JP2007117464A - 多分割絞り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を確保したうえで、多分割絞り群の細分化を図り得るようにして、放射線照射野限定の高精度化の促進を図ることにある。
【解決手段】一対の多分割絞り群１１の５４枚の分割体１１１に対して、二重軸を二本略平行に積重配置した二段構造の第１の駆動機構１２、及び三重軸と二重軸を略平行に積重配置した二段構造の第２の駆動機構１３を選択的に組み合わせて、この軸二段構造の第１及び第２の駆動機構１２，１３を用いて移動制御することにより、一対の絞り体１０，１０と協働して照射野を限定するように構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば放射線治療装置に係り、特に、その放射線の照射野を規定するのに用いられる多分割絞り装置に関する。

一般に、放射線治療装置は、放射線照射装置と、放射線治療台で構成される。このうち放射線照射装置は、固定架台に回転架台が回転調整自在に配され、この回転架台には、放射線源を構成する照射ヘッドが回転調整自在に組み付けられる。そして、この照射ヘッドには、移動調整自在な多分割絞り装置が対向配置され、その調整位置に応じて照射ヘッドから放射された放射線束の照射野を限定し、上記放射線治療台に載せられた患者の患部に放射線を案内する（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、このような多分割絞り装置は、上記照射ヘッドの下方に一対の絞り体が放射線源を挟んで接離方向に移動自在に対向配置され、この一対の絞り体の接離方向と直交する方向に上記放射線源を挟んで一対の多分割絞り群が配置される。この一対の多分割絞り群は、複数の分割体が独立して移動自在に併設配置され、互いの分割体が接離方向に移動されることで、上記一対の絞り体と協働して不規則な所望の照射野を形成して照射ヘッドからの放射線束を案内する。

この一対の多分割絞り群は、同様にリーフと称する円弧状の複数の分割体の内周あるいは外周側に歯を形成して、この歯に駆動歯車を噛合させてそれぞれを独立に駆動することで、放射方向と直交する方向に移動されることで、上記一対の絞り体と協働して病巣形状に対応した所望に照射野を形成する。

ところが、このような多分割絞り装置では、その多分割絞り群を構成する複数の分割体をそれぞれ独立に駆動制御しなければならないために、その駆動源を含む駆動機構が複雑となり、大型となるという問題を有する。

そこで、提案されている多分割絞り装置では、多分割絞り群の駆動機構の簡略化を図るために、その多分割絞り群の複数の分割体を、リンクを介してリンク結合して複数のグループに分けて、グループ毎に分割体を駆動制御することにより、駆動源の削減を図り小型化の促進を可能に構成している。
特開平３−１４３４５５号公報（第１図〜第１７図）

しかしながら、上記多分割絞り装置では、多分割絞り群の複数の分割体をリンク結合して複数のグループに分けてそれぞれを独立に駆動している構成上、さらに高精密な照射野の限定を実現するために、多分割絞り群の分割数を増やして細分化を図ると、大型となるという問題を有する。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、小型化を確保したうえで、多分割絞り群の細分化を図り得るようにして、照射野限定の高精度化の促進を図った多分割絞り装置を提供することを目的とする。

この発明は、放射線源を挟んで接離方向に移動自在に対向配置された一対の絞り体と、この一対の絞り体の接離方向と直交する方向に、前記放射線源を挟んで対向配置され、前記一対の絞り体と協働して前記放射線源からの放射線束の照射野を限定する複数の分割体がそれぞれ前記接離方向と直交する方向に移動自在に併設配置された一対の多分割絞り群と、前記一対の多分割絞り群の複数の分割体の一つに係合して該分割体を移動制御する回転体の嵌着される中心軸が、前記複数の分割体の他のいずれか一つに係合されて該分割体を移動制御する回転体が嵌着される筒状軸に回転可能に同軸的に配置された第１の軸体と、この第１の軸体の中心軸及び筒状軸の少なくとも一つに回転自在に嵌着され、前記多分割絞り郡のその他の分割体に係合されて該分割体を移動制御する複数の伝導回転体と、この伝導回転体に係合される回転体がそれぞれ嵌着される中心軸及び筒状軸が回転可能に同軸的に配置された第２の軸体と、前記第１の軸体の中心軸及び筒状軸を独立に回転駆動して各回転体を回転駆動し、前記多分割絞り群の分割体を移動制御すると共に、前記第２の軸体の回転体を介して前記伝導回転体を回転駆動して前記多分割絞り群の分割体を移動制御し、前記一対の絞り体と協働して前記放射線源からの放射線束の照射野を限定する駆動手段とを備えて多分割絞り装置を構成した。

