JPH02503521A - 定位法放射線治療に用いられる装置 - 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】 定位性放射線治療に用いられる装置 発明の背景 本発明は、多重放射線ビームをステレオタフティック（以下、定位法という）で 位置決め（ｌ　ｏｃａ　］　１ｚｅ）されたターゲット（標的）に焦点を合わせ て治療する放射線外科療法に用いられる装置に関するものであり、特に、移動す る定位法フレームに対して移動するリニア　アクセレータ　（以下、線形加速器 またはＬＩＮＡＣという）からの放射線を焦点に合わせる　（合焦点させる）た めの機械的精度が大幅に向上した定位性放射線治療装置に関するものである。

Ｕ放射線外科療法」という用語は、１９５１年にラース　レンクセル（Ｌａｒｓ 　Ｌｅｋｓｅ］１）博士が定位法で位置決めされた頭蓋内のターゲットに多重放 射線ビームを合焦点させるという概念を示す用語として用いたのが最初である。

レンクセル博士とその共同研究者達は、標準的なＸ線治療装置とプロトンビーム と線形加速器とを用いた実験によってガンマナイフ（ＧＡＭＭＡＫＮＩＦＢ）と 呼ばれる装置（現在、スウェーデン、ストックホルムのエレクトラ社（Ｅｌｅｃ ｔｒａ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が市販している）を開発した。この装置は、 コバルト−６０の放射線源を収容した半球状のアレー（一般には２０１個の放射 線源）を有している。これらの放射線源からの各放射線はコリメートされ且つ極 めて高い機械的精度で半球体の中心の焦点に固定されている。患者が病巣（通常 は頭蓋内の血管異常）を有している場合には、一般にステレオタフティック　フ レーム（以下、定位法フレームという）とよばれる別の装置を用いて正確な位置 を決め、ステレオタフティックな装置を用いて頭蓋内のターゲットをガンマナイ フ　（ＧＡＭＭＡ　ＫＮＩＦＥ）の焦点に位置決めする。２０１個の各放射線は 脳の互いに異なる部分を通過するので、正常な脳組織への放射線量は最小になる が、焦点へは極めて多量の放射線が送られるので、病巣を除去することができる 。この放射線外科療法は従来の外科的治療より安全な治療法である。

ガンマナイフ装置は、現在、放射線外科療法で世界的に広く用いられており　（ ストックホルム、スウェーデン；ブエノスアイレス、アルゼンチン；シェフイー ルド、イギリス；ビッツバーク、アメリカ合衆国）、既に約１５００人の患者の 治療に使用されている。その治療結果と技術論文は種々報告されている。しかし 、この装置の普及を阻害する要因がいくつかある。第１の阻害要因は装置価格が 米ドルで２．２００．０００ドルであるという点にある。第２の阻害要因は米国 の核規制委員会（Ｎｕｃ］ｅａｒＲｅｇｕｌａｔａｒｙ　Ｃｏｍｍ１ｓｓｉｏｎ ）がこの装置を装填状態でアメリカ合衆国内に陸揚げすることを規制しており、 従って、装填を現場でしなければならないため、携帯用のホットセルが必要であ るという点にある。第３の阻害要因は、コバルト−６０の半減期が５．２年で、 ５〜１０年毎に機械に再装填しなければならないため、そのコストが高くなると いう点にある。

第４の阻害要因は、この装置と一緒に用いられる現在市販の線量測定装置、特に 、ＣＴスキャンやＭＨＩスキャン等の最新の画像撮影方式と一緒に用いられる線 量測定装置がかなり未完成な点るある。

粒子ビーム（例えば、プロトン、ヘリウムビーム）を頭蓋内のターゲットに照射 するという別の放射線療法もある。この場合には十字砲火式の多重放射線ビーム のみを用いるのでなく、「ブラッグ−ピーク（Ｂｒａｇｇ−ｐｅａｋ）効果」と 呼ばれる粒子ビームの物理的特性を用いて、少数のビーム（約１２）のエネルギ ーの大部分を所定の深さまで正確に送ることができる。

頭蓋内の病巣（特に、脳下垂体の腫瘍と血管異常）への粒子ビーム照射に関する 文献は多数発表されている。その結果はガンマナイフ（ＧＡＭＭＡ　ＫＮＩＦＥ ）で得られた結果より一般に悪いが、これは、単に患者の選択基準の結果であろ う。粒子ビーム装置ではサイクロトロンが必要であるが、サイクロトロンは世界 の２．３の高エネルギー物理研究設備にしかない。

第３の方法である電気的放射線外科療法では、放射源として線形加速器（ＬＩＮ ＡＣ）を使用するが、既に述べたように、レンクセル博士は、ＬＩＮＡＣの機械 的精度が悪いためそれは用いなかった。しかし、最近ではヨーロッパのグループ がＬＩＮＡＣ装置を用いた方法を報告している。アメリカ合衆国では、ボストン のビータ−ベントブリガム　ホスピタル（ＰｅｔｅｒＢｅｎｔＢｒｉｇｈａｍ　 ）Ｉｏｓｐｉｔａｌ）の研究者達は、高度なコンピュータ技術を駆使して線量測 定を最適化したＬＩＮＡＣ装置のプロトタイプを開発しており、これまで約１２ 人の患者を治療して良い結果が得られている。しかし、このＬＩ　ＮＡＣ装置は 機械的精度が悪いという問題点があるため、使用が限られている。さらに、ここ で用いられているコンピニータ線量測定システムは極めて時間がかかるため、治 療プログラムは非能率である。

放射線外科療法は現在興味を集めているが、ガンマナイフ（ＧＡＭＭＡ　ＫＮＩ ＦＥ）装置はいわば「金本位制」といわれる程コストが掛かり、しかも放射線源 を頻繁に補填する必要があるため、多くの潜在的なユーザを失望させている。ま た、プロトンビーム装置は高エネルギーの粒子ビーム源（サイクロトロン）を必 要とするため、普及は困難である。一方、線形加速器はこれらの装置に代わる魅 力はあるが、線形加速器をベースとした公知の装置には、機械的精度が悪いとい う最大の欠点がある。

