(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に必要な機器を削減し、駆動機構の簡素化やコスト低減などを図ることができ、高精度に照射野を形成することが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】  照射野２２の形状に合わせて作ったならい部材３１の外側面３１ａにバネ３２ａなどで構成した押し付け手段３２を備えた各リーフ２１の先端を押し付けることで簡単に照射野２２を調整できるようにし、リーフ開放手段３３で全てのリーフ２１を一括して開放できるようにし、アクチュエータを極力削減して機構を簡素化するようにしている。【選択図】  図１
2006061451.tif 000002
【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リーフコリメータにおいて、
前記照射野の形状に外側面が形成された粒子線を透過し得るならい部材と、前記複数のリーフそれぞれに設けられ当該各リーフの先端面を前記ならい部材に押し付ける押し付け手段と、前記複数のリーフ全体を全開位置に位置させるリーフ開放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】
前記ならい部材を粒子線の照射深さを規制するボーラスと兼用して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】
前記ならい部材への前記各リーフの接触を検出する接触検出手段を、前記各リーフの少なくとも先端部と後端部とのいずれかに設け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に必要なアクチュエータを大幅に削減でき、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５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同士を相対向させて粒子線Ｂと交差（通常は、直交）させて配置する。
【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６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７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が開示され、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で駆動される長いピニオン４を複数のラック３と噛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との噛み合いを外ずして動力の伝達を遮断して停止させ、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、ラックを切り欠き部の上面に取り付け、各リーフを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、リーフの枚数と同数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昇降シリンダで遮断し、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、一台のモータで全てのリーフを駆動できるもののそれぞれのリーフごとに昇降用のシリンダが必要で、このためのスペースや多大なコストが必要になるという問題がある。
【００１５】
また、１つのブレーキ板で全てのリーフを保持する場合の保持力が摩耗などの影響で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。
【００１６】
さらに、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。
【００１７】
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に必要な機器を削減し、駆動機構の簡素化やコスト低減などを図ることができ、高精度に照射野を形成することが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】
【００１８】
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リーフコリメータにおいて、前記照射野の形状に外側面が形成された粒子線を透過し得るならい部材と、前記複数のリーフそれぞれに設けられ当該各リーフの先端面を前記ならい部材に押し付ける押し付け手段と、前記複数のリーフ全体を全開位置に位置させるリーフ開放手段とからなることを特徴とするものである。
【００１９】
このマルチリーフコリメータによれば、照射野の形状に合わせて作ったならい部材の外側面にバネなどで構成した押し付け手段を備えた各リーフの先端を押し付けることで簡単に照射野を調整できるようにし、リーフ開放手段で全てのリーフを一括して開放できるようにし、アクチュエータを極力削減して機構を簡素化するようにしている。
【００２０】
また、この発明のマルチリーフコリメータは、請求項1記載の構成に加え、前記ならい部材を粒子線の照射深さを規制するボーラスと兼用して構成したり、前記ならい部材への前記各リーフの接触を検出する接触検出手段を、前記各リーフの少なくとも先端部と後端部とのいずれかに設けて構成することもできる。
【００２１】
これらのマルチリーフコリメータによれば、ボーラスの形成の際外側面を加工するだけでならい部材を簡単に作成できるようになり、接触検出手段によって確実に照射野が設定できたかどうかを知ることができるようになる。
【発明の効果】
【００２２】
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、粒子線を透過し得るならい部材の外側面を照射野の形状に合わせておき、このならい部材の外側面に各リーフの先端を押し付け手段で押しつけるようにしたので、特別な位置制御や位置の検出を行うことなく、リーフを押しつけるだけで簡単に照射野を調整することができる。
