(57)【要約】【課題】  リーフを薄板状にして分解能を向上しながら駆動機構の簡素化やコスト低減などを図ることができ、リーフの位置ずれへの対応も容易にできるマルチリーフコリメータを提供すること。【解決手段】  複数のリーフ２１を１つの駆動手段３１で同時に駆動してもそれぞれのリーフ２１に設けた位置保持手段３８で所定位置に固定保持できるようにし、しかもそれぞれのリーフ２１の位置センサ３６で位置を検出することで、位置ずれやその後の再駆動位置決めが容易にできるようにしている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射方向に交差させて相対向し複数のリーフの対向間隔を調整して照射野を形成するマルチコリメータにおいて、
前記複数のリーフを同時に駆動する駆動手段と、前記複数のリーフそれぞれに設けられ位置を検出する位置センサと、前記位置センサの検出信号に基づき前記駆動手段による駆動力に抗して前記複数のリーフのそれぞれを個別に固定保持する位置保持手段とからなることを特徴とするマルチリーフコリメータ。
【請求項２】
前記駆動手段を、前記複数のリーフに摩擦により駆動力を伝達する摩擦駆動手段で構成したことを特徴とする請求項１記載のマルチリーフコリメータ。
【請求項３】
前記リーフの開放位置を規制する位置規制手段を設けて構成したことを特徴とする請求項１または２記載のマルチリーフコリメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マルチリーフコリメータに関し、粒子線によるがん治療における照射野を規制するマルチリーフコリメータで、リーフを薄板状にして分解能を向上しながら駆動機構の簡素化やコスト低減などを図ることができるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、がんの治療に陽子線や素粒子線などの粒子線を用いた治療が行われており、加速器で作られた粒子線ビームを、照射野形成装置でがん患部の形状に加工して照射するようにしている。
【０００３】
この照射野形成装置では、加速器から出た粒子線ビームを次のような操作を行ってがん患部の形状にする。
【０００４】
まず、加速器から出た粒子線ビームをワブラ電磁石により振動させてドーナツ状にし、次いで、散乱体により、ドーナツ状のビームをより平坦なビームにする。
【０００５】
そして、レンジシフタによりエネルギレベルを調整し、線量のピークががん患部に合うように調整するとともに、リッジフィルタによりビームに厚みを持たせる。
【０００６】
最後に、加工されたビームをコリメータによりがん患部の形状に合わせるようにして加工が完了する。
【０００７】
このような加工されたビームをがん患部の形状に合わせる操作を行うため、コリメータが用いられており、そのひとつにマルチリーフコリメータがある。
【０００８】
このマルチリーフコリメータは、例えば特許文献1の従来技術に開示されているものを図４に示すように、粒子線Ｂを遮蔽できる素材の薄い板状のリーフ１を縦に配置して横に多数枚並べるようにするとともに、横に並べられた1対のリーフ１同士を前後に相対向させる。
【０００９】
そして、対向する各リーフ１同士の間隔とその位置を駆動機構で調整することで形成される間の空間２をビームＢの照射部分とするとともに、これ以外のリーフ１部分でビームＢを遮蔽し、多数のリーフ１の位置を変えることでがん患部の輪郭形状を再現するようにしている。
【００１０】
このようなマルチリーフコリメータでは、薄板状のリーフをそれぞれ往復駆動して位置決めする必要があり、その駆動機構として、特許文献２には、図５に示すように、各リーフ１ごとに独立した駆動機構を設ける場合として、リーフ１の上端面にラック３を設け、各リーフ１のラック３に対応してこれとかみ合う各ピニオン４を各モータ５で駆動することで往復動させるようにしたものが開示されている。
【００１１】
また、特許文献３には、図６に示すように、複数のリーフ１に対して共通の駆動手段と、この駆動手段の駆動力を複数のリーフ１に対して同時に伝達可能かつ各リーフ１で遮断可能としたもので、具体的には、たとえば右側の各リーフ１では、各リーフ１のコ字状の切り欠き部の下面にそれぞれラック３を取り付け、１台のモータ５で駆動されるピニオン４を複数のラックと３かみ合わせることができるようにするとともに、各リーフ１をそれぞれシリンダ６で昇降できるようにし、所定位置まで移動させたところで上昇させることでピニオン４とラック３との噛み合いを外して動力の伝達を遮断して停止させるようにし、さらに、複数のリーフ１全体をブレーキ板７で押えることでそれぞれの位置を保持できるようにしてある。なお、左側の各リーフでは、ラックを上面に取り付けて下降させることで噛み合いを外すようにしてある。
