JPH0975468A - 放射線治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】照準と照射を併行して行なうことにより、正確
な照準に基づいて確実かつ安全な照射を行なえる放射線
治療装置を提供すること。 【解決手段】患部に放射線を照射することにより治療を
行なう放射線治療装置において、前記患部の撮像を行な
う撮像手段（１０）と、この撮像手段（１０）による撮
像結果に基づき照射野の位置決めを行なう位置決め手段
（２３，２５）と、この位置決め手段（２３，２５）で
位置決めされた照射野へ所定の線量を所定時間照射する
照射手段（１０，２６，２７）とを備え、前記撮像手段
（１０）及び前記照射手段（１０）を一体化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、患部に放射線を照
射することにより治療を行なう放射線治療装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、放射線照射治療は電子ライナック
（線形加速器）を用いて実施されてきた。この放射線照
射治療を実施する際問題となる点は、治療対象である異
常組織での吸収線量と正常組織へ及ぼす悪影響である。
前記異常組織を確実に治療するためには、致死線量を前
記異常組織へ確実に投入する必要がある。しかし、単純
に照射を行なった場合には周辺の正常組織に副作用を与
えてしまう。

【０００３】例えば、異常組織であるヘパトーマの致死
線量は６０Ｇｒａｙであるのに対して、そのヘパトーマ
の周辺の正常肝組織の致死線量は４０Ｇｒａｙである。
このため、回転照射や多門照射、または患部形状に合わ
せてコリメータ形状を調整して多門照射を行なう原体照
射（コンフォマール照射）等により、正常組織の放射線
障害を軽減する工夫が行なわれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述したような
いずれの工夫を行なっても、放射線治療装置の照射野位
置決め精度が確保できず、十分な治療効果を上げるに至
っていない。なお、照射野位置決め精度が劣化する原因
は以下の５点である。 (1) 患部の診断や位置決定に用いられるＸ線ＣＴ装置や
ＭＲＩ装置等の診断装置と治療照射装置との間の基準座
標のずれ。 (2) 診断装置及び治療照射装置は共に患者の支持にベッ
ドを使用しているが、そのベッドと患者との位置関係の
あいまいさ。 (3) 患者の呼吸に伴う患部位置の変化。 (4) 複数回の分割照射時の患部位置の変化。 (5) 線源の大きさに基づく照射半影。

【０００５】例えば、患者の頭部の小領域治療に用いら
れるガンマナイフは、その患者の頭蓋骨に位置決め用の
フレームを機械的に固定し、このフレームを基準として
診断撮像装置及び治療照射装置を使用する。それととも
に、一つの線源を多数の小線量源に分割することによ
り、ガンマ線特有の線源の大きさに基づいて照射半影を
極小化している。これにより上記各問題を解決し、高い
治療実績を達成している。

【０００６】しかし、ガンマナイフは胸部や腹部等前記
フレームの装着が不可能な部位には適用できず、仮に正
確な基準座標設定ができたとしても患者の呼吸に伴う患
部位置の変化には対応できない。このような呼吸による
患部位置の変化を補正するために、種々の呼吸同期装置
が開発、評価されている。しかし、どの装置も患者の呼
吸による外見的な体型の変化を基に患部の位置を推定す
る方式を採用しており、患者の個人差や呼吸運動の一様
性の点で位置決め補正精度に問題がある。本発明の目的
は、照準と照射を併行して行なうことにより、正確な照
準に基づいて確実かつ安全な照射を行なえる放射線治療
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の放射線治療装置は以下の如く
構成されている。 （１）本発明の放射線治療装置は、患部に放射線を照射
することにより治療を行なう放射線治療装置において、
前記患部の撮像を行なう撮像手段と、この撮像手段によ
る撮像結果に基づき照射野の位置決めを行なう位置決め
手段と、この位置決め手段で位置決めされた照射野へ所
定の線量を所定時間照射する照射手段と、を備え、前記
撮像手段及び前記照射手段を一体化している。 （２）本発明の放射線治療装置は上記（１）に記載の装
置であって、かつ前記撮像手段による撮像及び前記照射
手段による照射を複数方向から行なうよう前記撮像手段
及び前記照射手段を回転駆動する手段を備える。 （３）本発明の放射線治療装置は上記（１）または
（２）に記載の装置であって、かつ前記位置決め手段に
て位置決めされた照射野の深度に応じて前記照射手段で
照射する線量を制御する手段を備える。

