JP2021159328A - 放射線治療装置、および、マルチリーフコリメータ - Google Patents

Abstract

【課題】マルチリーフコリメータの耐久性に優れたマーカにより、マーカ位置を精度良く検出し、リーフの位置を精度よく制御する。
【解決手段】マーカは、蛍光体を含有するプレート１０１であり、プレート１０１の端面１０１ａが、リーフ７０の所定の端面７０ａ上に位置するように、プレート７０ａの一方の面は、リーフ７０の一方の面に固定されている。プレート１０１の端面１０１ａがカメラにより撮像され、画像処理により端面１０１ａの位置が認識される。
【選択図】図８

Description

本発明は、放射線治療装置に関し、特に、放射線の照射範囲を所望の形状に制限するマルチリーフコリメータを備えた放射線治療装置に関する。

腫瘍等に放射線を照射する放射線治療装置が臨床において用いられている。放射線治療装置は、腫瘍の周囲の正常組織に照射される放射線の線量をできるだけ低減するために、マルチリーフコリメータを備えている。

マルチリーフコリメータは、特許文献１〜４に記載されているように、放射線を通過させない材質の薄板を、微小な間隔で厚さ方向に並べて配置した積層体を、放射線の光軸を挟んで２組対向配置させた構造である。薄板の主平面の向きは、放射線の光軸に平行である。薄板の端面の位置を１枚ずつ、腫瘍の輪郭もしくは放射線を照射したい領域の形状に合わせて移動させることにより、２組の薄板積層体によって腫瘍を取り囲む形状の開口を形成することができる。これにより、放射線を腫瘍のみに照射することができる。

マルチリーフコリメータの薄板積層体の端面を、腫瘍の輪郭に合わせた位置に精度よく配置するため、薄板の外側の端面には、マーカが配置されている。マーカは、カメラ等により撮像されることにより、その位置が検出され、薄板の移動のフィードバック制御結果との対比および判定に用いられる。

特許文献１の装置では、マーカとしてルビーが用いられ、特許文献２、３の装置では、マーカとして蛍光体を含む塗料等が塗布されている。これらマーカには、励起光が照射され、マーカの発する蛍光がカメラで撮影される。

特許第５１４３７６１号公報 国際公開第２０１５／１０７６５１号 国際公開第２０１５／１０７６６０号 国際公開第２０１６／１２１０５１号

マルチリーフコリメータのマーカの位置により、薄板の制御を行う方法の一例としては、マーカをカメラで撮像した画像を処理することにより、マーカの長さおよび幅を検出し、例えばその中心位置をその薄板のマーカの位置として、その位置が所望の位置にくるように薄板の移動をフィードバック制御する方法が用いられる。このため、マーカの長さおよび幅のサイズが所定のサイズであることが重要である。

特許文献１のように、ルビーをマーカとして用いる構成は、ルビーの硬度が高く、加工が容易ではないため、製造コストが高くなる。

特許文献２および３には、蛍光顔料や蛍光塗料を塗布することにより、マーカを形成することが記載されている。

しかしながら、マーカを蛍光顔料や蛍光塗料の塗布により形成した場合、マーカは塗膜であるため、薄板の端面から剥離することがある。マーカの一部が薄板の端面から剥離した場合、マーカの長さが変化し、マーカの長さの中心により薄板の位置検出を行っている場合には、誤った位置検出を行なってしまう。

特に、近年はマルチリーフコリメータの薄板（以下、リーフと呼ぶ）の薄型化が進み、リーフの厚みが１ｍｍ以下まで低減されている。リーフの端面に配置されるマーカは、隣り合うリーフのマーカを別々のマーカであると画像処理で認識するために、リーフの厚さ方向のマーカの幅をリーフの厚さの半分程度に形成する必要がある。そのため、リーフの厚さが１ｍｍ以下の場合には、マーカの幅は０．５ｍｍ以下になる。幅０．５ｍｍ以下の領域に蛍光塗料を塗布するのは容易ではない。また、形成されたマーカは、リーフ端面との接触面積が微小であるため、リーフ端面との密着性を高めることが難しく、剥離を生じやすい。

なお、複数のリーフは、その厚みよりも小さな間隙を開けて厚み方向に並べられているため、マーカとの隣のリーフと衝突を避けるためには、マーカの幅を、リーフの厚みよりも大きくすることはできない。

また、カメラで撮像した画像の処理によって、マーカの長さおよび幅を精度よく認識するために、マーカの発する光量は所定量以上必要であり、蛍光体が必要量以上含有される材料を用いてマーカを形成する必要がある。

本発明の目的は、マルチリーフコリメータの端面から剥離しにくいマーカにより、マーカ位置を精度良く検出し、リーフ位置を精度よく制御することにある。

上記目的を達成するために、本発明の放射線治療装置は、放射線源と、放射線源から出射された放射線の照射範囲を制限するマルチリーフコリメータとを有する。マルチリーフコリメータは、厚さ方向に並べられた、放射線を通過させない材質の複数の薄板状のリーフと、リーフの所定の端面に配置された蛍光体を含有するマーカと、マーカに対して蛍光体を励起する光を照射する光源と、リーフの所定の端面と対向する位置に配置され、マーカから発せられる蛍光を撮像するカメラとを備える。マーカは、蛍光体を含有するプレートであり、プレートの端面が、リーフの所定の端面上に位置するように、プレートの一方の面は、リーフの一方の面に固定されている。プレートの端面がカメラにより撮像される。

本発明によれば、蛍光体を含有するプレートを複数のリーフの間に挿入して、リーフの一方に固定して、端面をマーカとして用いるため、マーカが剥離しにくく、カメラでマーカを撮像することによりマーカ位置を精度良く検出して、リーフ位置を精度よく制御することができる。

