JPH01230378A - 放射線治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、放射線治療装置に関し、特に患者の患部の
位置に応じて患者治療台の位置、放射線の患部に対する
照射野、出力線量率を制御できる放射線治療装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

放射線や電磁波などを利用した治療装置は、癌を初めと
して様々な治療に用いられている。このような放射線や
電磁波による治療装置圧は、従来、高周波電界により電
子を加速する電子ライナックを利用した装置や、交番磁
界を用いたベータトロンを利用したもの、コバルト６０
などのラジオアイソトープを線源として用いるものなど
が知られている。

第５図は電子ライナックからの電子線またはこれをＸ線
に変換したものを放射線源として利用する従来の放射線
治療装置の全体構成図、第６図は従来の放射線治療装置
のブロック図、第７図は従来装置における患者の患部と
コリメータブロックの設定状況を示す図、第８図は大照
射野を必要とする患部を２分割して照射した場合の線１
：分布を示す図である。

第５図において、従来の放射線治療装置は、大きく分け
ると、装置の同定架台１ど、この固定架台１に取り付け
られ、放射線じゃへい用の、後述する患者の体軸方向、
左右方向のブロック２，３などを搭載して後述する患部
を中心に回転する回転架台４と、患者を支承設定する治
療寝台５とから構成さ第１る。放射線じゃへい用のブロ
ック２．３でコリメートされた放射線は、患者６の患部
７に照射され、治療に供さ牙する。回転架台４は、患者
６の患部７を中心に図の矢印ａで示したように３６０°
以上回転でき、従って患部７に対して力）らゆる方向か
ら放射線を照射することができる。放射線じゃへい用の
ブロック２，３は、放射線の照射領域（照射野）を形成
するもので、通常は鉛などの重金属が用いられる。この
照射野を形成する機構は、通常、コリメータと呼ばれ、
電動で駆動調整され、患部７の形状に合わせて設定され
る。

このような放射線治療装置を用いて治療を量論する場合
は、あらかじめｘＨコンピュータトモグラフィ（ＣＴ）
装置などによりあらかじめ患者６の患部７０体内での位
置や形状を求めておき、別に設けた冶遼計画装置により
照射すべき放射線の線種、エネルギー、線量仙、照射方
向、および照射野などを決定するように″（る。

ここで、以上説明１−た従来の放射線治療装置の放射線
発生源から治療寝台までの各部分は、第６図に示したよ
うに構成される。治療に使用する遊子線、またはこれを
変換して得られるＸ線は通常の電子ンイナツクから得ら
れる。即ち、電子発生部９からの遊子線は電子力ｌ］速
部１０に入射される、゛電子加速部１０は、高周波電界
発生部１１から印加されたマイクロ彼を用いて電子発生
部９から入射された電子線を加速して次の這子線偏回用
の電磁石１２に送出する。この電磁石１２で、電子線は
直角に曲げられ、軌導放射でＸ線に変換されるか、また
は電子線のままでコリメータブロック２゜３（第５図の
放射線じゃへい用のブロックに対応する）に入り、ここ
でコリメートされる、そして、治療寝台５に設定さ第１
た患者６の患部７に照射される。電子発生部９と高周波
電界発生部１１は、電源１３で付勢される。以上の諸要
素は、遠隔操作式主操作器１４により、例えば、回転架
台４０回転や照射線量の設定などが制御される。

一般に、放射線治療は、正常組織への放射線の被曝を最
小にし、かつ患部７による吸収線量を最大にすることが
治療効果の向上につながるとされている。従って、第７
図に示したような患部７ではない領域８への照射はでき
るだけ小さくする必要がある。さらに、第８図（ａ）に
示したように、患部７が大きく、大照射野を必要と１−
るような場合は、照射野を２つの領域Ａ、Ｈに分割して
照射する必要がある。この薇を数量的に見ると次のよう
になる。今、第８図（ａ）に示（−たように座標＠Ｘ。

