(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体を保持するために枠組された容器内において、仕切り壁に対して一対以上に対称に配置された容器の仕切られた部分にそれぞれ弾性膜および弾性膜変形手段を備えており、該弾性膜変形手段により前記弾性膜を前記仕切られた部分で互いに逆対称に変形させることを特徴とする可変コンペンセータ。
【請求項２】
前記弾性膜変形手段が弾性膜に接続された複数の糸からなることを特徴とする請求項１記載の可変コンペンセータ。
【請求項３】
前記複数の糸の張力を調節する張力可変手段を備えてなることを特徴とする請求項１または２記載の可変コンペンセータ。
【請求項４】
前記弾性膜の下方側容器内に流動体、上方側容器内に気体を含むことを特徴とする請求項１または２記載の可変コンペンセータ。
【請求項５】
前記流動体として、シリコーン油を用いる請求項４記載の可変コンペンセータ。
【請求項６】
前記流動体として、液体水銀を用いる請求項４記載の可変コンペンセータ。
【請求項７】
前記流動体として、重金属化合物溶液を用いる請求項４記載の可変コンペンセータ。
【請求項８】
全体を保持するために枠組された容器内において、仕切り壁に対して一対以上に対称に配置された容器の仕切られた部分にそれぞれ弾性膜および弾性膜変形手段を備えており、該弾性膜変形手段により前記弾性膜を前記仕切られた部分で互いに逆対称に変形させる可変コンペンセータを有することを特徴とする放射線照射装置。
【請求項９】
前記弾性膜変形手段が弾性膜に接続された複数の糸からなることを特徴とする請求項８記載の放射線照射装置。
【請求項１０】
前記複数の糸の張力を調節する張力可変手段を備えてなることを特徴とする請求項８または９記載の放射線照射装置。
【請求項１１】
前記弾性膜の下方側容器内に流動体、上方側容器内に気体を含むことを特徴とする請求項８または９記載の放射線照射装置。
【請求項１２】
前記流動体として、シリコーン油を用いる請求項１１記載の放射線照射装置。
【請求項１３】
前記流動体として、液体水銀もしくは常温で液体の易融合金を用いる請求項１１記載の放射線照射装置。
【請求項１４】
前記流動体として、重金属化合物溶液を用いる請求項１１記載の放射線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変コンペンセータおよび放射線照射装置に関する。さらに詳しくは、陽子線などの粒子線やＸ線で代表される放射線照射装置および該放射線照射装置に用いられる可変コンペンセータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は１９８３年に金井（Ｋａｎａｉ）らによって発表された雑誌メディカルフィジィックス（Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓ）に記載されている陽子線治療装置を表す。図７において、１５１は陽子線ビーム、１５２ａ、１５２ｂはビームを散乱させてビームサイズを大きくするための散乱体、１５３はビーム強度モニタ、１５４は陽子ビームのエネルギーを一様に減衰させる水カラム、１５５はビーム幅を制限するマルチリーフコリメータ、１５６はエネルギーを人体内の腫瘍の形状に合わせて減衰させるボーラスと呼ばれるコンペンセータであり、水と同様なエネルギー減衰をもたらすアクリルなどの材料で作製される。また１５７は、前記ビーム強度モニタ１５３、水カラム１５４およびマルチリーフコリメータ１５５に接続されるコンピュータである。１５８は人体、１５９は人体内部の腫瘍を表す。１６０は腫瘍の後方に位置する脊髄などの放射線に弱い臓器である。
【０００３】
かかる陽子線治療装置では、ボーラス１５６が、腫瘍１５９などの照射ターゲットの最も深い位置の表面形状を有するため、腫瘍１５９のすぐ後方にある脊髄に線量を与えないように照射できる。この結果、脊髄などの臓器１６０を保護することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の陽子線治療装置では、ボーラスを用いないと腫瘍後方の正常組織にも高い線量を付与するために、副作用が出る惧れがある。ところが、ボーラスは腫瘍形状ごとに異なるので、患者ごとに、さらには患者へ照射する方向ごとに作製しなければならないため、治療時に交換する必要がある。したがって、多くの照射方向を用いる治療は効率的ではなくなり、正常組織に副作用を与えないために、必須の多方向照射を短時間で実行することが困難である。
【０００５】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、作製および交換が面倒なボーラスの代わりに、流動体を用いた可変コンペンセータおよびこれを用いた放射線照射装置を提供することを目的とする。また、本発明は回転ガントリを用いた治療システムにおいて、ボーラスの作製および交換が不要な多方向照射を容易にすることができる可変コンペンセータおよび放射線照射装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１にかかわる可変コンペンセータは、全体を保持するために枠組された容器内において、仕切り壁に対して一対以上に対称に配置された容器の仕切られた部分にそれぞれ弾性膜および弾性膜変形手段を備えており、該弾性膜変形手段により前記弾性膜を前記仕切られた部分で互いに逆対称に変形させることを特徴とする。