【０００８】上記手段（１）〜（３）を講じた結果、そ
れぞれ次のような作用が生じる。 （１）本発明の放射線治療装置は、患部の撮像を行なう
撮像手段と位置決めされた照射野へ所定の線量を所定時
間照射する照射手段とを一体化するので、撮像のための
手段と照射のための手段との基準軸のずれがなくなり、
１回の撮像および照射を短時間に患者を動かすことな
く、患者が呼吸を止めた状態で行なえ、患部に大線量を
照射可能となる。そして患者の呼吸に起因する患部の移
動や照射位置ずれを解消できる。また、複数回の分割照
射に伴う患部位置の変化等の位置ずれを解消できる。 （２）本発明の放射線治療装置は、撮像及び照射を複数
方向から行なうよう撮像手段及び照射手段を回転駆動す
るので、照射治療の際照準と照射を併行して多方向から
行なえる。また、複数方向、連続回転照射が可能なの
で、照射野以外への放射線障害を防止できる。 （３）本発明の放射線治療装置は、位置決めされた照射
野の深度に応じて照射する線量を制御するので、正常組
織の放射線障害を最小限度に抑えるよう、患部に必要と
する線量を集中して照射することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１の（ａ）および（ｂ）は、本
発明の実施の形態に係る放射線治療装置における中枢部
である撮像／照射部１０の概略構成を示す断面図であ
り、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。

【００１０】図１の（ａ）及び（ｂ）において、加速器
１は電子銃１１、集束コイル１２、進行波型加速管１３
及びＸ線変換ターゲット／コリメータ１４から構成され
ている。電子銃１１は進行波型加速管１３の上端部に取
付けられており、Ｘ線変換ターゲット／コリメータ１４
は進行波型加速管１３の下端部に取付けられている。ま
た集束コイル１２は、進行波型加速管１３を包囲するよ
う設置されている。さらに進行波型加速管１３の下部に
はダミーロード１５が取り付けられ、進行波型加速管１
３の上部には加速マイクロ波の入力口１６が取り付けら
れている。

【００１１】加速器１の下方にはベッド２が設置されて
おり、このベッド２上には患者４が横たわっている。さ
らにベッド２の下方には撮像用センサアレイ３が設置さ
れている。なお、加速器１と撮像用センサアレイ３はビ
ーム軸ａ上で一体化している。また、加速器１に入力口
１６から加速マイクロ波が印加された場合の電子銃１１
の加速電圧は１００ｋＶ〜１５０ｋＶとする。

【００１２】加速器１に加速マイクロ波が印加されない
場合即ちＸ線ＣＴ撮像時は、電子銃１１から出力される
電子ビームは集束コイル１２の磁界中を加速せずに進
む。そしてＸ線変換ターゲット１４でＸ線に変換され、
Ｘ線ＣＴ撮像用のＸ線源となる。電子銃１１から出力さ
れる電子ビームの電流量は電子銃グリッド電圧により制
御される。そしてＸ線変換ターゲット１４から出力され
た撮像用のＸ線はベッド２上の患者４を通過した後、該
Ｘ線変換ターゲット１４に対向して設置されている撮像
用センサアレイ３に受け入れられる。上述したように加
速器１と撮像用センサアレイ３はビーム軸ａ上で一体と
なっており、回転軸ｂを中心として患者４の周囲で回転
する。この回転に伴い、約１８０度の半周円の範囲内で
複数方向から撮像を行なうことができる。

【００１３】また患者４を固定したベッド２は、術者に
よる所定の操作に基づき矢印ｃ（前後）、矢印ｄ（上
下）および矢印ｅ（左右）方向へ移動可能となってい
る。その移動に伴い照射野全体の撮像を行ない、照射野
全体の断層撮影及び把握を行なう。その後、患者４を固
定したベッド２が再び移動し、照射目標が加速器１の回
転軸ｂ上に位置するよう制御される。

