JP2014176546A - Multi-leaf collimator, and charged particle ray treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マルチリーフコリメータ及びそれを備えた荷電粒子線治療装置に関する。 The present invention relates to a multi-leaf collimator and a charged particle beam therapy apparatus including the same.
従来、マルチリーフコリメータを備えた荷電粒子線治療装置に関する技術文献として、特開2009−034443号公報が知られている。この公報には、患者の周囲を回転するためのガントリーと、ガントリーに設けられ、患者に対して荷電粒子線を照射する照射部と、を備える荷電粒子線治療装置であって、照射部内にマルチリーフコリメータを有するものが示されている。 Conventionally, JP 2009-034443 A is known as a technical document related to a charged particle beam therapy system equipped with a multi-leaf collimator. This publication discloses a charged particle beam therapy apparatus including a gantry for rotating around a patient, and an irradiation unit that is provided in the gantry and irradiates a patient with a charged particle beam. One having a leaf collimator is shown.
また、この公報には、複数のリーフ板からなる一対のリーフ板群と、アーム状の連結部材を介してリーフ板にそれぞれ連結されたモータと、を備えるマルチリーフコリメータであって、各モータによってリーフ板をそれぞれ駆動させることで、一対のリーフ板群の間の開口形状を患者の照射野に合わせるものが示されている。このマルチリーフコリメータにおいて、リーフ板は固定ローラに挟まれる形で支持されている。 Further, this publication discloses a multi-leaf collimator comprising a pair of leaf plate groups composed of a plurality of leaf plates, and motors respectively connected to the leaf plates via arm-like connecting members, It is shown that the leaf plate is driven to adjust the opening shape between the pair of leaf plate groups to the irradiation field of the patient. In this multi-leaf collimator, the leaf plate is supported by being sandwiched between fixed rollers.
ところで、前述した従来のマルチリーフコリメータにおいては、ガントリーの回転により重力の向きが変化すると、固定ローラ間でリーフ板が移動することにより位置関係にずれが生じる場合がある。このようにリーフ板の位置がずれると、荷電粒子線の照***度が低下してしまうという問題があった。 By the way, in the conventional multi-leaf collimator described above, when the direction of gravity is changed by the rotation of the gantry, the positional relationship may be shifted due to the leaf plate moving between the fixed rollers. When the position of the leaf plate is shifted as described above, there is a problem that the irradiation accuracy of the charged particle beam is lowered.
そこで、本発明は、リーフ板の位置精度を向上させることができるマルチリーフコリメータ及び荷電粒子線治療装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a multi-leaf collimator and a charged particle beam therapy apparatus that can improve the position accuracy of a leaf plate.
上記課題を解決するため、本発明は、荷電粒子線が通過する開口を形成するマルチリーフコリメータであって、荷電粒子線の照射軸に直交する所定の並列方向に並列する複数のリーフ板と、リーフ板の一端側に取り付けられ、リーフ板を進退させる駆動手段と、照射軸の延在方向でリーフ板の他端側を挟むように設けられた第1の支持ローラ及び第2の支持ローラと、第1の支持ローラ及び第2の支持ローラの一方に対してリーフ板に向かう弾性力を付与する弾性力付与部と、を備える。 In order to solve the above problems, the present invention is a multi-leaf collimator that forms an opening through which a charged particle beam passes, and a plurality of leaf plates arranged in parallel in a predetermined parallel direction orthogonal to the irradiation axis of the charged particle beam, A driving means attached to one end side of the leaf plate, for moving the leaf plate forward and backward, and a first support roller and a second support roller provided so as to sandwich the other end side of the leaf plate in the extending direction of the irradiation axis; And an elastic force applying unit that applies an elastic force toward the leaf plate to one of the first support roller and the second support roller.
