(57)【要約】  放射線ビームのコリメーションを行うためのコリメーションシステムは、第１のマルチリーフコリメータ及び第２のマルチリーフコリメータを有し、第２のマルチリーフコリメータは、放射線ビームが当該第２のマルチリーフコリメータを通過する前に第１のマルチリーフコリメータを通過し、放射線ビームがその標的に当たる前に当該第２のマルチリーフコリメータを通過するように構成される。第１のマルチリーフコリメータの各リーフ及び第２のマルチリーフコリメータの各リーフは、互いに独立に移動するように構成されてもよい。
2018535022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源からの放射線ビームのコリメーションを行うためのコリメーションシステムであって、上記ビームは標的に方向付けられ、
上記コリメーションシステムは、
複数のリーフを有する第１のマルチリーフコリメータと、
複数のリーフを有する第２のマルチリーフコリメータであって、上記放射線ビームが当該第２のマルチリーフコリメータを通過する前に上記第１のマルチリーフコリメータを通過し、上記放射線ビームが標的に当たる前に当該第２のマルチリーフコリメータを通過するように構成された第２のマルチリーフコリメータとを備え、
上記第１のマルチリーフコリメータの各リーフ及び上記第２のマルチリーフコリメータの各リーフは、互いに独立に移動するように構成され、
上記第１のマルチリーフコリメータ及び上記第２のマルチリーフコリメータの少なくとも一方はダブルフォーカス型である、
コリメーションシステム。
【請求項２】
上記第１のマルチリーフコリメータ及び上記第２のマルチリーフコリメータの両方がダブルフォーカス型である、
請求項１記載のコリメーションシステム。
【請求項３】
上記第１のマルチリーフコリメータ及び上記第２のマルチリーフコリメータは、リーフ間ギャップを介する放射線の漏れを低減するようにわずかに焦点がずらされるように構成される、
請求項２記載のコリメーションシステム。
【請求項４】
上記第１のマルチリーフコリメータ及び上記第２のマルチリーフコリメータは、約１センチメートルだけ焦点がずらされるように構成される、
請求項３記載のコリメーションシステム。
【請求項５】
上記第１のマルチリーフコリメータは焦点を有し、上記第２のマルチリーフコリメータは焦点を有し、上記第１のマルチリーフコリメータの焦点は上記第２のマルチリーフコリメータの焦点とは異なる、
請求項２〜４のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【請求項６】
上記第１のマルチリーフコリメータ及び上記第２のマルチリーフコリメータの互いに異なる焦点は、上記第１のマルチリーフコリメータ及び上記第２のマルチリーフコリメータの間の半影部の一致を改善する、
請求項５記載のコリメーションシステム。
【請求項７】
上記第１のマルチリーフコリメータの焦点は有効な線源の点であり、上記第２のマルチリーフコリメータの焦点は有効な線源の点から移動されている。
請求項５又は６記載のコリメーションシステム。
【請求項８】
上記第１のマルチリーフコリメータ及び上記第２のマルチリーフコリメータは、上記第１及び第２のマルチリーフコリメータの各リーフの幅より細いビームのコリメーションを行うようにさらに構成される、
請求項１〜７のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【請求項９】
上記第１のマルチリーフコリメータの各リーフは、上記第２のマルチリーフコリメータの各リーフとほぼ同じ幅を有する、
請求項１〜８のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【請求項１０】
上記第１のマルチリーフコリメータの各リーフは互いに直に隣接し、上記第２のマルチリーフコリメータの各リーフは互いに直に隣接する、
請求項１〜９のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【請求項１１】
上記第１のマルチリーフコリメータにおける互いに隣接したリーフ間のギャップと、上記第２のマルチリーフコリメータにおける互いに隣接したリーフ間のギャップとは、放射線の漏れを低減するように最小化される、
請求項１〜１０のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【請求項１２】
上記第１のマルチリーフコリメータ及び上記第２のマルチリーフコリメータの両方の各リーフは、約４ｍｍの幅を有する、
請求項１〜１１のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【請求項１３】
上記第１のマルチリーフコリメータの各リーフ及び上記第２のマルチリーフコリメータの各リーフは、それらの幅の約５０％だけオフセットされる、
請求項１〜１２のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【請求項１４】
上記第１のマルチリーフコリメータの各リーフの厚さと、上記第２のマルチリーフコリメータの各リーフの厚さとは、ほぼ同じである、
請求項１〜１３のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【請求項１５】
上記第１のマルチリーフコリメータの各リーフの厚さと、上記第２のマルチリーフコリメータの各リーフの厚さとはそれぞれ、放射線ビームを医療放射線治療のために十分に減衰させるのに十分である、
請求項１〜１４のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【請求項１６】
