(57)【要約】【課題】照射野を広い照射野から微細な不整形照射野まで形成し、照射時間の短縮と患者の体動に対しても適切に照射でき、かつ小型化が可能な放射線治療装置を提供する。【解決手段】電子線１の発生源１１と偏向電磁石１３ａとを真空ロータリージョイント２２で結合し、電子線ビームの進行方向と直行する方向に、偏向電磁石１３ｂと真空窓１４とターゲット１５と固定コリメータ１６と線量計１８ａと可変絞り装置１９、２０ａを、ガントリーアーム７の回転軸と平行で仮想線源位置を通る軸を中心にして機械的に首振り回転する手段を設ける。さらに電子線の進行方向に、線源位置を中心とする円弧状に、可変絞り装置を移動可能とする手段を設ける。【選択図】　　　図２
2004065808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線の発生源と、前記電子線の方向を変える偏向電磁石と、真空を保持しながら前記電子線を通過させる真空窓と、前記電子線を散乱させる散乱箔と、前記電子線をＸ線に変換するターゲットと、電子線とＸ線の線量分布を照射面において一様にする平坦化フィルタと、電子線とＸ線を絞り込むコリメータと、電子線とＸ線の線量を測定する線量計から構成される照射ヘッドと、前記照射ヘッドを保持するガントリーアームを含む放射線治療装置であって、前記電子線の発生源と前記偏向電磁石とを真空ロータリージョイントで結合し、前記ガントリーアーム回転軸と平行で仮想線源位置を通る軸を中心として前記照射ヘッドを首振り運動させる回転手段を備えてなる放射線治療装置。
【請求項２】
電子線の発生源と、前記電子線の方向を変える偏向電磁石と、真空を保持しながら前記電子線を通過させる真空窓と、前記電子線の線源位置を走査点として電子線を走査する走査電磁石と、前記電子線をＸ線に変換するターゲットと、前記電子線とＸ線を絞り込むコリメータと、前記電子線とＸ線の線量を測定する線量計から構成される照射ヘッドと、前記照射ヘッドを保持するガントリーアームを含む放射線治療装置であって、前記電子線の発生源と前記偏向電磁石とを真空ロータリージョイントで結合し、前記ガントリーアーム回転軸と平行で仮想線源位置を通る軸を中心として前記照射ヘッドを首振り運動させる回転手段を備えてなる放射線治療装置。
【請求項３】
前記電子線及びＸ線を絞り込むコリメータとして、スリット状のコリメータと、スリットの縦横の幅を可変する可変絞り装置と、前記照射ヘッドの首振り角度に応じて前記絞り装置を制御する手段とを備えてなる請求項１又２に記載の放射線治療装置。
【請求項４】
前記電子線及びＸ線を絞り込むコリメータとして、スリット状のコリメータと、該スリットの縦横の幅を可変する多分割絞り装置と、前記照射ヘッドの首振り角度に応じて前記多分割絞り装置を制御する手段とを備えてなる請求項１又は２に記載の放射線治療装置。
【請求項５】
請求項３に記載の可変絞り装置を前記電子線の進行方向に該電子線の線源位置を中心とする円弧状に移動する手段を設け、さらに患者の体動を監視して照射対象部位の位置情報を検出する手段と、これに追跡して前記可変絞り装置の位置を制御する手段とを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線治療装置。
【請求項６】
請求項４に記載の多分割絞り装置を前記電子線の進行方向に該電子線の線源位置を中心とする円弧状に移動する手段を設け、さらに患者の体動を監視して照射対象部位の位置情報を検出する手段と、これに追跡して前記多分割絞り装置の位置を制御する手段とを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線治療装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線治療装置に関し、特に種々の治療技法に適用可能で、かつ患者および術者に対する負担を大幅に軽減できる放射線治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子線加速器による放射線治療には、加速された電子をそのまま照射する電子線治療と、加速された電子を重金属でできたターゲットに当て、制動副射によって発生したＸ線を患部に照射して治療するＸ線治療の２種類がある。このような放射線治療装置は、電子加速器によって加速された電子線の方向を変える偏向電磁石と、真空を保持しながら電子線を通過させることの可能な真空窓と、電子線をＸ線に変換するターゲットと、電子線を散乱させる散乱箔（スキャッタリングフォイル）と、電子線とＸ線を絞り込む固定コリメータと、電子線及びＸ線の線量分布を照射面で一様にする平坦化フィルタを複数個備えたフィルタホルダと、電子線及びＸ線の線量を測定する透過線量計と、所望の照射野を形成する可変絞り装置から構成される照射ヘッドと、前記照射ヘッドを保持し、加速した電子線の発生源を収納するガントリーアームから構成される。
【０００３】
前記散乱箔で散乱された電子線やターゲットで変換されたＸ線は、散乱により広がりをもっているため、電子線及びＸ線に対して垂直な平面では線量分布は一様にならず、照射面の中心が最も高く、該照射面の中心から離れるほど低い線量分布となる。このような線量分布は、平坦化フィルタを用いることにより一様にすることが可能である。また、平坦化フィルタは、放射線のエネルギー値により形状が異なるため、例えば特開昭６０−７８６４号公報に開示されているように、前記放射線エネルギーごとに専用の平坦化フィルタを使い分けている。これに対して、電子線を走査することによって平坦化フィルタを使用せずに線量分布を一様にするものもある。これは、主として電子線及びＸ線のエネルギー（４〜２０ＭｅＶ程度）よりも高いエネルギー（５０ＭｅＶ程度）において使用される。
高いエネルギーの電子線は、散乱箔を用いても十分に散乱させることができない。
【０００４】
また平坦化フィルタを用いてＸ線の線量分布を一様にしようとしても、高エネルギーのＸ線が平坦化フィルタに衝突することにより発生する二次的な中性子線などの量が無視できないといった理由から、もはや平坦化フィルタを用いて線量分布を制御することができない。そこで、特開昭５６−５６７２号公報に開示されている複数の走査電磁石を用いて電子線を直接二次元的に走査することで照射面での線量分布を一様にする方法がとられる。この方法を用いた場合、電子線及びＸ線の平坦化フィルタだけでなく、電子線を散乱させる散乱箔も不要になる。
【０００５】
上記従来技術のいずれの方法においても、照射野を形成する絞り装置は全く同様の構成である。絞り装置は、ターゲット直下に置かれた円錐形の照射口を有する固定コリメータと、線量計の直下に置かれた可変絞り装置の組合せにより構成される。可変絞り装置は通常、固定コリメータに対して、照射ビーム軸を中心として回転可能な機構で支持される。
【０００６】
また照射ヘッドの特殊な機構の例としては、放射線の線源としてコバルト６０放射性同位元素を用いたコバルト照射装置などでは、照射ヘッドの首振り機構を使った振り子照射というものがあり、電子線加速器での首振り機構に関しては、例えば特開昭６０−２５９２７７号公報に開示されているものがある。
【０００７】
上記の放射線治療装置を用いて患部に放射線を照射して治療を行うものであるが、この照射方法には、従来の一般外部照射、多門照射、回転照射、全身照射、接線照射、打ち抜き照射、腔内照射、術中照射がある。このほかに、より精密な照射法として、多分割絞り装置による固定多門照射または連続回転照射（原体照射）、定位法照射（三次元集光照射）などがある。
