(57)【要約】放射線治療装置と焦点を取り囲む空間的線量分布を変更する方法とが開示されている。放射線源担持構造体の放射線源の少なくとも一部の放射線源群がコリメータ通路入口の少なくとも一部の放射線源群に対して、またはその逆に、直線的に相対変位せしめられる。
2005532108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の放射線源を担持する放射線源担持構造体と、
前記放射線源から放射される放射線を事実上共通の焦点に指向させるための複数のコリメータ通路を有するコリメータ構造体とを含み、
各コリメータ通路が、前記放射線を受けるための入口を有する放射線治療装置において、
複数の前記放射線源のうちの少なくとも一部の放射線源群が、前記複数のコリメータ通路入口のうちの少なくとも一部のコリメータ通路入口群に対して、または、その逆に、直線的に変位可能であり、それによって、前記焦点の周囲の空間的線量分布を変更可能であることを特徴とする放射線治療装置。
【請求項２】
前記コリメータ構造体と前記放射線源担持構造体の少なくとも一部とが、互いに直線的に相対変位することにより、前記複数の放射線源のうちの前記少なくとも一部の放射線源群の位置と、前記複数のコリメータ通路入口のうちの前記少なくとも一部のコリメータ通路入口群の位置とが相対変位せしめられる請求項１に記載された放射線治療装置。
【請求項３】
前記放射線源担持構造体が少なくとも２つの節片を含み、各節片が、前記複数の放射線源のうちの一部の放射線源群を担持するとともに個別に直線的変位可能である請求項１または請求項２に記載された放射線治療装置。
【請求項４】
前記放射線源のうちの一部の放射線源群の各々が少なくとも一つの横列をなす複数の放射線源を含み、該複数の放射線源が、共に変位して、対応する横列として並んだ複数のコリメータ通路入口と整合可能であり、また、節片の変位によって、前記複数の放射線源が共に前記複数のコリメータ通路入口から移動可能である請求項３に記載された放射線治療装置。
【請求項５】
前記コリメータ構造体が、複数の平行な横列をなすコリメータ通路入口を含み、該複数の横列のうちの少なくとも１列が複数のコリメータ通路を伴っており、該複数のコリメータ通路が、別の複数の横列をなすコリメータ通路入口に対応する複数のコリメータ通路によって方向づけられる放射ビームとは異なる横断面の放射ビームを前記焦点へ方向づけるものである請求項４に記載された放射線治療装置。
【請求項６】
前記複数の横列をなすコリメータ通路入口の該横列に対して事実上直角に交差する方向に、各節片が変位可能である請求項５に記載された放射線治療装置。
【請求項７】
前記コリメータ構造体が、
第一横断面の放射ビームを作る複数のコリメータ通路に対応する第一組の複数の横列をなすコリメータ通路入口と、
第二横断面の放射ビームを作る複数のコリメータ通路に対応する第二組の複数の横列をなすコリメータ通路入口と、
好ましくは、第三横断面の放射ビームを作る複数のコリメータ通路に対応する少なくとも第三組の複数の横列をなすコリメータ通路入口とを含み、
前記複数組のうちの一組の横列のうちのいずれかの横列に最も近い隣の横列が、別の複数組のうちの少なくとも一組の横列である請求項６に記載された放射線治療装置。
【請求項８】
前記放射線源のうちの一部の放射線源群が、複数の横列をなす放射線源を含み、該放射線源が、前記複数組の横列をなすコリメータ通路入口のうちの一つの横列におけるコリメータ通路入口と整合するように同時変位可能に配列されており、
前記複数の横列をなす放射線源のうちの少なくとも一つにおける前記放射線源が、複数のコリメータ通路入口と整合状態にはならないように、前記複数の横列をなす放射線源が同時変位可能である請求項７に記載された放射線治療装置。
【請求項９】
前記放射線源担持構造体と前記コリメータ構造体の各々が、少なくとも円弧形（好ましくは、完全円形）の横断面を有し、該円弧または円に沿って、前記複数の放射線源および前記複数のコリメータ通路入口が配置されており、
前記複数のコリメータ通路入口のうちの前記少なくとも一部のコリメータ通路入口群、および、前記複数の放射線源のうちの少なくとも一部の放射線源群が、前記横断面に対し事実上直角方向に直線的に相対変位可能である請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された放射線治療装置。
【請求項１０】
ｘ，ｙ，ｚレクセル（Leksell）座標系で、前記複数のコリメータ通路入口のうちの前記少なくとも一部のコリメータ通路入口群と、前記複数の放射線源のうちの少なくとも一部の放射線源群とが、ｚ軸と事実上平行に直線的に相対変位可能である請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された放射線治療装置。
【請求項１１】
前記放射線源担持構造体の少なくとも一部が、切頭円錐形に類似する形状の包絡面を有する請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された放射線治療装置。
【請求項１２】
ｘ，ｙ，ｚレクセル（Leksell）座標系で、前記複数の放射線源のうちの少なくとも一部の放射線源群が、ｚ軸に対して角度０〜４５°（例えば、角度５〜２５°、好ましくは角度１０〜１５°）で直線的に変位可能である請求項１１に記載された放射線治療装置。
