(57)【要約】【課題】被検体に対する放射線照射野を治療部位の形状に精度よく設定できる多分割照射絞り装置を備えた放射線治療装置を提供する。【解決手段】実施形態の放射線治療装置は、複数のリーフ体の各軌道面に設けた歯形に噛み合わせた複数の駆動ギアを定荷重バネに結合して、定荷重バネにより各リーフ体に対して常に閉方向へ歯形車に力を作用させることで、複数の駆動ギアによるバックラッシュを防ぎ、放射線照射野の設定精度を高め、不必要な放射線照射を防止する。【選択図】  図６
2011067613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源からの放射線を遮蔽する放射線絞り装置を備え、前記放射線源から放射される放射線の照射野を治療対象部に制限するようにした放射線治療装置において、
前記放射線絞り装置は、
円弧状の軌道面に歯形を有する複数のリーフ体で形成する一対の絞りブロック体と、
前記複数のリーフ体の各軌道面歯形に噛み合わせて、前記各リーフを独立して駆動する複数の駆動ギアと、
前記複数の駆動ギアに結合され、前記各リーフ体を常に閉方向へ移動するように前記駆動ギアに力を加える複数の定加重バネ体と、
前記複数のリーフ体の各リーフ体に結合された複数のワイヤと、
前記複数の定加重バネ体による力に抗して、前記各リーフ体が開方向へ移動するように前記複数のワイヤを独立して巻き取る複数の巻取り装置と、
を具備することを特徴とする放射線治療装置。
【請求項２】
前記放射線絞り装置は、
前記放射線源に近い位置に配置され、第１の円弧状軌道面に歯形を有する一対の上部絞りブロック体と、
前記上部絞りブロック体の各軌道面歯形に噛み合わせて、前記上部絞りブロック体を駆動する駆動ギア装置と、
前記第１の円弧状軌道に直交する第２の円弧状軌道面に歯形を有する複数のリーフ体で形成する一対の下部絞りブロック体と、
前記複数のリーフ体の各軌道面歯形に噛み合わせて、前記複数のリーフを駆動する複数の駆動ギアと、
前記複数の駆動ギアに結合され、前記複数のリーフ体を独立して常に閉方向へ移動するように前記複数の駆動ギアに力を加える複数の定荷重バネ体と、
前記複数のリーフ体に結合された複数のワイヤと、
前記複数の定荷重バネ体による力に抗して、前記複数のリーフ体を独立して開方向へ移動するように前記複数のワイヤを巻き取る巻取り装置と、
を具備することを特徴とする請求項１に記載の放射線治療装置。
【請求項３】
前記複数の定加重バネ体は、板バネを互いに巻き取る２つのドラムで構成され、前記２つのドラムの中心口を貫通する一対の回転シャフトに保持されることを特徴とする請求項２に記載の放射線治療装置。
【請求項４】
前記放射線絞り装置の前記複数の定荷重バネを保持する一対の回転シャフトが、複数対設けられることを特徴とする請求項３に記載の放射線治療装置。
【請求項５】
前記複数のリーフ体の各歯形に噛み合わせる前記複数の駆動ギアが、夫々前記定荷重バネを構成する前記２つのドラムの一方のドラムに保持されることを特徴とする請求項３に記載の放射線治療装置。
【請求項６】
前記複数のリーフ体の各リーフ体に結合される前記複数のワイヤは、ピアノ線であって、
前記複数の巻取り装置は、前記定加重バネ体による閉方向への力に抗して前記各リーフ体が開方向へ移動するように、前記複数のピアノ線を独立して巻き取ることを特徴とする請求項１に記載の放射線治療装置。
【請求項７】
前記一対の回転シャフトの同軸上に保持される複数の駆動ギアと、前記複数組の他の一対の回転シャフトの同軸上に保持される複数の駆動ギアとは、互いに千鳥状に配置されることを特徴とする請求項４に記載の放射線治療装置。
【請求項８】
前記駆動手段は、前記ワイヤを巻き取るモータであって、前記バネ体による各リーフ体を常に閉方向へ移動するように加えられるに力に抗して、前記各リーフ体を開方向へ移動させて、所望の放射線照射野の位置に移動させることを特徴とする請求項１に記載の放射線治療装置。
【請求項９】
前記モータはプーリーを介して前記ワイヤを巻き取る構造で、限られた放射線絞り装置のスペース内に、前記複数のリーフ体を個別に駆動する複数のモータを配置する自由度があることを特徴とする請求項８に記載の放射線治療装置。
【請求項１０】
制御部を更に有し、