【０００８】
ここで多分割絞り装置を用いた技法に関するものとして、打ち抜き照射について説明する。打ち抜き照射とは、図１３に示すような患部輪郭に囲まれた領域内に離島状の非照射領域がある場合、この領域を避けたドーナツ状の照射領域を形成する照射方法である。
【０００９】
多分割絞り装置では、患部輪郭に合わせた照射野を形成することはできるが、照射野内に非照射部位がある場合は、多分割絞り装置単独ではこの非照射部位を遮蔽することができない。そこで多分割絞りで患部輪郭に合わせた照射野を形成し、さらにシャドウトレイを照射ヘッドに装着し、それに非照射部位を遮蔽する鉛ブロックを取り付けて照射する方法が行われている。上記の他の照射法については、すでに技術的に確立され、一般的に実施されているため、説明は省略する。
【００１０】
また、最新の治療法としてＩＭＲＴ（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ　Ｒａｄｉａｔｉｏｎ　Ｔｈｅｒａｐｙ）がある。ＩＭＲＴによる治療法は、放射線を連続的に照射しながら、多分割絞り装置の各絞り板の位置と移動速度を、それぞれの対向する絞り板の対ごとに独立に変化させる方式（Ｄｙｎａｍｉｃ方式またはＳｌｉｄｉｎｇ　Ｗｉｎｄｏｗ方式）、あるいは照射野を分割して、分割された照射野ごとに照射時間と照射野形状を断続的・段階的に変える方式（Ｓｔｅｐ　ａｎｄ　Ｓｈｏｏｔ方式）のいずれかにより、最終的に患部に照射される放射線の線量強度分布に対し、時間的・空間的に複雑で精密な強弱を意図的に付加しようとするものである。この治療法の目的は、限局された治療標的に、その部位に応じて適切な量の放射線を、所望の部位に所望の強度で短時間に照射することにより、治療精度と効率を飛躍的に向上させることにある。この治療法には当然、高精度の多分割絞り装置と、絞り装置の高度な位置・速度制御が必須となる。
【００１１】
多分割絞り装置の従来例として、マイクロマルチリーフコリメータと呼ばれる、小照射野（１０ｃｍ×１０ｃｍ程度）専用の絞り幅の狭い（２〜３ｍｍ程度の）多分割絞り装置がある。これは従来の絞り装置の補助的な装置として外付けで照射ヘッドに装着するものであり、ＩＭＲＴにも対応できるものがある。
【００１２】
また最新の照射技術として、体幹部の定位法治療における呼吸同期照射がある。これは肝臓や肺野等の主に呼吸などの体動によって位置が変動する部位に放射線治療を行う場合に、呼吸運動によって移動する照射対象部位の静止期間に同期させて、放射線を照射対象部位に照射することによって、照射対象部位の周辺組織への被曝線量を抑制しつつ、照射対象部位にのみ放射線を照射する照射方法である。この呼吸同期照射方法については、たとえば、「呼吸位相同調放射線照射法に関する研究」（大原　潔、他６名：日本医学放射線学会誌、第４７巻、第３号、Ｐ４８８〜４９６、１９８７年）に記載される放射線治療装置がある。また定位的放射線治療において、ガントリーアーム（照射ヘッド）の位置ずれを解消し、呼吸によるアイソセンターの変動を補正する手段として、たとえば特開平５−１８８１９９号公報に開示されているの定位的放射線治療装置がある。
【００１３】
【発明が解決しようとしている課題】
上記の従来技術における問題点と、放射線治療に対するニーズについて説明する。
（１）平坦化フィルタ
平坦化フィルタによって電子線及びＸ線が減弱される結果、フィルタを透過した電子線及びＸ線の線量率が低下する。線量率が低いと照射部位に所定の線量を照射する時間、すなわち患者を拘束する時間が長くなり、患者の負担を増加させるとともに、治療スループットも低下する。したがって、できるだけ高い線量率で照射することが望ましい。
【００１４】
（２）電子線走査
平坦化フィルタを使用しないので線量率を増加させることができるが、照射面における線量分布を一様にするためには、電子線を二次元的に均等に走査して照射する必要があり、これを制御する手段は複雑で高価なものとなる。
【００１５】
（３）絞り装置
現状の絞り装置による照射野は、定格治療距離において４０ｃｍ×４０ｃｍが形成可能な最大照射野寸法となっているので、患者の体幹部全域に照射するために、照射野をより広くとりたい場合（例えば４０ｃｍ×７０ｃｍ）がある。
しかし、現状の技術で上記（４０ｃｍ×４０ｃｍ）以上の照射野を形成しようとすると、平坦化フィルタを用いる場合は、全照射野の線量分布を一様にする平坦化フィルタを大型化する必要があり、その結果さらに線量率が下がってしまうことになる。
【００１６】
電子線を走査する場合は、電子線の走査範囲を広げるために電磁石の磁界をより強くする必要があるが、電磁石のコイルと電源の大型化を招く。また、平坦化フィルタ及び電子線走査いずれの場合においても、後述するように、絞り装置は最大照射野寸法に比例してさらに大型化する。このため現状では治療台を上下左右に大きく動かすなどの手段により、患者を線源位置から遠ざけることで照射野を拡大して対応している。しかし患者が床面から１７０ｃｍ以上の高所に置かれることから、患者に恐怖感を与えるといった問題があり、できれば患者を動かさずにできるだけ広い照射野を容易に形成できることが望ましい。
【００１７】
（４）照射ヘッドの首振り機構による振り子照射法
上記（３）のように、現状の絞り装置で照射野を広くするためには治療台を上下左右に動かさなければならないので、患者に負担を強いることになるので、患者を動かさずに広範囲に照射する手段として、照射ヘッドの首振り照射がある。
しかし、上記の従来の照射ヘッドは、該照射ヘッド内部に線源または電子線の発生源（加速器）を収納した低エネルギー専用の小型放射線治療装置であるので、低エネルギーから高エネルギーまでの広範な領域における治療に対応できる大型加速器を有する装置では、加速器を照射ヘッド内に収納することが困難であり、したがって首振り機構による振り子照射を実現することが困難であった。
【００１８】
（５）多分割絞り装置
絞り装置の他の問題として、多分割絞り装置の大きさの問題がある。多分割絞りは、前記の大照射野形成に関する要求に応じて照射野を大きくしようとすれば、当然最大照射野の寸法に比例して、絞り装置が大型化すると同時に、絞り板がその移動方向に長大化する。また絞り板には、照射野の中心をこえてオーバーラップする機能があり、接線照射やＩＭＲＴに用いる場合は、できるだけ広範な範囲で使用できることが望ましい。
【００１９】
しかしオーバーラップ範囲が大きいほど絞り板はさらに長大化する。その結果重量が増大して荷重支持が困難になり、絞り板の加工精度・位置精度を維持することが困難になる。また多分割絞り装置は、主に１０ｃｍ×１０ｃｍ以下程度の比較的小さい照射野において、患部形状に合わせた複雑な不整形照射野を形成することを目的としているが、患部形状をより正確に近似させようとすれば、分割された各絞り板の幅寸法をより狭いものにする必要があり、絞り板と支持部・駆動部の部品の製作が困難になる。また、絞りの分割数が増大する結果、これらの絞り板ごとに設けられる駆動源（モータなど）や位置検出手段（ポテンショメータ、エンコーダなど）の数量も増加して駆動部が大型化し、当然コストも著しく増大する。
【００２０】
一方、絞り装置が大型化すると、絞り装置を収納する照射ヘッドが大型化する。さらに照射ヘッドを支持するガントリーアームは、照射ヘッド重量によるガントリーアームの撓みを小さくするために、支持部材の構造強度を高める必要がある。その結果ガントリーアームの重量が増大し、装置がひたすら大型重量化する。