本発明に係るマルチリーフコリメータによれば、リーフ板の他端側が第1の支持ローラ及び第2の支持ローラによって挟むように支持され、第1の支持ローラ及び第2の支持ローラの少なくとも一方にリーフ板に向かう弾性力が付与されているので、弾性力によってリーフ板の他端側を隙間無く挟持することができる。これにより、マルチリーフコリメータに加わる重力の向きが変化した場合であっても、リーフ板の位置がずれることなく、リーフ板の位置精度を向上させることができる。従って、このマルチリーフコリメータによれば、リーフ板の位置精度が向上するので、駆動手段によってリーフ板群が形成する開口形状を高精度に設定することができ、荷電粒子線の照射野を精度良く整形することができる。 According to the multi-leaf collimator of the present invention, the other end of the leaf plate is supported so as to be sandwiched between the first support roller and the second support roller, and is attached to at least one of the first support roller and the second support roller. Since the elastic force toward the leaf plate is applied, the other end side of the leaf plate can be sandwiched by the elastic force without any gap. Thereby, even if the direction of gravity applied to the multi-leaf collimator is changed, the position accuracy of the leaf plate can be improved without the position of the leaf plate being shifted. Therefore, according to this multi-leaf collimator, the position accuracy of the leaf plate is improved, so that the opening shape formed by the leaf plate group can be set with high accuracy by the driving means, and the irradiation field of the charged particle beam can be accurately set. Can be shaped.
本発明に係るマルチリーフコリメータにおいて、第1の支持ローラは、照射軸の延在方向における位置が固定された固定ローラであり、弾性力付与部は、第2の支持ローラに対してリーフ板に向かう弾性力を付与してもよい。
このマルチリーフコリメータによれば、第2の支持ローラが固定ローラに対してリーフ板を押し付ける構成とすることで、固定ローラを基準としてリーフ板の位置精度を十分に確保することができる。
In the multi-leaf collimator according to the present invention, the first support roller is a fixed roller in which the position in the extending direction of the irradiation shaft is fixed, and the elastic force applying portion is a leaf plate with respect to the second support roller. You may give the elastic force which goes.
According to this multi-leaf collimator, the second support roller is configured to press the leaf plate against the fixed roller, so that the position accuracy of the leaf plate can be sufficiently secured with the fixed roller as a reference.
本発明に係るマルチリーフコリメータにおいて、リーフ板は、第1の支持ローラ及び第2の支持ローラに支持される本体部と、本体部から照射軸の延在方向に延びる延伸部と、延伸部から並列方向に延びると共に、駆動手段に接続されるアーム部と、を有し、並列方向で隣接するリーフ板は、延伸部の延伸長さが異なっていてもよい。
このマルチリーフコリメータによれば、並列方向で隣接するリーフ板は、延伸部の延伸長さが異なっているので、各リーフ板が互いに干渉することなく、それぞれの駆動手段と接続することができる。
In the multi-leaf collimator according to the present invention, the leaf plate includes a main body portion supported by the first support roller and the second support roller, an extending portion extending from the main body portion in the extending direction of the irradiation axis, and an extending portion. The leaf plates that extend in the parallel direction and that are connected to the driving means and are adjacent to each other in the parallel direction may have different stretch lengths.
According to this multi-leaf collimator, the leaf plates adjacent in the parallel direction have different extension lengths of the extension portions, so that the leaf plates can be connected to the respective driving means without interfering with each other.
本発明に係るマルチリーフコリメータにおいて、リーフ板の延伸部は、リーフ板が並列方向で照射軸の近くに位置するほど長い延伸長さを有し、リーフ板の延伸長さが長いほど当該リーフ板に接続された駆動手段は荷電粒子線の上流側又は下流側に位置してもよい。
このマルチリーフコリメータによれば、リーフ板が並列方向で照射軸の近くに位置するほど長い延伸長さを有し、リーフ板の延伸長さが長いほど当該リーフ板に接続された駆動手段は荷電粒子線の上流側又は下流側にずらして配置することで、各駆動手段を干渉なしに密集して効率良く配置することができ、マルチリーフコリメータの小型化に有利である。
In the multi-leaf collimator according to the present invention, the extending portion of the leaf plate has a longer extending length as the leaf plate is positioned closer to the irradiation axis in the parallel direction, and the longer the extending length of the leaf plate, the longer the leaf plate. The driving means connected to may be located upstream or downstream of the charged particle beam.
