(57)【要約】【課題】被曝量低減。【解決手段】放射線治療装置１は、照射器３５、マルチリーフ・コリメータ４３、上下動支持機構４１１及びＭＬＣ系駆動制御回路２１を有する。照射器３５は、放射線を照射する。マルチリーフ・コリメータ４３は、照射器３５から照射された放射線の照射野を形成するため個別に移動可能な複数のリーフ４３Ｌを有する。上下動支持機構４１１は、マルチリーフ・コリメータ４３を放射線の光軸ＡＢに沿って移動可能に支持する。ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、照射野における複数のリーフ４３Ｌの拡大率を調節するために上下動支持機構４１１を制御してマルチリーフ・コリメータ４３を光軸ＡＢに沿って上下動する。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を照射する照射器と、
前記照射器から照射された放射線の照射野を形成するため個別に移動可能な複数のリーフを有するマルチリーフ・コリメータと、
前記マルチリーフ・コリメータを前記放射線の光軸に沿って移動可能に支持する支持機構と、
前記照射野における前記複数のリーフの拡大率を調節するために前記支持機構を制御して前記マルチリーフ・コリメータを前記光軸に沿って上下動する機構制御部と、
を具備する放射線治療装置。
【請求項２】
照射対象の腫瘍の大きさに基づいて前記マルチリーフ・コリメータの前記光軸に沿う位置を決定する決定部を更に備える、請求項１記載の放射線治療装置。
【請求項３】
前記決定部は、前記腫瘍の大きさと前記照射器における放射線の発生源から前記腫瘍までの距離との組合せと、前記マルチリーフ・コリメータの開口の大きさと前記発生源から前記開口までの距離との組合せとの相似形に基づいて前記位置を決定する、請求項２記載の放射線治療装置。
【請求項４】
照射対象の腫瘍の大きさと前記腫瘍の周辺に存在する正常組織に対する放射線の許容影響度と、ＭＬＣ筐体と患者等との干渉リスクとに基づいて前記マルチリーフ・コリメータの前記光軸に沿う位置を決定する決定部を更に備える、請求項１記載の放射線治療装置。
【請求項５】
前記決定部は、前記腫瘍の大きさが第１の閾値より大きく、且つ前記許容影響度が第２の閾値より小さい場合、前記腫瘍への放射線の照射回数を複数回に決定する、請求項４記載の放射線治療装置。
【請求項６】
放射線を照射する照射器と、
前記照射器から照射された放射線の照射野を形成するため個別に移動可能な複数のリーフを有するマルチリーフ・コリメータと、
前記マルチリーフ・コリメータを前記放射線の光軸に直交する直交面に沿って移動可能に支持する支持機構と、
前記照射器から放射線を腫瘍に対し同じ位置及び角度から複数回のうちの第１の照射回と第２の照射回とにおいて前記マルチリーフ・コリメータが前記直交面に沿って異なる位置に配置されるように前記支持機構を制御する機構制御部と、
を具備する放射線治療装置。
【請求項７】
放射線を照射する照射器と、
前記照射器から照射された放射線の照射野を形成するため個別に移動可能な複数のリーフを有するマルチリーフ・コリメータと、
前記マルチリーフ・コリメータを前記放射線の光軸に直交する直交面に沿って移動可能に支持する支持機構と、
前記照射器から放射線を腫瘍に対し同じ位置及び角度から照射している期間、前記マルチリーフ・コリメータが前記直交面に沿って移動するように前記支持機構を制御する機構制御部と、
を具備する放射線治療装置。
【請求項８】
前記機構制御部は、前記第１の照射回と前記第２の照射回とにおいて、前記マルチリーフ・コリメータを前記直交面に沿って互いに前記複数のリーフ各々の幅よりも短い距離だけずらして配置する、請求項６又は７記載の放射線治療装置。
【請求項９】
放射線を照射する照射器と、
前記照射器から照射された放射線の照射野を形成するため個別に移動可能な複数の第１のリーフを有する第１のマルチリーフ・コリメータと、
前記照射野を形成するため個別に移動可能な複数の第２のリーフを有する第２のマルチリーフ・コリメータと、
前記第１のマルチリーフ・コリメータを前記照射器に対し固定し、前記第２のマルチリーフ・コリメータを前記第１のマルチリーフ・コリメータの前方において前記放射線の光軸に沿って移動可能に支持する支持機構と、
前記照射野における前記複数の第２のリーフの拡大率を調節するために前記支持機構を制御して前記第２のマルチリーフ・コリメータを前記光軸に沿って上下動する機構制御部と、
を具備する放射線治療装置。
【請求項１０】
前記第１のマルチリーフ・コリメータと前記第２のマルチリーフ・コリメータとは、略同一構造を有する、請求項９記載の放射線治療装置。
【請求項１１】
放射線を照射する照射器と、
前記照射器から照射された放射線の照射野を形成するため個別に移動可能な複数の第１のリーフを有する第１のマルチリーフ・コリメータと、
前記照射野を形成するため個別に移動可能な複数の第２のリーフを有する第２のマルチリーフ・コリメータと、
前記第１のマルチリーフ・コリメータと前記第２のマルチリーフ・コリメータとを、前記第１のマルチリーフ・コリメータと前記第２のマルチリーフ・コリメータとが前記第１のリーフ及び前記第２のリーフの短軸に沿って互いにずらして配置されるように支持する支持機構と、
を具備する放射線治療装置。
【請求項１２】
放射線を照射する照射器と、
前記照射器から照射された放射線の照射野を形成するため個別に移動可能な複数の第１のリーフを有する第１のマルチリーフ・コリメータと、
前記照射野を形成するため個別に移動可能な複数の第２のリーフを有する第２のマルチリーフ・コリメータと、
前記第１のマルチリーフ・コリメータと前記第２のマルチリーフ・コリメータとを、前記複数の第１のリーフと前記複数の第２のリーフとが互いに直交して配置されるように支持する支持機構と、
を具備する放射線治療装置。
【請求項１３】
放射線を照射する照射器と、
前記照射器から照射された放射線の照射野を形成するため個別に移動可能な複数の第１のリーフを有する第１のマルチリーフ・コリメータと、
前記照射野を形成するため個別に移動可能な複数の第２のリーフを有する第２のマルチリーフ・コリメータと、
前記第１のマルチリーフ・コリメータを前記照射器に対し固定し、前記第２のマルチリーフ・コリメータを前記第１のマルチリーフ・コリメータの前方において前記放射線の光軸に沿って移動可能に支持する第１の支持機構と、
前記第２のマルチリーフ・コリメータを前記放射線の光軸に直交する直交面に沿って移動可能に支持する第２の支持機構と、
前記照射野における前記複数の第２のリーフの拡大率を調節するために前記第１の支持機構を制御して前記第２のマルチリーフ・コリメータを前記光軸に沿って上下動し、周辺の正常組織への被曝を低減するために前記第２の支持機構を制御して前記第２のマルチリーフ・コリメータを前記直交面に沿って左右動する機構制御部と、
を具備する放射線治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射線治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療において、放射線の照射野を腫瘍形状に合せて形成させるためマルチリーフ・コリメータ（Multi-leaf collimator）がある。しかしながら、腫瘍形状が複雑な場合、マルチリーフ・コリメータの構造上、当該腫瘍形状に照射野形状を合せるのは困難である。照射野形状が腫瘍形状より広がるにつれ余分な被曝が増えてしまう。それに対し、照射野形状をより腫瘍形状に合せるため、マルチリーフ・コリメータの後段（患者側）に、リーフの幅が半分のマイクロ・マルチリーフ・コリメータ（micro Multi-leaf collimator）を備える装置があるが、コストがかなり増加するというデメリットがある。またマイクロ・マルチリーフ・コリメータがカバーする領域は腫瘍の中心付近のみであり、大きな腫瘍に対応できないというデメリットである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２８２５２号公報
【特許文献２】特開２０１６−８３３５１号公報
【特許文献３】特開２００４−６９６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態の目的は、被曝量を低減可能な放射線治療装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係る放射線治療装置は、放射線を照射する照射器と、前記照射器から照射された放射線の照射野を形成するため個別に移動可能な複数のリーフを有するマルチリーフ・コリメータと、前記マルチリーフ・コリメータを前記放射線の光軸に沿って移動可能に支持する支持機構と、前記照射野における前記複数のリーフの拡大率を調節するために前記支持機構を制御して前記マルチリーフ・コリメータを前記光軸に沿って上下動する機構制御部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本実施形態に係る放射線治療装置を含む放射線治療システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、図１の放射線治療装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態の実施例１に係るマルチリーフ・コリメータに係る構成を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態の実施例１に係るガントリのヘッド部の斜視図である。
