JPH067462A - 放射線治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ターゲットに対する電子ビームの入射位置お
よび入射角度をそれぞれ独立に制御する。 【構成】 第１偏向用電磁石と、第２偏向用電磁石と、
ターゲットと、平坦化フィルタと、検出器を順次備える
放射線治療装置において、（１）前記ターゲットはそれ
に照射される電子ビームの位置のずれ量を検知できるよ
うに構成するとともに、その位置のずれ量に応じた各電
流を前記第１偏向用電磁石および第２偏向用電磁石に流
すことにより、前記電子ビームのターゲットに対する位
置ずれ量を補正する手段を設けた。（２）前記ターゲッ
トに対する電子ビームの位置情報を格納する記憶装置
と、Ｘ線の前記検出器に対する位置のずれ量を検知し、
このずれ量と前記記憶装置に格納されている位置情報と
の差分をとり、この差分量に応じた各電流を前記第１偏
向用電磁石および第２偏向用電磁石に流すことにより、
前記電子ビームのターゲットに対する入射角度のずれ量
を補正する手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射線治療装置に係
り、特にその電子ビームの偏向制御の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射線治療装置は、加速器で加速された
電子ビームが偏向用電磁石によってターゲットに導か
れ、このターゲットに衝突して制動Ｘ線を発生させるよ
うになっている。そして該ターゲットから発生した制動
Ｘ線は平坦化フィルタを介して線量が平坦化され、コリ
メータブロックを介することによって所定の照射野をも
たせるようになっている。

【０００３】そして、従来では、平坦化フィルタとコリ
メータブロックとの間に、検出器を備え、この検出器の
出力から前記偏向用電磁石の電流値を制御することによ
って、電子ビームのターゲットに対するずれを補正する
ようになっている。

【０００４】これにより、制動Ｘ線の線量分布の悪化、
および照射野と非照射野との境界のぼけを除去するよう
になっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された放射線治療装置は、ターゲットに対する
電子ビームの入射角度および入射位置がそれぞれ偏位し
ても、前記検出器による検出値のみによって制御してい
ることから、この制御によって、電子ビームがターゲッ
ト上において、その中心にかつ垂直に照射されるように
することはできなかった。

【０００６】このため、制動Ｘ線の線量分布の悪化、お
よび照射野と非照射野との境界のぼけのそれぞれの完全
な除去は期待し得なかった。

【０００７】したがって、ターゲットに対する電子ビー
ムの入射角度および入射位置のそれぞれの独立した制御
ができ、これにより、制動Ｘ線の線量分布の悪化および
照射野と非照射野との境界のぼけの完全な除去が要望さ
れていた。

【０００８】それ故、本発明はこのような事情に基づい
てなされたものであり、その目的とするところのもの
は、ターゲットに対する電子ビームの入射位置および入
射角度をそれぞれ独立に制御することのできる放射線治
療装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、第１偏向用電磁石と、第２偏向用
電磁石と、ターゲットと、平坦化フィルタとを順次備え
る放射線治療装置において、前記ターゲットはそれに照
射される電子ビームの位置のずれ量を検知できるように
構成するとともに、その位置のずれ量に応じた各電流を
前記第１偏向用電磁石および第２偏向用電磁石に流すこ
とにより、前記電子ビームのターゲットに対する位置ず
れ量を補正する手段を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１０】また、本発明は、第１偏向用電磁石と、第
２偏向用電磁石と、ターゲットと、平坦化フィルタと、
検出器とを順次備える放射線治療装置において、前記タ
ーゲットに対する電子ビームの位置情報を格納する記憶
装置と、Ｘ線の前記検出器に対する位置のずれ量を検知
し、このずれ量と前記記憶装置に格納されている位置情
報との差分をとり、この差分量に応じた各電流を前記第
１偏向用電磁石および第２偏向用電磁石に流すことによ
り、前記電子ビームのターゲットに対する入射角度のず
れ量を補正する手段を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１１】

