(57)【要約】  本発明は、ほぼ点状の放射線源（３）を起点として治療対象（４）に向けられた、特に腫瘍のステレオタクティック（定位）原体照射のために働く、高エネルギビーム（２）の束を制限するためのコリメータ（１）であって、コリメータ開口により制限されたビーム（２，２′）によって不規則的な治療対象（４）がスキャニング可能となるように当該コリメータ（１）が形成されている形式のものに関する。本発明はさらに、コリメータを制御するためのプログラムに関する。照射されるべき治療対象（４）の輪郭（２９，２９′，２９′′）を、より少ない手間をかけるだけで、しかも高い精度でかつ特に照射野の正確な輪郭制限によって形成するために、本発明の構成では、当該コリメータ（１）が種々のサイズの複数のコリメータ開口（５，５′，５′′）を有しており、これらのコリメータ開口（５，５′，５′′）のうち選択的にその都度１つのコリメータ開口が球表面状の軌道（６）に沿ってあらゆる方向に移動可能であって、かつ当該コリメータ開口の中心軸線（７）が放射線源（３）に向けられており、その他のコリメータ開口（５′，５′′）がビーム（２）からシールドされており、さらに制御装置（９）が設けられており、該制御装置（９）は、治療対象（４）の大きな照射面（２６）をスキャニングするためには大きなコリメータ開口（５，５′）が、特に不規則的な輪郭（２９，２９′，２９′′）の場合に治療対象（４）の照射面（２６）の縁部に沿った正確な制限を行うためには小さなコリメータ開口（５′，５′′）がそれぞれ使用されるように駆動装置（８）の駆動部（２３，２４，２５）に作用するように形成されている。
2005509500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ点状の放射線源（３）を起点として治療対象（４）に向けられた、特に腫瘍のステレオタクティック（定位）原体照射のために働く、高エネルギビーム（２）の束を制限するためのコリメータ（１）であって、コリメータ開口により制限されたビーム（２′）によって不規則的な治療対象（４）がスキャニング可能となるように当該コリメータ（１）が形成されている形式のものにおいて、当該コリメータ（１）が種々のサイズの複数のコリメータ開口（５，５′，５′′）を有しており、これらのコリメータ開口（５，５′，５′′）のうち選択的にその都度１つのコリメータ開口が球表面状の軌道（６）に沿ってあらゆる方向に移動可能であって、かつ当該コリメータ開口の中心軸線（７）が放射線源（３）に向けられており、その他のコリメータ開口（５′，５′′）がビーム（２）からシールドされており、さらに制御装置（９）が設けられており、該制御装置（９）は、治療対象（４）の大きな照射面（２６）をスキャニングするためには大きなコリメータ開口（５，５′）が、特に不規則的な輪郭（２９，２９′，２９′′）の場合に治療対象（４）の照射面（２６）の縁部に沿った正確な制限を行うためには小さなコリメータ開口（５′，５′′）がそれぞれ使用されるように駆動装置（８）の駆動部（２３，２４，２５）に作用するように形成されていることを特徴とする、高エネルギ放射線のためのコリメータ。
【請求項２】
前記少なくとも１つのコリメータ開口（５，５′，５′′）が、ビーム路（２，２′）の方向に延びる制限部（１０）を有している、請求項１記載のコリメータ。
【請求項３】
前記少なくとも１つのコリメータ開口（５，５′，５′′）が円形に形成されている、請求項１または２記載のコリメータ。
【請求項４】
前記少なくとも１つのコリメータ開口（５，５′，５′′）が四角形に形成されている、請求項１または２記載のコリメータ。
【請求項５】
複数のコリメータ開口（５，５′，５′′）が、仮想円軌道（１１）を巡って回転可能に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のコリメータ。
【請求項６】
前記コリメータ開口（５，５′，５′′）が、シールド性の材料から成る円筒状の部分（１２）に設けられており、該円筒状の部分（１２）が、タレットに類似した機構によって回転可能でかつ少なくとも作業位置にロック可能である、請求項５記載のコリメータ。
【請求項７】
前記円筒状の部分（１２）がシールドブロック（１３）内に回転可能に支承されている、請求項６記載のコリメータ。
【請求項８】
前記少なくとも１つのコリメータ開口（５，５′，５′′）が、別のサイズの少なくとも１つのコリメータ開口と交換可能である、請求項１から７までのいずれか１項記載のコリメータ。
【請求項９】
種々のサイズのコリメータ開口（５，５′，５′′．．．）のセットが、シールド性の材料から成る交換可能なスリーブ（１４）によって当該コリメータ（１）に嵌込み可能である、請求項８記載のコリメータ。
【請求項１０】
互いに接合されたシールド性の構成部分（１２，１３，１４）の接合部の接触面（１５）が、ビーム路（２）に対して平行に一貫して延びていない、請求項６から９までのいずれか１項記載のコリメータ。
【請求項１１】
シールド性の構成部分（１２，１３，１４）の前記接触面（１５）が段部（１６）を有している、請求項６から１０までのいずれか１項記載のコリメータ。
【請求項１２】
作業位置に位置していないコリメータ開口（５，５′；５′，５′′；５，５′′）のシールドのために、別のシールドブロック（１７）が働く、請求項１から１１までのいずれか１項記載のコリメータ。
【請求項１３】
前記別のシールドブロック（１７）が前記シールドブロック（１３）に配置されている、請求項１２記載のコリメータ。
【請求項１４】
前記別のシールドブロック（１７）が当該コリメータ（１）に定位置で配置されており、ただし前記別のシールドブロック（１７）の延在長さは、作業位置に位置していないコリメータ開口（５，５′；５′，５′′；５，５′′）が、作業位置に位置しているコリメータ開口（５；５′；５′′）の、ビーム（２）に対するいかなる移動時でも前記別のシールドブロック（１７）の陰に隠れるように設定されている、請求項１３記載のコリメータ。
【請求項１５】
球表面状の軌道（６）が、互いに直角に延びる２つのスライドレール（１８，１９）により形成されており、両スライドレール（１８，１９）に沿ってシールドブロック（１３）が移動可能である、請求項１から１４までのいずれか１項記載のコリメータ。
【請求項１６】