【００２１】
（６）ガントリーアームの大型化
ガントリーアームの回転を伴った照射法に関して、特に体幹部の定位法治療（三次元集光照射）においては、ビーム照射方向に対する患者の位置を様々な角度で設定し、ガントリーアームを患者の周囲で回転させる必要があるが、ガントリーアームや照射ヘッドが大きいと、患者と装置の衝突を回避するために、治療装置に対して患者位置を安全に設定できる範囲が狭い範囲に限定されてしまうことになる。すなわち安全性の面から治療可能範囲が限定されてしまうという不都合がある。したがってガントリーアームや照射ヘッドはできるだけ小さい方が望ましい。
【００２２】
（７）絞り装置の着脱
さらに従来の定位法では、円形または矩形の小照射野を形成する照射口を有する着脱式のコリメータを用いて照射しているが、ユーザーは、より分割の細かい不整形照射野での定位法の実施を要望している。
この要望に対して、従来の技術で述べたマイクロマルチリーフコリメータが用いられている。しかし、大照射野でのＸ線治療や電子線照射の場合などには、この絞り装置が不要となるため着脱交換が必要となる。絞り装置は重量物であるため、着脱は力作業であり、落下の危険が伴う。また着脱するたびに着脱による絞り位置ずれが発生するため、位置ずれの補正及び補正した結果を確認する作業が不可避である。この絞り装置の着脱に要する手間を省くために、絞り装置を照射ヘッドに収納し、全照射野に対して使用可能としたいという要望がある。
【００２３】
（８）多分割絞り装置による打ち抜き照射
多分割絞り装置のもう１つの問題として、従来の技術で述べた打ち抜き照射の問題がある。本来、多分割絞り装置は、従来のシャドウトレイと鉛ブロックを使用する方法に置き換わるために開発されたものであるが、多分割絞り装置単独では打ち抜き照射機能を実現できないことから、結局シャドウトレイと鉛ブロックを完全に廃止することはで　きなかった。鉛ブロックは、患部形状に合わせてその都度製作しなければならず、また　シャドウトレイと鉛ブロックの装着は手作業となる。ユーザーとしては、やはりこの鉛ブロック製作と、シャドウトレイと鉛ブロックの装着の手間を省いて治療時間を短縮したいという要望がある。
【００２４】
また、シャドウトレイや他の付属品を照射ヘッドに装着するということは、それだけ照射ヘッドと患者との間の距離（クリアランス）を狭めることになる。クリアランスが狭くなると、患者周辺での操作者の作業性が悪くなるとともに、装置と患者の衝突を回避して安全に治療できる範囲が狭くなって、患者位置設定範囲および治療可能範囲が縮小されることになり、前述した照射ヘッドの大型化による不都合さがより増大する結果となる。したがって照射ヘッドに装着する装置を極力なくすることが望ましい。
【００２５】
（９）放射線治療の精度
以上のような装置自体の問題とは別に、放射線治療の精度に関する本質的な問題として、呼吸動などによる患者の体動の問題がある。装置側の精度が向上しても、体動によって照射部位が移動すると、正確な線量分布を得ることができなくなる。特に高精度を要求される体幹部の定位法照射やＩＭＲＴにおいては、この体動の問題を解決できなければ、いくら装置の精度を向上させても、患部での照射精度を保証することができないため、これらの照射方法の存在意義が問われることになる。
この問題に対応する手段として、従来の技術で述べた呼吸同期照射方法がある。
しかし放射線を間欠照射するため、治療に必要な線量を照射対象部位に照射するためには、長時間患者を拘束する必要があり、患者にとって大きな負担となっていた。この観点からも線量率を高めて治療時間を短縮する必要がある。
【００２６】
（１０）治療時間の短縮
治療時間を短縮するために、照射対象部位を自動的に追跡しながら、連続照射することが望まれている。この要望に対して、定位法においては、照射ヘッド先端に装着した照射コリメータに照射対象部位を追跡させて照射する装置がすでに考案されているが、ＩＭＲＴを含む全ての照射法に対応できる装置はいまだ出現していない。
【００２７】
（１１）患部の位置決め
一方、患部の位置決め精度において本質的な問題となるのが、治療装置と治療計画装置（透視撮影用シミュレーター、ＣＴシミュレーターなど）との間で患者が移動することによって生じる、患部の位置ずれである。通常、治療計画装置と治療装置は別室に設置され、それぞれの専用室で治療計画と治療が行われる。患者は、まず治療計画室の治療計画装置で患部位置を確認したあと、治療計画装置のレーザーポインターで指示された皮膚上に、照射部位を示すマーカーが手書きされる。続いて患者は治療室に移動し、皮膚
マーカーを基準にして位置決めされて治療を受けるが、治療時に位置決めする基準がこの皮膚マーカーであるため、移動に伴って体内の患部の位置がずれていても確認することができない。このため、治療用放射線による透視画像をとって照射位置を確認する手段があるが、この透視画像の画質は、治療計画装置で得られる透視画像の画質よりも劣っていて精度を保証するものではない。
【００２８】
この問題に対応する手段として、患者の移動をなくして患部の位置ずれを防止するために、治療計画装置と治療装置を同一室内に対向して設置し、治療台を共用化する構成例がある。この構成では、治療計画装置で患部の位置決めを行った後、患者を載せたまま治療台の天板を１８０゜回転させて治療装置側に患者を移動し、そのまま継続して治療を実施する。また、この手段をさらに発展させたものとして、治療装置のガントリーアームと治療計画装置のガントリーアームを一体化して、同一の治療台上で治療計画から治療までを継続して行うことにより、患者の移動を完全に撤廃する方法も考案されている。しかし、このように患者の移動を撤廃しても、治療装置側で患部をアイソセンターに正確に合わせるためには、治療台天板を上下前後左右に微調整する必要があるため、結局は一時的に患者を動かすことになり、患者移動に伴う患部のずれは完全には解消されない。
【００２９】
本発明は、以上に述べた問題を解決するためになされたもので、以下のことが可能な放射線治療装置を提供することを目的とする。
（ａ）広い照射野から微細な不整形照射野まで形成可能で、かつ照射野全域においてあらゆる技法に適用可能な絞り装置とする。
（ｂ）絞り装置、照射ヘッド、ガントリーアームを小型化する。
（ｃ）電子線及びＸ線の線量率を増加させて、照射時間を短縮する。
（ｄ）患者の体動に対して常に最適位置に照射できるようにする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、以下の手段により達成される。
先ず、上記目的のうち（ａ）を解決する手段として、請求項１に記載の発明は、照射ヘッド内に偏向電磁石と、真空窓と、ターゲットと、円錐状コリメータと平坦化フィルタと、線量計と、可変絞り装置を収納する。電子線の発生源と偏向電磁石を真空ロータリージョイントで結合し、照射ヘッド内において、平坦化フィルタで電子線及びＸ線の線量分布を照射面において一様にする。また、電子線ビームの進行方向と直行する方向に、偏向電磁石と真空窓とターゲットと円錐状コリメータと線量計と可変絞り装置を、仮想線源位置を通る軸を中心にして機械的に首振り回転する手段を設ける。さらに、これらを照射ヘッド首振り回転角度に対応して制御する手段とを設ける。
【００３１】
