(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射体に荷電粒子線を照射する照射部と、前記照射部から照射される荷電粒子線の照射範囲を設定するマルチリーフコリメータとを備えた荷電粒子線照射装置において、
前記照射部と前記マルチリーフコリメータとの間において前記照射部から照射される荷電粒子線の照射軸に対して進退可能に設けられ、前記マルチリーフコリメータの開口部を直接撮像する撮像部と、
前記荷電粒子線の照射軸を含む照射領域に対応する撮像位置と前記照射領域から離れた退避位置との間で前記撮像部を移動させる駆動部とを備え、
前記撮像部は、前記荷電粒子線の照射軸に対して進退可能な取付ブラケットに取り付けられており、
前記駆動部は、前記取付ブラケットを前記撮像位置と前記退避位置との間で移動させ、
前記取付ブラケットが前記退避位置にあるときに前記取付ブラケットにおける前記撮像部よりも前記荷電粒子線の照射軸側には、前記撮像部を前記荷電粒子線から保護するための遮蔽壁が設けられていることを特徴とする荷電粒子線照射装置。
【請求項２】
前記取付ブラケットには、前記マルチリーフコリメータの開口部に光を照射する光源部が更に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線照射装置。
【請求項３】
前記光源部は、前記取付ブラケットが前記撮像位置にあるときに前記荷電粒子線の照射軸上に位置するように、前記取付ブラケットに取り付けられていることを特徴とする請求項２記載の荷電粒子線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被照射体に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置は、例えば陽子線を患者の腫瘍部に照射してがん治療を行う放射線治療装置に使用されている。このような放射線治療装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の放射線治療装置は、被検体の体表に照射される放射線を発生させる放射線発生部と、この放射線発生部から照射された放射線の照射野を決定するマルチリーフコリメータと、このマルチリーフコリメータの開口部を介して被検体を撮影するＣＣＤカメラとを備え、ＣＣＤカメラにより得られた撮像画像に基づいて所定の処理を行うというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２５５７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、ＣＣＤカメラの設置位置は固定されており、マルチリーフコリメータの開口部がＣＣＤカメラにより２枚のハーフミラーを介して撮像される。このため、ＣＣＤカメラにより得られた撮像画像が歪んでしまうことがある。また、２枚のハーフミラーの取付誤差等もある。このため、ＣＣＤカメラによる撮像画像が実際の画像と異なるという問題が生じ得る。従って、マルチリーフコリメータの開口部の形状が計画通りの形状になっているかどうかを画像で確認するためには、ＣＣＤカメラの出力画像データに対して何らかの誤差修正処理を行う等、複雑な処理を実施する必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、マルチリーフコリメータの開口部の鮮明な撮像画像を得ることができる荷電粒子線照射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、被照射体に荷電粒子線を照射する照射部と、照射部から照射される荷電粒子線の照射範囲を設定するマルチリーフコリメータとを備えた荷電粒子線照射装置において、照射部とマルチリーフコリメータとの間において照射部から照射される荷電粒子線の照射軸に対して進退可能に設けられ、マルチリーフコリメータの開口部を直接撮像する撮像部と、荷電粒子線の照射軸を含む照射領域に対応する撮像位置と照射領域から離れた退避位置との間で撮像部を移動させる駆動部とを備え、撮像部は、荷電粒子線の照射軸に対して進退可能な取付ブラケットに取り付けられており、駆動部は、取付ブラケットを撮像位置と退避位置との間で移動させ、取付ブラケットが退避位置にあるときに取付ブラケットにおける撮像部よりも荷電粒子線の照射軸側には、撮像部を荷電粒子線から保護するための遮蔽壁が設けられていることを特徴とするものである。