【００１４】次に、照射目標付近の撮像を高速で行な
い、術者が照準を確認した後治療照射を行なう。この照
射の際、進行波型加速管１３の入力口１６から加速マイ
クロ波を入力することにより電子が加速され、該電子が
６ＭｅＶ〜１６ＭｅＶのエネルギーでＸ線変換ターゲッ
ト１４に当たり、ほぼ同エネルギーのＸ線に変換され
る。このＸ線は治療放射線として患者４の患部に照射さ
れる。その際、照射線量は撮像用センサアレイ３でモニ
タされる。なお、電子の加速エネルギーは照射野深度に
応じて最適値に制御される。また、前記加速エネルギー
は電子ビーム電流量及び加速マイクロ波電力により制御
される。これにより、最適な照射線量が患部に照射され
る。

【００１５】上述したような照準のための撮像から照射
までの経緯を１照射と定義し、この１照射を２０秒以内
で完了する。なおこの間、患者４が意図的に呼吸を止め
ることにより、呼吸に起因する照射目標の移動を防止す
る。そして加速器１を回転軸ｂを中心として回転させ照
射方向を変えることにより、一つの照射目標に対して約
１８０度の半周円の範囲内で複数方向から照射を行なう
ことができる。この加速器１が回転する期間に患者の呼
吸に起因する微妙な照準のずれが発生した場合、その修
正は術者が所定の操作に基づきベッド２を移動すること
により行なう。

【００１６】図２は、当該放射線治療装置の制御システ
ムの構成を示すブロック図である。以下、図２に基づき
当該制御システムの動作を説明する。図２における撮像
／照射部１０は当該放射線治療装置の中枢部であり、図
１に示した加速器１、ベッド２および撮像用センサアレ
イ３からなる。

【００１７】Ｘ線ＣＴ撮像時に撮像用センサアレイ３で
取得されたＸ線画像を示す信号Ｓ１ａは、センサアレイ
信号増幅／ＡＤ変換部２１に入力され、増幅およびＡＤ
変換される。そしてセンサアレイ信号増幅／ＡＤ変換部
２１から出力されたＸ線画像を示す信号Ｓ２はＣＴ信号
処理部２２に入力され、後述するセンサアレイ位置信号
Ｓ１７を基に画像処理された後、診断画像Ｓ３として術
者インタフェース装置２３へ出力される。これにより術
者インタフェース装置２３のディスプレイには、撮像の
位置基準とともに診断画像が表示される。その一方で、
ＣＴ信号処理部２２から出力された画像は線量管理計算
機２４へ照射野データとして供給される。

【００１８】そして、術者が術者インタフェース装置２
３のディスプレイに表示された診断画像を参照し、術者
インタフェース装置２３にて所定の操作を行なうことに
より、システム制御装置２５へ照射位置（または観察）
指示及び治療照射（または診断照射）指示のための信号
Ｓ６が出力される。システム制御装置２５では、術者イ
ンタフェース２３から入力した信号Ｓ６に基づき、当該
制御システム全体の制御がなされる。システム制御装置
２５はクライストロンモジュレータ／電子銃高電圧源２
６へ電子銃トリガ・電流／クライストロントリガ信号Ｓ
７を出力する。クライストロンモジュレータ／電子銃高
電圧源２６は信号Ｓ７を入力すると、加速器１へ１００
ｋＶ〜１５０ｋＶの電子銃加速電圧Ｓ８及び電子ビーム
電流制御用のグリッド電圧を供給するとともに、クライ
ストロン増幅器２７へクライストロン加速電圧Ｓ９を供
給する。

【００１９】また、システム制御装置２５はクライスト
ロンＲＦドライバ２８へクライストロン出力コマンドＳ
１０を出力する。クライストロンＲＦドライバ２８は入
力したクライストロン出力コマンドＳ１０に基づきクラ
イストロン増幅器２７へクライストロンＲＦ源Ｓ１１を
供給する。これによりクライストロン増幅器２７は加速
器１における入力口１６へ加速用マイクロ波を出力す
る。