この構成において、電子線の発生源から出射された電子線は、真空ロータリージョイントを通過して、照射ヘッド内の偏向電磁石に入射する。偏向電磁石を通過して出射された電子線は、真空窓を通り、ターゲット位置に置かれた散乱箔で拡散された電子線として照射されるか、あるいはターゲットでＸ線に変換されて照射される。ターゲットの直下には円錐状コリメータがあり、電子線及びＸ線を円錐状に絞る。円錐状コリメータを通過した電子線またはＸ線は、線種及びエネルギーごとに異なる平坦化フィルタによって、照射面における線量分布が一様化され、可変絞り装置で所望の照射野に絞られて照射される。
【００３２】
前記照射ヘッドは、真空ロータリージョイントにより、電子線の発生源から出射された電子線のビーム中心軸を中心として首振り回転可能であり、したがってビームを照射しながら照射ヘッドを首振り回転させれば、照射ヘッドから射出される電子線またはＸ線は、電子線の発生源から出射された電子線のビーム中心軸に対して垂直な方向に機械的に走査される。この結果、従来の絞り装置において、照射ヘッド首振り回転角度に応じて、首振り方向に所望の大きさの照射野を形成することができる。
【００３３】
次に上記目的のうち（ａ）、（ｂ）を解決する手段として、照射ヘッド内に偏向電磁石と、真空窓と、ターゲットと、スリット状コリメータと平坦化フィルタと、線量計と、可変絞り装置を収納する。電子線の発生源と偏向電磁石を真空ロータリージョイントで結合し、照射ヘッド内において、平坦化フィルタで電子線及びＸ線の線量分布を照射面において一様にする。また、電子線ビームの進行方向と直行する方向に、偏向電磁石と真空窓とターゲットとスリット状コリメータと線量計と可変絞り装置を、仮想線源位置を通る軸を中心にして機械的に首振り回転する手段を設けることにより、真空窓を通過した電子線またはターゲットで発生したＸ線をスリット状に絞って走査する。さらに、これらを照射ヘッド首振り回転角度に対応して制御する手段とを設ける。
【００３４】
この構成において、偏向電磁石を通過して出射された電子線は、真空窓を通り、ターゲット位置に置かれた散乱箔で拡散された電子線として照射されるか、あるいはターゲットでＸ線に変換されて照射される。ターゲットの直下には、上記の構成における円錐状コリメータの代わりにスリット状コリメータがあり、電子線及びＸ線をスリット状に絞る。スリット状コリメータを通過した電子線またはＸ線は、線種及びエネルギーごとに異なる平坦化フィルタによって、照射面における線量分布が一様化され、可変絞り装置で所望の照射野に絞られて照射される。従来の平坦化フィルタの形状は、円錐状コリメータに合わせた回転体形状であるが、この構成における平坦化フィルタは、スリット状コリメータの形状に合わせた板状とすることができる。したがって平坦化フィルタは従来よりも小型化され、より多種類の平坦化フィルタを収納することができる。
【００３５】
上記目的のうち（ｃ）を解決する手段として、請求項２に記載の発明は、照射ヘッド内に走査電磁石と、偏向電磁石と、真空窓と、ターゲットと、スリット状コリメータと線量計と可変絞り装置を収納する。電子線の発生源と偏向電磁石を真空ロータリージョイントで結合し、照射ヘッド内において、走査電磁石で電子線をビーム進行方向に走査する。また、電子線の走査方向と直行する方向に、偏向電磁石と真空窓と走査電磁石とターゲットとスリット状コリメータと線量計と可変絞り装置を機械的に首振り回転する手段を設ける。さらに、これらを照射ヘッド首振り回転角度に対応して制御する手段とを設ける。
【００３６】
この構成では、偏向電磁石には走査電磁石が取り付けられ、電子線の進行方向に電子線を走査する。偏向電磁石を通過して射出された電子線は、真空窓を通り、ターゲット位置に置かれた空孔を通ってそのまま電子線として照射されるか、あるいはターゲットでＸ線に変換されて照射される。ターゲットの直下にはスリット状コリメータがあり、電子線及びＸ線をスリット状に絞る。スリット状コリメータを通過した電子線またはＸ線は、可変絞り装置で所望の照射野に絞られて照射される。スリット状コリメータの長手方向は電子線の走査方向と一致しており、走査電磁石の制御手段によって、スリット長手方向の線量分布が一様になるよう、電子線が連続的に走査される。スリットの幅は、スリット幅方向の線量分布の一様度が、規定された許容範囲内に収まる範囲で連続的可変とすることができる。これらを収納した照射ヘッドは、請求項１の場合と同様に、真空ロータリージョイントにより、電子線の発生源から出射された電子線のビーム中心軸を中心として首振り回転可能であり、したがって、ビームを照射しながら照射ヘッドを回転させれば、照射ヘッドから出射される電子線またはＸ線は、電子線の発生源から射出された電子線のビーム中心軸を中心として機械的に走査される。走査電磁石による電子線の走査点の位置と、照射ヘッドの回転中心軸とを、ターゲットの仮想線源位置と一致させれば、照射ヘッドから照射される電子線またはＸ線は、仮想線源位置を中心（焦点）として直交二方向に拡散放射されることになる。これは、いわば電磁気的走査と機械的走査の複合走査である。電磁気的走査は一次元であるため、走査電磁石とその電源は１方向用のみ必要であり、二次元で走査する場合と比較して、線量分布を一様にする制御も簡単なものになる。また、電子線走査方式であるため、平坦化フィルタは不要であり、従ってエネルギー（平坦化フィルタの厚さ）によるが、従来の線量率を少なくとも２〜６倍程度高めることができる。
【００３７】
一方、首振り回転により、常に最大強度の電子線がターゲットに入射するので、首振り角度によらず、常に最大線量率で照射できる。したがって、請求項１の構成と比較して線量率が高まり、照射時間を短縮することができる。これは照射野寸法が小さいほど効果が大きくなり、定位法などのように小照射野で照射する場合に最適である。
上記可変絞り装置には、スリットを縦横に絞る二対のモノブロック状絞りを使用し、照射ヘッドの首振り回転角度に応じて、各絞りブロックの位置を制御する手段を設ける。
【００３８】
この構成の可変絞り装置とすることにより、照射ヘッド首振り回転角度に応じてスリットの寸法と形状を順次連続的に変化させることにより、モノブロック状絞り装置を用いて最終的に不整形照射野を形成することができる。
【００３９】
上記多分割絞り装置には、スリットの長手方向に分割された多分割絞りを設置し、モノブロック状絞りの場合と同様に、照射ヘッドの首振り回転角度に応じて、多分割絞りの各絞り板の位置を制御する手段を設ける。この絞り装置でも上記可変絞り装置と同様に不整形照射野を形成することができるが、この場合は患部の輪郭だけでなく、図１３に示すような、患部輪郭に囲まれた領域内に離島状の非照射領域がある場合、この領域を避けたドーナツ状の照射領域を形成することができる。これは打ち抜き照射と呼ばれる機能であり、従来技術で述べたように、従来はこの照射方法を実現するには、多分割絞り装置と外付けのシャドウトレイに取り付けた鉛ブロックとを併用する必要があった。しかし、本発明ではシャドウトレイと鉛ブロックを用いずに打ち抜き照射できるので、シャドウトレイと鉛ブロックを完全に廃止できる。
【００４０】
