(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射した検査用放射線が検査対象部で互いに交差するように配置された複数の放射線源と、
これらの放射線源と１対１に対を成して配置され、検査対象部を透過した検査用放射線を検出する複数の検出器と、
前記検出器で検出された情報を基に、検査対象部の３次元画像を構成する画像形成装置と、
前記画像形成装置によって構成された３次元画像を基に、前記検査対象部の範囲内で動く追尾すべき治療対象部位の３次元位置及び３次元形状を求める解析装置と、
検査対象部に治療用放射線を照射する放射線発生装置と、
出射方向に対して直交する方向に移動する多数のスライドを備え、それらのスライドを上記方向と直交する方向に束ねて２つのスライド群が形成され、そのスライド群の突き合わせ面を体軸に沿う方向にあわせて配置された前記放射線発生装置から出射される放射線の照射野を変化させる出射口可変式コリメータと、
前記解析装置によって求められた治療対象部位の３次元位置と３次元形状を基に、前記出射口可変式コリメータの上記スライドを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記治療対象部位の変形に応じて、前記出射口可変式コリメータの出射口形状を変化させることによって、前記治療対象部位に対して治療用放射線の照射野を追尾させることを特徴とする放射線治療装置。  
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、治療対象部の動きに応じて治療用放射線の照射野を追尾させる放射線治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
外科治療の分野において、病巣に放射線を照射し、この病巣を壊死させることで治療する放射線治療がある。放射線は、人体を透過させて照射することができるため、この放射線治療は、切開手術が難しい深部にできた病巣に対して効果的である。このとき、壊死させる十分な放射線量を人体の深部にできた病巣に対して照射するために、多方位から放射線を照射する必要がある。
【０００３】
放射線治療を行うための放射線治療装置は、病巣である治療対象部位に多方位から治療用放射線を照射するために、治療用放射線源を搭載したヘッドを治療対象部位に対して、アイソセントリックまたはノンアイソセントリックに移動及び保持できるように構成されたものがある。
【０００４】
アイソセントリック型放射線治療装置は、ヘッドを移動させ、多方位から治療対象部位に向けて治療用放射線を照射したときに、照射された治療用放射線が１点（アイソセンタ）で交差するように造られている。このアイソセントリック型放射線治療装置は、可動軸数が少なく構造が簡単であるとともに、照射野の位置決めが簡単である。したがって、照射精度を要求されるとともに、治療対象部位を固定し、放射線を照射できる部位、例えば脳腫瘍などの治療に適している。
【０００５】
また、ノンアイソセントリック型放射線治療装置は、ヘッドを移動させ、多方位から治療対象部位に向けて治療用放射線を照射するときに、照射する治療用放射線の交点をある範囲内で自由に設定することができる。このノンアイソセントリック型放射線治療装置として、ヘッドに放射線発生装置を搭載したロボットアームや、（ヘッドを支持する部分に２つの回動軸を設けた）首振り機能を備えたヘッド部に放射線発生装置を搭載したアイソセントリック（擬似アイソセントリック）で動くガントリが、一般的に知られている。
【０００６】
治療対象部位は、不定形であることが多い。治療対象部位に対して違う角度から治療用放射線を照射するとき、治療対象部位をアイソセンタに合わせて移動させる必要があるアイソセントリック型放射線治療装置に比べ、ノンアイソセントリック型放射線治療装置は、治療対象部位を移動させることなく放射線を照射することができる。患者を照射位置に合わせて移動させることが少ないので、患者への負担が軽減される。
【０００７】
放射線治療において、健全な部位への放射線量を小さくするとともに、不定形の治療対象部位に対して照射される放射線の体積密度（放射線量）を均一にするために、口径の異なるコリメータが用意されている。治療対象部位の大きさおよび形状にあわせて、その都度適したコリメータが選択されて使用される。
【０００８】