【請求項１３】
各節片が、該節片の変位を制御するための、各アクチュエータ（好ましくはアームを有する）を含むか、または、各アクチュエータ（好ましくはアームを有する）に連結されており、
前記変位の方向が、好ましくは前記アクチュエータの長手方向軸線に沿っている請求項３または請求項３に関連する請求項４から請求項１２までのいずれか１項に記載された放射線治療装置。
【請求項１４】
焦点を包囲する空間的な線量分布を変更する方法であって、放射線治療装置の放射線源担持構造体によって担持される複数の放射線源から発せられる放射線を、それぞれが前記放射線を受ける入口を有する複数のコリメータ通路によって前記焦点に指向させる前記方法において、
前記複数の放射線源のうちの少なくとも一部の放射線源群を、前記複数のコリメータ通路入口のうちの前記少なくとも一部のコリメータ通路入口群に対して、またはその逆に、直線的に相対変位させることを特徴とする焦点を包囲する空間的な線量分布を変更する方法。
【請求項１５】
前記放射線源担持構造体の少なくとも一部を、前記複数のコリメータ通路を有するコリメータ構造体に対し直線的に相対変位させ、それによって、前記複数の放射線源のうちの少なくとも一部の放射線源群を、前記複数のコリメータ通路入口のうちの前記少なくとも一部のコリメータ通路入口群に対して相対変位させる段階を含む請求項１４に記載された焦点を包囲する空間的な線量分布を変更する方法。
【請求項１６】
前記放射線源担持構造体の前記一部を変位させることにより、前記複数の放射線源を、複数のコリメータ通路入口と整合する位置から、複数のコリメータ通路入口と整合しない位置に動かす段階を含む請求項１５に記載された焦点を包囲する空間的な線量分布を変更する方法。
【請求項１７】
前記放射線源担持構造体の前記一部を変位させることにより、前記複数の放射線源を、第一寸法の複数のコリメータ通路入口と整合する位置から、第二寸法の複数のコリメータ通路入口と整合する位置に動かす段階を含む請求項１５に記載された焦点を包囲する空間的な線量分布を変更する方法。
【請求項１８】
ｘ，ｙ，ｚレクセル（Leksell）座標系で、ｚ軸と事実上平行に、前記複数の放射線源を変位させる請求項１４から請求項１７までのいずれか１項に記載された焦点を包囲する空間的な線量分布を変更する方法。
【請求項１９】
前記放射線源が、ｘ，ｙ，ｚレクセル（Leksell）座標系で、ｚ軸に対して、角度０〜４５°（例えば、角度５〜２５°、好ましくは角度１０〜１５°を有する方向に、前記複数の放射線源を変位させる請求項１４から請求項１７までのいずれか１項に記載された焦点を包囲する空間的な線量分布を変更する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線源を担持する放射線源担持構造体と、複数の放射線源から放射される放射線を事実上共通の焦点へ指向させるコリメータ構造体とを含む種類の放射線治療装置に関するものである。本発明は、焦点周囲の空間的な線量分布を変更する方法に関するものでもある。
【背景技術】
【０００２】
外科技術は、この数年間に急速に発展した。例えば、脳の手術を要する患者は、現在では、非侵襲性外科処置を受けることで極めて小さい外傷で済ますことができる。
レクセル式ガンマナイフ（Leksell Gamma Knife：登録商標）は、ガンマ線によって斯かる外科処置を行うためのものである。放射線は、複数の固定放射線源から放射され、規定されたターゲットに、コリメータ（すなわち、限定された断面を有するビームを得るための通路またはチャネル）によって焦点合わせされる。各放射線源は、少量の線量を侵襲組織に与えるに過ぎず、その結果、最大線量は、複数の放射ビームが交わる共通の焦点でのみ得られる。ターゲットの体積は、例えば被照射腫瘍の寸法に応じて、異なるコリメータ寸法を選択することにより決定される。半球形状に似た「ヘルメット」と呼ばれる種類のコリメータ構造体は、ターゲット領域または焦点部位で所定の放射ビーム径となる或る固定寸法のコリメータを備えている。別のビーム径が必要な場合は、ヘルメットを適切なコリメータ寸法を有する別のへルメットに変えなければならない。
【０００３】
放射線治療は前記装置で成功裏に行うことができるとはいえ、ヘルメット交換に要する時間を短縮することが望ましい。
米国特許第５７５７８８６号に開示された医療用放射線ユニットの場合、コリメータ担持体が、放射線源担持体内での放射線源の分配に対応して分配された、異なる開口直径の複数組のコリメータを担持している。コリメータ担持体と放射線源担持体とは相対回転し、それによって或る組のコリメータから他の組のコリメータに変更できる。こうすることにより、コリメータ寸法を変更するために複数のヘルメットを使用する必要はなくなる。しかし、焦点周囲に異なる空間的な線量分布を選択する便宜は、まだ全く制限されたままである。更に、到達可能性の問題も未解決のままである。別の例としては、ＥＰ−１０５７４９９に開示された全身用放射線治療装置が挙げられるが、この装置も、空間的な線量分布の変更に関しては、全く限定的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、先行技術による装置の欠点が緩和された装置および方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、特許請求の範囲で定義された放射線治療装置および方法によって達成される。
