また、照射ヘッド１２５は、待機状態時に、治療台１１２のＹ方向上に位置するように、架台１２３からＸ方向に突出して設けられている。

図２〜４に示すように、絞り装置１は、一対の絞りブロック１０と、線源１２６から絞りブロック１０を通る延長上に一対設けられたマルチリーフコリメータ２０と、を備えている。なお、一例として、一対の絞りブロック１０はＺ方向にそれぞれ対向するとともに、一対のマルチリーフコリメータ２０はＸ方向にそれぞれ対向して設けられている。

なお、これ以降、絞りブロック１０及びマルチリーフコリメータ２０は、説明の便宜上、放射線治療装置１００が待機状態時の方向で説明する。即ち、一対の絞りブロック１０はＺ方向に対向する構成と定義し、一対のマルチリーフコリメータ２０はＸ方向に対向する構成と定義する。なお、放射線治療装置１００の運転時は、架台１２３及び照射ヘッド１２５の放射線照射部１２５ａは回転（回動）するため、絞りブロック１０及びマルチリーフコリメータ２０の位置関係（方向）は一定ではない。

一対の絞りブロック１０は、各絞りブロック１０にそれぞれ設けられ、線源１２６を中心にＺ方向に回動することで、互いに離接可能な移動手段（例えばステッピングモータ）を備えており、外部からの指示により移動手段により絞りブロック１０の位置の制御が行われる。なお、絞りブロック１０は、放射線遮蔽材、例えば鉛材やタングステン材により形成されている。

マルチリーフコリメータ２０は、複数の板状リーフ２１により形成されたリーフ群２０ａと、これら板状リーフ２１を２箇所で保持可能に形成された複数（図３では２つ）のエアベアリング２２と、それぞれの板状リーフ２１を独立して線源１２６を中心とする円弧方向に移動可能に形成された歯車機構（駆動機構）２３と、板状リーフ２１を厚み方向に案内する案内部２４と、を備えている。

図３〜５に示すように、板状リーフ２１は、中心線Ｃ方向（Ｙ方向）に対して線源１２６側の一端側に設けられた上端保持部３１と、他端側に設けられた下端保持部３２と、中心線Ｃに対して直交する板状リーフ２１の厚み方向（Ｚ方向）であって、その中心側に設けられた凹凸する入れ子３３と、を備えている。なお、ここで中心線Ｃは、線源１２６から前記一対の絞りブロック１０、及び／又は、一対のマルチリーフコリメータ２０の中心との延長線（待機時においてはＹ方向）を示している。

板状リーフ２１は、板状リーフ２１の互いに向かい合い接する主面が扇形に形成され、側面（又は厚み方向の断面）形状が、中心線Ｃに対して配置される側に傾斜する矩形状、かつ、線源１２６から離間する方向に外側に広がる形状に形成されている。また、板状リーフ２１の、Ｙ方向の面は、その主面形状から、曲面に形成されており、例えば、線源１２６側の曲面は、この曲面と相対する曲面よりもその径は小径となっている。

また、各板状リーフ２１は、リーフ群２０ａとして、並設された際に、中心線Ｃに対して略対称となる側面形状に形成されている。なお、板状リーフ２１は、リーフ群２０ａとして形成されたとき、中心線Ｃ側から離間する方向に配置される板状リーフ２１の側面形状ほど、その傾斜は大となり、中心線Ｃに対して、主面は（側面形状は）所定の角度傾斜して形成される。なお、ここで、所定の角度とは、例えば、線源１２６を基点として、この基点から放射状、且つ、被検体（治療台１１２）に向って延びる複数の直線、を想定した際に、これら複数の直線に、主面が干渉する形状であればよい。

このように、板状リーフ２１は、各側面形状の角度が線源１２６に向って角度が異なり、且つ、狭まる配置でその板状リーフ２１の主面が互いに並設されることで、多層構造のリーフ群２０ａを形成している。なお、リーフ群２０ａは、板状リーフ２１が、例えばＺ方向に２２組が並列に設けられている。