【０００７】
また本発明の請求項２にかかわる可変コンペンセータは、前記弾性膜変形手段が弾性膜に接続された複数の糸からなるものである。
【０００８】
また本発明の請求項３にかかわる可変コンペンセータは、前記複数の糸の張力を調節する張力可変手段を備えているものである。
【０００９】
また本発明の請求項４にかかわる可変コンペンセータは、前記弾性膜の下方側容器に流動体、上方側容器に気体を含んでいるものである。
【００１０】
また本発明の請求項５にかかわる可変コンペンセータは、前記流動体として、シリコーン油を用いたものである。
【００１１】
また本発明の請求項６にかかわる可変コンペンセータは、前記流動体として、液体水銀を用いるものである。
【００１２】
さらに本発明の請求項７にかかわる可変コンペンセータは、前記流動体として、重金属化合物溶液を用いるものである。
【００１３】
また本発明の請求項８にかかわる放射線照射装置は、全体を保持するために枠組された容器内において、仕切り壁に対して一対以上に対称に配置された容器の仕切られた部分にそれぞれ弾性膜および弾性膜変形手段を備えており、該弾性膜変形手段により前記弾性膜を前記仕切られた部分で互いに逆対称に変形させる可変コンペンセータを有することを特徴とする。逆対称の意味は、弾性膜面の形が仕切り壁に関して対称な形と、弾性膜面が平らな形状であるときの平面に関して対称であることを言う。このため、左右の仕切り壁の弾性膜面以下の液体の体積の合計は、弾性膜面の変形形状によらず一定となる。
【００１４】
また本発明の請求項９にかかわる放射線照射装置は、前記弾性膜変形手段が弾性膜に接続された複数の糸からなるものである。
【００１５】
また本発明の請求項１０にかかわる放射線照射装置は、前記複数の糸の張力を調節する張力可変手段を備えているものである。
【００１６】
また本発明の請求項１１にかかわる放射線照射装置は、前記弾性膜の下方側容器に流動体、上方側容器に気体を含んでいるものである。
【００１７】
また本発明の請求項１２にかかわる放射線照射装置は、前記流動体として、シリコーン油を用いたものである。
【００１８】
また本発明の請求項１３にかかわる放射線照射装置は、前記流動体として、液体水銀を用いるものである。
【００１９】
さらに本発明の請求項１４にかかわる放射線照射装置は、前記流動体として、重金属化合物溶液を用いるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の可変コンペンセータおよび放射線照射装置を説明する。
【００２１】
図１は本発明の一実施の形態を示す流動体を用いた可変コンペンセータである。図１において、１は全体を保持する枠組された、たとえばアクリル製の容器、２は流動体、たとえばシリコーン油などで代表される液体、３は弾性膜、たとえば該流動体２を容器１内に液密にするとともに、耐放射性を有するエチレンポリプレンゴムなどの合成ゴム、４は商品名ケブラで代表されるようなポリイミド系の丈夫な糸、５は糸４と弾性膜３を結合する結合部、６は空気である。なお、本実施の形態では、前記弾性膜３に接続された複数の糸４が弾性膜変形手段である。また７ａ、７ｂは糸４を駆動するためのリングであり、たとえばリング７ａが図示されていないモータに接続されている。前記容器１の内部には、上下２室に区画するための仕切り壁８が設けられており、さらに該仕切り壁８の孔９には、糸４の動きを滑らかにするための突起１０が設けられている。また、容器全体は仕切り壁１１で２分され、対称配置であり、陽子線ビーム１２は容器１の右半分を通過する。なお、本実施の形態では、容器１が仕切り壁１１により、対称に配置されているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、２対以上に対称に配置することもできる。図１の構造では、モータを回転させることにより、左半分の弾性膜３と右半分の弾性膜３が常に逆対称に移動する。なお、モータやリング７ａ、７ｂなどの駆動機構はすべて容器１の左半分側に配置させ、陽子線ビーム１２の通過の妨げにならないようにする。
【００２２】
図２に、弾性膜３、糸４、弾性膜状の結合部５の詳細を示す。３０は弾性膜３の内部に埋め込まれた糸４の固定手段、３１は固定手段３０の短部に設けた糸４の接続手段である。たとえば３０は金属で構成し、弾性膜３を液状の高温合成ゴムから作製するときにパレット内にセットする。この方法で、弾性膜３は内部に糸４の固定手段３０を保つことができる。
【００２３】
図３は弾性膜３に多数の糸４を接続した様子を示す。ただし、糸４は一部しか表示していない。実際は弾性膜３全体にほぼ一様な間隔で糸が接続される。