従って、公知の装置のこの欠点が解消された線形加速器を用いた定位性放射線外 科療法装置を提供することが望まれており、本発明はそのために成されたもので ある。

発明の要約 本発明は、ＬＩＮＡＣのガントリと定位法フロアスタンドとの間の相対移動によ って生じる機械精度不良を無くすために、３つの軸受システムを有する案内構造 体によって構成されるＬ　Ｉ　ＮＡＣと一緒に使用するのに適した定位性放射線 外科治療装置を提供する。上記の３つの軸受システムは、放射線コリメータを案 内するものと、定位法フロアスタンドの回転を可能にするものと、ガントリでコ リメータを駆動させ且つＬＩＮＡＣのコリメータを定位性位置決め装置に接続さ せるものを含んでいる。コリメータ自体はＬＩＮＡＣのハウジングには機械的に 結合されていない。上記の機械的軸受装置は、ＬＩＮＡＣが弧を通って空間を移 動した時に、ＬＩＮＡＣの「たわみ」によってコリメートされたビームがターゲ ットから角度的にズレないようにしている。従って、これらの軸受装置は、定位 性放射線外科治療装置の従来の主要な欠点を無くして、ＬＩＮＡＣの機械的精度 を大幅に向上させる。

本発明はフロリダ大学で開発されている線量測定装置と一緒に使用することがで きる。フロリダ大学では極めて迅速且つ高精度に線量測定計算が可能なコンピュ ータハードウェアとソフトウェアの改良が行われている。使用されているハード ウェアは高速アレープロセッサとデジコン“（１）ＩＧＩＫＯＮ）デジタル化ボ ードとを有するサン（ＳＵＮ）　３／２８０システムである。

このシステムは４　ＭＩＰＳ、　１２　ＭＥＧＡＦＬＯＰＳ以上にすることがで きる。このソフトウェアとハードウェアの改良によって、ボストンの装置で通常 必要とされた時間の１０分の１の時間で線量測定計算をすることができ、しかも 、ガンマナイフ装置で得られる精度を大きく越えた精度が得られ、従って、治療 法の時間効率が大きく向上した。

本発明は、ＬＪＮＡＣをベースとした装置の従来の主要な欠点である機械的精度 の不良を克服することができる。さらに、線量測定と品質制御の手順をを改良す ることができる。また、ＬＩＮＡＣをベースとした放射線外科治療装置の価格は ガンマナイフ装置より大幅に安く、従って、経済的にも魅力的である。

ＬＩＮＡｃをベースとした装置の付加的利点は人体の他の部分の病巣にも使用す ることができる点にある（ガンマナイフ装置は一般に頭に限定されている）。本 発明によるＬＩＮＡＣ装置と定位性位置決め装置とを機械的に結合するという概 念は、人体の他の種々の病巣の放射線療法にも有効である。

要約すると、本発明は、水平軸線を中心として回転自在に支持され且つ水平軸線 と鉛直平面との交点に対応する中心点を中心にほぼ鉛直平面内で弧に沿って移動 する放射線放出ヘッドを支持するガン）　ＩＪと、固定取付はプレートと、上記 鉛直平面内に位置し且つ上記中心点と交差した鉛直軸線を中心としてスタンドを 回転させる第１の軸受手段を介して固定取付はプレート上に支持されたスタンド と、固定取付はプレートに結合された第１の支持部材と、水平軸線を中心として 回転する第２の軸受手段を介して第１の支持部材に回転自在に結合され且つ上記 ヘッドの近傍に配置されたアームを有する第２の支持部材と、このアームに結合 されて上記中心点に放射線を収束させるコリメータと、上記ヘッドによって支持 された上記コリメータを上記ヘッドに結合させるジンバル手段とによって構成さ れ、ガン）　ＩＪが水平軸線を中心として回転した時に、コリメータと上記中心 点との間に所定の間隔を維持した状態でコリメータを上記鉛直平面内の別の皿内 で移動させて、この中心点に対する上記ヘッドの運動のズレを補償するようにな っている定位法放射線外科治療装置を提供する。

本発明はさらに、ガン）　ＩＪ軸軸線放射平面の交点に位置する中心点を中心と して放射平面内を移動する放射線放出ヘッドを備えたガントリ軸線を中心として 回転可能に支持されたガン）ＩＪによって構成される定位法放射線外科治療装置 として記載することもできる。このガン）　ＩＪ軸軸線放射平面に垂直である。

コリメータは放射線放出ヘッドからの放射線を中心点に収束させるように配置さ れる。コリメータリンク手段は、ガントリが回転した時に放射平面内でガントリ 軸を中心としてコリメータが自動的に回転するようにコリメータの移動をヘッド にリンクさせる。このコリメータリンク手段を用いることによって、ガントリが 回転した時にガントリからコリメータに位置決め精度の不良を全くまたはほとん ど伝えないで、コリメータをガントリの回転に追随させることができる。患者の 支持手段は治療を受ける患者を支持する。コリメータリンク手段は、コリメータ とヘッドとの間を結合してコリメータをガントリと自動的に一緒に運動させ且つ ガントリからコリメータへ位置決め精度の不良が伝わるのを最小にする機械的結 合である。第１の支持部材と、コリメータリンク手段と、このコリメータリンク 手段によって第１の支持部材に回転自在に取付けられた第２の支持部材が用いら れる。コリメータは第２の支持部材に固定され、第１の支持部材はガントリとは 独立して取付ける（すなわち、第１の支持部材をガントリを介して床、地面、そ の他の固定台に固定しない）。