上記目的のうち（ｄ）を解決する手段として、請求項５、６に記載の発明は、電子線の進行方向に対して、線源位置を中心とする円弧状に可変絞り装置及び／又は多分割絞り装置を移動可能とする手段を設けて照射ヘッドの首振り回転と連動させ、患者の体動を監視して照射対象部位の位置情報を検出する手段と、これに追跡して絞り装置の位置を制御する手段とを設ける。このにように構成することによって、多分割絞り装置をスリット長手方向に、線源を中心として円弧状に揺動させるとともに、これと直交する首振り回転と組み合わせることで、多分割絞り装置の照射野中心軸を、線源を通り、アイソセンター以外の点を通る直線上に自由に移動させることができる。一方、患者の体動を検知する手段を用いて検出した位置情報をもとにして患部の位置座標を決定し、これに追従して多分割絞り装置を動かせば、多分割絞り装置の照射や中心軸は、患者の体動で移動した患部を常に追跡することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図を参照して説明する。
図１は本発明の第一の実施例における放射線治療装置全体の構成図を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、図２は図１における照射ヘッドの側面図、図３はその正面図を示す。図１において、治療台９に寝載された患者４の体軸と水平な軸５にガントリアーム７を架台８に回転可能に支持し、図２に示す電子線の発生源からの電子ビーム１を照射ヘッド６の線源１０に導き、この線源から電子線又はＸ線を患者４の患部に照射する。照射ヘッド６は首振り動作可能な機構を備えており、この機構による照射ヘッドの首振り動作と前記ガントリアーム７の回転動作により患者の治療部位（アイソセンタ３）に適切に電子線又はＸ線が照射されるように図示省略の制御手段により線量が制御される。なお、２は電子線又はＸ線の照射ビーム軸である。
【００４２】
図２、図３において、ガントリーアーム７にある電子線の発生源１１は、ガントリーアームの回転軸５（図１（ａ））と平行に置かれ、その射出口は真空ロータリージョイント２２を介して照射ヘッド６内の偏向電磁石１３ａに接続されている。偏向電磁石１３ａは、電流を制御することによって、電子線のエネルギーごとに磁場強度を変えることができる。偏向電磁石１３ａ、１３ｂと、その下部にある真空窓１４と、ターゲット１５と、円錐状コリメータ１６ａと平坦化フィルタ１７ａと、線量計１８ａと、可変絞り装置１９、２０は照射ヘッド６内に収納され、真空ロータリージョイント２２を介して、首振り回転可能なように軸受２１で支持され、ガントリーアーム７側に固定されたモータ（図示省略）とこれに付随する歯車機構（図示省略）で回転する。回転式エンコーダが内蔵されたモータ、または歯車機構に直接噛合させた外付けのエンコーダやポテンショメータ（図示省略）を使い、これらから得られた位置・速度信号により照射ヘッドの首振り角度と首振り回転速度を制御する。
【００４３】
照射ヘッド６の首振り回転の中心軸は、ターゲット１５の仮想線源（焦点）位置１０を通るように設定する。同時に、電子線の発生源１１から出射された電子線のビーム軸１は、首振り回転軸受２１の回転中心を通り、該軸受の回転面に対して垂直になるように設定する。
【００４４】
また、第一の偏向電磁石１３ａの磁極面は、第一の偏向電磁石に入射する電子線１が、偏向電磁石１３ａの入射口の中心を通り、照射ヘッド６の首振り回転角度によらず常に該偏向電磁石の磁極面に対して平行に入射するように、該首振り回転軸受に対して垂直に設置する。したがって第一の偏向電磁石１３ａに入射する電子線１は、照射ヘッド６が首振り回転しても、常に偏向電磁石１３ａの磁力線に対して垂直に入射して所定の方向に偏向され、該偏向電磁石のの出射口に導かれる。
【００４５】
第二の偏向電磁石１３ｂは、入射する電子線のエネルギーごとに設定された一様磁場を形成する。第一の偏向電磁石１３ａで指定の方向に偏向された電子線の軌道は、第二の偏向電磁石１３ｂ内の一様磁場内で下向きに偏向され、真空窓１４を通ってターゲット１５を通過する。ターゲット１５は、電子線をそのまま通過させる空孔と、電子線をＸ線に変換する金属ターゲット（エネルギーの種類によって複数個）から構成される。
【００４６】
第一の実施例の場合は、ターゲット１５より下部にある絞り装置の構成は、円錐状コリメータ１６ａを用いた従来の装置と全く同様である。本実施例では可変絞り装置として、単体ブロック絞り１９ａと、多分割絞り装置２０ａを組み合わせて用いた構成例を示している。
【００４７】
この構成によれば、照射ヘッドの首振り回転角度に応じて、従来の絞り装置を用いて、より広い範囲にわたって所望の大きさの照射野を形成することができる。図４は、このように照射野を拡大した時の例で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。この図において、患者４を首振り回転方向に設置すれば、該患者の体軸方向に、従来よりも拡大した照射野を形成できる。
【００４８】
図５は本発明による放射線治療装置の第二の実施例における照射ヘッドの正面図である（側面図は図２と同じ）。第二の実施例では、ターゲット１５より下部にある絞り装置の構成において、第一の実施例における円錐状コリメータ１６ａと、円錐状コリメータに合わせた回転体形状の平坦化フィルタ１７ａの代わりに、スリット状コリメータ１６ｂと、スリット状コリメータに合わせた板状の平坦化フィルタ１７ｂを用いており、スリット幅方向の可変絞りの幅は、スリット寸法に合わせて短縮されたものになる。その他の構成は第一の実施例と同様である。この構成によれば、可変絞り装置をスリットの幅に合わせて小型化することができる。詳細については、後述の実施例で説明する。
【００４９】
図６は本発明による放射線治療装置の第三の実施例における照射ヘッドの側面図、図７はその正面図を示す。図６、図７において、ガントリーアーム７にある電子線の発生源１１は、ガントリーアームの回転軸５と平行に置かれ、その出射口は真空ロータリージョイント２２を介して照射ヘッド６内の偏向電磁石１３ａに接続されている。
【００５０】
偏向電磁石１３ａ、１３ｂとその下部にある絞り装置は、照射ヘッド６内に収納され、真空ロータリージョイント２２を介して、首振り回転可能なように軸受２１で支持され、ガントリーアーム７側に固定されたモータ（図示省略）とこれに付随する歯車機構（図示省略）で回転する。回転式エンコーダが内蔵されたモータ、または歯車機構に直接噛合させた外付けのエンコーダやポテンショメータ（図示省略）を使い、これらから得られた位置・速度信号により照射ヘッドの首振り角度と首振り回転速度を制御する。
【００５１】
走査電磁石１２ａ（１３ａ）による電子線の走査点位置と、照射ヘッド６の首振り回転の中心軸は、ターゲット１５の仮想線源（焦点）位置１０と一致するように設定する。
【００５２】
電子線の発生源１１から出射された電子線のビーム軸１は、首振り回転軸受２１の回転中心を通り、該軸受の回転面に対して垂直になるように設定する。
【００５３】
また、第一の偏向電磁石１３ａの磁極面は、該第一の偏向電磁石１３ａに入射する電子線が、該偏向電磁石の入射口の中心を通り、照射ヘッド６の首振り回転角度によらず常に偏向電磁石の磁極面に対して平行に入射するように、首振り回転軸受２１に対して垂直に設置する。したがって第一の偏向電磁石１３ａに入射する電子線は、照射ヘッド６が首振り回転しても、常に該偏向電磁石の磁力線に対して垂直に入射して所定の方向に偏向され、該偏向電磁石の出射口に導かれる。
【００５４】
本実施例では、第一の偏向電磁石１３ａは走査電磁石１２ａを兼用しており、入射する電子線のエネルギーごとに予め設定された範囲で電磁石の磁場を変化させることによって、電子線を指定の方向に拡散して走査しながら、第二の偏向電磁石１３ｂに搬送する。
【００５５】
