WO2016121051A1

WO2016121051A1 - マルチリーフコリメータ、および、放射線治療装置

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Publication number: WO2016121051A1
Application number: PCT/JP2015/052528
Authority: WO
Inventors: 智志荒井; 宮本　明啓
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2016-08-04
Also published as: US10456597B2; JP6427600B2; EP3251726A4; JPWO2016121051A1; EP3251726B1; US20180021596A1; EP3251726A1

Abstract

　このマルチリーフコリメータ（６０）は、放射線（Ｓ２）の照射範囲を制限し、厚さ方向に並べられた複数のリーフ（７０）を備え、それぞれのリーフ（７０）は、リーフ（７０）の第一の側面（７０ｆ）に突出して形成された凸部（７５）と、リーフ（７０）の第二の側面（７０ｇ）に形成され、他のリーフ（７０）に形成された凸部（７５）が挿入される溝（７６）と、リーフ（７０）の第一の側面（７０ｆ）と凸部（７５）の側面（７５ａ）との間に形成された第一湾曲面（２２０Ａ）と、リーフ（７０）の第二の側面（７０ｇ）と溝（７６）の側面（７６ａ）との間に形成された第二湾曲面（２２０Ｂ）と、を備える。

Description

マルチリーフコリメータ、および、放射線治療装置

　この発明は、放射線治療を行うために照射する放射線の照射野を制限するマルチリーフコリメータ、および、それを用いた放射線治療装置に関する。

　腫瘍の治療法の一つとして、患部に放射線を照射する放射線治療がある。放射線治療においては、患者への放射線照射量（線量）をなるべく抑えつつ、患部に効率良く放射線を照射することが望まれる。

　そこで、放射線の照射領域・照射形状である照射野を制限するマルチリーフコリメータが用いられている。
　マルチリーフコリメータは、薄板状の多数枚のリーフを備えている。これらリーフは、フレーム内に、それぞれの板厚方向に間隔をあけて並設されている。また、各リーフは、駆動機構によりそれぞれ移動可能とされ、放射線の照射領域内に個別に進退可能となっている。放射線は、照射領域内にリーフが配されると、リーフにより遮蔽されて、照射野が制限される。つまり、この照射野の制限により、各患者に合わせた放射線の照射野を形成することが可能となっている。

　マルチリーフコリメータは、互いに隣接するリーフの隙間から放射線が漏洩することを防止する必要がある。特許文献１には、リーフの第一の面に突起を設け、第二の面に溝を設けた構成が開示されている。このような構成では、互いに隣接するリーフのうち、第一のリーフの突起を第二のリーフの溝に挿入している。このような構成により、互いに隣接するリーフの隙間から放射線が漏洩することを防止できる。

特許第４４３６３４０号公報

　放射線治療装置においては、分解能の更なる向上が望まれている。分解能を高めるには、マルチリーフコリメータのリーフを薄くする必要がある。
　しかし、リーフを薄くすると、リーフに形成した突起や溝を形成する段差部分（角部）に応力が集中したときに、リーフに亀裂や割れが発生しやすい。
　この発明は、高分解能化を図りつつ、放射線の漏洩を抑え、リーフに亀裂や割れが発生することを抑えるマルチリーフコリメータ、および、放射線治療装置を提供することを目的とする。

　この発明に係る第一態様によれば、マルチリーフコリメータは、放射線の照射範囲を制限するマルチリーフコリメータである。このマルチリーフコリメータは、厚さ方向に並べられた複数のリーフを備えている。それぞれの前記リーフは、前記リーフの第一の側面に突出して形成された凸部と、前記リーフの第二の側面に形成され、他の前記リーフに形成された前記凸部が挿入される溝と、を備えている。前記リーフは、前記リーフの板厚方向の前記第一の側面と前記凸部の側面との間に形成された第一湾曲面と、前記リーフの板厚方向の前記第二の側面と前記溝の側面との間に形成された第二湾曲面と、を更に備えている。

　この発明に係る第二態様によれば、マルチリーフコリメータは、第一態様のマルチリーフコリメータにおいて、前記厚さ方向において互いに対向する２枚の前記リーフの間隔ｇ１と、２枚の前記リーフのうち、第一のリーフの前記溝の側面と第二のリーフの前記凸部の側面との間隔ｇ２とが、ｇ１≦ｇ２を満たすとき、前記第一湾曲面および前記第二湾曲面の曲率半径Ｒは、Ｒ≦ｇ１を満たすようにしてもよい。

　この発明に係る第三態様によれば、マルチリーフコリメータは、第一態様のマルチリーフコリメータにおいて、前記厚さ方向において互いに対向する２枚の前記リーフの間隔ｇ１と、２枚の前記リーフのうち、第一のリーフの前記溝の側面と第二のリーフの前記凸部の側面との間隔ｇ２とが、ｇ２≦ｇ１を満たすとき、前記第一湾曲面および前記第二湾曲面の曲率半径Ｒは、Ｒ≦ｇ２を満たすようにしてもよい。

　この発明に係る第四態様によれば、マルチリーフコリメータは、第一態様のマルチリーフコリメータにおいて、前記厚さ方向において互いに対向する２枚の前記リーフの間隔ｇ１と、２枚の前記リーフのうち、第一のリーフの前記溝の側面と第二のリーフの前記凸部の側面との間隔ｇ２とが、ｇ１≦ｇ２を満たすとき、前記第一湾曲面および前記第二湾曲面の曲率半径Ｒは、ｇ１≦Ｒ≦ｇ２を満たすようにしてもよい。

