JPS62277972A - 放射線治療用の輪郭コリメ−タ - Google Patents

放射線治療用の輪郭コリメ−タ

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JPS62277972A
JPS62277972A JP62114395A JP11439587A JPS62277972A JP S62277972 A JPS62277972 A JP S62277972A JP 62114395 A JP62114395 A JP 62114395A JP 11439587 A JP11439587 A JP 11439587A JP S62277972 A JPS62277972 A JP S62277972A
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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】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、互いに変位可能に配置された所与の数の絞り
坂を有する放射線治療用の輪郭コリメータに関する。本
発明は特に、イオン化放射の放射場の制限、詳細には直
線加速器におけるガンマ放射の放射場の制限のために使
用されるマルチリーフ・コリメータに関する。
〔従来の技術〕
現在腫瘍の放射線治療に使用されている照射装置は、単
に直角に制限された放射場の設定を可能にする放射場コ
リメータを備えている。しかし、現在、多くの腫瘍の場
合に、線量分布が照射対象のたいていは不規則な形状(
腫瘍はたいてい球状ではない)に合わせられ得るならば
、一層良好な治療結果が達成されることが知られている
そのために放射線治療では不規則な形状の追加コリメー
タが(固々にイ乍られる。このようなコリメータの製造
のために必要な装置は市販されている。
市販されている装置では、X 1llit IIパター
ンを用いて不規則な放射場形状をハードフオーム坂から
切り取り、これを低融点の合金で鋳造することができる
。この製造手順は個々の入射角度においてのみ実行可能
であり、また相当に費用がかかる。
既に1965年に直積(「コンファメーション、レディ
オラビ−(Confirmation Radioth
erapy)J、アクタ、ラディオロギ力(Acta 
Radiologica)、サブルメント(Suppl
、) 242 (1965) 、1〜142)により任
意に変位可能な多重板原理によるコリメータ(いわゆる
“マルチリーフ・コリメータ”)の使用が提案された。
このような手作業による設定可能なコリメータは放射線
治療に世界中で種々の照射センターで使用された。しか
し、鋳造原理で製造されたコリメータにくらべての利点
はわずかである。切り取りおよび鋳造の代わりに個々の
“コリメータ板”または“絞り板”の同じく時間のかか
る手作業による設定が必要とされる。
安(iなマイクロエレクトロ二ソク制御要素が利用可能
になったので、現在種々の照射センターで電動設定可能
な多重板コリメータの開発が進められている。これらの
コリメータは中性子照射設備、光子放射源および特に直
線加速器への使用が予定されている。上記の開発は共通
に個別機駆動の原理を有する。多重板コリメータの各板
(絞り坂)は1つの固有のステップモータにより駆動さ
れる。
必要とされるステップモータの数は個別板の数に等しい
。全体で少なくとも40枚の板、従ってまた40個のス
テップモータが必要とされるので、複雑で故障しやすい
エレクトロニクスに非常に費用がかかり、また照射装置
にこのようなコリメータを組み込むのに非字に場所をと
る。
ドイツ連邦共和国特許第192300号明細書から既に
、1つのX線放射源の放射場を制限して所与のプロフィ
ルを得るために、互いに変位可能なX11不透過性の棒
片の29の群を間かい合わせて配置する方法は知られて
いる。このコリメータは、本来の“絞り板”が使用され
ないので、特に高エネルギーの光子(ガンマ放射)を応
用する放射線治療には通していない。さらに、棒片は手
作業によってのみ設定され得る。しかし、このような手
作業による設定は一般に、種々のプロフィルを有する複
数の放射場を次々と使用する放射線治療のためには遅過
ぎる。
ドイツ連邦共和国特許出願公告第1010659号明m
書から、高エネルギーの放射体、たとえばコバルト60
プレパラートの放射を絞って利用放射束を得るため、所
望の放射束の中心ビームに対して垂直に変位可能である
絞り坂を有するコリメータは知られている。このコリメ
ータでは各1つの移動要素が個々の絞り板に対して設け
られている。すべての移動要素に共通の1つの駆動機構
、たとえば1つの駆動軸は移動要素の各々と単に摩擦結
合を介して結合されている。所望の放射場の制限は、ピ
ンが差し込まれる1つの孔板により行われる。このよう
なコリメータでは、短時間のうちに新しい放射場を設定
することは明らかに困難である。さらに、このようなコ
リメータは垂直面内での揺動に適していない。すなわち
特定の位置ではコリメータ板のff1iの作用下にスリ
ップ連結が応動する。それによって絞り板が抜は落ち、
それにより輪郭の変位が生ずるであろう。さらに、スリ
ップ連結は、すべての必要な線量が1つのフラクション
で発せられるいわゆるワンタイム照射の際に患者の安全
を保証しないであろう。
ドイツ連邦共和国特許第3030332号明細書から、
ビームコーンを種々の側から制限するため、パケット状
にまとめられて並び合っており長手方向に互いに変位し
得る薄い金属ストリップから成る多くの絞り要素を使用
するX線検査装置用の一次ビーム絞りは知られている。
遠隔制御可能な設定のために各金属ストリップは一次ビ
ーム絞りの対称軸線と反対のほうを向いた側に変位方向
に対して横向きにかつ絞り面に対して垂直に延びている
突起部を存する。さらに、各金属ストリップパケットに
、個々の金属ストリップと係合可能であり1つのxy駆
動部により変位可能である移動要素が対応付けられてい
る。この輪郭コリメータも、比較的短い絞り板が使用さ
れるので、低エネルギー用にしか使用され得ない。また
、ロック装置が設けられていないので、患者の回りの3
60°回転の際に個々の絞り板が抜は落ちるであろう。
たしかに個々の絞り板に対する設定機構は存在している
が、この設定機構はわずかな絞り板重量しか動かし得な
い。さらに、その構造に起因して、やわらかく形作られ
た、すなわち段なしの輪郭のみを設定することに制限さ
れている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、冒頭に記載した種類の輪郭コリメータ
を、わずかな費用で絞り坂を簡単にかつ細かい段で変位