上記第１のマルチリーフコリメータ及び上記第２のマルチリーフコリメータの両方の各リーフは、約５．５ｃｍの厚さを有する、
請求項１５記載のコリメーションシステム。
【請求項１７】
上記各リーフの互いに嵌合する面は直線状のエッジを有する、
請求項１〜１６のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【請求項１８】
上記各リーフの互いに嵌合する面は、さねはぎインターフェースを提供するように機械加工される、
請求項１〜１７のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【請求項１９】
上記各リーフの互いに嵌合する面は、段差型インターフェースを提供するように機械加工される、
請求項１〜１８のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【請求項２０】
上記第１及び第２のマルチリーフコリメータの各リーフは、減衰材料とは別個のフレームを利用するリーフアセンブリを備える、
請求項１〜１９のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【請求項２１】
上記フレームはステンレス鋼合金からなり、上記減衰材料はタングステン合金である、
請求項２０記載のコリメーションシステム。
【請求項２２】
上記第１のマルチリーフコリメータは、３４個のリーフをそれぞれ含む２つのバンクを有し、
上記第２のマルチリーフコリメータは、３５個のリーフをそれぞれ含む２つのバンクを有する、
請求項１〜２１のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【請求項２３】
上記標的に最も近接する上記コリメーションシステムのエッジは、放射線アイソセンタから６０ｃｍ未満である、
請求項１〜２２のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【請求項２４】
上記システムはコリメータジョーを含まない、
請求項１〜２３のうちの１つに記載のコリメーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、放射線ビームのコリメーション（照射野限定又は絞り）又は整形を行うためのシステム及び方法に関する。
【０００２】
関連出願．
本願は、２０１５年１１月２４日に出願された米国仮出願６２／２５９５７０号の利益を主張し、これは参照によって本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
コリメータは、典型的には、タングステンなどのように高い原子番号の材料からなり、従って、放射線量を大幅に減衰させることができる。コリメータは、例えば、正確な医療用放射線治療を提供する目的で放射線ビームを整形するために使用されてもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、放射線ビームのコリメーション又は整形を行うためのシステム及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの実施例において、コリメーションシステムは、放射線源からの放射線ビームのコリメーションを行い、ビームは標的に方向付けられる。コリメーションシステムは、多数のリーフを有する第１のマルチリーフコリメータと、多数のリーフを有する第２のマルチリーフコリメータとを含む。コリメーションシステムは、放射線ビームが当該第２のマルチリーフコリメータを通過する前に第１のマルチリーフコリメータを通過し、放射線ビームが標的に当たる前に当該第２のマルチリーフコリメータを通過するように構成される。第１のマルチリーフコリメータの各リーフ及び第２のマルチリーフコリメータの各リーフは、互いに独立に移動するように構成される。第１のマルチリーフコリメータ及び第２のマルチリーフコリメータの少なくとも一方はダブルフォーカス型である。
【０００６】
いくつかの変形例において、以下の特徴のうちの１つ又は複数は、オプションで、任意の実施可能な組み合わせで含まれてもよい。
【０００７】
第１のマルチリーフコリメータ及び第２のマルチリーフコリメータは、それらの両方がダブルフォーカス型であってもよく、リーフ間ギャップを介する放射線の漏れを低減するようにわずかに焦点がずらされるように構成されてもよく、約１センチメートルだけ焦点がずらされるように構成されてもよい。
【０００８】
第１のマルチリーフコリメータは焦点を有してもよく、第２のマルチリーフコリメータは焦点を有してもよく、第１のマルチリーフコリメータの焦点は第２のマルチリーフコリメータの焦点とは異なってもよい。第１のマルチリーフコリメータ及び第２のマルチリーフコリメータの互いに異なる焦点は、第１のマルチリーフコリメータ及び第２のマルチリーフコリメータの間の半影部の一致を改善してもよい。第１のマルチリーフコリメータの焦点は有効な線源の点であってもよく、第２のマルチリーフコリメータの焦点は有効な線源の点から移動されている。第１のマルチリーフコリメータ及び第２のマルチリーフコリメータは、第１及び第２のマルチリーフコリメータの各リーフの幅より細いビームのコリメーションを行うようにさらに構成されてもよい。
【０００９】
第１のマルチリーフコリメータの各リーフは、第２のマルチリーフコリメータの各リーフとほぼ同じ幅を有してもよい。第１のマルチリーフコリメータの各リーフは互いに直に隣接してもよく、第２のマルチリーフコリメータの各リーフは互いに直に隣接してもよい。
【００１０】
第１のマルチリーフコリメータにおける互いに隣接したリーフ間のギャップと、第２のマルチリーフコリメータにおける互いに隣接したリーフ間のギャップとは、放射線の漏れを低減するように最小化されてもよい。