　この発明に係る第五態様によれば、マルチリーフコリメータは、第一態様のマルチリーフコリメータにおいて、前記厚さ方向において互いに対向する２枚の前記リーフの間隔ｇ１と、２枚の前記リーフのうち、第一のリーフの前記溝の側面と第二のリーフの前記凸部の側面との間隔ｇ２とが、ｇ２≦ｇ１を満たすとき、前記第一湾曲面および前記第二湾曲面の曲率半径Ｒは、ｇ２≦Ｒ≦ｇ１を満たすようにしてもよい。

　この発明に係る第六態様によれば、放射線治療装置は、第一から第五態様の何れか一つのマルチリーフコリメータと、前記放射線を前記マルチリーフコリメータに放射する放射線照射装置と、を備える。

　上述したマルチリーフコリメータ、および、放射線治療装置によれば、放射線の漏洩を抑え、リーフに亀裂や割れが発生することを抑制できる。

この発明の実施形態における放射線治療システムの機能的な構成を示す図である。この発明の実施形態における放射線治療システムを構成する放射線治療装置の概略構成を示す斜視図である。この発明の実施形態における放射線照射装置を示す断面図である。この発明の実施形態における放射線照射装置の一部を構成するマルチリーフコリメータの外観を示す斜視図である。この発明の実施形態におけるマルチリーフコリメータの幅方向断面図である。この発明の実施形態におけるマルチリーフコリメータの、リーフの板厚方向に垂直な方向の断面図である。この発明の実施形態におけるリーフおよびリーフを駆動する駆動装置を示す斜視図である。この発明の実施形態における駆動装置の構成を示す斜視図である。この発明の実施形態におけるリーフの形状を示す図である。この発明の実施形態におけるリーフ群において２枚のリーフが互いに対向する部分を示す拡大図である。この発目の実施形態における変形例を示す図である。

　図１は、この発明の実施形態における放射線治療システム１０の機能的な構成を示す図である。
　図１に示すように、放射線治療システム１０は、治療計画装置１１と、制御装置（制御部）１２と、放射線治療装置２０と、を備えている。

　治療計画装置１１は、患者に施す放射線治療の内容に応じて予め設定された、患者に放射すべき放射線の性状（患者に放射する放射線の強度、時間、角度、位置、放射領域等）が、外部から入力される装置である。この治療計画装置１１は、入力された放射線の性状に対応した放射線を放射するための制御用の各種パラメータ値を制御装置１２に出力する。

　制御装置１２は、治療計画装置１１によって生成された各種パラメータ値に基づいて、放射線治療装置２０の動作を制御する。制御装置１２は、パーソナルコンピュータ等、予め定められたプログラムに基づいた処理を実行するコンピュータ装置である。制御装置１２は、双方向に情報を伝送することができるよう、無線または有線の通信回線を介して放射線治療装置２０に接続されている。

　図２は、放射線治療システム１０を構成する放射線治療装置２０の概略構成を示す斜視図である。
　図２に示すように、放射線治療装置２０は、リングフレーム２１と、走行ガントリ２２と、放射線照射装置２４と、を備えている。

　リングフレーム２１は、断面円形の筒状に形成されている。このリングフレーム２１は、中心軸Ｃ１がほぼ水平方向を向くように配されている。リングフレーム２１は、その下端部２１ａの外周面に、下方に向けて延びる回転軸２５が一体に形成されている。この回転軸２５は、その中心軸Ｃ２回りに回動可能な状態で基台（図示せず）に支持されている。回転軸２５は、旋回駆動機構（図示せず）により回転駆動される。つまり、リングフレーム２１は、回転軸２５が旋回駆動機構によって回動されることで、鉛直軸回りに旋回する。

　走行ガントリ２２は、断面円形の筒状に形成されている。この走行ガントリ２２は、リングフレーム２１の内周側に配されている。走行ガントリ２２は、リングフレーム２１に支持され、リングフレーム２１の内周面に沿って回転可能とされている。言い換えれば、環状の走行ガントリ２２は、水平方向に延びる中心軸Ｃ１回りに回動可能とされている。この走行ガントリ２２は、ガントリ駆動機構（図示せず）により、周方向に回動される。

　放射線照射装置２４は、制御装置１２（図１参照）により制御されて、治療用放射線Ｓｒを放射する。放射線照射装置２４は、走行ガントリ２２の内周面２２ａに支持されている。放射線照射装置２４から放射される治療用放射線Ｓｒは、リングフレーム２１の回転動作の中心軸Ｃ２と、走行ガントリ２２の回転動作の中心軸Ｃ１との交点であるアイソセンタＣ０を通るように調整されている。
　このように放射線照射装置２４が走行ガントリ２２に支持されることにより、リングフレーム２１の中心軸Ｃ２回りの回転動作、走行ガントリ２２の中心軸Ｃ１回りの回転動作に関わらず、治療用放射線Ｓｒは、常にアイソセンタＣ０を通るように放射される。

　放射線治療装置２０は、センサアレイ２３を更に備えている。センサアレイ２３は、放射線照射装置２４により放射されてアイソセンタＣ０の周辺の被写体を透過した治療用放射線Ｓｒを受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ２３としては、ＦＰＤ（ＦｌａｔＰａｎｅｌＤｅｔｅｃｔｏｒ）、Ｘ線ＩＩ（ＩｍａｇｅＩｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）等を用いることができる。

　また、放射線治療装置２０は、診断用Ｘ線源２６Ａ，２６Ｂと、センサアレイ２７Ａ，２７Ｂと、を備えている。
　診断用Ｘ線源２６Ａ，２６Ｂは、走行ガントリ２２の内周側に配置されている。診断用Ｘ線源２６Ａ，２６Ｂは、放射線治療装置２０の中心（言い換えれば、リングフレーム２１の回転動作の中心軸Ｃ２）を挟んで、リングフレーム２１の周方向両側に配置されている。診断用Ｘ線源２６Ａ，２６Ｂは、制御装置１２により制御されてアイソセンタＣ０に向けて診断用Ｘ線１０１を放射する。診断用Ｘ線１０１は、診断用Ｘ線源２６Ａ，２６Ｂが有する１点から円錐状に広がる、円錐状のコーンビームである。