させ得るように、また選択された照射輪郭の位置変化に
対する十分な安全性が保証されるように構成することで
ある。
本発明の別の目的は、比較的硬い材料から成る絞り板を
使用する際にも移動の際に無理な締めつけが生じないよ
うに構成することである。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的は、本発明によれば、 a)各絞り板における歯を含んでおり、b)それぞれ1
つの第1の絞り板を残余の絞り板に対して変位させるた
め所与の数の絞り板に共通の移動機構を含んでおり、こ
の移動機構が第1の絞り板の歯と噛み合い、 C)残余の絞り板の歯と噛み合うロック装置を含んでお
り、 d)第1の絞り板の歯から隣の第2の絞り板の歯へ移動
機構を変位させるための装置を含んでおり、この変位の
際に第1の絞り板がロックされ、また第2の絞り板がロ
ック解除される ことを特徴とする輪郭コリメータにより達成される。
その際に第2の絞り板は直接に第1の絞り坂と並べて置
かれた坂である必要はなく、1つの別の板であってよい
このような輪郭コリメータでは、所与の照射方向に対し
て設定された輪郭が自ずから変化しないことが保証され
ている。それによりこのコリメータは、照射中に運動す
る放射線源と組合わせて使用するのに特に通している。
特にこのコリメータは、照射すべきII!iを取り囲む
際に使用し得る。
腫瘍は通常は不規則な形状をしている。照射治療では腫
瘍は一般に種々の照射方向から照射される。
すなわち、輪郭コリメータの通過孔または輪郭は、l1
ffi瘍を連続的またはステップ的に取り囲む際に、そ
れぞれ現在の、すなわち照射方向から見られた輪郭に迅
速に合わされ得る。それにより照射時間の短縮が可能に
され、このことは特に直線加速器から発せられる高エネ
ルギーのガンマ放射に対して有意義である。たとえばコ
ンピュータトモグラフ撮像およびそれに続(三次元計算
および照射計画によりIlt瘍のプロフィルが知られて
いる場合には、11!IXを取り囲む際に、個々の絞り
板が所与の位置からずれ、さらには抜は落ちるおそれな
しに、輪郭の変更が電動機により行われ得る。それによ
り、腫瘍が境を国定して照射され、また健全な組織が最
適に保護されるようにすることができる。
本発明の1つの実施態様は、最初にあげた絞り板となら
んで別の所与の数の絞り板が配置されており、またこれ
らの別の絞り坂に同種に構成された1つのロックおよび
ロック解除装置が対応付けられていることを特徴とする
。こうして、29の側から絞り板の変位が新たな輪郭の
設定の目的で行われ得る。このことはアクセス時間、従
ってまた照射継続時間の短縮に通ずる。
1つの別の好ましい実施態様は、中心線に対して対称な
構成を特徴とする。すなわち、この中心線の両側に、そ
れぞれ互いに変位可能な絞り板パケットが配置されてい
る。その際に両パケットの絞り坂は互いに向かって運動
し得るように配置されている。絞り板がそれぞれ中心線
を越えて他方の絞り板パケットの範囲内へ揺動し得るよ
うに構成されていることは好ましい。こうして、非対称
な放射場が設定され得る。
各絞り板の歯のなかの歯間隔が適当に選定されていれば
、個々の絞り板は多かれ少なかれ細かいステップで中心
線の方向に動かされ得る。こうし−で所望の照射プロフ
ィルを高い精度で設定することができる。
別の目的は本発明によれば、外板の内面が中心線の法線
に対して所与の角度のもとに整列しており、また絞り板
が放射線の対称線のほうを向いた縁で放射線の対称線と
反対のほうを向いた縁の厚みよりも小さい厚みを有する
ことを特徴とする輪郭コリメータにより達成される。
本発明による輪郭コリメータでは、一方では絞り板に対
して放射線に耐えかつ放射線を透過しない材料を使用し
なければならないこと、また他方ではコスト上の理由で
通常の作業方法で加工し得る材料を選定しなければなら
ないつたとえば、絞り板に過大な費用を要せずに案内溝
および歯を設けること、または絞り板を梗伏にgf磨す
ることが可能でなければならない、上記の必要条件を満
足する1つの材料はたとえばタングステン−ニッケル合
金である。このような合金は比較的硬い非弾性材料であ
る。このような材料から成る絞り板、すなわちほとんど
剛性の板が中心線から外方に、すなわち放射線の中心か
ら外れるように移動されると、幾何学的な理由から絞り
板が無理に締めつけられ、このことは絞り板の復帰を困
難にする。
この問題は、放射線の元の場所の方向に先細りの複数個
の絞り板が使用される場合に重要である。
これらの問題上は上記のような構成によることによって
解決することができる。
〔実施例〕
以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳
細に説明する。
第1図には、個々の絞り板が直列に駆動される輪郭コリ
メータ4が使用されている直線加速器2の一部分が示さ
れている。直線加速器2は治療処置の間に水平回転軸線
8の回りを回転されるガントリ6を含んでいる。直線加
速器2から発せられた放射線束の主ビームは参照符号1
0を付されている。主ビーム10は処置の間、同心に位
置する患者13の処置すべき領域12に向けられている
ガントリ6の回転軸線8、処置台16の回転軸線14お
よび放射軸線10は同心で交わっている。
第2図には輪郭コリメータ4の詳細が側面図で示されて
いる。この輪郭コリメータは、対称線20と交わる1つ
の垂直面に対して互いに対称に構成されている29の部
分すなわちサイドI、■から成っている。対称線20は
最適な関節の際には、高エネルギー放射の焦点Fから出
発する放射束の主ビーム方向と合致している。この放射
は特にX線放射であってよい。第5図(第2図中の矢印
Aの方向に見た図)かられかるように、サイドrと■と
の間に、対称線20と共に垂直な対称面20.22を張
る1つの中心線22が位置している。中心線22はx、
y、z座標系のy軸と合致している。そのZ軸は対称線
20により形成される。対称線20の範囲内に位置し絞
りにより得られるビーム輪郭(プロフィル)は参照符号
24を付されている。
第2図および第5図の考察から、いくつかの相互間隔で
第1および第2の垂直に立てられた側部外板26または
28が互いに平行に配置されていることがわかる。これ
らの外板26.28はそれらの上縁に対称面20.22
に対して成る間隔をおいて円弧状の凹みのなかに歯30
.30′、または32.32′を設けられている。
サイドIおよび■は対称面20.22に対して対称に構
成されており、従って左サイド■を詳細に説明すれば十
分である。右サイドHに位置する相応の構成要素には、
対応付けられている参照数字に゛記号が付されている。
それらは同一の構成および機能を有する。それらについ
ては以下で折りにふれて詳細に説明する。