コリメータリンク手段は、ヘッドに装着されたジンバルである。このジンバルは ヘッドに装着された外側部材と、外側の部材に枢着された中間部材と、中間部材 に枢着された内側部材によって構成される。内側部材はコリメータを支持するス リップカラーの役目をする。外側部材、中間部材および内側部材は各々リングで ある。患者支持手段は、患者全体を支持する治療台と放射線放出ヘッドから放射 線を受ける患者の一部を支持する定位法フロアスタンドで構成される。治療台と 定位法フロアスタンドの両方が放射平面内で患者の軸線を中心として回転する。

定位法フロアスタンドはフロアスタンドの軸受手段によって患者の一部を回転さ せるように操作できる。このフロアスタンド軸受手段は、治療台から位置精度の 不良をほとんどまたは全く伝えずに、フロアスタンドを精密に回転させることが できるように取付けられている。このフロアスタンド連結手段は、定位法フロア スタンドの運動を治療台にリンクさせて、患者の軸線を中心として治療台が回転 した時に患者の軸線を中心として定位法フロアスタンドを自動的に回転させる。

フロアスタンド連結手段は、定位法フロアスタンドと治療台との間の機械的結合 である。フロアスタンド連結手段は、治療台に対して固定され且つ定位法フロア スタンドの方に向かって延びた少なくとも１本のアームを含み、このアームは、 定位法フロアスタンドを治療台と共に回転させ、また、定位法フロアスタンドに 対して治療台を移動させることができる。

本発明はさらに、ガントリ軸線を中心に対して回転するように支持され且つガン トリ軸線止放射平面の交差部に対応する中心点を中心として放射平面内で弧に沿 って移動する放射線放出ヘッドを備えたガントリによって構成される定位法放射 線外科治療装置として記載することができる。コリメータは、放射線放出ヘッド からの放射線を中心点に収束させるように配置される。このヘッドにより治療を 受ける患者を支持する患者支持手段は、患者全体を支持する治療台と、ヘッドか ら放射線を受ける患者の一部を支持する定位法フロアスタンドとを含み、治療台 と定位法フロアスタンドの両方が放射平面内で患者の軸線を中心として回転する 。定位法フロアスタンドを操作して、フロアスタンド軸受手段によって患者の一 部を回転させることができる。フロアスタンド軸受手段は治療台から位置精度の 不良がほとんどまたは全く伝わらないようにフロアスタンドを正確に回転するよ うに取付けられている。定位法フロアスタンドは、治療台とは独立して固定され ている（すなわち、定位法フロアスタンドは土台、床に固定されていて、治療台 には固定されていない）。

図面の簡単な説明 本発明の上記およびその他の特徴は、添付図面を参照した　　　゛以下の説明に よってより明らかになろう。これらの添付図面において、類似の部分には、同一 の参照番号が付けである。

第１図と第２図は放射線外科治療装置に用いられる従来の線形加速器装置の側面 図と正面図であり、これらの図面には放射線放出ヘッドに生じる可能性のあるミ スアラインメントが図示しである。

第３図と第４図は本発明を具体化した定位性放射線外科治療装置の側面図と平面 図である。

第３図Ａはコリメータを放射線放出ヘッドにリンクさせるリンク装置の分解側面 図である。

第４図Ａはフロアスタンド支持構造の各部品の平面図である。

第４図Ｂは第４図Ａの部品のいくつかの断面を示す側面から見た分解図である。

第５図と第６図は本発明による案内装置の側面図と平面図である。

第７図は本発明による主要アーク軸受の好ましい態様を概念的に示す斜視図であ る。

第８図は本発明によるジンバル軸受の好ましい態様を概念的に図示した斜視図で ある。

第９図はコリメータの別の支持構造を図示したものである。

第１０図はフロアスタンドの別の支持構造を図示したものである。

第１１図は共通の支持部材でコリメータとフロアスタンドとを支持した別の構造 を図示したものである。

第１２図はフロアスタンドの回転を治療台の回転にリンクさせるための構造の側 面図である。

第１３図はフロアスタンドと第１２図の治療台との間のリンクの断面図である。

第１４図はフロアスタンドを治療台にリンクする別の構造の側面図である。

詳細な説明 本発明は、移動式の線形加速器のヘッドの機械的精度不良に起因する整合不良（ ミスアラインメント）を補償して、放射線を所定の点へ正確に収束させるのに特 に適しており、以下、この場合について説明するが、以下で明らかになるように 、これは本発明の一つの応用を例示に過ぎない。

第１図と第２図は従来のライナック装置（ＬＩＮＡＣ，線形加速器）の概念図で ある。このライナック装置は固定台１０と、この固定台に対して水平軸線１４を 中心として回転可能なＬ字形ガントリ１２とで構成されている。このガン）＋Ｊ は放射線放出ヘッド１６を支持しており、このヘッドは、ガントリが回転した時 に、上記水平軸線に直角なほぼ鉛直面内の弧Ｒを通って移動する。図中の点線は 、図面でＡ、ＢまたはＺで示したような任意の方向でのガントリの機械的精度不 良またはたわみに起因して生じる可能性のある整合不良を示している。これらの 整合不良はヘッド１６からの放射線の集束不良（ミスフォーカス）の原因となり 、以下で説明する理由のため、放射線治療では許容できないものである。

本発明の理解を助けるために、先ず、定位法（ステレオタフティック）放射線治 療の基本３要素を説明する。この３要素は位置決め（Ｉｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ）と、線量計算および最適化と、実際の治療の実施とである。操作の最高精度は これら各構成要素に依存している。

この療法の第１の要素は腫瘍の位置決めである。これは２つの手段の１つで行う ことができるが、一般には血管造影法が選択されている。血管造影法では、先ず 最初にステレオタフティック　リング（定位法リング）を患者に取付け、次いで 、このリングに血管造影用位置決めデバイスを固定する。