　センサアレイ２７Ａ，２７Ｂは、走行ガントリ２２の内周面２２ａに支持されている。センサアレイ２７Ａ，２７Ｂは、アイソセンタＣ０を挟んで診断用Ｘ線源２６Ａ，２６Ｂと対向するように配置されている。センサアレイ２７Ａ，２７Ｂは、診断用Ｘ線源２６Ａ，２６Ｂから放射され、アイソセンタＣ０の周辺の被写体を透過した診断用Ｘ線１０１を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ２７Ａ，２７Ｂとしては、例えばＦＰＤ（ＦｌａｔＰａｎｅｌＤｅｔｅｃｔｏｒ）、Ｘ線ＩＩ（ＩｍａｇｅＩｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）等を用いることができる。

　放射線治療装置２０は、カウチ２８と、カウチ駆動装置２９と、を更に備えている。カウチ２８は、放射線治療システム１０により治療される患者Ｂが横になって寝る上面２８ａを備えている。
　カウチ駆動装置２９は、制御装置１２により制御されてカウチ２８を移動させる。カウチ駆動装置２９は、基台（図示せず）に支持されている。

　図３は、放射線治療装置２０を構成する放射線照射装置２４を示す断面図である。
　図３に示すように、放射線照射装置２４は、電子ビーム加速装置５１と、Ｘ線ターゲット５２と、１次コリメータ５３と、フラットニングフィルタ５４と、２次コリメータ５５と、マルチリーフコリメータ６０と、を備えている。

　電子ビーム加速装置５１は、電子を加速して生成される電子ビームＳ０をＸ線ターゲット５２に照射する。
　Ｘ線ターゲット５２は、タングステン、タングステン合金等から形成されている。Ｘ線ターゲット５２は、電子ビームＳ０が照射されると放射線Ｓ１を放出する。

　１次コリメータ５３は、所望の部位以外に放射線Ｓ１が照射されないよう、放射線Ｓ１の一部を遮蔽する。この１次コリメータ５３は、Ｘ線ターゲット５２から放射された放射線Ｓ１が通る貫通孔５３ｈを備えている。１次コリメータ５３は、鉛、タングステン等から形成されている。

　フラットニングフィルタ５４は、放射線Ｓ１の放射方向に垂直な平面において、放射線Ｓ１の線量を概ね一様に分布させるフィルタである。フラットニングフィルタ５４は、アルミニウム等から形成されている。このフラットニングフィルタ５４は、１次コリメータ５３の貫通孔５３ｈの出口側に配置されている。フラットニングフィルタ５４は、Ｘ線ターゲット５２を向く側に、概ね円錐形の突起５４ａを有している。この突起５４ａの形状は、放射線Ｓ１の放射方向に垂直な平面における放射線Ｓ１の線量が概ね一様に分布するように設計されている。

　２次コリメータ５５は、放射線Ｓ１の一部を遮蔽する。２次コリメータ５５は、その中央部に貫通孔５５ｈを備えている。２次コリメータ５５は、この貫通孔５５ｈでのみ放射線Ｓ２を通過させる。２次コリメータ５５は、鉛、タングステン等から形成されている。

　上述した１次コリメータ５３、フラットニングフィルタ５４、２次コリメータ５５を経ることで、一様な強度分布を有する放射線Ｓ２は、マルチリーフコリメータ６０によりその一部が更に遮蔽される。マルチリーフコリメータ６０は、制御装置１２により制御を受けて放射線Ｓ２の照射野を制限する。マルチリーフコリメータ６０は、患者に放射すべき放射線の性状に応じた治療用放射線Ｓｒを生成する。

　図４は、放射線照射装置２４の一部を構成するマルチリーフコリメータ６０の外観を示す斜視図である。図５は、マルチリーフコリメータ６０の幅方向断面図である。図６は、マルチリーフコリメータ６０の、リーフ７０の厚さ方向である第二方向（以下、これを板厚方向Ｔと称する）に垂直な方向の断面図である。
　図４～図６に示すように、マルチリーフコリメータ６０は、フレーム６１と、複数のリーフ７０と、駆動装置（駆動機構）９０と、を備えている。

　フレーム６１は、一方向に長い直方体状に形成されている。フレーム６１は、その長手方向である第一方向（以下、これを幅方向Ｗと称する）が、放射線照射装置２４の放射線照射軸に直交するよう配置されている。フレーム６１には、その幅方向Ｗに連続する中空のリーフ収容部６２が形成されている。

　フレーム６１は、放射線照射装置２４に対向する側の上面部６１ａと、その反対側の下面部６１ｂに、フレーム６１の外周側とリーフ収容部６２とを貫通する開口部６３が形成されている（図４において、上面部６１ａの開口部６３のみを示す）。これら開口部６３は、上面部６１ａおよび下面部６１ｂの幅方向Ｗの中央部に形成されている。

　図４、図５に示すように、フレーム６１は、上面部６１ａおよび下面部６１ｂに直交する両側面部６１ｃ，６１ｄに、それぞれ、矩形の開口部６４，６４が形成されている。これら側面部６１ｃの開口部６４と、側面部６１ｄの開口部６４とは、側面部６１ｃと側面部６１ｄとの間の中央に位置する仮想平面に対して面対称に形成されている。これら開口部６４には、矩形のベースプレート６５が装着されている。この実施形態では、フレーム６１に開口部６４を形成してベースプレート６５を装着する場合を例示した。しかし、この構成に限られない。例えば、フレーム６１とベースプレート６５とを一体に形成して、フレーム６１に開口部６４を形成しないようにしても良い。