前記スライドレール（１８，１９）がそれぞれレール対（１８′，１８′′；１９′，１９′′）により形成されており、しかも第１のレール対（１８′，１８′′）は照射器具に配置されたコリメータハウジング（２２）に固く結合されており、第２のレール対（１９′，１９′′）は、第１のレール対（１８′，１８′′）に沿って走行する第１のスライドキャリッジ（２０）に対応しており、シールドブロック（１３）は、第２のレール対（１９′，１９′′）に沿って走行する第２のスライドキャリッジ（２１）に配置されている、請求項１５記載のコリメータ。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのコリメータ開口（５，５′，５′′）を球表面状の軌道（６）に沿って移動させるための駆動装置（８）が、２つの駆動部（２３，２４）を有している、請求項１から１６までのいずれか１項記載のコリメータ。
【請求項１８】
前記駆動部（２３，２４）が、前記スライドキャリッジ（２０，２１）を運動させるために該スライドキャリッジに配置されている、請求項１６または１７記載のコリメータ。
【請求項１９】
前記駆動部（２３，２４）がボールねじを備えている、請求項１７または１８記載のコリメータ。
【請求項２０】
前記駆動部（２３，２４）がローラねじを備えている、請求項１７または１８記載のコリメータ。
【請求項２１】
前記駆動装置（８）が、所望のコリメータ開口（５，５′；５′′）を作業位置へもたらすための別の駆動部（２５）を有している、請求項１から２０までのいずれか１項記載のコリメータ。
【請求項２２】
前記別の駆動部（２５）が、前記円筒状の部分（１２）をコリメータ開口（５；５′；５′′）の作業位置へ回転させるために、前記シールドブロック（１３）に配置されている、請求項２１記載のコリメータ。
【請求項２３】
前記駆動装置（８）が少なくとも１つの電気モータ式の駆動部（２３，２４，２５）を有している、請求項１から２２までのいずれか１項記載のコリメータ。
【請求項２４】
前記駆動装置（８）が少なくとも１つのニューマチック式の駆動部（２３，２４，２５）を有している、請求項１から２３までのいずれか１項記載のコリメータ。
【請求項２５】
前記駆動装置（８）が少なくとも１つのハイドロリック式の駆動部（２３，２４，２５）を有している、請求項１から２４までのいずれか１項記載のコリメータ。
【請求項２６】
ビーム（２）の滞留時間が前記駆動装置（８，２３，２４）によって制御可能となるように前記制御装置（９）が形成されている、請求項１から２５までのいずれか１項記載のコリメータ。
【請求項２７】
ビーム（２′）が治療対象（４）をスキャニングする際のスキャニング速度により前記滞留時間が得られるように前記制御装置（９）が形成されている、請求項２６記載のコリメータ。
【請求項２８】
前記制御装置（９）が、相応するプログラムによってローディングされたコンピュータである、請求項１から２７までのいずれか１項記載のコリメータ。
【請求項２９】
当該コリメータが、作動運動のための位置検出装置を備えている、請求項１から２８までのいずれか１項記載のコリメータ。
【請求項３０】
スキャニング過程が規定の治療プランによって行われるように前記制御装置（９）が形成されている、請求項１から２９までのいずれか１項記載のコリメータ。
【請求項３１】
前記制御装置（９）が位置検出装置に接続されており、しかも位置検出が作動運動の検証および補正のために働くように前記制御装置（９）が形成されている、請求項２９または３０記載のコリメータ。
【請求項３２】
請求項１から３１までのいずれか１項記載のコリメータを制御するためのプログラムにおいて、当該プログラムがコンピュータによって前記駆動装置（８，２３，２４）を制御して、治療対象に対して、予め規定された輪郭に相応して放射線が照射可能となるように当該プログラムが形成されており、しかも当該プログラムが、前記別の駆動部（２５）の操作により、前記輪郭（２９，２９′，２９′′）の形成のために最適な、コリメータ開口（５；５′；５′′）のサイズを選び出して、種々のコリメータ開口（５，５′，５′′）によって実施されるスキャニング過程を、要求された照射を得るために互いに調和させることを特徴とする、コリメータを制御するためのプログラム。
【請求項３３】
前記駆動装置（８，２３，２４）の相応する制御により前記滞留時間によって照射強度（３０，３０′，３０′′）を変化させることができるように当該プログラムが形成されている、請求項３２記載のプログラム。
【請求項３４】
治療対象（４）のための各照射面（２６）を複数の部分フィールドセグメント（２８，２８′，２８′′）に分割しかつ該部分フィールドセグメント（２８，２８′，２８′′）に応じてコンピュータによって照射を制御するように当該プログラムが形成されている、請求項３２または３３記載のプログラム。
【請求項３５】
当該プログラムが、照射面（２６）のための部分フィールドセグメント（２８，２８′，２８′′）への分割を、治療対象（４）に対する照射を実施したい種々の照射方向（２７）に合わせて行う、請求項３４記載のプログラム。
【請求項３６】
当該プログラムが治療対象（４）の画像検出による輪郭（２９，２９′，２９′′）の検出を基礎として照射面（２６）の特定を決定するように当該プログラムが形成されている、請求項３２から３５までのいずれか１項記載のプログラム。
【請求項３７】
当該プログラムが、治療対象（４）の種々の部分範囲の輪郭（２９，２９′，２９′′）の検出を基礎として種々の照射強度（３０，３０′，３０′′）を有する照射面（２６）をも決定する、請求項３６記載のプログラム。
【請求項３８】
当該プログラムが、治療プランによる画像検出の処理に基づいて前記駆動装置（８，２３，２４）の制御を行うように当該プログラムが形成されている、請求項３２から３７までのいずれか１項記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ほぼ点状の放射線源を起点として治療対象に向けられた、特に腫瘍のステレオタクティック（定位）原体照射（stereoaktisch. Konformationsbestrahlung）のために働く、高エネルギビームの束を制限するためのコリメータであって、コリメータ開口により制限されたビームによって不規則的な治療対象がスキャニング可能となるように当該コリメータが形成されている形式のものに関する。
【０００２】
コリメータは、複雑に整形された病巣容積もしくは標的容積に、この標的容積の形状に正確に一致させかつ高線量で照射を施すことができるようにするために役立つ。種々の形式のコリメータが知られている。しかし、高い精度、特に照射野の正確な輪郭制限は、一般に高い時間的手間および／または大きな技術的手間をかけた場合にしか得られない。
