JPH0631885B2 - コリメ−タ - Google Patents

コリメ−タ

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JPH0631885B2
JPH0631885B2 JP61042770A JP4277086A JPH0631885B2 JP H0631885 B2 JPH0631885 B2 JP H0631885B2 JP 61042770 A JP61042770 A JP 61042770A JP 4277086 A JP4277086 A JP 4277086A JP H0631885 B2 JPH0631885 B2 JP H0631885B2
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radiation
slice
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    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • G21K1/04—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using variable diaphragms, shutters, choppers
    • G21K1/046—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using variable diaphragms, shutters, choppers varying the contour of the field, e.g. multileaf collimators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1042—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy with spatial modulation of the radiation beam within the treatment head
    • A61N5/1045—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy with spatial modulation of the radiation beam within the treatment head using a multi-leaf collimator, e.g. for intensity modulated radiation therapy or IMRT
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
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  • Veterinary Medicine (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコリメータに関し、詳言すれば高エネルギ光子
と、電子と、陽子と、重イオンとからなる群から選定さ
れた粒子の放射ビーム用多重薄片コリメータに関するも
のである。
最近の放射治療装置は深部に位置した腫痕を放射するの
に高エネルギ粒子を使用する。高エネルギ光子および電
子によれば１〜５０MeV程度のエネルギが放射治療のた
めに考えられている。
本願出願人の所有に係る米国特許４，４６３，２６６号
明細書に記載の中性子コリメータにおいて、クサビ形状
のスラビは各一対のスラブの内側対向縁が有効な放射源
に対して常に向けられるように対向して配置されてい
る。これは所望しない半影、即ち、各スラブの背部の長
手方向の運動方向に延びる半分影になった区域の形成を
阻止する。各スラブのクサビ形状によりまた各スラブの
平らな主面は放射源に対して向けられ、それにより長手
方向に対して垂直な方向に所望しない半影を形成するの
を阻止する。
上述した種類の高エネルギ粒子を使用した場合に、中性
子コリメータのスラブは粒子を吸収するために非常に厚
くしなければならず、又所望しない粒子の散乱を発生す
る。スラブは固いタングステンおよび低炭素軟鉄からな
るので公知の中性子コリメータは重くかつスラブを支持
するための丈夫な枠体を必要とする。これは構造的観点
からの欠点である。
更に、上述した種類の高エネルギ粒子、とくに電子をコ
リメータに使用することができる場合にコリメータ内の
空気分子は放射ビームの粒子と相互に作用し、それによ
り所望されるように、有効な放射源がもはや点であるが
むしろ一定の範囲の区域にでないように現われる作用を
生じる。これは前記区域の周辺から放出された粒子が対
向内側縁端に所望しない散乱粒子を生じさせると共に、
スラブの内縁又はスラブの平らな主面も有効な放射源に