【００１１】
第１のマルチリーフコリメータ及び第２のマルチリーフコリメータの両方の各リーフは、約４ｍｍの幅を有してもよい。
【００１２】
第１のマルチリーフコリメータの各リーフ及び第２のマルチリーフコリメータの各リーフは、それらの幅の約５０％だけオフセットされてもよい。
【００１３】
第１のマルチリーフコリメータの各リーフの厚さと、第２のマルチリーフコリメータの各リーフの厚さとは、ほぼ同じであってもよく、又は、放射線ビームを医療放射線治療のために十分に減衰させるのにそれぞれ十分であってもよく、又は、約５．５ｃｍであってもよい。
【００１４】
各リーフの互いに嵌合する面は、直線状のエッジを有してもよく、又は、さねはぎインターフェースを提供するように機械加工されてもよく、又は、段差型インターフェースを提供するように機械加工されてもよい。
【００１５】
第１及び第２のマルチリーフコリメータの各リーフは、減衰材料とは別個のフレームを利用するリーフアセンブリを備えてもよい。フレームはステンレス鋼合金からなってもよく、減衰材料はタングステン合金であってもよい。
【００１６】
第１のマルチリーフコリメータは、３４個のリーフをそれぞれ含む２つのバンクを有してもよく、第２のマルチリーフコリメータは、３５個のリーフをそれぞれ含む２つのバンクを有してもよい。
【００１７】
標的に最も近接する上記コリメーションシステムのエッジは、放射線アイソセンタから６０ｃｍ未満であってもよい。コリメーションシステムは、オプションで、コリメータジョーを含まなくてもよい。
【００１８】
本要旨の実施例は、本明細書に提供した説明に沿った方法を含むとともに、説明した特徴の１つ又は複数を実装する動作を１つ又は複数の機械（例えばコンピュータなど）に実行させるように作用する、有形的に具体化された機械可読媒体を備える物品を含む可能性があるが、これらに限定されない。同様に、１つ又は複数のプロセッサと、この１つ又は複数のプロセッサに接続された１つ又は複数のメモリとを含む可能性があるコンピュータシステムも企図される。機械可読の記憶媒体を含んでもよいメモリは、本明細書で説明した動作の１つ又は複数を１つ又は複数のプロセッサに実行させる１つ又は複数のプログラムを含み、符号化し、格納し、又は同様のことを行ってもよい。本要旨の１つ又は複数の実施例に沿った、コンピュータで実装した方法は、単一の計算システムにおいて又は複数の計算システムにわたって存在する１つ又は複数のデータプロセッサによって実施可能である。そのような複数の計算システムは、ネットワーク（例えば、インターネット、無線ワイドエリアネットワーク、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、有線ネットワークなど）上の接続を含むがこれらに限定されない１つ又は複数の接続を介して、また、複数の計算システムのうちの１つ又は複数の間の直接接続を介して、又は他のものを介して接続可能であり、データ、コマンド、又は他の命令などを交換可能である。
【００１９】
本明細書で説明した対象の１つ又は複数の変形例に係る詳細事項は、添付の図面及び以下の発明の詳細な説明において説明される。本明細書で説明した対象の他の特徴及び利点は、発明の詳細な説明及び図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。ここに開示した要旨の所定の特徴が特定の実施例に関して説明目的で記述されるが、そのような特徴が限定を意図していないことは容易に理解されるべきである。保護される要旨の範囲は、本開示に添付した特許請求の範囲によって定義されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】放射線源を備えたコリメーション装置の例示的な使用を示す概略図である。
【図２】例示的なマルチリーフコリメータと、それが開口を作成できる方法とを示す概略図である。
【図３】本開示の所定の態様に係る例示的な２段式のコリメーション装置の概略図である。
【図４Ａ】２段式のコリメーション装置が放射線ビームのコリメーションを行うことができる方法を示す概略図である。
【図４Ｂ】２段式のコリメーション装置が放射線ビームのコリメーションを行うことができる方法を示す概略図である。
【図５】本開示の所定の態様に係る例示的な２段式のコリメーション装置の等尺の概略図である。
【図６】本開示の所定の態様に係る例示的な２段式のコリメーション装置の概略図である。
【図７】段差型リーフの設計を利用する例示的な２段式のコリメーション装置の概略図である。
【図８】本開示の所定の態様に係る、追加の駆動ハードウェアを備えた例示的な２段式のコリメーション装置の概略図である。
【図９】本開示の所定の態様に係る、追加のガイドハードウェアを備えた例示的な２段式のコリメーション装置の概略図である。
【図１０】本開示の所定の態様に係る例示的なリーフアセンブリの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
添付の図面は、ここに組み込まれ、本明細書の一部を構成する。添付の図面は、本明細書に開示した対象の所定の態様を示し、発明の詳細な説明とともに、開示した実施例に関連付けられた原理のうちの一部についての説明を支援する。
【００２２】
図１に、コリメーション装置／システムの例示的な使用を示す。図示するように、コリメーション装置１０２は、放射線源１０４から発する放射線ビーム１０６の経路に配置される。コリメーション装置１０２は、放射線ビーム１０６が標的１０８に向かって伝搬するとき、放射線ビーム１０６の選択的な減衰を可能にする。放射線源１０４は、例えば、放射性同位体、重イオン加速器、電子又は光子ビームを生成するための線形加速器、などであってもよい。本開示の技術は、放射線ビームが利用される任意の分野で使用されてもよいが、ここで説明した実施形態では、標的１０８として医学的な患者を示す。