ここでは図示していないが、第一の偏向電磁石１３ａ（走査電磁石１２ａ）は、２個一対で構成する場合がある。高エネルギーの電子線の場合は、ビームの収束性が比較的良好であるため、走査電磁石１２ａを１個のみで構成することが可能だが、低エネルギーの電子線の場合はビームの収束性が悪いため、該走査電磁石を１個だけで構成すると、走査された電子ビームが搬送途中で拡散してしまい、焦点１０で収束させることが困難になることがある。これに対応する方法として、走査電磁石を２個一対で構成し、２個のうち最初の走査電磁石で拡散させた電子線の軌道を、焦点１０で収束させるように２個目の走査電磁石で軌道を補正する方法がある。この方法は周知であるので、詳細な説明は省略する。
【００５６】
第二の偏向電磁石１３ｂは、入射する電子線のエネルギーごとに設定された一様磁場を形成する。第一の偏向電磁石１３ａで走査されて指定の方向に拡散された各電子線の軌道は、第二の偏向電磁石１３ｂ内の一様磁場内で同じ曲率の円弧を描きながら、仮想線源位置１０で交叉するように偏向され、真空窓１４を通ってターゲット１５を通過する。
【００５７】
仮想線源位置１０で電子線を交叉させるための軌道は、第一の偏向電磁石１３ａで発生させる磁場強度と出射側磁極端の形状、及び第二の偏向磁石１３ｂで発生させる磁場強度と入射側及び出射側磁極端の形状を組み合わせることにより、幾何学的に決定することができる。これも周知であるので、詳細な説明は省略する。
【００５８】
偏向電磁石１３ａ、１３ｂを通過して真空窓１４を通った電子線は、ターゲットに入射する。ターゲット１５は、電子線をそのまま通過させる空孔と、電子線をＸ線に変換する金属ターゲット（エネルギーの種類によって複数個）から構成される。
【００５９】
ターゲット１５の直下にあるスリット状コリメータ１６ｂを通過した電子線またはＸ線は、可変絞り装置で所望の照射野に絞られて照射される。スリット状コリメータ１６ｂの長手方向は電子線の走査方向と一致しており、走査電磁石の制御手段によって、スリット長手方向の線量分布が一様になるよう、電子線が連続的に走査される。
【００６０】
スリット状コリメータ１６ｂを通過した電子線またはＸ線は、平坦化フィルタを通過しないので、平坦化フィルタを使う場合よりも線量率を増加させることができる。またスリットの長手方向において電子線を走査する幅を可変とすれば、走査する幅が小さいほど、照射されるＸ線の線量率をさらに増加させることができる。すなわち小照射野ほど線量率を増加することができる可変絞り装置の構成については、他の実施例で後述する。
【００６１】
図８は本発明による放射線治療装置の第四の実施例における照射ヘッドの側面図、図９はその正面図で、走査電磁石の別構成の実施例である。第一と第二の偏向電磁石１３ａ、１３ｂの構成は図６、図７における構成と同様であるが、本実施例では第一の偏向電磁石１３ａでは走査を行わず、第二の偏向電磁石１３ｂの出射口から出て真空窓１４を通過した電子線を、ターゲット１５の直上に設置した走査電磁石１２ｂで走査するものである。
【００６２】
偏向電磁石１３ａ、１３ｂ内で電子線の走査を行わないので、偏向した電子線の軌道範囲を狭めることができ、この結果、第一、第二の偏向電磁石１３ａ、１３ｂを小型化することができる。また、電子線はエネルギーによらず同じ軌道を描くように磁場強度を設定できるので、偏向電磁石１３ｂの入射及び出射側の磁極端形状を単純化でき、補正用の偏向電磁石を用いなくても、低エネルギーから高エネルギーまでのすべての電子線を焦点（走査点）で収束させることが容易になる。
【００６３】
また、電子線を走査する範囲を、電子線軌道の中心軸に対して左右対称の均等なものにできるため、走査電磁石は極性のみが逆で左右同じ強度の磁場を形成すればよく、この結果、走査電磁石の磁場制御が容易になる。
【００６４】
さらに第一の偏向電磁石１３ａの磁場を走査電磁石１２ｂと組み合わせて制御することで、電子線ビームの焦点１０における収束性・走査点位置ズレを補正することもできる。
【００６５】
図６、図７、または図８、図９に示す可変絞り装置は、縦横二方向に配置された互いに直行する二対の単体ブロック状の絞り１９ａ、１９ｂで構成され、各絞り対はそれぞれスリット状コリメータ１６ａの縦と横の方向に対応し、絞りの装置の制御手段によって各単体ブロックを駆動するモータ（図示せず）などが独立に制御されて動作することで、所望の寸法の照射野形状を形成する。照射野形状は、照射ヘッドの首振り回転角度に対応して制御される。
【００６６】
次に、図１０を用いて照射ヘッド首振り回転と可変絞り装置の組合せ動作によって照射野を形成する方法を説明する。患部形状に対応する不整形の実照射野は、治療計画段階において、それぞれ所望の幅のスリットに分割される。このスリットの幅寸法は、可変絞り装置で形成される照射野の横方向寸法に対応し、スリットの長手方向寸法は、可変絞り装置で形成される照射野の縦方向寸法に対応する。電子線またはＸ線の照射は、図１０の左端から右端に（またはその逆方向に）向かって進行する。まず左端のスリット状照射野と、絞り装置で形成するスリット状照射野が一致するように、照射ヘッドの首振り回転角度と、絞り装置の各単体ブロック絞りの位置を設定する。このスリット状照射野内で所望の線量の電子線またはＸ線を照射する。次に隣のスリット状照射野の位置に対して、照射ヘッドの首振り回転角度と、絞り装置の各単体ブロック絞りの位置を設定し、所望の線量の電子線またはＸ線を照射する。この過程を左端から右隣の各スリット状照射野に対して（またはその逆方向に）順次繰り返し、最終的に全照射野に対する照射を完了する。この手順を列記すると以下のようになる。
【００６７】
（１）治療計画で患部形状に合わせて照射野を任意幅の複数スリットに分割し、スリットごとに照射する線量を決定する。
（２）左端のスリット状照射野に、絞り装置のスリット形状と、照射ヘッドの首振り回転角度を合わせる。
（３）照射を開始し、所望の線量を照射したら照射を停止する。
（４）右隣のスリット状照射野に、絞り装置のスリット形状と、照射ヘッドの首振り回転角度を合わせる。
（５）前記（３）、（４）の手順を繰り返し、右端のスリット状照射野に達したら終了する。
【００６８】
この手順はソフトウェアによって制御される。
この結果、単体ブロック絞りにより不整形の照射野が形成される。
また、従来のように多分割絞りの動作方向に合わせて、照射ビーム軸方向回りに照射ヘッドを回転しなくても任意形状の不整形照射野が形成できることから、照射ヘッド回転機構、駆動機構、回転部のケーブル処理機構、及び電源・制御手段は不要になる。
【００６９】
上記の照射過程は、分割されたスリットごとの照射野形状・位置の設定と、所定の線量の照射とを段階的に繰り返すことで達成されるが、照射野形状の設定精度・スリット内の線量分布状態によっては、スリット間の繋ぎ目で線量分布に不均一な部分が生じる場合がある。また、照射野の分割数（スリット状照射野の数）が多いほど照射時間が長くなる。そこで照射時間を短縮するために、以下の手順で照射することもできる。絞り装置の絞り幅を最小の一定幅に設定し、各スリット状照射野に対して、所望の線量を照射しながら、照射野の移動速度が一定になるように照射ヘッドの首振り回転を連続的に動かし、現在のスリット状照射野から次のスリット状照射野に移る瞬間に、絞り装置の縦方向寸法を変える。これを次々と隣接するスリット状照射野に対して繰り返せば、照射野全体にわたって所望の線量を連続して均等に照射することができる。
【００７０】