【図５】図５は、図４のヘッド部の横断面を示す図である。
【図６】図６は、本実施形態の実施例１に係るマルチリーフ・コリメータの上下動に伴うリーフの拡大率の変化を示す図である。
【図７】図７は、本実施形態の実施例１に係るマルチリーフ・コリメータのＹ軸方向の位置の決定方法を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態の実施例２に係るマルチリーフ・コリメータに係る構成を示す図である。
【図９】図９は、本実施形態の実施例２に係るガントリのヘッド部の斜視図である。
【図１０】図１０は、図９のヘッド部の横断面を示す図である。
【図１１】図１１は、図９のヘッド部の縦断面を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施形態の実施例２に係るマルチリーフ・コリメータの左右動に伴う照射野の変化を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施形態の実施例３に係るマルチリーフ・コリメータに係る構成を示す図である。
【図１４】図１４は、本実施形態の実施例３に係るガントリのヘッド部の斜視図である。
【図１５】図１５は、図１４のヘッド部の横断面を示す図である。
【図１６】図１６は、図１４のヘッド部の縦断面を示す図である。
【図１７】図１７は、本実施形態の実施例３に係る可動マルチリーフ・コリメータの左右動に伴う照射野の変化を示す図である。
【図１８】図１８は、実施例４に係るガントリのヘッド部の横断面と、固定ＭＬＣ筐体に収容された固定マルチリーフ・コリメータの複数のリーフと可動マルチリーフ・コリメータの複数のリーフを照射野に投影した平面図を示している。
【図１９】図１９は、実施例５に係るガントリのヘッド部の横断面と、固定ＭＬＣ筐体に収容された固定マルチリーフ・コリメータの複数のリーフと可動マルチリーフ・コリメータの複数のリーフを照射野に投影した平面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる放射線治療装置を説明する。
【０００８】
図１は、本実施形態に係る放射線治療装置を含む放射線治療システム１００の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る放射線治療システム１００は、ネットワーク等を介して互いに通信可能に接続された放射線治療装置１と治療計画装置５とを有する。
【０００９】
治療計画装置５は、例えば、汎用のコンピュータ又はワークステーションである。治療計画装置５は、治療計画時において、予め収集された治療計画画像に基づいて放射線治療装置１による放射線治療の治療計画を立案する。具体的には、治療計画装置５は、線量分布や放射線の照射回数、放射線のビームパス等を決定する。線量分布は、放射線治療により照射されるべき放射線の線量の空間分布である。放射線の照射回数は、治療対象の腫瘍全体に放射線を照射するために必要な照射回数に規定される。放射線のビームパスは、放射線の透過経路に規定される。治療計画画像は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置や磁気共鳴イメージング装置等の医用画像診断装置により収集される。収集された治療計画画像は、放射線治療装置１に伝送される。本実施形態に係る治療計画画像は、３次元状に配列された複数のボクセルから構成される３次元画像でも良いし、複数の３次元画像を一定間隔毎に収集した４次元画像でも良い。
【００１０】
放射線治療装置１は、治療計画装置５により計画された治療計画に従い被検体（患者）の腫瘍に放射線を照射する。本実施形態に係る放射線治療装置１は、放射線として、Ｘ線やガンマ線等の電磁波を照射しても良いし、電子線や陽子線、中性子線、重粒子線等の粒子線を照射しても良い。以下、本実施形態に係る放射線治療装置１は、Ｘ線を照射するリニアック装置であるとする。
【００１１】
図２は、図１の放射線治療装置１の構成を示す図である。図２に示すように、放射線治療装置１は、加速器１１、加速系制御回路１３、加速管１５、ガントリ１７、寝台３６、ＭＬＣ系駆動制御回路２１、ガントリ駆動制御回路２３及びコンソール５０を有する。
【００１２】
加速器１１は、電子銃等により発生された電子等を、加速器１１により加速する。加速系制御回路１３は、コンソール５０の主制御回路５７による指令に従い加速器１１を制御する。加速管１５は、加速器１１から射出された電子をガントリ１７内の照射器３５まで輸送する輸送路である。なお、加速器１１及び加速管１５は、ガントリ１７内に搭載されても良いし、ガントリ１７外に設置されても良い。
【００１３】
ガントリ１７は、固定部３１と回転部３３とを有している。固定部３１は、床面に設置され、回転部３３を回転軸回りに回転可能に支持している。回転部３３には照射器３５が取り付けられている。照射器３５は、加速管１５により輸送された電子が衝突する金属ターゲットを搭載する。金属ターゲットに電子が衝突することにより、放射線であるＸ線が発生する。
【００１４】
ガントリ１７のヘッド部には支持機構４１を介してマルチリーフ・コリメータ（ＭＬＣ：Multi Leaf Collimator）４３が設けられている。マルチリーフ・コリメータ４３は、Ｘ線遮蔽物質により形成された複数のリーフを個別に移動可能に支持している。複数のリーフを移動させることにより任意の形状の照射野を形成することが可能である。なお、後述するように、本実施形態に係るマルチリーフ・コリメータ４３は、一台であっても良いし、複数台であっても良い。支持機構４１は、マルチリーフ・コリメータ４３を上下動及び水平動の少なくとも一方方向に移動可能に支持する。
【００１５】
ＭＬＣ系駆動装置３７は、マルチリーフ・コリメータ４３に含まれる複数のリーフを駆動するための動力や支持機構４１を駆動するための動力を発生する。ＭＬＣ系駆動装置３７は、ＭＬＣ系駆動制御回路２１からの駆動信号の供給を受けて動力を発生する。ＭＬＣ系駆動装置３７は、固定部３１に内蔵されても良いし、支持機構４１やマルチリーフ・コリメータ４３に内蔵されても良い。ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、コンソール５０の主制御回路５７による指令に従いＭＬＣ系駆動装置３７に駆動信号を供給する。
【００１６】
ガントリ駆動装置３９は、例えば、固定部３１に内蔵されている。ガントリ駆動装置３９は、ガントリ駆動制御回路２３からの駆動信号の供給を受けて回転部３３を回転する。ガントリ駆動制御回路２３は、コンソール５０の主制御回路５７による指令に従いガントリ駆動装置３９に駆動信号を供給する。
【００１７】
ＭＬＣ系駆動制御回路２１、ＭＬＣ系駆動装置３７、支持機構４１及びマルチリーフ・コリメータ４３の詳細については後述する。
【００１８】
図２に示すように、コンソール５０は、演算回路５１、画像処理回路５２、通信回路５３、表示回路５４、入力回路５５、記憶回路５６及び主制御回路５７を有する。演算回路５１、画像処理回路５２、通信回路５３、表示回路５４、入力回路５５、記憶回路５６及び主制御回路５７は、互いにバスを介して通信可能に接続されている。
【００１９】
演算回路５１は、ハードウェア資源として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサとＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを有する。具体的には、演算回路５１は、ＭＬＣ配置決定機能５１１を有する。ＭＬＣ配置決定機能５１１において演算回路５１は、マルチリーフ・コリメータ４３の配置を決定する。なお、演算回路５１は、上記機能を実現可能なＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）、ＳＰＬＤ（Simple Programmable Logic Device）により実現されても良い。なお、ＭＬＣ配置決定機能５１１は、治療計画装置５に実装されても良い。
【００２０】
画像処理回路５２は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。画像処理回路５２は、治療計画画像に種々の画像処理を施す。例えば、画像処理回路５２は、３次元の治療計画画像にボリュームレンダリングや、サーフェスボリュームレンダリング、画像値投影処理、ＭＰＲ（Multi-Planer Reconstruction）処理、ＣＰＲ（Curved MPR）処理等の３次元画像処理を施して表示用の２次元の医用画像を生成する。なお、画像処理回路５２は、上記画像処理を実現可能なＡＳＩＣやＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤにより実現されても良い。