前記制御部が、前記各リーフ体の位置と被検体の治療部位形状に対して設定される放射線照射野に応じて、前記複数の巻取り装置による前記各リーフ体の開方向へ移動量を独立に制御することを特徴とする請求項１に記載の放射線治療装置。
【請求項１１】
前記各リーフ体の軌道面に固定される特定パターンを非接触で検出することによって、前記各リーフ体の位置または移動量を検出する検出装置を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の放射線治療装置。
【請求項１２】
前記駆動ギアの側面に周状に多極磁性パターンを貼付するとともに、駆動ギアの近傍に設けた磁気センサによって多極磁性パターンを検出し、この検出情報に基づきリーフ体の移動量を制御することを特徴とする請求項１に記載の放射線治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被検体に対する放射線照射範囲（放射線照射野radiation field）を治療部位の形状に精度よく設定できる多分割照射絞り装置を備えた放射線治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療装置は、被検体に放射線を照射する照射ユニット部を有する。照射ユニット部には、被検体の治療部位、例えば、悪性腫瘍部に対してのみ放射線照射を行うように放射線照射野を設定する照射絞り装置（radiation collimator）が備えられる。被検体への放射線障害を低減させるために、照射絞り装置が形成する放射線照射野は、できるだけ治療部位の形状に近似することが望ましい。通常、照射絞り装置は、放射線軸に沿って、放射線源に近い側に設けられる一対の上部絞り体ブロックと、上部絞り体ブロックより放射線源から遠い側に設けられる一対の下部絞り体ブロックとで構成されている。
【０００３】
一対の下部絞り体ブロックは、照射軸に沿って上部絞り体ブロックと直交して重なるように配置される。また、一対の上部絞り体ブロックは、放射線照射軸を中心にして対向して配置され、放射線源を中心に含む同心円上を円弧状の軌道面（Ｘ方向）に沿って互いに接近若しくは離反する方向に駆動される。
【０００４】
一対の下部絞り体ブロックも放射線照射軸を中心にして対向配置され、放射線源を中心に含む同心円上を、上部絞り体ブロックの移動方向（Ｘ方向）に対して直交する方向(Ｙ方向)の円弧状の軌道面に沿って互いに接近若しくは離反するように移動する。下部絞り体ブロックの各々は、複数のリーフ体を密接配列した多分割絞り体ブロックを形成する。
【０００５】
多分割絞り体ブロックを構成する各リーフ体は、放射線照射軸に対向する円弧状の軌道面を有し、この軌道面上にはネジ歯形が切られている。
【０００６】
このネジ歯形に駆動ギアが噛み合わされており、駆動ギアは、シャフト先端に固着されている。シャフトは、駆動源であるモータからウォームギヤなどの駆動力伝達機構を介して駆動される。ギア駆動量を検出するために、ポテンショメータやエンコーダなどの検出器が配置され、検出情報を基に、制御装置によって、下部絞り体ブロックを構成する各リーフ体が所望位置に設定される。
【０００７】
このように、従来の照射絞り装置は、一対の上部絞り体ブロックをＸ方向に互いに対向して接近若しくは離反するように移動させると共に、一対の下部絞り体ブロックの各ブロックを構成する複数のリーフ体を、それぞれ個別にＸ方向に直交するＹ方向に互いに接近若しくは離反するように移動させることで、不規則な治療部位形状に近似させた放射線照射野を形成する。
【０００８】
しかし、従来の照射絞り装置は、各リーフ体を個別に移動させために、モータの回転を各種歯車とシャフトを介して各リーフ体に伝達する駆動力伝達機構を用いている。このように、各種の歯車を組み合わせて使用する駆動力伝達機構では、各歯車に生ずるバックラッシュが積み重なる。このため、従来の照射絞り装置は、各リーフ体の位置を正確に制御することが困難であった。
【０００９】
更に、各リーフ体を駆動するためのモータを含む駆動力伝達機構は、リーフ体の移動軸に対してモータを平行若しくは直角に設けなければならないという制約がある。このため、下部絞り体ブロックを構成するリーフ体を増加しようとしても、照射絞り装置内の限られたスペース内で、モータを含む駆動力伝達機構を増加できない。
【００１０】