According to this multi-leaf collimator, the leaf plate has a longer extension length as it is positioned closer to the irradiation axis in the parallel direction, and the longer the extension length of the leaf plate, the more the driving means connected to the leaf plate is charged. By displacing the particle beam to the upstream side or the downstream side of the particle beam, it is possible to efficiently arrange the drive means without interference, which is advantageous for downsizing the multi-leaf collimator.
本発明に係るマルチリーフコリメータにおいて、並列方向に沿って斜めに並列された複数の駆動手段からなる第1の駆動手段列及び第2の駆動手段列を少なくとも有し、第1の駆動手段列及び第2の駆動手段列は、照射軸の延在方向から見て重なるように配置されていてもよい。
このマルチリーフコリメータによれば、第1の駆動手段列及び第2の駆動手段列が照射軸の延在方向から見て重なるように配置されているので、駆動手段を一列に並べる場合と比べて、効率良く配置することができ、マルチリーフコリメータの小型化に有利である。
In the multi-leaf collimator according to the present invention, the multi-leaf collimator has at least a first drive means row and a second drive means row composed of a plurality of drive means arranged obliquely along the parallel direction, The second drive means row may be arranged so as to overlap when viewed from the extending direction of the irradiation axis.
According to this multi-leaf collimator, since the first drive means row and the second drive means row are arranged so as to overlap each other when viewed from the extending direction of the irradiation axis, compared with the case where the drive means are arranged in a row. Can be arranged efficiently, which is advantageous for miniaturization of the multi-leaf collimator.
本発明に係るマルチリーフコリメータにおいて、リーフ板の表面には、硬質コーティング層が形成されていてもよい。
このマルチリーフコリメータによれば、弾性力が付与された第1の支持ローラ又は第2の支持ローラがリーフ板に押し付けられることにより、リーフ板の表面に凹みや摩耗が生じることを抑えられるので、リーフ板の位置精度を長期間確保することができる。
In the multi-leaf collimator according to the present invention, a hard coating layer may be formed on the surface of the leaf plate.
According to this multi-leaf collimator, since the first support roller or the second support roller to which the elastic force is applied is pressed against the leaf plate, it is possible to suppress the surface of the leaf plate from being dented or worn. The position accuracy of the leaf plate can be ensured for a long time.
本発明に係るマルチリーフコリメータにおいて、複数のリーフ板及び複数の駆動手段は、照射軸に直交する平面内で照射軸を囲むように配置されていてもよい。
このマルチリーフコリメータによれば、複数のリーフ板及び複数の駆動手段を照射軸に直交する平面内に収容し、照射軸を囲むように配置することで、効率的な配置を実現することができ、マルチリーフコリメータの小型化に有利である。
In the multi-leaf collimator according to the present invention, the plurality of leaf plates and the plurality of driving means may be arranged so as to surround the irradiation axis in a plane orthogonal to the irradiation axis.
According to this multi-leaf collimator, an efficient arrangement can be realized by accommodating a plurality of leaf plates and a plurality of driving means in a plane orthogonal to the irradiation axis and surrounding the irradiation axis. It is advantageous for miniaturization of the multi-leaf collimator.