ｙを定め、Ａの部分の照射野のＸおよびｙ軸方向の大き
さをｘｌ＋ｙ＋＋Ｈの部分の照射野Ｘ２　、　ｙ２とし
、Ａ、Ｂ部分に照射した放射線量をＤ＋　、　Ｄ２とす
る。このとき、第８図（＋））　、　（Ｃ）に示したよ
うに、ｙ軸上の線量分布は、Ａ、Ｂそれぞれの照射分布
Ｃ＋　、　Ｃ２を合成したものになり、照射野の接ぎ部
分の吸収線量が高くなる傾向がある。また、照射野の大
きさを１０ｃｍＸ１０ｃ＋ｎ　としてＡ　、Ｂ　ｍ分に
照射を行った場合の吸収線量をＤＨ、Ｄ２とし、照射野
の大きさを）ｃｌ　Ｘｙ＋　、　）ｃ２　Ｘｙ２として
、１０ｃｒｎ×１０σ　とした場合と同じ照射線量を与
えたときの患部が吸収する線量をＤＡ　、　ＤＢとする
と、これらの吸収線量ＤＩ　、　Ｄ２およびＤＡ　、　
ＤＢの間には、次のような関係があることが一般的に知
られている。

ＤＡ　二　Ｆ（Ａ）ＩＩ　Ｄｌ　　　　　　　　　　　
　（１）ＤＢ　　＝　　Ｆ（Ｂ）　　ｌＩＤ２　　　　
　　　　　　　　（２）Ｆ（Ａｌ　、　Ｆ（Ｂ）は、照
射野係数と呼ばれる。これらの式（１）　、　（２＋か
られかるように、照射野の大きさが散乱線を左右するの
で、放射線治療装置から照射された線量が同じでも、照
射野の大きさが異なれば吸収線量も異なってくることを
示している。従って、照射線量分布を均一にするには、
照射野の大きさに応じて照射線量を変える必要がある。

従来こ第１は手動で行われていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上説明したように、従来の放射線治療装置では、照射
野の設定が矩形新だけであり、また大照射野を必要とす
る治療の場合には、数回に分割してこれを行わなければ
ならず、しかもこのような分割により線量分布が不均一
になり、従って治療精度が低下するなどの問題点があっ
た。

この発明は、従来のこのような問題点を解決するために
なされたもので、放射線治療装置による患者への放射線
照射中に、患者を設定した治療寝台を患者の体軸方向に
動かしながら、患部の形状に合致した照射野を形成する
ように治療寝台を左右に動かし、かつコリメータブロッ
クを移動させ、また患部への吸収線量を均一にするため
放射線治療装置の出力線量率を制御することにより、精
度の高い放射線治療を可能にした放射線治療装置を提供
することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明にかかる放射線治療装置は、患者の患部の形状
および輪郭などの情報に基づいて放射線の照射野、出力
線量率、および治療寝台の前後左右の設定値をｉｔｓす
る計算手段と、この計算手段による＝−計算結果を格納
する記憶手段と、前記計算手段の計算結果に基づいて治
療寝台に設定された患者患部に対する照射野を電動制御
により形成するコリメータ手段と、放射線の出力線量率
の設定、治療寝台の駆動制御、その位置表示を行う副操
作器と、この副操作器からの駆動信号により位置が電動
設定され、上−１・１前後、左右とも電動駆動可能な前
記治療寝台と、前記副操作器からの出力線量率の設定値
により放射線治療装置の出力線量率を制御する主操作器
とを設けたものである。

〔作　用〕

この発明においては、治療寝台とコリメータブロックを
電動制御し、かつ線量率を制御することにより、患部の
形状に合致した照射野を形成し、かつ均一な線量分布を
与える。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例を示すブロック図である
。第６図の従来例と同一のものには同一の符号をイ・」
シてその説明を適宜省略する。