一方、放射線防護のために、放射線照射野の形状を治療部位の形状に近似させることが、近年より一層強くなっている。即ち、治療部位の不規則形状により近似させた放射線照射野を設定できるように、下部絞り体ブロックを構成する各リーフ体の厚みをより薄くすると共に、リーフ体の枚数を増やす必要がある。しかし、前述のように、照射ユニットの限られた空間の中に、リーフ体の増加枚数分だけの駆動力伝達機構を増加して備えるスペースを確保する自由度は極めて低い。このため、きめ細かな放射線照射野設定のために絞り体ブロックを構成するリーフ体の枚数を増やすには、増加する駆動力伝達機構を配置するには、照射絞り装置を大型にしなければならないという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−２５３６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の実施形態は、上記問題を解決した照射絞り装置を備える放射線治療装置を提供する。
【００１３】
又、実施形態は、各リーフ体に定荷重バネにより常に閉方向に力を印加する一方、プーリーを介してワイヤをモータ巻き取り、各リーフ体を開方向に移動することで、バックラッシュをほぼ無くすことができ、且つ、照射ユニットの限られた空間内でのモーター配置の自由度を飛躍的に向上した放射線治療装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の実施形態は、放射線源からの放射線を遮蔽する放射線絞り装置を備え、前記放射線源から放射される放射線の照射野を治療対象部に制限するようにした放射線治療装置である。前記放射線絞り装置は、円弧状の軌道面に歯形を有する複数のリーフ体で形成する一対の絞りブロック体と、前記複数のリーフ体の各歯形に噛み合わせた駆動ギアと、前記駆動ギアに結合され、前記各リーフ体を常に閉方向へ移動するように前記駆動ギアに力を加えるバネ体と、前記複数のリーフ体の各リーフ体に結合されたワイヤと、前記各リーフ体が開方向へ移動するように、前記ワイヤを引く駆動手段と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
本発明の実施形態による放射線治療装置によれば、各リーフ体に結合され、リーフ体を開方向に移動するワイヤが万一切断した場合でも、バネ体の作用によってリーフ体が常に開方向に移動させる力が働くので、リーフ体が開いたままになることはなく、被検体の安全が確保される。
【００１６】
また、下部絞り体ブロックを形成するリーフ体の枚数を増加しても、照射ユニットの限られた空間内に、各リーフ体の駆動力伝達機構を配置する自由度が確保される。
【００１７】
更に、各リーフ体の円弧状軌道面に設けた歯型に噛み合わせて各リーフ体を個別に移動できる駆動ギアに定荷重バネを固定する駆動力伝達機構にすることで、歯車を組み合わせて使用する駆動力伝達機構に生ずるバックラッシュの影響を除去できる。
【００１８】
更に、一対のシャフトに、駆動ギアを固定する定荷重バネを複数個保持することで、リーフ体の数を増加して放射線照射野の設定精度を向上させると共に、治療部位以外への不必要な放射線照射を防止し、高精度の放射線治療を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態による放射線治療装置の使用状態を示す外観図。
【図２】実施形態の放射線治療装置に備えられている照射絞り装置の側面図。
【図３】図２に直交する方向から見た照射絞り装置の側面図。
【図４】放射線照射野を形成する照射絞り装置の平面図。
【図５】図４の照射絞り装置によって形成される放射線照射野の模式図。
【図６】実施形態による照射絞り装置に使用されるリーフ体とリーフ体駆動機構の概観図。
【図７Ａ】図６の定荷重バネ駆動機構部の拡大図である。
【図７Ｂ】図７Ａの定荷重バネ駆動機構部のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】図６の定荷重バネの特性図。
【図９】定荷重バネを使用して多数枚のリーフ体を駆動する実施形態。
【図１０】実施形態による駆動機構の斜視図であり、複数枚のリーフ体に対して、定荷重バネに結合された駆動ギアが夫々噛み合わされる様子を示す。
【図１１】図１０の駆動機構を下方から見た斜視図。