【０００７】
このような本発明の荷電粒子線照射装置においては、照射部から被照射体に荷電粒子線を照射する前に、撮像部によりマルチリーフコリメータの開口部を撮像し、マルチリーフコリメータの開口部の形状が計画通りの形状になっているかどうかを画像で確認する。撮像部は、通常は照射部から照射される荷電粒子線の照射軸を含む照射領域から離れた退避位置にある。撮像部による撮像を行うときは、駆動部によって撮像部を上記退避位置から荷電粒子線の照射軸を含む照射領域に対応する撮像位置に移動させる。そして、その撮像位置において、撮像部によりマルチリーフコリメータの開口部を撮像する。このように撮像部を照射部から照射される荷電粒子線の照射軸に対して進退可能とすることにより、撮像部の設置位置が固定されている場合のようにマルチリーフコリメータと撮像部との間にハーフミラーを配置しなくて済むため、マルチリーフコリメータの開口部を直接撮像することができる。このため、撮像部による撮像画像に歪みが生じること等の不具合が防止される。これにより、マルチリーフコリメータの開口部の鮮明な撮像画像を得ることができる。また、撮像部を荷電粒子線から保護するための遮蔽壁を設けることにより、荷電粒子線の照射中に撮像部に与える荷電粒子線ダメージが抑制されるようになる。
【０００９】
このとき、好ましくは、取付ブラケットには、マルチリーフコリメータの開口部に光を照射する光源部が更に取り付けられている。このように光源部を設けることにより、取付ブラケットが撮像位置にある状態では、光源部からマルチリーフコリメータの開口部に向けて光が直接照射されるため、撮像部によりマルチリーフコリメータの開口部を撮像する際に、マルチリーフコリメータの開口部が照らされる。従って、マルチリーフコリメータの開口部のより鮮明な撮像画像を得ることができる。
【００１０】
光源部は、取付ブラケットが撮像位置にあるときに荷電粒子線の照射軸上に位置するように、取付ブラケットに取り付けられていることが好ましい。荷電粒子線照射装置では、マルチリーフコリメータの下方に被照射体コリメータが配置される場合がある。被照射体コリメータは、被照射体毎に作られるものであり、被照射体の照射目標物（患部）に合った開口部を有している。また、被照射体コリメータは、被照射体が変わるごとに人為的に交換されるため、取付方向に対して人為的ミスが生じない様にしなければならない。この場合、取付ブラケットが撮像位置にある状態では、荷電粒子線の照射軸を中心にして光源部から被照射体コリメータの開口部を介して被照射体に向けて光が照射されるため、被照射体に当たる光の影の形状が被照射体コリメータの開口部と相似形となる。従って、この光の影の形状と予め画像や写真に取り込んでおいた照射目標物の形状とを比較することで、被照射体コリメータの取付方向の確認を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、マルチリーフコリメータの開口部の鮮明な撮像画像を得ることができる。これにより、特に撮像部の出力画像データに対して複雑な誤差修正処理等を行わなくても、マルチリーフコリメータの開口部の形状が計画通りの形状になっているかどうかを画像で確認することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る荷電粒子線照射装置の一実施形態を備えた荷電粒子線治療装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示した荷電粒子線治療装置の概略構成図である。
【図３】図２に示したコリメータ形状確認ユニットを駆動制御系と共に示す構成図である。
【図４】図２に示したコリメータ形状確認ユニットが撮像位置及び退避位置にある状態を示す概略図である。
【図５】図３に示したコントローラにより実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る荷電粒子線照射装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る荷電粒子線照射装置の一実施形態を備えた荷電粒子線治療装置を示す斜視図であり、図２は、図１に示した荷電粒子線治療装置の概略構成図である。各図において、荷電粒子線治療装置１は、例えば患者Ａの体内の患部である腫瘍部（照射目標物）Ｂに対して荷電粒子線Ｐを照射して、がん治療を行う装置である。荷電粒子線としては、例えば陽子線や重粒子線等が挙げられる。