両サイドの側部外板26.28の間に、互いに変位可能
な絞り板36.3日の29の群から成る1つのパケット
が配置されている。前群および後群のなかのすべての絞
り板36.38は同一の仕方で構成されており、また並
び合つて配置されている。それにもかかわらず、それら
は異なる参照符号を付されている、なぜならば、それら
は、以下に一層詳細に説明されるように、異なる装置に
より操作されるからである。すべてのパケットはたとえ
ば28(固の本文り坂36.38を含んでいてよい。間
じことが右サイドに配置されている絞り板パケットの絞
り坂36′、38゛に対しても当てはまる。
第3図および第4図には、右サイドHの同一の絞り板3
6′、38′のうちの任意のものが一層詳細に示されて
おり、また参照符号37′を付されている。絞り板はほ
ぼ正方形の形状を有する。
左側の直線状の縁39″は放射束を制限する役割をする
。上側の縁41′は円弧状の凹みを設けられており、そ
のなかに右側に歯43′が切られている。この歯43′
は好ましくは、それぞれ約1゜5mmの間隔で配置され
ている三角形状の歯45′を有する。この細かい歯43
′により絞り板36′、38′は個別にまた細かいステ
ップでxz平面に対して平行に、詳細には1.5 m 
mのステップで揺動され得る。歯43′は固定されてい
る外板26.28の歯30′、32′と一致している。
絞り板37′はその中心の下側に1つの弓状の案内44
7′を設けられている。この湾曲した案内溝47′は、
制限されたビーム円錐の外(則のビームに対して常に平
行に直線縁39′が延びるように、絞り板37゛を案内
する役割をする。換言すれば、案内溝47′に沿っての
案内の間、直線縁39′は常に放射源の焦点Fのほうに
向けられている。この案内溝471の曲率半径Rはたと
えば53cmである。曲率半径Rは第2図中には揺動弧
46′のところに記入されている。
絞り板37′は特にタングステンまたはタングステン含
有材料から成っている。第4図によれば、絞り板37′
は楔状の横断面を有する。換言すれば、放射源、従って
また焦点Fのほうを向いた縁41′は放射源と反対のほ
うを向いた縁42″の厚みd2よりも小さい厚みdlを
有する。
左サイド■の絞り板36.38は絞り!Fi36′、3
8′と同一に構成されている。それらは単に左右を反転
して外板26.28の間に配置されている。一般にそれ
らはそれぞれ絞り板37と呼ばれる。
第2図には、左サイド■または右サイドHのパケットか
らの各1つの絞り坂37.37′が鎖線で記入されてい
る。両絞り板37.37′は中心線22から外れるよう
にずらされた位置で示されている。それらは外板26.
28に対してずらされている。また、第2図中には、両
絞り板37.37′がこの位置で焦点Fの回りに揺動さ
れていることが示されている。側部外板26.28を互
いに結合する案内ボルト48.49または48′、49
′が、揺動(歯43.43′を介しての駆動)の際に案
内溝47.47′に沿っての案内をする役割をする。輪
郭コリメータ4が対称位置にありかつ完全に閉じられて
いれば、焦点Fに向けられている直線縁39.39′は
対称面20.22内に位置する。しかし絞り板37が右
サイド■の範囲内にも(相応に絞り坂37′が左サイド
■の範囲内にも)入り得るように、案内溝47.47′
は前記の対称な閉じ位置に対して本来必要な長さよりも
若干長く構成されている。このことは第2図中に間隔a
またはa′により示されている6間隔a=a′=10m
mにより10cmの基本幅の絞り板37.37′におい
て十分に隣接サイド■または■のなかに入り得ることが
判明している。
前群の所与の数の絞り坂36に対して1つの共通の移動
機構が設けられている。この移動機構はこれらの絞り板
36のそれぞれ選択された1つを残りの絞り板36に対
して直列に変位させる役割をする。後でまた説明するよ
うに、この移動機構は選択された絞り板36の歯と噛み
合う。さらに、前群の残りの絞り板36の歯と噛み合う
ロック装置が設けられている。さらに、選択された絞り
板の歯から隣の第2の絞り板の歯へ移動機構を変位させ
るための装置も存在している。移動機構が第1の絞り板
36から第2の絞り坂36へ変位させられるならば、第
1の絞り板36はロックされ、隣の第2の絞り坂36は
ロック解除される。いま第2の絞り板36がいまや拘束
されたすべての絞り板36に対して変位させられ得る。
その代わりに第3および第4などの絞り板36に移行し
、これらが揺動され得る。
相応の移動機構およびそれを変位させるための相応の装
置が絞り坂38の後群に対しても設′けられている。移
動機構を変位させるための両装置はほぼ同一である。す
なわち、同一の構成要素により形成されている。
先ず、絞り板36の前群に対する移動機構およびロック
装置を考察する。その後で後群に移行する。
第5図および第6図によれば、この移動機構は、ほぼ歯
43のところで測った厚みdlををしまた選択された絞
り板と噛み合う1つの駆動歯車50を有する。この歯車
50は設定軸51を介して電動機52、特にステップモ
ータと結合されている。
設定軸51はほぼシステムの中心まで達している(第6
図参照)、第7図かられかるように、設定軸51の前端
と電動機52との間に継手53も配置されている。設定
軸51の後側の端範囲は歯付きに構成されており、また
駆動歯車50はその端範囲の上に押されている。電動機
52が回転すると、駆動歯車50も所望の方向に回転し
、その際に選択された絞り板36がその歯を介して、所
望の端位置を占めるまで連行される。
選択された絞り板36に対する移動!8.構にはロック
装置も属している。これは第1および第2の歯付き軸5
4または56を含んでいる。これらの両軸54.56は
互いに軸線方向に整列している長孔を有する幅の広い歯
車である。その歯は側部板26.28の歯30.32お
よび絞り板36.38の歯37と一致するように選択さ
れている。
駆動歯車50は軸線方向に両軸54および56の間に位
置している。その外径およびその歯は軸54.56の外
径または歯と同一である。その際に設定軸51は軸54
の長孔を通して軸56の長孔に入れられる。両軸54お
よび56は、下側に歯43との噛み合いを可能にするた
めの凹み5日 (第7図参照)を有するスリーブ状の結
合部57により互いに結合されている。そのために使用
される上側の取付ねしは第5図中に参照符号59を付さ
れている。両軸54.56は1つの枠組60の部分であ
り、従ってそれらの長手軸の回りに回転可能でない。軸
54の前端と軸56の後端との間のすべてのセクション
のうちで、駆動歯車50により占められている部分のみ
が長手方向軸線の回りに回転可能である。こうして両軸
54.56はそれらの下側に位置する絞り板36を拘束
する役割をし、他方において駆動歯車50は選択された