【図１２】リーフ体の位置を直接検出するリーフ体位置検出装置の実施形態。
【図１３】実施形態によるリーフ体の外側端面付近の断面図。
【図１４】図１３のリーフ体の外側端面に形成されるパターンの一例。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、放射線治療装置の全体構成を示す。放射線治療装置１００は、放射線源からの放射線を被検体Ｐへ照射する放射線照射セクション１０と、被検体Ｐを載置する天板２２を移動して、放射線照射部位の位置決めをする治療台セクション２０と、放射線照射セクション１０及び治療台セクション２０を総合的に制御する制御セクション３０とで構成される。
【００２１】
放射線照射セクション１０は、放射線治療室の床面に固定された固定架台１１と、固定架台１１に取り付けられ、固定架台１１の水平回転軸Ｈの周りに、略３６０度にわたって回転可能な回転架台１２と、回転架台１２の先端に取り付けられ、被検体Ｐの患部に放射線を照射する照射ユニット１３と、照射ユニット１３内に組み込まれ、回転可能な照射絞り装置１４とを有している。照射絞り装置１４は、照射ユニット１３からの放射線照射軸Ｉの周りを回転する。回転架台１２の回転中心軸Ｈと放射線照射軸Ｉとの交点がアイソセンタ（isocenter）ＩＣである。尚、回転架台１２は、固定して放射線照射もできるし、例えば、回転照射、振子照射、間欠照射などに対応した回転も可能である。
【００２２】
治療台セクション２０は、アイソセンタＩＣを中心とする円弧に沿って、床面上の軸を矢印Ｇ方向に所定角度範囲にわたって回転可能である。
【００２３】
治療台セクション２０には、天板２２を支持する上部機構２１と、上部機構２１を支持する昇降機構２３と、昇降機構２３を支持する下部機構２４とで構成される。上部機構２１は、天板２２を長手方向（Ｙ方向）と、幅方向（Ｘ方向）に移動させる。昇降機構２３は、上部機構２１及び天板２２を上下方向（Ｄ方向）に所定範囲だけ昇降させる。下部機構２４は、アイソセンタＩＣを中心軸として、水平方向に距離Ｌ離れた位置Ｆで昇降機構２３を水平方向（Ｇ方向）に回転させる。即ち、昇降機構２３の回転と共に、上部機構２１及び天板２２も水平方向に所定角度回転する。
【００２４】
制御セクション３０は、操作部（図示せず）を備える。医療スタッフが、操作部を介して、天板２２上の被検体Ｐの位置決めや、照射絞り装置１４による放射線照射野の設定などを行う。
【００２５】
照射ユニット１３には、照射絞り装置１４が放射線の照射軸Ｉの周りに回転可能に組み込まれる。
【００２６】
照射絞り装置１４は、放射線治療の際に、悪性腫瘍などの治療部位にのみ放射線を照射して、正常組織には極力放射線を照射しないように放射線照射野を規制するもので、タングステンなどの重金属で構成される。
【００２７】
図２は、照射絞り装置１４のＹ軸方向断面である。図示のように、照射絞り装置１４は、放射線照射軸Ｉに対向する一対の上部絞り体ブロック１４０Ａ、１４０Ｂと、一対の下部絞り体ブロック１４１Ａ、１４１Ｂとによって構成される。一対の上部絞り体ブロック１４０Ａ、１４０Ｂは、放射線源Ｓ側に設けられる。一対の下部絞り体ブロック１４１Ａ、１４１Ｂは、一対の上部絞り体ブロック１４０Ａ、１４０Ｂの下部で、配列方向が互いに直交するように配置される。
【００２８】
放射線照射軸Ｉ方向に互いに対向配置される一対の上部絞り体ブロック１４０Ａ、１４０Ｂの下部面には歯形状１４０Ａ１，１４０Ｂ１が形成されており、駆動ギア１４０Ａ２、１４０Ｂ２を介して夫々駆動装置１４２Ａ、１４２Ｂによって、放射線源Ｓを中心とする円弧状の軌道面に沿って、矢印Ｘ方向へ互いに接近或いは離反するよう移動する。一対の上部絞り体ブロック１４０Ａ、１４０Ｂの下部に、夫々複数のリーフ体１４１Ａｍ（ｍ=1〜n）、１４１Ｂｍ（ｍ=1〜n）で構成される一対の下部絞り体ブロック１４１Ａ、１４１Ｂが放射線の照射軸Ｉ方向に互いに対向配置される。
【００２９】