【０００３】
特に補償器は時間的手間がかかる。なぜならば、照射されるべきそれぞれの面に対して１つの「型」が製作されなければならず、かつこれらの型が照射器具における個々の入射方向の間で変えられなければならないからである。
【０００４】
このような時間的手間を減少させるために、現在ではたいていマルチリーフコリメータが使用される。このようなマルチリーフコリメータは、たとえばドイツ連邦共和国特許第１９９０５８２３号明細書に基づき公知である。マルチリーフコリメータでは、型形成が多数の遮蔽板（リーフ）によって行われる。この場合、各リーフにはそれぞれ１つのモータと、ストローク検出装置と、ビーム路を基準にしてリーフの前縁部を位置調整するための制御装置とが対応している。このような手間が、８０〜１２０枚のオーダのリーフのために実施されなければならず、この場合、照射されるべき各面のために、また種々の照射強度を発生させるためにも、リーフは調節されなければならない。
【０００５】
冒頭で述べた形式のコリメータは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９２２６５６号明細書に基づき公知である。しかし、この公知の装置では、電子ビームが磁界によって変位され、これによってスキャニングされ、この場合、スキャニングされたビームはその後に、照射のための光子ビームに変換される。このコリメータはこの場合、なお一層正確な照射点を形成するための前記対象の改良形である。コリメータが単純な開口として形成されていても、器具の全体構造はそれにもかかわらず複雑となり、特にコリメータ開口が、スキャニングされたビームと同期的に運動されなければならないような、図３に示した変化実施例の場合に複雑となる。
【０００６】
とりわけ、このコリメータの欠点は、照射野の輪郭制限を再現し得る精度が、このコリメータにおいて規定されたコリメータ開口を用いて形成される照射点の大きさに関連することにある。大きなコリメータ開口を用いた大きな照射点は、より迅速的なスキャニングをもたらすが、しかしより大きな不正確性をも招く。逆に、小さな照射点はスキャニングを減速させるが、しかし照射野の輪郭制限の一層正確な再現をもたらす。
【０００７】
したがって、本発明の課題は、照射されるべき治療対象の輪郭を、より少ない手間をかけるだけで、しかも高い精度でかつ特に照射野の正確な輪郭制限によって形成することである。
【０００８】
付加的な課題は、治療対象の種々の部分範囲に対して照射強度を迅速にかつ簡単に変えることができるようにすることにある。
【０００９】
この課題は、本発明によれば、当該コリメータが種々のサイズの複数のコリメータ開口を有しており、これらのコリメータ開口のうち選択的にその都度１つのコリメータ開口が球表面状の軌道に沿ってあらゆる方向に移動可能であって、かつ当該コリメータ開口の中心軸線が放射線源に向けられており、その他のコリメータ開口がビームからシールドされており、さらに制御装置が設けられており、該制御装置は、治療対象の大きな照射面をスキャニングするためには大きなコリメータ開口が、特に不規則的な輪郭の場合に治療対象の照射面の縁部に沿った正確な制限を行うためには小さなコリメータ開口がそれぞれ使用されるように駆動装置の駆動部に作用するように形成されていることにより解決される。
【００１０】
プログラムに関して上記課題は、当該プログラムがコンピュータによって前記駆動装置を制御して、治療対象に対して、予め規定された輪郭に相応して放射線が照射可能となるように当該プログラムが形成されており、しかも当該プログラムが、前記別の駆動部の操作により、前記輪郭の形成のために最適な、コリメータ開口のサイズを選び出して、種々のコリメータ開口によって実施されるスキャニング過程を、要求された照射を得るために互いに調和させることにより解決される。
【００１１】
本発明による対象は、スキャニング過程の著しい短縮を可能にする。なぜならば、制限線が極めて高い精度で、極めて小さなコリメータ開口を用いた照射によってスキャニングされ得るようになり、そしてこのときに残された残留面は中間サイズのコリメータ開口またはより大きなサイズのコリメータ開口を用いて著しく短い時間でスキャニングされ得るからである。
【００１２】
本発明による対象は、付加的な課題、つまりビームの滞留時間、特にスキャニング速度が、前記駆動装置によって制御可能となるように前記制御装置を形成するという課題を解決するための手段をも提供する。特にこの付加的な課題は、当該プログラムでローディングされたコンピュータを、種々異なる照射強度を得るために前記駆動装置によって滞留時間、特にスキャニング速度を制御するために調整することのできるプログラムにより解決される。
【００１３】
提案された技術的な解決手段のためには、冒頭で挙げたマルチリーフコリメータの場合よりも著しく僅かな技術的手間しかかからない。なぜならば、照射野の輪郭が、２つの個別駆動部、最大でも３つの個別駆動部から形成された駆動装置によって形成され得るからである。相応して、ストローク検出のための手間も減少する。また、リーフの前縁調節も必要とならない。コリメータ開口のサイズに相応して、任意の小さなまたは大きな照射面を形成することができる。この照射面はスキャニング原理に基づいて、任意に複雑に整形された面にわたって案内される。この場合、照射されるべき面にアイランドを残すことも可能である。このことは、１つの面を制限するコリメータでは不可能である。同じことは、任意に配置されていてよい種々異なる照射強度の面にも云える。これにより、治療対象を範囲毎に種々異なる照射強度で負荷することが可能となる。このこともまた、形状付与の可能性に関して制約が加えられることなしに可能となる。
【００１４】
前記少なくとも１つのコリメータ開口が、ビーム路に対して平行な方向に延びる制限部、つまり相応して円錐状に延びる制限部を有するように形成されると有利である。こうして、照射されるべき照射野の正確な制限が得られ、半影のいかなる出現も回避される。このような半影は、公知先行技術によるコリメータの制限時に、コリメータの材料厚さ全体によってビームがシールドされない範囲が存在していた場合に出現する。この問題は特にマルチリーフコリメータにおいて出現する。なぜならば、リーフの調節時にビームが各リーフ位置においてそれぞれ別の角度で延びるからである。冒頭で挙げたマルチリーフコリメータでは、この問題は、リーフ調節に相応して前縁が規定の傾斜角度を有することにより解決される。しかし、このことは存在する全てのリーフにおいて複雑な作動運動を必要とする。上で述べた本発明の構成はこの問題を極めて簡単に解決する。なぜならば、照射野をスキャニングするコリメータ開口が球表面状に形成された軌道に沿って運動して、実質的に常にほぼ点状の放射線源に向けられているので、制限部もやはり常にビーム路と同じ方向に延び、それゆえに半影が生じ得ないからである。前記少なくとも１つのコリメータ開口はこの場合、任意の形状を有していてよく、たとえば円形または四角形に形成されていてよい。しかし、それぞれ選択された形状に関しては、スキャニング過程において、各点のための照射時間が、治療プランにより規定された照射時間に相当することが考慮されなければならない。