【００２１】
通信回路５３は、図示しない有線又は無線を介して、放射線治療システム１００を構成する治療計画装置５との間でデータ通信を行う。
【００２２】
表示回路５４は、種々の情報を表示する。具体的には、表示回路５４は、表示インタフェース回路と表示機器とを有する。表示インタフェース回路は、表示対象を表すデータを映像信号に変換する。映像信号は、表示機器に供給される。表示機器は、表示対象を表す映像信号を表示する。表示機器としては、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。
【００２３】
入力回路５５は、具体的には、入力機器と入力インタフェース回路とを有する。入力機器は、ユーザからの各種指令を受け付ける。入力機器としては、キーボードやマウス、各種スイッチ等が利用可能である。入力インタフェース回路は、入力機器からの出力信号をバスを介して主制御回路５７に供給する。
【００２４】
記憶回路５６は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。例えば、記憶回路５６は、治療計画装置５から供給された治療計画情報と治療計画画像とを記憶する。ハードウェアとして記憶回路５６は、ＣＤ−ＲＯＭドライブやＤＶＤドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であっても良い。
【００２５】
主制御回路５７は、放射線治療装置１の中枢として機能する。主制御回路５７は、記憶回路５６等に記憶された本実施形態に係る動作プログラムを実行し、当該動作プログラムに従い各部を制御することにより、本実施形態に係る放射線治療を実行する。
【００２６】
本実施形態に係る放射線治療装置１は、マルチリーフ・コリメータ４３の台数及び移動方向に応じて複数の実施例が可能である。以下、放射線治療装置１のマルチリーフ・コリメータ４３の詳細を実施例１から実施例５に分けて説明する。
【００２７】
（実施例１）
実施例１に係るマルチリーフ・コリメータ４３は一台であり、移動方向は放射線の光軸に沿う方向である。
【００２８】
図３は、実施例１に係るマルチリーフ・コリメータ４３に係る構成を示す図である。図３に示すように、マルチリーフ・コリメータ４３は、上下動支持機構４１１により、放射線の光軸に沿って移動可能に支持されている。上下動支持機構４１１は、上記の支持機構４１に含まれる。上下動支持機構４１１としては、例えば、ボールねじや直動ガイド等、マルチリーフ・コリメータ４３を直線的に往復運動可能な如何なる機構が用いられても良い。上下動支持機構４１１には上下動駆動装置３７１が接続されている。上下動駆動装置３７１は、ＭＬＣ系駆動制御回路２１からの指令に従いマルチリーフ・コリメータ４３を、放射線の光軸に沿って移動する。上下動駆動装置３７１としては、サーボモータ等の如何なるモータが用いられても良い。
【００２９】
マルチリーフ・コリメータ４３は、Ｘ線遮蔽物質により形成される複数のリーフを個別に移動可能に支持している。マルチリーフ・コリメータ４３にはリーフ駆動装置３７２が接続されている。リーフ駆動装置３７２は、ＭＬＣ系駆動制御回路２１からの指令に従い複数のリーフを個別に移動するためにマルチリーフ・コリメータ４３を作動する。リーフ駆動装置３７２としては、サーボモータ等の如何なるモータが用いられても良い。ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、予め決定された照射野の形状及び大きさを実現するため、リーフ駆動装置３７２を制御してマルチリーフ・コリメータ４３を構成する複数のリーフを個別に移動させる。この際、ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、マルチリーフ・コリメータ４３により形成される照射野における複数のリーフの拡大率を調節するために、上下動支持機構４１１を制御してマルチリーフ・コリメータ４３を光軸に沿って移動する。リーフの拡大率は、リーフの実際の大きさに対する、照射野におけるリーフの投影の大きさの比率を意味する。なお、照射野は、放射線の光軸に直交し且つ照射対象の腫瘍を含む平面において放射線が照射される空間領域に規定される。
【００３０】
図４は、実施例１に係るガントリ１７のヘッド部の斜視図である。図５は、図４のヘッド部の横断面を示す図である。図４及び図５に示すように、図示しないガントリ１７の前端部にはヘッド部６１が設けられている。ヘッド部６１には放射線を照射する照射器３５が収容されている。ヘッド部６１には上下動支持機構４１１が設けられている。上下動支持機構４１１の他端にはマルチリーフ・コリメータを収容するＭＬＣ筐体６３が取り付けられている。上下動支持機構４１１は、照射器３５から照射される放射線の光軸ＡＢに沿って移動可能にＭＬＣ筐体６３を支持している。また、上下動支持機構４１１は、ＭＬＣ筐体６３を患者Ｐとの距離を変更可能に支持している。ここで、照射器３５から照射される放射線の光軸ＡＢに平行する軸をＹ軸、Ｙ軸に直交しガントリ１７の回転軸に平行する軸をＺ軸、Ｙ軸及びＺ軸に直交する軸をＸ軸に規定する。ＸＹＺ座標系はＺ軸回りに回転する回転座標系を成す。また、便宜的に、Ｙ軸に沿って患者Ｐから遠ざける方向を上方向、患者Ｐに接近する方向を下方向と呼ぶことにする。
【００３１】
図５に示すように、上下動支持機構４１１は、具体的には、円筒部材４１１１、水平部材４１１３及びボールねじ４１１５を有する。ボールねじ４１１５は、ねじ山が形成されたねじ軸と、当該ねじ軸に螺号するナットと、当該ねじ軸と当該ナットとの間を転動するボールを無限循環する循環部品とを有する。当該ナットには水平部材４１１３が取り付けられている。ボールねじ４１１５は、ねじ軸がＹ軸に平行するようにヘッド部６１の内部に固定されている。ボールねじ４１１５のねじ軸には上下動駆動装置３７１に接続されている。上下動駆動装置３７１から動力を受けてボールねじ４１１５のねじ軸が回転する。当該ねじ軸の回転に連動して水平部材４１１３が当該ねじ軸に沿って移動する。
【００３２】
図５に示すように、水平部材４１１３は、ボールねじ４１１５と円筒部材４１１１とを接続する支持部材である。水平部材４１１３の中途部はボールねじ４１１５（より詳細には、ナット）に取り付けられ、両端は円筒部材４１１１に取り付けられている。水平部材４１１３は、放射線が照射される領域より外側に設けられると良い。円筒部材４１１１は、水平部材４１１３とＭＬＣ筐体６３とを接続する、円筒形状を有する支持部材である。円筒部材４１１１は、当該円筒部材４１１１の中心軸が光軸ＡＢに略一致するように位置決めされる。円筒部材４１１１は中空部を通る放射線の散乱線を遮蔽可能な物質により形成される。これにより散乱線が円筒部材４１１１の外部に漏れ出すことを防止することができる。
【００３３】
マルチリーフ・コリメータ４３は、ＸＺ平面における中心点が光軸ＡＢに含まれるようにＭＬＣ筐体６３内に配置される。マルチリーフ・コリメータ４３内の複数のリーフは、同一方向に関して往復移動可能に支持されている。例えば、実施例１において複数のリーフは、Ｘ軸方向に関して往復移動可能に支持されているものとする。すなわち、リーフの長軸がＸ軸を向き、リーフの短軸（以下、リーフ短軸と呼ぶ）がＺ軸を向くように配置される。
【００３４】
なお、上記の上下動支持機構４１１の構造は一例であり、これに限定されない。すなわち、ＭＬＣ筐体６３を光軸ＡＢに沿って上下動可能であれば、上下動支持機構４１１は如何なる構造であっても良い。
【００３５】
次に、上記構成を有する実施例１に係る放射線治療装置１の動作例について説明する。図６は、マルチリーフ・コリメータ４３の上下動に伴うリーフ４３Ｌの拡大率の変化を示す図である。なお、図６は、マルチリーフ・コリメータ４３の複数のリーフ４３Ｌを照射野に投影した平面図を示している。図６に示すように、腫瘍ＲＣの形状に合うように複数のリーフ４３Ｌが位置決めされる。図６の左図に示すように、ＭＬＣ筐体６３が患者Ｐから離れている場合、近接している場合に比して、照射野におけるリーフの拡大率が大きい。そのため、照射対象の腫瘍ＲＣ以外の部位にも放射線が照射される虞がある。リーフの拡大率を縮小して照射野の形状及び大きさを腫瘍ＲＣの形状及び大きさにより厳密に合致させるため、ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、上下動支持機構４１１を制御してマルチリーフ・コリメータ４３を光軸ＡＢに沿って患者Ｐに接近させる。
【００３６】