なお、図４に示すように、板状リーフ２１は、一対となるマルチリーフコリメータ２０のＸ方向に対向する板状リーフ２１と対（ペア）になっており、これら対となる板状リーフ２１がＸ方向に線源１２６を中心に回動することで、互いに離接することとなる。

上端保持部３１及び下端保持部３２は、その厚み（板厚）が、板状リーフ２１の他部に比べ薄く形成されており、下端保持部３２には、歯列３４が形成されている。

入れ子３３は、板状リーフ２１の、中心線Ｃから離間する側が凸状に、中心線Ｃ側が凹状に形成されており、隣り合う入れ子３３が中心線Ｃ方向（Ｙ方向）に互いに係合可能であるとともに、板状リーフの移動方向には摺動可能に形成されている。即ち、入れ子３３は、扇形の凹凸状に形成されている。なお、例えば、中心線Ｃを挟んで均一に板状リーフ２１が形成されている際には、中心線Ｃを挟んで対向する板状リーフ２１の対向する入れ子３３（中心線Ｃ上に位置する入れ子３３）は、一方が凹状で他方が凸状、即ち、中心線Ｃを挟んで対向する板状リーフ２１のどちらか一方の入れ子３３は、２つの凸状が形成されることとなる。なお、ここで、入れ子３３の形状は、Ｘ方向の一方に凸状が、他方に凹状が形成されてもよい。また、奇数の板状リーフが設けられる構成の場合には、中心線Ｃ上に設けられた板状リーフの入れ子の両方を凸状又は凹状としてもよい。

エアベアリング２２は、上端保持部３１をＺ方向で保持可能に形成された上端エアベアリング３５と、下端保持部３２をＺ方向及びＹ方向で保持可能に形成された下端エアベアリング３６と、上端エアベアリング３５及び下端エアベアリング３６に圧縮空気を送るポンプ３７と、を備えている。また、エアベアリング２２は、リーフ群２０ａに２箇所設けられ、例えば歯車機構２３を挟む位置であって、板状リーフ２１が移動した際に、エアベアリング２２が板状リーフ２１から離脱しない位置に配置されている。なお、ポンプ３７を用いて上端エアベアリング３５及び下端エアベアリング３６に圧縮空気を送ると説明したが、圧縮空気を上端エアベアリング３５及び下端エアベアリング３６に送れる構成であれば、コンプレッサ等を用いてもよい。

上端エアベアリング３５及び下端エアベアリング３６は、ベース部３８と、ベース部３８上に一定の間隔を有して配置された壁部３９と、壁部３９の両側面（Ｚ方向）に設けられた皿部４０と、を備えている。上端エアベアリング３５及び下端エアベアリング３６は、ベース部３８と壁部３９とにより、その断面が歯型に形成されている。なお、板状リーフ２１の上端保持部３１は、上端エアベアリング３５の壁部３９間に配置され、ベース部３８及び壁部３９間に係合する。また、下端保持部３２は、下端エアベアリング３６の壁部３９間に配置され、ベース部３８及び壁部３９間に係合する。このように、エアベアリング２２は、壁部３９により板状リーフ２１の移動を、壁部３９に沿った方向に規制可能に形成されている。なお、板状リーフ２１とエアベアリング２２との各係合部のクリアランスは、所定の間隔、例えば後述する所定の空気圧により板状リーフが保持可能な漏れ量となる間隔に形成されている。

上端エアベアリング３５は、ベース部３８内部に設けられ、ベース部３８の延設方向（Ｚ方向）に例えば２本並列に形成された流通路４１と、各流通路４１から各壁部３９内部へと通じる第１分流路４２と、第１分流路４２から皿部４０へと貫通する吐出路４３と、を備えている。これら流通路４１、第１分流路４２及び吐出路４３により、上端エアベアリング３５内に空気の流通路が形成されている。

下端エアベアリング３６は、ベース部３８内部に設けられ、ベース部３８の延設方向（Ｚ方向）に例えば２本並列に形成された流通路４１と、流通路４１から壁部３９内部へと通じる第１分流路４２と、流通路４１からベース部３８の壁部３９間に貫通する第２分流路４４とを備えている。また、第１分流路４２は、第１分流路４２から皿部４０へと貫通する吐出路４３と、を備えている。ここで、下端エアベアリング３６の空気の流路は、上端エアベアリング３５の空気の流路に、さらに第２分流路４４を有する構成となっている。