【００１５】
コリメータは、複数の、有利には３つのコリメータ開口が仮想円軌道を巡って回転可能に配置されているように形成されていると有利である。この構成の利点は次の点にある。すなわち、円運動の１／３を使って１つのコリメータ開口から、他の２つのコリメータ開口のうちのいずれか一方のコリメータ開口への切換を行うことができ、しかもこの場合、これら２つのコリメータ開口の間に位置する残りの１つのコリメータ開口を飛び越えなくて済む。これにより、切換過程はビームによる負荷の最中でも、切換過程中に計算されていない形の放射線強度が治療対象に当たることなしに行なわれ得る。その場合、円軌道は、作業位置に位置するコリメータ開口が常に本発明による規定通りに位置調整され、その他のコリメータ開口はシールドされるように調整されていることが有利である。このような１／３円運動に基づき、位置調整を行う必要なしに、これまで使用されていたコリメータ開口が別の所望のコリメータ開口に代えられる。なぜならば、これらのコリメータ開口の中心点が全て前記仮想円軌道上に位置しているからである。コリメータ開口が作業位置に位置する場合には常に、コリメータ開口の中心軸線が放射線源に向けられていることも保証されている。
【００１６】
前で述べた構成は、前記コリメータ開口が、シールド性の材料から成る円筒状の部分に設けられており、該円筒状の部分が、リボルバもしくはタレットに類似した機構によって回転可能でかつ少なくとも作業位置にロック可能であるように形成されると有利である。この場合、円筒状の部分はシールドブロック内に回転可能に支承されていてよい。
【００１７】
本発明のさらに別の有利な構成では、前記少なくとも１つのコリメータ開口が、別のサイズの少なくとも１つのコリメータ開口と交換可能である。このことは、前で説明した構成の場合に云えるし、あるいはまた、１つのコリメータ開口しか設けられていない構成について云える。その場合、このコリメータ開口を交換によって別のサイズのコリメータ開口により代えることができる。両変化実施態様においては、可能となる全ての使用事例のために複数のコリメータ開口から成る任意の大きさのセットを準備することが可能となる。コリメータ開口が円筒状の部分に導入されている場合には、種々のコリメータ開口サイズを有する複数の円筒状の部分が設けられていてよい。しかし、種々のサイズのコリメータ開口のセットが、シールド性の材料から成る交換可能なスリーブによってコリメータに嵌込み可能であることにより、全ての構成においてコリメータ開口の一層簡単な交換を行うことができる。この場合、これらのスリーブは外見的には有利には同一の輪郭を有していて、単にサイズの点で互いに異なるコリメータ開口を有しているに過ぎないので、簡単なスリーブ交換によってコリメータ開口サイズを変えることができる。
【００１８】
たとえ高い製作精度であってもこれらのシールド性の構成部分の接合時には、たとえ微小であってもある程度のギャップは不可避となるので、互いに接合されたシールド性の構成部分の接合部が、ビーム路に対して平行に延びる一貫した接触面を有していないことが有利である。このことは、接触面が、シールドされるべきビームとは異なる角度で延びていることにより実現され得る。しかし、有利な構成では、これらの構成部分の接触面が段部を有している。これにより、スキャニング運動により、たとえ部分的であっても接合部がビーム路に対して平行に向けられた場合でも、ギャップを通る漏れ放射線は生じ得なくなる。このことは、ビーム路に位置する全ての構成部分、たとえば円筒状の部分を備えたシールドブロックならびに複数のコリメータ開口を備えた交換可能なスリーブに云える。
【００１９】
複数のコリメータ開口を備えた構成では、既に述べたように、作業位置に位置していないコリメータ開口のシールドが行われなければならない。この場合、有利な構成では、当該コリメータ開口のシールドのために別のシールドブロックが使用される。この別のシールドブロックは既に説明したシールドブロックに配置されていてよい。あるいは、この別のシールドブロックをコリメータに位置固定に配置することも可能である。その場合、この別のシールドブロックの延在長さは、作業位置に位置していないコリメータ開口が、作業位置に位置しているコリメータ開口の、ビームに対するいかなる移動時でも、ひいてはシールドブロックの、ビームに対するいかなる移動時でも、前記別のシールドブロックの陰に隠れるように設定されている。この構成には次のような利点がある。すなわち、スキャニング過程を得るためには、最初に挙げた方のシールドブロックを運動させるだけでよく、前記別のシールドブロックを運動させる必要はない。このことは、シールド部が厚いシールド性の材料から成っているので極めて重い部分であるという理由から重要である。しかし、移動させなければならない重量が小さくなればなるほど、移動はますます緩慢ではなくなり、ひいてはスキャニング過程もますます緩慢ではなくなり、そして極めて精密に行われなければならない移動のためにかかる手間もますます少なくなる。
【００２０】
球表面状の軌道は種々様々に実現され得る。たとえば、シールドブロックは球冠状（kalottenfoermig）、つまりざる底球面状に形成されていて、作業位置に位置するコリメータ開口を覆わない球冠リング（Kalottenring）に沿って運動可能であってよい。しかし、球表面状の軌道は、互いに直角に延びる２つのスライドレールにより形成されることが有利である。その場合、これらのスライドレールに沿ってシールドブロックが摺動可能となる。この場合にも、種々の構成が考えられる。すなわち、スライドレールがレール対により形成されていると有利である。この場合、第１のレール対は照射器具に配置されたコリメータハウジングに固く結合されており、第２のシール対は第１のスライドキャリッジに対応しており、この第１のスライドキャリッジは第１のレール対に沿って走行する。シールドブロックは第２のスライドキャリッジに配置されており、この第２のスライドキャリッジは第２のレール対に沿って走行する。この第２のレール対は第１のレール対に対して直角に配置されていると有利である。こうして、規定された運動可能性を有する安定した支承装置が達成されるので、球表面状の軌道上の各点を、たとえばこの球面に対応していてよいｘ／ｙ座標系におけるスキャニング運動によって達成することができる。