　リーフ７０は、概ね長方形の板状に形成されている。リーフ７０は、放射線Ｓ２が透過しない、例えば、タングステン、タングステン合金等から形成されている。
　図５に示すように、リーフ７０は、その板厚方向Ｔに間隔をあけて複数並んで配置されている。これら複数枚のリーフ７０により、リーフ群７０Ｇが構成されている。この実施形態におけるリーフ群７０Ｇは、例えば３０枚のリーフ７０によって構成されている。図４、図６に示すように、このようなリーフ群７０Ｇは、フレーム６１の幅方向Ｗの中央部を挟んで対向するよう、二組一対で、フレーム６１内のリーフ収容部６２内に配置されている。

　図７は、リーフ７０およびリーフ７０を駆動する駆動装置９０を示す斜視図である。
　図６、図７に示すように、リーフ７０は、直線状の上縁部（端面）７０ａと下縁部７０ｂとが互いに平行に形成されている。図６に示すように、リーフ収容部６２内において上縁部７０ａは、上面部６１ａと間隔をあけて対向配置されている。同様に、リーフ収容部６２内において、下縁部７０ｂは、下面部６１ｂと間隔をあけて対向配置されている。

　リーフ７０は、リーフ収容部６２内でフレーム６１の幅方向Ｗの中央部を向く側の前縁部７０ｃが、弧状に膨出して形成されている。また、リーフ７０は、リーフ収容部６２内でフレーム６１の幅方向Ｗの外側を向く後縁部７０ｄが、上縁部７０ａおよび下縁部７０ｂに直交する直線状に形成されている。

　リーフ収容部６２内で幅方向Ｗの中央部を挟んで対向して配置された二組一対のリーフ群７０Ｇ，７０Ｇは、各リーフの前縁部７０ｃが、フレーム６１の上面部６１ａの開口部６３と下面部６１ｂの開口部６３との間の領域に面するように配置されている。

　各リーフ７０は、その板厚方向Ｔに貫通するスリット７１，７２を備えている。これらのスリット７１，７２は、それぞれ、リーフ７０の前縁部７０ｃと後縁部７０ｄとを結ぶ方向、すなわち幅方向Ｗに連続して形成されている。スリット７１，７２は、リーフ７０の上縁部７０ａと下縁部７０ｂとを結ぶ方向に間隔をあけて並んで形成されている。これらスリット７１，７２は、フレーム６１の上面部６１ａの開口部６３からフレーム６１のリーフ収容部６２内に入射する放射線Ｓ２に照射されないよう、前縁部７０ｃよりも後縁部７０ｄ側にずらした位置に形成されている。

　各リーフ７０は、スリット７１，７２の上辺部７１ａ，７２ａと、下辺部７１ｂ、７２ｂとの少なくとも一つに、幅方向Ｗに連続するラックギヤ７３が形成されている。ここで、この実施形態におけるリーフ群７０Ｇは、複数枚のリーフ７０の並ぶ方向で隣り合うリーフ７０、７０同士のラックギヤ７３が、スリット７１，７２の上辺部７１ａ，７２ａ、下辺部７１ｂ、７２ｂのうち、互いに異なる辺に形成されている。このようにすることで、板厚方向Ｔで隣り合うリーフ７０，７０間で、ラックギヤ７３に噛み合うピニオンギヤ９６が干渉することを防ぐことができる。

　各リーフ群７０Ｇを構成する複数枚のリーフ７０は、フレーム６１に支持されている。フレーム６１は、板厚方向Ｔと垂直な幅方向Ｗに向かって進退可能なように、リーフ７０を支持している。フレーム６１は、複数のスライド支持部材６６を備えている。これら複数のスライド支持部材６６は、各リーフ群７０Ｇの上部と下部において、幅方向Ｗに間隔をあけてそれぞれ配置されている。この実施形態では、各リーフ群７０Ｇの上部と下部に、それぞれ幅方向Ｗにおけるフレーム６１の中央部側と外周側とにそれぞれ２つずつ、リーフ７０の移動をガイドする計４つのスライド支持部材６６が設けられている。

　図５、図６に示すように、各スライド支持部材６６は、フレーム６１に固定されたシャフト６６ａと、シャフト６６ａにそれぞれ回転自在に装着された複数の支持ローラ６６ｂとを備えている。これら複数の支持ローラ６６ｂは、リーフ群７０Ｇを構成する複数のリーフ７０にそれぞれ対応する位置に配置されている。これらの支持ローラ６６ｂは、リーフ７０の上縁部７０ａ、下縁部７０ｂの延びる方向に向かって回動自在とされている。

　図６に示すように、スライド支持部材６６の支持ローラ６６ｂは、各リーフ７０の上縁部７０ａ、および、下縁部７０ｂに当接している。上縁部７０ａに当接する支持ローラ６６ｂと、下縁部７０ｂに当接する支持ローラ６６ｂとは、それぞれ少なくとも２つずつ設けられている。
　すなわち、各リーフ７０は、スライド支持部材６６を介して幅方向Ｗに個別に進退可能な状態でフレーム６１に支持されている。