上記構成によれば、一対の多分割絞り群の複数の分割体は、第１の軸体の軸にそれぞれ嵌着される回転体及び伝達回転体のいずれかに係合され、その回転体が第１の軸体の回転に連動されると共に、伝導回転体が第２の軸体の回転に連動されて移動制御されることにより、一対の絞り体と協働して照射野を限定する。これにより、回転力伝達系の共通化が図れて配置スペースの小型化が図れ、その配置スペースの増加を図ることなく、多分割絞り群の分割体の分割数の細分化の促進を図ることができて、照射野の高精密な限定を行うことが可能となる。

以上述べたように、この発明によれば、小型化を確保したうえで、多分割絞り群の細分化を図り得るようにして、照射野限定の高精度化の促進を図った多分割絞り装置を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施の形態に係る多分割絞り装置を示すもので、一対の絞り体１０ａ，１０ｂは放射線源Ｓを挟んで矢印Ｙ方向（接離方向）に移動自在に対向配置される。そして、矢印Ｙ方向と直交する矢印Ｘ方向には、放射線源Ｓを挟んで一対の多分割絞り群１１，１１が対向配置される。

一対の多分割絞り群１１，１１は、同様にリーフと称する円弧状の複数、例えば２７枚の分割体１１１が矢印Ｘ方向（接離方向）に移動自在に併設されて配置され、この多分割絞り群１１の各分割体１１１には、例えば外周側に被駆動部である歯（図の都合上、図示せず）が形成される。そして、一対の多分割絞り群１１の５７枚の分割体１１１の歯には、この発明の特徴とする複数の第１の駆動機構１２及び第２の駆動機構１３が駆動力伝達可能に係合されて独立して移動制御される。

ここで、例えば第１及び第２の駆動機構１２，１３は、一方を２台、他方を１台の計三台を組とした二組が、上記一対の多分割絞り郡１１の一方の２７枚の分割体１１１を挟んで対向配置され、他方の２７枚の分割体１１対しても同様に二組が対向配置される。そして、この一対の多分割絞り群１１の分割体１１１を挟んで配置された四組、計６台の第１及び第２の駆動機構１２，１３は、それぞれが独立して駆動制御され、上記一対の多分割絞り群１１の５４枚の分割体１１１を移動制御して上記一対の絞り体１０ａ，１０ｂと協働して所望の照射野の限定する（図１参照）。

なお、上記多分割絞り群１１の各分割体１１１は、上記歯を外周側に代えて内周側に設けるようにしても良い。

先ず、上記第１の駆動機構１２について図２乃至図４を参照して説明する。この第１の駆動機構１２は、複数の軸が同軸的に配置された多重軸構造の軸体である二本の二重軸１４ａ，１４ｂが略平行に配置されて駆動力伝達系の一部が共通化されて組み合わされて多分割絞り群１１を構成する４枚の分割体１１１を移動制御する。

即ち、二本の二重軸１４ａ、１４ｂは、上記多分割絞り群１１の所定の４枚の分割体１１１の歯に対向して積重して配置される。これら二本の二重軸１４ａ，１４ｂは、それぞれ中心軸１４１と筒状軸１４２が同軸的に回転可能に配置され、その中心軸１４１及び筒状軸１４２の先端に駆動歯車１４３がそれぞれ嵌着される。

この二重軸１４ａ，１４ｂの中心軸１４１の基端には、駆動モータ１５の駆動軸が連結される。そして、二重軸１４ａ，１４ｂの筒状軸１４２には、その基端に中間歯車１６が嵌着され、この中間歯車１６には、駆動モータ１７の駆動軸に嵌着された歯車１７１が噛合される。