【００２３】
また、リーフ開放手段で全てのリーフを一括して開放できるようにしたので、アクチュエータを極力削減してリーフの駆動機構を簡素化することができる。
【００２４】
また、この発明の他のマルチリーフコリメータによれば、ボーラスの形成の際外側面を加工するだけでならい部材を簡単に作成することができ、接触検出手段によって確実に照射野が設定できたかどうかを知ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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、（ａ）は右側のリーフの一部分を示す照射野形成状態の概略平面図、（ｂ）はリーフの全開状態の概略平面図である。
【００２６】
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ならい駆動機構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なる照射野２２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）をならい駆動機構３０でならわ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２２を再現する。
【００２７】
このマルチリーフコリメータ２０のならい駆動機構３０では、粒子線を照射すべき輪郭に対応した形状に外側面が形成されたならい部材３１を備え、複数のリーフ２１には、個別にリーフ２１の先端をならい部材３１に押し当てるための押し付け手段３２が備えられ、ならい部材３１に押しつけたリーフ２１の全てを開放位置（全開位置）に押し戻すリーフ開放手段３３を備えて構成される。
【００２８】
このならい駆動機構３０のならい部材３１は、相対向するリーフ２１間に挟むように配置されてそのまま粒子線を照射することから、粒子線を透過し得る材料で作られ、その外側面３１ａが粒子線を照射すべき照射野の輪郭に対応した形状に形成してある。
【００２９】
したがって、このならい部材３１は、例えばがんの放射線治療に用いる場合には、患者それぞれのがんの形状に合わせてその都度製作される。
【００３０】
なお、このならい部材３１を、図２に示すように、粒子線の照射深さを規制するボーラス４１と兼用するようにし、外側面３１ａを照射野の輪郭形状に加工し、内部に照射深さを調整する凹部４１ａを加工するようにすれば、これまでのボーラスの製作に外側面の加工を付加するだけで良く、容易かつ多大な製作工数の増大を招くことなくならい部材３１を製作することができる。
【００３１】
次に、このようなならい部材３１に押し当てることで各リーフ２１を位置決めするための押し付け手段３２は、例えばマルチリーフコリメータ２０のケース本体２３に往復移動可能に装着された各リーフ２１の後端面にガイドロッド２１ａを連結するとともに、ガイドロッド２１ａに沿って各リーフ２１の後端面とケース本体２３との間にバネ３２ａを装着して前方に押し出すように付勢することで構成してある。
【００３２】
なお、この押し付け手段３２は、ガイドロッド２１ａにバネ３２ａを装着して構成する場合に限らず、圧縮空気を利用したエアシリンダなどの流体圧シリンダなどで構成することも可能である。
【００３３】
このような押し付け手段３２を備えたそれぞれのリーフ２１の対向する対向面にならい部材３１を挟むようにすることで、各リーフ２１は自動的にならい部材３１に押し付けられ、各リーフ２１の位置制御などを必要とせず、簡単に照射野２２を調整することができる。
【００３４】
このならい駆動機構３０では、各リーフ２１を開放位置（全開位置）にするためのリーフ開放手段３３として、各リーフ２１のガイドロッド２１ａの端部にフランジ部２１ｂが設けられ、このフランジ部２１ｂの内側に開放板３３ａが配置されてガイドロッド２１ａが貫通して摺動可能となっており、開放板３３ａに開放駆動用の流体圧シリンダ３３ｂのロッド３３ｃが連結してある。
【００３５】
したがって、図１（ｂ）に示すように、リーフ開放機構３３の流体圧シリンダ３３ｂのロッド３３ｃを押し出すように伸張することで、各リーフ２１の位置にかかわらずフランジ部２１ｂをバネ３２ａに抗して一斉に押し戻すことができ、全てのリーフ２１を開放位置にすることができる。
【００３６】
このように構成したマルチリーフコリメータ２０のならい駆動機構３０では、次のようにして各リーフ２１を操作・位置決めして照射野を設定する。
【００３７】
まず、各リーフ２１を開放位置に保持するため、リーフ開放手段３３の流体圧シリンダ３３ｂのロッド３３ｃを押し出すように伸張して、各リーフ２１の位置にかかわらずフランジ部２１ｂをバネ３２ａに抗して一斉に押し戻し、全てのリーフ２１を開放位置に保持する。
【００３８】
次に、マルチリーフコリメータ２０のケース本体２３の所定位置にならい部材３１をセットする。  
この後、各リーフ２１に共通のリーフ開放手段３３の流体圧シリンダ３３ｂのロッド３３ｃを縮めてリーフ２１をフリーな状態とし、各リーフ２１の押し付け手段３２のバネ３２ａによってならい部材３１に押し付けるようにする。
【００３９】
これにより、各リーフ２１の先端面がそれぞれならい部材３１の外側面３１ａに押し当てられて照射野２２が形成される。
【００４０】
このならい部材３１をボーラス４１と兼用するようにした場合には、図２（ｂ）示すように、ボーラス４１の外側面をならい部材３１として機能させると同時に、凹部４１ａで粒子線の照射深さを規制することができる。
【００４１】
こののち、粒子線を照射し、ならい部材３１のほか側面３１ａの輪郭形状に沿った照射野２２でがん患部に照射するようにする。なお、この粒子線を照射する場合には、ならい部材３１を介して照射することから、照射源での照射強さをならい部材３１での減少を考慮した強さにするようにする。
【００４２】