　ここで、上述したリーフ群７０Ｇにおいて、板厚方向Ｔで隣り合うリーフ７０，７０同士は、上述した複数のスライド支持部材６６のうち、異なるスライド支持部材６６の支持ローラ６６ｂが当接するようにしてもよい。このようにすることで、隣り合うリーフ７０，７０間で、支持ローラ６６ｂ同士が干渉することを防ぐことができる。この実施形態においては、回転自在な支持ローラ６６ｂを備えるスライド支持部材６６によりリーフ７０を支持する場合について説明した。しかし、この構成に限られない。例えば、回転不能なスライド支持部材６６を用いてリーフ７０をスライド自在に支持するようにしても良い。この場合、例えば、スライド支持部材６６には、リーフ７０の上縁部７０ａ、および、下縁部７０ｂを摺動可能に収容する溝を設ければ良い。

　フレーム６１は、幅方向Ｗの後縁部７０ｄ側への各リーフ７０の移動量を規制するストッパ６８を備えている。

　図８は、駆動装置９０の構成を示す斜視図である。
　図７、図８に示すように、駆動装置９０は、複数枚のリーフ７０のそれぞれに対応して設けられている。駆動装置９０は、モータ９１と、シャフト９５と、ピニオンギヤ９６と、を備えている。

　モータ９１は、シャフト９５の基端部に連結されている。モータ９１は、シャフト９５をその軸線回りに回転駆動させる。
　ここで、図５に示すように、モータ９１は、フレーム６１の側面部６１ｃ，６１ｄに沿って設けられたベースプレート６５に支持されている。

　フレーム６１の側面部６１ｃに設けられたベースプレート６５には、リーフ群７０Ｇを構成する複数枚のリーフ７０のうち、側面部６１ｃに近い側の半数のリーフ７０を駆動する駆動装置９０のモータ９１が支持されている。フレーム６１の側面部６１ｄに設けられたベースプレート６５には、リーフ群７０Ｇを構成する複数枚のリーフ７０のうち、側面部６１ｄに近い側の半数のリーフ７０を駆動する駆動装置９０のモータ９１が支持されている。

　図７に示すように、シャフト９５は、リーフ７０の板厚方向Ｔに延びている。また、図６、図７に示すように、シャフト９５は、リーフ群７０Ｇの複数枚のリーフ７０のスリット７１または７２内に挿入されている。
　さらに、図７、図８に示すように、ピニオンギヤ９６は、シャフト９５の先端部に取り付けられている。ピニオンギヤ９６は、リーフ７０の一部である、スリット７１，７２の上辺部７１ａ，７２ａ、下辺部７１ｂ、７２ｂのいずれか一つに形成されたラックギヤ７３に噛み合っている。

　駆動装置９０は、ロータリエンコーダ９２と、カバー９４と、を更に備えている。
　ロータリエンコーダ９２は、シャフト９５の回転量を測定し、その測定結果を制御装置１２に出力する。

　カバー９４は、中空の管状に形成されている。このカバー９４は、モータ９１のハウジング９１ａと一体に設けられている。モータ９１と反対側のカバー９４の端部には、軸受１３０が設けられている。また、カバー９４の内部にシャフト９５が挿通されている。このシャフト９５は、軸受１３０によって回転可能に支持されている。つまり、カバー９４は、モータ９１からシャフト９５の延びる方向に離間した位置でシャフト９５を軸受１３０によって支持している。これにより、シャフト９５が自重などにより変形することを防止し、モータ９１とリーフ７０とが離れているときでもピニオンギヤ９６がラックギヤ７３の歯に確実に噛み合う。

　カバー９４には、その周方向の一部に切欠き９４ａが形成されている。
　切欠き９４ａは、このカバー９４に挿通されたシャフト９５のピニオンギヤ９６が噛み合うラックギヤ７３を有したリーフ７０よりも、モータ９１側に配置される他のリーフ７０との干渉を防いでいる。

　このような駆動装置９０において、モータ９１は、制御装置１２の制御によって駆動され、シャフト９５を回転させる。シャフト９５が回転すると、シャフト９５とともにピニオンギヤ９６が回転し、その回転力がラックギヤ７３に伝達される。すると、ラックギヤ７３を備えたリーフ７０が、幅方向Ｗである進退方向に変位する。

　このようにして、二組一対のリーフ群７０Ｇのそれぞれにおいて、リーフ群７０Ｇを構成する各リーフ７０を幅方向Ｗに進退させると、フレーム６１の上面部６１ａの開口部６３から入射した放射線Ｓ２は、両側のリーフ群７０Ｇのリーフ７０によって、その一部が遮蔽される。つまり、マルチリーフコリメータ６０により、所定の照射野の形状に制限された治療用放射線Ｓｒが生成される。

　図９は、リーフの形状を示す図である。図１０は、リーフ群において２枚のリーフが互いに対向する部分を示す拡大図である。
　図９に示すように、各リーフ群７０Ｇを構成する複数枚のリーフ７０のそれぞれは、凸部７５と、溝７６と、を備える。

　凸部７５は、リーフ７０において、板厚方向Ｔの第一側の表面７０ｆに形成されている。凸部７５は、幅方向Ｗに沿って連続して形成されている。凸部７５は、一対の側面７５ａ，７５ａと、天面７５ｂと、を有する。側面７５ａは、表面７０ｆに直交して立ち上がるよう形成されている。これら一対の側面７５ａは、上縁部７０ａと下縁部７０ｂとを結ぶ上下方向に間隔をあけて形成されている。天面７５ｂは、表面７０ｆと平行で、側面７５ａ，７５ａ間を結ぶように形成されている。
　また、表面７０ｆと凸部７５の各側面７５ａとが交差する角部２１１は、所定の曲率半径Ｒ１を有した湾曲面（第一湾曲面）２２０Ａとされている。