【００１５】
荷電粒子線治療装置１は、治療台２を取り囲むように設けられた回転ガントリ３と、この回転ガントリ３に取り付けられ、回転ガントリ３によって治療台２の回りを回転可能な荷電粒子線照射装置４とを備えている。
【００１６】
また、荷電粒子線治療装置１は、サイクロトロン（加速器）５を更に備えている。サイクロトロン５は、回転ガントリ３から離れた位置に設置され、イオン源（図示せず）で生成された荷電粒子線を加速させて出射する。サイクロトロン５から出射された荷電粒子線は、ビーム輸送系（図示せず）を介して荷電粒子線照射装置４に供給される。なお、サイクロトロン５は、回転ガントリ３と一体的に回転させることも可能である。
【００１７】
荷電粒子線照射装置４は、荷電粒子線Ｐの照射方向に順に配置された散乱体６、リッジフィルタ７、マルチリーフコリメータ８及び患者コリメータ（被照射体コリメータ）１８を有している。散乱体６、リッジフィルタ７及びマルチリーフコリメータ８は、荷電粒子線照射装置４の筐体４ａに取り付けられている。
【００１８】
散乱体６は、鉛板等で形成され、サイクロトロン５から供給された荷電粒子線を幅広いビームに拡大させるものである。リッジフィルタ７は、散乱体６により拡大された荷電粒子線の線量分布を調整するものである。具体的には、リッジフィルタ７は、患者Ａの腫瘍部Ｂの厚さ（照射方向の長さ）に対応するように荷電粒子線に拡大ブラッグピーク（ＳＯＢＰ）を与える。このような散乱体６及びリッジフィルタ７は、荷電粒子線Ｐを照射する照射部を構成している。
【００１９】
マルチリーフコリメータ８は、患者Ａの腫瘍部Ｂの形状に合わせて荷電粒子線Ｐの照射範囲（照射野）を設定するものである。具体的には、マルチリーフコリメータ８は、例えば真鍮製の多数のリーフからなる１対のリーフ群８ａ，８ｂを有している。リーフ群８ａ，８ｂは、互いに突き合わされるように配置されている。これらのリーフ群８ａ，８ｂ間には、荷電粒子線Ｐを通過させる開口部８ｃが形成されている。リーフ群８ａ，８ｂのリーフを個別に長手方向に進退させることで、開口部８ｃの位置及び形状を変化させることができる。なお、マルチリーフコリメータ８は、例えば患者Ａの腫瘍部Ｂが大きい場合に使用される。
【００２０】
患者コリメータ１８は、マルチリーフコリメータ８の下方において荷電粒子線照射装置４の筐体４ａに着脱可能に取り付けられている。患者コリメータ１８は、マルチリーフコリメータ８と同様に、患者Ａの腫瘍部Ｂの形状に合わせて荷電粒子線Ｐの照射範囲を設定するものである。患者コリメータ１８は、患者Ａ毎に製作され、荷電粒子線Ｐを通過させる開口部１８ａを有している。開口部１８ａは、患者Ａの腫瘍部Ｂに合った寸法及び形状を有している。マルチリーフコリメータ８が使用されるときは、患者コリメータ１８は筐体４ａから取り外される。なお、患者コリメータ１８が使用されるときは、マルチリーフコリメータ８の開口部８ｃを実際の腫瘍部Ｂよりも大きくする。
【００２１】
リッジフィルタ７とマルチリーフコリメータ８との間には、荷電粒子線Ｐの照射軸Ｑに対して進退可能なコリメータ形状確認ユニット９が配置されている。コリメータ形状確認ユニット９は、マルチリーフコリメータ８から例えば４００ｍｍ程度離れている。なお、マルチリーフコリメータ８と荷電粒子線Ｐのターゲット（患者Ａの体表）との距離は、例えば１００ｍｍ程度である。
【００２２】
コリメータ形状確認ユニット９は、図２及び図３に示すように、平板状の取付ブラケット１０を有している。なお、図３は、コリメータ形状確認ユニット９をマルチリーフコリメータ８側から見た図である。取付ブラケット１０の裏面には、撮像カメラ（撮像部）１１と投光器（光源部）１２とが隣接して取り付けられている。撮像カメラ１１は、例えばＣＣＤカメラで構成されている。撮像カメラ１１は、マルチリーフコリメータ８の開口部８ｃの形状を確認するために、マルチリーフコリメータ８の開口部８ｃを撮像するものである。
【００２３】
投光器１２は、例えばＬＥＤで構成され、マルチリーフコリメータ８の開口部８ｃに向けて光（可視光や紫外線等）を照射する。これにより、撮像カメラ１１によりマルチリーフコリメータ８の開口部８ｃを撮像する際には、投光器１２によって開口部８ｃが照らされることになる。また、患者コリメータ１８が筐体４ａに取り付けられている状態で、投光器１２からマルチリーフコリメータ８に向けて光が照射されると、その光がマルチリーフコリメータ８の開口部８ｃ及び患者コリメータ１８の開口部１８ａを通して患者Ａの体表に当たる。従って、患者Ａの体表に当たる光（影）の形状を、目視で確認すると共に患者Ａの腫瘍部Ｂの写真や画像データと比較することで、患者コリメータ１８の取付方向の正否が分かるようになる。