本発明は、荷電粒子線を被照射体に照射する荷電粒子線治療装置であって、荷電粒子線を被照射体に照射する照射部と、照射部が設けられ、被照射体の周りを照射部が回転又は揺動するための架台と、を備え、照射部内には、上述した何れかのマルチリーフコリメータが設けられている。
この荷電粒子線治療装置によれば、上述した何れかのマルチリーフコリメータが設けられているので、架台の回転又は揺動により重力の向きが変わってもリーフ板の位置精度を確保することができ、リーフ板群が形成する開口形状を高精度に設定することで、荷電粒子線の照射野を精度良く整形することができる。
The present invention is a charged particle beam therapy apparatus that irradiates an irradiated body with a charged particle beam, and includes an irradiation section that irradiates the irradiated body with a charged particle beam, and an irradiation section that irradiates around the irradiated body. A gantry for rotating or swinging the unit, and any one of the multi-leaf collimators described above is provided in the irradiation unit.
According to this charged particle beam therapy system, since any of the multi-leaf collimators described above is provided, the position accuracy of the leaf plate can be ensured even if the direction of gravity changes due to the rotation or swing of the gantry. By setting the opening shape formed by the leaf plate group with high accuracy, the irradiation field of the charged particle beam can be accurately shaped.
本発明に係るマルチリーフコリメータ及び荷電粒子線治療装置によれば、リーフ板の位置精度を向上させることができる。 According to the multi-leaf collimator and the charged particle beam therapy system according to the present invention, the position accuracy of the leaf plate can be improved.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図においては、説明の便宜上、XYZ直交座標系を示している。XYZ直交座標系は、Z方向を荷電粒子線Rの照射軸Aの延在方向、X方向をZ方向に直交する方向、Y方向をZ方向及びX方向に直交する方向として以下の説明に用いる。なお、照射軸Aとは、荷電粒子線Rを照射部4内で偏向せずに照射した場合の荷電粒子線Rのビーム中心が通過する軸を意味する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, for convenience of explanation, an XYZ orthogonal coordinate system is shown. The XYZ orthogonal coordinate system is used in the following description with the Z direction as the extending direction of the irradiation axis A of the charged particle beam R, the X direction as the direction orthogonal to the Z direction, and the Y direction as the direction orthogonal to the Z direction and the X direction. . The irradiation axis A means the axis through which the beam center of the charged particle beam R passes when the charged particle beam R is irradiated without being deflected in the
図1及び図2に示されるように、荷電粒子線治療装置1は、患者Pの癌腫瘍(被照射体)Fに荷電粒子線Rを照射することにより癌治療等を行うための装置である。荷電粒子線治療装置1は、患者が置かれる治療台2と、治療台2を収容可能なガントリー3と、ガントリー3の内側に設けられた照射部4と、荷電粒子線Rを出射するサイクロトロン5を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the charged particle beam therapy apparatus 1 is an apparatus for performing cancer therapy or the like by irradiating a cancer tumor (irradiated body) F of a patient P with a charged particle beam R. . The charged particle beam treatment apparatus 1 includes a treatment table 2 on which a patient is placed, a
ガントリー3は、治療台2上の患者に対する照射部4の照射角度を任意に変更するため回転可能に構成された架台である。なお、ガントリー3は必ずしも360°回転する必要はなく、360°未満の角度で揺動する構成であってもよい。
The
サイクロトロン5は、荷電粒子を加速して荷電粒子線Rを出力する加速器である。荷電粒子線Rとしては、例えば陽子線、重粒子(重イオン)線、電子線等が挙げられる。なお、サイクロトロン5に代えて、シンクロトロン、シンクロサイクロトロン、ライナック等を採用してもよい。 The cyclotron 5 is an accelerator that accelerates charged particles and outputs a charged particle beam R. Examples of the charged particle beam R include a proton beam, a heavy particle (heavy ion) beam, and an electron beam. In place of the cyclotron 5, a synchrotron, a synchrocyclotron, a linac, or the like may be employed.