　溝７６は、リーフ７０において、板厚方向Ｔの第二の側の表面７０ｇに形成されている。溝７６は、幅方向Ｗに連続して形成されている。溝７６は、一対の側面７６ａと、底面７６ｂと、を有する。側面７６ａは、表面７０ｆに直交して表面７０ｆ側に向かって延びている。これら一対の側面７６ａは、上縁部７０ａと下縁部７０ｂとを結ぶ上下方向に間隔をあけて形成されている。底面７６ｂは、表面７０ｆと平行で、一対の側面７６ａ間を結ぶように形成されている。
　また、表面７０ｇと各側面７６ａとが交差する角部２１２は、所定の曲率半径Ｒ２を有した湾曲面（第二湾曲面）２２０Ｂとされている。

　凸部７５の一対の側面７５ａの間の中心位置と、溝７６の一対の側面７６ａの間の中心位置とは、リーフ７０の上下方向において、実質的に同一位置となるように配される。また、一対の側面７５ａの間隔Ｚ１は、一対の側面７６ａの間隔Ｚ２よりも小さくなるように形成されている。

　リーフ群７０Ｇにおいて、板厚方向Ｔにおいて互いに隣り合う２枚のリーフ７０（以下、第一のリーフ７０、第二のリーフ７０と称する）は、第一のリーフ７０の表面７０ｆと、第二のリーフ７０の表面７０ｇとが互いに対向するように配されている。これら板厚方向Ｔにおいて互いに隣り合う第一のリーフ７０、および、第二のリーフ７０において、第一のリーフ７０の凸部７５が、第二のリーフ７０の溝７６内に収まる。

　図１０に示すように、互いに隣り合う第一のリーフ７０および第二のリーフ７０は、板厚方向Ｔに予め定めた間隔ｇ１をあけて対向している。これにより、２枚のリーフ７０，７０間には、凸部７５と溝７６との間で、クランク状に屈曲した屈曲部２１０を有した隙間空間２００が形成されている。

　放射線照射装置２４から照射される放射線Ｓ２は、この隙間空間２００内に入り込む。放射線Ｓ２は、隙間空間２００内で直行するだけでなく、隙間空間２００の両側面で散乱しながら下方に伝搬していくことがある。
　したがって、隙間空間２００を通して放射線Ｓ２がリーフ群７０Ｇの下方に漏洩することを防ぐため、２枚のリーフ７０，７０の板厚方向Ｔの間隔ｇ１は、例えば、
　０＜ｇ１≦１．０ｍｍ
とする。

　また、表面７０ｆと凸部７５の側面７５ａとが交差する角部２１１の曲率半径Ｒ１、および溝７６の側面７６ａと底面７６ｂとが交差する角部２１２の曲率半径Ｒ２は、
　０＜Ｒ１≦１．０ｍｍ、０＜Ｒ２≦１．０ｍｍ
とする。

　また、角部２１１，２１２のそれぞれにおける屈曲角度は、いずれも６０°以上であり、好ましくは、ほぼ９０°（例えば、８５°～から９５°）である。

　また、角部２１１の曲率半径Ｒ１、および角部２１２の曲率半径Ｒ２が、過度に大きいと、隙間空間２００を通して放射線Ｓ２がリーフ群７０Ｇの下方に漏洩する可能性がある。そこで、角部２１１の曲率半径Ｒ１，角部２１２の曲率半径Ｒ２は、凸部７５の天面７５ｂと表面７０ｆとの段差寸法ｔ１の２倍以内、溝７６の底面７６ｂと表面７０ｇとの段差寸法ｔ２の２倍以内とするのが好ましい。

　また、屈曲部２１０においては、角部２１１の曲率半径Ｒ１、角部２１２の曲率半径Ｒ２、板厚方向Ｔで隣り合うリーフ７０同士の板厚方向Ｔの間隔ｇ１、凸部７５の側面７５ａと溝７６の側面７６ａとの上下方向（放射線Ｓ２の照射方向）における間隔ｇ２と、の少なくとも一つが過度に大きいと、放射線Ｓ２が隙間空間２００を通して漏洩してしまう可能性がある。
　そこで、曲率半径Ｒ１，Ｒ２、間隔ｇ１，ｇ２は、例えば以下のように設定される。ここで、簡単化のため、曲率半径Ｒ１＝曲率半径Ｒ２＝曲率半径Ｒとする。

（ａ）間隔ｇ１≦間隔ｇ２である場合、角部２１１、角部２１２の曲率半径Ｒは、間隔ｇ１以下とする（Ｒ≦ｇ１）。
　この場合、隙間空間２００内で散乱して漏洩する放射線の線量Ｄは、
　　Ｄ∝Ａ１×Ａ２　・・・（１）
である。ここで、「Ａ１」は、リーフ７０の表面７０ｆと、凸部７５の側面７５ａと、隙間空間２００を隔てて表面７０ｆと対向する表面７０ｇの延長線Ｅ１と、隙間空間２００を隔てて側面７５ａと対向する溝７６の側面７６ａの延長線Ｅ２と、によって囲まれた散乱領域Ｕ１の面積である。「Ａ２」は、リーフ７０の溝７６の底面７６ｂと、側面７６ａと、隙間空間２００を隔てて底面７６ｂと対向する凸部７５の天面７５ｂの延長線Ｅ３と、凸部７５の側面７５ａの延長線Ｅ４と、によって囲まれた散乱領域Ｕ２の面積である。

　角部２１１，２１２を、曲率半径Ｒを有した湾曲面２２０Ａ，２２０Ｂとせず、直角のままとした場合、
　　Ｄ∝Ａ１×Ａ２∝（ｇ１＋ｇ２）^２　・・・（２）
となる。これに対し、角部２１１，２１２を、曲率半径Ｒを有した湾曲面２２０Ａ，２２０Ｂとすると、
　　Ｄ∝Ａ１×Ａ２∝（ｇ１＋ｇ２－２Ｒ×（１－π／４））^２　・・・（３）
となる。
　つまり、角部２１１，２１２を、曲率半径Ｒを有した湾曲面２２０Ａ，２２０Ｂとすることで、漏洩する放射線の線量Ｄを低減することができる。