【００２３】
図２は、マルチリーフコリメータ（又はＭＬＣ）として知られる特定のタイプのコリメーション装置を示す。図示した例示的なＭＬＣ２００は、可動リーフ２０２のバンクと、それに対向する可動リーフ２０４の第２のバンクとを含む。そのような装置において、各リーフ２０６は、開口２１２の整形を可能にするために独立に調整可能である。これにより、治療のための所望の形状になるようにビームのコリメーションを行う。
【００２４】
ＭＬＣ２００における各リーフは、幅２０８及び高さ１１０（高さは図１に示される）を有するように記述されてもよい。高さ１１０はリーフの「厚さ」と記述されてもよく、これは、ＭＬＣ２００によるビーム１０６の減衰量を決定する際に重要である。減衰量は、ＭＬＣのリーフを作る材料によっても影響を受け、従って、タングステン、タングステン合金、タンタル、タンタル合金、鉛、鉛合金、などのような高減衰の材料が使用される。
【００２５】
図３において、本開示で企図された例示的なコリメーションシステムを示し、これは複数「段」のＭＬＣを備える。例えば、図示した実施形態は、第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４を含む。これらのＭＬＣは、それらの減衰値が放射線ビーム１０６に関して加算されるように積み重ねられる。第１のＭＬＣ３０２は、第２のＭＬＣ３０４よりも放射線源１０４に近接して位置し、その結果、放射線ビーム１０６は、第２のＭＬＣ３０４を通過する前に第１のＭＬＣ３０２を通過する。ここに図示した実施形態は互いに積み重ねられた２つのＭＬＣ（２段式のＭＬＣ）を示すが、本開示の全体的な開示内容に従って追加のＭＬＣを追加可能であること（例えば３つの積み重ね）が企図される。
【００２６】
コリメーション装置が放射線源１０４へ近接して配置されることは共通であるが、本開示は、コリメーション装置を標的又は患者により近接するように移動させる実施形態を企図する。例えば、本開示の好ましい実施例は、標的／患者によって所望の穴又は体積が占有されるという限定なしに、コリメーション装置を標的に可能な限り近接するように移動させる。ある好ましい実施例では、標的１０８に最も近接するコリメーション装置のエッジ（すなわち、放射線源１０４から最も遠い第２のＭＬＣ３０４のエッジ）は、アイソセンタから６０ｃｍ未満であり、好ましくはアイソセンタから約５０ｃｍである。そのような設計により、組み立て中にコリメーション装置の位置決めを容易にし、ビームの半影部を削減することが企図される。
【００２７】
図４Ａ及び図４Ｂは、例示的な２段式のＭＬＣシステムによってビームのコリメーションがどのように行うことができるかを示す概略図である。両方の図に示すように、第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４における各リーフは、各リーフの幅の半分だけ、又は、各リーフの幅の約半分だけオフセットされる。第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４における各リーフは、互いに独立に移動可能である。図４Ａにおいて、ビーム１０６が通過可能である最小の開口（リーフの幅に対応する寸法を有する）を作成するために、第１のＭＬＣ３０２における１つのリーフ及び第２のＭＬＣ３０４における１つのリーフが引き込まれてもよい。その結果、これらのＭＬＣの各リーフは、第１及び第２のマルチリーフコリメータのそれぞれの各リーフの幅より細いビームのコリメーションを可能にするように、互いにオフセットされる。
【００２８】
１つの特定の実施例では、第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４の両方におけるリーフの幅が約８．３ｍｍであるとき、そのようなビームの幅は４．１５ｍｍであってもよい。図４Ｂは、これらのＭＬＣのうちの一方の２つのリーフが引き込まれ、他方のＭＬＣにおける重複するリーフが引き込まれる場合、放射線ビーム１０６が通過可能である２番目に小さな開口が作成され、例えばビームが幅８．３ｍｍを有することを示す。
【００２９】
１つの実施例において、複数のＭＬＣが互いに積み重ねられ、各ＭＬＣにおける各リーフはほぼ同じ幅を有し、第１のＭＬＣ３０２におけるでリーフは、第２のＭＬＣ３０４におけるリーフから、（図４に示すように）それらの幅の半分だけオフセットされる。そのような実施例におけるＭＬＣのリーフは、典型的なＭＬＣに対してほぼ同じ分解能をなお達成しながら、典型的なＭＬＣの約２倍の幅を有するように設計されてもよい。例えば、アイソセンタにおいて５ｍｍの分解能を達成するために、典型的な単一のＭＬＣは約２．５ｍｍの幅を有するリーフを必要とするが、一方、オフセットを備えた２段式の設計では、同じ分解能を達成しながら、リーフは約５ｍｍの幅を有してもよい。そのような設計は、機械加工の容易さのために、又は、接続する機器のためにより多くの材料を提供するために、又は、リーフとインターフェースをとるためには望ましい可能性がある。
【００３０】
図５は、２段式のＭＬＣ３０２及び３０４を示す、図３の例示的なコリメーションシステムの等尺図である。例示的なコリメーションシステムは、ビームの減衰量を加算する効果を有するように配置された複数のＭＬＣを含むので、個々のＭＬＣのそれぞれにおけるリーフは、標準的な単一のＭＬＣのコリメーションシステムにおける各リーフに比較して、減少した高さ又は厚さを有してもよい。一例として、２つのＭＬＣが利用される場合、各ＭＬＣにおける各リーフは、同じ材料からなる典型的な単一のＭＬＣにおける各リーフの高さの約半分であってもよい。これにより個々のリーフの重量を削減することができ、それらを制御しやすくし、より迅速に移動できるようにし、従って、全治療期間を短縮することができる。さらに、（好ましくは、また、以下で詳述するように）コリメータが焦点を合わせるように又はダブルフォーカス型に設計される場合、ビームに曝された各ＭＬＣの各エッジはより大きな減衰を有し、各ＭＬＣのそれぞれの各リーフの高さはさらに減少されてもよい。