マルチリーフ・コリメータ４３のＹ軸方向の位置は、例えば、演算回路５１のＭＬＣ配置決定機能５１１により決定される。図７は、マルチリーフ・コリメータ４３のＹ軸方向の位置の決定方法を示す図である。ＭＬＣ配置決定機能５１１において演算回路５１は、腫瘍ＲＣの大きさＤＣと照射器３５における放射線の発生源ＳＯから腫瘍ＲＣまでの距離ＬＣとの組合せと、マルチリーフ・コリメータ４３の開口の大きさＤＭと発生源ＳＯからマルチリーフ・コリメータ４３の開口までの距離ＬＭとの組合せとの相似形に基づいて、マルチリーフ・コリメータ４３のＹ軸方向の位置、すなわち、距離ＬＭを決定する。腫瘍全体に放射線を照射するため、距離ＬＣ、距離ＬＭ及び大きさＤＭによって決まる照射範囲が腫瘍のサイズと同じ又は大きい必要がある。具体的には、下記の（１）式を満たすように距離ＬＭが決定される。なお、マルチリーフ・コリメータ４３の開口は、Ｘ軸方向に関して対向する２つのリーフの間隔に規定される。すなわち、マルチリーフ・コリメータ４３の開口は、Ｚ軸方向位置に応じて異なる値を有することとなる。例えば、マルチリーフ・コリメータ４３の開口がＺ軸方向位置に応じて異なる値を有しているので、これらＺ軸方向位置毎の開口値の最大値が開口の大きさＤＭに設定される。なお、ここでは腫瘍ＲＣのＸ軸方向の大きさ及び開口の大きさＤＭによって距離ＬＭを決定している。しかし、腫瘍ＲＣのＺ軸方向の大きさ及び開口の大きさＤＮ、さらにＭＬＣ筐体６３と患者との距離に基づいて総合的に設定されることが望ましい。
【００３７】
（ＬＣ／ＬＭ）＊ＤＭ≧ＤＣ      ・・・（１）
【００３８】
マルチリーフ・コリメータ４３のＹ軸方向の位置を決定するにあたり、更に照射対象の腫瘍ＲＣ周辺に存在する正常組織に対する放射線の許容影響度及びＭＬＣ筐体６３と患者等との干渉リスクが考慮されても良い。この場合、演算回路５１は、照射対象の腫瘍ＲＣの大きさと腫瘍ＲＣの周辺に存在する正常組織に対する放射線の許容影響度と、ＭＬＣ筐体６３と患者等との干渉リスクとに基づいて、マルチリーフ・コリメータ４３のＹ軸方向位置を決定する。許容影響度は、当該組織に照射されることが許される放射線の線量により規定される。許容影響度は、患者Ｐ及び組織毎に予め経験的に定められている。腫瘍ＲＣの周辺に存在する正常組織に対する許容影響度が小さいほど、照射野形状を腫瘍ＲＣの形状に厳密に合致させる必要があるので、可能な限り距離ＬＭが長く、すなわち、マルチリーフ・コリメータ４３が患者Ｐに近接していることが期待される。一方、マルチリーフ・コリメータ４３が患者に近接していると、ＭＬＣ筐体６３と患者との干渉リスクが大きくなるので、式（１）に加えその２つを追加で考慮し、マルチリーフ・コリメータ４３のＹ軸方向位置が決定される。
【００３９】
ここで、演算回路５１は、腫瘍ＲＣの大きさが第１の閾値より大きく、且つ腫瘍ＲＣの周辺に存在する正常組織に対する放射線の許容影響度が第２の閾値より小さい場合、腫瘍ＲＣへの放射線の照射回数を複数回に決定する。第１の閾値は、マルチリーフ・コリメータ４３のＹ軸方向位置毎に規定されている。第１の閾値は、当該Ｙ軸方向位置においてマルチリーフ・コリメータ４３により形成可能な照射野の最大の大きさに規定される。第２の閾値は、患者Ｐ及び組織毎に規定されている。すなわち、腫瘍ＲＣの周辺に存在する正常組織の許容影響度が第２の閾値より小さい場合、照射野形状を腫瘍ＲＣ形状に厳密に合致させるため距離ＬＭを長くする必要があるが、腫瘍ＲＣの大きさが第１の閾値より大きい場合、一回の放射線照射では腫瘍ＲＣの全範囲に照射させることはできない。そのため、複数回の放射線照射により腫瘍ＲＣの全範囲が照射されるように、演算回路５１は、各照射回の照射野を決定する。例えば、照射回数が２回の場合、１回目の照射野は腫瘍ＲＣの半分に放射線が照射されるように設定され、２回目の照射野は残りの半分に照射されるように設定される。
【００４０】
上記の説明においてマルチリーフ・コリメータ４３のＹ軸方向位置及び照射回数は演算回路５１により決定されるものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、治療計画装置５により決定されても良い。なお、マルチリーフ・コリメータ４３のＹ軸方向位置及び照射回数は演算回路５１により決定される場合、治療計画装置５は、通常のマルチリーフ・コリメータ（すなわち、上下動不能なマルチリーフ・コリメータ）を前提として照射野及び開口の大きさを決定する。そして演算回路５１は、決定された照射野及び開口の大きさに最適なマルチリーフ・コリメータ４３のＹ軸方向位置及び照射回数を、上記アルゴリズムにより決定する。このように決定されたＹ軸方向位置及び照射回数のもとに放射線治療が行われた場合、演算回路５１は、実際の被曝線量を治療レコードに反映すると良い。実際の被曝線量は、各種の線量計により計測されても良いし、演算回路５１等により放射線の照射条件及び照射時間等に基づいて計算されても良い。これにより患者Ｐの被曝量をより厳密に管理することができる。
【００４１】
上記の説明の通り、実施例１に係る放射線治療装置１は、照射器３５、マルチリーフ・コリメータ４３、上下動支持機構４１１及びＭＬＣ系駆動制御回路２１を有する。照射器３５は、放射線を照射する。マルチリーフ・コリメータ４３は、照射器３５から照射された放射線の照射野を形成するため個別に移動可能な複数のリーフ４３Ｌを有する。上下動支持機構４１１は、マルチリーフ・コリメータ４３を放射線の光軸ＡＢに沿って移動可能に支持する。ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、照射野における複数のリーフ４３Ｌの拡大率を調節するために上下動支持機構４１１を制御してマルチリーフ・コリメータ４３を光軸ＡＢに沿って上下動する。
【００４２】
上記の構成により、実施例１に係る放射線治療装置１は、上下動支持機構４１１を有することにより、マルチリーフ・コリメータ４３のリーフ４３Ｌの拡大率を調節することができる。リーフ４３Ｌの拡大率を調節することにより、結果的に、リーフ４３Ｌの分解能を調節することが可能になる。従って、より精密に照射野の形状及び大きさを腫瘍の形状及び大きさに合致させることができ、ひいては、周辺の正常組織への被曝量を低減することができる。
【００４３】
精密に照射野の形状及び大きさを腫瘍の形状及び大きさに合致させるための方法として、高精細マルチリーフ・コリメータやマイクロ・マルチリーフ・コリメータを、マルチリーフ・コリメータの後段に搭載することも考えられる。しかしながら、高精細マルチリーフ・コリメータやマイクロ・マルチリーフ・コリメータは、高額且つ操作が複雑である。また、高精細マルチリーフ・コリメータやマイクロ・マルチリーフ・コリメータがカバーする領域は腫瘍領域の中心部分のみである。実施例１によれば、上下動支持機構４１１によりマルチリーフ・コリメータ４３の拡大率を調節することができるので、高精細マルチリーフ・コリメータやマイクロ・マルチリーフ・コリメータ無しに精密に照射野の形状及び大きさを腫瘍の形状及び大きさに合致させることができる。例えば、図７において、リーフ４３Ｌの実際の幅を３．５ｍｍ、マルチリーフ・コリメータ４３が初期位置にある時のＬＭを３５０ｍｍ、ＬＣを１０００ｍｍとしたとき、マルチリーフ・コリメータ４３を更に患者Ｐに３５０ｍｍ接近させることにより、体表面上（図７の場合は腫瘍ＲＣ上）の１枚のリーフ４３Ｌの幅は１０ｍｍから５ｍｍに縮小させることができ、高精細マルチリーフ・コリメータと同等の性能を実現することができる。また、マルチリーフ・コリメータ４３を患者Ｐから離すことにより、マイクロ・マルチリーフ・コリメータでは実現できない大照射野を形成することが可能になる。
【００４４】
（実施例２）
実施例２に係るマルチリーフ・コリメータ４３は一台であり、移動方向は放射線の光軸に沿う方向及び当該光軸に水平に直交する方向である。以下、実施例２に係る放射線治療装置について説明する。なお以下の説明において、実施例１と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００４５】
図８は、実施例２に係るマルチリーフ・コリメータ４３に係る構成を示す図である。図８に示すように、マルチリーフ・コリメータ４３は、上下動支持機構４１１により、放射線の光軸に沿って移動可能に支持されている。上下動支持機構４１１は、上記の支持機構４１に含まれる。上下動支持機構４１１としては、例えば、ボールねじや直動ガイド等、マルチリーフ・コリメータ４３を直線的に往復運動可能な如何なる機構が用いられても良い。上下動支持機構４１１には上下動駆動装置３７１が接続されている。上下動駆動装置３７１は、ＭＬＣ系駆動制御回路２１からの指令に従いマルチリーフ・コリメータ４３を、放射線の光軸に沿って移動する。上下動駆動装置３７１としては、サーボモータ等の如何なるモータが用いられても良い。
【００４６】
マルチリーフ・コリメータ４３は、Ｘ線遮蔽物質により形成される複数のリーフを個別に移動可能に支持している。マルチリーフ・コリメータ４３にはリーフ駆動装置３７２が接続されている。リーフ駆動装置３７２は、ＭＬＣ系駆動制御回路２１からの指令に従い複数のリーフを個別に移動するためにマルチリーフ・コリメータ４３を作動する。リーフ駆動装置３７２としては、サーボモータ等の如何なるモータが用いられても良い。ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、予め決定された照射野の形状及び大きさを実現するため、リーフ駆動装置３７２を制御してマルチリーフ・コリメータ４３を構成する複数のリーフを個別に移動させる。この際、ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、マルチリーフ・コリメータ４３により形成される照射野における複数のリーフの拡大率を調節するために、上下動支持機構４１１を制御してマルチリーフ・コリメータ４３を光軸に沿って移動する。