本発明の実施形態の放射線治療システム１０のブロック図。 実施形態の放射線治療装置２０の斜視図。 図２の放射線治療装置２０内の放射線照射装置２４の概略構成を示す断面図。 図３の放射線照射装置２４のマルチリーフコリメータの斜視図。 図４のマルチリーフコリメータの断面図。 図４のマルチリーフコリメータのリーフ群７０Ｇの構成例を示す斜視図。 図４のマルチリーフコリメータのリーフ７０と駆動装置９０の斜視図。 （ａ）図７のリーフ７０のプレート１０１部分の拡大斜視図、（ｂ）マーカと認識される上端面１０１ａを示す説明図、（ｃ）リーフ７０のプレート１０１を固定する凹部１１０とプレート１１０を示す拡大斜視図。 （ａ）図７のリーフ７０のプレート１０１部分の拡大斜視図、（ｂ）マーカと認識される上端面１０１ａを示す説明図、（ｃ）リーフ７０のプレート１０１を固定する凹部１１０とプレート１１０を示す拡大斜視図。 （ａ）図７のリーフ７０のプレート１０１部分の拡大斜視図、（ｂ）マーカと認識される上端面１０１ａを示す説明図、（ｃ）リーフ７０のプレート１０１を固定する凹部１１０とプレート１１０を示す拡大斜視図。 実施形態のカメラ１０３で撮影されるプレート１０１の位置の範囲を示す説明図。 （ａ−１）および（ａ−２）実施形態の光軸１０３ａに対してリーフ７０の外側の面にプレート１０１を配置した例を示す説明図およびその時のカメラ１０３の画像例を示す説明図、（ｂ−１）および（ｂ−２）実施形態のリーフ７０の一方の面にプレート１０１を配置した例を示す説明図およびその時のカメラ１０３の画像例を示す説明図。 図１２（ｂ−１）の配置において、カメラ１０３にプレート１０１の面１０１ｂが撮像されることを示す斜視図。 （ａ）は図１２（ａ−１）の配置において、プレート１０１の面１０１ｂが露出される状態を示す斜視図、（ｂ）は、プレート１０１の面１０１ｂに遮光材１４０を配置した状態を示す斜視図。 （ａ）、（ｂ−１）および（ｃ）実施形態のプレート１０１の上端面１０１ａをリーフ７０の所定の上端面７０ａから所定量だけ突出するように配置した場合の側面１０１ｃのカメラへの映り込みを示す説明図、（ｂ−２）実施形態のプレート１０１の側面１０１ｃを上端面に対して鋭角にした形状を示す説明図。

本発明の一実施形態の放射線治療システムについて説明する。

＜放射線治療装置の概要＞
まず、本実施形態の放射線治療システムの全体の構成について説明する。

図１は、この発明の実施形態における放射線治療システム１０の機能的な構成を示す図である。

図１に示すように、放射線治療システム１０は、治療計画装置１１と、制御装置（制御部）１２と、放射線治療装置２０と、を備えている。

治療計画装置１１は、患者Ｂに施す放射線治療の内容に応じて予め設定された、患者Ｂに放射すべき放射線の性状（患者Ｂに放射する放射線の強度、時間、角度、位置、放射領域等）が、外部から入力される装置である。この治療計画装置１１は、入力された放射線の性状に対応した放射線を放射するための制御用の各種パラメータ値を制御装置１２に出力する。

制御装置１２は、治療計画装置１１によって生成された各種パラメータ値に基づいて、放射線治療装置２０の動作を制御する。制御装置１２は、パーソナルコンピュータ等、予め定められたプログラムに基づいた処理を実行するコンピュータ装置である。制御装置１２は、双方向に情報を伝送することができるよう、無線または有線の通信回線を介して放射線治療装置２０に接続されている。

図２は、放射線治療システム１０を構成する放射線治療装置２０の概略構成を示す斜視図である。

図２に示すように、放射線治療装置２０は、リングフレーム２１と、走行ガントリ２２と、放射線照射装置２４と、を備えている。

リングフレーム２１は、断面円形の筒状に形成されている。このリングフレーム２１は、中心軸Ｃ１がほぼ水平方向を向くように配されている。リングフレーム２１は、その下端部２１ａの外周面に、下方に向けて延びる回転軸２５が一体に形成されている。この回転軸２５は、その中心軸Ｃ２回りに回動可能な状態で基台（図示せず）に支持されている。回転軸２５は、旋回駆動機構（図示せず）により回転駆動される。つまり、リングフレーム２１は、回転軸２５が旋回駆動機構によって回動されることで、鉛直軸回りに旋回する。

走行ガントリ２２は、断面円形の筒状に形成されている。この走行ガントリ２２は、リングフレーム２１の内周側に配されている。走行ガントリ２２は、リングフレーム２１に支持され、リングフレーム２１の内周面に沿って回転可能とされている。言い換えれば、環状の走行ガントリ２２は、水平方向に延びる中心軸Ｃ１回りに回動可能とされている。この走行ガントリ２２は、ガントリ駆動機構（図示せず）により、周方向に回動される。

放射線照射装置２４は、制御装置１２（図１参照）により制御されて、治療用放射線Ｓｒを放射する。放射線照射装置２４は、走行ガントリ２２の内周面２２ａに支持されている。放射線照射装置２４から放射される治療用放射線Ｓｒは、リングフレーム２１の回転動作の中心軸Ｃ２と、走行ガントリ２２の回転動作の中心軸Ｃ１との交点であるアイソセンタＣ０を通るように調整されている。

このように放射線照射装置２４が走行ガントリ２２に支持されることにより、リングフレーム２１の中心軸Ｃ２回りの回転動作、走行ガントリ２２の中心軸Ｃ１回りの回転動作に関わらず、治療用放射線Ｓｒは、常にアイソセンタＣ０を通るように放射される。