【００２１】
駆動装置は、前記少なくとも１つのコリメータ開口を球表面状の軌道に沿って移動させるために、２つの駆動部が設けられているように形成されると有利である。ｘ方向およびｙ方向におけるこのような駆動部は任意の座標の制御を可能にする。このような座標は相応するプログラムによって容易に制御可能となるので、治療プランにより規定された通りに照射を行うことができる。前に挙げた具体的な構成では、前記駆動部が、スライドキャリッジを運動させるために該スライドキャリッジに配置される。駆動部の支持は、第１のスライドキャリッジの駆動部がコリメータハウジングに支持され、第２のスライドキャリッジの第２の駆動部が第１のスライドキャリッジに支持されるように行うことができる。重要となるのは、駆動部が遊びなしであって、しかも摩耗少なく高い力を運動させ得ることである。なぜならば、既に述べたように、シールド材料が高い重量を有しているからである。この目的のためには、駆動部が、たとえば「ボールねじ（Kugelgewindespindel）」と呼ばれるボールねじ山付きスピンドルまたは「ローラねじ（Rollengewindespindel）」と呼ばれるローラねじ山付きスピンドルを備えていてよい。
【００２２】
複数のコリメータ開口を備えた１つのコリメータのためには、駆動装置が、それぞれ所望のコリメータ開口を作業位置へもたらすための別の駆動部を有していると有利である。このことは、たとえば円筒状の部分をコリメータ開口の作業位置にまで回転させるために、この別の駆動部がシールドブロックに配置されているように形成されていてよい。こうして、コリメータ開口のチェンジを自動化することもでき、そして全ての作業ステップをコンピュータ制御により行うことが可能となる。
【００２３】
駆動装置は種々様々に形成されていてよい。駆動部は制御装置との接続のために単に電気的に制御可能であるだけでよい。駆動部としては、たとえば電気モータ式の駆動部、たとえばステップモータ、リニアモータ等が挙げられる。しかし、電気的な制御装置を備えたニューマチック式またはハイドロリック式の駆動部を使用するか、またはハイブリッド駆動部として形成された駆動部を使用するか、または種々の駆動部から成る組み合わせを使用することも可能である。
【００２４】
ビームの滞留時間が駆動装置によって制御可能となるように制御装置が形成されていることにより、照射の強度の制御を達成することができる。有利には滞留時間がビームのスキャニング速度により得られ、このスキャニング速度でビームは治療対象を擦過するようにスキャニングする。
【００２５】
制御装置は、相応するプログラムによってローディングされたコンピュータであると有利であり、これによりソフトウェアの変更によって作業形式を簡単に変えることができる。行われた作動過程全体を検証できるようにするためには、コリメータが作動運動のための位置検出装置を備えていると有利である。制御装置は有利にはスキャニング過程が規定の治療プランによって行われるように形成されているので、位置検出装置により、作動運動の検証および場合によっては補正を行うことができるようになる。
【００２６】
制御のためには、現在、一般には汎用コンピュータが使用される。汎用コンピュータは具体的な制御過程のために、相応するプログラムでローディングされている。それゆえに、本発明によるコリメータを制御するためのプログラムが本発明のもう１つの対象となる。このプログラムは、このプログラムがコンピュータによって駆動装置を制御して、荒けじめ決定された輪郭に相応して治療対象への照射が可能となるように形成されると有利である。この場合、このプログラムは別の駆動部の操作によって、輪郭の形成のために最適なサイズのコリメータ開口を選び出して、種々のコリメータ開口によって実施されるスキャニング過程を、要求された照射を得るために互いに調和させる。
【００２７】
治療対象をその個々の部分範囲毎に種々の照射強度で負荷し得るようにするためには、プログラムが駆動装置の相応する制御により滞留時間によって照射強度を変化させ得るように形成されていると有利である。
【００２８】
プログラムの有利な作業形式は、プログラムが治療対象のための各治療面を複数の部分フィールドセグメントに分割し、そしてこれらの部分フィールドセグメントに応じて照射をコンピュータによって制御することにあってよい。１つの治療対象は一般に種々の方向から照射されるので、プログラムは照射面のための部分フィールドセグメントへの分割を種々の照射方向に合わせて行うようになっている。
【００２９】
照射のための基礎は一般に、予め行われる治療対象の画像検出である。それゆえに、プログラムは、このプログラムが治療対象の画像検出による輪郭の検出を基礎として照射面の特定を決定するように形成されていることが望ましい。付加的には、プログラムが、治療対象の種々の部分範囲の輪郭の検出を基礎として種々の照射強度を有する照射面をも決定するようになっていてよい。
【００３０】
治療プランを作成するためには、画像検出が一般に照射の実施前に医学的見地から処理されるので、プログラムが、治療プランによる画像検出の加工を基礎として駆動装置の制御を行うようになっていると有利である。この場合にも、部分フィールドセグメントの決定を行うことができる。
【００３１】
当然ながら、プログラムに関してはまだ多数の変化形が考えられるが、この場合には、コリメータの制御装置として働くためにコンピュータが実施しなければならない主要の作業ステップについてのみ記載されている。
【００３２】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００３３】
図１は、本発明により改良されたコリメータの原理図であり、ただしこの場合、本発明の幾つかの構成も受容されており、
図２は、本発明の１実施例を示す斜視図であり、
図３は、同じ実施例を、別のシールドブロックが見える方向から見た斜視図であり、
図４は、本発明によるコリメータの構成の一部を示す概略図であり、
図５は、１つのプログラムにより実現された照射コンセプトの原理を示す原理図であり、
図６は、本発明により可能となる構成を示す照射コンセプトの別構成を示す概略図であり、
図６ａは、図６の一部を示す概略図である。