また、上記分割体１１１の歯に近い一方の二重軸１４ａの中心軸１４１の中間部には、所定の間隔を有して二つの伝達歯車１８がそれぞれ軸受１９を介して回転自在に嵌着される。この二つの伝達歯車１８は、上記多重分割郡１１の２枚の分割体１１１の歯に噛合されると共に、上記他方の二重軸１４ｂの中心軸１４１及び筒状軸１４３の駆動歯車１４３が回転力伝達可能に噛合される（図３参照）。

これにより、一方の二重軸１４ａは、その中心軸１４１及び筒状軸１４２が駆動モータ１５，１７を介して回転駆動されると、その駆動歯車１４３を多分割絞り群１１の二枚の分割体１１１を駆動して独立して移動制御する。同時に、他方の二重軸１４ｂは、その中心軸１４１及び筒状軸１４２が回転駆動されると、駆動歯車１４３が回転され、その回転力が一方の二重軸１４ａの中心軸１４１及び筒状軸１４２に回転自在に支持される伝達歯車１８を経由して多分割絞り群１１の他の二枚の分割体１１１に伝達され、該分割体１１１を移動制御する。

上記第１の駆動機構１２の駆動モータ１５，１７には、制御系を構成する検出部、例えばエンコーダ２０がそれぞれ組み付けられ、この各エンコーダ２０の検出情報及び照射野指令情報に基づいて図示しない制御部を介して独立して駆動制御される。これにより、上記二本の二重軸１４ａ，１４ｂの各中心軸１４１及び筒状軸１４２は、駆動モータ１５，１７の駆動力がそれぞれ伝達されると、その各駆動歯車１４３が回転駆動されて上述したように直接的及び伝達歯車１８を介して上記多分割絞り群１１の所望の分割体１１１を所望の位置まで移動制御する。

なお、上記駆動モータ１５，１７の制御系においては、例えば図４に示すようにポテンショメータ２１を歯車２２を介して駆動歯車１４３あるいは中間歯車１６に組み合わせて、いわゆる検出バックアップ構成を付加することにより、さらに信頼性の向上を図ることが可能となる。

ここで、上記第２の駆動機構１３について図５を参照して説明する。この第２の駆動機構１３は、複数の軸が同軸的に配置された多重軸構造の軸体である、三重軸２３と上記二重軸１４が略平行に配置されて駆動力伝達系の一部が共通化されて組み合わされ、上記多分割絞り群１１を構成する５枚の分割体１１１を移動制御する。但し、図５においては、便宜上、上述した第１の駆動機構１２で説明した二重軸１４について、同一部分に同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

即ち、三重軸２３は、中心軸２３１、第１及び第２の筒状軸２３２，２３３が同軸的に順に回転可能に遊挿配置される。このうち中心軸２３１の先端には、多分割絞り群１１の１枚の分割体１１１の歯に噛合される駆動歯車２３４が嵌着され、この中心軸２３１の基端には、駆動モータ２４の駆動軸が連結される。

上記第１の筒状軸２３２には、その先端に多分割絞り群１１の別の１枚の分割体１１１の歯に噛合される駆動歯車２３５が嵌着される。第１の筒状軸２３２の基端は、中間歯車２３６が設けられ、この中間歯車２３６には、駆動モータ２５の駆動軸に嵌着される歯車２５１が回転力伝達可能に噛合される。

また、第２の筒状軸２３３には、その先端に多分割絞り群１１の別の１枚の分割体１１１の歯に噛合される駆動歯車２３７が嵌着され、この第２の筒状軸２３３の基端には、中間歯車２３８が設けられ、この中間歯車２３８には、駆動モータ２６の駆動軸に嵌着される歯車２６１が回転力伝達可能に噛合される。

上記三重軸２３の中心軸２３１及び第１の筒状軸２３２の中間部には、多分割絞り群１１の別の２枚の分割体１１１の歯に噛合される伝導歯車２７がそれぞれ軸受２８を介して回転自在に嵌着される。この伝導歯車２７には、上記二重軸１４の中心軸１４１及び筒状軸１４２に嵌着される駆動歯車１４３が噛合され、二重軸１４の中心軸１４１及び筒状軸１４２の回転に連動して駆動歯車１４３を介して回転駆動されて上記２枚の分割体１１１を移動制御する。