【作用】このように構成した放射線治療装置において、
まず前者の発明は、ターゲットに電子ビームの入射位置
のずれを検知できるセンサとして機能させることによっ
て、電子ビームのターゲットに対する入射位置ずれを直
接検知できるようにしたものである。

【００１２】したがって、該入射位置ずれに対応する電
流を第１偏向用電磁石および第２偏向用電磁石に流すこ
とによって、電子ビームのターゲットに対する入射位置
ずれを補正することができるようになる。

【００１３】また、後者の発明は、前記ターゲットから
得られる電子ビームの入射位置情報に基づいて、検出器
から得られる情報から電子ビームの入射角度を独立に補
正するものである。

【００１４】すなわち、検出器から得られる情報から該
入射位置情報の差分をとり、この差分量に応じた各電流
を前記第１偏向用電磁石および第２偏向用電磁石に流す
ことにより、前記電子ビームのターゲットに対する入射
角度のずれ量を補正することができるようになる。

【００１５】

【実施例】図２は、本発明による放射線治療装置の一実
施例を示す概略構成図である。

【００１６】同図において、まず、図示しない加速器か
ら電子ビーム７が照射され、この電子ビーム７は、その
照射方向に順次配置された偏向用電磁石５Ａおよび５Ｂ
をそれぞれ通過してターゲット１に入射するようになっ
ている。

【００１７】そして、電子ビーム７が入射された該ター
ゲット１からは制動Ｘ線が発生するようになっている。
なお、このターゲット１は後に詳述するように電子ビー
ム７の入射位置を検出するセンサを兼ねたものとなって
いる。

【００１８】ターゲット１からの制動Ｘ線は、平坦化フ
ィルタ２を通過するようになっており、この平坦化フィ
ルタ２によって平坦な線量分布が与えられるようになっ
ている。

【００１９】そして、該平坦化フィルタ２を通過して平
坦な線量分布を有した制動Ｘ線は検出器３を通過するよ
うになっている。この検出器３は制動Ｘ線の線量分布に
おける平坦度を検出するものとなっている。

【００２０】該検出器３を通過した制動Ｘ線は、さらに
コリメータブロック４を通過するようになっており、こ
のコリメータブロック４によって所定の照射野を有して
照射されるようになっている。

【００２１】また、前記ターゲット１および検出器３か
らは、それぞれ電子ビーム７の入射位置に相当する検出
信号および制動Ｘ線の入射位置に相当する信号が出力さ
れるようになっており、これら各信号は制御ユニット９
に入力されるようになっている。

【００２２】そして、該制御ユニット９では、前記各信
号に基づいて前記偏向用電磁石５Ａおよび５Ｂに制御電
流を流し、これにより、電子ビーム７のターゲット１に
対する位置および角度のずれを補正するようになってい
る。

【００２３】次に、上述した各部品うち主要な部品の構
成あるいは作用について更に詳述する。

【００２４】ターゲット１ 図３（ａ）は、ターゲット１の一実施例を示す斜視構成
図である。同図において、全体形状が円筒形となってお
り、そのほぼ中心を通る十字の分割線によってそれぞれ
分割された四つのターゲット片１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ
から構成されている。

【００２５】ここで、各ターゲット片１ａ、１ｂ、１
ｃ、１ｄの分割面は、図３（ａ）のｂ−ｂ線における断
面図である図３（ｂ）に示すように、電子ビーム７の照
射方向に対して角度θを有した斜面となり、対向する他
のターゲット片の分割面と平行かつわずかの隙間で離間
されている。

【００２６】このように各ターゲット片１ａ、１ｂ、１
ｃ、１ｄの分割面を斜面としたのは、ターゲット１の主
表面のいかなる箇所において電子ビーム７が照射されて
も制動Ｘ線の発生効率を同一とするためである。