図2に示す照射部4は、ワブラー法や散乱法により荷電粒子線Rを患者Pの腫瘍Fに向けて照射する照射ノズルである。ワブラー法や散乱法は、ブロードビーム法とも称される。この照射部4の内部には、ワブラー電磁石7及びマルチリーフコリメータ10が設けられている。散乱体7及びマルチリーフコリメータ10は、荷電粒子線Rの照射軸Aに沿って配置されている。
The
散乱体7は、サイクロトロン5から送られた荷電粒子線Rを、その照射軸Aと直交する方向(X方向及びY方向)に拡大させるものである。散乱体7としては、例えば厚さ数mmの鉛板やアルミ板等を用いることができる。
The
マルチリーフコリメータ10は、患者Pの体内の腫瘍Fの形状に合わせて荷電粒子線Rの照射野を整形するものである。マルチリーフコリメータ10は、散乱体7の下流に配置されており、散乱体7により拡大された荷電粒子線Rの照射野を腫瘍Fの形状に合わせて整形する。
The
このマルチリーフコリメータ10は、Y方向で対向する一対のリーフ板群11,12を有している。一対のリーフ板群11,12は、Y方向に進退可能な多数のリーフ板20からそれぞれ構成されており、各リーフ板20の位置を調整することで腫瘍Fの形状に合わせた開口Tを形成する。
The
以下、マルチリーフコリメータ10の構成について図面を参照して詳細に説明する。図3は、マルチリーフコリメータ10を示す平面図(Z方向から見た図)である。図3に、リーフ板群11,12をY方向に進退させるためのモータ群13〜16を示す。なお、図3では、リーフ板群11,12とモータ群13〜16の接続部分(後述するアーム部23)の図示を省略している。リーフ板群11,12とモータ群13〜16の接続について詳しくは後述する。
Hereinafter, the configuration of the
図3に示されるように、マルチリーフコリメータ10は、照射軸Aに直交するXY平面において、照射軸Aを囲むようにリーフ板群11,12及びモータ群13〜16が配置されている。具体的には、照射軸Aを挟んでY方向で対向する一対のリーフ板群11,12のうち、リーフ板群11をX方向で挟むように二つのモータ群13,14が配置されている。また、残りのリーフ板群12をX方向で挟むように二つのモータ群15,16が配置されている。更に、モータ群13,14とモータ群15,16とは、Y方向で対向するように配置されている。
As shown in FIG. 3, in the
リーフ板群11,12とモータ群13〜16は、Z方向で同じ高さに設けられると共に、XY平面内で照射軸Aの周りに密集して配置されている。このような配置構成は、マルチリーフコリメータ10の小型化に有利である。なお、リーフ板群11,12が移動するためのスペースは確保される。
The
続いて、リーフ板20及びモータ30の配置について詳細に説明する。図4は、マルチリーフコリメータ10のリーフ板群11を示す斜視図である。図4では、理解を容易にするため、最も手前側のリーフ板20のみ、リーフ板20とモータ30及びリニアガイド31の接続関係を図示し、その他のリーフ板20については接続部分の図示を途中で省略している。また、他のリーフ板20の形状が明確となるよう一部を仮想線(二点鎖線)で示す。なお、リーフ板群12については、リーフ板群11と同様の構成を有するため説明を省略する。
Subsequently, the arrangement of the
図4に示すモータ30は、リーフ板20をY方向に進退させるための駆動手段である。また、リニアガイド31は、リーフ板20をY方向に案内するためのガイド部材である。モータ30及びリニアガイド31は、一枚のリーフ板20ごとに設けられている。なお、リニアガイド31を必ずしも設ける必要はない。モータ30及びリニアガイド31について詳しくは後述する。
The
図4に示されるように、マルチリーフコリメータ10のリーフ板群11は、所定の並列方向(X方向)に並列された30枚のリーフ板20から構成されている。リーフ板群11は、6つのリーフ板セット11A〜11Fに分けられる。リーフ板セット11A〜11Fは、それぞれ5枚のリーフ板20を1セットとして構成されている。なお、リーフ板群11及びリーフ板セット11A〜11Fにおけるリーフ板20の枚数は一例であり、上述したものに限定されない。
As shown in FIG. 4, the