放射線治療装置２０は、センサアレイ２３を更に備えている。センサアレイ２３は、放射線照射装置２４により放射されてアイソセンタＣ０の周辺の被写体を透過した治療用放射線Ｓｒを受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ２３としては、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、Ｘ線ＩＩ（Ｉｍａｇｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）等を用いることができる。

また、放射線治療装置２０は、診断用Ｘ線源２６Ａ，２６Ｂと、センサアレイ２７Ａ，２７Ｂと、を備えている。

診断用Ｘ線源２６Ａ，２６Ｂは、走行ガントリ２２の内周側に配置されている。診断用Ｘ線源２６Ａ，２６Ｂは、放射線治療装置２０の中心（言い換えれば、リングフレーム２１の回転動作の中心軸Ｃ２）を挟んで、リングフレーム２１の周方向両側に配置されている。診断用Ｘ線源２６Ａ，２６Ｂは、制御装置１２により制御されてアイソセンタＣ０に向けて診断用Ｘ線１０１を放射する。診断用Ｘ線１０１は、診断用Ｘ線源２６Ａ，２６Ｂが有する１点から円錐状に広がる、円錐状のコーンビームである。

センサアレイ２７Ａ，２７Ｂは、走行ガントリ２２の内周面２２ａに支持されている。センサアレイ２７Ａ，２７Ｂは、アイソセンタＣ０を挟んで診断用Ｘ線源２６Ａ，２６Ｂと対向するように配置されている。センサアレイ２７Ａ，２７Ｂは、診断用Ｘ線源２６Ａ，２６Ｂから放射され、アイソセンタＣ０の周辺の被写体を透過した診断用Ｘ線１０１を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ２７Ａ，２７Ｂとしては、例えばＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、Ｘ線ＩＩ（Ｉｍａｇｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）等を用いることができる。

放射線治療装置２０は、カウチ２８と、カウチ駆動装置２９と、を更に備えている。カウチ２８は、放射線治療システム１０により治療される患者Ｂが横になって寝る上面２８ａを備えている。

カウチ駆動装置２９は、制御装置１２により制御されてカウチ２８を移動させる。カウチ駆動装置２９は、基台（図示せず）に支持されている。

＜放射線照射装置の構成＞
図３は、放射線治療装置２０を構成する放射線照射装置２４を示す断面図である。

図３に示すように、放射線照射装置２４は、放射線源５０と、１次コリメータ５３と、フラットニングフィルタ５４と、２次コリメータ５５と、マルチリーフコリメータ６０と、を備えている。ここでは、放射線源５０は、電子ビーム加速装置５１と、Ｘ線ターゲット５２とを含むＸ線源である。

電子ビーム加速装置５１は、電子を加速して生成される電子ビームＳ０をＸ線ターゲット５２に照射する。

Ｘ線ターゲット５２は、タングステン、タングステン合金等から形成されている。Ｘ線ターゲット５２は、電子ビームＳ０が照射されると放射線Ｓ１を放出する。

１次コリメータ５３は、所望の部位以外に放射線Ｓ１が照射されないよう、放射線Ｓ１の一部を遮蔽する。この１次コリメータ５３は、Ｘ線ターゲット５２から放射された放射線Ｓ１が通る貫通孔５３ｈを備えている。１次コリメータ５３は、鉛、タングステン等から形成されている。

フラットニングフィルタ５４は、放射線Ｓ１の放射方向に垂直な平面において、放射線Ｓ１の線量を概ね一様に分布させるフィルタである。フラットニングフィルタ５４は、アルミニウム等から形成されている。このフラットニングフィルタ５４は、１次コリメータ５３の貫通孔５３ｈの出口側に配置されている。フラットニングフィルタ５４は、Ｘ線ターゲット５２を向く側に、概ね円錐形の突起５４ａを有している。この突起５４ａの形状は、放射線Ｓ１の放射方向に垂直な平面における放射線Ｓ１の線量が概ね一様に分布するように設計されている。

２次コリメータ５５は、放射線Ｓ１の一部を遮蔽する。２次コリメータ５５は、その中央部に貫通孔５５ｈを備えている。２次コリメータ５５は、この貫通孔５５ｈでのみ放射線Ｓ２を通過させる。２次コリメータ５５は、鉛、タングステン等から形成されている。

上述した１次コリメータ５３、フラットニングフィルタ５４、２次コリメータ５５を経ることで、一様な強度分布を有する放射線Ｓ２は、マルチリーフコリメータ６０によりその一部が更に遮蔽される。マルチリーフコリメータ６０は、制御装置１２により制御を受けて放射線Ｓ２の照射野を制限する。マルチリーフコリメータ６０は、患者に放射すべき放射線の性状に応じた治療用放射線Ｓｒを生成する。

＜マルチリーフコリメータの全体構成＞
以下、マルチリーフコリメータの構成についてさらに詳しく説明する。

図４は、放射線照射装置２４の一部を構成するマルチリーフコリメータ６０の外観を示す斜視図である。図５は、マルチリーフコリメータ６０の幅方向断面図である。図６は、マルチリーフコリメータ６０の、複数のリーフ７０を並べたリーフ群７０Ｇの概要を示す斜視図である。図７は、１枚のリーフ７０の斜視図である。

図４〜図７に示すように、マルチリーフコリメータ６０は、フレーム６１と、複数のリーフ７０と、駆動装置（駆動機構）９０と、を備えている。

フレーム６１は、一方向に長い直方体状に形成されている。フレーム６１は、その長手方向である第一方向（以下、これを幅方向Ｗと称する）が、放射線照射装置２４の放射線照射軸Ｓｃに直交するよう配置されている。フレーム６１には、その幅方向Ｗに連続する中空のリーフ収容部６２が形成されている。

フレーム６１は、放射線照射装置２４に対向する側の上面部６１ａと、その反対側の下面部６１ｂに、フレーム６１の外周側とリーフ収容部６２とを貫通する開口部６３が形成されている（図４において、上面部６１ａの開口部６３のみを示す）。これら開口部６３は、上面部６１ａおよび下面部６１ｂの幅方向Ｗの中央部に形成されている。