【００２４】
また、取付ブラケット１０の裏面における撮像カメラ１１及び投光器１２に対して荷電粒子線Ｐの照射軸Ｑ側の位置には、撮像カメラ１１及び投光器１２を荷電粒子線Ｐから保護するための遮蔽壁１３が取り付けられている。遮蔽壁１３は、鉛板等で形成されている。
【００２５】
取付ブラケット１０の両端部には、スライド部１４がそれぞれ設けられている。また、取付ブラケット１０の両側には、スライド部１４を貫通し、荷電粒子線Ｐの照射軸Ｑに対して垂直な方向に延びるガイドロッド１５がそれぞれ配置されている。ガイドロッド１５は、筐体４ａに固定されている。これにより、コリメータ形状確認ユニット９は、各ガイドロッド１５に沿って、荷電粒子線Ｐの照射軸Ｑを含む照射領域Ｒに対応する撮像位置（図３中の２点鎖線参照）と荷電粒子線Ｐの照射軸Ｑを含む照射領域Ｒから離れた退避位置との間で移動可能である。なお、コリメータ形状確認ユニット９は、通常は図３に示すような退避位置にある。
【００２６】
このとき、コリメータ形状確認ユニット９が図４（ａ）に示すように撮像位置にあるときに、投光器１２の光出射口が荷電粒子線Ｐの照射軸Ｑ上に位置するように、投光器１２が取付ブラケット１０に取り付けられていることが好ましい。これにより、マルチリーフコリメータ８の開口部８ａが効率良く照らされるため、撮像カメラ１１による開口部８ａの形状確認を精度良く行うことができる。また、患者コリメータ１８の開口部１８ａを通過して患者Ａの体表に当たった光の形状が開口部１８ａと相似形になるため、この光の形状と予め画像や写真に取り込んでおいた患者Ａの腫瘍部Ｂの形状とを比較することで、患者コリメータ１８が筐体４ａに正しく取り付けられていることを確認できる。
【００２７】
また、コリメータ形状確認ユニット９が図４（ｂ）に示すように退避位置にある状態では、撮像カメラ１１は投光器１２に対して荷電粒子線Ｐの照射軸Ｑの反対側に配置され、遮蔽壁１３は投光器１２に対して荷電粒子線Ｐの照射軸Ｑ側に配置されている。これにより、撮像カメラ１１及び投光器１２を遮蔽壁１３によって荷電粒子線Ｐから十分に保護することができる。なお、遮蔽壁１３としては、投光器１２よりも荷電粒子線Ｐの照射軸Ｑ側のみに配置するような構造ではなく、例えば撮像カメラ１１及び投光器１２を取り囲むような構造等としても良い。
【００２８】
また、荷電粒子線照射装置４は、図３に示すように、コリメータ形状確認ユニット９を退避位置と撮像位置との間で往復移動させる駆動部１６と、撮像カメラ１１、投光器１２及び駆動部１６と接続されたコントローラ１７とを更に有している。
【００２９】
駆動部１６は、エアーシリンダ、空気源及び電磁弁等から構成されている。この場合には、エアーシリンダのピストンが一方のスライド部１４と連結されることとなる。なお、駆動部１６としては、それ以外にも、ボールネジ及び電磁モータ等で構成しても良い。
【００３０】
コントローラ１７は、投光器１２及び駆動部１６を制御すると共に、撮像カメラ１１による撮像画像に基づいて、患者Ａの体内の腫瘍部Ｂに対して荷電粒子線Ｐを照射するか否かを判断する。
【００３１】
図５は、コントローラ１７により実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、患者コリメータ１８が筐体４ａに取り付けられていない場合の処理であり、患者Ａの体内の腫瘍部Ｂに対して荷電粒子線Ｐを照射する直前に実行される。
【００３２】
図５において、まずコリメータ形状確認ユニット９を退避位置から撮像位置に移動させるように駆動部１６を制御する（手順Ｓ１０１）。続いて、投光器１２からマルチリーフコリメータ８の開口部８ｃに向けて光を照射させるように投光器１２を制御する（手順Ｓ１０２）。続いて、撮像カメラ１１により撮像されたマルチリーフコリメータ８の開口部８ｃの画像を入力する（手順Ｓ１０３）。
【００３３】
続いて、マルチリーフコリメータ８の開口部８ｃの画像データを、治療計画装置（図示せず）により計画されたマルチリーフコリメータ８の開口部８ｃの形状データと比較して、マルチリーフコリメータ８の開口部８ｃの形状が計画通りの形状になっているかどうかを判定する（手順Ｓ１０４）。