図３は、図２の直交方向から見た照射絞り装置１４の側面図である。上部絞り体ブロック１４０Ａ、１４０Ｂに直交して配置される一対の下部絞り体ブロック１４１Ａ、１４１Ｂが、放射線の照射軸Ｉ方向に互いに対向配置される。一対の上部絞り体ブロック１４０Ａ、１４０Ｂの下部面には夫々歯形状が形成されており、駆動ギア１５０Ａ、１５０Ｂを介して夫々駆動装置１４３Ａ、１４３Ｂによって、放射線源Ｓを中心とする円弧状の軌道面に沿って、矢印Ｙ方向へ互いに接近或いは離反するよう移動する。図２に示すように、一対の下部絞り体ブロック１４１Ａ、１４１Ｂは、夫々複数のリーフ体１４１Ａｍ（ｍ＝１〜ｎ）、１４１Ｂｍ（ｍ＝１〜ｎ）を密に隣接させた集合体として構成した多分割照射絞り体ブロックである。
【００３０】
図４は、一対の多分割照射絞り体ブロックの平面図である。下部絞り体ブロック１４１Ａ、１４１Ｂを構成する各リーフ体の軌道面には歯形が形成されている。各リーフ体の歯形に駆動ギアが噛み合わされ、各駆動ギアを夫々複数の駆動装置１４３Ａ１〜１４３Ａｎ、１４３Ｂ１〜１４３Ｂｎで個別に駆動することにより、複数のリーフ体１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎが夫々所望の位置へ移動する。
【００３１】
即ち、照射絞り装置１４は、一対の上部絞り体ブロック１４０Ａ、１４０Ｂを、放射線源Ｓを中心軸にＸ方向に互いに接近若しくは離反する方向に移動させると共に、一対の下部多分割照射絞り体ブロック１４１Ａ、１４１Ｂの各リーフ体１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを、それぞれ個別に放射線源Ｓを中心軸にＹ方向に互いに接近若しくは離反する方向に移動させることによって所望の放射線照射野Ｕ（図５）を形成する。図５は、照射絞り装置１４によって、不規則な治療部位の形状Ｔに近似するように放射線照射野Ｕを設定した様子を示す。
【００３２】
放射線照射野Ｕの形状を、不規則形状の治療部位Ｔにより一層近似させるためには、下部絞り体ブロックの各リーフ体１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎを、設定した放射線照射野Ｕの形状に合わせて、より正確に個別に移動させることが重要となる。そのためには、各リーフ体１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎの円弧上端面に形成された歯形に噛み合わされている各駆動ギアを含む駆動機構のバックラッシュを除去することと、各リーフ体１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎの位置を正確に検出することが求められる。
【００３３】
図６は、多分割照射絞り体ブロックを構成するリーフ体１４１ｍ（ｍ＝１〜ｎ）を駆動する本実施形態による駆動機構を示す。リーフ体１４１ｍの左端面１４１ｍｂは、図４に示す放射線照射野形成端面である。即ち、リーフ体１４１ｍの左端面１４１ｍｂが、図面左方向へ移動し、一対の対向するリーフ体（図示せず）の右端面が反対方向（図面右方向）へ移動すると、一対の絞り体ブロック１４１ｍによる放射線照射野は小さく閉じられる。リーフ体１４１ｍと対向するリーフ体１４１ｍとが逆方向に移動すれば、一対の絞り体ブロック１４１ｍによる放射線照射野は大きく開かれる。
【００３４】
図６に示すように、各リーフ体１４１ｍは円弧状に湾曲した軌道面を有しており、その外側端面１４１ｍａ上に歯形（図示せず）が形成されている。リーフ体１４１ｍの外側端面１４１ｍａ上の歯形に駆動ギア１５０が噛み合わされている。駆動ギア１５０は、リーフ体１４１ｍに対し常に閉方向に一定の力を与える定荷重バネ１６０の一方のドラム１６１に同軸的に固着される。
【００３５】
図７Ａは、駆動ギア１５０に一定の力を与えるための定荷重バネ１６０の構成を示す。定荷重バネ１６０は、ストロークに拘わらず一定のトルクを保つ特性を持つ。図８の特性図に示すように、定荷重バネ１６０は、帯状バネ１６３を第１ドラム１６１に巻き取ると共に、帯状バネ１６３を第２ドラム１６２で反転する方向へ巻き取るものである。帯状バネ１６３を第２ドラム１６２へ巻き取る場合、第１ドラム１６１側へ戻ろうとする回転トルクが一定で、巻き取ったバネ１６３の長さ（ストローク）によって変化しないという特性をもっている。図８は、この定荷重バネ１６０の特性を示すもので、横軸は巻き取るバネ１６３のストローク、縦軸は回転トルクである。そして、定荷重バネ１６０の第１ドラム１６１の中心中空部には、第１回転シャフト１７１が回転可能に挿入されている。第２ドラム１６２の中心中空部には、第２回転シャフト１７２が回転可能に挿入される。第１回転シャフト１７１と第２回転シャフト１７２は平行に配置される。第１回転シャフト１７１は、駆動ギア１５０に固定される。