【特許文献１】特公平７−６７４９１号公報
【特許文献２】特開平１１−２１６１９７号公報
【特許文献３】特開２００２−２２４２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このようなマルチリーフコリメータを用いて必要な照射野を再現する場合、リーフの厚さと隣接するリーフ間の隙間、すなわちピッチによってアイソセンタ上に投影される照射像の輪郭の精度が影響を受けることからリーフの厚さが薄い方が良く、通常、薄いリーフを多数並べてマルチリーフコリメータを構成するようにしている。
【００１３】
このため、各リーフごとの駆動機構を、ラックとモータおよびピニオンとで構成したものでは、リーフの枚数倍のモータを並べて設置しなければならず、大きなスペースおよび多大なコストを必要とするという問題がある。
【００１４】
一方、１つの駆動機構で複数のリーフを駆動し、所定位置で駆動力の伝達を遮断し、すべてのリーフの駆動停止後、１つのブレーキ板で保持するものでは、１つのブレーキ板で保持する場合の保持力がそれぞれのリーフごとに個体差が生じ易く、極端な場合には、リーフの位置ずれが生じたり、保持不能となるリーフが生じる可能性がある。
【００１５】
また、リーフの位置を１つのモータと同軸のエンコーダで行うようにしており、複数のリーフの１つに位置ずれが生じてもそのずれ量を知ることが難しく、位置ずれ自体を修正することも難しいという問題もある。
【００１６】
この発明は、かかる従来技術の有する課題に鑑みてなされたもので、リーフを薄板状にして分解能を向上しながら駆動機構の簡素化やコスト低減などを図ることができ、リーフの位置ずれへの対応も容易にできるマルチリーフコリメータを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記従来技術が有する課題を解決するため、この発明の請求項１記載のマルチリーフコリメータは、照射方向に交差させて相対向し複数のリーフの対向間隔を調整して照射野を形成するマルチコリメータにおいて、前記複数のリーフを同時に駆動する駆動手段と、前記複数のリーフそれぞれに設けられ位置を検出する位置センサと、前記位置センサの検出信号に基づき前記駆動手段による駆動力に抗して前記複数のリーフのそれぞれを個別に固定保持する位置保持手段とからなることを特徴とするものである。
【００１８】
このマルチリーフコリメータによれば、複数のリーフを１つの駆動手段で同時に駆動してもそれぞれのリーフに設けた位置保持手段で所定位置に固定保持でき、しかもそれぞれのリーフの位置センサで位置を検出することで、位置ずれやその後の再駆動位置決めが容易にできるようにしている。
【００１９】
また、この発明のマルチリーフコリメータは、上記構成に加え、前記駆動手段を、前記複数のリーフに摩擦により駆動力を伝達する摩擦駆動手段で構成したものや前記リーフの開放位置を規制する位置規制手段を設けて構成したものも含まれ、摩擦駆動手段を用いることで、駆動力の遮断を位置保持手段で兼用できるようになり、さらに位置規制手段によって位置センサの校正が容易にできるようになる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の請求項１記載のマルチリーフコリメータによれば、複数のリーフを同時に駆動する駆動手段と、各リーフ個別に位置を検出する位置センサと、各リーフ個別に保持する位置保持手段とで構成したので、リーフを個別に保持でき、摩耗などが生じても初期状態と同じ保持力を確保することができる。
【００２１】
また、万一、リーフに位置ずれが生じても個別の位置センサで検出することができ、個別の保持機構を開放し、他のリーフに影響を及ぼすことなく簡単に再位置決めを行うことができる。
【００２２】
さらに、この発明の請求項２記載のマルチリーフコリメータによれば、摩擦駆動手段を用いることで、駆動力の遮断を位置保持手段で兼用することができ、さらに請求項３記載のマルチリーフコリメータによれば、リーフを位置規制手段に当てることによって位置センサの校正を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明のマルチリーフコリメータの一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。  