この位置決めデバイスは公知で、４組の基準整合マーカーによって構成されてい る。これらのマーカーの２組は互いに直交した２つの各血管造影用Ｘ線を投射す る。各Ｘ線でのこれらの基準点とターゲット　（標的）の位置を決めることによ って、定位法リングに対するターゲットの（ｘ、ｙＳｚ＞座標を正確（精度１肛 まで）に知ることができる。この療法のこの部分によって局所化リングに対する ターゲットの座標を決定することはできるが、線量測定分析にはさらに解剖学的 な情報が必要である。

次の段階では、上記の血管造影用位置決めデバイスを、コンピュータ断層撮影の 位置決め用に特に設計されたローカライザ（ｌｏｃａｌｉｚｅｒ、位置決め装置 ）に取り代える。これは標準的なりＲＷ　　ＣＴローカライザである。患者をＣ Ｔガントリ中に整合させて一連の５ｍｍスライスを取る。このスライスは上記の 位置決め用リングの位置から始めて、患者の頭蓋の先端部を通った部分まで行う 。ターゲットの容積とコンピュータ断層撮影の画像とが一致した場合には、ター ゲットの容積の（ｘ、ｙ、ｚ）の座標を再度計算する（これは、定位法リングに 対する（ｘ、ｙ、ｚ）座標を二重にチェックするためである）。逆に、ターゲッ トの容積とコンピュータ断層撮影の画像とが一致しない場合には、血管造影方法 によって得られたターゲットをＣＴスキャンのデータと重ねることができる。

次いで、そのデータは、ＣＴスキャンと２つの血管造影フィルムからのデジタル コード化データと一緒に線量測定コンピュータシステムに送られる。ＣＴスキャ ンは患者の３次元の解剖学的情報を与えるので、それから患者のソリッドモデル を構築することができる。次に、血管造影からのターゲットの容積の座標とＣＴ スキャンデータとを合わせる。

（線量計算と線量の最適化） ターゲットの容積に収束した単一成分の放射線を送るためには、放射線をターゲ ットに集中させとともに、正常組織では放射線を低濃度に拡散させる方法を用い なければならない。

これは、放射線源を多数の弧を通って移動させることによって達成できる。放射 線治療者および神経外科医が弧の各部分の結果を調べることができるようにする ことが重要である。

線量測定の計算コンビ二−タシステムは、各弧のセグメントをディスプレイでき る能力を持っていなければならない。通常の定位法の手順は、１００度で３回、 ２４０度で１回の４つの弧を用いるようになっている。コンピュータは、個々の 弧の線量分布を調べることができるようにするために、ＣＴスキャンをこれらの 各弧の平面内で（患者の頭蓋に対して）再フォ−マツト化できるようになってい なければならない。いずれかの弧が臨界構造に対して過剰な量となる場合には、 治療者は、弧のパラメータを変えることによって問題となる解剖学的部分を避け ることができる。開発中の最初の線量測定システムは、オペレータの制御によっ て照射量を最適化することができるようになっていた。その後のモデルでは、照 射量を最少にしなければならないターゲット区域をオペレータが同定できるよう になっている。将来では、最適化アルゴリズムを用いて、腫瘍容積に放射線を最 大限集中させ、正常組織の線量を最小にして治療するようコンピュータ設計でき るようになであろう。この場合の最適化パラメータとしては、弧と弧との間の間 隔、コリメータの寸法、弧の長さ変化とウェイトを用いることになろう。

ＣＴスキャンを用いた線量計算と最適化に必要な方法は、この手順で要求される 高解像度のために複雑である。定位法のターゲットは±ＩＭで同定することがで きる。治療口（ポータル）の直径は１〜３ｍ＋ｎの範囲である。ターゲット区域 での計算のグリッドの空間座標は１薗の範囲内になければならないが、ターゲッ ト自体の半径５ｃｍの外側ではｌ　ｍｍの精度はほとんど必要がなく、この区域 では０．５の格子で十分である。

この１肛格子と５ｍｍ格子の両方を用いることによって、弧の線量を評価するの に必要な複雑な計算の点の数を大幅に減すことができる。

こうして許容可能な治療方がほぼ決まった段階で、アイソセンター（放射の中心 点）の座標と、コリメーターの寸法と、弧のパラメータとを線形加速器のオペレ ータに指示する。

第３図と第４図は定位性外科治療装置の概念図である。図示したように、患者を 寝かした治療台２０は床に配置された回転プレート２４上の部材２２によって支 持されている。患者の頭は定位法リング（ステレオタフティック　リング）２６ によって不動化されている。このリング２６は、ライナック（ＬＩＮＡＣ。

線形加速器））の放射線放出ヘッド１６に対して患者の頭が所定の位置となるよ うに、本発明によって改良されたＢＲＷ定位法フロアスタンド（以下で説明する ）に結合されている。第４図に示すように、回転プレート２４は治療台２０を、 点線で示した互いに異なる位置２０″に回転する。ライナックのガントリ１２は 、治療ヘッド１６を第３図に点線３０で示した鉛直平面内にある弧に沿って、基 台１０を中心として回転できるようになっている。ヘッド１６からの放射線はコ リメータ３２によってコリメートされて治療ヘッドが移動する上記鉛直平面３ｏ に収束される。第４図は放射線が患者の頭の左側に入る側にガン）ＩＪを回動し た場合を図示しており、第３図はガントリが真上に来て、放射線が患者の額から 入る場合を示している。コリメータ３２は放射線をアイソセンター（ｉｓｏｃｅ ｎｔｅｒ）すなわちガントリの水平回転軸線１４と鉛直面３０との交点に対応す る中心点３４に合焦点（収束）させる。この中心点３４は、治療ヘッド１６が回 動される上記の弧の原点に対応している。回転プレート２４は鉛直面３０と舎利 した鉛直軸線を中心として回転する。従って、ガントリが上記弧を通って回動す ることによって、ヘッド１６の放射線は患者の頭の各部分を通り且つ回転プレー ト２４の全ての回転位置で中心点３４に集中する。