図４、図５に示すように、フレーム６１は、上面部６１ａおよび下面部６１ｂに直交する両側面部６１ｃ，６１ｄに、それぞれ、矩形の開口部６４，６４が形成されている。これら側面部６１ｃの開口部６４と、側面部６１ｄの開口部６４とは、側面部６１ｃと側面部６１ｄとの間の中央に位置する仮想平面に対して面対称に形成されている。これら開口部６４には、矩形のベースプレート６５が装着されている。この実施形態では、フレーム６１に開口部６４を形成してベースプレート６５を装着する場合を例示した。しかし、この構成に限られない。例えば、フレーム６１とベースプレート６５とを一体に形成して、
フレーム６１に開口部６４を形成しないようにしても良い。

リーフ７０は、概ね長方形の薄板状に形成されている。リーフ７０は、放射線Ｓ２が透過しない、例えば、タングステン、タングステン合金等から形成されている。

図５および図６に示すように、リーフ７０は、その厚さ方向Ｔに所定の間隔をあけて複数並べて配置されている。これら複数枚のリーフ７０により、リーフ群７０Ｇが構成されている。この実施形態におけるリーフ群７０Ｇは、例えば３０枚のリーフ７０によって構成されている。図４、図６に示すように、このようなリーフ群７０Ｇは、放射線の照射軸Ｓｃ（フレーム６１の幅方向Ｗの中央部）を挟んで対向するよう、二組一対で、フレーム６１内のリーフ収容部６２内に配置されている。なお、リーフ群７０Ｇのリーフ７０の枚数は、３０枚に限定されるものではなく、例えば治療機の性能に応じて枚数を変更することができる。

なお、図６では、図示の都合上、リーフ７０の間隔をリーフ７０の厚さＴよりも広く表しているが、実際には、リーフ７０の間隔は、リーフ７０の厚さＴより小さい。

図７は、リーフ７０およびリーフ７０を駆動する駆動装置９０を示す斜視図である。

図７に示すように、リーフ７０は、直線状の上縁部（端面）７０ａと下縁部７０ｂとが互いに平行に形成されている。図５に示すように、リーフ収容部６２内において上縁部７０ａは、上面部６１ａと間隔をあけて対向配置されている。同様に、リーフ収容部６２内において、下縁部７０ｂは、下面部６１ｂと間隔をあけて対向配置されている。

リーフ７０は、リーフ収容部６２内でフレーム６１の幅方向Ｗの中央部を向く側の前縁部７０ｃが、弧状に膨出して形成されている。また、リーフ７０は、リーフ収容部６２内でフレーム６１の幅方向Ｗの外側を向く後縁部７０ｄが、上縁部７０ａおよび下縁部７０ｂに直交する直線状に形成されている。

リーフ収容部６２内で幅方向Ｗの中央部を挟んで対向して配置された二組一対のリーフ群７０Ｇ，７０Ｇは、各リーフの前縁部７０ｃが、フレーム６１の上面部６１ａの開口部６３と下面部６１ｂの開口部６３との間の領域（放射線の照射軸Ｓｃを含む領域）に面するように配置されている。

各リーフ７０は、その厚さ方向Ｔに貫通するスリット７１，７２を備えている。これらのスリット７１，７２は、それぞれ、リーフ７０の前縁部７０ｃと後縁部７０ｄとを結ぶ方向、すなわち幅方向Ｗに連続して形成されている。スリット７１，７２は、リーフ７０の上縁部７０ａと下縁部７０ｂとを結ぶ方向に間隔をあけて並んで形成されている。これらスリット７１，７２は、フレーム６１の上面部６１ａの開口部６３からフレーム６１のリーフ収容部６２内に入射する放射線Ｓ２が照射されないよう、前縁部７０ｃよりも後縁部７０ｄ側にずらした位置に形成されている。

各リーフ７０は、スリット７１，７２の上辺部７１ａ，７２ａと、下辺部７１ｂ、７２ｂとの少なくとも一つ（図７では７２ａ）に、幅方向Ｗに連続するラックギヤ７３が形成されている。

駆動装置９０は、モータ９１と、シャフト９５と、ピニオンギヤ９６と、を備えている。モータ９１は、シャフト９５の基端部に連結されている。モータ９１は、シャフト９５をその軸線回りに回転駆動させることにより、ピニオンギヤ９６を回転させる。

駆動装置９０は、複数枚のリーフ７０のそれぞれに対応して設けられている。

図７に示すように、駆動装置９０のシャフト９５は、リーフ７０の板厚方向Ｔに延びている。駆動装置９０は、スリット７１または７２（図７では７２）に挿入され、ピニオンギヤ９６がラックギヤ７３とかみ合うように配置されている。これにより、モータ９１によってピニオンギヤ９６を回転させることにより、リーフ７０を幅方向Ｗに移動させることができる。

ここで、この実施形態におけるリーフ群７０Ｇは、複数枚のリーフ７０の並ぶ方向で隣り合うリーフ７０、７０同士のラックギヤ７３が、スリット７１，７２の上辺部７１ａ，７２ａ、下辺部７１ｂ、７２ｂのうち、互いに異なる辺に形成されている。このようにすることで、板厚方向Ｔで隣り合うリーフ７０，７０間で、ラックギヤ７３に噛み合うピニオンギヤ９６が干渉することを防ぐことができる。