ポンプ３７は、例えば電力により駆動するモータ等の駆動部を有し、この駆動部によりポンプ３７が駆動され、空気を１ＭＰａ程度に圧縮可能に形成されている。尚、ポンプ３７は、空気を圧縮可能であればどのような形状、構成でもよい。また、ポンプ３７の吐出側には、圧縮空気を上端エアベアリング３５及び下端エアベアリング３６に送付するための配管４５が接続されており、この配管４５は上端エアベアリング３５及び下端エアベアリング３６の流通路４１に接続されている。

歯車機構２３は、駆動源４７と、この駆動源４７の駆動を伝達する駆動軸４８と、駆動軸４８にそれぞれ個別に駆動可能に接続され、各板状リーフ２１に設けられた歯列３４とそれぞれ噛合う歯車４９と、を備えている。尚、このような歯車機構２３は、例えば駆動源４７に歯車４９の回転数から板状リーフ２１の位置検出が可能なセンサの機能を有している。なお、駆動源４７がセンサの機能を有しているのではなく、駆動源４７とは別体にセンサを有する構成でもよい。また、歯車機構２３は、歯車４９の回転方向を時計・反時計周りのいずれにも回転可能であって、任意の位置で、固定可能に形成されている。

このように構成された放射線治療装置１００は、まず、電源が供給されると、外部からの情報に基いて、被検体（患者）が乗積された治療台１１２の位置合わせを、駆動機構１１３のＸ方向モータと、Ｙ方向モータが駆動することで行なわれる。なお、外部からの情報とは、例えば、患者の患部の情報であり、この情報に基いて、患部が放射線照射部１２５ａ（又は絞り装置１）の下（Ｙ及びＺ方向上）に位置するように、駆動機構１１３により治療台１１２が駆動される。

次に、治療台１１２の位置合わせが終了したら、ポンプ３７が駆動され、ポンプ３７により空気が圧縮される。この圧縮された空気は、空気の流れＦに示すように、ポンプ３７から配管４５を介して上端エアベアリング３５及び下端エアベアリング３６へと送られることとなる。

図６に示すように、上端エアベアリング３５に送られた圧縮空気は、空気の流れＦに示すように、配管４５から上端エアベアリング３５の流通路４１を流れることとなる。流通路４１を流れる圧縮空気は、各第１分流路４２にて分岐されるとともに、第１分流路４２に連続して形成された吐出路４３を介して皿部４０から吐出されることとなる。上端エアベアリング３５の皿部４０（吐出路４３）から吐出された圧縮空気は、板状リーフ２１の上端保持部３１を押圧することとなる。即ち、上端エアベアリング３５の上端保持部３１を挟んで対向する位置に、それぞれ皿部４０が設けられているため、この皿部４０から圧縮空気が吐出され、上端保持部３１は、Ｚ方向から圧縮空気により押圧されることとなる。このため、上端保持部３１は、上端エアベアリング３５の壁部３９と壁部３９との中間位置に一定の距離を開けて保持されることとなる。

下端エアベアリング３６に送られた圧縮空気は、空気の流れＦに示すように、配管４５から下端エアベアリング３６の流通路４１を流れることとなる。流通路４１を流れる圧縮空気は、各第１分流路４２及び各第２分流路４４で分岐される。これにより、圧縮空気は、第１分流路４２に連続して形成された吐出路４３を介して皿部４０から吐出されるとともに、第２分流路４４を介して壁部３９間のベース部３８から吐出されることとなる。

下端エアベアリング３６の皿部４０（吐出路４３）から吐出された圧縮空気は、板状リーフ２１の下端保持部３２を押圧し、ベース部３８から吐出された圧縮空気は、下端保持部３２の端面に衝突し、線源１２６に向ってＹ方向に下端保持部３２を押圧することとなる。即ち、下端エアベアリング３６の下端保持部３２を挟んで対向する皿部４０、及び、ベース部３８から圧縮空気が吐出され、下端保持部３２は、Ｚ方向から圧縮空気により押圧されるとともに、Ｙ方向に圧縮空気で押圧されることとなる。このため、下端保持部３２は、下端エアベアリング３６の壁部３９と壁部３９との中間位置に位置するとともに、ベース部３８から一定の距離を開けて保持されることとなる。