【００２７】いくぶんの広がりをもって照射された電子
ビーム７がターゲット１の主表面の中央に位置付けられ
ている場合は、各ターゲット片１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ
から取りだされる電流は全く等しくなり、その均衡が崩
れた状態から該電子ビーム７のターゲット１に対する位
置づれを検出することができることになる。

【００２８】なお、各ターゲット片１ａ、１ｂ、１ｃ、
１ｄから取りだされる電流に相当する各信号は、図２に
示した制御ユニット９に入力され、この制御ユニット９
にて該電子ビーム７のターゲット１に対する位置ずれを
算出するようになっている。

【００２９】図４は、ターゲット１の他の実施例を示す
斜視構成図である。図３と同符号のものは同一の機能を
有するものである。図３と異なる構成は、中心部におい
て、主表面が円形のターゲット片１ｅが設けられてい
る。電子ビーム７はターゲット１の中心に照射されるこ
とが通常なことから、ここの部分において分割部が位置
づけられないように配慮したものである。したがって、
周辺に位置づけられる各ターゲット片のうちでいずれか
のターゲット片に電子ビーム７が照射されているかで、
該電子ビーム７の位置ずれを検出することができるよう
になる。なお、他のターゲット片と対向する分割面は斜
面となっていることは上述したと同様である。

【００３０】平坦化フィルタ２ ターゲット１からの制動Ｘ線は、その照射野の中心にお
いてもっとも密度が高く中心からずれるにしたがって低
くなる分布を有する。このため、平坦化フィルタ２を通
過させることにより該分布を一様にしている。

【００３１】図５は、平坦化フィルタ２を通過した後の
照射野の中心からの距離に対するＸ線線量の分布を実線
で示したグラフである。なお、図中点線は平坦化フィル
タ２を通過する前の照射野の中心からの距離に対するＸ
線線量の分布を示すものである。

【００３２】しかし、図５の実線に示した平坦な分布
は、ターゲット１に対して電子ビーム７が垂直、かつ中
心に照射された場合で、それらにずれが生じると分布は
平坦にならなくなる。

【００３３】図６は、ターゲット１に対して電子ビーム
７が垂直に照射されず、ある角度を有して入射した場合
の分布を示したものである。分布は平坦にならず、照射
野の位置によってＸ線線量に差異をもたらすようにな
る。

【００３４】また、図７は、ターゲット１に対して電子
ビーム７が中心からずれた位置に照射された場合の分布
を示したものである。同様に、分布は平坦にならず、照
射野の位置によってＸ線線量に差異をもたらすようにな
る。しかも、照射野と非照射野との境界がぼけた状態に
なってしまう。

【００３５】検出器３ 図８は、検出器３の一実施例を示す斜視構成図である。
同図において、全体形状が円形となっており、そのほぼ
中心を通る十字の分割線によってそれぞれ分割された四
つの電離箱を形成する集電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと
高圧電極３ｅとから構成されている。

【００３６】制動Ｘ線の照射により、各集電極３ａ、３
ｂ、３ｃ、３ｄからそれぞれ取り出せる電流の割合から
線量分布の平坦度を検出することができるようになる。

【００３７】なお、各集電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄか
ら取りだされる電流に相当する各信号は、図２に示した
制御ユニット９に入力され、この制御ユニット９にて線
量分布の平坦度を算出するようになっている。

【００３８】また、図９は、検出器３の他の実施例を示
す斜視構成図である。図８の場合と異なるのは、その中
心部にさらに分割された集電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ
が備えられたものとなっている。このようにした場合、
より正確な検出をすることができる。

【００３９】偏向用電磁石５Ａおよび偏向用電磁石５Ｂ 図１０は、ターゲット１に対する電子ビーム７の照射位
置を定めるため、偏向用電磁石５Ａおよび偏向用電磁石
５Ｂに流す電流と電子ビーム７の偏向を示した説明図で
ある。