各リーフ群７０Ｇを構成する複数枚のリーフ７０は、フレーム６１に支持されている。フレーム６１は、板厚方向Ｔと垂直な幅方向Ｗに向かって進退可能なように、リーフ７０を支持している。フレーム６１は、複数のスライド支持部材６６を備えている。これら複数のスライド支持部材６６は、各リーフ群７０Ｇの上部と下部において、幅方向Ｗに間隔をあけてそれぞれ配置されている。この実施形態では、各リーフ群７０Ｇの上部と下部に、それぞれ幅方向Ｗにおけるフレーム６１の中央部側と外周側とにそれぞれ２つずつ、リーフ７０の移動をガイドする計４つのスライド支持部材６６が設けられている。

図５に示すように、各スライド支持部材６６は、フレーム６１に固定されたシャフト６６ａと、シャフト６６ａにそれぞれ回転自在に装着された複数の支持ローラ６６ｂとを備えている。これら複数の支持ローラ６６ｂは、リーフ群７０Ｇを構成する複数のリーフ７０にそれぞれ対応する位置に配置されている。これらの支持ローラ６６ｂは、リーフ７０の上縁部７０ａ、下縁部７０ｂの延びる方向に向かって回動自在とされている。この実施形態では複数の支持ローラ６６ｂによりリーフ７０を支持する場合を例示した。しかし、この構成に限られない。例えば、リーフ７０をスライド（移動）方向に案内する溝を、リーフ７０にそれぞれ対応する位置に配置し、リーフ７０をスライドさせても良い。

すなわち、各リーフ７０は、スライド支持部材６６を介して幅方向Ｗに個別に進退可能な状態でフレーム６１に支持されている。

フレーム６１は、幅方向Ｗの後縁部７０ｄ側への各リーフ７０の移動量を規制するストッパ６８を備えている。

図４に示すように、駆動装置９０のモータ９１は、フレーム６１の側面部６１ｃ，６１ｄに沿って設けられたベースプレート６５に支持されている。

駆動装置９０の内部には、シャフト９５の回転量を測定するロータリエンコーダ９２が配置されている。ロータリエンコーダ９２は、シャフト９５の回転量を測定し、その測定結果を制御装置１２に出力する。

このようにして、二組一対のリーフ群７０Ｇのそれぞれにおいて、リーフ群７０Ｇを構成する各リーフ７０端面７０ｃを、所望の照射野の輪郭形状に対応する位置まで幅方向Ｗに進退させることにより、向かい合うリーフ群７０Ｇの各リーフ７０の間に、所望の照射野形状の開口を形成することができる。

よって、フレーム６１の上面部６１ａの開口部６３から放射線Ｓ２を入射させることにより、両側のリーフ群７０Ｇのリーフ７０によって、放射線の一部が遮蔽され、リーフ群７０Ｇが形成した開口を通過した放射線が患者Ｂに照射される。

つまり、マルチリーフコリメータ６０により、所定の照射野の形状に制限された治療用放射線Ｓｒが生成される。

なお、図６および図７では、図示していないが、それぞれのリーフ７０には、幅Ｗ方向を長手方向とする溝状の凹凸が両面に形成されている。溝状の凹凸は、隣り合うリーフ７０の凹部と凸部が噛み合うように形成されている。これにより、リーフの幅Ｗ方向への移動を妨げることなく、リーフ７０間の隙間をとって放射線が患者Ｂに到達するのを防いでいる。

＜マルチリーフコリメータ６０のマーカの構成＞
以下、図６および図７等を用いて、マルチリーフコリメータ６０のリーフ７０に固定されたマーカ１０１の構成について説明する。

上述したようにマルチリーフコリメータ６０は、放射線を通過させない材質の複数の薄板状のリーフ７０を厚さ方向に並べたリーフ群７０Ｇを２組、端面７０ｃが向かい合うように配置した構成である。リーフ７０の主平面は、放射線の照射軸Ｓｃにほぼ平行になるように配置されている。

リーフ７０の放射線源５０側の端面（以下、上端面と呼ぶ）７０ａには、蛍光体を含有するマーカ１０１が配置されている。また、上端面７０ａに対向する位置には、マーカ１０１に対して蛍光体を励起する光を照射する光源１０２ａ，１０２ｂと、マーカから発せられる蛍光を撮像するカメラ１０３が配置されている。カメラ１０３とマーカ１０１との間には、ミラー１０４や集光レンズ１０５等の光学系が必要に応じて配置されている。

マーカ１０１は、本実施形態では、蛍光体を含有するプレートを用いる。例えば、蛍光体を含有する透明樹脂により構成されたプレート１０１を用いる。

プレート１０１は、図６および図７に示すように、プレート１０１の上端面１０１ａが、リーフ７０の上端面７０ａ上に位置するように配置されている。

プレート１０１の一方の面は、リーフ７０の一方の面に、接着等により固定されている。

蛍光体（蛍光顔料）としては、可視光や紫外光により励起され、カメラ１０３で撮像可能な波長の蛍光を発するものであればどのような蛍光体を用いてもよい。

プレート１０１の上端面１０１ａの位置は、図８（ａ）のようにリーフ７０の上端面７０ａと同一面に位置していてもよいし、図９（ａ）のようにリーフ７０の上端面７０ａから所定量だけ突出していてもよいし、図１０（ａ）ようにリーフ７０の上端面７０ａから所定量だけ埋没した位置にあってもよい。

ただし、突出量および埋没量は、カメラ１０３によって、プレート１０１の上端面１０１ａが撮像できる範囲に設定する（図８（ｂ）、図９（ｂ）、図１０（ｂ））。

このとき、リーフ７０のプレート１０１が固定される面には、プレート１０１の厚さ（リーフ７０の厚さ方向Ｔ）と同等かそれ以上の深さ（リーフの厚さ方向Ｔ）の凹部１１０が形成され、凹部１１０内にプレート１０１が固定されていることが望ましい。凹部１１０を設けることにより、プレート１０１の厚さをある程度確保しても、固定されているリーフ７０の隣のリーフ７０に接触しないため、プレート１０１に含有される蛍光体量を確保しつつ、プレート１０１がリーフ７０の動きを妨げることがない。