【００３６】
図７Ｂは、図７ＡのＡ−Ａ断面図である。図７Ｂに示すように、定荷重バネ１６０の第１ドラム１６１は、板上バネの一端が駆動ギア１５０の中心中空部に同軸に固着されて、巻き取られる構造である。巻き取られた第１ドラム１６１の中心中空部に挿入された第１回転シャフト１７１は、ベアリング１８０を介して回転可能に保持される。同様に、定荷重バネ１６０の第２ドラム１６２の中心中空部に第２回転シャフト１７２が摺接するように挿入されている。即ち、定荷重バネ１６０が一対の回転シャフト１７１、１７２によって保持されており、定荷重バネ１６０の一方のドラムに固定された駆動ギア１５０によって、リーフ体１４１ｍは、常に放射線照射野の閉方向に荷重される。
【００３７】
図６に示すように、リーフ体１４１ｍの右側端面は、ワイヤ１５１に結合されている。ワイヤ１５１は、例えば、ピアノ線である。ワイヤ１５１は滑車１５２を介して巻取りモータ１５３に結合されている軸に巻取られる。巻取りモータ１５３の回転によって、ワイヤ１５１が巻取られると、定荷重バネ１６０に同軸固定される駆動ギア１５０によってリーフ体１４１ｍに常に閉方向へ加わる力に抗して、リーフ体１４１ｍが開方向（図面右方向）へ適宜移動される。
【００３８】
即ち、巻取りモータ１５３でワイヤ１５１を巻き取ることで、リーフ体１４１ｍを所望の放射線照射野の位置に移動させる。リーフ体１４１ｍを開方向へ移動させる場合にも、駆動ギア１５０がリーフ体１４１ｍの歯形に対して閉方向に作用する力は一定であり変化しない。そのため、駆動ギア１５０のバックラッシュをほぼ完全に除去することが出来る。
【００３９】
巻取りモータ１５３の巻取りによるリーフ体１４１ｍの開方向へ移動量は、制御セクション３０（図１）によって、リーフ体１４１ｍの位置と被検体の治療部位形状Ｔに対して設定される放射線照射野Ｕに応じて、制御される。
【００４０】
図４に示すように、一対の下部絞り体ブロック１４１Ａ、１４１Ｂは、それぞれ複数枚のリーフ体１４１Ａ１〜１４１Ａｎ、１４１Ｂ１〜１４１Ｂｎで構成されている。従って、全てのリーフ体を個別に定荷重バネ１６０を使用した駆動機構で移動させるために、１対の回転シャフト１７１、１７２でＹ方向に所定間隔で配置される複数の定荷重バネ１６０を保持する。実施例では、複数の定荷重バネ１６０を保持する一対の回転シャフト１７１、１７２をＸ方向に複数組設ける。
【００４１】
図９は、下部絞り体ブロックの各リーフ体１４１ｍの駆動機構に４組の回転シャフトを設けた実施態様である。第１組の回転シャフト１７１a、１７２aに係合された定荷重バネ１６０aの駆動ギア１５０aは、例えば、第１リーフ体１４１１に噛み合わされ、同じ第１組の回転シャフト１７１a、１７２aに保持されたその他の複数の駆動ギアは、例えば第５リーフ体１４１５、第１０リーフ体１４１１０（いずれも図示せず）の各歯形に噛み合わされる。
【００４２】
同様に、第２組の回転シャフト１７１b、１７２bに係合された複数の定荷重バネ１６０bの駆動ギア１５０bは、第２リーフ体１４１２の歯形に噛み合わされ、第２組の回転シャフト１７１b、１７２bに保持されたその他の駆動ギアは、例えば第６リーフ体１４１６、第１１リーフ体１４１１１（いずれも図示せず）の歯形に噛み合わされる。
【００４３】
以下同様に、第３組の回転シャフト１７１ｃ、１７２ｃに保持された複数の定荷重バネ１６０ｃの駆動ギア１５０ｃは、例えば第３リーフ体１４１３、第７リーフ体１４１７、第１２リーフ体１４１１２（いずれも図示せず）の歯形に噛み合わされる。
【００４４】
第４組の回転シャフト１７１ｄ、１７２ｄに係合された複数の定荷重バネ１６０ｄの駆動ギア１５０ｄは、例えば第４リーフ体１４１４、第８リーフ体１４１８、第１３リーフ体１４１１３（いずれも図示せず）の歯形に噛み合わされることになる。
【００４５】
このように、少数組の回転シャフト１７１、１７２に複数の定荷重バネ１６０に固定した複数の駆動ギア１５０を、Ｘ方向に密接配置される複数のリーフ体１４１ｍに係合させることで、個別に駆動することが可能になる。
【００４６】
