JPH0698944A - 定位的放射線治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定位的放射線治療装置において、ガントリの
ガタや患者の呼吸による体動に伴う病巣部位置の変動が
生じても、Ｘ線を病巣部中心へ正しく照射させたい。 【構成】 減衰率の大きい小物質である標的物質１０を
アイソセンタの位置に初期設定する。これを呼吸に合わ
せて微振動させ、ガントリ１によるＸ線照射を行う。透
過Ｘ線をＸ線撮像装置７で撮像し、ガントリ１の回転角
度と呼吸とをパラメータとして、病巣部と、Ｘ線線束の
中心軸とのずれを補正するような可変コリメータ９の変
位量を求めてメモリに格納させておく。これを利用して
実際の定位的Ｘ線照射時に、可変コリメータ９の照射方
向を制御して病巣部への正しい照射を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放射線の細いビームを定
位的に一点に集中させて治療する定位的放射線治療に係
り、特に治療中に漸次治療位置を補正できる機構を備え
た定位的放射線治療装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射線治療技術の一つに定位的放射線治
療法（定位法）という放射線照射方法がある。定位法と
は病巣部に対し局所的にに大線量を集中して照射するも
のであり、病巣部局所に対しごく細いビームを集光的に
集中照射する方法である。この定位法は、悪性腫瘍の治
療に非常に効果的であると共に、周辺の正常組織に対し
て放射線の被曝が著しく低くなる等の効果がある。定位
法は従来の放射線治療に比べ、病巣部に投与する線量が
非常に大きくなる。そのため、病巣部に的確に放射線が
集中する場合には、大きな治療効果が期待できるが、万
一照射位置が病巣部からずれていた場合には正常組織に
与える損害は多大なものとなり、時として致命的なもの
ともなりえる。従って、この定位法を行う定位的放射線
治療装置には、非常に高い精度で常に確実に病巣部の位
置に照射位置を一致させることが要求される。このよう
な位置決めの方法として、予め他の診断装置（ＣＴ，Ｍ
ＲＩ，Ｘ線シミュレータ等）で病巣部位置を測定し、そ
の測定された病巣部位置を定位的放射線治療装置の治療
Ｘ線ビームの焦点、即ちアイソセンタに一致させて照射
を開始するという方法がとられている。

【０００３】定位的放射線治療装置として、ガンマユニ
ットと呼ばれる多線源方式放射線治療装置、電子線加速
器等を用いる単線源方式放射線治療装置（特公平２−５
０３５２１号）がある。前者は、図６のように多数の照
射孔を有する半球状コリメータ１００と、このコリメー
タの外部に配置されたコバルト６０密封線源からなり半
球状に配置されたコバルト６０線源からのガンマ線量が
患者４の病巣部６に集中的に加えられ治療を実現できる
ものである。

【０００４】一方後者は、図７のように電子線加速器等
を用いて、患者の病巣部を中心にガントリを回転させ、
且つ治療台も回転させながらあらゆる方向から病巣部に
集中的に放射線を照射することができる。従って、両者
共病巣部にはその積算線量として大線量を与えることが
でき、且つ正常な組織に対しては線量の分散効果により
低線量にできるものである。しかし、前者の場合は、線
源として多数（２００個程度）のコバルト６０を使用し
ていて、且つコバルト６０は、その維持費及び管理上の
問題、更に装置価格が高いことから、普及しにくい要因
となっている。また、前者のガンマユニットは頭部専用
であり、呼吸により病巣部が動く胸腹部には適さない。
このため、後者の電子線加速器を用いての定位的放射線
治療が期待されつつある。