また、放射線治療を行う場合、事前にその治療対象部位の位置及び形状を検査によって決定し、放射線の照射計画が立てられている。この照射計画に基いて、放射線の出射口を変化させる出射口可変式コリメータを備えた放射線治療装置がある。この放射線治療装置は、オペレータによるコリメータの取替作業が不用であり、遠隔操作によって放射線の出射口の形状を変更することができる。
【０００９】
治療対象部位に対する照射野の位置決めは、放射線治療装置と同期させて設けられたＸ線透過診断装置によって、放射線の照射前にその都度確認される。治療対象部位が、Ｘ線透過診断装置による撮像で特定し難い部位である場合、骨などの体組織や、治療対象部位の近傍に埋め込んだ金プレートなどのマーカをランドマークとし、相対的な位置を基に治療対象部位を確認している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
放射線は、人体を透過すると、透過した部分の細胞に影響を与える。そのため、放射線は、放射線の影響を受けやすい臓器がその照射経路に入らないように回避して、治療対象部位へ照射しなければならない。治療対象部位が、Ｘ線透過診断装置によって確認されてから放射線の照射までの間に移動してしまう場合、移動する先を予測して放射線を照射しなければならない。
【００１１】
循環器系や消化器系、及びその周辺などは、心鼓動、呼吸運動、消化器の蠕動運度などにより移動する。呼吸運動に対しては、胸部に取付けたマーカの動きを光学的に追尾し、設定された位置で放射線を照射する方法がある。しかしながら、実際の臓器の動きは、複雑であり、体調によっても異なる。そのため、不規則に動く治療対象部位に計画された放射線の照射野を一致させることは難しい。また、健全な部分へ許容線量を超える放射線量が照射されないようにするために、照射野を狭く設定すると、計画線量を充分に照射できない部分が生じてしまう。
【００１２】
したがって、精度よく治療対象部位に計画線量を照射するためには、治療対象部位に照射野が一致する瞬間を狙って放射線を照射する必要がるため、放射線治療に長時間を要する。
【００１３】
また、蠕動運動する消化器系や、膀胱など患者の体調が時々刻々変化しやすい部位及びその周囲にある治療対象部位は、治療中に位置が変わるとともにその形状も変化する。
【００１４】
アイソセントリック型放射線治療装置の場合、患者を乗せたベッドを動かすことによって、治療対象部位を放射線の照射野に対して追従させることが考えられる。しかし、患者を動かすことによって、さらに臓器の位置が変化してしまうので好ましくない。ノンアイソセントリック型放射線治療装置の場合、ヘッド部を治療対象部位の動きに合わせて追従させることが考えられる。しかし、心鼓動や呼吸運動のように比較的速い動きに対して、ヘッド部に搭載された放射線発生装置を追従させると、放射線発生装置の慣性によって、放射線治療装置が振動することがある。この振動によって、放射線の照射野がずれるので、放射線の照射精度は、悪くなってしまう。したがって、治療中に動く可能性のある部位に対して、効率的に放射線治療を施すことができない。
【００１６】
本発明が解決しようとする課題は、治療対象部位に、治療用放射線の照射野を精度よく追尾させて治療対象部位に治療用放射線を精度よく照射できる放射線治療装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の放射線治療装置は、次のような手段とした。
【００１８】
前記課題を解決するために、本発明の放射線治療装置は、出射した検査用放射線が検査対象部で互いに交差するように配置された複数の放射線源と、これらの放射線源と１対１に対を成して配置され、検査対象部を透過した検査用放射線を検出する複数の検出器と、前記検出器で検出された情報を基に、検査対象部の３次元画像を構成する画像形成装置と、前記画像形成装置によって構成された３次元画像を基に、前記検査対象部の範囲内で動く追尾すべき治療対象部位の３次元位置及び３次元形状を求める解析装置と、検査対象部に治療用放射線を照射する放射線発生装置と、出射方向に対して直交する方向に移動する多数のスライドを備え、それらのスライドを上記方向と直交する方向に束ねて２つのスライド群が形成され、そのスライド群の突き合わせ面を体軸に沿う方向にあわせて配置された前記放射線発生装置から出射される放射線の照射野を変化させる出射口可変式コリメータと、前記解析装置によって求められた治療対象部位の３次元位置と３次元形状を基に、前記出射口可変式コリメータの上記スライドを制御する制御装置とを備え、この制御装置は、前記治療対象部位の変形に応じて、前記出射口可変式コリメータの出射口形状を変化させることによって、前記治療対象部位に対して治療用放射線の照射野を追尾させる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態の放射線治療装置１について、図１及び図２を参照して説明する。図１に示す放射線治療装置１は、動体追尾装置２、放射線発生装置３、出射口可変式コリメータ４、制御装置５を備えている。動体追尾装置２は、２つの放射線源６と、２つの検出器７と、画像形成装置８と、解析装置９とを備えている。