図5は、リーフ板セット11A〜11Cを示す正面図(Y方向から見た正面図)である。図5においてリニアガイド31の図示を省略する。図5に示されるように、リーフ板セット11A〜11Cは、モータ群13を構成するモータ列13A〜13Cとそれぞれ接続されている。
FIG. 5 is a front view (front view seen from the Y direction) showing the leaf plate sets 11A to 11C. The illustration of the
具体的には、リーフ板セット11Aは、最も荷電粒子線Rの上流側(Z方向の反対側)に位置するモータ列13Aと接続されている。リーフ板セット11Bは、モータ列13A及びモータ列13Cの間に位置するモータ列13Bと接続されている。リーフ板セット11Cは、最も荷電粒子線Rの下流側(Z方向側)に位置するモータ列13Cと接続されている。なお、残りのリーフ板セット11D〜11Fは、図3に示すモータ群14と接続されている。
Specifically, the leaf plate set 11A is connected to the
モータ列13A〜13Cは、Z方向で重なるように配置されている。モータ列13A〜13Cは、それぞれ5台のモータ30から構成されており、X方向に沿ってリーフ板群11側から離れるほど荷電粒子線Rの下流側に位置がずれるように斜めに配列されている。すなわち、モータ列13A〜13Cは、リーフ板群11に近いほど荷電粒子線Rの上流側に位置するように斜めに並列されている。
The
続いて、リーフ板20の構成について説明する。図6は、一枚のリーフ板20を示す斜視図である。図6に示されるように、リーフ板20は、モータ30に対して固定される基端部20aと、図2に示す開口Tを形成する先端部20bと、を有している。基端部20aは、特許請求の範囲に示すリーフ板の一端に相当し、先端部20bは特許請求の範囲に示すリーフ板の他端に相当する。
Next, the configuration of the
リーフ板20は、本体部21と、延伸部22と、アーム部23と、を有している。
The
本体部21は、先端部20bを有する長方形板状の部位である。荷電粒子線Rは、一部が開口Tを通り、残りが本体部21によって遮蔽されることで開口Tの形状に整形される。本体部21は、荷電粒子線Rの遮蔽能力の高い真鍮製であることが好ましい。本体部21を遮蔽能力の高い真鍮製とすることで、Z方向における本体部21の幅を狭めることができる。このことは、マルチリーフコリメータ10の小型化に有利である。なお、本体部21には、真鍮の他、銅やタンタル、モリブデンを用いることもできる。
The
延伸部22は、本体部21のうち先端部20bと反対側に形成され、本体部21から荷電粒子線Rの上流側(Z方向の反対側)に延伸する部位である。延伸部22の延伸長さは、各リーフ板20によって異なっている。
The extending
アーム部23は、延伸部22からX方向へアーム状に延びる部位であり、モータ30及びリニアガイド31が固定された基端部20aを有している。具体的には、アーム部23は、延伸部22からX方向へ延びた後、本体部21に沿ってY方向の反対側に延びる折り返し形状を有しており、その先端に基端部20aが位置する。アーム部23は、リーフ板20をモータ30に対して支持する部位であり、例えば剛性の高いステンレス材から形成されることが好ましい。
The
アーム部23の上には、モータ30の有するボールネジ30aに対して螺合される螺合部23aが形成されている。ボールネジ30aは、Y軸方向に延在するように設けられ、ボールネジ30aの回転により螺合部23aが移動する。このように構成されたリーフ板20では、モータ30によりボールネジ30aが回転されると、螺合部23aを通じてリーフ板20がY軸方向に進退する。なお、モータ30は、図示しない支持部材によって照射部4に固定されている。
On the
また、アーム部23の上には、Y方向に延びるリニアガイド31が嵌合する樋状のガイド部23bが設けられている。リーフ板20は、リニアガイド31に対して樋状のガイド部23bがスライドすることによりX方向にぶれることなくY方向で精度良く移動する。
Moreover, on the