患者を治療する前に、先ず治療手順のテストを行う。すなわち、ファントムポイ ンタを用いて、ファントムターゲットとしてのスチレンススチールのボールを、 本発明によって改良された定位法フロアスタンド上に公知のテスト手順で配置し 、適当なコリメータを定位法放射線放出装＠（放射線放出ヘッド１６）に取付け る。次に、トライアル（試し）で弧を描かせて移動式治療ヘッドの位置の機械的 的精度およびその移動精度を評価し、放射線とＸ線フィルムとを用いて位置決め 手順全体の精度を公知方法でテストする。

既に述べたように、ガン）ＩＪが上記の弧に沿って回動した時の機械精度の不良 およびたわみは、規定の始点（回転の中心点）からの上記の弧のズレき所定の中 心点３４からの放射線焦点のズレとが原因である。ある線量の放射線を±１価の 精度で球形の容積に送る場合には、リナックの許容誤差はそれより厳しくする必 要がある。従来のリナックのガントリのアイソセンターの精度は２ＩＩＩＩ１１ であり、また、患者支持体の回転精度は２薗である。従って、ガン）ＩＪと支持 台とを回転させると、アイソセンター３４に配置されたターゲットは放射線ビー ムの中心から４胴ずれる危険性がある。小さいターゲットを治療しなければなら ない場合には、こうしたアイソセンターの精度不良を無くす必要がある。本発明 ではこの精度不良を無くすために、ガントリが回転する鉛直平面３０内を回転す る案内・安定化構造体４０を用い、しかも、コリメータ３２の移動する弧をミス アラインメントが０．１ｍｍ以下の精度にした。

本発明ではさらに、以下で説明するように、治療台の回転精度を、整合不良が最 大で０．１ｍｍとなるまでに減少させた。このように、本発明では治療台とガン ）　ＩＪの許容整合不良を通常の精度不良の１０分の１以下に下げることによっ て、放射線を±１ｍ＋ｎ以内のターゲットに照射することができる。それを実施 するための本発明の案内・支持構造体４０と、定位法フロアスタンド２８は第３ 図と第４図に示してあり、第５図、第６図はその一部分の詳細図である。

これらの図面に示すように、本発明ではＨ形ビーム（粱）によって構成されたＡ 形フレーム支持構造体４２を用いる。このＡ形フレーム支持構造体４２は、ガン ）　ＩＪの近傍の床に結合された１本のビーム４４と、回転プレート２４の上ま で延びた２本のアーム４６．４８とによって構成されている（第３図参照）。

アーム４６．４８は回転プレート２４が回転できるように回転プレート２４との 間に間隔が明いている。図示したように、Ａ形フレーム支持構造体４２の上には 、アルミニウム等の長方形のプレート５０を取付けることができ、このプレート ５０が回転・案内構造体４０とフロアスタンド２８とを支持している。

第４図Ａ及び第４図已に示すように、アーム４６．４８はプレート５０の下に配 置された部材４７を介して互いに結合されている。プレート５０とそれに装着さ れたフロアスタンドがアーム４６と４８の片持ち延長部に対してたわむのを防止 するために、プレート５０はベアリング４７ｂによって支持されている。このベ アリング４７ｂはネジ４７ｓと、プレート２４に固定されたプレート２４Ａとの 間に保持されている。このベアリング４７ｂによってプレート２４の移動ができ 、しかも、プレート５０は支持される。

図示したように、本発明の案内・支持構造体４０は、プレート５０に結合された 実質的に垂直な第１の支持部材５２と、第１の支持部材５２の回転中心がガン） 　ＩＪ−の水平回転軸線１４と一致するように、上記支持部材５２の上端に主ア ーチ運動用の軸受５６を介して回転自在に結合されたアングル部材よりなる第２ の支持部材５４とによって構成されている。上記の主アーチ運動用の軸受５６は 第７図に示すような高精度の軸受にすることができる。この軸受５６は、図から 分かるように、ハブ６４を有する中心プレート６２を回転自在に支持しているス チール製の第１固定板６０を有している。中心プレート６２は回転時の偏心精度 が０．０３ｍｍ未満となるように機械加工された表面精度を有するロールベアリ ング６６によって３方向から保持されてい　　　　・る。第１固定板６０を垂直 な第１の支持部材５２に結合し、ハブ６４は第２の支持部材５４に固定すること ができるようになっている。

図示したように、コリメータ３２は第２の支持部材５４の水平アームに結合され ている（第３図、第５図）。第５図Ａに示すように、第２の支持部材５４は２つ の部品５４Ｆと５４３で構成されており、これらの部品はコリメータ３２をはめ こむための互いに対向した孔部分を有し、コリメータ３２はこの孔部分に挿入さ れた後、孔５４Ｈに挿入されたポル）５４Ｂに締付けられる。コリメータ３２は 、第８図に示すようなジンバル型の軸受７０を用いて線形加速器のヘッドに接続 することができる。第８図に示すように、ジンバル型の軸受７０は、外側リング ７６と、この外側リングに枢着された中間リング７８と、この中間リング７８に 枢着された内側リング８０とによって構成されている。

内側リング８０はコリメータ３２を滑動自在にスナツグフィツトさせるスリップ カラーを構成している。

第３図Ａに示すように、上記のジンバル型の軸受７０は、孔７７Ｈを通ってプレ ート７４の孔（図示せず）の中まで延びたポル）７７Ｂを用いて、互いに間をあ けて設けられた複数のＬ形部材７７によって固定されている。プレート７４は円 形の穴７４Ｈを有し、このプレート７４は、プレート７２に形成された位置決め 用の孔（図示せず）に挿入されるビン（図示せず）によってプレート７２に対し て位置決めされ、固定される　（ボルトは図示していない）。プレート７２には 、穴７４Ｈと同じような穴７２Ｈが形成されており、内側リング８０内に収容さ れたコリメータ３２（第３図Ａには図示せず）が、孔７４Ｈの内部に収容できる ようになっている。プレート７２は位置決めビンき孔とボルトとを用いて放射線 ヘッドに取付けることができる。コリメータのスリップリング８０を移動させる 場合には、Ｌ形部材７７を緩め、ジンバル７０とリング８０とを別の位置に動か した後に再度線め付ければよい。