本発明は、公知の回転式装置から離れて、なお焦点の周囲の空間的な線量分布を大きく変更できるという考え方に基づくものである。予想外のことであるが、直線的変位により、ヘルメットの必要性をなくすことに相当する利点が得られるだけでなく、その他の幾つかの利点、例えば種々異なる線量勾配も得られることが判明した。これについて、以下で述べる。
本発明の一観点の下で放射線治療装置が提供される。この放射線治療装置は、複数の放射線源を担持する放射線源担持構造体を含む。また、前記放射線治療装置は、前記複数の放射線源から出る放射線を事実上共通の焦点に指向させるための細長い貫通路形状の複数のコリメータ通路を含むコリメータ構造体を含む。各コリメータ通路は、前記放射線を受ける入口を有する。複数の放射線源のうちの少なくとも一部の放射線源群が、複数のコリメータ通路入口の少なくとも一部のコリメータ通路入口群に対して直線的に変位可能であり、それによって、前記焦点の周囲の空間的線量分布を変更できる。
【０００６】
本発明の前記観点に類似する別の観点によれば、焦点の周囲の空間的線量分布を変更する方法が提供される。この方法は、前記少なくとも一部のコリメータ通路入口群に対して、前記放射線源のうちの少なくとも一部の放射線源群を直線的に変位させることによって特徴づけられる。
先行技術による回転式装置では、円形処理空間に限定されるが、本発明によれば、任意形状の処理空間を選択でき、しかも、最適放射線保護が可能である。発明性のある直線運動を行う放射線装置により、また良好な操作上の信頼性も得られる。直線運動により、例えば剛性が大きく精密な支承装置を含む機械的手段によって信頼性のある確実な最終位置が可能になる。かくして、コリメータ通路入口に対する放射線源の位置調節が容易になる。また、直線運動は、直径が大きい場合の回転運動よりも、加速や減速に要するエネルギーが概して少なくて済む。
【０００７】
複数のコリメータ通路入口のうちの少なくとも一部のコリメータ通路入口群に対する複数の放射線源のうちの少なくとも一部の放射線源群の直線的変位、すなわち直線上での一様な動きによって、複数の放射線源のうちの少なくとも一つ以上、または、全てをも遮蔽することができる、言い換えると、複数のコリメータ通路入口と整合しないようにできる。
複数の放射線源は、放射線源担持構造体にパターンとして配列され、該パターンは、好ましくは複数のコリメータ通路入口の一群または一組のパターンに対応する。したがって、複数の放射線源は、空間的な目標線量分布が得られるように、複数のコリメータ通路入口から成る前記組に整合して配置されるか、または、複数の放射線源のいずれもが複数のコリメータ通路入口と整合しないようにする場合には、複数の放射線源が、前記一組のコリメータ通路入口から完全遮蔽位置に変位せしめられる。直線状変位により、複数の放射線源の幾つかが複数のコリメータ通路入口と整合する一方、その他の放射線源が遮蔽されるようにもできる。
【０００８】
コリメータ構造体は、複数群または複数組のコリメータ通路を有し、各組が、焦点へ向かってそれぞれ特定断面の放射ビームが得られるように構成されている。複数のコリメータ通路の各組の入口は、放射線源担持構造体の放射線源パターンに実質的に対応するパターンを有するのが適当である。これらの組のコリメータ通路入口は、放射線源が直線的に変位すると、一つの組から別の組へ変わり、それによって放射ビーム横断面と焦点の周囲の空間的線量分布が変更されるように構成されている。異なる直径を有するコリメータ通路の複数組の数は、三組以上、例えば三組または四組、またはそれ以上である。
【０００９】
複数のコリメータ通路入口の複数組は、コリメータ構造体内に種々の形式で配列できる。例えば、各組が、一集団として、他の組とは別の特定寸法のコリメータ通路を含むようにできる。あるいはまた、同一寸法の一組のコリメータ通路入口横列をばらばらにして、別の寸法の複数組のコリメータ通路入口横列と交互に配置することもできる。この二番目の選択肢は、例えば次のように具体化される。すなわち、コリメータ通路入口の各組が幾横列かのコリメータ通路入口を含むようにする。例えばコリメータ構造体に三組の入口が作られる場合には、第一組のうちの一横列の隣に第二組の一横列を配置し、第二組の隣には第三組のうちの一横列が続くようにし、第三組には、また第一組のうちの一横列が続くようにする。この交互のパターンは、また複数の放射線源が複数の横列の対応パターンとして配列されるのが適切であり、放射線源の２隣接横列の間隔が、同一寸法の組のコリメータ通路入口の二つの横列の間隔に等しいことを意味している。したがって、放射線源の横列間隔は、この場合、コリメータ通路入口（異なる通路横断面または直径）の続く二つの横列の間隔の約３倍である。
【００１０】
理解すべきは、複数のコリメータ入口から成る横列は完全に直線的である必要はなく、横列における複数のコリメータ入口は、スペース節約のために、例えば仮想直線に沿ってジグザグのパターンで配列してもよい点である。同じ理由で、このことは、複数の放射線源から成る横列にも適用される。