【００４７】
図８に示すように、マルチリーフ・コリメータ４３は、上下動支持機構４１１に加え、左右動支持機構４１３により、マルチリーフ・コリメータ４３のリーフ短軸に沿って移動可能に支持されている。左右動支持機構４１３は、上記の支持機構４１に含まれる。左右動支持機構４１３としては、例えば、ボールねじや直動ガイド等、マルチリーフ・コリメータ４３を直線的に往復運動可能な如何なる機構が用いられても良い。左右動支持機構４１３には左右動駆動装置３７３が接続されている。左右動駆動装置３７３は、ＭＬＣ系駆動制御回路２１からの指令に従いマルチリーフ・コリメータ４３を、リーフ短軸に沿って移動する。左右動駆動装置３７３としては、サーボモータ等の如何なるモータが用いられても良い。ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、照射器３５から放射線を複数回に亘り照射する場合、当該複数回のうちの第１の照射回と第２の照射回とにおいてマルチリーフ・コリメータ４３の略中心が直交軸に沿って異なる位置に配置されるように左右動駆動装置３７３を制御する。
【００４８】
図９は、実施例２に係るガントリ１７のヘッド部６１の斜視図である。図１０は、図９のヘッド部６１の横断面を示す図である。図１１は、図９のヘッド部６１の縦断面を示す図である。図９、図１０及び図１１に示すように、図示しないガントリ１７の前端部にはヘッド部６１が設けられている。ヘッド部６１には上下動支持機構４１１が設けられている。上下動支持機構４１１の他端には左右動支持機構４１３が取り付けられている。左右動支持機構４１３は、マルチリーフ・コリメータ４３のリーフ短軸に沿って移動可能にＭＬＣ筐体６３を移動可能に支持している。典型的には、リーフ短軸は、ＸＺ平面内の任意の方向に設けられる。実施例２においてリーフ短軸はＺ軸に平行であるとする。上下動支持機構４１１は、左右動支持機構４１３とＭＬＣ筐体６３とを患者Ｐとの距離を変更可能に支持している。
【００４９】
図１０及び図１１に示すように、上下動支持機構４１１は、具体的には、円筒部材４１１１、水平部材４１１３及びボールねじ４１１５を有する。ボールねじ４１１５は、ねじ山が形成されたねじ軸と、当該ねじ軸に螺号するナットと、当該ねじ軸と当該ナットとの間を転動するボールを無限循環する循環部品とを有する。当該ナットには水平部材４１１３が取り付けられている。ボールねじ４１１５は、ねじ軸がＹ軸に平行するようにヘッド部６１の内部に固定されている。ボールねじ４１１５のねじ軸には上下動駆動装置３７１に接続されている。上下動駆動装置３７１から動力を受けてボールねじ４１１５のねじ軸が回転する。当該ねじ軸の回転に連動して水平部材４１１３が当該ねじ軸に沿って移動する。
【００５０】
図１０及び図１１に示すように、水平部材４１１３は、ボールねじ４１１５と円筒部材４１１１とを接続する支持部材である。水平部材４１１３の中途部はボールねじ４１１５（より詳細には、ナット）に取り付けられ、両端は円筒部材４１１１に取り付けられている。水平部材４１１３は、放射線が照射される領域より外側に設けられると良い。円筒部材４１１１は、水平部材４１１３と左右動支持機構４１３とを接続する、円筒形状を有する支持部材である。円筒部材４１１１は、当該円筒部材４１１１の中心軸が光軸ＡＢに略一致するように位置決めされる。円筒部材４１１１は中空部を通る放射線の散乱線を遮蔽可能な物質により形成される。これにより散乱線が円筒部材４１１１の外部に漏れ出すことを防止することができる。
【００５１】
図１０及び図１１に示すように、左右動支持機構４１３は、支持台４１３１と直動ガイド４１３３とを有する。支持台４１３１の表面には円筒部材４１１１が取り付けられ、背面にはＭＬＣ筐体６３が取り付けられている。更に支持台４１３１のうちの照射器３５から照射される放射線が透過する部分が取り除かれても良い。例えば、支持台４１３１は、放射線が透過する領域は中空となっている。支持台４１３１とＭＬＣ筐体６３との間には直動ガイド４１３３が取り付けられている。直動ガイド４１３３は、複数の歯が形成された歯車と当該歯車の歯に噛み合う複数の歯が形成されたガイド部材とを有する。当該ガイド部材は支持台４１３１との接触面に取り付けられる。左右動駆動装置３７３による当該歯車の回転に連動して支持台４１３１が当該ガイド部材に沿って移動する。より詳細には、直動ガイド４１３３は、マルチリーフ・コリメータ４３の各リーフの短軸方向にＭＬＣ筐体６３を移動可能に配置される。
【００５２】
次に、上記構成を有する実施例２に係る放射線治療装置の動作例について説明する。図１２は、マルチリーフ・コリメータ４３の左右動に伴う照射野の変化を示す図である。なお、図１２は、マルチリーフ・コリメータ４３の複数のリーフ４３Ｌを照射野に投影した平面図を示している。なお、以下の実施例においては、治療計画において照射回数が２回に決定された場合を例に挙げる。１回目の放射線照射について、照射野形状が腫瘍ＲＣの形状に合うように複数のリーフ４３Ｌが位置決めされる。２回目の照射においてマルチリーフ・コリメータ４３は、リーフ幅ＤＬよりも狭い距離ＤＳだけ異なるＺ軸方向位置に配置される。距離ＤＳは、例えば、リーフ幅ＤＬの半分に設定されると良い。なお、リーフ幅は、リーフ４３Ｌの短軸方向に関する長さに規定される。２回目の放射線照射について、当該Ｚ軸方向位置における照射野形状が腫瘍ＲＣの形状に合うように複数のリーフ４３Ｌが位置決めされる。１回目と２回目とにおいてマルチリーフ・コリメータ４３を、リーフ幅ＤＬよりも狭い距離ＤＳだけ、リーフ４３Ｌの短軸方向に平行するＺ軸方向に関して異なる位置に配置する。これにより、１回目において照射野に含まれている正常組織部分を、２回目において照射野に含めないことが可能になる。すなわち、実施例２によれば、複数の照射回に亘り、照射野周辺の高い線量部分を低減することができる。
【００５３】
なお、上記説明においては、第１回目と第２回目とでマルチリーフ・コリメータ４３を、リーフ４３Ｌのリーフ短軸方向にずらすものとした。本実施例はこれに限定されない。すなわち、複数の放射線照射において如何なる照射番目においてマルチリーフ・コリメータ４３をずらして配置しても良い。また、マルチリーフ・コリメータ４３を、３回以上の放射線を照射する場合において互いにリーフ短軸方向にずらしても良い。
【００５４】
また、上記実施例２は、治療計画において決定された照射回数と同数の照射回数にて放射線照射をする場合を例に挙げた。しかしながら、本実施例はこれに限定されない。すなわち、治療計画において照射回数が１回と決定された場合、２回以上の照射回数に分散しても良い。この場合、演算回路５１は、各照射回当たりの線量を、初期の線量を増加回数分で除した線量値に修正すると良い。これにより、治療計画において１回照射予定の場合であっても照射野周辺部位の線量の平坦化が可能になる。
【００５５】
更に、上記実施例２は、同一方向から同一位置への照射を分割し、複数回の照射でマルチリーフ・コリメータ４３をリーフ４３Ｌの短軸方向にずらす場合を例に挙げた。しかしながら、本実施例はこれに限定されない。すなわち、ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、左右動支持機構４１３を制御し、同一方向から同一位置への照射期間中にマルチリーフ・コリメータ４３をリーフ４３Ｌの短軸方向にずらしても良い。具体的には、同一方向から同一位置へ所望の線量を投与するため０．５秒の照射が必要だとする。この０．５秒の照射期間中、ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、マルチリーフ・コリメータ４３をリーフ４３Ｌの短軸方向にリーフ幅ＤＬだけずらしても良い。この時、ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、複数のリーフ４３Ｌを、マルチリーフ・コリメータ４３の位置に応じて腫瘍ＲＣの形状に合うように位置決めされる。照射を分割する方法は、治療時間が長くなるというデメリットがあったが、この方法ではそのデメリットが解消できる。但し、ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、放射線照射とマルチリーフ・コリメータ４３のリーフ４３Ｌの短軸方向への移動、更に複数のリーフ４３Ｌによる最適な照射野形成を同期して、且つ精度良く実現する必要がある。
【００５６】
