JPH0686832A - 定位的放射線治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 患部の位置変動を、定位治療を行いながら監
視して、アイソセンタへの正しい位置決めを行いたい。 【構成】 コリメータホルダ４には、定位法用コリメー
タ２と平坦化フィルタ３とを設けておく。このホルダ４
を駆動装置５で回転させるとコリメータ２とフィルタ３
とが交互にＸ線照射経路上に現れる。そこで、Ｘ線ター
ゲットへの電子線の発生を、このコリメータ２とフィル
タ３との出現に合わせて行わせる。かくして、定位治療
を行いながら、透視像による監視をすることができる。
尚、多素子検出器１１が透視データを検出している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線線束をしぼって集
中的に患部へ照射して治療する定位的放射線治療装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】定位的放射線治療装置の従来例には、特
許出願公表平２−５０３５２１号がある。この従来例
は、ガントリの先端に取り付けた定位法用コリメータに
よりＸ線しぼっておき、治療台を鉛直軸のまわりに回転
させたり、ガントリを水平軸のまわりに回転させたりし
て、そのＸ線を患部へ種々の広い角度から照射するもの
である。そのため、患部の吸収線量に比べて、その周辺
にある正常組織の吸収線量は著しく低くなる。定位的放
射線治療装置はこのような特徴を持つため、患部が精度
良く照射位置にあるときは、大きな治療効果が期待でき
る。しかし、患部が照射位置からずれた場合は、正常組
織に与える損害が多大なものとなる。従って、定位法に
おいては、非常に高い精度で常に、患部の位置と照射位
置とを一致させる必要がある。

【０００３】患部の位置を照射位置に一致させる方法は
以下のとおりである。まず診断装置（ＣＴ、ＭＲＩ、シ
ュミレータ等）を用いて、患部の位置を患者固定具、あ
るいは、皮膚上の印、等の基準から相対的に求める。次
に、患者を治療台へ移動し、基準点と照射位置を合わせ
る。最後に、患部と基準点とのずれ分だけ治療台を移動
する。

【０００４】あるいは、ライナックグラフィにより照射
位置を決める。ライナックグラフィとは治療用加速器の
放射線を用いた透視撮影のことである。このとき、定位
的放射線治療で出力する細いＸ線で透視画像を得ても、
患者のどこにＸ線を照射しているのか判らない。患部の
解剖学的位置を判断するためには、定位法用コリメータ
をはずし、広い照射野にしてから、透過画像を撮らなけ
ればならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の定位的放射線治
療装置では、患部と照射位置とを治療直前に一致できた
ものとしても、定位的放射線治療の最中は患者のどこへ
放射線を照射しているか判らない。そのため、治療中の
呼吸や心拍等に伴うからだの動きにより、患部が移動し
た場合に、正常組織へ不必要な線量を照射することにな
る。

【０００６】本発明の目的は、定位的放射線治療の最中
においても、透視画像を得て、患部の動きを監視可能に
する定位的放射線治療装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】照射野を小さくしぼる定
位法用コリメータと広い照射野の線量分布を減衰し平坦
化する平坦化フィルタとをコリメータホルダに設ける。
そのコリメータホルダを移動させる。平坦化フィルタは
透視画像を得るのに用い、定位法用コリメータは定位的
放射線治療に用いる。Ｘ線は、定位法用コリメータある
いは平坦化フィルタが所定の位置を横切る瞬間に同期さ
せて出力する。患者を透過したＸ線は、対向した多素子
Ｘ線検出器により検出する。

【０００８】

【作用】コリメータホルダの移動速度を早くすれば、治
療用の細いＸ線線束を照射する時間と透視画像を得る時
間差が小さくなる。そして、ある程度以上の移動速度に
なると、その差は気にならなくなり、定位的治療を行い
ながら同時に透視画像を得ているように見える。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の定位的放射線治療装置の実施
例図である。加速器１３から放出された電子線１４はＸ
線ターゲット１に衝突し、Ｘ線１５を放出させる。この
放出Ｘ線１５はコーン状であり、１次コリメータ１６で
所定の形状のＸ線にコリメートさせる。治療台２０に
は、患者１０が搭載されており、その患部９に放射線を
照射することで治療を行う。Ｘ線の透過方向には多素子
Ｘ線検出器１１を設けており、この検出器１１で監視用
の透視像を得る。