エアベアリング２２により、板状リーフ２１が上端エアベアリング３５及び下端エアベアリング３６から所定の距離離間することで、板状リーフ２１は、エアベアリング２２に摺動（干渉）せずに可動（移動）可能となる。これにより、板状リーフ２１は、移動によるエアベアリング２２との摩擦が発生しない、即ち、エアベアリング２２に対して板状リーフ２１がフリーの状態で移動可能となる。

このように、板状リーフ２１が圧縮空気の空気圧によりエアベアリング２２から離間したら、板状リーフ２１は、歯車機構２３により所定位置に移動されることとなる。板状リーフ２１の移動は、放射線の照射範囲（照射野）により、一対のマルチリーフコリメータ２０の間隔及び、各板状リーフ２１を各所定の位置に移動させることで、図４に示すように、照射範囲の形状に形成される。即ち、照射範囲の形状となるように、歯車機構２３の歯車４９は、歯列３４を歯車４９により移動させることで、板状リーフ２１をそれぞれＸ方向の所定の位置に移動させる。また、一対の絞りブロック１０も移動手段によりＺ方向へ移動させることで、放射線が絞りブロック１０を通過させる所定の幅に離間させる。絞りブロック１０、マルチリーフコリメータ２０及び各板状リーフ２１は、各所定の位置に配置されたら、移動手段及び歯車機構２３により固定される。

このように、絞りブロック１０及びマルチリーフコリメータ２０により、放射線の照射範囲を決定（形成）後、線源１２６に電源が供給され、電子加速器や対電子線ターゲット等によりＸ線が放射され、照射範囲（患部）に照射されることとなる。

照射された放射線は、図２，３のＲに示すように、一対の絞りブロック１０間を通過し、これら絞りブロック１０間を通過した放射線が、放射しながら一対のマルチリーフコリメータ２０へと照射される。同様に、一対のマルチリーフコリメータ２０に照射された放射線は、板状リーフ２１間に形成された照射範囲を介して患者に照射されることとなる。このとき、板状リーフ２１間以外、即ち、マルチリーフコリメータ２０上に照射された放射線はその殆どが、板状リーフ２１上に衝突するが、板状リーフ２１はその材質により、放射線を透過しないため、放射線を塞き止めることとなる。また、隣り合う板状リーフ２１間の隙間に侵入した放射線は、入れ子３３により同様に塞き止められる。このため、放射線は、板状リーフ２１間により形成された照射範囲のみ、照射されることとなる。

次に、患部に照射されてない部位がある場合には、絞り装置１及び放射線照射装置１２０が外部情報に基いて制御され、マルチリーフコリメータ２０の照射範囲及び照射ヘッド１２５の位置が移動することとなる。即ち、寝台装置１１０の駆動機構１１３、放射線照射装置１２０の回転軸１２２、回転駆動機構１２４、照射ヘッド１２５の放射線照射部１２５ａと絞り装置１により、Ｘ線の照射範囲が制御されることとなる。

このような構成の絞り装置１によれば、板状リーフ２１は、Ｙ方向及びＺ方向に、エアベアリング２２により保持されることとなる。即ち、板状リーフ２１のＺ方向の保持位置は、上端エアベアリング３５及び下端エアベアリング３６の壁部３９間の中間位置に位置することとなる。また、板状リーフ２１のＹ方向の位置は、下端エアベアリング３６の壁部３９と壁部３９との間のベース部３８から離間することとなる。即ち、板状リーフ２１は、ベース部３８から圧縮空気により所定の圧力で押圧されるため、各板状リーフ２１は略同一の圧力で、ベース部３８から略同一の間隔を有して離間する。このため、各板状リーフ２１の位置は所定位置に保持される。