【０００５】電子線加速器による定位的放射線治療を行
う場合について図７を用いて概説する。電子線加速器装
置のガントリ１は、水平軸線を中心に回転し、電子線は
ガントリ１に設けられた照射ヘッド２に内蔵されるＸ線
ターゲットでＸ線に変換され、定位的放射線治療コリメ
ータ１３によって細められて病巣部６に照射される。前
記水平軸線とコリメータ１３より照射されるビームの中
心との交点がアイソセンタとなり、この位置に患者４の
病巣部６を一致させる。そして、ガントリ１が水平軸線
を中心に回転中も照射されるビーム中心は常に前記交点
を捕らえることができるものでなければならない。この
ための手段として、照射ヘッドに取り付けられたコリメ
ータ１３を照射ヘッド２に対して可動として放射線の放
出方向を可変とするものが考えられる。そして前記ガン
トリ１の回転と治療台５の回転を複合させて動作させ、
病巣部６に対してあらゆる方向より、放射線を照射させ
ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電子線加速器
による定位的放射線治療装置のガントリ並びにガントリ
に設けられた照射ヘッドは、重量物であるため、例えば
図８や図９の点線で示したようにガントリ１の回転中に
ガタやたわみが生じ、ビーム中心１０４が病巣部を捕ら
えることができなくなり、回転中にビーム１０５ａや１
０５ｂのようにアイソセンタを通らなくなる。前記した
ように慎重に位置決めを行ったにもかかわらず、このよ
うな状態で治療を行うと、正常な組織まで破壊される危
険性が生じることになる。しかも、呼吸により病巣部が
動く胸腹部に対しては、ビームが正確に病巣部を捕らえ
るように、病巣部の動きにあわせてコリメータを動かす
必要がある。

【０００７】本発明の目的は、簡単な機構で病巣部の変
動にあわせてアイソセンタへの照射を可能にする定位的
放射線治療装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子ビームを
Ｘ線に変換する手段を内蔵し且つ水平軸線を中心として
回転する治療用ガントリと、治療用ガントリに支持され
た照射ヘッドと、患者を載せて垂直軸線を中心として回
転する治療台と、より成る定位的放射線治療装置におい
て、照射ヘッドに取り付けられＸ線を細く絞ると共に照
射方向を変更させることが可能な定位法用の照射方向可
変コリメータと、患者を透過したＸ線を画像データとし
て取り込むＸ線画像撮像装置と、Ｘ線画像撮像装置で逐
次計測した、ガントリを回転させながら、予め定めたア
イソセンタの位置に設置したＸ線減衰率の大きい小物質
（標的物質）の、Ｘ線線束の中心軸からのずれをもと
に、このずれを補正するために、治療用ガントリの角度
に対する可変コリメータの変位量を記録した記録手段
と、この記録内容を利用して実際の治療時に、可変コリ
メータの変位量を治療用ガントリの関数として与えてア
イソセンタへの位置決めを逐次行わせる制御手段と、よ
り成る（請求項１）。

【０００９】更に本発明は、請求項１の定位的放射線治
療装置において、上記記録手段でのずれ補正用の可変コ
リメータの変位量は、治療用ガントリの角度の他に生体
の動きを示す信号にも対応させてなる（請求項２）。

【００１０】更に本発明は、電子ビームをＸ線に変換す
る手段を内蔵し且つ水平軸線を中心として回転する治療
用ガントリと、治療用ガントリに支持された照射ヘッド
と、患者を載せて垂直軸線を中心として回転する治療台
と、より成る定位的放射線治療装置において、照射ヘッ
ドに取り付けられＸ線を細く絞る定位法用コリメータ
と、患者を透過したＸ線を画像データとして取り込むＸ
線画像撮像装置と、Ｘ線画像撮像装置で逐次計測した、
ガントリを回転させながら、予め定めたアイソセンタの
位置に設置したＸ線減衰率の大きい小物質（標的物質）
の、Ｘ線線束の中心軸からのずれを治療用ガントリの角
度（又はこの角度と生体の動きを示す信号）との関係で
記録する記録手段と、実際の治療時に、治療用ガントリ
の角度（又はこの角度と生体の動きを示す信号）に応じ
てずれ量を記録手段から読み出し、ずれ量が基準値以内
の位置のみのＸ線を照射する制御手段と、より成る（請
求項３）。

【００１１】

【作用】本発明によれば、標的物質をＸ線照射経路上に
おいて得た、治療用ガントリの角度に対する可変コリメ
ータの、ずれ補正用の変位量を記録しておき、この変位
量に応じて実際の治療時の位置補正を行う（請求項
１）。