こうして照射が終了した後は、リーフ開放手段３３の流体圧シリンダ３３ｂのロッド３３ｃを伸張して開放板３３ａを介して全てのリーフ２１を押し戻すようにして全開位置にし、すべてのリーフ２１を開放位置に保持する。
【００４３】
このようなマルチリーフコリメータ２０のならい駆動機構３０によれば、ならい部材３１を用い、これに押し付け手段３２でそれぞれのリーフ２１を押し付けるようにするだけで照射野２２を形成することができ、駆動系を簡素化することができるとともに、位置検出などの必要もなく、制御系も簡単となる。
【００４４】
また、駆動機構３０の設置スペースも小さくでき、装置をコンパクトにしてコスト低減を図ることもできる。
【００４５】
さらに、全てのリーフを一つのリーフ開放手段３３で開放できるので、リーフ２１を全開位置にすることも簡単にでき、そのための機構も簡素化することができる。
【００４６】
また、ならい部材３１を照射深さを規制するボーラス４１とを兼用することで、ボーラス４１の製作と同時に、外側面を加工することでならい部材を製作することができ、製作工数を極力削減することができる。
【００４７】
このようなマルチリーフコリメータ２０のならい駆動機構３０では、各リーフ２１が確実にならい部材３１の外側面３１ａに押し付けられて接触する必要がある。  
そこで、このならい部材３１へのリーフ２１の接触を検出する接触検出手段５０が設けられる。
【００４８】
この接触検出手段５０としては、例えば図３に示すように、各リーフ２１の先端部に形成した凹部に球状の接触子５１をバネ５２で前方に突き出すように装着し、接触子５１の背部にＯＮ−ＯＦＦスイッチ５３を設けるようにする。
【００４９】
これにより、ならい部材３１にリーフ２１が接触すると、接触検出手段５０の接触子５１がバネ５２に抗して押し込まれ、ＯＮ−ＯＦＦスイッチ５３がＯＮとなってこれを検出することができる。
【００５０】
また、接触検出手段５０としては、図４に示すように、リーフ２１の後端部に同様の凹部を形成してリーフ２１のガイドロッド２１ａ先端部に接触子５４をバネ５５で前方に突き出すように付勢しておき、接触子５４の背部にＯＮ−ＯＦＦスイッチ５６を設けるようにする。なお、バネ５５は押し付け手段３２のバネ３２ａに比べて弱いバネとしてある。
【００５１】
これにより、ならい部材３１がリーフ２１に接触するまでは、押し付け手段３２のバネ３２ａによってリーフ２１が前方に押され、ならい部材３１にリーフ２１が接触すると、接触検出手段５０の接触子５４がバネ５５に抗して押し込まれ、ＯＮ−ＯＦＦスイッチ５６がＯＮとなってこれを検出することができる。
【００５２】
このような接触検出手段５０を設けることで、簡単にリーフ２１とならい部材３１との接触を検出することができ、各リーフ２１の位置を検出する場合に比べ、簡単に検出することができ、特にエンコーダなどで検出する場合に比べ信号線を削減できるとともに伝送距離の制限を緩和することもできる。
【００５３】
なお、この接触検出手段は、ＯＮ−ＯＦＦスイッチで構成する場合に限らず、他の圧力センサなどで構成することもでき、しかもリーフの先端部または後端部のいずれかだけでなく、両方に設けるようにしても良く、一層信頼性を向上することができる。
【００５４】
上記実施の形態では、リーフ２１の配置など構成についての説明は省略したが、なんら限定するものでなく、ラビリンス構造による一列配置や、多層配置、柱状配置など何れのマルチリーフコリメータにも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【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り、（ａ）は右側のリーフの一部分を示す照射野形成状態の概略平面図、（ｂ）はリーフの全開状態の概略平面図である。
【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ならい部材を兼用したボ―ラスの縦断面図および使用状態の説明図である。
【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接触検出手段の１つの概略断面図および動作説明図である。
【図４】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接触検出手段の他の１つの概略断面図である。
【図５】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６】従来のリーフコリメータの駆動機構の説明図である。
【図７】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】
【００５６】
２０              マルチリーフコリメータ
２１            リーフ
２１ａ          ガイドロッド
２１ｂ          フランジ部
２２            照射野
２３            ケース本体
３０            ならい駆動機構
３１            ならい部材
３１ａ          外側面
３２            押し付け手段
３２ａ          バネ
３３            リーフ開放手段
３３ａ          開放板
３３ｂ          流体圧シリンダ
３３ｃ          ロッド
４１            ボーラス
４１ａ          凹部
５０            接触検出手段
５１，５４      接触子
５２，５５      バネ
５３、５６      ＯＮ−ＯＦＦスイッチ
【図１】
2006061451.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006061451.tif 000005
【図４】
2006061451.tif 000006
【図５】
2006061451.tif 000007
【図６】
2006061451.tif 000008
【図７】
2006061451.tif 000009