図4及び図5に示すように、リーフ板20の延伸部22は、各リーフ板20によって異なっており、X方向で照射軸Aに近いほど延伸部22の延伸長さが長いリーフ板20が配置されている。X方向で照射軸Aに近いとは、Y方向におけるリーフ板20の進退位置によらず、X軸に照射軸Aの位置を投影した場合におけるX軸上のリーフ板20の位置と照射軸Aの位置が近いことを意味する。
As shown in FIGS. 4 and 5, the extending
具体的には、リーフ板セット11C、リーフ板セット11B、リーフ板セット11Aの順に、延伸部22の延伸長さは長く形成されている。また、各リーフ板セット11A〜11C内でも、隣接するリーフ板20の延伸部22の延伸長さはX方向で照射軸Aに近いほど長い。これは、リーフ板セット11D〜11Fにおいても同様である。なお、X方向で照射軸Aからの距離が等距離となるリーフ板20同士は、同じ延伸長さを有している。
Specifically, the extending length of the extending
また、各リーフ板セット11A〜11C内において隣接するリーフ板20における延伸長さの差分は一定値であるが、リーフ板セット11A〜11Cの間の延伸長さの差分は、この一定値よりも大きくなるように構成されている。
Moreover, although the difference of the extending | stretching length in the
また、リーフ板20の延伸部22における延伸長さは、モータ30のZ方向における位置と対応している。すなわち、延伸部22の延伸長さが長いリーフ板20ほど、当該リーフ板20と接続されたモータ30は荷電粒子線Rの上流側に位置する。このため、最も延伸部22の延伸長さが長くなるリーフ板セット11Aが最も上流側に位置するモータ列13Aと接続される。なお、モータ30及びリニアガイド31をアーム部23の下流側に取り付ける構成とした場合には、延伸部22の延伸長さが長いリーフ板20ほど、当該リーフ板20と接続されたモータ30は荷電粒子線Rの下流側に位置してもよい。
Further, the extending length of the extending
続いて、図7は、リーフ板20を示す側面図(X方向から見た図)である。図7では、アーム部23の基端部20a側の図示を省略している。図6及び図7に示されるように、リーフ板20の先端部20b側は、固定ローラ(第1の支持ローラ)40,41及び支持ローラ(第2の支持ローラ)50,51によってY方向に進退自在に支持されている。固定ローラ40,41及び支持ローラ50,51は、一枚のリーフ板20ごとに設けられている。
7 is a side view showing the leaf plate 20 (viewed from the X direction). In FIG. 7, illustration of the
固定ローラ40,41は、ガントリー3の照射部4に設けられた固定部42に取り付けられたローラであり、Z方向で位置が固定されている。固定部42は、並列するリーフ板20の全ての固定ローラ40、41を支持している。固定ローラ40,41は、リーフ板20に対して荷電粒子線Rの上流側に設けられている。また、二つの固定ローラ40,41は、Y方向に並んで配置されている。
The fixed
ここで、図8は、図7のVIII−VIII線に沿った断面図である。図8に示されるように、リーフ板20の上流側の端部には、レール状の凸部20cが形成されている。また、固定ローラ41には、当該凸部20cと係合する溝41aが中央に形成されている。このように、リーフ板20の凸部20cに固定ローラ41の溝41aが嵌まる構成とすることで、固定ローラ41に対するリーフ板20のX方向の位置ずれが避けられる。また、リーフ板20の凸部20c及び固定ローラ41の溝41aの各面について公差を狭くとることで、リーフ板20のX方向の位置精度を高めることができる。なお、固定ローラ41と同様の溝が固定ローラ40にも形成されている。
Here, FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. As shown in FIG. 8, a rail-shaped