【００３１】
図４に示すビームコリメーション特徴と、ここで説明したビーム減衰の重要性とを仮定すると、本開示の好ましい実施例は、第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４のために、同じ又はほぼ同じのリーフの高さを利用する。第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４の両方が放射線ビーム１０６の整形を担当するので、第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４の両方はそれぞれ、好ましくは、放射線ビーム１０６を、一例としては医療放射線治療のために十分に減衰させるのに十分なリーフの高さで設計される。１つの特定の実施例では、第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４の両方のリーフは、１７．５ｇｍ／ｃｃ以上の密度を有するタングステン合金（例えば、５：５：９０  Ｃｕ：Ｎｉ：Ｗ）からなり、約５．５ｃｍの厚さをそれぞれ有する。好ましい例示的なコリメーションシステムは、第１のＭＬＣ３０２の各バンクにおいて３４個のリーフを含み、第２のＭＬＣ３０４の各バンクにおいて３５個のリーフを含んでもよいが、各バンクにおいて異なる解像度及び個数のリーフが企図される。
【００３２】
本開示の技術で使用されるＭＬＣは、図面に示すように（線形のリーフの動きと丸められたリーフの端部とを有するような非フォーカス型コリメータを使用する場合とは対照的に）、ダブルフォーカス型であることが好ましい。リーフの面を定義するビームのすべてが放射線源に逆投影するとき、各ＭＬＣはダブルフォーカス型である。例えば、図１を参照すると、放射線ビーム１０６は放射線源１０４から扇形に発する。例示的なコリメーションシステムは、（例えば図１及び図３に示すように）弧に沿って引き込まれる曲がったリーフを利用するので、各リーフのエッジは、それらが引き込まれるとき、常に、放射線源１０４に逆投影するラインを表す。そのような設計によって、リーフの厚さ全体は、ビーム１０６がコリメーション装置を通過するとき、ビーム１０６を減衰させ、各リーフがどの程度の距離にわたって引き込まれるかにかかわらず、低い半影部を備えたより鋭いビームエッジをもたらす。
【００３３】
ビーム１０６のコリメーションを行うリーフの４つすべての面が放射線源に逆投影する場合、コリメーションシステムは「ダブル」フォーカス型である。図５は、放射線源１０４からの距離に応じて増大する各リーフの幅によって、ＭＬＣがビーム１０６の焦点を他の次元に合わせるために使用可能な方法を示す。図５において、例えば、ＭＬＣ３０２の上部におけるリーフの幅が最も細い。幅は、ＭＬＣ３０２のリーフの下部においてより大きくなり、第２のＭＬＣ３０４におけるリーフの上部においてさらに大きくなり、ＭＬＣ３０４におけるリーフの下部において最も大きくなる。この設計を図６にも示す。
【００３４】
１つの実施例では、リーフ設計の焦点は意図的にわずかにずらされる。例えば、リーフの面は、実際の放射線源の上又は下に１〜２センチメートルの点に投影するように設計されてもよい。このようにわずかに焦点をずらすことは、ビームの半影部に小さな影響のみを与えるが、各リーフ間の空間（すなわちリーフ間ギャップ）を介する放射線の漏れを大幅に低減することができる。
【００３５】
他の実施例において、第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４は互いに異なる焦点を有する。従って、ＭＬＣが移動する弧は、ある時点において互いに交差するが、それらの境界内では互いに十分な隙間を有するように設計可能である。互いに異なる焦点は、それらが線源から異なる距離にあっても、第１のマルチリーフコリメータ及び第２のマルチリーフコリメータの間の半影部の一致を改善するように選択されてもよい。例えば、第１のＭＬＣの焦点は有効な線源の点に配置されてもよく、第２のＭＬＣの焦点は有効な線源の点から移動されてもよい。そのような例示的な設計は、下方のＭＬＣの半影部を上方のＭＬＣの半影部とより良好に一致するように増大させ、第１のＭＬＣ及び第２のＭＬＣによって整形されたビームエッジの線量測定のより良好な一致を提供するであろう。
【００３６】
従来技術に係る、非フォーカス型のＭＬＣでは、ビームの開口の外部における放射線の漏れを防ぐために、コリメータジョー（jaws）が必要である。従来技術に係るＭＬＣの丸められたリーフの端部が、完全に閉じられたときであっても、放射線を十分に阻止することができないので、多くの場合、閉じられたリーフの端部は所定の位置に移動され、ここで、従来技術に係るコリメータジョーによって阻止される。ダブルフォーカス型のリーフの利用は、妥当な厚さを有する互いに隣接して積み重ねられたＭＬＣ（リーフが対向する位置において互いにオフセットされる）が透過の阻止に十分になる程度に、リーフの端部における漏れと、半影部とを制限する。これにより、従来技術に係るコリメータジョーが不要になる。従って、本開示は、コリメータジョーを含まないコリメーションシステムを企図する。
【００３７】
本開示の好ましい実施例はダブルフォーカス型ＭＬＣを利用するが、シングルフォーカス型又は非フォーカス型ＭＬＣを利用すること、又は、複数の積み重ねられたＭＬＣにわたる複数のフォーカス型の混合物を利用することも企図される。