向っていないという事実から増大された半影を生じさせ
るので望ましくない。
公知のコリメータが高エネルギ光子による治療に使用さ
れる場合に、前記光子はコンプトン相互作用と２次電子
を生じる空気の原子と衝突し、その相互作用と２次電子
は患者の皮膚に所望しない投与量の増加を生じさせてし
まう。
本発明は高品質の可変区域形状を発生し且つ高エネルギ
電子および光子を放射治療に使用するとき点型照射源を
維持するために従来技術による中性子コリメータの欠点
を回避する多重薄片コリメータに関する。特にコリメー
タの重量を減少することができる。
本発明の実施態様において、保護ケーシングと、該ケー
シングによって囲まれる枠体と、複数の対をなして対向
した細長い弯曲した断面クサビ形状の薄片と、各個の通
路に沿って予め定めた位置に各薄片を設定するための設
定機構と、各薄片と支持構造との間に設けた支持機構
と、薄片の位置を決定するような読取り機構とから構成
し、頂部に向って集中する扇形の形状が有効な放射源に
おいて達成されるように隣接した薄片を並んで配置し、
各一対の薄片が放射源から放射区域の縁部を直角に交差
する通路に沿って互いに向って且つ互いに離れる運動を
行なうことができるように各クサビ形状の薄片を支持構
造体上に回転及び並進運動可能に取付け、各薄片の内縁
面と２つの主面を常に放射源に対して向け、点型有効放
射源から放射される高エネルギ光子と、電子と、陽子
と、重イオンとからなる群から選定された粒子の放射ビ
ーム用コリメータを提供する。
本発明の他の実施状態において保護ケーシングは大気圧
においてヘリウムで充填されている。
次に本発明の実施例を添付図面について詳細に説明す
る。
第１図には高エネルギ電子のビームを発生させるための
加速器１を略示し、該高エネルギ電子ビームを回転架台
２内のビーム搬送装置及びビーム光学装置によって回転
架台２の端部に取付けた回転放射ヘッド３に案内する。
回転放射ヘッド３は枠体４と、本発明による多重薄片コ
リメータ５と、一点鎖線で示した保護ケーシング６とか
らなっている。多重薄片コリメータ５に加えて通常のブ
ロックコリメータ７は本発明によるコリメータ５の薄片
の長手方向の運動方向に対して垂直な方向に放射ビーム
をコリメータ（集中）すべく枠体４に設けられている。
第２図から明らかなように、加速された電子ビームをタ
ーゲット８に放射させる。ターゲット８の材料及び到来
ビームの素粒子に依存してターゲット８は高エネルギ光
子、陽子、電子又は重イオン源として作用する。これは
当業者には公知であるゆえ詳細には説明しない。ターゲ
ット８の下側に位置決めされるのは重金属一次コリメー
タ９で、コリメータ９は所望の最大放射ビームを制限す
るのに使用する。一次コリメータ９の下側に位置決めさ
せ且つコリメータ９の開口部と整列させて平滑化フイル
タ１０およびイオン化室１１を設けることができる。イ
オン化室１１は投与量を測定するため且つそれ自体公知
の他のビーム制御の目的のために放射区域に設けられて
いる。更に下流にはブロックコリメータ７を位置決めさ
せてある。そのさらに下流には本発明による多重薄片コ
リメータ５を位置決めさせてある。多重薄片コリメータ
５は符号１２で示した支持構造体内に取付けられてい
る。支持構造体１２は枠体４の底部に取付けられてい
る。該枠体４とこれに取付けた部材は円形の頂面取付け
板１４上に軸受け１３によって回転可能に支持されてい
る。
支持構造体１２は放射通路を妨害しないようにその中央
に開口部を有する長方形基板１７にそれぞれの上端を取
付けた２つの対向した長方形側壁１５および１６からな
っている、側壁１５，１６は下端において放射ヘッド３
の前面を形成する薄い透明フイルム２１によって被覆さ
れている長方形開口部２１を備えた下方板１９に取付け
られている。側壁１５と側壁１６との間には対向する一
対の上部及び下部屈曲支持桿２２，２３及び２４，２５
がそれぞれ延伸している（第３図比較）。
細長く屈曲し且つ断面においてテーパの付いた多数の対
向する一対の薄片３０，３１を上部及び下部支持桿２２
〜２５間に摺動可能に取付けてある。各一対の薄片は同
一方向で支持されるので薄片３１のみの構造を詳細に説
明する。それゆえ薄片３０についても対応する構造が設
けられていることを理解されたい。更に、この構造はさ
らに他の薄片３１及び他の薄片３０の各々についても同
様である。好敵な実施例においては３２対の薄片３０，
３１を設けてある。各薄片は固い鉛、タングステン、ウ
ラニウムによって形成されるか、又は高密度及び高い原
子番号又はより一般的には放射のための高い相互作用を
なす断面を有する他の材料によって作られている。各薄
片の高さは約７０mmで、長さは約３０cmである。第４図
から見られるように、各薄片は断面にテーパが付いてお
り、薄片の幅は約７mm程度からなる。各薄片はそれぞれ
屈曲上面３２および屈曲下面３３を有している。曲率は
各面が第２図においてＸで示した有効放射源の近くにそ