さらに、線量分布を均一にする方法として、一回の首振り回転による走査で全線量を照射するのではなく、全線量を整数で割った値を、一回の首振り回転による走査で照射する線量とし、全線量を割った整数回だけ首振り回転による走査を繰り返して照射する。全線量を整数で割ったときに端数が出た場合は、最後の一走査だけ、その端数を加えた線量を照射し、首振り回転の速度を端数の増加分だけ遅くすればよい。また一回の首振り走査の速度を速くするほど、照射時間は短縮される。
【００７１】
以上の手順を列記すると以下のようになる。
（１）治療計画で患部形状を任意幅の複数スリットに分割し、全線量を設定するとともに、線量率と首振り走査回数と首振り走査一回ごとに照射する線量を決定し、首振り走査一回で照射する線量を照射したときに、一回の首振り走査が同期して終了するように、一回ごとの首振り走査の速度を計算して設定する。
（２）絞り装置のスリット幅を最小スリット幅に合わせる。
（３）左端のスリット状照射野の最も左端に絞り装置のスリットの左端が合うように、照射ヘッドの首振り回転角度を合わせ、スリットの長手方向幅を合わせる。
（４）照射を開始し、同時に照射ヘッドの首振り回転を開始する。
（５）左端から右端の各スリット状照射野にかけて、絞り装置のスリットが次のスリット状照射野の位置に達したら、順次絞り装置のスリットの長手方向幅を変える。
（６）絞りのスリットの右端が、全照射野の右端に達したら、走査方向を逆転させ、右端から左端にかけて（５）の手順を、左右逆方向について繰り返す。
（７）上記（５）、（６）の手順を繰り返し、全線量を照射したら、照射を終了し、同時に首振り走査を停止する。
【００７２】
この方法によれば、走査の開始時における立ち上がりの不安定さによる線量分布への影響を最小化することができ、得られる線量分布の均一さを改善することができる。またインターロックが作動することによって照射が途中で一時中断された場合に、中断した位置から残りの線量を再度照射するときにも、中断位置における、立ち上がりの不安定さによる線量分布への影響を最小化することができる。
【００７３】
また、この方法の場合、予め最小スリット幅を一定のものとし、照射ヘッド内のスリット状コリメータをこの幅に合わせておけば、図６、図７、または図８、図９においてスリット幅方向の単体ブロック絞り対を省略することができ、スリット長手方向の単体ブロック絞り対のみとなるため、絞り装置が小型・軽量化される。
【００７４】
図１１は本発明による放射線治療装置に多分割絞り装置を用いた第五の実施例による照射ヘッドの側面図、図１２はその正面図である。多分割絞り装置２０ｂは、スリットの長手方向に分割され、スリットの幅方向に動く多分割絞りブロック（片側のみ）２０ｂと、これと対向する方向にあって、多分割絞りとオーバーラップ可能となるように互いに上下に差を持たせた位置に置かれた１個の単体ブロック絞り１９ａと組合せで構成され、モータなどで駆動される（図示省略）。多分割絞り２０ｂと単体ブロック絞り１９ａは互いに動作方向において干渉しないため、完全にスリットが閉じた状態の照射野を形成できる。この構成によれば、多分割絞りブロック群を２セット対向させて対にする必要がなく、１セットの多分割絞りブロック群のみで多分割絞り装置を構成できる。
【００７５】
また、遮蔽する照射野の幅が、スリットの横幅方向であるため、絞り板の動作方向の長さと移動量を大幅に短縮できる。
多分割絞りと直行する方向に、スリットの長手方向の照射野を設定する一対の単体ブロック絞りを設置することもできるが、多分割絞りの分割数が多く、絞り板の幅が十分狭ければ、スリット長手方向の絞りは多分割絞りで代用できるので、スリット長手方向の単体プロック対を省略できる。図１１、図１２はこのスリット長手方向の単体ブロック絞り対を省略した場合を示している。
【００７６】
また、前記の第二の実施例と同様に、予め最小スリット幅を一定のものとし、照射ヘッド内のスリット状コリメータ１６ｂをこの幅に合わせておけば、単体ブロック絞り１９ｂを省略して、片側の多分割絞り２０ｂのみで絞り装置を構成することができる。したがって絞り装置は大幅に小型軽量化され、絞り装置を収納する照射ヘッドと、照射ヘッドを支持するガントリーアームも小型軽量化することができる。しかも照射ヘッドが小型化することにより、照射ヘッドと患者との距離も拡大されるので、クリアランスが大きくなって操作者の作業性が向上する。
【００７７】
さらに、装置と患者の衝突を回避して安全に治療できる範囲が拡大し、患者位置設定範囲および治療可能範囲が拡大されることにより、治療効果自体を向上させることができる。また、基本的に多分割絞りは、各絞り板がスリット状コリメータに対してスリット幅方向に出し入れされるだけで、結果として形成される照射野は、スリット幅寸法で完全に開いているか、または完全に閉じているかのいずれかの状態（ＯＮ／ＯＦＦ）のみ必要であり、絞り板の先端がスリット内の途中で停止している状態は必要ない。したがって、絞り板の位置の検出及び制御手段は、従来の多分割絞り装置で用いられていた手段（ポテンショメータ、エンコーダなど）に比べて格段に簡単で安価なもの（リミットスイッチなど）となり、位置確認が容易なことから安全性も向上する。
【００７８】
多分割絞りを用いた場合には、患部の輪郭だけでなく、図１３に示すような患部輪郭に囲まれた領域内に離島状の非照射領域がある場合、この領域を避けたドーナツ状の照射領域を形成することができる。したがって、従来の多分割絞り装置単独では不可能な打ち抜き照射が、シャドウトレイを併用せずに多分割絞り装置単独で可能となり、シャドウトレイを完全に廃止できる。
【００７９】
さらに、ＩＭＲＴに適用した場合は、分割されたスリット状照射野ごとに、各絞り板の開閉時間を絞り板ごとに制御して照射線量を制御する方法、あるいは首振り一走査ごとに照射野形状を変え、一走査ごとに照射する線量を制御することにより、従来のＤｙｎａｍｉｃ方式とＳｔｅｐ　ａｎｄ　Ｓｈｏｏｔ方式のいずれでも可能である。しかも、本発明の実施例では上記のような特徴があるので、従来の多分割絞り装置では形成できなかった複雑な線量分布を、首振り照射で拡大された照射野全面にわたって、安全かつ正確に、しかも安価に得ることができる。
【００８０】
図１４、図１５に本発明の放射線治療装置の第六の実施例による照射ヘッドの構成を示す。
この場合の絞り装置は、従来装置の絞り装置、あるいは本発明の第三又は第四のいずれの絞り装置でも構成可能である。
【００８１】
絞り装置は、照射ヘッドの首振り回転方向に対して直行する方向に、円弧軌道のレール２３（図の例では絞り装置側に固定）を有するリニアガイドなどの移動ユニット２４（図の例では照射ヘッド側に固定）で支持され、送りネジ機構などの手段を介してモータ（図示省略）などにより駆動され、エンコーダ（図示省略）などにより位置を検出する。患者の位置情報は、患者の体表面などを基準として位置決めされた、レーザー変位計などの手段により計測される。この計測および制御手段は周知あるので、その説明は省略する。
【００８２】
レール２３は線源１０を中心とする円弧形状であるため、これに支持された絞り装置は、線源１０を中心とする円弧状に揺動可能である。この絞りの揺動と、照射ヘッドの首振り回転とを組み合わせて、計測手段によって入手した患者位置情報に基づいてソフトウェアによって制御することにより、患者の体動に追従して、患部の中心に一致するように多分割絞りの中心を移動させ、連続して照射することができる。
【００８３】