【００２０】上記の動作と共にシステム制御装置２５
は、駆動制御部２９へ位置設定コマンド／加速器位置・
ベッド位置信号Ｓ１２を出力する。駆動制御部２９は、
システム制御装置２５から位置設定コマンド／加速器位
置・ベッド位置信号Ｓ１２を入力すると、加速器・セン
サアレイ回転駆動機構３０から入力した位置信号Ｓ１３
およびベッド直線移動駆動機構３１から入力した位置信
号Ｓ１４に基づき、加速器・センサアレイ回転駆動機構
３０へ角度コマンドＳ１５を出力するとともに、ベッド
直線移動駆動機構３１へベッド位置コマンドＳ１６を出
力する。これにより、加速器・センサアレイ回転駆動機
構３０は加速器１およびセンサアレイ３の回転駆動を制
御するとともに、ベッド直線移動駆動機構３１はベッド
２の直線駆動を制御する。また駆動制御部２９は加速器
・センサアレイ回転駆動機構３０から入力した位置信号
Ｓ１３を基に、ＣＴ信号処理部２２へセンサアレイ３の
位置を示す信号Ｓ１７を出力する。

【００２１】一方、真空排気・冷却系制御／インタロッ
ク部３２はシステム制御装置２５をモニタしつつ、加速
器１に接続されている真空排気系３３および冷却系３４
の制御を行なうと共に、これらに係るインタロック制御
を行なう。

【００２２】そして治療照射がなされると、センサアレ
イ３から出力された照射線量を示す信号Ｓ１ｂは、セン
サアレイ信号増幅／ＡＤ変換部２１を介して照射線量信
号Ｓ４として線量管理計算機２４に入力される。線量管
理計算機２４では、入力した照射線量信号Ｓ４を基に、
照射野即ち異常組織の積算線量及びその周辺の正常組織
の積算線量を計算し、その結果を術者インタフェース装
置２３へ線量管理グラフィック信号Ｓ５として出力す
る。術者インタフェース装置２３では、入力した線量管
理グラフィック信号Ｓ５を基に自身のディスプレイ上に
照射野画像を色別して表示する。この表示は術者により
治療計画の際参考とされる。

【００２３】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。 （実施の形態の作用効果） (1) 診断用撮像装置と治療照射装置を一体化したので、
診断用撮像装置と治療照射装置との間の基準軸のずれの
問題を解消できる。 (2) 患者の状態を変えず、一方向からの患部の撮像／位
置決め及び照射を十数秒程度の短時間に完了でき、さら
に患者が呼吸を止めた状態で一方向／一回の照射が完了
できるので、ベッドと患者の位置関係のあいまいさや、
患者の呼吸に伴う患部位置の変化／照射位置のずれ及び
複数回の分割照射に伴う患部位置の変化等の位置ずれを
解消できる。また、これらの問題を解消するために、高
速の画像信号処理装置及び大線量であり照射野深度に応
じてエネルギー（放射線硬度）を最適値に制御可能なＸ
線／電子線治療照射装置を採用している。 (3) 放射線障害の防止のために治療照射を数１０方位か
ら実施し、立体的な線量管理／治療計画を行なうために
線量管理計算機を備えている。これにより正常組織の放
射線障害を最小限度に抑え、患部に必要線量を集中する
ことができる。また前記線量管理計算機は、撮像／照射
部からの照射野データおよび照射線量データに基づき、
患部及び周辺組織の被暴線管理を行なえる。 (4) 照射深度に応じて透過率を調整できるよう線質調整
機能を備えることにより、照射方位に応じて患部深度が
変化しても該患部まで確実に透過する線質を確保でき
る。

【００２４】（実施の形態のまとめ）実施の形態に示さ
れた構成及び作用効果をまとめると次の通りである。 ［１］実施の形態に示された放射線治療装置は、患部に
放射線を照射することにより治療を行なう放射線治療装
置において、前記患部の撮像を行なう撮像手段（１０）
と、この撮像手段（１０）による撮像結果に基づき照射
野の位置決めを行なう位置決め手段（２３，２５）と、
この位置決め手段（２３，２５）で位置決めされた照射
野へ所定の線量を所定時間照射する照射手段（１０，２
６，２７）とを備え、前記撮像手段（１０）及び前記照
射手段（１０）を一体化する。