図１および図２はこの発明のマルチリーフコリメータの一実施の形態にかかり、図１は右側のリーフのみを示す概念図、図２は１つのリーフを抽出して示す概略斜視図である。
【００２４】
このマルチリーフコリメータ２０では、粒子線を遮蔽できる素材の薄い板状のリーフ２１を縦に配置して横に多数枚並べるようにするとともに、横に並べられたリーフ２１同士を相対向させてあり（図では、対向する右側のリーフのみを示してある。）、対向する各リーフ２１同士の間隔とその位置を駆動機構３０で調整することで形成される間の空間（図では、リーフ左端部に形成される空間）をビームの照射部分とするとともに、これ以外のリーフ２１部分でビームを遮蔽し、多数のリーフ２１の位置（対向間隔）を駆動機構３０で往復動させて変えることでがん患部の輪郭形状に対応する照射野を再現する。
【００２５】
このマルチリーフコリメータ２０の駆動機構３０では、複数のリーフ２１を同時に駆動する駆動手段３１と、各リーフ２１の位置を個別に検出する位置センサ３６と、これらの位置センサ３６の検出信号に基づき駆動手段３１による駆動力に抗して各リーフ２１を個別に固定保持する位置保持手段３８とで構成される。
【００２６】
この駆動機構３０の複数のリーフ２１を同時に駆動する駆動手段３１は、例えば摩擦駆動機構で構成され、各リーフ２１の後端に連結された操作ロッド３２の上面にモータ３３で駆動される摩擦ローラ３４を押し当てるようにしてあり、摩擦ローラ３４を回転することで、操作ロッド３２を往復駆動するようになっており、対向する一方側のリーフ２１のすべてを、例えば図１のように右側のリーフ２１のすべてを同時に駆動できるようにする。
【００２７】
また、この駆動機構３０では、各リーフ２１を最も引き込んだ開放位置を規制する位置規制手段として、操作ロッド３２の後端を当てる当て板３５が設けてあり、この当て板３５に当てることで、照射野を最大にした開放状態にすることができると同時に、各リーフ２１の駆動開始の原点とすることができる。
【００２８】
このように往復駆動される各リーフ２１の位置を検出するため各リーフ２１に個別に位置センサ３６が設けてあり、例えば、当て板３５の背面に抵抗式の位置センサ３６を設け、当て板３５を貫通するセンサロッド３７を操作ロッド３２に連結してある。
【００２９】
そして、これら位置センサ３６の検出信号が図示しない制御装置に入力されるようになっている。
【００３０】
さらに、このように往復駆動される各リーフ２１を所定位置に停止させるとともに、固定保持するための位置保持手段として各リーフ２１の操作ロッド３２の上面と対向してブレーキシュー３８が設けられ、各ブレーキシュー３８が流体圧シリンダやソレノイドなどで往復駆動され、摩擦ローラ３４による駆動力より大きな保持力によって各リーフ２１を固定できるようにしてある。
【００３１】
したがって、摩擦ローラ３４を連続回転させた駆動状態でも、ブレーキシュー３８を動作させることで、摩擦ローラ３４の駆動力に抗して各リーフ２１を停止させ、その位置に保持固定することができる。
【００３２】
なお、このブレーキシュー３８によって各リーフ２１の開放位置を規制するようにし、当て板３５を省略することも可能である。
【００３３】
このように構成したマルチリーフコリメータ２０の駆動機構３０では、次のようにして各リーフ２１を駆動・位置決めして照射野を設定する。
【００３４】
まず、各リーフ２１を開放位置に保持するため、各リーフ２１を当て板３５に当たる状態まで摩擦ローラ３４をリーフ２１の開方向に回転させて後退させ、ブレーキシュー３８を作動させて各リーフ２１を保持する。
【００３５】
次に、各リーフ２１に共通の駆動手段である摩擦ローラ３４をリーフ２１の閉方向に回転する。この状態では、各リーフ２１の個別のブレーキシュー３８の固定保持力が摩擦ローラ３４の駆動力より大きくしてあるので、各リーフ２１は停止状態のままである。
【００３６】
この後、各リーフ２１の個別のブレーキシュー３８を開放し、保持力を解除するとともに、位置センサ３６の検出信号をモニタし、所望の位置に達したリーフ２１から順に個別のブレーキシュー３８を押し当てて固定・保持する。
【００３７】
こうしてすべてのリーフ２１が所望の位置にセットされたら、摩擦ローラ３４の駆動を停止し、照射野の調整が完了する。
【００３８】