【００３８】
フォーカス型の実施例における第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４の各リーフの幅を比較する場合、上述したように、リーフ幅は、放射線源１０４からの距離に応じて連続的に増大する。上述したように、本開示の好ましい実施例は、第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０においてほぼ同じ幅を備えたリーフ設計を含む。このように説明される場合、「ほぼ同じ幅」とは、第１のＭＬＣ３０２における各リーフの下部の幅が、第２のＭＬＣ３０４における各リーフの上部の幅とほぼ同じである（すなわち、単にわずかに小さい）ことを意味する。言い換えると、第１及び第２のＭＬＣにおけるフォーカス型の各リーフは、（例えば図５及び図６に示すように）フォーカス型の設計を提供するために必要である、放射線源１０４からさらに延びるように各リーフに沿って追加されている小さな追加の幅を含んで、ほぼ同じ幅を有するものと見なすことができる。
【００３９】
好ましい実施例が、第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４における各リーフの幅がほぼ同じであるリーフ設計を利用する一方、本開示は、互いに積み重ねられたＭＬＣの間で各リーフの幅が互いに異なっていてもよい設計を企図する。
【００４０】
本開示の好ましい実施例では、第１のＭＬＣ３０２における各リーフは、互いに直に隣接しているか接触し、第２のＭＬＣ３０４における各リーフは、互いに直に隣接しているか接触している。この実施例では、第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４の両方における互いに隣接した各リーフ間のギャップは、相対運動をなお許容しながら、リーフ間の放射線の漏れを最小化するように最小化される。このタイプの実施例は、例えば、図４、図５、及び図６に図示している。
【００４１】
ＭＬＣの各リーフが互いに独立に移動可能であるので、それらの間に、幾分の放射線が通過する可能性がある小さなギャップが必ず存在する。本開示のコリメーションシステムは、好ましくは、放射線ビーム１０６が第１のＭＬＣ３０２におけるリーフギャップを通過せずに直接的に第２のＭＬＣ３０４におけるリーフギャップを通過するように、リーフ間のギャップが整列しないように、第１のＭＬＣ３０２の各リーフ及び第２のＭＬＣ３０４の各リーフが配置されることを企図する。代わりに、両方のＭＬＣのリーフ間ギャップを介してビームが伝搬する直線状の経路が存在しないように、第１のＭＬＣ３０２の各リーフは、好ましくは、第２のＭＬＣ３０４の各リーフからオフセットされる。例えば、図４、図５、及び図６を参照せよ。
【００４２】
例示的な実施形態では、第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４の各リーフは、第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４のリーフ間ギャップの間の最も大きな分離を提供するように、それらの幅の約５０％だけオフセットされる。本開示ではリーフ幅の５０％未満のオフセットが企図されるが、所定のオフセットが好ましくは利用され、好ましくは、各リーフの幅の１０％より大きくされる。
【００４３】
ただ１つのＭＬＣを備えた典型的なコリメーションシステムでは、リーフ間の漏れは、各リーフが互いに嵌合又は接触する場所における各リーフの複雑な機械加工を用いて防がれる必要がある。例えば、有意なビームの漏れを生じさせる可能性がある直線状のリーフ間ギャップを中断するために、さねはぎ又は段差のある設計が使用されてもよい。直線状のエッジを有するリーフが利用されても、コリメーションシステムを回する漏れの経路は、第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４の間の各リーフにおける上述のオーバーラップ又はオフセットによって中断されるので、本開示のコリメーションシステムは、そのような追加の機械加工を除去できることを企図する。好ましい実施例は、リーフ間の漏れを阻止するための追加の機械加工又は特徴なしに、簡単な直線状のエッジを有するリーフを含む。そのような設計は、より一様なリーフエッジ及び減少したビーム半影部をもたらす可能性がある。
【００４４】
ここに説明したコリメーションシステムの代替の実施形態では、複数のＭＬＣ及びリーフのオフセットを有するにもかかわらず、各リーフの嵌合する面は、さらに、漏れの経路を削減するために、また、ＭＬＣの高さの低下を可能にするために機械加工されてもよい。さねはぎ設計などのような任意の非線形面の構成が有益であると立証される可能性がある。図７に図示した例示的な実施形態では、各リーフの嵌合する面へ複数の段差が機械加工される。図７は、第１のＭＬＣ３０２に対応する第１の部分リーフバンク７０２と、第２のＭＬＣ３０４に対応する第２の部分リーフバンク７０６とを示す。図示した実施形態では、各リーフは、幅７０９と、高さ７０４及び７０８とを有する。例示的な実施形態では、部分リーフバンク７０２のリーフ高さ７０４及び部分リーフバンク７０６のリーフ高さ７０８は互いに同じであり、約５．５ｃｍである。しかしながら、各リーフバンクの高さは互いに同じである必要はない。
【００４５】