ガントリ１２が回転した時には、支持・案内構造体４０はコリメータ３２が中心 点３４に回転中心を有する極めて正確な弧を通って移動するようにコリメータ３ ２を案内する役目をする。ジンバル軸受７０は、ガントリが回転した時に、コリ メータ３２が線形加速器のヘッドによって弧に沿って引っ張るが、コリメータの トルクは全く除去される。従って、全ての方向でのガントリのミスアラインメン トまたはたわみはコリメータに伝えられず、従って、応力がかからない。このよ うにして、支持・案内構造体４０がコリメータ３２の移動を正確に制御すること によって、ガン）　ＩＪの回転時の整合不良は補償される。その結果、ヘッド１ ６からの放射線は中心点３４に正確に収束する。

ジンバル７０の代わりに、ボールとソケット（図示せず）きを用い、このソケッ トを放射線照射装置のへラド１６に固定し、上記ボールにコリメータをスリップ リングと同様に収容する円筒形の孔を形成して、コリメータにトルクが加わらな いよにすることもできる。

フロアスタンド２８を第７図の主アーチ運動用の軸受と同様な軸受８６によって プレート５０上に回転自在に取付けることもできる。このフロアスタンドは、そ の回転軸が鉛直で且つ平面３０内にくるように精密に配置する。このフロアスタ ンドの回転軸線を中心点３４と交差させる。フロアスタンドの軸受８６も同心状 に高精度に機械加工して、回転時の偏心精度を０．０３−以下にする。そうする ことによって、フロアスタンドが回転プレート２４の整合不良を補償して、治療 テーブルの任意の回転位置で患者の頭部の治療点をアイソセンター３４に正確に 一致させることができる。プレート２４に直接取付けられていた従来のフロアス タンドとは違って、軸受８６を用いることによって、プレート２４０回転に起因 する精度不良をフロアスタンド２８から無くすことができる。このフロアスタン ド２８は治療テーブル２０から独立してアンカーされている　（すなわち、フロ アスタンド２８は治療テーブル２０およびプレート２４に対して固定されていな い）。

プレート５０に対して案内・支持構造体４０と回転式フロアスタンド２８とを整 合させた後に、全ての構成要素を結合し、ピン止めしてその整合を維持する。次 いで、フロアプレートをＨ形ビームに取付ける。本発明の整合方法は線形加速器 への着脱が容易である。従って、線形加速器を定位法で用いない場合には線形加 速器を元の状態に戻すことができる。

第９図は、コリメータ３２の別の取付は方法を示している。

図面を簡単にするために、第９図は、第３図〜第８図を参照して説明した上記の 構造と異なる要素のみを概念的側面図を示している。第９図の構成要素の参照番 号は１００番台とし、上記実施態様の構成要素に対応するものは、下２桁を同じ にしである。支持部材１５２はプレート１５０に固定されており、ガン）　ＩＪ 軸線１１４（この軸線は好ましい実施態様では水平である）を中心としたコリメ ータ１３２０回転端度を保つのに用いられている。コリメータ１３２は前記のコ リメータ３２と同じ機能を有し、第３図の放射線照射へラド１６に第３図に記載 のジンバル構造を用いて結合されている。このコリメータ１３２と線形加速器の 放射線ヘッドとの間の結合は第３図およびそれに関係する図面に示したようなも のと同じであるので、これらの特徴は第９図には示していない。第９図のコリメ ータ１３２は、前記実施態様で説明した外側の軸受５６とは反対の内側のテーバ 軸受１５６を用いて支持部材１５４によって支持部材１５２に取付けられている という点が、上記の第１の実施態様とは異なっている。このようなテーバ軸受は 周知であり、詳細な説明は省略するが、極めて正確に整合した軸受構造であるこ きを付記しておく。

第１０図は別のフロアスタンド１２８０例を図示したものである　（これは第９ 図の構造でも使用できる）。このフロアスタンド１２８は固定基板１９０を有し 、この基板には固定シャフトすなわち上方に延びた部材１９２が固定されている 。備えている。シャフト１９４は軸受装置１８６によって固定シャフト１９２に 対して回転できるようになっている。プラットホーム１９６はシャフト１９４に 取付けられており、定位法リング１２６はその上に取付けられている。前記の実 施態様と同様に、このシャフト１９４の中心軸線と一致した回転軸線は第３図、 第４図に図示した治療台２０のような治療台の回転軸線と同軸である。

患者は、治療台２０の運動時とフロアスタンド１２８の回転式部分の回転時にこ の軸線を中心として回転するので、シャフト１９４の中心軸線と一致したこの回 転軸線は患者の軸線とみなされる。

第１１図は、コリメータ２３２とフロアスタンド２２８とが共通な固定部材２９ ８に取付けられている精密軸受けの別の構造を示している。この固定部材２９８ は一部のみが図示してあり、第３図の部材５２と同様な固定方法で基板（図示せ ず）に固定されている。固定部材２９８から上方に延びた部分は、支持アーム２ ５４と内部テーバ軸受２５６とを介してコリメータ２３２に回転接続された部材 ２５２と、テーバ軸受２８６をプラットホーム２９６と定位法リング２２６とを 有するフロアスタンド２２８に結合している部材または部分２９２とになってい る。第１１図の構造は、定位法フロアスタンド部分２２８によって患者の頭また はその他の人体部分を極めて正確に回転でき、しかも、コリン〜り２３２を極め て正確に回転することができる。第１１図の構造の精密テーバ軸受２５６．２８ ６とその他の要素は、当然ながら、第３図に図示した治療台、放射線放出ヘッド 、その他の構造と組み合わせて使用される。図面を簡単にするために、第９図、 第１０図と同様に、第１１図には第３図〜第８図の構造と同一な装置部分は図示 していない。すなわち、コリメータ２３２は前記のジンバル軸受によって放射線 照射ヘッドに接続されており、フロアスタンド２２８は、第３図〜第８図を参照 して説明した治療台と共通な軸線を中心として回転する。