好ましくは平行のコリメータ通路入口の複数組の横列を設け、各組が異なる寸法の発生放射ビームを受けるようにする代わりに、一種類の寸法のみの放射ビームを複数のコリメータ通路列に与えるようにすることも考えられる。こうすることによっても、空間的な線量分布を変更できる。
【００１１】
複数の放射線源、または、それらの少なくとも一部の放射線源群が、前記横列を成す複数のコリメータ通路入口に対して直交する方向で変位する。複数組（異なる放射ビーム寸法）の複数のコリメータ通路が設けられている場合、この変位により一つの組から他の組へ変えることができ、それによって、放射ビーム寸法を変更でき、かつ焦点周囲の空間的線量分布も変更できる。複数の横列のコリメータ通路が単一の組（一種類の放射ビーム寸法）の場合にも有用な前記変位の別の特徴は、一列以上の放射線源横列が変位する場合、コリメータ通路入口の終横列を通り過ぎることである。この結果、一横列以上の放射線源がブロックされるか遮蔽される一方、残りの横列の放射線源は、一横列以上のコリメータ通路入口と整合する。このことは、患者の身体の一定部分、例えば眼の保護を要する場合、または他の理由により線量勾配の変更を要する場合に、有用である。
【００１２】
理解すべき点は、コリメータ通路入口に対する放射線源の直線変位は、放射線源を移動させて、コリメータ通路入口は静止したままにするか、コリメータ通路入口、すなわちコリメータ構造体の少なくとも一部を移動させて、放射線源は静止したままにするか、放射線源とコリメータ通路入口の両者を同時にまたは前後して移動させるかの、いずれかによって達せられる。直線変位は、種々のアクチュエータ装置によって実施できる。
【００１３】
直線変位は、種々の方向に行うことができる。直線変位は次のように定義できる。先ず、相対変位に係わる各対象について一つずつ、二つの座標系、例えばデカルト座標系が定義される。例えば複数の放射線源のうちの一部の放射線源群を、第一座標系に配置することが考えられ、複数のコリメータ通路入口のうちの一部のコリメータ通路入口群は、第二座標系に配置することが考えられる。前記対象（例えば放射線源群）が互いに相対変位する一方、各座標系が対象の運動に従うと仮定すれば、つまり、各対象が不変更の位置と対称自体の座標系内での向きとを有すると仮定すれば、前記変位は、第二座標系（またはその各座標軸）に対する第一座標系の角度が不変更のままであれば、線形である。換言すれば、これらの座標系は、角度変更なしに対象を運ぶ相対運動を行うと見なすことができる。直線変位と異なり、回転変位は、結果として座標系の角度変更、または座標系内での対象の位置もしくは向きの変更を生じる。
【００１４】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、放射線源担持構造体およびコリメータ構造体は、少なくとも円弧形状の、好ましくは円形の横断面を有し、放射線源およびコリメータ構造体入口は、円または円弧に沿って周方向に分配されている。直線変位は、その場合、前記横断面に対して事実上直角方向、つまり円または円弧の中心軸線と事実上平行方向に行われる。該中心軸線は、また円筒形のｒ，φ，ｚ座標系内でのｚ軸として記述される。このような座標系内では、放射線源とコリメータ通路入口とは、少なくともφ方向（角度方向）に分配される。コリメータ通路入口と放射線源とは、ｚ軸（中心軸線）と平行に互いに線形に相対変位可能である。しかし、中心軸線に対する変位方向の傾斜が存在する。これについては後述する。
【００１５】
中心軸線は、ｘ，ｙ，ｚレクセル（Leksell）座標系のｚ軸と合致する。該座標系は、デカルト座標系であり、ｘ軸は、患者の一方の耳から他方の耳へ引いた線と平行に延在し、ｙ軸は、患者の頚部から鼻へ引いた線と平行であり、ｚ軸は、患者の身体の長手方向と平行に延在する。しかし、患者は、中心軸線に対し傾けられることがあり、その際には、既述の場合の直線変位は、中心軸線より、むしろ前記レクセルｚ軸に対して定義される。したがって、直線変位は、前記レクセルｚ軸と平行か、またはレクセルｚ−軸に対して幾分傾斜する。直線的な傾斜方向の場合、この方向は、好ましくは中心軸線またはレクセルｚ軸線と交わるが、これは、幾分円錐形の放射線源担持構造体が使用される場合である。これについては後述する。
【００１６】
コリメータ構造体の横断面と放射線源担持構造体とは、円形である必要はなく、多角形、例えば長方形、五角形、七角形、十角形等に形成できる。放射線源は、前記の例のように、前記横断面に対して事実上直角に変位可能であるか、または接線方向に、つまり多角形の一辺に沿って変位可能である。理解せねばならない点は、コリメータ構造体と放射線源担持構造体とは、多角形の一部、つまり開放断面形、例えば半分に切断された６角形として記述できる。
すべての放射線源は同時に、コリメータ通路入口に対し相対変位させることができる。例えばコリメータ構造体を取り囲み、コリメータ構造体と同軸的な環状放射線源担持構造体は、共通の中心軸線に沿って変位せしめられる。しかし、本発明は、また放射線源の若干だけ、つまり複数の放射線源のうちの一部の放射線源群のみを、複数のコリメータ通路入口に対して直線変位させることもできる。このことは、コリメータ構造体に対し放射線源担持構造体の一部のみを直線変位させることにより達せられ、それによって一部の放射線源群を複数のコリメータ通路入口に対して変位させ、その結果、焦点の周囲の空間的な線量分布を変更できる。