【００３４】
図１には、本発明により改良されたコリメータ１の原理図が示されている。この原理は、コリメータ開口５が、放射線源３から到来するビーム２を制限して、実施されるべき照射の面（「照射面」と呼ぶ）２６よりも著しく小さな面３７によるビーム負荷が生じるようにすることにある。コリメータ開口５はシールドブロック１３に設けられており、このシールドブロック１３は軌道６に沿って移動可能であり、この場合、コリメータ開口５を通じて入射するビーム２′は相応する駆動装置８（図１には図示していない）によって、照射されるべき照射面２６をスキャニングし、こうしてこの照射面２６を所望の照射で負荷する。照射面２６はこの場合、実際に行われる照射の照射方向２７からの治療対象４の形状に相当している。このことについては、さらに下で詳しく説明する。
【００３５】
図面には、本発明の幾つかの構成が示されている。コリメータ開口５を備えたシールドブロック１３を球表面状の軌道６に沿って移動させることは、球表面に関してｘ方向におけるスキャニング運動３３，３３′と、ｙ方向におけるスキャニング運動３４，３４′とを実施することにより行われる。このときにコリメータ開口５は、このコリメータ開口５の中心軸線７が放射線源３を向くように位置調整されている。さらに、コリメータ開口５の輪郭を制限する制限部１０はビーム路２，２′の方向で円錐状に延びるように位置調整されているので、シールドのためには常にシールドブロック１３の全厚さが提供されており、不十分なシールドによる半影は生じない。その場合、シールドブロック１３はコリメータ開口５のこのような位置調整を維持しながら案内されなければならない。このような案内のための実施例は図２に示されている。この場合、当然ながら別形式の案内も可能である。
【００３６】
さらに図１に示したように、放射線源３から到来するビーム２′は通常、前置されたプリコリメータ３５によって制限される。このプリコリメータ３５の開口は、プリコリメータ３５がシールドブロック１３のシールド外に位置する全ての範囲をシールドするように寸法設定されている。これにより、シールドブロック１３は、コリメータ開口５を通過するビーム２′を除いて、プリコリメータ３５を通過したビーム２をそれぞれ可能となる位置においてシールドする。当然ながら、プリコリメータ３５の開口が可変であるか、または同じく移動可能であってもよい。
【００３７】
照射面２６を制限する輪郭２９をできるだけ正確になぞることができるようにするために、本発明によればコリメータ１に小さなコリメータ開口５′または５′′も設けられる。このことは後続の図面に本発明の実施例の形で示されている。
【００３８】
図２には、本発明の１実施例が斜視図で示されている。図２に示した実施例では、放射線源３が図示のコリメータ１の下方に位置しており、ビーム２はこの方向からコリメータ１に衝突する。図面を見易くするために、放射線源３およびプリコリメータ３５は図示していない。
【００３９】
この実施例では、どのようにして駆動装置８が実現され得るかが示されている。球表面状の軌道６に沿った運動を実施し得るようにするためには、まず第１のスライドレール１８がコリメータハウジング２２（断片状にしか図示しない）内に配置されており、この場合、この第１のスライドレール１８はレール対１８′，１８′′から成っている。このレール対１８′，１８′′は円弧形の形状を有していて、この場合、両円弧の中心点は、ほぼ点状の放射線源３を通って延びる軸線に位置している。この第１のスライドレール１８には、移動可能な第１のスライドキャリッジ２０が配置されている。この第１のスライドキャリッジ２０は第１のスライドレール１８に沿って走行する支承部３１と、第２のレール対１９′，１９′′とを有している。第２のレール対１９′，１９′′は第２のスライドレール１９を形成しており、この第２のスライドレール１９は第１のスライドレール１８に対して直角に延びている。第２のスライドレール１９のレール対１９′，１９′′も円弧形に形成されており、この場合にも、これらの円弧の中心点は、放射線源３を通って延びる軸線に位置している。第２のスライドレール１９には、第２のスライドキャリッジ２１が配置されており、この第２のスライドキャリッジ２１は支承部３２によって移動可能である。この第２のスライドキャリッジ２１には、コリメータ開口５，５′、５′′を有するシールドブロック１３が設けられている。
【００４０】
両スライドキャリッジ２０，２１により、球表面状の軌道６に沿った移動が可能となり、そしてｘ方向におけるスキャニング運動３３，３３′と、ｙ方向におけるスキャニング運動３４，３４′とを実施することができる。このためには第１のスライドキャリッジ２０の駆動部２３が働く。この駆動部２３はコリメータハウジング２２に配置されている。この駆動部２３はｙ方向におけるスキャニング運動３４，３４′を実施するために働く。第１のスライドキャリッジ２０には、第２のスライドキャリッジ２１のための駆動部２４が配置されている。この駆動部２４はｘ方向における移動、つまりｘ方向におけるスキャニング運動３３，３３′を実施するために働く。この場合にも、ｘ方向およびｙ方向とは真っ直ぐな面に関するのではなく、球表面状の軌道６の球表面に関する。
【００４１】
照射面２６が、予め規定された照射で負荷可能となるように実施されるスキャニング運動３３，３３′，３４，３４′を得るためには、制御装置９が配置されている。この制御装置９は接続部３６を介して駆動部２３，２４に接続されている。制御装置９によってこのようなスキャニング運動を実施するための１実施例については、さらに下で詳しく説明する。
【００４２】
コリメータ１の図示の実施例はさらに、コリメータ開口５，５′，５′′を自動的に切り換えるための装置を備えている。この目的のためには、シールドブロック１３に円筒状の部分１２が支承されている。この円筒状の部分１２は回転可能であって、別の駆動部２５によって、予め規定された位置へもたらされるようになっている。この駆動部２５も接続部３６によって制御装置９に接続されている。この場合、制御装置９はコリメータ開口５，５′，５′′を切り換えるための作動命令を与える。コリメータ開口５，５′，５′′の配置は、これらのコリメータ開口５，５′，５′′のうちの１つが常に作業位置に位置するように行われる。既に図１につき説明したように、この作業位置では、コリメータ開口５，５′，５′′の中心軸線７が放射線源３に向けられている。コリメータ開口５，５′，５′′の配置は、これらのコリメータ開口５，５′，５′′が仮想円軌道１１に沿って運動するように設定されていると有利である。この場合、この仮想円軌道１１は、円筒状の部分１２の回転によってコリメータ開口５，５′，５′′が作業位置へ運動され得るように寸法設定されている。