第１２図には、治療台２０とフロアスタンド２８との間の運動をリンクさせる構 造を示している。第１２図の構造は第３図〜第８図を参照して説明した構造と同 一であり、その１部分のみを図示しであるが、第１２図では、連結手段３００が 設けられている。第１２図に示すように、この連結手段３００は、部材３２２か らフロアスタンド３２８のシャフトに対応する部材３０４まで延びたアーム３０ ２を含む機械的構造物である。

第１２図と第１３図とから、このフロアスタンド連結手段３００は２つのアーム ３０２で構成されていることは理解できよう。

これらのアーム３０２は溶接またはボルト３１０を用いてロック用カラー３０８ に固定されており、このカラー３０８は治療台２０の対応するシャフト３２２を にロックされている。ロック用カラー３０８は、ボルト３１０と反対側をヒンジ にするか、ボルト３１０を締付けて単にその弾性に逆らって圧縮固定されている 。

２つのアーム３０２は外側に延び、定位法フロアスタンド３２８の一部分である 上方に延びた部材３０４を挟持している。この部材３０４は、治療台３２０が回 転した際に軸受３８６によって部材３０４が回転するように２つの圧力バッド３ ０６によって挟持されている。この場合には、圧力パッド３０６によってリンク されているので、治療台３２０から伝わる精度不良を最小に維持した状態で、精 密軸受３８６でフロアスタンドを極めて正確に位置決めすることができる。治療 台３２０とフロアスタンド３２８とはこの圧力バッド３０６によって僅かに相対 移動可能である。

第１４図は、トー軸受はシステムを有する治療台４２０の回転をリンクさせるの に用いることができる別のリンク機構４００を示している。このリンク手段４０ ０は鉛直シャフト４１０を含み、この鉛直シャフト４１０は単一のシャフトまた は第１３図のアーム３０２のような２つの平行な部材４１０である。いずれの場 合でも、シャフト４１０は下端部はテーブル４２０と一緒に回転するプレートに 固定されている。このリンク機構４００は２本のアーム４０２を含んでいる（第 １４図ではその１方のみが見える）。２本のアーム４０２は互いに平行で、第１ ３図に示したものに類似した圧力パッドを備えていて、治療台４２０が回転した 際にフロアスタンド４２８のシャフト４９０は回転するが、治療台４２０の回転 位置の不正確さに影響されないという重要な特徴がある。

第１２図〜第１４図の機械的リンク手段３００および４００は、対応するテーブ ルが回転に第１０図、第１１図に図示したフロアスタンドの回転をリンクさせる のに用いられるということは理解できよう。

本発明はアイソセンターの精度が向上するということの他に、この方法に必要な 各運動の自由度を個別に独立して評価することができるという別の大きな利点が ある。すなわち、フロアスタンドの回転をコリメータの案内・支持構造体とは別 に評価することができ、また、案内・支持構造体の運動をフロアスタンドの運動 と別に測定することができる。さらに、ジンバル軸受装置の整合状態は、それ以 外の２つの回転軸受装置のいずれとも別に評価することできる。従って、装置全 体の調節を単純且つ効率的に行うことができる。必要とされるその他の放射線撮 影での評価と容易に関係付けることができる。