絞り板36をX方向に揺動すなわち変位させるために設
けられている。
第5図および第6図かられかるように、同一の直径およ
び同一の歯を有する第3の歯付き軸62も設けられてい
る。これは軸線方向に他の29の軸54.56と整列し
ている。それは軸56と共に、後群の選択されない絞り
板38に対する拘束機構としての役割をする。相応に両
軸56および62の間に同一直径の第2の駆動両点64
が配置されている。これは第2の設定軸65の同じく歯
を有する端範囲の上に載っている。第2の設定軸65は
他端でおなじく電動機66と結合されてい゛ る。第2
の設定軸65と電動機66との間に同じ((図示されて
いない)継手が設けられていてよい。電動機66はそれ
ぞれ選択されたl&側の絞り板38をX方向に対して平
行に揺動すなわち変位させるために設けられている。電
動機による揺動は、当該の絞り板38が所望の端位置を
占めるまで行われる。
29の設定機構52.51.50ならびに66.65.
64の使用により、絞り板36.38が変位方向Xに設
定される設定時間が半減されることが保証されている。
再駆動歯車50.64の間の間隔aは、照射すべき場が
小さいときには、比較的小さく選定されるべきであろう
。その場合、再駆動ユニットが投入され、上記のように
設定時間が半減される。
スリーブ状の結合片57が第3の軸62を他の両軸54
.56に対して軸線方向に整列して保持する。取付のた
めに、この場合にも、上側のねじ69が設けられている
。これらはねじ59と共にy軸に対して平行な1つの線
上に配置されている。
第6図かられかるように、すべての3つの軸54.56
および62は前記の枠組6oの構成部分である。
この枠組60は前記移動機構を変位させるための前記装
置の構成部分である。枠組6oは、y軸に対して平行に
整列しておりまたほぼ中央範囲内で29の平行な案内棒
73または74により剛固に互いに結合されている第1
および第2の側腕71または72を含んでいる。その際
に両案内棒73または74は端側で(I11腕71.7
2に取付けられている。枠組60には、さらに、軸54
.56.62の軸線方向配置が属している。その際に歯
付き軸54および62は端側で固く側腕71または72
と結合されている。この結合は、端側の歯がそれぞれ固
く側腕71または72内の1つの孔のなかにはめ込まれ
ていることより行われ得る。この枠組60は1つの別の
ステップモータ75により絞りFj、36.3日に対し
て横方向に、すなわちy方向に変位可能である。横方向
変位のためのモータ75は第6図中にモータ66と並ん
で示されている。モータ75は設定スピンドル76、す
なわちねじ77を有する棒と結合されている。設定スピ
ンドル76は第2のI11腕72内の孔を通して導かれ
、また第1の側腕71のなかに回転可能に支えられてい
る。設定スピンドル76は、保持ブロック78のなかに
長手方向に対して横方向に取付けられている1つのねじ
のなかにねじ込まれる。
その際に保持ブロック78はその長手方向がxz面に対
して平行するように延びている。第2図、第5図および
第6図から、案内棒73および74の間の設定スピンド
ル76の平行配置は明らかである。保持ブロック78は
端側で丸められている。
保持ブロック78は同じく案内棒73.74を、場合に
よっては各1つの直線玉軸受(第6図参照)のなかに受
は入れている。
保持ブロック78は1つの滑動軸79によりy方向に対
して平行に貫かれている。その際に滑動軸79は1つの
(図示されていない)ねじにより保持ブロック78に取
付けられている。滑動軸79は両側で側腕71.72の
なかの孔を通して導かれており、またこの孔のなかで(
スピンドル76の操作の際に)滑り得る。設定スピンド
ル76がモータ75の作用のもとに両方向の一方に回転
すると、構成部分54.56.57.62.71.72
.73.74から成る剛固な枠組60の全体が部分50
.51.52および64.65.66によりy軸に対し
て平行に変位させられる。その際に保持ブロック78は
静止伏態に留まる。変位はそれぞれ絞り板厚みdlの全
ステップで、たとえばそれぞれdl=3mmの整数倍で
行われる。
こうして、変位すべき絞り板36.38が選択される。
変位の際に両歯車50.54は同時に同一の方向+yま
たは−yに対して平行に変位させられる。y軸に対して
平行な変位の際の摩擦を避けるため、枠組60のなかに
直線玉軸受が組込まれており、それを通って軸79が滑
る。
3つの歯付き軸54.56.62は駆動歯止50.64
と共に1つの押圧装置により絞り板36.38または外
板26.28の歯43ならびに30.32に押し付けら
れる。この押圧装置は、枠組60の変位の際にX方向に
結合部57の上面の上を滑る1つの押圧片81を含んで
いる。滑る際にねじ59.69に引っ掛からないように
、その下側に横スリット82が設けられている。
押圧装置はさらに1つの押圧湾曲部83を有する。これ
は丁字形かつ弧状に構成されている。その脚に、押圧片
81を押す1つの設定ねじ84が設けられている。設定
ねじ84は軸54.56.62が歯車30.32.43
を押す押圧力を設定する役割をする。相手面は丁字形押
圧湾曲部83の横腕とねじ締め85の範囲内の側部湾曲
部87.88の表面との間のクランプ面により形成され
る。
丁字形押圧湾曲部83はねじ締め85.86により、間
隔をおいて平行に整列した29の側部湾曲部87または
88に取付けられている。29の側部湾曲部87.88
はそれぞれL字形に構成され、また29のねじ89また
は90により外板26または28に取付けられている。
こうしてI11部湾曲部87.88はそれらの間に絞り
板36.38をも挟んでいる。X方向の変位のための場
所が得られるように、側部湾曲部87.88の間の間隔
は側腕71.72の間の間隔よりもいくらか小さい。
押圧片81は摩擦の小さい他の構成部分によっても置換
され得よう。
絞り板36.38をX方向に変位させるための操作過程
は下記のとおりである。先ず、横方向変位用の駆動電動
機75を作動させる。X方向の枠組60のこの横方向変
位は絞り板厚みdlの全ステップで、たとえばそれぞれ
3mmずつ行われる。
こうして、変位すべき絞り板が両駆動@車50.64の
1つにより選択される。絞り坂36.38が選択される
と、X方向の変位が行われる。その際に、強調すべきこ
とは、選択された絞り板36.38のみ、すなわちまさ
に駆動歯車50.64と噛み合っている絞り板36.3
8のみが変位し得ることである。すべての他の絞り板3
6.38は3つの軸54.56.62により拘束されて
いる。
当該の絞り板の変位は第1の電動機52により第1の設
定軸51を介して、もしくは駆動電動機66により第2
の設定軸65を介して行われる。これらの設定軸51.