図にお℃・て、電子発生部９で発生された電子線は、第
６図の従来例と同様に、電子加速部１ｏ、電磁石１２を
経て、治療寝台５上の患者６の患部７に照射される。主
操作器１４は、回転架台４０回転や、照射線量の設定な
どを行う。副操作器１５は、主操作器１４および後述す
るパーソナルコンピュータに接続され、治療寝台５の駆
動制御、患者６の患部７の位置の表示、および主操作器
１４の出力線量率制御回路（図示しない）の設定電圧の
制御などを行う。この出力線量率制御回路の制御を行う
ため、副操作器１５は、出力線量率設定用Ｄ　／　Ａ変
換器（図示しな℃・）を備えている。パーソナルコンピ
ュータ１６は、治療計画と治療の機能を持ち、後述する
患部断面図を基にして各種設定値を算出する。こσ〕パ
ーソナルコンピュータ１６で計算された各設定値は、付
楓のフロッピーディスクの患者別データファイルに格納
され、必要に応じて読み出され、使用される。即ち、治
療時には、照射野設定値を主操作器１４に送出し、コリ
メータブロック２，３を制御し、治療の設定値は、副操
作器１５に送られ、副操作器１５は、上記のように、治
療寝台５を制御する。また、出力線本設定値も、副操作
器１５に送出１〜、副操作器１５は、上記のように、出
力線量率制御回路の設定電圧を制御する。

次に、この実施例の動作について説明する。

第２図は、患部７を、患者６０体軸と直交する平面で等
分割した状態を示し、第３図はその場合の中心断面を示
したもので））る。また、第４図はこの実施例の動作の
、各制御ステップ毎の設定状態を示したものである。

第２図に示したように、患者６の患部７は、間隔ｔｏで
６等分される。この場合の患部７の断面は別に設けたＸ
線コンピュータトモグラフィ法により求められる。第３
図に示したように、分割された患部の中心点（第２図の
（１）〜（６））の断面（１）′〜（６γに対して、そ
れぞれの分割患部（１）〜（６）の中心虚をａ　＝　ｆ
とすると、とれらの座標は（ＸＩ　　、ｙ＋’）〜（ｘ
６．ｙ６）のように求められる。この場合、Ｘ座標ｘ１
〜Ｘ６が治療寝台５の左右位置の設定値になる。同様に
して、それぞれの分割患部（１）〜（６）の幅も多断面
（１γ〜（６）′から求められ、これをＷ１〜ＷｌｌＩ
とすると、これらが照射野の設定値となる。このように
（７て、患部７を患者６の体軸方向に対しである一定幅
ｔ　Ｏで等分割した場合の照射野設定値と治療寝台５の
設定値が求められる。こねらの設定値の計算はパーソナ
ルコンピュータ１６で行われ、その結果は図示しないフ
ロッピーディスクに格納しておく。そして、治療時には
、副操作器１５が、上記フロッピーディスに格納された
照射野設定値を読み出し、こねに基づいて、第４図の（
１）〜（６）に示したように、治療寝台５を移動させる
。これに、先ず放射線治療装置の線源部を固定１〜、治
療寝台５を患者６の体軸方向に１１かり７、先に求めた
（Ｘｌ。

ｙ＋）〜（ｘ６〜ｙ６’）の座標を基に線源が各断面（
ＩＹ〜（６）’　（第３図）の中心点を通るように治療
寝台５を左右に移動させることにより行わ第１る。

このとき、体軸方向の照射野幅は、各断面の等分割幅ノ
２０に固定し、左右方向をＷ１〜Ｗ６に変化させること
により、照射野を患部の輪郭に合致させることができる
。

所で、放射線は、物質中では減衰するが、その場合、患
者体内でのある点での放射線減衰率は、線源から放射さ
れた放射線束がある点に達するまでに通過した物質の密
度長が、水と等価の値Ｌｆを算出するととにより求めら
れ、この減衰率に上記の照射野係数を乗じたものが総減
衰率を与える。

従って、体軸方向の照射野をｉｏ一定で、治療寝台５を
患者６の体軸方向（前後方向）に一定速度（ｔ′／Ｓ）
で動かし、照射野幅Ｗを変化させたときの患者体内のお
る点の吸収線量と放射線治療装置の出力線量率の関係は
、次式のようになる。