【００２４】
図４は図１の可変コンペンセータを上方から見た図であり、容器１、糸４が示されている。中央の仕切り壁１１の右半分に陽子線ビームを照射する。左半分は弾性膜３を制御するためのリング７ａ、７ｂおよび該リング７ａを回転するためのモータ３２がそれぞれの糸に対して１つずつ用意されている。
【００２５】
つぎに本実施の形態における放射線照射装置の動作を説明する。ボーラスの各ビーム照射方向の長さを計算し、この長さに基づいて各糸の駆動長さを決定し、所望のボーラス形状を形成する。なお、図２で示したのは鉛直上からの照射の場合である。図５に他の方向、たとえば水平方向から陽子線ビーム１２を照射する場合を示す。弾性膜３にはこれに接する流動体２の重力も作用するので、５２の位置を目標にした場合も、重力作用で、５４の位置のように上方もしくは下方に糸４がずれる。各糸４の張力を張力可変手段５０を用いて増大させて、重力による弾性膜３の変形量を減少させることができる。図５においては、張力可変手段５０を左方向Ｆに水平移動することにより、張力を増大させることができる。図６に示されるように、たとえばラック５５、ピニオン歯車５６およびモータ５７を用いて、張力可変手段５０を平行移動すれば、所定の値の張力を各糸４に与えることができる。このようにして、任意の角度においても重力による弾性膜３の変形量を減少させることができる。実用的には、本実施の形態が簡便である。実際の患者照射前には、通常、水ファントムを用いた線量分布測定が行なわれるので、各照射方向ごとに正しいボーラス形状を構成できたか否かを事前に調べることができる。この結果、望ましいボーラス形状になっていないことがわかれば、糸のさらなる駆動、または張力の増大で対応できる。
【００２６】
なお、上記に述べた線量分布測定を繰り返すことにより、種々のボーラス形状を形成するための糸の駆動距離や張力が照射方向ごとにデータベース化することができる。一旦、データベース化されれば、新たな照射における新たな形状のボーラスを形成するための各糸の駆動距離や張力は容易に決定できる。この場合、内挿演算により最も正確な糸の駆動距離や張力を決めることができる。このような計算処理は、市販されているニューラルネットワークプログラムを用いれば、容易に実現できる。
【００２７】
本実施の形態では、流動体として液体、とくにシリコーン油を用いたが、たとえば水銀や重金属化合物溶液（たとえば硝酸ビスマス）などの液体金属を用いれば、照射位置ごとにＸ線照射強度を変化させることが可能なＸ線治療装置用の可変コンペンセータを構築することができる。可変コンペンセータはビーム入射軸に垂直方向に待避できる構造にしておき、Ｘ線管などを用いた患者の位置決めに邪魔にならないようにする。また、図７に示されるように、容器１に配置した超音波センサ群６０を用いて、弾性膜３から反射された探査波６１のエコー波により、可変コンペンセータの弾性膜３の位置を検出して、所望の位置に設定することもできる。なお、図７において、紙面に垂直な前後方向にも超音波センサ群を配置しておくのが好ましい。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明したとおり、本発明によれば、作製および交換が面倒なボーラスのかわりに、流動体を用いた可変コンペンセータを用いることにより、多方向照射を短時間で実行することができる。また、患者ごとにボーラスを数値制御マシンで切削加工する必要がなくなり、作製の手間および使用後の保管などが不要になる。
【００２９】
さらに、本発明は回転ガントリを用いた治療システムにおいて、ボーラスの作製および交換が不要な多方向照射を短時間で容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の放射線照射装置における可変コンペンセータの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】  図１における結合部を示す拡大図である。
【図３】  図１における弾性膜に多数の系を接続した様子を示す説明図である。
【図４】  図１における可変コンペンセータの平面図である。
【図５】  動作を説明する図である。
【図６】  張力可変手段の一実施の形態を示す斜視図である。
【図７】  可変コンペンセータの他の実施の形態を示す断面図である。
【図８】  従来の放射線装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１  容器、２  流動体、３  弾性膜、４  糸、５  結合部、６  空気、
７ａ，７ｂ  リング、８，１１  仕切り壁、９  孔、１０  突起、１２  陽子線ビーム、３０  固定手段、３１  接続手段、３２，５７  モータ、５０  張力可変手段、５２，５４  位置、５５  ラック、５６  ピニオン歯車、６０  超音波センサ群、６１  探査波。
【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】
0004077121.tif 000009