の中心を備えた想像円の一部を形成するようになってい
る。上面３２には第２図に略示した長手方向のＶ形状溝
３４を備え、対応するＶ形状溝３５を下面３３に設けて
ある。上方ローラ３６は上方溝３４と係合してばね負荷
されている。２個の下方ローラ３７と３８はその下方溝
３５に薄片の下面３３を支持している。各ローラ３７，
３８は下部支持桿２５によって回転可能に支持されてお
り、上方ローラ３６は上部支持桿２３によりレバー４０
によって支持され、該レバー４０は一端において全ての
一対の薄片に共通な枢軸４１を中心に回動し、その他端
においてローラ３６を回転可能に取付けている。Ｌ形状
プレート４２はその一端でレバー４０に回転可能に取付
けられ、その対向端で支持バー２３に取付けられた圧縮
ばね４３に取付けられている。薄片の上面３２の上方溝
３４と係合してローラ３６を押圧する圧縮ばね４３は各
薄片が該薄片の端部位置間の弯曲した環状通路に沿って
滑らかに走行するように備えられている。第３図におい
て薄片３１はその突出末端位置で示されており、薄片３
０はその撤退末端位置において示されている。３つのロ
ーラ間に薄片３０を移動させる場合に該薄片は並進並び
に回転運動を行う。
薄片３１の内縁面４５は有効な放射源Ｘと常に整列する
ように配置されている。即ち、内縁面４５はＸにその中
心を有する想像円の一部を形成する。従って、有効な放
射源Ｘから放射された放射ビームが所望しない半影を残
さないように内縁面４５に沿って平行に掃射する。内縁
面４５が想像半径に対して角度を形成する場合に所望し
ない半影が生じる。更に薄片３１の長手方向に対して垂
直な方向、即ち移動方向、従って第２図の平面に対して
垂直方向においてこのような所望しない半影を避けるた
めに、一方を符号４６で示した薄片３１の２つの主面は
有効な放射源Ｘの方向に常に先端を向けるようにテーパ
を付けている。従って、図示した平行関係に配置させる
とき薄片３１は第４図に示した扇形の形状を形成し、Ｘ
において扇形の頂点を有する。それ故、放射領域を横切
るコリメータの部分の二重配列が達成される。上述した
米国特許においてはこの二重配列は二重焦点合せと呼ば
れている。
各薄片の位置を設定するための設定手段はモータ５０と
各薄片３１に設けた上方に向けた延長部５１の形状で設
けられている。延長部５１はその下端で薄片３１に螺着
させ、その上端に多数の貫通孔を備えている桿の形状に
することができる。薄片３１用に枢軸５２を中間開口部
に設け、枢軸５２は螺子を有する貫通孔を備えている。
モータ５０のネジ付き出力軸５３は枢軸５２の螺子付き
貫通孔に螺入されているので、出力軸５３の回転が屈曲
円形路に沿って薄片３１を移動させることは明らかであ
る。薄片３０，３１の厚さはモータの直径より小さいの
で隣接薄片３１のモータは列をなして配置され、第４図
に示した方法で相対的に僅かに変位されている。各ステ
ップモータ５０は側壁１５，１６間に延伸しているモー
タ取付け桿５４に設けられた貫通孔に枢着されている。
各モータは側壁１５，１６間に同様に延伸するスイッチ
取付け桿５６に設けたスイッチ５５によって個々に制御
可能である。パッキング５７はスイッチ取付け桿上のス
イッチ５５を包囲し且つ保護ケーシング６に対してガス
密封シールを形成し、スイッチ取付け桿の区域において
保護ケーシング６はスイッチを操作することによって各
モータを手で制御させることができるように貫通孔を備
えている。
第３図から明らかな通り、内縁４５は段部を備えてい
る。薄片３０の対向内縁６０に係合段部を設けてあるの
で、第５図に示した上方及び下方薄片を有する場合であ
るように各薄片が互いに接触させられるとき放射は接触
縁部間の接合部を貫通することがない。
同一方法及び同一目的のため主面４６は符号６１で略示
した段部を備え、係合段部は破線６２によって示してあ
るように薄片３１の対向主面に設けてある。
第２図から明らかなように、電球６５を枠体４の外部に
設けてある。電球６５からの光は半透明ミラー７１を通
して伝達され、放射ヘッドの下流のミラー６６によって
反射される。その構成により、電球６５からの光が放射
される面（例えば患者の身体）を照明するようになって
いる。その場合に照明された面は多重薄片コリメータ５
によって設定されるような放射区域、例えば第５図に示
した中心を外れた腎臓形の放射区域である。
空気の分子と放射ビームとの相互作用を減少させるため
に保護ケース６内の空気をヘリウムガスに代え、弁８０
を通ってヘリウムガスを導入させそしてケーシング内に
大気圧で支持してある。
従来では全ての薄片３１，３２の位置は人間によって監
視されていた。各薄片の位置は２本の導体によってポテ
ンショメータの摺動接点及び同一ポテンショメータの固
定接点に接続されたメータに指示されていた。摺動接点
はモータの出力軸によって移動され、それによりメータ
上で読み取る電圧の形でコリメータブレードの実際の位
置を示していた。上述した米国特許に使用された種類の