65は、当該の絞り板がビームプロフィル内の先に選択
された位置に到達するまで整数の歯ピッチで回転される
なお言及すべきこととして、個々の絞りFi36.38
の変位位置を報知するための装置が設けられていること
は好ましい。このような(図示されていない)装置は、
各変位の際に当該の絞り板36.38の歯43.43′
の駆動された数をカウントするカウンタを含んでいてよ
い。その際にカウンタは機械的または光学的カウンタで
あってよい。
しかし、カウンタはステップモータ52または66の作
動ステップをカウントするカウンタであってもよい。そ
の際には、電気的パルスにより示される進行ステップの
数がX方向の位置の尺度である。
前記のように、軸54.56.62は絞り板36.3日
のすべて(2を含む)を固定保持する拘束または制動要
素として作用する。
その代わりに、絞り板37の歯43と噛み合う他の保持
または拘束機構も選択され得よう。その際に歯43は必
ずしも板の縁に位置する必要はない。
すべての絞り板36.38の設定の後に駆動歯車は最後
の変位すべき絞り板36.38の上で止まっている。こ
れらは対応付けられている電圧を与えられているステッ
プモータにより保持される。
駆動ユニットの故障の際には、まさに駆動歯止の下に位
置する最後の絞り板はその位置から動き得よう。これは
、絞り板の設定の後にロック装置71ないし76がなお
絞り板の厚みの半分だけ進むことによって回避される。
それによって、すべての絞り板36.38が機械的にロ
ックされている。
第2図ないし第7図に示されている輪郭コリメータによ
り、所望のビームプロフィル24を比較的迅速に設定し
得る。放射線治療処置の間に輪郭コリメータ4が円形に
回る際にも、絞り板36.38.36′、38′のいく
つかがその重量により所与の位置からずれ、従ってまた
ビーム輪郭24が変化するおそれはない。円形に回る間
に、ステップ的に選択された位置で、最適な放射場を与
え得るように、ビーム輪郭が新たに設定され得る。
要約すると、図面に示されている実施例に関して下記の
ことが言える。すべての絞り板36.38の駆動のため
に、輪郭コリメータの各サイドI、■に3つのステップ
モータ52.66.75しか必要とされず、従ってコリ
メータシステム全体の制御のために、絞り板の数に無関
係に、6つのステップモータ52.66.75および5
2′、66′、75′しか必要とされない。
個別坂制御の他の技術的解決策との相違点は、1つのサ
イド■または■の個々の絞り板36、’38および36
′、38′が同時にではなく次々と(直列に)駆動され
ることである。駆動は歯付き榛原憾により行われ、その
際に駆動歯車50.65は駆動軸51.65の方向にス
テップ状に絞り板から絞りFi36.38へと変位のた
めに進められる。これは”機械的多重化”と呼ぶことが
できよう。1つの絞り板の制御の間、その他の絞り板は
ロック歯(歯付き棒54.64)によりその位置に固定
されている。並列駆動による多重板コリメータにくらべ
て直列駆動原理の利点は、本質的に構造が簡単であるこ
と、占有場所がわずかですむこと、また重量が軽いため
に既存の照射装置に後から追加して使用され得ることで
ある。非対称な照射場も比較的迅速にかつ細かい段階で
設定し得る。
不規則な照射場の応用範囲は実際上、固定の入射装置を
有する照射技術にのみ該当する。この場合、電動機によ
るプロフィル設定のための数秒の所要時間は問題ではな
い。さらに、連続的な運動照射により達成される線量分
布は多くの固定の入射方向からの照射によっても達成さ
れ得ることが判明している。これは本発明の直列駆動に
よる多重板コリメータにより容易に可能であり、従って
この多重板コリメータは放射線治療技術のすべての分野
に使用され得る。
次に、特許請求の範囲第32項以下および第8図以下に
示されている発明の実施例について説明する。
第8図によれば、輪郭コリメータ4は1つの垂直面(y
/z面)に対して互いに対称に構成されている29の部
分またはサイド■および■から成っている。この垂直面
を通って、中心線22と直交する対称線20が延びてい
る。最適な調節の際には、高エネルギー放射(たと冬ば
・X線放射)の放射束の焦点Fから出発する主ビーム方
向は対称線20と合致している。対称線20の範囲内に
位置し絞りにより得られるビーム輪郭(プロフィル)は
参照符号24を付されている。
成る相九間隔で第1および第2の垂直に立てられた側部
外板26または28が外面を互いに平行にして配置され
ている。これらの外板26.28の特別な点は、それら
の内面が、詳細には中心線22から出発して、それぞれ
この中心線22の法線(x方向)に対して所与の(小さ
い)角度φのもとに整列していることにある。その際に
下記の構造が選ばれている。すなわち、中心線22から
出発して、両外板26.28は外方に向かって、すなわ
ち±X方向に先細りになっている。この先細りは第8図
中には、図面を見易くするため、誇張して示されている
。先細りは実際にはわずかであるが、機能上は重要であ
る。両側に中心線22から始まる先細りはたとえば外方
(+Xまたは−X方向)に10cm進むごとに(y方向
に測って)0.54mmに過ぎない。これにより5.4
X10−’に等しいφが生ずる。
X方向に進む際に増大する外板26.28の両内面の間
隔は、以下に説明する絞り板36.38.36′、38
′が開く際のクランプが生じ得ないことを保証する。
両側部外板26.28の間に左側にも右側にも、互いに
変位可能な絞り板36.38または36′、38′の2
9の群から成る1つのパケットが配置されている。前群