上記第２の駆動機構１３の駆動モータ１５，１７，２４，２５，２６には、制御系を構成する検出部、例えば上記エンコーダ２０がそれぞれ組み付けられ、この各エンコーダ２０の検出情報及び照射野指令情報に基づいて図示しない制御部を介して独立して駆動制御される。これにより、上記三重軸２３の中心軸２３１、第１及び第２の筒状軸２３２，２３３、二重軸１４の中心軸１４１及び筒状軸１４２は、駆動モータ２４，２５，２６、１５，１７の駆動力がそれぞれ伝達されると、その各駆動歯車２３４，２３５，２３７、１４３が回転駆動されて直接的及び伝達歯車２７を介して上記多分割絞り群１１の所望の分割体１１１を所望の位置まで移動制御する。

また、この第２の駆動機構１３においても、上記第１の駆動機構１２と同様に駆動モータ１５，１７，２４，２５，２６の制御系にポテンショメータを組み合わせて、いわゆる検出バックアップ構成を付加することにより、さらに信頼性の向上を図ることが可能となる。

なお、上記第１及び第２の駆動機構１２，１３を構成する駆動歯車１４３，２３４，２３５，２３７、伝達歯車１８，２７、中間歯車１６，２３６，２３８、歯車１７１，２５１，２６１としては、ピニオン歯車、かさ歯車、ウォーム歯車等の各種の歯車を用いて構成することも可能である。

上記構成において、一対の絞り体１０ａ，１０ｂは、照射野指令情報に基づいて上記制御部（図示せず）を介して矢印Ｙ方向に移動制御されて放射線源Ｓに対して所望の位置で停止される。

また、上記制御部（図示せず）は、一対の多分割絞り群１１の５４枚の分割体１１１に駆動可能に組み合わせた第１及び第２の駆動機構１２，１３の各駆動モータ１５，１７，２４，２５，２６を、各エンコーダ２０の検出情報及び照射野指令情報から求めた駆動信号に基づいて駆動制御して、その駆動歯車１４３，２３４，２３５，２３７、伝達歯車１８，１７を回転駆動し、５４枚の分割体１１１を独立に移動制御する。ここで、一対の絞り体１０ａ，１０ｂ及び一対の多分割絞り群１１は、協働して照射野指令情報に基づく所望形状の照射野を形成し、上記放射線源から照射された放射線束を、例えば図示しない放射線治療台に載せられている患者の患部に案内する。

このように、上記多分割絞り装置は、一対の多分割絞り群１１の５４枚の分割体１１１に対して、二重軸１４を二本略平行に積重配置した二段構造の第１の駆動機構１２、及び三重軸２３と二重軸１４を略平行に積重配置した二段構造の第２の駆動機構１３を選択的に組み合わせて、この軸二段構造の第１及び第２の駆動機構１２，１３を用いて移動制御することにより、一対の絞り体１０ａ，１０ｂと協働して照射野を限定するように構成した。

これによれば、駆動力伝達系の共通化が図れて、分割体１１１に形成する歯の長さ寸法を長くすることなく、分割体１１１の分割枚数の増加を図ることが可能となり、小型の配置スペースを確保したうえで、多分割絞り群１１の細分化が図れるため、容易に照射野の高精密化の促進を図ることができる。

なお、上記実施の形態では、一対の多分割絞り群１１を、円弧状の複数の分割体１１１を併設配置して、円弧状に移動する構成のものに適用した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、例えば図６に示す矩形状の複数の分割体１１１ａを直線状に移動自在に併設配置して、直線状に移動制御する多分割絞り群においても適用可能で、同様の効果を期待することができる。

この場合には、例えば矩形状の分割体１１１ａの側部に図示しない歯を形成して、この歯に第１及び第２の駆動機構１２，１３を構成する駆動歯車１４３，２３４，２３５，２３７、伝達歯車１８，２７を噛合させ、この第１及び第２の駆動機構１２，１３の駆動に連動して分割体１１１ａを直線状に移動制御する。