【００２１】
放射線源６は、放射線として検査用Ｘ線を出射する。また、放射線源６は、出射されたＸ線が検査対象部、例えば患者Ｐの検査対象部Ｍで互いに交差するように配置されている。検出器７は、放射線源６と対を成しており、検査対象部Ｍを透過したＸ線を検出できるように配置されている。検出器７は、所定の時間間隔毎に検査対象部Ｍを透過したＸ線を検出する。
【００２２】
画像形成装置８は、２つの検出器７で検出されたＸ線の情報を基に、検査対象部Ｍの３次元画像を構成する。また、検出器７の情報が所定の時間間隔毎に更新されるとともに、３次元画像は更新される。解析装置９は、画像形成装置８で構成された３次元画像を基に、検査対象部Ｍの範囲内において指定された追尾対象部位、例えば放射線治療を施す治療対象部位Ｔの３次元位置及び３次元形状を求める。また、この解析装置９は、所定の時間間隔後に更新された３次元画像の中から、指定された治療対象部位Ｔとして、前の治療対象部位Ｔと類似する形状を識別する。すなわち、解析装置９は、３次元画像の中から時間とともに変形及び移動する放射線照射対照部Ｔを追尾し、その３次元位置及び３次元形状を求めることができる。
【００２３】
放射線発生装置３は、放射線源６及び検出器７と干渉することなく、検査対象部Ｍに向けて治療用Ｘ線を照射できるように配置されている。
【００２４】
出射口可変式コリメータ４は、２つのスライド群１０ａ，１０ｂを備えている。各スライド群１０ａ，１０ｂは、治療用Ｘ線の出射方向Ａに対して直交する方向Ｓに移動する多数のスライド１１ａ，１１ｂを備えている。スライド１１ａ，１１ｂは、治療用Ｘ線の出射方向Ａ及びスライド１１ａ，１１ｂの移動する方向Ｓと直交する方向Ｗに束ねられてスライド群１０ａ，１０ｂを形成している。それぞれのスライド群１０ａ，１０ｂは、スライド１１ａ，１１ｂの移動方向Ｓに端部１１ｃ、１１ｄを突き合わせ、配置されている。スライド１１ａ，１１ｂは、比重の大きい金属、例えば、タングステンなど含み、かつ治療用Ｘ線を吸収できる充分な厚さを治療用Ｘ線の出射方向Ａに備えている。
【００２５】
制御装置５は、スライド１１ａ，１１ｂを制御し、スライド群１０ａ，１０ｂの間に治療用Ｘ線が通過する出射口１２を形成する。出射口１２は、解析装置９によって求められた治療対象部位Ｔの３次元位置及び３次元形状を基に、放射線発生装置３から出射される治療用Ｘ線の照射野１３が、放射線照射対称部位Ｔの放射線発生装置３からの投影面積と重なるように設けられる。治療用Ｘ線は、この出射口１２を通して患者Ｐの治療対象部位Ｔに照射される。
【００２６】
以上のように構成された放射線治療装置１は、検出対象部Ｍで互いに交差するように検査用Ｘ線を放射線源から照射する。照射されたＸ線は、検査対象部Ｍを透過し、検出部７で所定の時間間隔毎に検出される。検出されたＸ線は、画像形成装置によって３次元画像に構成される。構成された３次元画像の中から、治療用Ｘ線を照射する治療対象部位Ｔを指定する。治療対象部位Ｔが選択されると、この治療対象部位Ｔへの投影面積に合わせて、出射口可変式コリメータ４のスライド１１ａ，１１ｂを制御し、出射口１２の形状を変化させる。
【００２７】
図２に示すように、治療対象部位ＴがＴａからＴｂへ変形及び移動する場合、変形及び移動に対して充分に短い時間間隔で治療対象部位Ｔを検出することによって、出射口１２の形状を１２ａから１２ｂまで連続的に変化させる。これにより、ＴａからＴｂまで変化する治療対象部位Ｔの形状及び位置に対応させて、放射線発生装置３から出射される治療用Ｘ線の照射野１３を連続的に追尾させる。
【００２８】
本実施形態の放射線治療装置１は、治療対象部位Ｔの移動及び変形を出射口可変式コリメータ４の出射口１２を変化させることで追尾する。治療対象部位Ｔを追尾するために動く部分は、スライド１１ａ，１１ｂであるので、慣性モーメントが小さく、治療対象部位Ｔの変形及び移動に対する追尾応答性が良い。したがって、治療用Ｘ線照射中に治療対象部位Ｔが心鼓動、呼吸による横隔膜の動き、消化器の蠕動運動などによって移動する場合においても、治療対象部位Ｔに治療用Ｘ線の照射野を連続的に追尾させ、治療用Ｘ線を照射することができる。