【００２５】このように上記放射線治療装置において
は、患部の撮像を行なう撮像手段（１０）と位置決めさ
れた照射野へ所定の線量を所定時間照射する照射手段
（１０）とを一体化するので、撮像のための手段と照射
のための手段との基準軸のずれがなくなり、１回の撮像
および照射を短時間に患者を動かすことなく、患者が呼
吸を止めた状態で行なえ、患部に大線量を照射可能とな
る。そして患者の呼吸に起因する患部の移動や照射位置
ずれを解消できる。また、複数回の分割照射に伴う患部
位置の変化等の位置ずれを解消できる。 ［２］実施の形態に示された放射線治療装置は上記
［１］に記載の装置であって、かつ前記撮像手段（１
０）による撮像及び前記照射手段（１０，２６，２７）
による照射を複数方向から行なうよう前記撮像手段（１
０）及び前記照射手段（１０）を回転駆動する手段（２
９，３０，３１）を備える。

【００２６】このように上記放射線治療装置において
は、撮像及び照射を複数方向から行なうよう撮像手段
（１０）及び照射手段（１０）を回転駆動するので、照
射治療の際照準と照射を併行して多方向から行なえる。
また、複数方向、連続回転照射が可能なので、照射野以
外への放射線障害を防止できる。 ［３］実施の形態に示された放射線治療装置は上記
［１］または［２］に記載の装置であって、かつ前記位
置決め手段（２３，２５）にて位置決めされた照射野の
深度に応じて前記照射手段（１０）で照射する線量を制
御する手段（２５，２６，２７）を備える。

【００２７】このように上記放射線治療装置において
は、位置決めされた照射野の深度に応じて照射する線量
を制御するので、正常組織の放射線障害を最小限度に抑
えるよう、患部に必要とする線量を集中して照射するこ
とができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の放射線治療装置によれば、患者
が呼吸することにより移動してしまい、正確な位置決め
が困難な胸部から腹部にかけての臓器に対する効果的な
治療照射を、正確な照準で確実かつ安全に行なえる。ま
た頭部等従来ガンマナイフ等により治療されてきた部位
についても代替の治療装置として適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る放射線治療装置にお
ける中枢部の概略構成を示す断面図であり、（ａ）は側
面図、（ｂ）は正面図。

【図２】本発明の実施の形態に係る放射線治療装置の制
御システムの構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１０…撮像／照射部 １…加速器 １１…電子銃 １２…集束コイル １３…進行波型加速管 １４…Ｘ線変換ターゲット／コリメータ １５…ダミーロード １６…入力口 ２…ベッド ３…撮像用センサアレイ ４…患者 ２１…センサアレイ信号増幅／ＡＤ変換部 ２２…ＣＴ信号処理部 ２３…術者インタフェース装置 ２４…線量管理計算機 ２５…システム制御装置 ２６…クライストロンモジュレータ／電子銃高電圧源 ２７…クライストロン増幅器 ２８…クライストロンＲＦドライバ ２９…駆動制御部 ３０…加速器・センサアレイ回転駆動機構 ３１…ベッド直線移動駆動機構 ３２…真空排気・冷却系制御／インタロック部 ３３…真空排気系 ３４…冷却系 ａ…ビーム軸 ｂ…回転軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】患部に放射線を照射することにより治療を
   行なう放射線治療装置において、 前記患部の撮像を行なう撮像手段と、 この撮像手段による撮像結果に基づき照射野の位置決め
   を行なう位置決め手段と、 この位置決め手段で位置決めされた照射野へ所定の線量
   を所定時間照射する照射手段と、を備え、 前記撮像手段及び前記照射手段を一体化したことを特徴
   とする放射線治療装置。
2. 【請求項２】前記撮像手段による撮像及び前記照射手段
   による照射を複数方向から行なうよう前記撮像手段及び
   前記照射手段を回転駆動する手段を具備したことを特徴
   とする請求項１に記載の放射線治療装置。
3. 【請求項３】前記位置決め手段にて位置決めされた照射
   野の深度に応じて前記照射手段で照射する線量を制御す
   る手段を具備したことを特徴とする請求項１または２に
   記載の放射線治療装置。