上記の説明の通り、実施例２に係る放射線治療装置１は、照射器３５、マルチリーフ・コリメータ４３、左右動支持機構４１３及びＭＬＣ系駆動制御回路２１を含む。照射器３５は、放射線を照射する。マルチリーフ・コリメータ４３は、照射器３５から照射された放射線の照射野を形成するため個別に移動可能な複数のリーフを有する。左右動支持機構４１３は、マルチリーフ・コリメータ４３をリーフ短軸に沿って移動可能に支持する。ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、照射器３５から放射線を複数回に亘り照射する場合、あるいは放射線を照射する期間中、マルチリーフ・コリメータ４３がリーフ短軸に沿って異なる位置に配置されるように左右動支持機構４１３を制御する。
【００５７】
上記の構成により、マルチリーフ・コリメータ４３を当該リーフ短軸に沿って異なる位置に配置することにより、全体として照射野周辺の正常組織への被曝量を低減することができる。
【００５８】
（実施例３）
実施例３に係るマルチリーフ・コリメータ４３は二台であり、一方のマルチリーフ・コリメータ４３は固定であり、他方のマルチリーフ・コリメータ４３の移動方向は放射線の光軸に沿う方向及び当該光軸に直交する面方向である。以下、実施例３に係る放射線治療装置について説明する。なお以下の説明において、実施例１及び２と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００５９】
図１３は、実施例３に係るマルチリーフ・コリメータ４３に係る構成を示す図である。図１３に示すように、実施例３に係るマルチリーフ・コリメータ４３は、マルチリーフ・コリメータ４３−１とマルチリーフ・コリメータ４３−２とを有する。マルチリーフ・コリメータ４３−２は、上下動及び左右動可能にヘッド部に支持され、マルチリーフ・コリメータ４３−１は、ヘッド部に固定されている。以下、マルチリーフ・コリメータ４３−２を可動マルチリーフ・コリメータと呼び、マルチリーフ・コリメータ４３−１を固定マルチリーフ・コリメータと呼ぶことにする。
【００６０】
図１３に示すように、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２は、上下動支持機構４１１−２により、放射線の光軸に沿って移動可能に支持されている。上下動支持機構４１１−２は、上記の支持機構４１に含まれる。上下動支持機構４１１−２としては、例えば、ボールねじや直動ガイド等、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２を直線的に往復運動可能な如何なる機構が用いられても良い。上下動支持機構４１１−２には上下動駆動装置３７１−２が接続されている。上下動駆動装置３７１−２は、ＭＬＣ系駆動制御回路２１からの指令に従い可動マルチリーフ・コリメータ４３−２を、放射線の光軸に沿って移動する。上下動駆動装置３７１−２としては、サーボモータ等の如何なるモータが用いられても良い。
【００６１】
可動マルチリーフ・コリメータ４３−２は、Ｘ線遮蔽物質により形成される複数のリーフを個別に移動可能に支持している。可動マルチリーフ・コリメータ４３−２にはリーフ駆動装置３７２−２が接続されている。リーフ駆動装置３７２−２は、ＭＬＣ系駆動制御回路２１からの指令に従い複数のリーフを個別に移動するために可動マルチリーフ・コリメータ４３−２を作動する。リーフ駆動装置３７２−２としては、サーボモータ等の如何なるモータが用いられても良い。
【００６２】
図１３に示すように、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２は、左右動支持機構４１３−２により、放射線の光軸に直交する面に沿って移動可能に支持されている。左右動支持機構４１３−２は、上記の支持機構４１に含まれる。左右動支持機構４１３−２としては、例えば、ボールねじや直動ガイド等、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２を直線的に往復運動可能な如何なる機構が用いられても良い。左右動支持機構４１３−２には左右動駆動装置３７３−２が接続されている。左右動駆動装置３７３−２は、ＭＬＣ系駆動制御回路２１からの指令に従い可動マルチリーフ・コリメータ４３−２を、直交面に沿って移動する。左右動駆動装置３７３−２としては、サーボモータ等の如何なるモータが用いられても良い。
【００６３】
固定マルチリーフ・コリメータ４３−１は、Ｘ線遮蔽物質により形成される複数のリーフを個別に移動可能に支持している。固定マルチリーフ・コリメータ４３−１にはリーフ駆動装置３７２−１が接続されている。リーフ駆動装置３７２−１は、ＭＬＣ系駆動制御回路２１からの指令に従い複数のリーフを個別に移動するために固定マルチリーフ・コリメータ４３−１を作動する。リーフ駆動装置３７２−１としては、サーボモータ等の如何なるモータが用いられても良い。ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、予め決定された照射野の形状及び大きさを実現するため、リーフ駆動装置３７２−１とリーフ駆動装置３７２−２とを制御して固定マルチリーフ・コリメータ４３−１を構成する複数のリーフと可動マルチリーフ・コリメータ４３−２を構成する複数のリーフとを個別に移動させる。この時、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２とで形成される照射野が、腫瘍ＲＣの形状に外接し、且つその差異が最も小さくなるように、ＭＬＣ系駆動制御回路２１は上下動駆動装置３７１−２と左右動駆動装置３７３−２とを制御し、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２のＹ軸方向位置（上下動位置）及びＸＺ方向位置（水平動位置）を適切に設定する。
【００６４】
図１４は、実施例３に係るガントリ１７のヘッド部６１の斜視図である。図１５は、図１４のヘッド部６１の横断面を示す図である。図１６は、図１４のヘッド部６１の縦断面を示す図である。図１４、図１５及び図１６に示すように、図示しないガントリ１７の前端部にはヘッド部６１が設けられている。ヘッド部６１には、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１を収容する固定ＭＬＣ筐体６５が取り付けられている。
【００６５】
固定ＭＬＣ筐体６５には上下動支持機構４１１が設けられている。上下動支持機構４１１の他端には左右動支持機構４１３が取り付けられている。左右動支持機構４１３は、照射器３５から照射される放射線の光軸ＡＢに直交する直交面に沿って移動可能にＭＬＣ筐体６３を支持している。上下動支持機構４１１は、左右動支持機構４１３と、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２を収容する可動ＭＬＣ筐体６３とを患者Ｐとの距離を変更可能に支持している。
【００６６】
図１５及び図１６に示すように、上下動支持機構４１１は、具体的には、円筒部材４１１１−２、水平部材４１１３−２及びボールねじ４１１５−２を有する。ボールねじ４１１５−２は、ねじ山が形成されたねじ軸と、当該ねじ軸に螺号するナットと、当該ねじ軸と当該ナットとの間を転動するボールを無限循環する循環部品とを有する。当該ナットには水平部材４１１３−２が取り付けられている。ボールねじ４１１５−２は、ねじ軸がＹ軸に平行するように固定ＭＬＣ筐体６５の内部に固定されている。ボールねじ４１１５−２のねじ軸には上下動駆動装置３７１−２に接続されている。上下動駆動装置３７１−２から動力を受けてボールねじ４１１５−２のねじ軸が回転する。当該ねじ軸の回転に連動して水平部材４１１３−２が当該ねじ軸に沿って移動する。
【００６７】
図１５及び図１６に示すように、水平部材４１１３−２は、ボールねじ４１１５−２と円筒部材４１１１−２とを接続する支持部材である。水平部材４１１３−２の中途部はボールねじ４１１５−２（より詳細には、ナット）に取り付けられ、両端は円筒部材４１１１−２に取り付けられている。水平部材４１１３−２は、放射線に対する透過性が良好な物質により形成される。更に水平部材４１１３−２のうちの照射器３５から照射される放射線が透過する部分が取り除かれても良い。円筒部材４１１１−２は、水平部材４１１３−２と左右動支持機構４１３−２とを接続する、円筒形状を有する支持部材である。円筒部材４１１１−２は、当該円筒部材４１１１−２の中心軸が光軸ＡＢに略一致するように位置決めされる。円筒部材４１１１−２は中空部を通る放射線の散乱線を遮蔽可能な物質により形成される。これにより散乱線が円筒部材４１１１−２の外部に漏れ出すことを防止することができる。
【００６８】
図１５及び図１６に示すように、左右動支持機構４１３は、支持台４１３１−２と直動ガイド４１３３−２とを有する。支持台４１３１−２の表面には円筒部材４１１１−２が取り付けられ、背面には可動ＭＬＣ筐体６３が取り付けられている。支持台４１３１−２は、放射線に対する透過性が良好な物質により形成される。更に支持台４１３１−２のうちの照射器３５から照射される放射線が透過する部分が取り除かれても良い。支持台４１３１−２の側部には直動ガイド４１３３−２が取り付けられている。直動ガイド４１３３−２は、側面に複数の歯が形成された歯車と当該歯車の歯に噛み合う複数の歯が形成されたガイド部材とを有する。当該ガイド部材は支持台４１３１−２の側面に取り付けられる。左右動駆動装置３７３−２による当該歯車の回転に連動して支持台４１３１−２が当該ガイド部材に沿って移動する。