【００１０】１次コリメータ１６と患者１０との間にコ
リメータホルダ４を設けた。コリメータホルダ４は、駆
動装置（モータ）５の駆動軸２１に連結する。歯車２２
によって回転する円形回転体であり、図１には側面図、
図２には上面図を示す。図２に示すように、コリメータ
ホルダ４は、円周方向に交互に９０゜間隔で配置され
た、定位法用コリメータ２Ａ、２Ｂ及び平坦化フィルタ
３Ａ、３Ｂを持ち、更に最外周には位置検出用突起部６
ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、及び識別突起部７ａ、７ｂを持
つ。ホルダ４の最外周には上端部と下端部があり、上端
部に突起部６ａ〜６ｄを設け、下端部に突起部７ａ、７
ｂを設けた。

【００１１】検出器６は、突起部６ａ〜６ｄの検出用で
あり、発光ダイオード６Ａとホトトランジスタ６Ｂとよ
り成り、突起部６ａ、６ｄの通過有無によりホトトラン
ジスタ６Ｂへの光が遮断又は通過となり、これにより、
通過の有無を検出する。検出器７は、突起部７ａ、７ｂ
の検出用であり、発光ダイオード７Ａとホトトランジス
タ７Ｂとより成り、同様に突起部７ａ、７ｂの通過の有
無を検出する。

【００１２】定位法用コリメータ２（２Ａ、２Ｂ）と
は、定位法で使うスポット状Ｘ線を作るためのコリメー
タであり、中央にスポット孔２５、２６を持つ。このス
ポット孔２５、２６を通ることでＸ線のスポット化がは
かれる。

【００１３】平坦化フィルタ３（３Ａ、３Ｂ）は、治療
用Ｘ線の減衰及び透視のためのＸ線の平面的な平坦化を
はかるものであり、中央部に大きな減衰用ピークを持ち
端部でも一定の減衰をはかるような山型のコリメート機
能持つ。これによって、中央部分は弱められ、全体とし
て平面的に平坦なＸ線が得られる。定位法とは、患部治
療のための大きい線量のＸ線を使用しており、これを透
視時にも、広い部位にわたって照射することは危険であ
る。そこで、平坦化フィルタで危険のない程度まで減衰
させ、併せて平面的に分解度を均一化させるために平面
的な平坦化をはかった。

【００１４】図３には定位法用コリメータによる出力線
量と平坦化フィルタによる出力線量とを示す。横軸が中
心からの距離（位置）を示す。これから、定位法用コリ
メータではスポット状の大線量のＸ線が得られ、平坦化
フィルタでは平面的に平坦化され且つ減衰された小線量
のＸ線が得られることがわかる。

【００１５】線量モニタ８は、患者へ照射されるＸ線線
量が適正なものであるか否かの監視用に設けてある。

【００１６】加速器制御装置１２は、検出器６の突起部
通過の有無検出信号で電子線の発生の制御を行う。即
ち、通過検出信号が入力したときには電子線を発生して
Ｘ線の放出を行い、それ以外の時には電子線を発生させ
ずＸ線の放出を行わない。これによって、突起部６ａ〜
６ｄの通過時のみＸ線の放出が行われ、定位法による治
療及び透視撮影を行う。

【００１７】図２に示したように、平坦化フィルタ３
Ａ、３Ｂのみに識別用突起部７ａ、７ｂを設け、定位法
用フィルタ２Ａ、２Ｂに識別突起部を設けない理由は、
平坦化フィルタ３Ａ、３Ｂがきたか、或は定位法用コリ
メータ２Ａ、２Ｂがきたかを識別するためである。検出
器６が、突起物を検出し、又、検出器７も突起物を検出
していれば、平坦化フィルタ３Ａ、３Ｂが所定の位置に
きている。検出器６は突起物を検出しているが、検出器
７が突起物を検出していなければ、定位法用コリメータ
２Ａ、２Ｂが所定の位置にきている。平坦化フィルタ３
Ａ、３Ｂの時に、多素子検出器で得た検出値は透視用デ
ータとして、コンピュータが利用する。定位法用コリメ
ータ２Ａ、２Ｂの時に、多素子検出器で得た検出値は定
位法用のＸ線線束の形状、位置を求めるためのデータと
して、コンピュータが利用する。

【００１８】図４は、定位法放射線治療装置の全体構成
図を示す。ガントリ１００は、加速器１３からの電子線
を受け取り、照射ヘッド１０１を介してＸ線を放出させ
る。このガントリ１００は、水平軸に平行な回転軸で回
転し、回転しながらＸ線を照射ヘッド１０１から放出さ
せる。治療台２０上の患者１０の患部１０３の中心は、
アイソセンタ位置に位置決めされている。更に、治療台
２０の支持台１０２は、矢印に示すように垂直軸線に沿
って所定ピッチ角度単位で回転する。各ピッチ角度毎に
支持台１０２は停止し、この停止期間中にガントリ１０
０がその患部中心に回転し、患部１０３へスポット状Ｘ
線を照射する。