図７に図示した、例示的なリーフの嵌合する面の機械加工は、第１のＭＬＣ３０２及び第２のＭＬＣ３０４の両方の各リーフに含まれた段差状の特徴である。簡単化された議論のために、われわれは、高さ７０４及び高さ７０８が互いに同じであり、両方が変数「Ｈ」に等しいことを仮定する。図７の例において、経路７１０のような伝送経路が存在し、ここで、入射する放射線ビーム１０６は、リーフバンク７０２の高さ７０４の全体及びリーフバンク７０６の高さ７０８の全体を介して伝搬しなければならず、２×Ｈの厚さを介する最大ビーム減衰を生じる。しかしながら、経路７１２及び７１４のような、リーフ間ギャップに遭遇する伝送経路も存在し、これらは、Ｈ＋（１／２）Ｈ＝（３／２）Ｈの合計リーフ厚さのみを通過する結果として、減少した減衰を生じる。しかしながら、この（３／２）Ｈの減衰厚さは、「段差状」の特徴を持たない２段式のコリメーションシステムで遭遇する１Ｈのみの厚さより大きい。従って、段差状の特徴は、ＭＬＣ３０２及びＭＬＣ３０４における各リーフの合計の高さを３３％削減して、段差状の特徴を持たないＭＬＣによって観察されたものと同じ減衰を達成することを可能にする。従って、そのような特徴は、必要とされる材料の量と各リーフの重量とを削減するために用いられてもよく、それによって、ＭＬＣの速度及び性能を改善する。一例として、ＭＬＣ３０２、３０４のそれぞれにおけるリーフの高さは、約３．７ｃｍであってもよい。
【００４６】
オフセットありの２段式の設計では、リーフのオフセットは、開口２１２のエッジの場所において、典型的な量の材料の約半分のみによって減衰されているビーム１０６をもたらす。又は、段差状の特徴が利用される場合、放射線ビーム１０６は、さらに少ない材料によって減衰される（例えば、図７の経路７１６を参照）。
【００４７】
ここに議論された例示的なＭＬＣアセンブリは、各リーフを支持して駆動するための機械的な構造と、各リーフの位置を操作するためのサーボモータと、所望のビーム整形及び減衰を達成するための制御システムとをさらに含んでもよい。図８は、駆動リンケージ８０２及びリーフ駆動モータアセンブリ８０４を含む、例示的なコリメーションシステムを示す別の図面である。制御システム、エンコーダ、電源ケーブルなど、多数の他の関連するシステムは、図示していないが、含まれていてもよい。
【００４８】
図９は、上部リーフサポートガイド９０２、中央リーフサポートガイド９０４、及び下部リーフサポートガイド９０６を含む、例示的なコリメーションシステムの各リーフを支持して駆動するための追加の構造物を示す。一実施形態では、各リーフはそれらの上面及び下面においてタブを含み、それらはリーフサポートガイドにおける溝の内部に乗ってもよい（例えば図６を参照）。さらに、滑らかであるが緩くないリーフの移動を保証するために、ガイド圧力調整プレート９０８が含まれてもよい。１つの特定の実施例は、さらにリーフの移動をガイドして過剰な振動を防止するために、ロッド９１０を含んでもよい。
【００４９】
ここで図１０を参照すると、リーフアセンブリ１００２の設計の一実施例は、減衰材料１００６とは別個のフレーム１００４を利用する。そのような設計において、リーフサポートガイドと係合するリーフアセンブリ１００２のフレーム１００４の部分は、減衰材料１００６の材料とは異なる材料からなるものであってもよい。減衰材料１００６は、典型的には、タングステン合金、又は、放射線を減衰するための他の高密度材料であり、一方、フレーム１００４は他の材料、例えばステンレス鋼からなるものであってもよい。減衰材料１００６は、フレーム１００４への挿入物であるように設計されてもよく、また、ボンディング、焼結、又は溶接などの多数の方法を用いて、２つの材料が互いに固定されてもよい。好ましくは、リーフアセンブリ１００２の全体的な減衰特性の変動を防止するために、フレーム１００４は、リーフアセンブリ１００２の減衰エッジ１００８までは延在しない。
【００５０】
ここで説明した要旨の１つ又は複数の態様又は特徴、例えばマルチリーフコリメータのための制御システムは、ディジタル電子回路、集積回路、特別に設計された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、及び／又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。これらの様々な態様又は特徴は、ストレージシステム、少なくとも１つの入力装置、及び少なくとも１つの出力装置からデータ及び命令を受信するように、及びそれらにデータ及び命令を送信するように接続された、特定用途又は汎用であってもよい少なくとも１つのプログラミング可能なプロセッサを含むプログラマブルシステム上で実行可能及び／又は解釈可能である、１つ又は複数のコンピュータプログラムの実装を含んでもよい。プログラマブルシステム又は計算システムは、クライアント及びサーバを含んでもよい。クライアント及びサーバは、概して、互いから遠隔して設けられ、典型的には通信ネットワークを介して相互に対話する。クライアント及びサーバの関係は、各コンピュータにおいて実行され、互いにクライアント・サーバの関係を有するコンピュータプログラムによって発生する。
【００５１】
これらのコンピュータプログラムは、プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、アプリケーション、構成要素、あるいはコードと呼ばれてもよく、これらのコンピュータプログラムは、プログラミング可能なプロセッサのための機械命令を含み、高水準の手続き型言語、オブジェクト指向型のプログラミング言語、関数型のプログラミング言語、論理プログラミング言語、及び／又はアセンブリ／機械語で実装可能である。ここで使用されるように、用語「機械可読媒体」（又は「コンピュータ可読媒体」）は、機械命令及び／又はデータをプログラミング可能なプロセッサへ提供するために使用される、例えば、磁気ディスク、光ディスク、メモリ、プログラム可能論理回路（ＰＬＤ）のような任意のコンピュータプログラム製品、装置、及び／又は機器を示し、機械命令を機械可読信号として受信する機械可読媒体を含む。用語「機械可読信号」（又は「コンピュータ可読信号」）は、機械命令及び／又はデータをプログラミング可能なプロセッサへ提供するために使用される任意の信号を示す。機械可読媒体は、例えば、非一時的なソリッドステートメモリ又は磁気ハードドライブ又は任意の等価な記憶媒体のように、そのような機械命令を非一時的に格納してもよい。機械可読媒体は、代替として又は追加として、例えば、１つ又は複数の物理的プロセッサコアに関連付けられたプロセッサキャッシュ又は他のランダムアクセスメモリーのように、そのような機械命令を一時的に格納してもよい。