【００１７】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、放射線源担持構造体は、複数の節片、少なくとも二つ以上、例えば６つまたは８つ、あるいは又６０ほども節片を含む。各節片は、前記複数の放射線源のうちの一部の放射線源群を担持し、個々に変位可能である。したがって、放射線源担持構造体の前記一部は、一つ以上の節片を含み、かつ全部の放射線源担持構造体さえも含むものである。実際上の理由から、前述のように節片で構成された放射線源担持構造体を有するのが好ましい。しかし、別の形式では、個別に運動可能な節片を有するコリメータ構造体が得られ、更に別の形式では、コリメータ構造体と放射線源担持構造体の双方が、個別に変位可能な節片を有する。しかし、以下では、節片で構成された放射線源担持構造体のみを説明する。
【００１８】
節片は、個々に変位可能かつ制御可能なので、例えば、一つ以上の節片を、第一の横断面または直径の放射ビームを焦点へ向けるコリメータ通路への入口と整合するようにし、同時に、一つ以上の節片は、第二の横断面または直径の放射ビームを指向させるコリメータ通路への入口と整合するようにすることもできる。更に、一つ以上の節片を、すべてまたは一部遮蔽することができ、言い換えると、放射線源のすべてまたは幾つかは、コリメータ通路の入口と入口との間またはわきに位置させることができる。注意すべき点は、どれか二つの節片が必ず等方向または平行方向に変位可能である必要はなく、各節片が、それ自体で直線方向へ変位可能な点である。該節片は、好ましくは、コリメータ構造体の包絡面または側面領域に沿って変位可能であるが、その場合、放射線源は、コリメータ構造体に対して、事実上一定のレベルに維持される。つまり、この場合にはコリメータ構造体より上へは出ない。
一つ以上の節片を遮断しても、つまり該節片内の放射線源を遮蔽しても、残りの放射線源は作用させ得ることの一つの利点は、当該方向からの線量勾配を変更できることである。したがって、一定方向からの放射のみが可能であり、それにより、例えば患者の身体の臨界組織の不必要な曝露が防止される。
【００１９】
前記のように、放射線源担持構造体は、幾分円錐形を有する。したがって、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、放射線源担持構造体の少なくとも或る部分が、事実上切頭円錐体形状の包絡面または側面領域を有する。患者の頭部または身体は、該円錐体の底部から処置空間内へ挿入される。放射線源担持構造体の節片は、周方向に包絡面に沿ってリング状に配置される。節片は、例えば滑り面上を変位可能である。包絡面が切頭円錐様の形状であるため、節片の運動方向は放射線源担持構造体の中心軸線に対して幾分傾斜している。言い換えると、該運動は、円錐の傾斜に従う。通常の角度は、０〜４５°、例えば５〜２５°であり、好ましくは１０〜１５°である。運動の直線方向は、節片が患者の側から離れる方向へ移動する場合には、節片が中心軸線に近づくことになる。一つだけの節片幅の節片リングを有するのが好ましいが、包絡面周囲により多くの節片または節片リングを有するようにすることも考えられる。例えば、一つの節片を二つの部分節片に分割できれば、一方の部分節片が円錐の底部に向かって運動し、他方の部分節片が円錐の底部から離れる方向へ運動することができよう。
【００２０】
各節片が、それぞれアクチュエータを有するようにするか、またはアクチュエータに接続されるようにするのが適当である。該アクチュエータは、例えば機械式、電気式、空気式、液圧式等の駆動手段を有するアーム、シャフト、アクスルのいずれかを含むようにできる。節片の直線変位は、アクチュエータによって制御される。アクチュエータ自体は、種々の形式で移動できるように設計できよう。しかし、アクチュエータアームが直線運動するようにするのが実際的であり、その場合には、アクチュエータアームの運動方向は、等方向で続く節片に伝達されるのが好ましい。円錐または切頭円錐に似た包絡面を有する放射線源担持構造体の場合、各アクチュエータの延長部が或る角度をなして中心軸線と交差する。直線的な円筒形式の放射線源担持構造体の場合には、各アクチュエータアームの延長部は、中心軸線と平行に延びることになろう。
【００２１】
以上のことから、本発明により、放射線治療装置設計の更に別の形態が得られることが明らかだろう。しかし、それらの別形態は、発明性のある直線変異または並進変位の点で共通している。この直線変位は、一体の単一放射線源体形式の放射線源担持構造体の場合、または相互に部分結合されるか、相互に完全に分離された数節片を含む放射線源担持構造体の場合に、可能になる。幾つかに実施例を以下で図面につき説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の第一実施例による、コリメータ構造体４を取り囲む放射線源担持構造体２を含む組合せ体の斜視図である。放射線源担持構造体２とコリメータ構造体４とは、双方が切頭円錐形状を有する。放射線源担持構造体２は、コリメータ構造体４の環状円周に沿って分配された６つの節片６を含む。各節片６は、複数開口８有し、該開口内へは放射線源、例えばコバルトを内蔵する容器が配置されている。コリメータ構造体４は、コリメータ通路またはチャネルを備え、該チャネルの内側口１０が図示されている。