従って、照射ユニット１３内の限られたスペース内でも、リーフ体１４１ｍの枚数を増加させて、多数のリーフ体１４１ｍを駆動することが可能となる。
【００４７】
図１０は、図９のリーフ体駆動機構を斜め上方から見た斜視図である。図１１は、図１０のリーフ体駆動機構を下方から見た斜視図である。図１０，図１１は、共に、下部絞り体ブロック１４１Ａ、１４１Ｂの一方を示す。
【００４８】
実施例では、４組の一対の回転シャフト１７１ａと１７２ａ、１７１ｂと１７２ｂ、１７１ｃと１７２ｃ、１７１ｄと１７２ｄに夫々複数の定荷重バネ１６０が保持されている。例えば、第１組の一対の回転シャフト１７１ａと１７２ａに保持された複数の定荷重バネ１６０１、１６０２、‥‥、１６０１１に固定される駆動ギア１５０１、１５０２、‥‥、１５０１１が、各リーフ体１４１１、１４１２、‥‥、１４１１１の歯形に噛み合わされて、それぞれ個別に駆動される。
【００４９】
実施例では、第２組の一対の回転シャフト１７１ｂと１７２ｂにはＸ方向に１１個の定荷重バネ１６０１、１６０２、‥‥、１６０１１が保持されている。第３組及び第４組の一対の回転シャフト１７１ｃと１７２ｃ及び１７１ｄと１７２ｄには夫々Ｘ方向に９個の定荷重バネ１６０１、１６０２、‥‥、１６０９が保持されている。このように、一対の回転シャフトに適宜の数の定荷重バネ１６０を保持すると共に、Ｙ方向に互いに千鳥状に配置することで、少ないスペースに多数のリーフ体１４１ｍを配列し、個別に移動できる。
【００５０】
治療部位形状Ｔに近似した放射線照射野Ｕ（図５）を形成するためのリーフ体１４１ｍの開閉移動は、モータ１５３によるワイヤ巻取り制御が制御セクション３０によって実行される。図１２は、リーフ体１４１ｍの位置検出装置２１０の構成を示す。図１３は、リーフ体１４１ｍの外側端部１４１ｍaの一部断面図である。
【００５１】
図１２に示すように、リーフ体１４１ｍの円弧状の外側端面１４１ｍａに歯形１４１ｍｂが形成されており、この歯形１４１ｍｂに定荷重バネ１６０の第１ドラム１６１に固着された駆動ギア１５０が噛み合わされている。
【００５２】
図１３に示すように、リーフ体の外側端面１４１ｍａの厚み方向には、歯形１４１ｍｂの形成されている部分と、歯形１４１ｍｂの形成されていない部分とがある。歯形１４１ｍｂの形成されていない部分に、Ｙ方向すなわちリーフ体１４１ｍの移動方向に沿って、図１４に示すような光照射パターン２００が固定されている。
【００５３】
図１２，図１３に示すように、光照射部２１１から、パターン２００の固定されているリーフ体１４１ｍの外側端面１４１ｍａの定点Ｆｘへ向けて光が照射される。リーフ体１４１ｍの近傍に配置される撮像部２１２が、パターン２００上の定点Ｆｘを含む領域を撮像して定点画像を取得する。光照射部２１１は、例えば発光ダイオードなどによって構成され、撮像部２１２は例えばＣＣＤカメラなどによって構成されている。撮像部２１２の出力は、移動量演算部２１３に供給される。この移動量演算部２１３はリーフ体１４１ｍの傍に配置する必要はなく、制御部３０に設けることができる。
【００５４】
図１４は、パターン２００の一例を示す。パターン２００は、例えば約０．５ｍｍ四方の領域を網目状に１６分割し、分割領域の隅の格子の一つに黒色で示す特定模様２００ａ１〜２００ａ５を形成したものである。
【００５５】
特異模様は、着色する以外に、例えば他の分割領域よりも一様に掘り下げたものとしたり、目の粗い溝を刻設したりしたものであってもよい。
【００５６】
光照射部２１１からリーフ体１４１ｍの外側端面１４１ｍａの定点Ｆｘへ向けて光を照射すると、その光はパターン２００の一部を照らすことになる。定点Ｆｘは、リーフ体１４１ｍの変位に影響されない位置にあって所定の面積を有している。光照射部２１１は、設置位置及び照射方向が固定されており、且つ、定点Ｆｘをリーフ体１４１ｍの外周側の円弧面方向に設定し、パターン２００の刻設された領域の一部を含むように設定されている。
【００５７】
撮像部２１２は、リーフ体１４１ｍの外周側の円弧面方向を一定間隔で、パターン２００上の定点Ｆｘを含む領域を撮像するように設けられる。撮像部２１２は、定点Ｆｘから反射した光を経時的に受光して、一定間隔で定点画像を取得する。定点画像にはリーフ体１４１ｍに刻設されたパターン２００の一部が存在している。移動量演算部２１３は、パターン２００に含まれている特異模様２００ａの位置を特定し、撮像部２１２で捉えられた特異模様２００ａの経時的なズレからリーフ体１４１ｍの移動量を演算する。