【００６９】
図１５及び図１６に示すように、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２とは、機械的な原点として、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１のＸＺ平面での略中心と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２のＸＺ平面での略中心とが光軸ＡＢに一致するように配置される。可動マルチリーフ・コリメータ４３−２は、左右動支持機構４１３により当該原点を基準にＸＺ平面内において移動される。
【００７０】
なお、上記の説明において可動マルチリーフ・コリメータ４３−２を上下動可能に支持する上下動支持機構４１１と左右動可能に支持する左右動支持機構４１３とは別体であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、上下動支持機構４１１と左右動支持機構４１３−２との代わりに、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２を上下動可能且つ左右動可能な単一の機構が用いられても良い。
【００７１】
次に、上記構成を有する実施例３に係る放射線治療装置の動作例について説明する。まず、演算回路５１は、実施例１と同様のアルゴリズムにより、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２のＹ軸方向位置を決定する。次に、演算回路５１は、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１で形成される照射野の中で、腫瘍ＲＣの形状との差異が最も大きい部分を特定する。当該部分は、例えば、治療計画画像に含まれる腫瘍ＲＣの範囲と固定マルチリーフ・コリメータ４３−１の照射野とに基づいて特定されても良いし、入力回路５５を介してユーザにより指定されても良い。次に演算回路５１は、特定された当該部分のＸＹ方向位置を、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２のＸＹ方向位置に決定する。そして演算回路５１は、当該部分において腫瘍ＲＣの形状と固定マルチリーフ・コリメータ４３−１の照射野の形状との差異を小さくする照射野を形成するよう、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２の各リーフのＸＹ方向位置を決定する。
【００７２】
図１７は、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２の左右動に伴う照射野の変化を示す図である。なお、図１７は、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１の複数のリーフ４３Ｌ−１と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２の複数のリーフ４３Ｌ−２とを照射野に投影した平面図を示している。図１７に示すように、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１は、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２に比して、照射器３５に近い側に取り付けられているため、リーフ４３Ｌ−１の拡大率が大きい。従って固定マルチリーフ・コリメータ４３−１は、大まかな照射野を形成するために用いられ、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２は、複雑な照射野を形成するために用いられる。なお、リーフ４３Ｌ−１とリーフ４３Ｌ−２との幅（リーフ短軸方向すなわちＺ軸方向に関する各リーフの距離）は同一値ＤＬに設計されているものとする。
【００７３】
図１７（ａ）は、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２の直交面位置が初期位置にある場合、照射野形状が腫瘍ＲＣの形状に合うように、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１の複数のリーフ４３Ｌ−１と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２の複数のリーフ４３Ｌ−２各々の位置が決定される。しかし腫瘍ＲＣの周辺の正常組織（白く見える部分）にも強い放射線が照射されてしまう。図１７（ｂ）は、強い放射線が照射される正常組織領域を極力小さくするよう、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２のＸＺ方向位置を最適化した場合である。二台のマルチリーフ・コリメータ４３−１及び４３−２により照射野を形成する場合、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１が広い照射野形状をカバーし、さらに可動マルチリーフ・コリメータ４３−２が複雑な照射野形状を形成する。このため、一台の可動マルチリーフ・コリメータ４３により照射野を形成する場合に比して、広範囲の照射野形状を形成することができ、また照射野形状を精密に腫瘍ＲＣ形状に合わせることができるので、被曝量及び治療時間の低減を同時に実現することができる。
【００７４】
上記の説明の通り、実施例３に係る放射線治療装置１は、照射器３５、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２、固定ＭＬＣ筐体６５、上下動支持機構４１１及びＭＬＣ系駆動制御回路２１を含む。照射器３５は、放射線を照射する。固定マルチリーフ・コリメータ４３−１は、照射器３５から照射された放射線の照射野を形成するため個別に移動可能な複数のリーフ４３Ｌ−１を有する。可動マルチリーフ・コリメータ４３−２は、照射器３５から照射された放射線の照射野を形成するため個別に移動可能な複数のリーフ４３Ｌ−２を有する。固定ＭＬＣ筐体６５は、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１を照射器３５に対し固定し、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２を固定マルチリーフ・コリメータ４３−１の前方において光軸ＡＢに沿って、更に光軸ＡＢに直交する直交面に沿って移動可能に支持する。ＭＬＣ系駆動制御回路２１は、照射野におけるリーフ４３Ｌ−２の拡大率を調節するために上下動支持機構４１１を制御して可動マルチリーフ・コリメータ４３−２を光軸ＡＢに沿って上下動し、光軸ＡＢに直交する直交面に沿って移動する。
【００７５】
上記の構成により、実施例３に係る放射線治療装置１は、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２とを有することにより、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１を照射野の全体的形成に用い、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２を照射野の精密な形成に用いることができる。従って、一台のマルチリーフ・コリメータを搭載する場合に比して、より精密に照射野の形状及び大きさを腫瘍の形状及び大きさに合致させることができ、ひいては、被曝量を低減することができる。
【００７６】
（実施例４）
実施例４は実施例３の変形例である。以下、実施例４に係る放射線治療装置について説明する。なお以下の説明において、実施例１−３と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００７７】
図１８は、実施例４に係るガントリ１７のヘッド部６１の横断面と、固定ＭＬＣ筐体６５に収容された固定マルチリーフ・コリメータ４３−１の複数のリーフ４３Ｌ−１と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２の複数のリーフ４３Ｌ−２を照射野に投影した平面図を示している。図１８に示すように、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２とは、リーフ４３Ｌ−１とリーフ４３Ｌ−２とが同一方向を向くように配置される。図１８においては、例えば、リーフ４３Ｌ−１とリーフ４３Ｌ−２との長軸がＸ軸に平行するように固定マルチリーフ・コリメータ４３−１と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２とが固定ＭＬＣ筐体６５と可動ＭＬＣ筐体６３とにそれぞれ配置されている。