各節片６は、直線的な２側部１２と湾曲した２側部１４ａ，１４ｂとを有する。湾曲した側部の一方１４ａは、長い方の円弧を形成し、円錐底部の近くに位置し、他方の側部１４ｂは、短い方の円弧を形成している。節片６は、直線的に変位可能であり、言い換えると、節片は、コリメータ構造体４の周囲を回転はしないが、短い方の湾曲側部１４ｂの中央から長い方の湾曲側部１４ａの中央へ引かれた仮想線に沿って前進後進する。この並進変位は、座標変換の効果を有して折、その場合には、新しい軸が古い軸と平行となる。  
【００２３】
前記組合せ体が円錐形状であるため、隣接節片間には、少なくとも長い方の湾曲側部１４ａが最も近くに位置する場合に直線変位が可能になるように、隙間が設けられている。一つの節片の可能な変位距離は、各湾曲側部に一つ設けられた二つのストッパ部材（図示せず）によって設定するのが適当である。終位置では、つまり節片６が前記ストッパの一つと接触すると、前記節片の放射線源は遮蔽状態になり、このことは、放射線源が、どのコリメータ通路入口とも整合していないことを意味する。
各節片６には、ばね部材（図示せず）が備えられ、該ばね部材が、ストッパ部材のうち一方の部材の方へ節片６を押し付けようとする。このことは、停電、つまり電流が来なくなった場合に、好都合である。そのような場合、ばね部材が節片６をストッパの方へ押し付けることで、放射線源は、どのコリメータ通路入口とも整合せず、放射線漏れの危険が最小化される。
【００２４】
更に、ストッパ部材の一方は、基準点またはゼロ点として利用され、そこから節片６は変位可能である。
図１から分かるように、コリメータ通路の内側口または穴の数は、放射線源受容開口８の数より多い。この特定の事例では、コリメータ通路は、放射線源受容開口の３倍の数であり、例えば開口が１８０なら、コリメータ通路は５４０存在する。この理由は、コリメータ構造体４の通路、つまり三つの異なる直径の放射ビームに焦点を指向させる通路には、３種類の異なる寸法があるからである。それらの直径は、例えば４，８，１４ｍｍである。３種の異なるコリメータ通路は、それぞれ、放射線源担持構造体の開口パターンに対応するパターンで配置されている。コリメータ通路の所望の寸法または種類を選択するには、放射線源担持構造体の節片６をコリメータ構造体に沿って直線的に変位させて所望のコリメータ通路と整合させるようにする。
【００２５】
図２は、図１に示した組合せ体の斜視断面図である。図１と等しい部分には等しい符号が使用されている。このことは、以下の図３および図４にも適用される。
図３は、図１の組合せ体を裏側から見た図である。この図は小直径を有する側から見た図であり、より大きい直径を有する他方の側は、前側、つまり患者の側、言い換えると患者の身体が挿入される側である。
【００２６】
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した断面図である。図４には、２つの節片６ａ，６ｂが示されている。この図からは、複数節片の一つ６ａに始まり、放射線源担持構造体の各開口に内蔵される三つの放射線源９が利用できる９つのコリメータ通路１８ａ〜１８ｃがあることが分かる。異なる寸法のコリメータ通路１８ａ〜１８ｃが交互に配置されており、例えば先ず直径１４ｍｍの放射ビーム用の第一コリメータ通路１８ａ、次に直径８ｍｍの放射ビーム用の第二コリメータ通路１８ｂ、次に直径４ｍｍの放射ビーム用の第三コリメータ通路１８ｃ、次には直径１４ｍｍ第四コリメータ通路１８ａで始めに戻り、この順序を反復する。しかし、コリメータ通路１８ａ〜１８ｃは、別の順序で、例えば１４ｍｍ，４ｍｍ，８ｍｍの順序で配列することもできる。図面では、放射線源担持構造体の開口８が、第一、第四、第七のコリメータ通路１８ａと、あるいはむしろそれらの入口と整合しており、該コリメータ通路は、すべて焦点で直径１４ｍｍとなる放射ビームを放出する。各節片は、どの節片の場合にも、両矢印で示した直線方向に個別に変位することで、別のコリメータ通路群、すなわち別の放射ビーム径を選択できる。節片が変位して放射線源９がコリメータの通路と通路との間の面に対向すると、放射線源９は遮蔽される、つまり放射線源から放射線が焦点へ事実上全く到達しないか、または最小の放射線が到達するだけである。節片は、また図４の節片６ｂのように、図示の三つの開口の一つが、第一または第九コリメータ通路の外側に位置するところまで変位することもできる。これによって、三つの放射線源９のうちの二つのみを二つのコリメータ通路に整合させることが可能になる。このように、この実施例および他の実施例は、異なる寸法の放射ビームを同時に異なる方向から共通の焦点へ向けることが可能なだけでなく、異なる数の放射ビームを同時に異なる方向から焦点へ向けることも可能である。
【００２７】
図４に見られるように、９つのコリメータ通路１８ａ〜１８ｃは、当該時点でどのコリメータ通路が使用されているかには関係なしに共通の焦点へ放射ビームを指向させるように、幾分異なる角度で配列されている。等しい断面を有する第一のコリメータ通路から最後の通路までの延長方向での角度は、この場合、少なくとも３０°である。