【００５２】
ユーザとの対話を行うために、ここで説明した要旨の１つ又は複数の態様又は特徴は、ユーザへ情報を表示するためのディスプレイ装置、例えば陰極線管（ＣＲＴ）又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）モニタなどを有し、また、ユーザがコンピュータへ入力するために使用してもよいキーボードとマウス又はトラックボールのようなポインティングデバイスとを有するコンピュータ上で実装可能である。同様にユーザとの対話を行うために、他の種類の装置も使用可能である。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、又は触覚フィードバックのような、任意の形式の知覚フィードバックであってもよい。ユーザからの入力は、音声、スピーチ、又は触覚の入力を含むが、これらに限定されない任意の形式で受信されてもよい。他の可能な入力装置は、一点又は多点の抵抗性又は容量性トラックパッドのようなタッチスクリーン又は他の接触感応装置、音声認識ハードウェア及びソフトウェア、光学スキャナ、光学ポインタ、ディジタル画像取り込み装置及び関連付けられた解釈ソフトウェア、など含むが、これらに限定されない。
【００５３】
上述の発明の詳細な説明及び請求項において、「少なくとも１つの」又は「１つ又は複数の」のような語句が、構成要素又は特徴の接続詞によるリストの後に現れることがある。用語「及び／又は」が、２つ以上の構成要素又は特徴のリストに現れることがある。これらの語句は、それを使用した文脈で暗黙的に又は明示的に否定されていない限り、列挙された構成要素又は特徴のうちの任意のものを個別に意味すること、又は、記載した構成要素又は特徴のうちの任意のものを他の記載した構成要素又は特徴のうちの任意のものと組み合わせたものを意味することを意図している。例えば、語句「Ａ及びＢの少なくとも１つ」、「Ａ及びＢの１つ又は複数」、及び「Ａ及び／又はＢ」は、「Ａのみ、Ｂのみ、又はＡ及びＢの両方」をそれぞれ意味する。３つ以上の物を含むリストについて同様の解釈が意図される。例えば、語句「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、及びＣの１つ又は複数」、及び「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」は、「Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢの両方、Ａ及びＣの両方、Ｂ及びＣの両方、又はＡ及びＢ及びＣのすべて」をそれぞれ意味することを意図する。上記及び請求項における用語「基づいて」の使用は、記載していない特徴又は構成要素があってもよいように、「少なくとも部分的に基づいて」を意味することを意図する。
【００５４】
ここで説明した要旨の態様は、所望の構成に依存して、システム、装置、方法、コンピュータプログラム、及び／又は物として具体化されてもよい。添付の図面に示され、及び／又はここで説明した、任意の方法又は論理フローは、望ましい結果を達成するために、図示した特定の順序又は逐次的順序を必ずしも必要としない。以上の説明で示した実施例は、本明細書で説明した対処に該当するすべての実施例を表すわけではない。代わりに、それらは、説明した対処に関連する態様に該当するいくつかの例示にすぎない。少数の変形例について詳細に上述したが、他の変更又は追加も可能である。特に、ここに説明されたものに加えて、別の特徴及び／又は変形例も提供することができる。上述した実施例は、開示された特徴の様々な組み合わせ及び部分的な組み合わせに関してもよく、上で説明したいくつかの別の特徴の組み合わせ及び部分的な組み合わせに関してもよい。さらに、上述した利点は、いずれかの請求項の応用範囲を、利点のうちのいずれか又はすべてを達成する処理及び構造へ限定することを意図しない。
【００５５】
さらに、セクション見出しは、本開示から生じる可能性がある任意の請求項に記載の１つ又は複数の発明を制限したり特徴づけたりしないものとする。具体的には、例示として、見出しは「技術分野」を含むが、そのような請求項は、いわゆる技術分野を説明するためにこの見出しの下で選択された語句によって限定するべきでない。さらに、「背景技術」におけるある技術の説明は、当該技術が本開示における任意の１つ又は複数の発明に係る従来技術であることを認めたものとして解釈されるべきではない。「発明の概要」は、請求項に記載された１つ又は複数の発明を特徴づけるものと見なされるべきではない。さらに、概して本開示へ言及すること又は単数形の単語「発明」を使用することは、以下に記載した特許請求の範囲に対するいかなる限定を意味することも意図しない。本開示から生じる複数の請求項の限定事項から複数の発明が説明されてもよく、また、従って、そのような請求項は、それによって保護される１つ又は複数の発明及びそれらの等価物を定義する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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