【００１２】更に本発明によれば、治療用ガントリの角
度の他に生体の動きを示す信号を可変コリメータの変数
として利用する（請求項２）。

【００１３】更に本発明によれば、可変コリメータでは
固定コリメータの場合においても、ずれ量が基準値より
小さい時の位置のみ、Ｘ線照射を行う（請求項３）。

【００１４】

【実施例】図１〜図３は本発明の実施例図である。図２
→図１→図３の順序で本発明の手順が遂行される。

【００１５】図２は、呼吸の動きによる病巣部の動きを
計測する計測システムである。診断装置１２で患者４の
病巣部の中心位置を、呼吸検出器８Ｂ及び呼吸計測器８
で呼吸に同期して３次元的に計測する。診断装置１２は
ＣＴ装置やＤＳＡ装置等である。この計測で得た、呼吸
とそれに同期した病巣部の中心位置とは呼吸計測器８メ
モリに格納する。

【００１６】図１は模擬的定位法照射の例である。患者
の代わりに、Ｘ線照射経路上に微動台１１の頂部支持部
に設けた標的物質１０を設けた。標的物質１０を介し
て、定位法用コリメータ９とＸ線画像撮像装置７とを互
いに対向して設けた。定位法用コリメータ９は制御手段
（図示せず）によって照射方向を可変にできる可変コリ
メータである。Ｘ線画像撮像装置７は、標的物質１０を
透過してくるＸ線を検出する。微動台１１は呼吸計測器
８（これは、患者の呼吸量に合わせて、診断装置１２で
得た、病巣部の３次元的位置を記録する装置であり、ま
た、呼吸量の信号を入力することで、病巣部位置を出力
できる）からの信号で病巣部と同様に、独立３自由度で
動く。一方、標的物質１０の模擬動作に先立って、標的
物質１０をアイソセンタ位置に位置合わせをしておき、
ガントリ回転の初期位置を設定する。ここで、標的物質
１０とは、タングスタンや鉛の如きＸ線減衰量の大きい
物質であり、且つ微小な球形形状である。

【００１７】実際の模擬的定位法照射では、ガントリを
回転させながらＸ線を標的物質に照射し、微動台１１で
呼吸に合わせて標的物質を微振動させる。

【００１８】Ｘ線画像撮像装置７は、透過Ｘ線を検出
し、コンピュータ（図示せず）がこれを取り込みＸ線ビ
ームが模擬呼吸に同期して動く標的物質１０を捉えてい
るかどうかモニタし、ずれている場合は可変コリメータ
９を制御手段で駆動して補正する。このようにして、可
変コリメータ９を、ずれをなくするように補正しなが
ら、この時のガントリの回転角度と呼吸の位相とを変数
として、ずれ補正用の可変コリメータ９の変位量をメモ
リに格納してゆく。このずれをなくすための変位量の算
出は、図２で記録した呼吸と病巣中心位置のずれを利用
して行う。ずれの原因には、呼吸による動きの他に図
８、図９の如きガントリのガタもあるため、実際に定位
法照射を行いながら、可変コリメータ９の変位量を求め
ることが好ましい。

【００１９】図１０には、模擬的定位法照射で得たデー
タ例（関数例）を示す。図１０の（イ）は、時間を横軸
とし、呼吸量Ａ（同期関数）を縦軸とする図であり、τ
が呼吸周期である。図１０の（ロ）は、ガントリの回転
角度θを示す図であり、図１０の（ハ）は病巣位置にコ
リメータを向けるための、コリメータｘ方向移動量ｘを
示す図であり、図１０の（ニ）は病巣位置にコリメータ
を向けるための、コリメータｙ方向移動量ｙを示す図で
ある。このように、コリメータのｘ、ｙ方向の移動量
は、呼吸の大きさＡとガントリの回転角度θとから事前
にわかる（一般的に示せば、ｘ＝Ｆ₁（Ａ、θ）、ｙ＝
Ｆ₂（Ａ、θ）となる）。図１０では、時刻ｔ₁とｔ₂と
におけるＡ₁、（＝Ａ₂）、θ₁、θ₂、ｘ₁、ｘ₂、ｙ₁、
ｙ₂の例も併せて示してある。尚、Ａ₁＝Ａ₂であっても
θ₁≠θ₂であれば一般にｘ₁≠ｘ₂、ｙ₁≠ｙ₂となる。