図１〜図４に示した実施例の円錐度の利点は、放射線源の立体角が広がることである。その場合、焦点へ向かう途中で患者の組織を通過する放射ビームが均等に分布する。更に、各放射線源が焦点に対して事実上等距離となる。このことが好都合なのは、放射線源の強度が、放射線源と焦点との距離の二乗に逆比例するからである。
本発明のこの実施例および他の実施例の利点は、固定的なコリメータ構造体４の多数のコリメータ通路が固定的であっても、放射線源のすべてまたは一部分のみを遮蔽できる点である。
【００２８】
図５は、図１〜図４に示した種類の組合せ体の断面図であり、該組合せ体は、アクチュエータ機構と後部放射線保護構造物とを有する。また、複数節片２４を有する放射線源担持構造体を備えている。各節片２４は、放射線源が挿入される多数の開口２８を有する。節片２４は、焦点へ放射ビームを指向させる、内側口３０を備えたコリメータ通路（図示せず）を有するコリメータ構造体２６の周囲に配置されている。
これらの節片は、後部放射線保護構造物３２に取り囲まれることで、看護員への放射線漏れを最小化または防止できる。該保護構造物３２は、寸法付けされ、適当な材料、したがって例えば鋳造材料で製造されている。適宜に前部放射線保護構造物（図示せず）も備えられるが、処置空間へ接近しやすくするために、寸法を小さくするのが好ましく、高密度の材料、例えば鉛、タングステン、減損ウランで製造する。
【００２９】
アクチュエータ機構は、直線運動方向で節片を変位させるために備えられている。節片の最大変位距離は、例えば６０ｍｍだが、この距離は、より長くすることも短くすることも考えられる。アクチュエータ機構は、何本かの支持ロッドまたは支持アーム３４を含み、各支持アームがそれぞれの節片２４に結合されている。これらの支持アーム３４は、後部放射線保護構造物３２内の各穴を貫通して延在し、アームの延長方向に沿って可動である。アームと穴とは、直径が部分的に合致する異なる部分を有するラビリンス通路を形成するように設計されており、それによって、穴からの危険な放射線漏れが最小化または防止される。各アームは、各回転電動モータにより個別に制御される。電動モータは、位置調節エンコーダによる高分解能とボールローラねじとにより、アーム３４および節片２４の精密な直線位置調節を可能にする。ばね部材３５が、アームに作用するように配置され、停電時には、アームにより節片が放射線源を完全に遮蔽する位置へ変位せしめられる。節片に新しい放射線源を装着するさいには、アーム３４が節片２４から取り外される。その場合、装着は、後部放射線保護構造物３２の一領域に設けたチャネル（図示せず）を介して行うのが適当である。装着処置は、先行技術におけるように従来形式で行われる。この処置は、例えば、レクセル式ガンマナイフ（Leksell Gamma Knife：登録商標）と関連して使用される処置に対応する。しかし、別の処置も考えられる。
【実施例２】
【００３０】
図６〜図９には、図１〜図４に対応する図により、本発明の第二実施例による組合せ体が示され、該組合せ体は、コリメータ構造体４４を取り囲む放射線源担持構造体４２を含む。図６〜図９から分かるように、コリメータ構造体４４は、直線状の円筒形を有する。周囲の放射線源担持構造体４２は、線源体形式の単一ユニットとして備えられ、同じように直線状の円筒形を有する。しかし、放射線源担持構造体４２の円筒形状は、前記円錐形実施例のような節片を有するように設計してもよい。図７の断面図は、コリメータ通路４６を有するコリメータ構造体の一部を切断したものである。これらのコリメータ通路は、図８のＩＸ〜ＩＸ線に沿って切断した図９の断面図にも示されている。コリメータ通路は三つの異なる寸法を有するので、それぞれ符号４６ａ，４６ｂ，４６ｃが付され、既に図４に示したコリメータ通路同様、これら三つが一組となって交互に配列されている。両矢印で示した方向に可動の放射線源担持構造体も、放射線源用の三つの開口４８を有する。放射線源担持構造体は、開口４８が最小直径のコリメータ通路への入口５０と整合するように位置決めされている。
【実施例３】
【００３１】
図１０〜図１３には、それぞれ図１〜図４に対応する図により、本発明の第三実施例による、コリメータ構造体６４を取り囲む放射線源担持構造体を含む組合せ体が示されている。図１０〜図１３に見られるように、放射線源担持構造体６２は４つの節片６６を含む。コリメータ構造体６４は、段付き円筒の形状を有する。言い換えると、異なる直径の複数同心部を含んでおり、最大直径部は患者の側、つまり前側に位置し、最小直径部が後部に位置している。図１０〜図１３に示した実施例では、コリメータ構造体が三つの段状部６８ａ−６８ｃを有する。第一段状部６８ａは、患者の側に最も近く、最大外径を有しており、この最大外径は、第一滑り面７０ａによって画成されている。第二段状部６８ｂは、第一段状部６８ａの隣に位置し、幾分、より小さい外径を有する。外径の差によって、円形の第一肩７２が第一段状部６８ａ上に形成され、該第一肩７２は、第二段状部６８ｂの、肩７２と直角の第二滑り面７０ｂと一体である。同じように、第三段状部６８ｃは、第二段状部６８ｂ上に形成される第二肩７４と直角の第三滑り面７０ｃにより画成される、より小さい外径を有する。
【００３２】