または後群のなかのすべての絞り坂36.38.36′
、38′は同一の仕方で構成されており、また並び合っ
て配置されている。
パケット36.38はパケット36′、38′と同じく
たとえば27個の絞り板を含んでいてよい。
絞り板36.38.36′、38′は加工し易い材料か
ら成り、放射線に耐え、また放射方向2に見て放射不透
過性である。絞り板の各々はたとえば10cmX10c
mの面を有し得る。材料としては好ましくはタングステ
ン−ニッケル合金が使用される。
第9図には絞り板36′の側面図が示されている。これ
は正方形に構成されており、また放射源の焦点の回りの
揺動のために用いられる1つの湾曲した案内溝47′を
有する。絞り板36′の上部に設けられている孔142
′は下縁に、絞り板36′を細かく揺動または変位させ
るための(図示されていない)移動機構と噛み合う歯4
3′を設けられている。
外板26.28の内面が外方(x方向)に互いに後退し
ていることは既に述べた。それによって、同じく前述の
ように、出る際の絞り板36.38.36′、38′の
クランプが防止され得る。しかし、いま面平行な絞り板
が使用されるとすれれば、中心線22の方向に入る際ま
たは出る際に絞り板の揺れが生ずるであろう。それによ
って絞り板の間に、放射線が通り抜は得る中間空間が生
ずるであろう。しかし、これはすべての状況のもとに回
避されなければならない。このことを保書正するため、
すべての絞り板36.38.36′、38′は中心線2
2の方向に少し楔状に研磨されている。
これは以下に第8rf!Jないし第12図により明らか
にされる。
第8図ないし第12図に示されているように、絞り坂3
6′は放射10の中心線22のほうを向いた!t39’
に厚みd1U、d2U(絞り板36′の左側部分を通る
断面I−I[1を参照)を、また放射10の中心線22
と反対のほうを向いた縁40′に厚みdlV、d2V(
絞り板36′の右側部分を通る断面11/−[Vを参照
)ををする。dlVはdIUよりも大きく、またd2V
はd2Uよりも大きい。このことは第12図、すなわち
放射のほうを向いた絞り板36′の縁41′を一瞥すれ
ば明らかである。
縁39′から縁40′へ進む際に生ずる喫角度は10c
m1l@の絞り板36′において1/100mmの範囲
内またはそれよりも若干大きい値、特に4/100mm
である。十分な寸法精度が前記のタングステン−ニッケ
ル合金のような材料の加工の際に保証され得る。
追加的な対策として、絞り板36.38.36′、38
′は放射10のほうを向いた縁41′に、放射10と反
対のほうを向いた縁42′における厚みd2U、d、2
Vよりも小さい厚みd1U、dlVを有する。これらの
両事実は下記のように表現することもできる。絞り板3
6′は、縁41′、42′および39′、40′により
定められている互いに直角な29の方向に研磨されてい
る。
要約すると、次のように言うことができる。、製造技術
上の理由から絞り板はしばしば理想的に焦点の方向に先
細りに研磨され得ない、幾何学的な誤差を可能なかぎり
わずかにとどめるため、絞り坂36.38.36′、3
8′は(案内溝の半径を基準にして)半径中心点に向け
て先細りに研磨される。
これは下記のように表現することもできる。絞り板36
.38.36′、38′はそれらの中心線22と反対の
ほうを向いた側(たとえば第9図中の40′)で焦点へ
のX方向に案内溝47のなかを動く間に1つの半径を描
くので、たとえば上方に先細りの勧(絞り板36′の下
隅E1は残りの絞り板36′および固定の外板26.2
8にくらべて上方に移動する。もし十分な遊びが存在し
ていなければ(このことはビームスループツトの危険の
ために望ましくない)、絞り板のクランプを生じ得る。
このことを避けるため、外板26.28は、上方に上が
る個々の絞り板36.38.36′、38′の厚みの差
に絞り板36.38.36′または38′の数を乗じた
寸法だけ外方へ研磨されている(角度φよりも小さい、
第8図参照)。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による輪郭コリメータが使用される直線
加速器の概要図、第2図は本発明による輪郭コリメータ
のIIJ面図、第3図はgJ2図による右側の絞り板パ
ケットに使用される1つの絞り板の平面図、第4図は第
3図による絞り板の放射束を定める直線縁を示す側面図
、第5図は第2図による輪郭コリメータを矢印Aの方向
に見た、部分的に切欠かれた図、第6図は絞り板なしで
第2図による輪郭コリメータの左側部分を矢印Bの方向
に見た図、第7図は第2図による輪郭コリメータの左側
部分のI@C−Cに沿う断面図、第8図は第5図に相当
する輪郭コリメータを上から見た図、第9図は第8図に
よる右前の絞り坂パケット群に使用される1つの絞り板
の平面図、第10図は第9図による絞り板の左側部分の
線■−■に沿う断面図、第11図は第9図による絞り板
の右側部分の線■−IVに沿う断面図、第12図は第9
図による絞り板を上から見た図である。 2・・・直線加速器、4・・・輪郭コリメータ、6・・
・ガントリ、8・・・回転軸線、lO・・・主ビーム、
ビーム軸線、12・・・処置すべき領域、13・・・患
者、14・・・回!+−軸線、16・・・処置台、20
・・・対称線、22・・・中心線、24・・・ビーム輪
郭、プロフィル、26.28・・・外板、30.32・
・・歯、36〜38・・・絞り板、39・・・左縁、4
1・・・上縁、42・・・下縁、43・・・歯、45・
・・歯、46・・・揺動弧、47・・・案内溝、48.