この後、万一、いずれかのリーフ２１に位置ずれが生じたことが位置センサ３６で検出された場合には、摩擦ローラ３８をずれ方向と反対方向に回転した後、そのリーフ２１のブレーキシュー３８を開放し、位置センサ３６をモニタして所望位置にして再びブレーキシュー３８を押し当てて固定・保持する。
【００３９】
以上のように、このマルチリーフコリメータ２０では、複数のリーフ２１を同時に駆動する駆動手段として例えば摩擦ローラ３４を設け、各リーフ２１の位置を個別に検出する位置センサ３６を設けるとともに、各リーフ２１を個別に保持固定する位置保持手段としてのブレーキシュー３８を設けて構成したので、各リーフ２１をブレーキシュー３８で個別に保持することができ、ブレーキシュー３８やこれを当てる操作ロッド３２に摩耗などが生じても初期状態と同等の保持力を確保して保持固定することができる。
【００４０】
これにより、各リーフ２１に個別に駆動手段を設ける場合に比べ、配置が容易かつ省スペースとなるとともに、構成機器も少なくコスト低減を図ることもできる。
【００４１】
また、リーフ２１に位置ずれが生じてもこれを個別に設けた位置センサ３６により検出することができるとともに、簡単に修正することができる。
【００４２】
さらに、リーフ２１の開放位置を当て板３５に当てることで、規制するようにしたので、これを利用して位置センサ３６の原点とするなど校正に利用することができ、高精度の位置決めが可能となる。
【００４３】
次に、複数のリーフ２１を同時に駆動する駆動手段の他の例について、図３により説明する。  
上記実施の形態では、摩擦ローラ３４を用いて構成したが、例えば図３に示すように、流体圧力駆動手段４０で構成することもでき、１つのシリンダケース４１の中に複数のピストン４２を装着し、各ピストン４２間をシール状態としておき、シリンダケース４１に供給・排出する流体によって各ピストン４２を同時に往復駆動できるとともに、ブレーキシュー３８で固定されたピストン４２はその位置で停止させることができるようにしてある。
【００４４】
すなわち、ここでは、例えばシリンダケース４１を矩形の箱状とし、矩形のピストン４２を横に並べてピストン４２間をシール状態とし、しかも隣接するピストンが両端に移動して離間してもシール状態が保持できるようにしてある。
【００４５】
これにより、シリンダケース４１の両端の流体給排口４３，４４から流体を供給・排出することで各ピストン４２を同時に駆動することができ、しかも任意のピストン４２を固定状態とすることもできる。
【００４６】
このような流体圧力駆動手段４０のピストンロッド４５にそれぞれリーフ２１の操作ロッド２２を連結することで、すでに説明した実施の形態と同様にマルチリーフコリメータを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明のマルチリーフコリメータの一実施の形態にかかる右側のリーフのみを示す概念図である。
【図２】この発明のマルチリーフコリメータの一実施の形態にかかる１つのリーフを抽出して示す概略斜視図である。
【図３】この発明のマルチリーフコリメータの他の一実施の形態にかかる駆動手段のみを抽出して示す概略斜視図である。
【図４】従来のリーフコリメータの側面図および平面図である。
【図５】従来のリーフコリメータの駆動機構の説明図である。
【図６】従来のリーフコリメータの駆動機構の説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
２０              マルチリーフコリメータ
２１            リーフ
３０            駆動機構
３１            駆動手段
３２            操作ロッド
３３            モータ
３４            摩擦ローラ（共通駆動手段）
３５            当て板
３６            位置センサ（個別位置センサ）
３７            センサロッド
３８            ブレーキシュー（個別保持開放手段）
４０            流体圧力駆動手段（共通駆動手段）
４１            シリンダケース
４２            ピストン
４３，４４      流体給排口
４５            ピストンロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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