【００５８】
移動量演算部２１３は、リーフ体１４１ｍの移動に従って時系列で取得される複数の定点画像を解析して、リーフ体１４１ｍの移動量を取得する。リーフ体１４１ｍが移動すると、リーフ体１４１ｍに固定されたパターン２００も一緒に移動するので、時系列で取得される複数の定点画像上では、特定模様２００ａを含むパターン２００上で定点Ｆｘの位置が相対的に変化する。従って、移動量演算部２１３が時系列で取得する複数の定点画像上で、パターン２００に対する定点Ｆｘの相対的な位置を認識し、その位置のズレを判断することによって、リーフ体位置検出装置２１０はリーフ体１４１ｍの移動量すなわち位置を検出することができる。
【００５９】
リーフ体１４１ｍの変位量の多少に依らず、特定模様２００ａの一部又は全部を定点画像内に存在させることが望ましい。従ってリーフ体１４１ｍに形成されるパターン２００の大きさは、できるだけ小さいことが望ましい。実施形態では、特定模様２００ａを撮像部２１２が撮像する領域よりも小さい領域とするために、パターン２００の１単位を約０．５ｍｍ四方として特異模様２００ａを形成している。
【００６０】
本実施形態の放射線治療装置によれば、リーフ体に対して閉方向と開方向へ絶えずテンションをかけるようにするので、放射線照射野の設定精度を向上でき、且つ、駆動ギアによるバックラッシュをほぼ無くすことができる。従って、正常組織への放射線照射を防止できる。更に、照射絞り装置内の限られたスペースに、ワイヤで多数のリーフ体を独立して移動させるモータを配置する自由度があるので、リーフ数増やした高精度の放射線治療装置が得られる。万一、リーフ体を開方向へ引っ張っているワイヤが切断した場合でも、定荷重バネの作用によってリーフ体は閉方向へ移動するので、リーフ体が開いたままになることはなく、被検体の安全が確保される。
【００６１】
本実施形態では、１対の回転シャフトに複数の定荷重バネを固定して、その数の分だけのリーフ体に駆動力を作用させるので、従来の放射線治療装置に比べ、駆動ギアを回転させるシャフト数を大幅に軽減できる。更に、リーフ体に結合したワイヤは、滑車を介して照射ユニット内の空いている場所に適宜導くことができので、巻取りモータの配置の自由度が飛躍的に向上する。
【００６２】
従って、照射ユニット内のデッドスペース部分に、多数の巻取りモータの配置が可能となり、リーフ体の枚数を増加するができ、より高精度に放射線照射野を設定することができる。
【００６３】
本実施形態によれば、非接触でリーフ体の変位や位置を検出でき、バックラッシュの影響や歯形車の摩耗による変位又は位置検出誤差を軽減することができる。従って、バックラッシュに関係なく、リーフ体の位置を高精度に検出して、放射線照射野の設定をより確実なものにすることができる。
【００６４】
実施形態のモータに代えて油圧や空気圧による動力を利用してリーフ体のワイヤを巻取るようにしても良い。実施形態では、リーフ体の位置をリーフ体位置検出装置によって直接検出したが、駆動ギアの側面に周状に多極磁性パターンを貼付するとともに、駆動ギアの近傍に設けた磁気センサによって多極磁性パターンを検出し、この検出情報に基づきリーフ体の移動量を制御するようにしても良い。
【００６５】
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に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。これらの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。
【符号の説明】
【００６６】
１４１ｍ‥‥リーフ体
１５０‥‥駆動ギア
１５１‥‥ワイヤ
１５２‥‥滑車
１５３‥‥巻取りモータ
１６０‥‥定荷重バネ
１６１‥‥第１ドラム
１６２‥‥第２ドラム
１７１‥‥第１回転シャフト
１７２‥‥第２回転シャフト
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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