【００４０】同図において、偏向用電磁石５Ａに電流Ｉ
₀を、偏向用電磁石５Ｂに電流−Ｉ₀を流すことにより、
電子ビーム７は、それぞれθ₀、−θ₀だけ角度偏位さ
れ、ターゲット１上に偏位ｘをもってずれることにな
る。

【００４１】したがって補正量に相当する偏位ｘは該電
流Ｉ₀で制御することができる。

【００４２】図１１は、ターゲット１に対する電子ビー
ム７の照射角度を定めるため、偏向用電磁石５Ａおよび
偏向用電磁石５Ｂに流す電流と電子ビーム７の偏向を示
した説明図である。

【００４３】同図において、偏向用電磁石５Ａに電流Ｉ
₁を、偏向用電磁石５Ｂに電流Ｉ₂を流すことにより、電
子ビーム７は、それぞれθ₁、θ₂だけ角度偏位され、タ
ーゲット１上に入射角度θ₃をもって入射されることに
なる。

【００４４】したがって補正量に相当する入射角度θ₃
は該電流Ｉ₁、Ｉ₂で制御することができる。

【００４５】そして、この場合、検出器３から得られる
情報は、電子ビーム７の入射角度情報の他に入射位置情
報を含んだものとなることから、予め、前記ターゲット
１から得られる電子ビーム７の入射位置情報を図示しな
い記憶装置に格納し、検出器３から得られる情報と該記
憶装置に格納された情報との差分をとった情報に基づい
て補正することによって、入射角度の制御を独立に行な
うことができるようになる。

【００４６】制御ユニット９ 上述したように、本実施例では、特に、ターゲット１お
よび検出器３からのそれぞれの検出信号を入力し、この
入力値に基づいて演算し、偏向用電磁石５Ａおよび５Ｂ
にそれぞれ適当な電流値を流すようになっている。な
お、図１に示す記号における添字は、前記図１０および
図１１の場合とは異なった意味を有し、同じ意味を有す
るものではない。

【００４７】すなわち、図１に示すように、Ｉ₁、Ｉ₂、
θ₁、θ₂、ｌ₁、ｌ₂の関係が与えられている場合、次の
関係式が成り立つ。

【００４８】

【数１】 θ₁＝ｈＩ₁ ……（１） θ₂＝ｈＩ₂

【００４９】

【数２】 θ＝θ₁＋θ₂＝ｈ（Ｉ₁＋Ｉ₂） ……（２） ｘ＝（ｌ₁＋ｌ₂）θ₁＋ｌ₂θ₂

【００５０】

【数３】 ＝ｈ｛（ｌ₁＋ｌ₂）Ｉ₁＋ｌ₂Ｉ₂｝ ……（３） したがって、それぞれの変化量は、

【００５１】

【数４】 ｄθ₁＝ｈｄＩ₁ ……（４） ｄθ₂＝ｈｄＩ₂

【００５２】

【数５】 ｄθ＝ｄθ₁＋ｄθ₂＝ｈ（ｄＩ₁＋ｄＩ₂） ……（５）

【００５３】

【数６】 ｄｘ＝ｈ｛（ｌ₁＋ｌ₂）ｄＩ₁＋ｌ₂ｄＩ₂｝ ……（６） で表せる。

【００５４】そして、式５および式６から、次の式７が
得られる。

【００５５】

【数７】

【００５６】この行列式における判別式は零でないため
に、数学上の見地からしてもｄθとｄｘとはそれぞれ独
立であるということができる。

【００５７】たとえば、ｄＩ₁＝−ｄＩ₂の関係を保つ場
合、すなわち入射角度を変更せずに、入射位置を変える
場合を考える。ｄＩ₁＝−ｄＩ₂＝ｄｉとした場合、式７
から、