以上、本発明の装置の好ましい実施態様を記載したが、添付の請求の範囲を逸脱 しない限り、種々の変更が可能であるということは当業者には明らかであろう。

特表平２−５０３５２１（９） 国際調査報告 レキ啄伊イフ翫−電−＝＾ｍ−”１１＝？ＣＴ／ＵＳ８Ｅ！１０４３０３国際調 査報告　　　。Ｓ　８８０４３０３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ガントリ軸線を中心として回転自在に支持されたガントリであって、ガント リ軸線と放射平面との交点に対応する中心点を中心にして放射平面内で弧上を移 動する放射線放出ヘッドを有し、ガントリ軸線は放射平面に対して直角であるよ うなガントリと、 放射線放出ヘツドからの放射線を上記中心点に収束するように配置されたコリメ ータと、 このコリメータを放射線放出ヘッドの運動にリンクさせて、ガントリが回転した 時に、コリメータを上記放射面内で且つガントリ軸線を中心として自動回転させ るコリメータリンク手段とによって構成され、 コリメータリンク手段は、ガントリからの位置の精度不良がコリメータに全くま たはほとんど伝えない状態でコリメータがガントリの回転に追尾できるようにな っていることを特徴とする定位法放射線外科治療装置。 ２．放射線放出ヘッドで治療する患者を支持するための患者支持手段を有するこ とを特徴とする請求項１に記載の定位法放射線外科治療装置。 ３．コリメータリンク手段が、ガントリと一緒にコリメータを自動的に移動させ 且つガントリからコリメータヘの位置決め精度の不良の伝達が最小となる状態で 、ガントリに対してコリメータか移動できるようにする、コリメータと放射線放 出ヘッドとの間の機械的結合であることを特徴とする請求項１に記載の定位法放 射線外科治長装置。 ４．第１の支持部材と、コリメータ軸支手段と、このコリメータ軸支手段を介し て第１の支持部材に回転自在に取付けられた第２の支持部材とをさらに含み、コ リメータが第２の支持部材に固定されており、第１の支持部材かガントリとは無 関係に投錨されていることを特徴とする請求項３に記載の定位法放射線外科治療 装置。 ５．コリメータ軸支手段か、放射線放出ヘッドに装着されたジンバルであること を特徴とする請求項４に記載の定位法放射線外科治療装置。 ６．上記ジンバルか放射線放出ヘッドに取付けられた外側部材と、この外側部材 に枢着された中間部材と、この中間部材に枢着された内側部材とで構成されてお り、この内側部材かスリップカラーの役目をし、コリメータがこのスリップカラ ーに挿入されていることを特徴とする請求項５に記載の定位法放射線外科治療装 置。 ７．外側部材、中間部材および内側部材が各々リングであることを特徴とする請 求項６に記載の定位法放射線外科治長装置。 ８．放射線放出ヘッドによって治療する患者を支持するための患者支持手段をさ らに含み、 この患者支持手段か患者全体を支持するための治療台と、放射線放出ヘッドから の放射線を受ける患者の一部を支持する定位法フロアスタンドとを含み、 治療台および定位性フロアスタンドは放射平面内で患者の軸線を中心として回転 可能になっており、定位法フロ丁スタンドはフロアスタンド軸受手段によって患 者を回転させることができ、 フロアスタンド軸受手段は、治療台からの位置の整合不良が最少量または全く伝 えないで、フロアスタンドを精密に回転させることができるように取付けられて いることを特徴とする請求項４に記載の定位法放射線外科治療装置。 ９．定位法フロアスタンドの運動を治療台にリンクさせて、治療台が患者の軸線 を中心として回転した時に定位法フロアスタンドが患者の軸線を中心として自動 的に回転させるめのフロアスタンドリンク手段を有することを特徴とする請求項 ８に記載の定位法放射線外科治療装置。 ｌｏ．フロアスタンドリンク手段が定位法フロアスタンドと治療台との間の機械 的結合であることを特徴とする請求項９に記載の定位法放射線外科治療装置。 １１．フロアスタンドリンク手段が、治療台に対して固定された少なくとも１つ のアームを含み、このアームはフロアスタンドまで延びてフロアスタンドを治療 台と共に回転させると同時に、治療台を定位法フロアスタンドに対して移動させ ることができるようになっていることを特徴とする請求項１０に記載の定位法放 射線外科治療装置。 １２．放射線放出ヘッドによって治療される患者を支持するための患者支持手段 を備え、 この患者支持手段か患者全体を支持するための治療台と、放射線放出ヘッドから の放射線を受ける患者の一部を支持する定位法フロアスタンドとを含み、 治療台と定位法フロアスタンドの両方が放射平面内で患者の軸線を中心として回 転可能であり、 定位法フロアスタンドはフロアスタンド軸受手段によって患者を回転させること ができ、 フロアスタンド軸受手段は治療台からの位置の不正確さかほとんどまたは全く伝 わらない状態でフロアスタンドを精密に回転させることができようになっている ことを特徴とする請求項１に記載の定位法放射線外科治療装置。 １３．定位法フロ丁スタンドの運動を治療台にリンクさせて、治療台か患者の軸 線を中心として回転した時に定位法フロアスタンドが患者の軸線を中心として自 動的に回転させるフロアスタンドリンク手段をさらに有することを特徴とする請 求項１２に記載の定位法放射線外科治療装置。 １４．ガントリ軸線を中心として回転自在に支持されたガントリであって、ガン トリ軸線と放射平面との交点に対応する中心点を中心にして放射平面内で弧上を 移動する放射線放出ヘッドを有し、ガントリ軸線は放射平面に対して直角である ようなガントリと、 放射線放出ヘッドからの放射線を上記中心点に収束するように配置されたコリメ ータと、 放射線放出ヘッドによって治療される患者を支持するための患者支持手段とによ って構成され、 この患者支持手段が患者全体を支持するための治療台と、放射線放出ヘッドから の放射線を受ける患者の一部を支持する定位法フロアスタンドとを含み、 治療台と定位法フロアスタンドの両方は放射平面内で患者の軸線を中心として回 転可能であり、 定位法フロアスタンドはフロアスタンド軸受手段によって患者を回転させること ができ、 フロアスタンド軸受手段は治療台からの位置の不正確さをほとんどまたは全く伝 えないようにフロアスタンドを正確に回転させることができるようになっている ことを特徴とする定位法放射線外科治療装置。 １５．定位法フロアスタンドが治療台とは独立して固定されていることを特徴と する請求項１４に記載の定位法放射線外科治療装置。 １６．定位法フロアスタンドの運動を治療台とリンクさせて、患者の軸線を中心 とした治療台の回転によって患者の軸線を中心として定位法フロアスタンドを自 動的に回転させることを特徴とする請求項１４に記載の定位法放射線外科治療装 置。 １７．フロアスタンドリンク手段が定位法フロアスタントと治療台との間の機械 的結合であることを特徴とする請求項１６に記載の定位法放射線外科治療装置。 １８．フロアスタンドリンク手段か治療台に対して固定された少なくとも１つの アームを含み、このアームは定位法フロ了スタンドまで延じて定位法フロアスタ ンドを治療台と共に回転させことができるようになっていると同時に、治療台を 定位法フロアスタンドに対して移動させることができるようになっていることを 特徴とする請求項１７に記載の定位法放射線外科治療装置。 １９．ガントリか回転した時にガントリ軸線を中心に自動的に回転させるコリメ ータを放射線放出ヘッドにリンクさせるコりメータリンク手段を含み、このコリ メータリンク手段は、ガントリからコリメータへ位置決めの不正確さを全くまた はほとんど伝えない状態で、コリメータがガントリの回転を追尾できるようにし ていることを特徴とする請求項１６に記載の定位法放射線外科治療装置。 ２０．コリメータリンク手段が、コリメータをガントリと一緒に移動させる且つ ガントリからコリメータに最小限度の位置決めの不正確で伝えるようにコリメー タをガントリに対して自動的に移動させる、コリメータと放射線放出ヘッドとの 間の機械的綜合であることを特徴とする請求項１９に記載の定位性放射線外科治 療装置。