このように、各板状リーフ２１が所定位置に保持されることで、板状リーフ２１の位置精度が向上し、これに伴い、形成した照射範囲の精度を向上させることが可能となる。例えば、各板状リーフを板状リーフの中央側でボールベアリングにより保持すると、各部における寸法精度の和分だけ、各板状リーフの自重により、中央に位置する板状リーフが重力方向（Ｙ方向）に突出する。このため、各板状リーフにより形成されるマルチリーフコリメータをＸ方向から見た場合、各板状リーフの集合する端面形状は扇形（端部がアーチ状に撓むこと）となる。板状リーフ２１の組み合わせが扇形となることで、所定の照射範囲を形成した際に、照射範囲にズレが発生するとともに、放射線の侵入位置もずれるため、照射範囲の精度が悪くなる。

このため、本発明のエアベアリング２２を用いることで、圧縮空気による押圧により板状リーフ２１をエアベアリング２２から一定距離だけ離間させるため、板状リーフ２１の自重によりＹ方向に移動することがない。このため、各板状リーフ２１が所定の位置に保持されるため、照射範囲の精度を向上させることが可能となる。また、ボールベアリング等と異なり、摺動による各製品の磨耗等も低減させることが可能となり、メンテナンス製及び製品寿命も向上する。さらに、エアベアリング２２と板状リーフ２１との間には、隙間が発生するため、摩擦が低減され、板状リーフ２１を可動させる歯車機構２３の出力も小さくて良い。これにより、絞り装置１の小型化となる。

なお、板状リーフ２１と、上端エアベアリング３５及び下端エアベアリング３６とは、壁部３９間及びベース部３８と離間して保持されるため、板状リーフ２１と、上端エアベアリング３５及び下端エアベアリング３６との極力摩擦を減少させることが可能となる。この摩擦は、スティックスリップ（Ｓｔｉｃｋ Ｓｌｉｐ）現象の原因となるため、スティックスリップ現象の防止が可能となる。なお、スティックスリップ現象とは、摩擦による減衰が負であることに原因する自励振動の一種で、物体と物体とがすべり運動をするときに滑ったり止まったりする現象である。このようなスティックスリップ現象は、主として摩擦係数がすべり速度の増加とともに減少するときや、静摩擦から動摩擦に移る差異の不連続的な摩擦低下を含むときに発生することが多い。

即ち、従来の板状リーフをローラやベアリング等で保持する方法を用いた際に、板状リーフを移動させるとき発生する虞が高い。このような板状リーフの移動、例えば、板状リーフ位置決め動作時にスティックスリップ現象が発生すると、位置決めのためにリーフを移動させても、所定の位置まで移動しない虞がある。このため、板状リーフの位置決め精度が悪くなる原因となる。

しかし、本願のように、極力摩擦を抵抗させることが可能な板状リーフ２１とすることで、スティックスリップ現象を防止し、板状リーフ２１の位置決め精度を向上させることが可能となる。

また、板状リーフ２１間には、ボールベアリング等の他構成品が必要ないため、板状リーフ２１の厚みは、入れ子３３が設けられる厚みで良い。このため、板状リーフ２１の厚みを低減させることが可能となり、板状リーフ２１の小型化となり、絞り装置１の小型化にもなる。また、板状リーフ２１の薄肉化となることで、板状リーフ２１による照射範囲の選択幅がより詳細化が可能となり、照射範囲の精度の向上にもなる。

即ち、照射範囲を分解した場合、その分解幅は、板状リーフ２１の厚み及び一対のマルチリーフコリメータ２０間の距離により決定される。マルチリーフコリメータ２０間の距離は、マルチリーフコリメータ２０位置により決定されるため、移動距離によって微小位置まで調整可能となる。しかし、板状リーフ２１の厚みは決まっており、板状リーフ２１の厚み方向（Ｚ方向）の最小調整範囲（最小照射範囲）は、板状リーフ２１の厚みとなる。このため、板状リーフ２１が薄肉化となることで、照射範囲の分解幅、即ち照射範囲の変化幅が小さくなることで、照射範囲を細分化させることが可能となり、より高精度の照射が可能となる。さらに、板状リーフ２１の薄肉化、及び、絞り装置１の小型化により、絞り装置１の重量を低減させることも可能となる。