【００２０】図３は、患者への定位法治療例を示す図で
ある。患者４には呼吸量検出器８Ｂをつけておき呼吸量
を検出し、計測器８で計測する。検出器８Ｂでの検出呼
吸とガントリ１の回転角度とをパラメータとしてその時
の可変コリメータ９の図１０で示す如きずれ変位量（移
動量）をメモリから次々に読み出して、可変コリメータ
９の照射方向を制御する。これによって、可変コリメー
タ９は、絶えず病巣部中心位置に向くように制御され、
ガントリ１からのＸ線が病巣部に向けて正しく照射され
ることになる。

【００２１】尚、この時、Ｘ線ビームのＸ線画像撮像装
置７上での位置が図１で模擬的に照射を行ったときのＸ
線ビームのＸ線画像撮像装置７上での位置とずれていな
いかどうかを確認しオンライン的にフィードバックをか
けることもできる。更に、図１において可変コリメータ
を用いずに、固定コリメータを用いてビームを間歇的に
照射する方法もありえる。この場合は図１の試験的な照
射の段階で、標的物質１０を挟んで照射ヘッド２と対向
する位置に取り付けられたＸ線画像撮像装置７でＸ線ビ
ームが標的物質１０を捉えているかどうかモニタし、標
的物質１０の像が全てビームのスポット中にある時Ａ
（即ち、ずれ量が基準値より小さいとき）と、スポット
からはみ出す時Ｂ（即ち、ずれ量が基準値より大きいと
き）とを記録しておく。このようにすることで、実際の
治療時には、図３のように患者４の呼吸量を呼吸量測定
器８でモニタし、呼吸量を入力信号に用いてガントリ１
を駆動しかつ、電子ビーム元であるところの加速器を制
御することで、前記Ａ時にはビームを照射しＢ時にはビ
ームを出さないようにしながら間歇的に照射し治療を行
う。

【００２２】図４、図５は病巣部６があまり動かない
か、もしくはアイソセンタに静止させることができる場
合（頭部等）の実施例である。病巣部６がアイソセンタ
に固定できるので、ガントリ１のたわみや、ガタの補正
だけを行えばよい。この場合は、図４のように治療前に
標的物質１０をアイソセンタに固定し、同時にＸ線を照
射しながらガントリを回転させる。標的物質１０を挟ん
で照射ヘッド２と対向する位置に取り付けられたＸ線画
像撮像装置７でＸ線ビームが標的物質１０を捉えている
かどうかモニタし、ずれている場合は可変コリメータ９
を駆動して補正を行う。このようにして可変コリメータ
９の変位量をガントリ角度の関数として記録する。この
時画像上での位置ずれを、自動的に検出し補正すること
もありうる。次に図５のように患者を位置あわせして、
ガントリ１と可変コリメータ９を駆動しながら治療を行
う。この時Ｘ線ビームのＸ線画像撮像装置７上での位置
が図４で模擬実験を行った時のＸ線ビームのＸ線画像撮
像装置７上での位置とずれていないかどうかを確認しフ
ィードバックをかけることもできる。

【００２３】本発明は以下の変形がありうる。 （１）、呼吸をパラメータとしたが、心電図や筋電位等
の他の生体を示す信号をパラメータとすることもでき
る。

【００２４】（２）、呼吸位相に合わせて周期運動する
標的物質の移動速度が最も小さくなる領域をビームの中
心になるように設定することで、病巣部の移動速度が最
も小さくなる期間に限定して間歇的にビームを照射する
こともできる。