（ｂ）ｇ２≦ｇ１である場合、角部２１１、角部２１２の曲率半径Ｒは、間隔ｇ２以下とする（Ｒ≦ｇ２）。

（ｃ）ｇ１≦ｇ２である場合、角部２１１、角部２１２の曲率半径Ｒは、ｇ１≦Ｒ≦ｇ２とする。
　角部２１１，２１２を、曲率半径Ｒを有した湾曲面２２０Ａ，２２０Ｂとせず、直角のままとした場合、
　　Ｄ∝Ａ１×Ａ２∝（ｇ１＋ｇ２）^２　・・・（２）
となる。これに対し、角部２１１，２１２を、上記のような曲率半径Ｒを有した湾曲面２２０Ａ，２２０Ｂとすると、
　　Ｄ∝Ａ１×Ａ２∝（ｇ２－Ｒ＋Ｒ・ｃｏｓ^－１（（Ｒ－ｇ１）／Ｒ））^２　・・・（４）
となる。
　つまり、角部２１１，２１２を、曲率半径Ｒを有した湾曲面２２０Ａ，２２０Ｂとすることで、漏洩する放射線の線量Ｄを低減することができる。

（ｄ）ｇ２≦ｇ１である場合、角部２１１、角部２１２の曲率半径Ｒは、ｇ２≦Ｒ≦ｇ１とする。
　角部２１１，２１２を、曲率半径Ｒを有した湾曲面２２０Ａ，２２０Ｂとせず、直角のままとした場合、
　　Ｄ∝Ａ１×Ａ２∝（ｇ１＋ｇ２）^２　・・・（２）
となる。これに対し、角部２１１，２１２を、上記のような曲率半径Ｒを有した湾曲面２２０Ａ，２２０Ｂとすると、
　　Ｄ∝Ａ１×Ａ２∝（ｇ１－Ｒ＋Ｒ・ｃｏｓ^－１（（Ｒ－ｇ２）／Ｒ））^２　・・・（５）
となる。
　つまり、角部２１１，２１２を、曲率半径Ｒを有した湾曲面２２０Ａ，２２０Ｂとすることで、漏洩する放射線の線量Ｄを低減することができる。

　（ｅ）ｇ１≦ｇ２である場合、角部２１１，２１２に対向する屈曲方向内径側の頂部２１５を中心として、０＜ｒ＜ｇ１の範囲内の半径ｒを有する円よりも外周側に、角部２１１，２１２の湾曲面２２０Ａ，２２０Ｂが形成されるようにする。これにより、散乱線量を減少させることができる。

　（ｆ）ｇ２≦ｇ１である場合、角部２１１，２１２に対向する屈曲方向内径側の頂部２１５を中心として、０＜ｒ＜ｇ２の範囲内の半径ｒを有する円よりも外周側に、角部２１１，２１２の湾曲面２２０Ａ，２２０Ｂが形成されるようにする。これにより、散乱線量を減少させることができる。

　上記したような放射線治療システム１０では、以下のようにして治療を行う。
　まず、ユーザは、治療計画装置１１に入力された治療計画で指示される姿勢となるように放射線治療装置２０のカウチ２８に患者Ｂを固定する。

　制御装置１２は、旋回駆動機構（図示せず）とガントリ駆動装置（図示せず）とを作動させる。具体的には、制御装置１２は、治療計画で指示される照射角度で治療用放射線Ｓｒが患者Ｂの患部位置を照射するように、リングフレーム２１、走行ガントリ２２を、中心軸Ｃ１、Ｃ２回りに旋回させて放射線照射装置２４を移動させる。また、制御装置１２は、マルチリーフコリメータ６０において制限する治療用放射線Ｓｒの照射野の形状を、治療計画装置１１に入力された治療計画で指示される形状に変更するよう、各リーフ７０を駆動装置９０によって進退させる。
　その後、制御装置１２は、放射線照射装置２４を用いて、治療計画装置１１に入力された治療計画で指示される線量の治療用放射線Ｓｒを、患者Ｂの患部に照射する。

　上述した実施形態のマルチリーフコリメータ６０によれば、リーフ７０の表面７０ｆと凸部７５の側面７５ａとの間と、表面７０ｇと溝７６の側面７６ａとの間とに、それぞれ湾曲面２２０Ａ，２２０Ｂが形成されているので、応力が集中しにくい。したがって、放射線Ｓ２の漏洩を抑えつつ、亀裂や割れが発生することを抑制可能となる。
　さらに、板厚方向Ｔにおいて互いに対向する２つのリーフ７０間の間隔ｇ１，ｇ２に応じて、湾曲面２２０Ａ，２２０Ｂの曲率半径Ｒ１，Ｒ２を適切に設定することで、放射線Ｓ２の漏洩を確実に抑制できる。

（実施形態の変形例）
　上記実施形態では、リーフ７０の表面７０ｆと凸部７５の各側面７５ａとが交差する角部２１１、表面７０ｇと側面７６ａとが交差する角部２１２を湾曲面２２０Ａ，２２０Ｂとしたが、これに限るものではない。
　図１１は、上記実施形態に示したリーフの変形例を示す図である。
　図１１に示すように、リーフ７０において、凸部７５の側面７５ａと天面７５ｂとの間、溝７６の側面７６ａとリーフ７０の表面７０ｇとの間にも、所定の曲率半径を有した湾曲面２２０Ｃ，２２０Ｄを形成してもよい。