上述したように、本実施の形態に係る放射線治療装置１００によれば、板状リーフ２１の寸法及び位置精度を向上させ、さらに摩擦を低減させることにより、ステップスリック現象を防止し、位置決め精度をも向上させることが可能となる。これにより、マルチリーフコリメータ２０により形成される放射線の照射範囲の精度も向上することが可能となる。また、照射範囲をより詳細に形成することが可能となり、放射線を高精度に照射することが可能となる。さらに、絞り装置１の小型化及びメンテナンス性の向上となり、製造コスト及び維持コストの低減とすることが可能となる。

なお、上述した発明の形態以外の変形例について説明する。例えば、上述した例では、放射線照射装置１２０は、支持体１２１の略中心に設けられた回転軸１２２に架台１２３を接続し、この架台１２３に照射ヘッド１２５を設ける構成としたが、これは、図７に示すように、一般的なＸ線コンピュータ断層撮影装置と、同様の構成の放射線治療装置１００Ａとしてもよい。このような放射線治療装置１００Ａは、ガントリ１５０が設けられ、回転中心ＲＡを中心として回転自在に保持された回転リング１５１を有する。この回転リング１５１内に線源１２６と絞り装置１とが設けられており、回転リング１５１の中心の開口部１５２に患者が乗せられた治療台１１２が位置することで、治療が行なわれるものである。また、このような回転リング１５１内に、Ｘ線検出器を設け、Ｘ線コンピュータ断層撮影機能を備えた治療装置としても良い。

また、上述した例では、放射線治療装置１００は、寝台装置１１０と、放射線照射装置１２０と、を備える構成としたが、寝台装置１１０を挟んで放射線照射装置１２０と対向する位置に、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置を設けてもよい。このように、放射線治療装置１００にＸ線コンピュータ断層撮影装置を設けることで、患者の照射領域（腫瘍部）を撮影後、その撮影結果に基いて、放射線照射装置１２０でＸ線を照射することが可能となり、患者の移動等が必要ない。患者の移動が少なくなることで、Ｘ線照射範囲の位置合わせも少なくすることが可能となるため、照射位置精度を向上させ、不要な部分へのＸ線の照射を防止することが可能となる。

さらに、上述した例では、放射線照射装置１２０は、架台１２３の一端に照射ヘッド１２５を１つ設ける構成としたが、架台１２３の一端が二股に分かれるＹ字形状にし、照射ヘッド１２５を２つ設ける構成としてもよい。このとき、照射ヘッド１２５から照射されるＸ線の照射量を、２つの照射ヘッドからのＸ線をあわせた際に所定のＸ線照射量となるように設定することで、患者への被爆を最小限に抑えることが可能となる。また、マルチリーフコリメータ２０にエアベアリング２２を用いることで、それぞれの照射ヘッドからのＸ線の照射範囲の精度が向上するため、２つの照射ヘッド１２５を用いても、照射範囲の精度を向上し、患者の負担を低減することが可能となる。

また、例えば、上述した例では、エアベアリング２２の上端エアベアリング３５及び下端エアベアリング３６の圧縮空気の空気圧は同一としたが、上端エアベアリング３５及び下端エアベアリング３６の空気圧を異ならせても良い。特に、下端エアベアリング３６は、板状リーフ２１をＹ方向に押圧するため、下端エアベアリング３６の空気圧を上端エアベアリング３５よりも高圧とすることで、より確実に板状リーフ２１が保持可能となる。

さらに、上端エアベアリング３５及び下端エアベアリング３６内の空気の流路（流通路４１、第１分流路４２、第２分流路４４及び吐出路４３）はそれぞれ２つ有する構成としたが、これは、圧縮空気の空気圧により適宜設定可能である。

この他にも、皿部４０の形状は、空気圧による受圧面積が得られれば、丸型でも方形でもどちらでもよく、その形状、大きさは適宜設定可能である。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の一実施の形態に係る放射線治療装置を示す説明図。 同放射線治療装置に用いられる照射ヘッド内部の構成を示す説明図。 同照射ヘッド内に設けられた絞り装置の構成を示す説明図。 同絞り装置に用いられる板状リーフを示す説明図。 同絞り装置に用いられる板状リーフ及びエアベアリングの一部を示す説明図。 同板状リーフ及びエアベアリングの構成を示す説明図。 本発明の変形例に係る放射線治療装置を示す説明図。