【００４３】
この実施例では、当然ながら、作業位置に位置していないコリメータ開口５，５′；５′，５′′または５，５′′が、シールドされた範囲に位置していることが必要となる。このことは、プリコリメータ３５の相応する構成により行われるか、または図３に示したような形式で行われ得る。
【００４４】
図３には、図１と同じ実施例が別の方向から見た斜視図で示されている。この斜視図からは別のシールドブロック１７が見えている。この別のシールドブロック１７は図示の実施例では作業位置に位置していないコリメータ開口５，５′をシールドしている。作業位置に位置しているコリメータ開口５′′だけがシールドされていない。この別のシールドブロック１７は第２のスライドキャリッジ２１で、たとえば第１のシールドブロック１３に取り付けられていてよい。しかし、僅かな重量を運動させるだけで済むようにするためには、別のシールドブロック１７をコリメータハウジング２２に取り付けることも可能である。その場合には、別のシールドブロック１７の大きさとスキャニング運動の作動運動とを互いに調和させて、作業位置に位置していないコリメータ開口５，５′が常に別のシールドブロック１７のシールド範囲に位置するようにすることが必要である。当然ながら、この別のシールドブロック１７も移動可能であってよい。
【００４５】
図４には、本発明によるコリメータ１の１構成の一部が示されている。このコリメータは図２および図３に示したコリメータであるか、またはこれとは別の形式に構成された本発明によるコリメータ１であってもよい。いずれにせよ、このコリメータ１はシールドブロック１３と、このシールドブロック１３内に回転可能に支承された円筒状の部分１２とを有しており、そしてこの円筒状の部分１２がコリメータ開口５，５′，５′′を有している。図４では、シールドブロック１３が部分的に断面されていることにより、円筒状の部分１２の嵌込み部の構成が見えている。さらに、コリメータ開口５がスリーブ１４に配置されていることも判る。このスリーブ１４は円筒状の部分１２内に支承されている。その場合、その他のコリメータ開口５′，５′′もスリーブ１４によって円筒状の部分１２に嵌め込まれていると有利である。しかし、これらのコリメータ開口５′，５′′は図示されていない。この構成の目的は次の点にある。すなわち、コリメータ開口５，５′，５′′の交換可能性に基づき、照射のためにどのような要件が存在しているのか、大きな照射面２６のための大サイズのコリメータ開口５が必要となるのか、または照射面２６の輪郭２９を正確になぞるための中サイズのコリメータ開口５′もしくは小サイズのコリメータ開口５′′が必要となるのかどうかに応じて、任意の大きさのこれらのコリメータ開口５，５′，５′′がコリメータ１に嵌込み可能となる。
【００４６】
さらに図面から判るように、接触面１５が段部１６を有していると有利である。これによって、接触面１５がシールドブロック１３の特定の位置で所定の範囲においてビーム２のビーム路の方向に延びている場合でも、接触面１５を通って漏れ放射線が漏出することはなくなる。
【００４７】
当然ながら、円筒状の部分１２に位置する種々の大きさのコリメータ開口５，５′，５′′よりも多くのコリメータ開口を利用できるようにするために、円筒状の部分１２が交換されるような構成も可能である。しかし、スリーブ１４を用いた解決手段には、シールド材料が高価であるという理由でスリーブ１４の方が安価となるという利点がある。さらに、別の利点として、駆動部２５（図４には図示していない）がスリーブ１４の交換のために、円筒状の部分１２の交換時にそうであるように係合解除されなくて済むことが挙げられる。
【００４８】
図５には、所定のプログラムにより実現された照射コンセプトの原理が示されている。治療対象４への照射は一般に種々の照射方向２７から行なわれ、これにより治療対象４への高い照射が達成されると同時に、周辺組織に対しては比較的僅かな照射しか実施されない。治療対象４は不規則的な形状を有しているので、いずれの照射方向２７に対しても、治療対象４の形状に（各照射方向２７から見て）相当する照射面２６が選択されなければならない。治療対象４の形状は画像付与により検出されると有利である。この画像付与により、少なくとも照射面２６が種々の照射方向２７から求められる。この照射面２６への照射を実施し得るようにするためには、プログラムによってこれらの照射面２６に複数の部分フィールドセグメント２８が対応させられると有利である。これにより、これらの部分フィールドセグメント２８には照射の実施時に、相応するビーム２′が適用される。この原理を分かり易く説明するために、正方形に輪郭制限されたビームの適用が例示的に示されている。段部を回避するためには、円形のコリメータ開口５，５′，５′′が設けられなければならない。
【００４９】
治療対象４は図面では輪郭２９を有している。この輪郭２９は書き込まれた照射方向２７に対応しているのではなく、図面観察者の方向に対応している。実際には、治療対象４は空間的な形成物であると考えなければならない。各照射方向２７のためには、治療対象４に関しても、治療対象４の、一層高い照射強度３０′，３０′′で照射されなければならない範囲に関しても、相応して異なって成形された輪郭２９，２９′，２９′′が生ぜしめられる。しかし、図示の輪郭２９，２９′，２９′′につき、治療対象４が均一に分配されて同一の強度で照射されるのではなく、それぞれ輪郭２９，２９′，２９′′により制限された種々の照射強度３０，３０′，３０′′が設定されることに基づいた原理が認められる。このことを達成するためには、照射コンセプトの別の構成が有利である。次に、図６および図６ａにつき、この構成について詳しく説明する。
【００５０】
図６には、照射コンセプトのこのような別の構成が示されている。この場合、例示的に２つの照射強度３０，３０′が示されている。この場合、照射面２６全体が図示されているのではなく、一点鎖線により制限された部分しか図示されていない。設定されるべき照射強度３０，３０′のための両輪郭２９，２９′が見えている。まず図６に示した照射面２６が規定の照射強度３０で負荷され、次いで後続の再度の照射が輪郭２９′内で行われ、これにより照射強度３０′が得られることにより、種々の照射強度３０，３０′を得ることができる。しかし当然ながら、両輪郭２９，２９′の間の範囲をまず第１の照射強度３０で負荷し、その後に輪郭２９′により取り囲まれて制限された範囲を第２の照射強度３０′で負荷することも可能である。