一方、照射ビーム軸２をアイソセンター３以外の点に合わせることができる機能により、患者の位置に合わせて絞り装置の位置を修正することもできる。この機能を使えば、治療台上で最初に患者の位置決めをする際に、患部を必ずしもアイソセンター３に一致させる必要がなく、患者を治療台天板上で固定してから、患部の位置に絞り装置の中心（照射ビーム軸２）を合わせることができる。これは、治療台を共用して同一室内に治療装置と治療計画装置を設置した場合、あるいは治療装置のガントリーアームと治療計画装置のガントリーアームを一体化した場合などにおいて、治療計画装置で患部の位置決めを行った後で、同一治療台上に患者を載せたまま継続して治療を実施するときに、患部をアイソセンター位置に合わせるための、治療台天板上での患者移動が必要ないことを意味する。
【００８４】
この結果、患者移動に伴って生じる患部の位置ずれがなくなって治療精度が向上するとともに、移動に伴う不快感を患者に与えることがなくなる。また治療台による左右方向位置の微調整が必要なくなり、治療台の構造を簡略化できる。例えば、従来の治療用寝台よりも構造が簡単な、診断用寝台を使用することもできる。
【００８５】
さらに、従来はアイソセンターと患部の位置が一致するように患者を位置決めしていたため、患部が患者の正中軸から離れた位置にあると、治療台の左右動を使って天板を中央からシフトさせる必要があったが、本実施例によれば患者を天板中央に固定することができる。この結果、特に体幹部の定位法において、ガントリーアームに対する患者の相対的位置を、床面に対して平行に回転させる場合に、天板の左右シフトがなくなる分、治療装置と患者が衝突することなく安全に治療できる範囲が拡大される。
【００８６】
さらに、ガントリーアーム角度ごとに首振り回転と照射ヘッドの揺動を組み合わせて、ソフトウェアによって制御することにより、アイソセンター以外の任意の一点に対して、多門照射、回転照射、原体照射、三次元集光照射などのガントリーアーム回転を伴った照射を行うことも可能になる。
【００８７】
【発明の効果】
以上、本発明によって得られる効果をまとめると以下のようになる。
（１）照射ヘッドの首振り回転が可能になり、絞り装置の大きさによらずに、照射ヘッド首振り回転角度に応じて、所望の大きさの照射野を形成することができる。
【００８８】
（２）電子線走査方式であるため、平坦化フィルタを廃止でき、従って線量率を高めることができる。これは照射野寸法が小さいほど効果が大きくなり、定位法などのように小照射野で照射する場合に最適である。また電磁気的走査は一次元であるため、二次元で走査する場合と比較して、線量分布を一様にする制御は簡単なものになる。
【００８９】
（３）照射ヘッド首振り回転角度に応じてスリットの寸法と形状を順次連続的に変化させることにより、モノブロック状絞りで不整形照射野を形成することができる。また、従来のように多分割絞りの動作方向に合わせて、照射ビーム軸方向回りに照射ヘッドを回転しなくても任意形状の不整形照射野が形成できることから、照射ヘッド回転機構、駆動機構、回転部のケーブル処理機構、及び電源・制御手段を廃止できる。
【００９０】
（４）多分割絞り装置において、多分割絞りブロック群２セットを対向させて対にする必要がなく、１セットのみで構成できる。また、絞り板の動作方向の長さと移動量を大幅に短縮できる。この結果、多分割絞り装置は大幅に小型軽量化され、絞り装置を収納する照射ヘッドと、照射ヘッドを支持するガントリーアームも小型軽量化することができる。
【００９１】
（５）照射ヘッドを小型化することにより、照射ヘッドと患者との距離も拡大されるので、クリアランスが大きくなって操作者の作業性が向上する。さらに、装置と患者の衝突を回避して安全に治療できる範囲が拡大し、患者位置設定範囲および治療可能範囲が拡大されることにより、治療効果自体を向上させることができる。
【００９２】
（６）従来の多分割絞り装置単独では不可能な打ち抜き照射が、シャドウトレイを併用せずに多分割絞り装置単独で可能となり、シャドウトレイを完全に廃止できる。
【００９３】
（７）計測手段によって入手した患者位置情報に基づき、患者の体動に追従して、患部の中心に一致するように多分割絞りの中心を移動させ、連続して照射することができる。
治療台上で最初に患者の位置決めをする際に、患部を必ずしもアイソセンターに一致させる必要がなく、患者を治療台天板上で固定してから、患部の位置に絞り装置の中心を合わせることができる。この結果、患者移動に伴って生じる患部の位置ずれがなくなって治療精度が向上するとともに、移動に伴う不快感を患者に与えることがなくなる。また治療台による左右方向位置の微調整が必要なくなり、治療台の構造を簡略化できる。
【００９４】
（８）患者を天板中央に固定することができるので、特に体幹部の定位法において、ガントリーアームに対する患者の相対的位置を、床面に対して平行に回転させる場合に、天板の左右シフトがなくなる分、治療装置と患者が衝突することなく安全に治療できる範囲が拡大される。
【００９５】
（９）さらにガントリーアーム回転と首振り回転と照射ヘッドの揺動を組み合わせて、ソフトウェアによって制御することにより、アイソセンター以外の任意の一点に対して、回転照射、原体照射、三次元集光照射を行うことも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射線治療装置全体の構成図。
【図２】本発明による放射線治療装置の第一の実施例における照射ヘッドの側面図。
【図３】本発明による放射線治療装置の第一の実施例における照射ヘッドの正面図。
【図４】第一の実施例で照射野を拡大する時の患者設置例を示す図。
【図５】本発明による放射線治療装置の第二の実施例における照射ヘッドの正面図。
【図６】本発明による放射線治療装置の第三の実施例における照射ヘッドの側面図。
【図７】本発明による放射線治療装置の第三の実施例における照射ヘッドの正面図。
【図８】本発明による放射線治療装置の第四の実施例における照射ヘッドの側面図。
【図９】本発明による放射線治療装置の第四の実施例における照射ヘッドの正面図。
【図１０】本発明による照射野形成方法の説明図。
【図１１】本発明による放射線治療装置に多分割絞り装置を用いた第五の実施例による照射ヘッドの側面図。
【図１２】本発明による放射線治療装置に多分割絞り装置を用いた第五の実施例による照射ヘッドの正面図。
【図１３】打ち抜き照射における照射野形成の説明図。
【図１４】本発明による放射線治療装置の第六の実施例における照射ヘッドの側面図。
【図１５】本発明による放射線治療装置の第六の実施例における照射ヘッドの正面図。
【符号の説明】
１…電子ビーム、２…照射ビーム軸、３…アイソセンター、４…患者、５…水平回転軸、６…照射ヘッド、７…ガントリーアーム、８…架台、９…治療台、１０…線源、１１…電子線発生源、１２ａ，１２ｂ…走査電磁石、１３ａ，１３ｂ…偏向電磁石、１４…真空窓、１５…ターゲット、１６ａ…円錐状固定コリメータ、１６ｂ…スリット状固定コリメータ、１７ａ…平坦化フィルタ（回転体形状）、１７ｂ…平坦化フィルタ（板状）、１８ａ，１８ｂ…透過型線量計、１９ａ，１９ｂ…単体ブロック絞り、２０ａ，２０ｂ…多分割絞り、２１…首振り回転軸受、２２…真空ロータリージョイント、２３…円弧状レール、２４…移動ユニット
【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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