符号の説明

１…絞り装置、１０…絞りブロック、２０…マルチリーフコリメータ、２１…板状リーフ、２２…エアベアリング、２３…歯車機構、２４…案内部、３１…上端保持部、３２…下端保持部、３３…入れ子、３４…歯列、３５…上端エアベアリング、３６…下端エアベアリング、３７…ポンプ、３８…ベース部、３９…壁部、４０…皿部、４１…流通路、４２…分流路、４３…吐出路、４４…分流路、４５…配管、４７…駆動源、４８…駆動軸、４９…歯車、１００…集中照射型放射線治療装置（放射線治療装置）、１１０…寝台装置、１１１…スタンド、１１２…治療台、１１３…駆動機構、１２０…放射線照射装置、１２１…支持体、１２２…回転軸、１２３…架台、１２４…回転駆動機構、１２５…照射ヘッド、１２５ａ…放射線照射部、１２６…放射線源（線源）、Ｓ…線源、Ｃ…中心線。

Claims (5)

1. 放射線の照射野を規定する絞り装置において、
   扇形の主面、矩形状の側面、及び、内周側と外周側の曲面を有する板状のリーフが前記主面を互いに対向させて複数並設されたリーフ群と、
   前記複数のリーフの前記主面及び前記曲面の一部を覆い、前記リーフの並設方向及び前記曲面の径方向の移動を規制するとともに、前記複数のリーフの前記主面及び／又は前記曲面に圧縮空気を吹き付けることで、前記リーフを離間させ、且つ、支持可能なエアベアリングと、
   前記複数のリーフを前記リーフの扇状の主面の周方向に沿って個々に進退及び固定可能に形成された移動機構と、を備え、
   前記リーフ群は前記リーフの側面が互いに対向する位置に一対に配置されることを特徴とする絞り装置。
2. 前記エアベアリングは、前記複数のリーフの側面方向に沿った断面形状が、互いに隣り合う壁部を有する歯型状に形成され、前記エアベアリングの前記壁部間に前記リーフの前記曲面側の端部が配置されることを特徴とする請求項１に記載の絞り装置。
3. 前記リーフは、前記リーフの前記曲面側の端部に、前記リーフの相対する主面間より板厚の薄い保持部をさらに備え、
   前記エアベアリングは、前記壁部を互いに隣り合う前記保持部間に挿入し、前記圧縮空気を前記保持部に吹き付け、前記圧縮空気を吹き付けないときは、前記保持部又は前記リーフの端面が前記エアベアリングに当接し、且つ、前記移動手段により前記リーフが固定されることで前記リーフの移動を規制することを特徴とする請求項１に記載の絞り装置。
4. 前記エアベアリングは、前記リーフの進退方向の少なくとも２点に配置されることを特徴とする請求項１に記載の絞り装置。
5. 被検体を積載させる治療台と、
   治療用の放射線を発生させる放射線源と、
   この放射線源と前記治療台との間に設けられ、この放射線源から発生した前記放射線を前記被検体に照射するとともに、前記放射線の照射範囲を絞る絞り装置と、
   前記放射線源と前記絞り装置とを収納し、前記治療台の周囲を回動又は移動可能に形成されたケース部と、を備え、
   前記絞り装置は、扇形の主面、矩形状の側面、及び、内周側と外周側との曲面を有する板状のリーフが前記主面を互いに対向させて複数並設されたリーフ群と、前記複数のリーフの前記主面及び前記曲面の一部を覆い、前記リーフの並設方向及び前記曲面の径方向の移動を規制するとともに、前記複数のリーフの前記主面及び／又は前記曲面に圧縮空気を吹き付けることで、前記リーフを離間させ、且つ、支持可能なエアベアリングと、前記複数のリーフを前記リーフの扇状の主面の周方向に沿って個々に進退及び固定可能に形成された移動機構と、を具備し、前記リーフ群が前記リーフの側面が互いに対向する位置に一対に配置されることを特徴とする放射線治療装置。

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