なお、プレート１０１の厚さは、隣り合うリーフのプレート１０１を、画像処理により見分けることができるように、リーフ７０の厚さの半分程度であることが望ましい。

また、プレート１０１のリーフ７０の幅方向Ｗの長さは、上端面１０１ａがマーカとしてカメラ画像の処理により認識する際に必要とされる長さに設定する。

プレート１０１の高さ（放射線の照射軸方向）は、画像処理をするために十分な蛍光の光量を発する蛍光体量を確保できる高さであって、かつ、プレート１０１をリーフ７０に接着する際に、十分な接着力が得られる面積を確保できる高さに設定する。

このような構成において、光源１０２ａ、１０２ｂから照射された光は、プレート１０１の上端面１０１ａに照射される。プレート１０１は、蛍光体を含有する透明体によって構成されているため、光源１０２ａ、１０２ｂから照射された光は、プレート１０１の内部の蛍光体まで到達し、蛍光体を励起する。これにより、プレート１０１の上端面１０１ａのみならず、プレート１０１の内部の蛍光体からも蛍光が発生する。プレート内部で発生した蛍光は、プレート１０１内を伝搬して上端面１０１ａに到達し、上端面１０１ａから上方に向けて出射される。

プレート１０１の上端面１０１から出射された蛍光は、図１１のようにミラー１０４で反射され、集光レンズ１０５で集光されてカメラ１０３に到達して撮像される。

制御装置１２は、カメラ１０３の画像を画像処理し、上端面１０１ａの像を抽出し、例えば上端面１０１ａの像の長さおよび幅の中心をマーカ（プレート１０１）位置であるとして検出する。制御部１２は、検出したマーカ１０１の位置が、駆動装置９０のエンコーダ９２が検出したシャフト９５を回転量と対応しているかどうかを判定する。対応している場合は、制御部１２は、そのまま放射線治療の動作を継続する。対応していない場合には、制御部１２は、リーフ７０の位置が意図した位置にないエラーが発生しているとして、放射線源５０からの放射線照射を停止させる。

なお、この実施形態では、マーカの中心位置を検出する場合を例示した。しかし検出は中心位置に限られない。例えばマーカの４隅や、検出した長さおよび幅で認識される矩形においてその短辺中心を認識するなど、マーカの位置が検出できればよい。

もしくは、制御部１２は、検出したマーカ１０１の位置により、駆動装置９０をフィードバック制御してもよい。

このように、本実施形態では、蛍光体を含有する透明体のプレート１０１をリーフ７０の面に接着材等により固定することにより、プレート１０１の上端面１０１ａをマーカして用いることができる。これにより、プレート１０１とリーフとの接着面積を大きくすることができ、マーカがはがれにくく、耐久性に優れ、カメラでマーカを撮像することによりマーカ位置を精度良く検出して、リーフ位置を精度よく制御することができる。

また、プレート１０１の高さ（放射線の照射軸方向のサイズ）を大きくすることができるため、プレート１０１に含まれる蛍光体量を必要量含有させることができる。また、プレートの内部で発せられた蛍光を伝搬させて上端面１０１ａから出射させることができる。よって、光量の大きなマーカを構成することができるため、画像処理によるマーカの認識の精度を向上させることができる。

なお、リーフ７０のプレート１０１が固定されている面は、図１２（ａ−１）に示すように、カメラ１０３に対して陰になる側の面であることが望ましい。例えば、図１２（ａ−１）のように複数枚のリーフ７０が厚さ方向に並べられたリーフ群７０Ｇの中央にカメラ１０３の光軸１０３ａが位置する場合、それぞれのリーフ７０の両面のうち、光軸１０３ａから遠い側の面にプレート１０１が固定されていることが望ましい。すなわち、図１２（ａ−１）のように、リーフ群７０Ｇのリーフ７０にプレート１０１の固定される面は、リーフ７０の厚さ方向Ｗにおいて、光軸１０３ａを挟んで左右対称になる。

これにより、プレート１０１の上端面１０１ａが、リーフ７０の上端面７０ａから突出していない場合には、プレート１０１の主平面と平行な面１０１ｂは、カメラ１０３に映り込まないため、画像処理でマーカとして認識される上端面１０１ａのみの幅を抽出し、画像処理を精度よく行うことができる。

また、プレート１０１の上端面１０１ａが、リーフ７０の上端面７０ａから所定量だけ突出している場合でも、図１２（ａ−１）のように光軸１０３ａから遠い側の面にプレート１０１が固定されている場合には、図１２（ａ−２）のようにプレート１０１の主平面と平行な面１０１ｂは、突出しているわずかな部分のみがカメラ１０３に映り込むのみであり、画像処理でマーカとして認識される上端面１０１ａの幅に与える影響は小さい。

これに対し、図１２（ｂ−１）のように、リーフ群７０Ｇのすべてのリーフ７０の同じ側の面にプレート１０１を固定した場合、図１２（ｂ−２）のように、プレート１０１の主平面と平行な面１０１ｂがカメラ１０３に映り込む面積が、図１２（ａ−２）の場合と比較して大きくなる。このため、プレート１０１の上端面１０１ａのみならず、面１０１ｂの像も画像処理によりマーカとして認識されるため、マーカの幅方向の精度が図１２（ａ−２）の場合より低くなる。

また、図１２（ｂ−１）のように、リーフ群７０Ｇのすべてのリーフ７０の同じ側の面にプレート１０１を固定した場合、図１３のように、隣り合うリーフ７０の位置を大きくずらした場合、プレート１０１の主平面と平行な面１０１ｂの全体が、カメラ１０３によって撮像される。この場合、画像処理により認識されるマーカの幅が、面１０１ｂ全体を含んでしまうため、マーカの幅方向の精度が図１２（ａ−２）の場合より低下する。よって、リーフ７０のプレート１０１が固定されている面は、図１２（ａ−１）に示すように、カメラ１０３に対して陰になる側の面であることが望ましい。