【００３４】
マルチリーフコリメータ８の開口部８ｃの形状が計画通りの形状になっていると判定されたときは、荷電粒子線Ｐの照射を実施すると判断し（手順Ｓ１０５）、その旨を主制御装置（図示せず）に通知する。一方、マルチリーフコリメータ８の開口部８ｃの形状が計画通りの形状になっていないと判定されたときは、荷電粒子線Ｐの照射を実施しないと判断し（手順Ｓ１０６）、その旨を主制御装置に通知する。
【００３５】
そして、手順Ｓ１０５，Ｓ１０６を実行した後、コリメータ形状確認ユニット９を撮像位置から退避位置に移動させるように駆動部１６を制御する（手順Ｓ１０７）。
【００３６】
手順Ｓ１０５で荷電粒子線Ｐの照射を実施すると判断されたときは、その後に患者Ａの体内の腫瘍部Ｂに対して荷電粒子線Ｐが照射されることとなる。このとき、放射線に弱い撮像カメラ１１及び投光器１２は遮蔽壁１３によって荷電粒子線Ｐから保護されているので、荷電粒子線Ｐが撮像カメラ１１及び投光器１２にダメージを与えることは殆ど無い。
【００３７】
以上のように本実施形態にあっては、撮像カメラ１１でマルチリーフコリメータ８の開口部８ｃを撮像するときは、撮像カメラ１１を有するコリメータ形状確認ユニット９を退避位置から撮像位置に移動させるので、撮像カメラ１１の設置位置が固定されている場合のようにマルチリーフコリメータ８と撮像カメラ１１との間にハーフミラーを配置する必要が無く、マルチリーフコリメータ８の開口部８ｃを撮像カメラ１１で直接撮像することができる。このため、撮像カメラ１１による撮像画像がハーフミラーによって歪んでしまう等の不具合が生じることは無く、マルチリーフコリメータ８の開口部８ｃの輪郭形状が鮮明な撮像画像を得ることができる。
【００３８】
これにより、マルチリーフコリメータ８の開口部８ｃの輪郭形状が計画通りの形状になっているかどうかが正確に分かるようになるため、マルチリーフコリメータ８の不具合等の発見を効果的に行うことが可能となる。また、マルチリーフコリメータ８の開口部８ｃの輪郭形状を確認するために撮像カメラ１１の出力画像データを複雑に補正する必要が無いので、複雑な画像処理や演算処理を行わなくて済む。
【００３９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、撮像カメラ１１及び投光器１２が取り付けられる取付ブラケット１０を平板状としたが、取付ブラケット１０の形状としては、箱状やフレーム状等であっても良い。
【００４０】
また、上記実施形態では、取付ブラケット１０に撮像カメラ１１、投光器１２及び遮蔽壁１３が取り付けられたコリメータ形状確認ユニット９を荷電粒子線Ｐの照射軸Ｑに対して進退可能となるようにしたが、撮像カメラ１１のみを荷電粒子線Ｐの照射軸Ｑに対して進退可能となるようにしても良い。
【００４１】
さらに、上記実施形態では、コントローラ１７によってマルチリーフコリメータ８の開口部８ｃの形状が計画通りの形状になっているかどうかを判定し、荷電粒子線Ｐを照射するかどうかを判断するようにしたが、特にそれには限られず、オペレータがマルチリーフコリメータ８の開口部８ｃの撮像画像を見て、マルチリーフコリメータ８の開口部８ｃの形状が計画通りの形状になっているかどうかを確認し、荷電粒子線Ｐを照射するかどうかを決めても良い。
【００４２】
また、上記実施形態で言う直接撮像とは、ハーフミラー等の反射を用いないで撮像するという意味であり、撮像画像をより鮮明にするためにマルチリーフコリメータ８と撮像カメラ１１との間にシート等を挟むようなものを含むことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４３】
４…荷電粒子線照射装置、６…散乱体（照射部）、７…リッジフィルタ（照射部）、８…マルチリーフコリメータ、８ｃ…開口部、１０…取付ブラケット、１１…撮像カメラ（撮像部）、１２…投光器（光源部）、１３…遮蔽壁、１６…駆動部、１８…患者コリメータ（被照射体コリメータ）、１８ａ…開口部、Ａ…患者（被照射体）、Ｂ…腫瘍部（照射目標物）、Ｐ…荷電粒子線、Ｑ…照射軸、Ｒ…照射領域。
【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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