【００５８】

【数８】

【００５９】となり、入射角度を変化させることなく入
射位置を変化させることができる。

【００６０】次に、（ｌ₁＋ｌ₂）ｄＩ₁＝−ｌ₂ｄＩ₂の
関係を保つ場合、すなわち入射位置を変更せずに、入射
角度を変える場合を考える。（ｌ₁＋ｌ₂）ｄＩ₁＝−ｌ₂
ｄＩ₂＝ｄｊとした場合、式７から、

【００６１】

【数９】

【００６２】となり、入射位置を変化させることなく入
射角度を変化させることができる。

【００６３】以上説明した実施例による放射線治療装置
によれば、ターゲットに電子ビームの入射位置のずれを
検知できるセンサとして機能させることによって、電子
ビームのターゲットに対する入射位置ずれを直接検知で
きるようなる。

【００６４】また、前記ターゲットから得られる電子ビ
ームの入射位置情報に基づいて、検出器から得られる情
報から電子ビームの入射角度を独立に補正することがで
きるようになる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による放射線治療装置によれば、ターゲットに対
する電子ビームの入射位置および入射角度をそれぞれ独
立に制御することかできるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による放射線治療装置の効果を説明す
るための説明図である。

【図２】 本発明による放射線治療装置の一実施例を示
す概略構成図である。

【図３】 （ａ）はターゲットの一実施例を示す斜視構
成図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線における断面図であ
る。

【図４】 ターゲットの他の実施例を示す斜視構成図で
ある。

【図５】 平坦化フィルタを通過した後の照射野の中心
からの距離に対するＸ線量の分布を示したグラフであ
る。

【図６】 ターゲットに対して電子ビームが垂直に照射
されず、ある角度を有して入射した場合の分布を示した
グラフである。

【図７】ターゲットに対して電子ビームが中心からずれ
た位置に照射された場合の分布を示したグラフである。

【図８】 検出器の一実施例を示す斜視構成図である。

【図９】の実施例を示す斜視構成図である。

【図１０】 ターゲットに対する電子ビームの照射位置
を定めるため、偏向用電磁石に流す電流と電子ビームの
偏向を示した説明図である。

【図１１】 ターゲットに対する電子ビームの照射角度
を定めるため、偏向用電磁石に流す電流と電子ビームの
偏向を示した説明図である。

【符号の説明】

１ ターゲット ２ 平坦化フィルタ ３ 検出器 ５ 偏向用電磁石 ７ 電子ビーム ９ 制御ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小柳 慶二 千葉県柏市新十余二２番１号 株式会社日 立メディコ技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１偏向用電磁石と、第２偏向用電磁石
   と、ターゲットと、平坦化フィルタとを順次備える放射
   線治療装置において、前記ターゲットはそれに照射され
   る電子ビームの位置のずれ量を検知できるように構成す
   るとともに、その位置のずれ量に応じた各電流を前記第
   １偏向用電磁石および第２偏向用電磁石に流すことによ
   り、前記電子ビームのターゲットに対する位置ずれ量を
   補正する手段を設けたことを特徴とする放射線治療装
   置。
2. 【請求項２】 第１偏向用電磁石と、第２偏向用電磁石
   と、ターゲットと、平坦化フィルタと、検出器とを順次
   備える放射線治療装置において、前記ターゲットに対す
   る電子ビームの位置情報を格納する記憶装置と、Ｘ線の
   前記検出器に対する位置のずれ量を検知し、このずれ量
   と前記記憶装置に格納されている位置情報との差分をと
   り、この差分量に応じた各電流を前記第１偏向用電磁石
   および第２偏向用電磁石に流すことにより、前記電子ビ
   ームのターゲットに対する入射角度のずれ量を補正する
   手段を設けたことを特徴とする放射線治療装置。
3. 【請求項３】 請求項１あるいは請求項２記載の発明に
   おいて、前記ターゲットは複数に分割され、それぞれの
   ターゲット片から検出される電流検出によって、ターゲ
   ットに対する電子ビームの位置ずれ量を検知することを
   特徴とする放射線治療装置。