【００５１】
しかし、図６および図６ａには、図５に比べてさらに別の照射構成が示されている。この構成では、本発明により種々の大きさのコリメータ開口５，５′，５′′が提供されている。こうして、照射面２６を種々の大きさの部分フィールドセグメント２８，２８′，２８′′に分割することができる。これによって、種々の輪郭２９ならびに種々の高さの照射強度３０，３０′，３０′′の種々の輪郭２９，２９′２９′′を十分にトレースすることができるようになる。図示の構成は単純化されて２つの照射強度３０，３０′につき図示されており、この場合、図６は大きな部分フィールドセグメント２８と、輪郭２９の形状に応じて中間の部分フィールドセグメント２８′および小さな部分フィールドセグメント２８′′とを用いた第１の照射を示している。その後に、図６ａに示したように、より高い照射強度３０′で負荷されなければならない範囲の再度の照射が行われる。この場合にも、輪郭２９′はこれらの部分フィールドセグメント２８，２８′，２８′′によって埋められる。輪郭自体について疑わしい場合に周囲に位置する組織に対してどの程度僅かに一緒に照射を施した方がよいのか、または輪郭２９または２９′内の一部がどの程度に捕捉されない方がよいのか、という問題は医師の判断に委ねられる。種々の照射強度３０，３０′，３０′′を得るためには、２回の照射の代わりに、スキャニング速度を異ならせることもできる。この場合にも、照射野はまず大きなコリメータ開口５，５′を用いて粗くスキャニングされ、その後に小さなコリメータ開口５′，５′′を用いて精密な制限によりスキャニングされ得る。
【００５２】
しかし当然ながら、本発明の別の構成も可能である。たとえば、シールドブロック１３が球殻（２つの同心的な球の間に形成される空間）に類似した形に成形されていてよい。すなわち、シールドブロック１３は図１に示した実施例の場合と同様に形成されていてよく、この場合、このような球殻は、この形状に対して相補的であるリングに支承される。この場合にも、球表面状の軌道６に沿った移動が可能となる。また、このようなシールドブロック１３に単に１つのコリメータ開口５しか導入しないことも考えられる。この場合、このコリメータ開口５は、コリメータ開口５，５′，５′′，．．．のサイズ変更をスリーブ１４の交換により行うために、スリーブ１４内に配置されていてよい。あるいはまた、コリメータ開口５，５′，５′′および場合によってはさらに別のコリメータ開口を別形式に配置し、そしてその都度所望のコリメータ開口を作業位置へもたらし、その他のコリメータ開口をシールドすることも可能である。
【００５３】
照射コンセプトの構成に関しては、当然ながら別の実施形態も考えられる。たとえば、輪郭２９，２９′または２９′′をビーム負荷の面３７によって同様に直接になぞり、次いで照射面２６の残った残部を場合によってはより大きなコリメータ開口によって埋めることが考えられる。このためには、特に円形のコリメータ開口５，５′，５′′が適している。このように照射面２６の残った残部を埋めることは、輪郭２９，２９′または２９′′に従って、照射面２６が完全に埋められるまで、既に照射された面の内縁部を繰返しなぞるようにしても行うことができる。コリメータ１の別の構成ならびに制御装置９もしくはプログラムの基礎を成す照射コンセプトの別の構成も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明により改良されたコリメータの原理図であり、ただしこの場合、本発明の幾つかの構成も受容されている。
【００５５】
【図２】本発明の１実施例を示す斜視図である。
【００５６】
【図３】同じ実施例を、別のシールドブロックが見える方向から見た斜視図である。
【００５７】
【図４】本発明によるコリメータの構成の一部を示す概略図である。
【００５８】
【図５】１つのプログラムにより実現された照射コンセプトの原理を示す原理図である。
【００５９】
【図６】本発明により可能となる構成を示す照射コンセプトの別構成を示す概略図である。
【００６０】
【図６ａ】図６の一部を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  コリメータ
２，２′  ビーム／ビーム路
３  放射線源
４  治療対象
５  コリメータ開口（大）
５′  コリメータ開口（中）
５′′  コリメータ開口（小）
６  （球表面状の）軌道
７  コリメータ開口の中心軸線
８  駆動装置
９  制御装置
１０  コリメータ開口の制限部
１１  仮想円軌道
１２  円筒状の部分
１３  シールドブロック
１４  スリーブ
１５  接触面
１６  段部
１７  別のシールドブロック
１８  第１のスライドレール
１８′，１８′′  第１のレール対
１９  第２のスライドレール
１９′，１９′′  第２のレール対
２０  第１のスライドキャリッジ
２１  第２のスライドキャリッジ
２２  コリメータハウジング（断片状に図示）
２３  第１のスライドキャリッジの駆動部
２４  第２のスライドキャリッジの駆動部
２５  別の駆動部
２６  照射面／実施したい照射の面
２７  照射方向
２８，２８′，２８′′  部分フィールドセグメント
２９，２９′，２９′′  輪郭
２９′，２９′′  より高い照射強度の照射面の輪郭
３０，３０′，３０′′  照射強度
３０′，３０′′  より高い照射強度
３１  第１のスライドキャリッジの支承部
３２  第２のスライドキャリッジの支承部
３３，３３′  ｘ方向におけるスキャニング運動
３４，３４′  ｙ方向におけるスキャニング運動
３５  プリコリメータ
３６  駆動装置に対する制御装置の接続部
３７  コリメータにより制限されたビーム２′によるビーム負荷の面
【図１】
2005509500.tif 000003
【図２】
2005509500.tif 000004
【図３】
2005509500.tif 000005
【図４】
2005509500.tif 000006
【図５】
2005509500.tif 000007
【図６】
2005509500.tif 000008
【図６ａ】
2005509500.tif 000009
【国際調査報告】
2005509500.tif 000010
2005509500.tif 000011
2005509500.tif 000012
2005509500.tif 000013
2005509500.tif 000014
2005509500.tif 000015