断面図（例えば図１３参照）を見ると分かるように、第一、第二、第三の段状部は、それぞれ放射ビームを事実上共通の焦点へ向けるコリメータ通路７６ａ〜７６ｃへ通じる三つのコリメータ通路入口を有する。更に、各段状部６８ａ〜ｃには、異なる直径の三つのコリメータ通路７６ａ〜７６ｃが設けられている。
放射線源担持構造体６２は４個の節片６６を含み、各節片６６が多数の放射線源を担持している。例えば図１３の断面図に見られるように、放射線源担持構造体の節片６６は三つの滑り面を有し、該滑り面は、コリメータ構造体の滑り面７０ａ〜７０ｃと組み合わされている。節片６６の各滑り面は、図示の断面に放射線源用開口７８を有し、該開口は、コリメータ段状部６８ａ〜６８ｃの対応滑り面のコリメータ通路入口の一つと整合するように変位可能である。第一と第二の段状部６８ａ，６８ｂ上の第一と第二の肩７２，７４は、放射線源担持構造体の節片の対応領域８０に対するストッパ面として機能し、それによって、節片の変位の終位置が決定される。両矢印は変位の方向を示している。
【００３３】
注意すべき点は、この実施例も他の実施例同様、放射線源担持構造体がコリメータ構造体のところを滑動することで容易に変位できるように、滑り支承部を備えるのが適当なてんである。これと関連して、また本発明により、放射線源が、コリメータ通路入口の近くに、ほとんど入口に接触して配置可能になる点にも注目されたい。
【実施例４】
【００３４】
図１４は、本発明の第４実施例による、コリメータ構造体９４を取り囲む放射線源担持構造体を含む組合せ体の斜視部分断面図である。コリメータ構造体９４は、６角形の筒形を有する。したがって、コリメータ構造体９４の包絡面は６面を有する。
この実施例は、これまでに示した実施例と比較して二つの明らかな相違点を有する。一つは、コリメータ構造体を取り囲む放射線源担持構造体が、６つの明瞭に分離された節片９８を含む点である。前記実施例も別個の節片を有してはいたが、それでも依然として単体的な幾何形状を有していたのに対し、この実施例は、単体性が乏しく、一つの幾何形状、つまり６角形を形成するのは節片９８の延長部である。
【００３５】
これまでに示した実施例と比較して図１４の実施例の第二の相違点は、節片９８が接線方向に、つまり６角形組合せ体の中心軸線に対し直角方向に直線変位可能な点である。放射線源１００を担持する各節片９８は、コリメータ構造体９４の６つの面９６の各一つに変位可能に備えられている。したがって、各節片９８は、コリメータ構造体９４の対応特定面９６上を、該特定面の一方の隣接面から他方の隣接面へ変位する。図１４に示したように、節片の運動は、ねじアーム１０４を有するアクチュエータによって行われる。ねじアーム１０４は節片９８内の対応ねじ穴（図示せず）ねじ込まれている。ねじアーム１０４を時計回りに回動させることで、節片９８は一方の方向へ変位し、逆時計回りに回動させると、反対方向へ変位する。
【００３６】
図１５には、デカルト座標系であるｘ，ｙ，ｚレクセル（Leksell）座標系が、患者の頭部周囲に配置された標準フレームと関連付けて示されている。図に見られるように、座標の原点（０，０，０）は、患者の頭部の背方、右耳の外側、頭頂より上方に位置している。したがって、患者の頭部内のどのターゲット領域またはどの焦点も、正の座標によって定義される。ｘ軸は、患者の右耳から左耳へ延びる仮想線と平行に延在する。ｙ軸は、患者の頚部（後部）から鼻（前部）へ引いた線と平行に延在する。ｚ軸は、患者の身体の縦方向と平行に延在する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施例による、コリメータ構造体を取り囲む放射線源担持構造体を含む組合せ体の斜視図。（実施例１）
【図２】図１に示した組合せ体の斜視断面図。
【図３】図１に示した組合せ体の後面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した断面図。
【図５】図１−図４に示した型の組合せ体の断面図で、該組合せ体が、アクチュエータ機構と後部放射線保護構造物とを備えた状態で示されている。
【図６】本発明の第二実施例による、コリメータ構造体を取り囲む放射線源担持構造体を含む組合せ体の斜視図。（実施例２）
【図７】図６に示した組合せ体の斜視断面図。
【図８】図６に示した組合せ体の後面図。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿って切断した断面図。
【図１０】本発明の第三実施例による、コリメータ構造体を取り囲む放射線源担持構造体を含む組合せ体の斜視図。（実施例３）
【図１１】図１０に示した組合せ体の斜視断面図。
【図１２】図１０に示した組合せ体の後面図。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿って切断した断面図。
【図１４】本発明の第４実施例による、コリメータ構造体を取り囲む放射線源担持構造体を含む組合せ体の斜視部分断面図。（実施例４）
【図１５】ｘ，ｙ，ｚレクセル（Leksell）座標系を示す図。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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