６４個のスラブに関してはこの監視装置はその場合に放
射ヘッドから引き出される少なくとも６８本の導体を必
要とする。本発明によれば、前記導体は各個の薄片が前
述した各個の通路に沿って予め定めた位置に設定される
読取り及び制御装置の一部を形成する（ＴＶ）カメラ６
７に接続される単一の同軸制御ケーブルに交換される。
読取り装置は第６図及び第８図に詳細に示されそして前
記ＴＶカメラ６７に加えて半反射ミラー６６と半反射ミ
ラー７１を含むミラー装置からなっている。薄片コリメ
ータ制御装置はまたＴＶカメラ制御ユニット７２と、デ
ータプロセッサ７３と、各個のモータ５０用の別個の駆
動ユニットを含むモータ駆動ユニット７４と、ＴＶモニ
ター７５とを含んでいる。
ＴＶカメラがビームがミラーを通してビームの拡散中心
Ｘに現われるように位置決めされている。従って放射ヘ
ッドを「のぞき見」しそして有効な放射源から薄片コリ
メータ５を見る。放射されるべき面から反射された周囲
の光は放射ヘッドの下流に向けられ、ミラー６６及び７
１に反射後ＴＶカメラによって見られる。ミラー７１を
干渉フイルタに置き換えるとテレビジョン画像のコント
ラストをさらに改善することができる。干渉フイルタが
青みを帯びているとすると、その場合電球６５からの光
の青みを帯びた部分は過されそして黄ばんだ光が上方
からブレードコリメータを照明する。しかし、放射面か
ら反射された周囲の光は上方からコリメータを照明する
光から過された青みを帯びた成分を含有し、従って全
体のコントラストが改善される。選択的に、読取りは電
球６５からのフイールド光により達成される。薄片の上
面はその場合フイールド光をＴＶカメラに反射し返す反
射面を備えている。
ＴＶカメラ６７は通路に平行な方向に沿って薄片を走査
し、該通路に沿って薄片が移動できる。従って各走査線
は第８図に示した通り一対の２つの対向薄片を走査す
る。好敵な実施例において各薄片は８本の線１〜８によ
って走査され、各薄片の位置は各走査線に現われる明／
暗の変わり目によって決定される。ＴＶカメラ制御ユニ
ット７２は各走査線に含まれるアナログ画像情報をプロ
セッサ７３によって処理するデータ位置信号に変換する
ための変換器を含んでいる。第８図から明らかなように
各走査線は図面にＬＥで示した左側薄片３１の右側端の
位置及びＲＥによって示した右側薄片３０の左側端の位
置についての情報からなっている。各組みの薄片３０，
３１に関してそれぞれ照明桿７６及び７７によって形成
される基準マークがある。各照明桿はポリメチル−メタ
クリレート（ＰＭＭＡ）の棒からなり、該棒はその一端
面にその光を棒に向ける電球を備えている。第８図にお
いて照明桿７６はＲＲ（右方基準）によって示され、照
明桿７７はＬＲ（左方基準）によって示されている。本
発明の好敵な実施例において放射されるべき区域の輪郭
線の位置に関するデータはプロセッサに記憶され、ＬＥ
およびＬＲに関するデータ位置信号と比較される。第８
図においてＬＣは放射されるべき区域の左側輪郭線の位
置を示し、一方ＲＣは輪郭線の右側に沿う部分を示す。
従って、放射区域は第８図のＬＣとＲＣとの間の区域に
しなければならない。第８図においては薄片３１のＬＥ
が正確な設定を取るためにＬＣと整列して左側に移動さ
せなければならないことが明らかとなる。同様に薄片３
０のＬＲはＲＣと整列して右側に移動されなければなら
ない。プロセッサ７３においてＬＥの現在位置を示すデ
ータはＬＣの位置を示すデータと連続的に比較され、そ
れらの間の偏差がある場合にプロセッサは薄片３１のＬ
ＥをＬＣと整列して移動させるまでモータ５０を付勢す
るように該モータ５０に制御信号を出力すべくプログラ
ムされる。同様な方法において薄片３０を駆動するモー
タ５０はプロセッサによって制御される。
理論的には各一対の対向薄片を走査することによって各
一対の対向薄片に必要な位置データを得ることができる
けれども、特に個々の走査において各々に必要なデー
タ、すなわちＬＲ，ＬＥ，ＲＥおよびＲＲを得るのが好
ましい。前述したように一対の対向薄片は第８図に示し
たように８本の線１〜８において走査される。線２にお
いてＬＲの位置を示すデータが取られ、走査線３の中に
ＬＥが取られ、線４中にＲＥが取られ、線５中にＲＲが
取られる。他の４本の線中にはデータは取られない。
コリメータのブレードの位置は同様に読取り装置の一部
を形成するＴＶモニタ７５において見ることができる。
上述した実施例においてＬＣおよびＲＣの位置は薄片３
０，３１の実際の設定以前の時にプロセッサ７２内に記
憶されている。ＬＣおよびＲＣ位置データはプロセッサ
に手動で入力するか又はコンピュータ化された断層撮影
機の中央プロセッサから直接取ることもできる。本発明
のさらに他の実施例によれば放射されるべき区域の輪郭
線は患者の皮膚上に直接描かれ、描かれた輪郭線に関す
るデータは例えばＬＣに関して走査線２中にかつＲＣに