【００１９】照射ヘッド１０１には、図１に示したよう
なＸ線ターゲット１、１次コリメータ１６、コリメータ
ホルダ４、線量モニタ８が取り付けられている。コリメ
ータホルダ４は、回転しており、その回転によって、９
０゜間隔で定位法用コリメータ２Ａ、２Ｂ平坦化フィル
タ３Ａ、３Ｂが交互にＸ線照射経路上に出現する。かく
して、ガントリ１００の回転中にあっては、コリメータ
ホルダ４の回転速度に従って定位法用コリメータと平坦
化フィルタとが交互に選択され、治療用利用線束１０４
による定位治療と透視用利用線束１０５による透視とが
可能となる。コリメータホルダの回転を早くすれば、定
位的放射線治療用の細いＸ線の出力と透視用の広い平坦
化されたＸ線の出力との時間差は小さくなる。そして、
ある程度以上の回転速度になると、治療を行いながら透
視画像を得ているように見える。

【００２０】ここで得た透視画像は、病巣部のアイソセ
ンタからの位置変動検出用に使う。透視画像を高速で
得、且つ高速で透視画像から病巣部のアイソセンタから
の位置変動の様子を識別する。位置変動がわかれば、そ
の変動量をなくすように、ガントリ１００の位置制御、
支持台１０２の位置制御を行う。勿論、ガントリ１００
及び支持台１０２が位置制御できるようになっているこ
とが前提となる。これによって、定位治療を行いなが
ら、病巣部の動きなどによる位置変動を修正することが
できる。

【００２１】又、透視像を表示させておき、これをオペ
レータが監視することで患部の位置変動がわかる。それ
により、オペレータの指示で位置調整をはかってもよ
い。この場合には、自動識別及び自動位置制御は不要と
なる。

【００２２】図１、図２の実施例では、９０゜毎に定位
法治療と透視画像の取得とを行うようにしたが、病巣部
の位置変動の検出のために、それ程頻繁に透視像を得る
必要がない場合もある。又、透視像を得る間隔の幅を大
きくすることで透視時のＸ線の照射量を実質的に少なく
したい時もある。こうした、透視像を取得できる間隔を
任意に設定可能な実施例を図５に示す。図５の実施例
は、加速器制御装置１２内の電子線発生制御回路であ
る。この回路は、アンドゲート５０、５２、５５、イン
バータ５１、間隔設定用カウンタ５３、５６、オアゲー
ト５４より成る、外部からの位置検出信号とは、突起部
６ａ〜６ｄの通過で検出器６から得られる信号であり、
識別信号とは、突起部７ａ、７ｂの通過で検出器７から
得られる信号である。治療信号とは、定位治療の指令に
よって発生する信号であり、この治療信号発生中にあっ
ては、定位治療と共に位置監視のための透視像を得てい
る。透視信号とは、定位治療を行わずに、透視のみを定
位法治療装置で得る場合に発生する信号である。

【００２３】動作を説明する。 （１）、治療信号が発生している時……この時には、ア
ンドゲート５０は、位置検出信号及び識別信号の両者の
発生で“１”出力を発生する。これは、図２から明らか
なように定位法用コリメータ２Ａ、２Ｂが通過する時で
ある。この出力はオアゲート５４を通り、電子線を発生
するトリガー信号となり、電子線を発生させる。かくし
て、定位治療が実現する。一方、位置検出信号は発生し
ているが、識別信号が“０”の時にはアンドゲート５２
は“１”を発生する。これは平坦化フィルタ３Ａ、３Ｂ
が通過する時である。カウンタ５３は、アンドゲート５
２の“１”出力の数を計数するが、キャリアウトする計
数値が設定可能になっている。設定値として、Ｎを与え
れば、アンドゲート５２の出力“１”がＮ個になった時
点でキャリアウト出力“１”が発生し、オアゲート５４
を介して電子線トリガー信号を発生する。この時のコリ
メータは平坦化コリメータであり、従って、平坦化コリ
メータ３Ａ、３Ｂが次々に通過しＮ個通過時毎に透視用
Ｘ線が放出されることになる。Ｎ個は任意の値でよく、
従って、透視像を得る間隔がＮによって調整できる。

【００２４】（２）、透視信号のみがでている時……こ
の時は、アンドゲート５５の出力に対して、カウンタ５
３と同様に設定可能なカウンタ５６を介して、任意の間
隔が設定される。

【００２５】図６は本発明で利用する線量モニタの実施
例を示す。この線量モニタは透過平行平板型電離箱であ
る。高圧電極には高電圧が印加されている。信号電極Ａ
は定位的放射線治療用Ｘ線の線量をモニタするためのも
のであり、信号電極Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４は透視用Ｘ
線の線量をモニタするためのものであり、更に、線量分
布をモニタするためのものである。