また、リーフ７０のプレート１０１が固定されている面を、図１２（ａ−１）に示すように、カメラ１０３に対して陰になる側の面にした場合（すなわち、光軸１０３ａから遠い側の面にプレート１０１が固定されている場合）であっても、リーフ７０に固定されているプレート１０１は、図１４（ａ）のようにリーフ７０の位置を大きくずらし、プレート１０１の主平面と平行な面１０１ｂが外側に露出されているものと露出されてないものが混在している場合、プレート１０１の主平面と平行な面１０１ｂが露出されたプレート１０１に入射する光が増える事により励起光の量が他のプレート１０１の主平面と平行な面１０１ｂが露出されてないリーフ７０のプレート１０１よりも多くなる。すなわちリーフ７０はどの位置にあってもプレート１０１の主平面と平行な面１０１ｂが外側に露出される。

そのため、これらのプレート１０１は、プレート１０１から発せられる励起光の量が、他のプレート１０１よりも多くなり、明るいマーカ像になるため、カメラ１０３の画像を処理する際の２値化処理等の精度を低下させ得る。そこで、図１４（ｂ）のように、プレート１０１の面１０１ｂの少なくとも一部が遮光材１４０によって覆われていることが望ましい。しかし遮光材で覆わずに、光量差が発生しても２値化処理精度低下への影響は上述した側面１０１ｂが見える事に比較し非常に小さい。

遮光材１４０としては、励起光や外光を遮蔽できる材料であって、プレート１０１から剥離しにくい材料を選択する。例えば、めっきや塗装等でプレート１０１表面に形成できる遮光材（金属膜）１４０を用いることができる。

なお、上述の図９のように、プレート１０１の上端面１０１ａを、リーフ７０の所定の上端面７０ａから所定量だけ突出するように配置した場合、図１５（ａ）、（ｂ−１）のようにプレート１０１のリーフ７０から突出した部分の側面１０１ｃが、カメラ１０３の画像に映り込む（図１５（ｃ））。この問題を解決するため、側面１０１ｃがカメラ１０３に対して上端面１０１ａの陰になるように、側面の角度を傾斜加工してもよい。

例えば、図９（ａ）〜（ｃ）、図１５（ｂ−２）に示したように、リーフ７０の所定の上端面７０ａから所定量だけ突出したプレート１０１の、リーフ７０の移動方向Ｗにおける両側面１０１ｃを、上端面１０１ａに対して鋭角になるように傾斜させる。これにより、図１１のように、リーフ７０が移動した場合であっても、プレート１０１の突出部の側面１０１ｃは、上端面１０１ａの陰になってカメラ１０３には映り込まない。よって、画像処理によってマーカとして認識されるのは、移動方向Ｗについては上端面１０１ａのみであるので、移動方向Ｗのマーカの認識精度を向上させることができる。

同じく上述の図１０のように、プレート１０１の上端面１０１ａを、リーフ７０の所定の上端面７０ａから所定量だけ埋没するように配置した場合、リーフ７０が移動方向Ｗに移動すると、カメラ１０３がプレート１０１の上端面１０１ａの斜め上方から凹部１１０に埋没したプレートの上端面１０１ａを見込む位置関係になる。このとき、凹部１１０の移動方向Ｗ方向の縁の部分が、カメラ１０３がプレート１０１の上端面１０１ａの全体を見込む角度を一部遮り、カメラ１０３が埋没したプレート１０１の上端面１０１ａの全体を撮像できなくなる。そこで、本実施形態では、リーフ７０が最大移動量まで移動した場合であっても、カメラ１０３からプレート１０１の上端面１０１ａの全体への見込角を遮らないように、凹部１１０の移動方向Ｗの側面１１０ａの上部をカメラ１０３の見込み角以上に傾斜させている。すなわち、凹部１１０の移動方向Ｗについての開口径が、凹部１１０の下部よりも大きくなるように側面１１０ａを傾斜させている。これにより、リーフ７０が移動した場合であっても、凹部１１０の移動方向Ｗにおける両側面１１０ａは、カメラ１０３の画像に映り込まず、カメラ１０３は、常にプレート１０１の上端面１０１ａの全体を撮影することができる。

例えば、図１０（ｃ）に示したように、リーフ７０の所定の上端面７０ａから所定量だけ埋没したプレート１０１の、リーフ７０の移動方向Ｗにおける両側面１１０ａを、上端面７０ａに対し鈍角になるように傾斜させる。これにより、図１１に示したリーフ７０の所定の上端面７０ａから所定量だけ突出したプレート１０１の時と同様に、リーフ７０が移動した場合であっても、リーフ７０の移動方向Ｗにおける両側面１１０ａは、プレート１０１の上端面１０１ａの陰になることなく、カメラ１０３には映り込まない。よって、画像処理として認識されるのは、移動方向Ｗについては上端面１０１ａのみであるので、移動方向Ｗのマーカの認識精度を向上させることができる。