【００７８】
図１８に示すように、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２とは、リーフ４３Ｌ−１とリーフ４３Ｌ−２との幅（リーフの短軸幅）よりも短い距離だけ、当該Ｚ軸方向にずらして固定ＭＬＣ筐体６５とＭＬＣ筐体６３とにそれぞれ配置されている。例えば、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２とは、リーフの短軸幅の半分だけ、Ｚ軸方向にずらして配置される。これにより、より精密に照射野形状を腫瘍ＲＣ形状に合致させることができる。また、これに伴い被曝量を低減することができる。
【００７９】
なお、実施例４において、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２は、必ずしも上下動及び左右動可能に支持されている必要はない。すなわち、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２は第２の固定マルチリーフ・コリメータ４３−２であっても良い。第２の固定マルチリーフ・コリメータ４３−２のＹ軸方向位置は、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１よりも患者Ｐ側であれば任意の位置に設置可能である。この場合、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１のリーフ拡大率と第２の固定マルチリーフ・コリメータ４３−２の腫瘍ＲＣの中心位置におけるリーフ拡大率とが同一となるように、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１のリーフ幅と第２の固定マルチリーフ・コリメータ４３−２のリーフ幅との比率が設計されると良い。さらに固定マルチリーフ・コリメータ４３−１と第２の固定マルチリーフ・コリメータ４３−２のＺ軸方向位置は、腫瘍ＲＣの中心位置においてリーフ短軸方向の幅の１／２だけずらして設置される。
【００８０】
上記の説明の通り、実施例４に係る放射線治療装置１は、照射器３５、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２、可動ＭＬＣ筐体６３及び固定ＭＬＣ筐体６５を有する。照射器３５は、放射線を照射する。固定マルチリーフ・コリメータ４３−１は、照射器３５から照射された放射線の照射野を形成するため個別に移動可能な複数のリーフ４３Ｌ−１を有する。可動マルチリーフ・コリメータ４３−２は、照射野を形成するため個別に移動可能な複数のリーフ４３Ｌ−２を有する。可動ＭＬＣ筐体６３と固定ＭＬＣ筐体６５とは、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２とを、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２とが光軸ＡＢ及び光軸ＡＢに直交する直交面に沿って移動可能に支持する。
【００８１】
上記の構成により、実施例４に係る放射線治療装置１は、照射回数を増やす事無く、精密に照射野形状を腫瘍ＲＣ形状に合致させることができ、ひいては、伴い被曝量を低減することができる。
【００８２】
（実施例５）
実施例５は実施例３及び４の変形例である。以下、実施例５に係る放射線治療装置について説明する。なお以下の説明において、実施例１−４と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００８３】
図１９は、実施例５に係るガントリ１７のヘッド部６１の横断面と、固定ＭＬＣ筐体６５に収容された固定マルチリーフ・コリメータ４３−１の複数のリーフ４３Ｌ−１と、可動ＭＬＣ筐体６３に収容された可動マルチリーフ・コリメータ４３−２の複数のリーフ４３Ｌ−２を照射野に投影した平面図を示している。図１９に示すように、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２とは、リーフ４３Ｌ−１とリーフ４３Ｌ−２とが異なる方向を向くように配置される。図１９においては、例えば、リーフ４３Ｌ−１とリーフ４３Ｌ−２との長軸が直交するように固定マルチリーフ・コリメータ４３−１と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２とが配置されている。具体的には、リーフ４３Ｌ−１の長軸は、Ｘ軸に平行し、リーフ４３Ｌ−２の長軸は、Ｚ軸に平行する。上記配置の場合、リーフ４３Ｌ−１とリーフ４３Ｌ−２との長軸が同一方向を向く配置に比して、リーフ４３Ｌ−１及びリーフ４３Ｌ−２の配置方向の同一性に起因するフィッティングムラを解消することができる。すなわち、リーフ４３Ｌ−１とリーフ４３Ｌ−２との長軸が同一方向を向く場合、リーフ４３Ｌ−１とリーフ４３Ｌ−２とのリーフ短軸方向に関する照射野形状と腫瘍ＲＣ形状との合致精度は、マルチリーフ・コリメータ一台の場合と同等である。リーフ４３Ｌ−１とリーフ４３Ｌ−２との長軸が直交する場合、一方のリーフの短軸が他方のリーフの長軸を向くことにある。この配置によれば、一方のリーフでは低い合致精度しか発揮し得ない方向に関し、他方のリーフでその合致精度を補うことができる。従って上記配置により、より精密に照射野形状を腫瘍ＲＣ形状に合致させることができ、また、これに伴い被曝量を低減することができる。
【００８４】
なお、実施例５において、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２は、必ずしも上下動及び左右動可能に支持されている必要はない。すなわち、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２は第２の固定マルチリーフ・コリメータ４３−２であっても良い。
【００８５】
上記の説明の通り、実施例５に係る放射線治療装置１は、照射器３５、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１、固定ＭＬＣ筐体６５、可動マルチリーフ・コリメータ４３−２及び可動ＭＬＣ筐体６３を有する。照射器３５は、放射線を照射する。固定マルチリーフ・コリメータ４３−１は、照射器３５から照射された放射線の照射野を形成するため個別に移動可能な複数のリーフ４３Ｌ−１を有する。可動マルチリーフ・コリメータ４３−２は、照射野を形成するため個別に移動可能な複数のリーフ４３Ｌ−２を、リーフ４３Ｌ−１の直交方向に有する。可動ＭＬＣ筐体６３と固定ＭＬＣ筐体６５とは、固定マルチリーフ・コリメータ４３−１と可動マルチリーフ・コリメータ４３−２とを、複数のリーフ４３Ｌ−１と複数のリーフ４３Ｌ−２とが互いに直交して配置されるように支持する。
【００８６】
上記の構成により、実施例５に係る放射線治療装置１は、精密に照射野形状を腫瘍ＲＣ形状に合致させることができ、ひいては、伴い被曝量を低減することができる。
【００８７】
かくして、上記の少なくとも一つの実施例によれば、被曝量を低減することができる。
【００８８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８９】
１…放射線治療装置、５…治療計画装置、１１…加速器、１３…加速系制御回路、１５…加速管、１７…ガントリ、２１…ＭＬＣ系駆動制御回路、２３…ガントリ駆動制御回路、３１…固定部、３３…回転部、３５…照射器、３６…寝台、３７…ＭＬＣ系駆動装置、３９…ガントリ駆動装置、４１…支持機構、４３…マルチリーフ・コリメータ、４３−１…固定マルチリーフ・コリメータ、４３−２…可動マルチリーフ・コリメータ、４３…リーフ、４３Ｌ−１…リーフ、４３Ｌ−２…リーフ、５０…コンソール、５１…演算回路、５２…画像処理回路、５３…通信回路、５４…表示回路、５５…入力回路、５６…記憶回路、５７…主制御回路、６１…ヘッド部、６３…可動ＭＬＣ筐体、６５…固定ＭＬＣ筐体、１００…放射線治療システム、３７１…上下動駆動装置、３７１−２…上下動駆動装置、３７２…リーフ駆動装置、３７２−１…リーフ駆動装置、３７２−２…リーフ駆動装置、３７３…左右動駆動装置、３７３−２…左右動駆動装置、４１１…上下動支持機構、４１１−２…上下動支持機構、４１３…左右動支持機構、４１３−２…左右動支持機構、５１１…ＭＬＣ配置決定機能、４１１１…円筒部材、４１１１−２…円筒部材、４１１３…水平部材、４１１３−２…水平部材、４１１５…ボールねじ、４１１５−２…ボールねじ、４１３１…支持台、４１３１−２…支持台、４１３３…直動ガイド、４１３３−２…直動ガイド。
【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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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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