【００２６】尚、リアニック、マイクロトロン等の電子
加速器は、通常、約５ｍｓの周期で約５μｓのパルス幅
の電子線を出力する。図２のようなコリメータホルダを
使用するとしたら、加速器の運転周期より、コリメータ
ホルダの回転周期は約（５ｍｓ×４）＝２０ｍｓとな
る。一方、電子線のパルス幅は５μｓ程度であり、コリ
メータホルダの回転周期の４０００分の１である。従っ
て、電子線が出力されている間、コリメータホルダは停
止しているとみなせる。

【００２７】図７は、定位治療システムの実施例図であ
る。このシステムは定位放射線治療装置１００Ａ、ガン
トリ治療台加速器制御装置１０６、ＡＤ変換器１０８、
治療装置操作卓１０７、画像処理装置１０９、ＣＲＴモ
ニタ１１０、１１４、照射位置比較装置１１３、治療計
画装置１１２、画像診断装置１１１より成る。まず、画
像診断装置１１１で患部の位置や状況の検討が行われ、
治療計画装置１１２にその治療計画が作成される。この
計画に従って、治療装置１００Ａは、操作卓１０７の指
示と制御装置と１０６とによって定位治療を行う。一
方、多素子Ｘ線検出器の信号がＡＤ変換器１０８を介し
て画像処理装置１０９に取り込まれて、透視像と治療用
利用線束の位置をＣＲＴモニタ１１０に表示する。この
画像は比較装置１１３にも送られ、治療計画時に予測し
た画像と比較され、患部がどの方向へどれだけずれたか
が計算される。ここで得られる比較像はＣＲＴモニタ１
１４に表示され、操作する人間がずれを確認できるよう
になっている。ずれの方向と距離は制御装置１０６に送
られ、治療台を移動し、位置ずれを補正する。

【００２８】次に、本実施例の各種の変形例を示す。 （１）、図２で平坦化コリメータ３Ａの突起部６ａ、７
ａの代わりに、６ｃ、６ｄと幅の異なる１個の突起部、
同じくコリメータ３Ｂの突起部６ｂ、７ｂの代わりに６
ｃ、６ｄと幅の異なる１個の突起部を設けてもよい。突
起に代わってスリット等でもよい。

【００２９】（２）、コリメータホルダ４は、９０゜間
隔に定位と平坦化との４個のコリメータを交互に９０゜
間隔に設けたが、この間隔と数は限定されない。

【００３０】（３）、コリメータホルダ４は回転形とし
たが、直線上に１つの定位法用コリメータと１つの平坦
化フィルタを設置しておき、このホルダを直線的に動か
してどちらかを選択させるようにしてもよい。

【００３１】（４）、多素子検出器の代わりに、Ｘ線／
蛍光の変換を行う蛍光板を設けておき、この出力光をＴ
Ｖカメラに撮像させるようにすれば、直接に、透視像が
得られる。

【００３２】

【発明の効果】本発明により、定位的放射線治療中にお
いても透視像をえることができ、又、治療用Ｘ線の位置
を検出できる。このため、治療の安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定位的放射線治療装置への実施例図で
ある。

【図２】本発明のコリメータホルダの実施例図である。

【図３】本発明のコリメータホルダに取り付けた定位法
用コリメータと平坦化フィルタとの特性図である。

【図４】本発明の定位的放射線治療装置の外観図であ
る。

【図５】本発明の電子線発生制御回路の実施例図であ
る。

【図６】本発明のコリメータホルダに使用する線量モニ
タの実施例図である。

【図７】本発明の定位的治療システムの実施例図であ
る。

【符号の説明】

１ Ｘ線ターゲット ２（２Ａ、２Ｂ） 定位法用コリメータ ３（３Ａ、３Ｂ） 平坦化フィルタ ４ コリメータホルダ ５ 駆動装置（モータ） ６、７ 検出器 １０ 患者 １１ 多素子Ｘ線検出器 １２ 加速器制御装置 ２０ 治療台 １００ ガントリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照射野を小さくしぼる定位法用コリメー
   タと広い照射野の線量分布を減衰し平坦化する平坦化フ
   ィルタとをコリメータホルダに設け、そのコリメータホ
   ルダを移動させ、定位法用コリメータあるいは平坦化フ
   ィルタの中心が照射野の中心を横切る瞬間に、Ｘ線を同
   期させて出力し、患者を透過してきたＸ線を、対向して
   設置した多素子Ｘ線検出器により検出することで、定位
   的放射線治療中においても、患者周辺の透視像と治療用
   Ｘ線の位置をモニタすることを特徴とした定位的放射線
   治療装置。