（ｏ　＝　ｔｏ　／　ｌ’ ＤＡ　　＝　　Ｄｎ’ｔ（１”ＴＰＲ（ｔｗ、Ａ）参旦
Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　（３）但し、ＤＡ
：吸収線量 ｔｗ：実効密度長 ＤＲ：放射線治療装置の出力線量率 ２（ｗ＋ｔｏ） ＴＰＲ：組織とピーク線量比 Ｆ（Ａ）　：照射野係数 従って、 から出力線量設定値が求められる。

以」二の各設定値を、治療寝台５が体軸方向に動いた場
合の（１）〜（６）の分割患部に対する各ステップにお
いて求めることにより、治療寝台５の患者の体軸方向の
連続した動きの中で、各ステップ位置に対応１−だ治療
寝台５の左右位置、照射野、出力線量率を設定して、患
部輪郭に合致した照射野での均一な線量分布の下での治
療が可能になる。

以上、この発明の一実施例について説明したが、この発
明しま上記実施例に限定されるものではなく、この発明
の要旨の範囲内で各種の変形が可能である。

例えば、コリメータブロックは、一対づつである必要は
なく、多分割方式にして設定することも可能であり、ま
た治療寝台の上、下移動を制御対象にすることもできる
。更に、パーソナルコンピュータは、補助記憶装置を兼
ね備えた他のミニコンヤワークステーションのようなも
のでもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によねば、患者の患部の
形状および輪郭などの情報に基づいて放射線の照射野、
出力線量率、および治療寝台の前後左右の設定値を計算
する計算手段と、この計算手段による計算結果を格納す
る記憶手段と、この記憶手段に格納された上記計算結果
に基づいて治療寝台に設定された患者患部に対する照射
野を電動制御により形成するコリメータ手段と、放射線
の出力線量率の設定、治療寝台の駆動制御、その位置表
示を行う副操作器と、この副操作器からの駆動信号によ
り信号が電動設定され、上下１前後左右とも電動駆動可
能な上記治療寝台と、上記副操作器からの出力線量率の
設定値により放射線治療装置の出力線量率を制御する主
操作器とを設けることにより、大きな患部に対して、−
回の照射でＭ度良くこれを治療できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示すブロック図、第２
図は患者の患部をその体軸と直交する平面で等分割した
状態を示す図、第３図は第２図の等分割した患部の中心
断面を示す図、第４図はこの実施例の動作について、各
制御ステップ毎の設定状態を示す図、第５図は従来の放
射線治療装置の全体構成図、第６図は従来の放射線治療
装置のブロック図、第７図は従来装置における患者の患
部とコリメータブロックの設定状況を示ず図、第８図は
大照射野を必要とする患者患部を２分割して照射した場
合の線量分布を示す図である。 図面中、２，３はコリメータブロック、４は回転架台、
５は治療寝台、６は患者、７は患部、９は電子発生部、
１４は主操作器、１５は副操作器、１６トまパーソナル
コンピュータである。 醍 軒 Ｗ）４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射線を発生する放射線照射手段が取り付けられた架台
   を回転させながら患者の患部に放射線を照射して治療を
   行う放射線治療装置において、前記患者の患部の形状お
   よび輪郭などの情報に基づいて前記放射線の照射野、出
   力線量率、および前記患者の治療寝台の前後左右の設定
   値を計算する計算手段と、この計算手段による計算結果
   を格納する記憶手段と、この記憶手段に格納された前記
   計算結果に基づいて前記治療寝台に設定された患者患部
   に対する照射野を電動制御により形成するコリメータ手
   段と、前記放射線の出力線量率の設定、前記治療寝台の
   駆動制御、その位置表示を行う副操作器と、この副操作
   器からの駆動信号により位置が電動設定され、上下、前
   後、左右とも電動駆動可能な前記治療寝台と、前記副操
   作器からの出力線量率の設定値により放射線治療装置の
   出力線量率を制御する主操作器とを備えたことを特徴と
   する放射線治療装置。