49・・・案内ボルト、50・・・駆動歯庫、51・・
・設定軸、52・・・電動機、53・・・継手、54.
56・・・歯付き軸、57・・・結合部、58・・・孔
、59・・・取付ねし、60・・・枠組、62・・・歯
付き軸、64・・・駆動歯車、65・・・設定軸、66
・・・電動機、71.72・・・側腕、73.74・・
・案内棒、75・・・電動機、76・・・設定スピンド
ル、77・・・ねじ、7日・・・保持ブロック、79・
・・滑動軸、81・・・押圧片、82・・・横スリット
、83・・・押圧湾曲部、84・・・設定ねし、85.
86・・・歯、87.88・・・側部湾曲部、89.9
0・・・ねじ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)互いに変位可能に配置された所与の数の絞り板を有
    する放射線治療用の輪郭コリメータにおいて、 a)各絞り板(36)における歯(43)を含んでおり
    、 b)それぞれ1つの第1の絞り板(36)を残余の絞り
    板(36)に対して変位させるため所与の数の絞り板(
    36)に共通の移動機構(50、51、52)を含んで
    おり、この移動機構が第1の絞り板(36)の歯(43
    )と噛み合い、 c)残余の絞り板(36)の歯(43)と噛み合うロッ
    ク装置(54、56)を含んでおり、d)第1の絞り板
    (36)の歯(43)から隣の第2の絞り板(36)の
    歯(43)へ移動機構(50、51、52)を変位させ
    るための装置(71ないし76)を含んでおり、この変
    位の際に第1の絞り板(36)がロックされ、また第2
    の絞り板(36)がロック解除される ことを特徴とする放射線治療用の輪郭コリメータ。 2)a)所与の数の絞り板(36)とならんで別の所与
    の数の絞り板(38)を含んでおり、これらの絞り板(
    38)の各々が歯(43)を設けられており、 b)それぞれ1つの第1の別の絞り板(36)を残余の
    別の絞り板(38)に対して変位させるため別の所与の
    数の絞り板(38)に共通の別の移動機構(64、65
    、66)を含んでおり、この別の移動機構が第1の別の
    絞り板(38)の歯(43)と噛み合い、 c)残余の別の絞り板(38)の歯(43)と噛み合う
    別のロック装置(56、62)を含んでおり、 d)第1の別の絞り板(38)の歯(43)から隣の第
    2の別の絞り板(38)の歯(43)へ別の移動機構(
    64、65、66)を変位させるための装置(71ない
    し76)を含んでおり、この変位の際に第1の別の絞り
    板(38)がロックされ、また第2の別の絞り板(38
    )がロック解除される ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の輪郭コリ
    メータ。 3)別の移動機構(64、65、66)を変位させるた
    めの装置(71ないし76)が最初にあげた移動機構(
    50、51、52)を変位させるための装置(71ない
    し76)により形成されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第2項記載の輪郭コリメータ。 4)中心線(22)に対して対称に構成されており、ま
    た互いに変位可能に配置された追加的な絞り板(36′
    )を有し、最初にあげた絞り板(36)および追加的な
    絞り板(36′)が互いに向かって運動するように構成
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項ない
    し第3項のいずれか1項に記載の輪郭コリメータ。 5)歯(43)が絞り板(36、38、36′、38′
    ;37)の1つの縁に配置されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれか1項に記
    載の輪郭コリメータ。 6)絞り板(36、38、36′、38′;37)が1
    つの共通の焦点(F)の回りに揺動可能であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれか
    1項に記載の輪郭コリメータ。 7)絞り板(37′)がそれぞれ1つの案内溝(47′
    )を設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
    6項記載の輪郭コリメータ。 8)案内溝(47′)が湾曲していることを特徴とする
    特許請求の範囲第7項記載の輪郭コリメータ。 9)案内溝(47′)により絞り板(37′)を案内す
    るため2つの互いに平行に配置された案内ボルト(48
    、49、48′、49′)が設けられていることを特徴
    とする特許請求の範囲第7項または第8項記載の輪郭コ
    リメータ。 10)移動機構(50ないし52、64ないし66)が
    、ほぼ1つの絞り板(36、38、36′、38′;3
    7)の厚み(d1)を有する1つの駆動歯車(50、6
    4)を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項ないし第9項のいずれか1項に記載の輪郭コリメータ
    。 11)駆動歯車(50、64)が1つの設定軸(51、
    65)を介して1つの電動機(52、66)と結合され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第10項記載の
    輪郭コリメータ。 12)駆動歯車(50、64)が設定軸(51、65)
    の一方の端の範囲内に取付けられていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第10項記載の輪郭コリメータ。 13)ロック装置(54、56;56、62)が少なく
    ともいくつかの絞り板(36、38、36′、38′;
    37)の歯(43)と噛み合う少なくとも1つの歯付き
    軸(54、56、62)を含んでいることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項ないし第12項のいずれか1項に
    記載の輪郭コリメータ。 14)設定軸(51、62)が歯付き軸(54、56、
    62)内の長孔を通して案内されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第11項または第12項記載の輪郭コ
    リメータ。 15)軸線方向に整列している3つの歯付き軸(54、
    56、62)が長孔およびそれらの間に軸線方向に配置
    された2つの駆動歯車(50、64)を設けられており
    、駆動歯車(50、64)が歯付き軸(54、56、6
    2)と同一の直径、同一の歯数および同一の歯ピッチを
    有することを特徴とする特許請求の範囲第2項または第
    14項記載の輪郭コリメータ。 16)絞り板(36、38)が互いに平行に整列してい
    る2つの外板(26、28)の間に配置されており、こ
    れらの外板が1つのかどに、歯付き軸(54、62)と
    噛み合う歯(30、32)を設けられていることを特徴
    とする特許請求の範囲第13項ないし第15項のいずれ
    か1項に記載の輪郭コリメータ。 17)ロック装置(54、56)が移動機構(50ない
    し52、64ないし66)を変位させるための装置(7
    1ないし76)と結合されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第16項のいずれか1項に記載