【００２５】（３）、可変コリメータの可変化手段は、
特に問わない。可変化するのに、機械的や電気的かも問
わない。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、アイソセンタに設置し
た標的物質の定位的計測により、ずれ補正のための可変
コリメータの変位量を事前に求めておき、ガントリの回
転角度に合わせて可変コリメータの方向制御がなされ、
アイソセンタへのＸ線照射を正確に行うことができる
（請求項１）。更に本発明によれば、ガントリの回転角
度の他に生体を示す信号をもパラメータとすることで、
生体の動きによるアイソセンタの変動をも補償できる
（請求項２）。更に、可変コリメータの代わりに固定コ
リメータを使用した場合にも、ずれの大小に応じて間欠
的な照射が可能になる（請求項３）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の模擬標的物質をアイソセンタにおいて
の模擬的定位法治療及び計測を示す図である。

【図２】本発明の呼吸と病巣変動との関係を求めるため
の図である。

【図３】本発明の定位法治療の実施例図である。

【図４】本発明の頭部等の動きのない部位での、標的物
質を用いて、Ｘ線線束中心軸のアイソセンタに対する位
置精度を計測する図である。

【図５】本発明の定位法治療の他の実施例図である。

【図６】従来の定位法治療装置を示す図である。

【図７】従来の他の定位法治療装置を示す図である。

【図８】ガントリのガタによる変動を示す図である。

【図９】ガントリのガタによる変動を示す図である。

【図１０】模擬的定位法でのコリメータ移動量の説明図
である。

【符号の説明】

１ ガントリ ２ 照射ヘッド ３ 支持部 ４ 患者 ５ 治療台 ６ 病巣部 ７ Ｘ線撮像装置 ８ 呼吸検出器 ９ 可変コリメータ １０ 標的物質 １１ 微動台

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームをＸ線に変換する手段を内蔵
   し且つ水平軸線を中心として回転する治療用ガントリ
   と、治療用ガントリに支持された照射ヘッドと、患者を
   載せて垂直軸線を中心として回転する治療台と、より成
   る定位的放射線治療装置において、照射ヘッドに取り付
   けられＸ線を細く絞ると共に照射方向を変更させること
   が可能な定位法用の照射方向可変コリメータと、患者を
   透過したＸ線を画像データとして取り込むＸ線画像撮像
   装置と、Ｘ線画像撮像装置で逐次計測した、ガントリを
   回転させながら、予め定めたアイソセンタ位置に設置し
   たＸ線減衰率の大きい小物質（標的物質）の、Ｘ線線束
   の中心軸からのずれをもとに、このずれを補正するため
   に、治療用ガントリの角度に対する可変コリメータの変
   位量を記録した記録手段と、この記録内容を利用して実
   際の治療時に、可変コリメータの変位量を治療用ガント
   リの関数として与えてアイソセンタに対し、Ｘ線線束の
   中心軸の位置決めを逐次行わせる制御手段と、より成る
   定位的放射線治療装置。
2. 【請求項２】 請求項１の定位的放射線治療装置におい
   て、上記記録手段でのずれ補正用の可変コリメータの変
   位量は、治療用ガントリの角度の他に生体の動きを示す
   信号にも対応させてなる定位的放射線治療装置。
3. 【請求項３】 電子ビームをＸ線に変換する手段を内蔵
   し且つ水平軸線を中心として回転する治療用ガントリ
   と、治療用ガントリに支持された照射ヘッドと、患者を
   載せて垂直軸線を中心として回転する治療台と、より成
   る定位的放射線治療装置において、照射ヘッドに取り付
   けられＸ線を細く絞る定位法用コリメータと、患者を透
   過したＸ線を画像データとして取り込むＸ線画像撮像装
   置と、Ｘ線画像撮像装置で逐次計測した、ガントリを回
   転させながら、予め定めたアイソセンタの位置に設置し
   たＸ線減衰率の大きい小物質（標的物質）の、Ｘ線線束
   の中心軸からのずれを治療用ガントリの角度（又はこの
   角度と生体の動きを示す信号）との関係で記録する記録
   手段と、実際の治療時に、治療用ガントリの角度（又は
   この角度と生体の動きを示す信号）に応じてずれ量を記
   録手段から読み出し、ずれ量が基準値以内の位置のみの
   Ｘ線を放射する制御手段と、より成る定位的放射線治療
   装置。