【００２９】
また、出射口可変式コリメータ４は、スライド群１０ａ，１０ｂのスライド１１ａ，１１ｂを増やすことで、治療対象部位Ｔの追尾距離を大きくすることができる。心鼓動、呼吸運動、蠕動運動などで治療対象部位Ｔが移動する場合、患者Ｐの体軸方向に沿ってより大きく移動する。そこで、出射口可変式コリメータ４のスライド群１０ａ，１０ｂの突き合わせ面を体軸Ｂに沿う方向にあわせて配置することで、より広範囲にわたって治療対象部位Ｔを追尾することができるようになる。
【００３０】
動体追尾装置２は、３次元画像から求められる３次元位置及び３次元形状を基に治療対象部位Ｔの追尾を行うので、治療対象部位Ｔの変形及び移動を精度よく追尾することができる。
【００３１】
また、動体追尾装置２によって追尾される治療対象部位Ｔの３次元位置及び３次元形状の変化に合わせて出射口可変式コリメータ４の出射口１２の形状及び位置を連続的に変化させることで、放射線発生装置３を機械的に動かすことなく、放射線発生装置３の照射野１３を精度よく治療対象部位Ｔに追尾させることができる。
【００３２】
放射線治療装置１は、検査用Ｘ線を出射する放射線源６と、治療用Ｘ線を出射する放射線発生装置３とを別々に設けたので、検査対象部Ｍの範囲内を動く治療対象部位Ｔを放射線治療中に観察することができる。したがって、治療対象部位Ｔの連続的な変化に対して、治療用Ｘ線の照射野を精度よく、かつ連続的に追尾させることができる。
【００３３】
なお、放射線源６から出射されたＸ線を検出器７で検出することによって治療対象部位Ｔを特定し難い場合は、治療対象部位Ｔの近傍に金プレートなど目標となるランドマークを埋込み、このランドマークの３次元位置を追尾する。また、ランドマークを治療対象部位の近傍に複数配置し、その位置及びランドマーク同士の距離を基に、治療対象部位の位置及び形状を予測しても良い。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の放射線治療装置は、次のような効果を有する。
【００３５】
出射した検査用放射線が検査対象部で互いに交差するように配置された複数の放射線源と、これらの放射線源と１対１に対を成して配置され、検査対象部を透過した検査用放射線を検出する複数の検出器と、検出器で検出された情報を基に、検査対象部の３次元画像を構成する画像形成装置と、画像形成装置によって構成された３次元画像を基に、検査対象部の範囲内で動く追尾すべき治療対象部位の３次元位置及び３次元形状を求める解析装置と、検査対象部に治療用放射線を照射する放射線発生装置と、出射方向に対して直交する方向に移動する多数のスライドを備え、それらのスライドを上記方向と直交する方向に束ねて２つのスライド群が形成され、そのスライド群の突き合わせ面を体軸に沿う方向にあわせて配置された放射線発生装置から出射される放射線の照射野を変化させる出射口可変式コリメータと、解析装置によって求められた治療対象部位の３次元位置と３次元形状を基に、出射口可変式コリメータの上記スライドを制御する制御装置とを備え、制御装置は、治療対象部位の変形に応じて、出射口可変式コリメータの出射口形状を変化させることによって、治療対象部位に対して治療用放射線の照射野を追尾させる本発明の放射線治療装置によれば、検査対象部の３次元画像から追尾対象部位の３次元位置及び３次元形状を求め、これに合わせて出射口可変式コリメータの出射口の形状を制御装置によって変化させて、治療対象部位に応じて治療用放射線の照射野を追尾させるので、治療対象部位に対して精度よく治療用放射線を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の放射線治療装置の動体追尾装置などを示す斜視図。
【図２】図１の放射線治療装置の出射口可変式コリメータの出射口と放射線照射対象部の位置関係を模式的に示す斜視図。
【符号の説明】
１…放射線治療装置
２…動体追尾装置
３…放射線発生装置
４…出射口可変式コリメータ
５…制御装置
６…放射線源
７…検出器
８…画像形成装置
９…解析装置
１２…出射口
１３…照射野
Ｍ…検査対象部
Ｔ…治療対象部位（追尾対象部位）
【図１】
0003790481.tif 000002
【図２】
0003790481.tif 000003