    の輪郭コリメータ。 18)移動機構(50ないし52、64ないし66)を
    変位させるための装置が、電動機(75)により絞り板
    (36、38)に対して垂直な方向(y)に変位可能で
    ある枠組(60)を含んでいることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項ないし第17項のいずれか1項に記載の
    輪郭コリメータ。 19)歯付き軸(54、56、62)が枠組(60)の
    2つの側腕(71、72)の間に配置されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第13項または第18項記載
    の輪郭コリメータ。 20)電動機(75)がスピンドル(76)を介して枠
    組(60)と結合されており、またスピンドル(76)
    が保持ブロック(78)のなかに配置されているねじの
    なかで回転可能であることを特徴とする特許請求の範囲
    第18項または第19項記載の輪郭コリメータ。 21)少なくとも2つの歯付き軸(54、56、62)
    が設けられており、これらの歯付き軸の間に1つの駆動
    歯車(50、64)が回転可能に配置されており、両歯
    付き軸(54、56、62)が1つの結合部(57)に
    より互いに結合されており、また両歯付き軸(54、5
    6、62)が1つの押圧装置(57、81、83、84
    、87、88)により絞り板(36、38)に押付けら
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第19項記載
    の輪郭コリメータ。 22)押圧装置が、枠組(60)の変位の際に結合部(
    57)の上を滑る1つの押圧片(81)を含んでいるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第21項記載の輪郭コリ
    メータ。 23)押圧装置が1つの押圧湾曲片(83)を有し、こ
    の押圧湾曲片が2つの張り出した側部湾曲片(87、8
    8)に取付けられており、これらの側部湾曲片が絞り板
    (36、38)を挟んでいることを特徴とする特許請求
    の範囲第21項または第22項記載の輪郭コリメータ。 24)枠組(60)が1つの滑り軸線(79)の上に滑
    動可能に配置されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第18項ないし第23項のいずれか1項に記載の輪郭
    コリメータ。 25)絞り板(36、38、36′、38′:37)が
    放射線のほうを向いたかど(41′)に放射線と反対の
    ほうを向いたかど(42′)の厚みよりも小さい厚み(
    d1)を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項
    ないし第24項のいずれか1項に記載の輪郭コリメータ
    。 26)絞り板(37′)の歯(43′)が一連の三角形
    状の歯(45′)を有することを特徴とする特許請求の
    範囲第1項ないし第25項のいずれか1項に記載の輪郭
    コリメータ。 27)絞り板(37′)の歯(43′)のなかの個々の
    歯(45′)が約1.5mmの間隔を有することを特徴
    とする特許請求の範囲第1項ないし第26項のいずれか
    1項に記載の輪郭コリメータ。 28)絞り板(36、38、36′、38′;37)が
    タングステンを含む材料から成っていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項ないし第27項のいずれか1項
    に記載の輪郭コリメータ。 29)絞り板(36)および追加的な絞り板(38)が
    それぞれ中心線(22)を越えて他の側( I 、II)に
    変位可能であることを特徴とする特許請求の範囲第4項
    ないし第28項のいずれか1項に記載の輪郭コリメータ
    。 30)個々の絞り板(37、37′)の変位を報知する
    ための報知装置が設けられていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第29項のいずれか1項に記載
    の輪郭コリメータ。 31)報知装置が、各変位の際に当該の絞り板(37′
    )の歯(37′)の駆動された歯(45′)の数をカウ
    ントする1つのカウンタを有することを特徴とする特許
    請求の範囲第30項記載の輪郭コリメータ。 32)互いに変位可能に配置された所与の数の絞り板(
    36、38、36′、38′)を有する放射線治療用の
    輪郭コリメータであって、 a)各絞り板における歯(43)を含んでおり、b)そ
    れぞれ1つの第1の絞り板を残余の絞り板に対して変位
    させるため所与の数の絞り板に共通の移動機構を含んで
    おり、この移動機構が第1の絞り板の歯と噛み合い、 c)残余の絞り板の歯と噛み合うロック装置を含んでお
    り、 d)第1の絞り板の歯から隣の第2の絞り板の歯へ移動
    機構を変位させるための装置を含んでおり、この変位の
    際に第1の絞り板がロックされ、また第2の絞り板がロ
    ック解除され、その際に絞り板(36、38、36′、
    38′)が2つの外板(26、28)の間に配置されて
    おり、また1つの縁(39′)で、放射線(10)の対
    称線(20)と交わる中心線(22)に近接するように
    変位可能である輪郭コリメータにおいて、外板(26、
    28)の内面が中心線(22)の法線(x)に対して所
    与の角度(φ)のもとに整列しており、また絞り板(3
    6、38、36′、38′)が放射線(10)の対称線
    (20)のほうを向いた縁(39′)で放射線(10)
    の対称線(20)と反対のほうを向いた縁(40′)の
    厚みよりも小さい厚み(d1U、d2U)を有すること
    を特徴とする放射線治療用の輪郭コリメータ。 33)絞り板(36、38、36′、38′)が放射線
    (10)の対称線(20)のほうを向いた縁(41′)
    で放射線(10)の対称線(20)と反対のほうを向い
    た縁(42′)の厚みよりも小さい厚み(d1U、、d
    1V)を有することを特徴とする特許請求の範囲第32
    項記載の輪郭コリメータ。 34)絞り板(36、38、36′、38′)が2つの
    互いに直角な方向に楔状に研磨されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第33項記載の輪郭コリメータ。 35)外板(26、28)が中心線(22)から外方(
    x方向)に先細りであることを特徴とする特許請求の範
    囲第32項ないし第34項のいずれか1項に記載の輪郭
    コリメータ。 36)約46cmの絞り板(36、38、36′、38
    ′)の上側の縁(41′)からの放射源の1つの焦点距
    離において外板(26、28)が10cmあたり約0.
    54mmの先細りであることを特徴とする特許請求の範
    囲第35項記載の輪郭コリメータ。 37)外板(26、28)が両側で中心線(22)から
    外方に先細りであることを特徴とする特許請求の範囲第
    35項または第36項記載の輪郭コリメータ。 38)絞り板(26、28)がタングステン−ニッケル
    合金から成っていることを特徴とする特許請求の範囲第
    32項ないし第37項のいずれか1項に記載の輪郭コリ
    メータ。
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