関して走査線４中に取られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の多重薄片コリメータを使用する放射治
療架台を示す斜視図、第２図は放射ヘッドを側面から見
たもので、図を明瞭にするために簡略化した本発明によ
るコリメータを備えた第１図に示した放射ヘッドの断面
図、第３図は第２図のIII−III線に沿うコリメータの断
面図、第４図は図を明瞭にするため簡略化した第２図に
おいて除去されたコリメータの別の部材を示す側面図、
第５図は下から見た第１図のビーム放射ヘッドの底面
図、第６図は第２図のVI−VI線に沿う断面図、第７図は
コリメータ読取り及び制御装置を示す概略図、第８図は
コリメータ読取り装置に組み込まれたテレビジョンカメ
ラによって見られる一対の対向薄片の拡大図である。 図中、符号３は放射ヘッド、４は枠体、５は多重薄片コ
リメータ、６は保護ケーシング、７はブロックコリメー
タ、１２は支持構造体、２２，２５は支持桿、３０，３
１は薄片（リーフ）、４５は薄片の内縁面、Ｘは放射
源、５０はモータ、５１は延長部、６７はＴＶカメラ、
６６，７１は反射ミラー、７２はＴＶカメラ制御ユニッ
ト、７３はデータプロセッサ、７４はモータ駆動ユニッ
ト、７５はＴＶモニタである。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】点型放射源から放射される高エネルギー光
    子と、電子と、陽子と、重イオンとからなる群から選定
    された粒子の放射ビーム用コリメータであって、該コリ
    メータを保護ケーシングと、該保護ケーシングによって
    被覆される枠体と、該枠体の下部に設け且つ複数の対を
    なして対向した細長い弯曲した断面クサビ形状の薄片と
    から構成し、隣接の薄片を頂部に向って集中する扇形の
    形状が放射源において達成されるように互いに並んで配
    置させ、各一対の薄片が放射源から放射区域の縁部を直
    角に交差する通路に沿って互いに向って且つ互いから離
    れる運動を行うことができるように各クサビ形状の薄片
    を支持構造体上に回動及び並進運動可能に取付け、各薄
    片の内縁面と２つの主面を常に放射源に対して対向する
    ように向け、更に各個の通路に沿って予め定めた位置に
    各薄片を設定するための設定機構を備え、各薄片と支持
    構造体との間に支持機構を設け、保護ケーシングをヘリ
    ウムガスで充填させたことを特徴とするコリメータ。
  2. 【請求項２】ヘリウムガスを大気圧又は低圧で保持させ
    たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のコリ
    メータ。
  3. 【請求項３】薄片を鉛、タングステン及びウラニウムの
    ような高密度および高原子番号を有する材料から形成し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のコリ
    メータ。
  4. 【請求項４】設定機構を各薄片の位置を設定するための
    個々のモータから構成したことを特徴とする特許請求の
    範囲第１項に記載のコリメータ。
  5. 【請求項５】薄片には放射区域と反対の端部に設けた上
    方に向けた延長部を備え、延長部にはモータの出力端に
    沿って設けた第２ネジ機構と係合する第１ネジ機構を有
    する枢軸機構を備えたことを特徴とする特許請求の範囲
    第１項に記載のコリメータ。
JP61042770A 1985-02-28 1986-02-27 コリメ−タ Expired - Fee Related JPH0631885B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/706,771 US4672212A (en) 1985-02-28 1985-02-28 Multi leaf collimator
US706771 1985-02-28

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Publication Number Publication Date
JPS61269098A JPS61269098A (ja) 1986-11-28
JPH0631885B2 true JPH0631885B2 (ja) 1994-04-27

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ID=24838980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61042770A Expired - Fee Related JPH0631885B2 (ja) 1985-02-28 1986-02-27 コリメ−タ

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