（その他の実施形態）
　なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、設計変更可能である。

　リーフの第一の側面と凸部の側面との間に第一湾曲面を形成し、リーフの第二の側面と溝の側面との間に第二湾曲面に形成することで、放射線の漏洩を抑え、リーフに亀裂や割れが発生することを抑制できる。

１０　放射線治療システム
１１　治療計画装置
１２　制御装置
２０　放射線治療装置
２１　リングフレーム
２１ａ　下端部
２２　走行ガントリ
２２ａ　内周面
２３　センサアレイ
２４　放射線照射装置
２５　回転軸
２６Ａ，２６Ｂ　線源
２７Ａ，２７Ｂ　センサアレイ
２８　カウチ
２８ａ　上面
２９　カウチ駆動装置
５１　電子ビーム加速装置
５２　Ｘ線ターゲット
５３　１次コリメータ
５３ｈ　貫通孔
５４　フラットニングフィルタ
５４ａ　突起
５５　２次コリメータ
５５ｈ　貫通孔
６０　マルチリーフコリメータ
６１　フレーム
６１ａ　上面部
６１ｂ　下面部
６１ｃ，６１ｄ　側面部
６２　リーフ収容部
６３　開口部
６４　開口部
６５　ベースプレート
６６　スライド支持部材
６６ａ　シャフト
６６ｂ　支持ローラ
６８　ストッパ
７０　リーフ
７０Ｇ　リーフ群
７０ａ　上縁部
７０ｂ　下縁部
７０ｃ　前縁部
７０ｄ　後縁部
７０ｆ　表面
７０ｇ　表面
７１，７２　スリット
７１ａ，７２ａ　上辺部
７１ｂ　下辺部
７３　ラックギヤ
７５　凸部
７５ａ　側面
７５ｂ　天面
７６　溝
７６ａ　側面
７６ｂ　底面
９０　駆動装置
９１　モータ
９１ａ　ハウジング
９２　ロータリエンコーダ
９４　カバー
９５　シャフト
９６　ピニオンギヤ
１０１　Ｘ線
１３０　軸受
２００　隙間空間
２１０　屈曲部
２１１　角部
２１２　角部
２１５　頂部
２２０Ａ　湾曲面（第一湾曲面）
２２０Ｂ　湾曲面（第二湾曲面）
２２０Ｃ　湾曲面
２２０Ｄ　湾曲面
Ｂ　患者
Ｃ０　アイソセンタ
Ｃ１　中心軸
Ｃ２　中心軸
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４　延長線
ｇ１　間隔
ｇ２　間隔
Ｐ　円
Ｑ　円
Ｒ　曲率半径
ｒ　半径
Ｒ１　曲率半径
Ｒ２　曲率半径
Ｓ０　電子ビーム
Ｓ１　放射線
Ｓ２　放射線
Ｓｒ　治療用放射線
Ｔ　板厚方向
ｔ１　段差寸法
ｔ２　段差寸法
Ｕ１　散乱領域
Ｕ２　散乱領域
Ｗ　幅方向
Ｚ１　間隔
Ｚ２　間隔
θ１　交差角度
θ２　交差角度

Claims

　放射線の照射範囲を制限するマルチリーフコリメータであって、
　厚さ方向に並べられた複数のリーフを備え、
　それぞれの前記リーフは、
　前記リーフの板厚方向の第一の側面に突出して形成された凸部と、
　前記リーフの板厚方向の第二の側面に形成され、他の前記リーフに形成された前記凸部が挿入される溝と、
　前記リーフの前記第一の側面と前記凸部の側面との間に形成された第一湾曲面と、
　前記リーフの前記第二の側面と前記溝の側面との間に形成された第二湾曲面と、
を備えるマルチリーフコリメータ。
　前記厚さ方向において互いに対向する２枚の前記リーフの間隔ｇ１と、２枚の前記リーフのうち、第一のリーフの前記溝の側面と第二のリーフの前記凸部の側面との間隔ｇ２とが、
　　ｇ１≦ｇ２
を満たすとき、
　前記第一湾曲面および前記第二湾曲面の曲率半径Ｒは、
　　Ｒ≦ｇ１
を満たす請求項１に記載のマルチリーフコリメータ。
　前記厚さ方向において互いに対向する２枚の前記リーフの間隔ｇ１と、２枚の前記リーフのうち、第一のリーフの前記溝の側面と第二のリーフの前記凸部の側面との間隔ｇ２とが、
　　ｇ２≦ｇ１
を満たすとき、
　前記第一湾曲面および前記第二湾曲面の曲率半径Ｒは、
　　Ｒ≦ｇ２
を満たす請求項１に記載のマルチリーフコリメータ。
　前記厚さ方向において互いに対向する２枚の前記リーフの間隔ｇ１と、２枚の前記リーフのうち、第一のリーフの前記溝の側面と第二のリーフの前記凸部の側面との間隔ｇ２とが、
　　ｇ１≦ｇ２
を満たすとき、
　前記第一湾曲面および前記第二湾曲面の曲率半径Ｒは、
　　ｇ１≦Ｒ≦ｇ２
を満たす請求項１に記載のマルチリーフコリメータ。
　前記厚さ方向において互いに対向する２枚の前記リーフの間隔ｇ１と、２枚の前記リーフのうち、第一のリーフの前記溝の側面と第二のリーフの前記凸部の側面との間隔ｇ２とが、
　　ｇ２≦ｇ１
を満たすとき、
　前記第一湾曲面および前記第二湾曲面の曲率半径Ｒは、
　　ｇ２≦Ｒ≦ｇ１
を満たす請求項１に記載のマルチリーフコリメータ。
　　請求項１から５の何れか一項に記載のマルチリーフコリメータと、
　前記放射線を前記マルチリーフコリメータに放射する放射線照射装置と、
を備える放射線治療装置。