１０ 放射線治療システム
１１ 治療計画装置
１２ 制御装置
２０ 放射線治療装置
２１ リングフレーム
２１ａ 下端部
２２ 走行ガントリ
２２ａ 内周面
２３ センサアレイ
２４ 放射線照射装置
２５ 回転軸
２６Ａ，２６Ｂ 線源
２７Ａ，２７Ｂ センサアレイ
２８ カウチ
２８ａ 上面
２９ カウチ駆動装置
５０ 放射線源
５１ 電子ビーム加速装置
５２ Ｘ線ターゲット
５３ １次コリメータ
５３ｈ 貫通孔
５４ フラットニングフィルタ
５４ａ 突起
５５ ２次コリメータ
５５ｈ 貫通孔
６０ マルチリーフコリメータ
６１ フレーム
６１ａ 上面部
６１ｂ 下面部
６１ｃ，６１ｄ 側面部
６２ リーフ収容部
６３ 開口部
６４ 開口部
６５ ベースプレート
６６ スライド支持部材
６６ａ シャフト
６６ｂ 支持ローラ
６８ ストッパ
７０ リーフ
７０Ｇ リーフ群
７０ａ 上縁部
７０ｂ 下縁部
７０ｃ 前縁部
７０ｄ 後縁部
７０ｆ 表面
７０ｇ 表面
７１，７２ スリット
７１ａ，７２ａ 上辺部
７１ｂ 下辺部
７３ ラックギヤ
９０ 駆動装置
９１ モータ
９１ａ ハウジング
９２ ロータリエンコーダ
９５ シャフト
９６ ピニオンギヤ
１０１ プレート
１０１ａ 端面（上端面）
１０１ｂ 面（主平面に平行な面）
１０１ｃ 側面（移動方向Ｗの側面）
１１０ 凹部
Ｂ 患者
Ｃ０ アイソセンタ
Ｃ１ 中心軸
Ｃ２ 中心軸
Ｓ０ 電子ビーム
Ｓ１ 放射線
Ｓ２ 放射線
Ｓｒ 治療用放射線
Ｔ 板厚方向
Ｗ 幅（移動）方向

Claims (13)

1. 放射線源と、前記放射線源から出射された放射線の照射範囲を制限するマルチリーフコリメータとを有し、
   前記マルチリーフコリメータは、厚さ方向に並べられた、前記放射線を通過させない材質の複数の薄板状のリーフと、前記リーフの所定の端面に配置された蛍光体を含有するマーカと、前記マーカに対して前記蛍光体を励起する光を照射する光源と、前記リーフの前記所定の端面と対向する位置に配置され、前記マーカから発せられる蛍光を撮像するカメラとを備え、
   前記マーカは、前記蛍光体を含有するプレートであり、前記プレートの端面が、前記リーフの前記所定の端面上に位置するように、前記プレートの一方の面は、前記リーフの一方の面に固定され、前記プレートの端面が前記カメラにより撮像されることを特徴とする放射線治療装置。
2. 請求項１に記載の放射線治療装置であって、前記プレートの端面は、前記リーフの前記所定の端面から所定量だけ突出していることを特徴とする放射線治療装置。
3. 請求項１に記載の放射線治療装置であって、前記プレートの端面は、前記リーフの前記所定の端面から所定量だけ埋没した位置にあることを特徴とする放射線治療装置。
4. 請求項１に記載の放射線治療装置であって、前記リーフの前記プレートが固定される面には、前記プレートの厚さと同等以上の深さの凹部が形成され、前記凹部内に前記プレートが固定されていることを特徴とする放射線治療装置。
5. 請求項１に記載の放射線治療装置であって、前記リーフの前記プレートが固定されている面は、前記カメラに対して陰になる側の面であることを特徴とする放射線治療装置。
6. 請求項１に記載の放射線治療装置であって、前記リーフに固定されている前記プレートは、前記リーフに固定されていない側に面の少なくとも一部が遮光材によって覆われていることを特徴とする放射線治療装置。
7. 請求項１に記載の放射線治療装置であって、複数の前記リーフをそれぞれ前記放射線の光軸に近づけ、および、遠ざける方向に移動させる駆動部をさらに有し、
   前記リーフの前記プレートが固定された前記所定の端面は、前記リーフの移動方向に平行な端面であることを特徴とする放射線治療装置。
8. 請求項７に記載の放射線治療装置であって、前記プレートの端面は、前記リーフの前記所定の端面から所定量だけ突出するように配置され、
   前記プレートの前記リーフから突出した部分の側面は、前記カメラに対して陰になるように傾斜していることを特徴とする放射線治療装置。
9. 請求項８に記載の放射線治療装置であって、前記プレートの前記傾斜した側面は、前記プレートの前記移動方向の両側面であることを特徴とする放射線治療装置。
10. 請求項７に記載の放射線治療装置であって、前記リーフの前記所定の端面には、前記プレートを配置するための凹部が形成され、
    前記プレートは、上端面が前記リーフの前記所定の端面から所定量だけ埋没した位置にくるように前記凹部内に配置され、
    前記リーフの前記凹部の側面は、前記プレートの上端面よりも上方の部分が、前記カメラから前記駆動部による移動後の前記プレートの上端面の全体を見込む角度以上に傾斜していることを特徴とする放射線治療装置。
11. 請求項１０に記載の放射線治療装置であって、前記凹部の前記傾斜した側面は、前記リーフの前記移動方向の前記凹部の両側面であることを特徴とする放射線治療装置。
12. 請求項１に記載の放射線治療装置であって、前記プレートは、前記蛍光体を含有する透明体によって構成され、前記光源から発せられた光は、前記プレートの前記端面のみならず、前記プレートの内部の蛍光体まで到達し、前記プレートの内部で発せられた蛍光は、前記プレート内を伝搬して前記端面に到達し、前記端面から出射されることを特徴とする放射線治療装置。
13. 放射線源から出射された放射線の照射範囲を制限するマルチリーフコリメータであって、
    厚さ方向に並べられた、放射線を通過させない材質の複数の薄板状のリーフと、前記リーフの所定の端面に配置された蛍光体を含有するマーカと、前記マーカに対して前記蛍光体を励起する光を照射する光源と、前記リーフの前記所定の端面と対向する位置に配置され、前記マーカから発せられる蛍光を撮像するカメラとを有し、
    前記マーカは、前記蛍光体を含有するプレートであり、前記プレートの端面が、前記リーフの前記所定の端面上に位置するように、前記プレートの一方の面は、前記リーフの一方の面に固定され、前記プレートの端面が前記カメラにより撮像されることを特徴とするマルチリーフコリメータ。

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