また、上記実施の形態では、二重軸１４を二本略平行に二段組み合わせた第１の駆動機構１２及び三重軸２３と二重軸１４を略平行に二段組み合わせた第２の駆動機構１３を用いて構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、三重軸と三重軸、四重軸と二重軸等の各種の多重軸を二段構造に組み合わせたり、二重軸以上の多重軸を二段以上に組み合わせて駆動機構を構成することも可能である。

よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

この発明の一実施の形態に係る多分割絞り装置の配置構成を説明するために示した構成図である。 図１の第１の駆動機構の詳細を説明するために示した図である。 図２の分割体と駆動歯車及び伝達歯車の配置関係を示した図である。 図２の変形例を説明するために示した図である。 図１の第２の駆動機構の詳細を説明するために示した図である。 この発明の他の実施の形態に係る多分割絞り装置における要部を取出して示した図である。

符号の説明

１０ａ，１０ｂ…絞り体、１１…多分割絞り群、１１１…分割体、１１１ａ…分割体、１２…第１の駆動機構、１３…第２の駆動機構、１４ａ，１４ｂ…二重軸、１４１…中心軸、１４２…筒状軸、１４３…駆動歯車、１５…駆動モータ、１６…中間歯車、１７…駆動モータ、１７１…歯車、１８…伝達歯車、１９…軸受、２０…エンコーダ、２１…ポテンショメータ、２２…歯車、２３…三重軸、２３１…中心軸、２３２…第１の筒状軸、２３３…第２の筒状軸、２３４…駆動歯車、２３５…駆動歯車、２３６…中間歯車、２３７…駆動歯車、２３８…中間歯車、２４…駆動モータ、２５…駆動モータ、２５１…歯車、２６…駆動モータ、２６１…歯車、２７…伝達歯車、２８…軸受。

Claims (5)

1. 放射線源を挟んで接離方向に移動自在に対向配置された一対の絞り体と、
   この一対の絞り体の接離方向と直交する方向に、前記放射線源を挟んで対向配置され、前記一対の絞り体と協働して前記放射線源からの放射線束の照射野を限定する複数の分割体がそれぞれ前記接離方向と直交する方向に移動自在に併設配置された一対の多分割絞り群と、
   前記一対の多分割絞り群の複数の分割体の一つに係合して該分割体を移動制御する回転体の嵌着される中心軸が、前記複数の分割体の他のいずれか一つに係合されて該分割体を移動制御する回転体が嵌着される筒状軸に回転可能に同軸的に配置された第１の軸体と、
   この第１の軸体の中心軸及び筒状軸の少なくとも一つに回転自在に嵌着され、前記多分割絞り郡のその他の分割体に係合されて該分割体を移動制御する複数の伝導回転体と、
   この伝導回転体に係合される回転体がそれぞれ嵌着される中心軸及び筒状軸が回転可能に同軸的に配置された第２の軸体と、
   前記第１の軸体の中心軸及び筒状軸を独立に回転駆動して各回転体を回転駆動し、前記多分割絞り群の分割体を移動制御すると共に、前記第２の軸体の回転体を介して前記伝導回転体を回転駆動して前記多分割絞り群の分割体を移動制御し、前記一対の絞り体と協働して前記放射線源からの放射線束の照射野を限定する駆動手段と、
   を具備することを特徴とする多分割絞り装置。
2. 前記駆動手段は、前記第１及び第２の軸体の各同軸数と同数の駆動源を備えることを特徴とする請求項１記載の多分割絞り装置。
3. 前記一対の多分割絞り群の複数の分割体には、円弧状に形成され、その内周あるいは外周の一方に歯部が設けられ、前記回転体及び伝導回転体は、歯車で形成されることを特徴とすることを特徴とする請求項１又は２記載の多分割絞り装置。
4. 前記第１及び第２の軸体は、同軸数が異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の多分割絞り装置。
5. 前記第１及び第２の軸体は、二重軸構造あるは三重軸構造であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の多分割絞り装置。

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