図6〜図8に示されるように、支持ローラ50,51は、一枚のリーフ板20ごとに設けられ、リーフ板20に対して荷電粒子線Rの下流側に配置されている。支持ローラ50,51の下側には、それぞれ弾性力付与部52,53が設けられている。弾性力付与部52,53は、支持ローラ50,51に対してリーフ板20に向かう弾性力(矢印S)を付与する部材である。弾性力付与部52,53は、例えば支持ローラ50,51をリーフ板20に向かって付勢するコイルバネを有している。なお、弾性力付与部52,53は、コイルバネに代えて、板バネやゴム部材その他の弾性体を有していてもよい。
As shown in FIGS. 6 to 8, the
弾性力付与部52,53は、ガントリー3の照射部4内に固定されたローラ支持部材54によって支持されている。弾性力付与部52,53は、荷電粒子線Rの下流側から支持ローラ50,51を弾性的に付勢している。なお、図面上では弾性力付与部52,53を概略的に表わしているが、弾性力付与部52,53は、ローラの回転を妨げない周知の構成で支持ローラ50,51を支持している。また、弾性力付与部52,53又は支持ローラ50,51は、Z方向から外れた方向にリーフ板20を付勢しないように構成されている。
The elastic
弾性力付与部52,53の下流側の端部が接続されるローラ支持部材54は、例えばブロック状の部材であってもよい。この場合、ブロック状のローラ支持部材54は、例えば弾性力付与部52及び支持ローラ50の一部が入り込む穴部を有し、この穴部の底面に弾性力付与部52の下流側の端部が接続される構成であってもよい。
The
また、リーフ板20の本体部21において、Z方向で延伸部22と反対側の位置に固定ローラを設けてもよい。このような固定ローラを設けることにより、本体部21を精度良く支持することができる。なお、固定ローラではなく、リーフ板20へ向かって弾性力が付与された支持ローラを設けてもよい。
Further, in the
また、図8に示されるように、リーフ板20の下流側にもレール状の凸部20dが形成されており、支持ローラ51の溝51aに嵌っている。この構成により、リーフ板20のX方向の位置ずれが抑制される。また、リーフ板20の凸部20d及び支持ローラ51の溝51aの各面について公差を狭くとることで、リーフ板20のX方向の位置精度を高めることができる。なお、支持ローラ51と同様の溝が支持ローラ50にも形成されている。
Further, as shown in FIG. 8, a rail-like
また、図8に示されるように、リーフ板20の表面には、無電解ニッケルメッキによる硬質メッキ層(硬質コーティング層)24が形成されている。なお、硬質メッキ層24は、無電解ニッケルメッキ以外の各種メッキによって形成されてもよい。また、メッキに限られず、各種のコーティングにより、リーフ板20よりも硬質のコーティング層を形成してもよい。
Further, as shown in FIG. 8, a hard plating layer (hard coating layer) 24 by electroless nickel plating is formed on the surface of the
硬質メッキ層24は、リーフ板20の表面全てに形成されている。なお、リーフ板20の表面のうち、固定ローラ40、41と接触する上流側の端面、支持ローラ50,51と接触する下流側の端面、隣接するリーフ板20と接触する側面等について部分的に硬質の層を形成してもよい。
The
次に、以上のとおり構成されたマルチリーフコリメータ10及び荷電粒子線治療装置1の作用効果について説明する。
Next, the operation and effect of the
本実施形態に係るマルチリーフコリメータ10によれば、リーフ板20の先端部20b側が固定ローラ40,41及び支持ローラ50,51によって挟むように支持され、支持ローラ50,51にリーフ板20に向かう弾性力が付与されているので、弾性力によってリーフ板20の先端部20b側を隙間無く挟持することができる。これにより、ガントリー7が回転してマルチリーフコリメータ10に加わる重力の向きが変化した場合であっても、リーフ板20の位置がずれることなく、リーフ板20の位置精度を向上させることができる。従って、このマルチリーフコリメータ10によれば、リーフ板20の位置精度が向上するので、モータ群13〜16によって一対のリーフ板群11,12が形成する開口Tの形状を高精度に設定することができ、荷電粒子線Rの照射野を精度良く整形することができる。
According to the
また、このマルチリーフコリメータ10によれば、Z方向でリーフ板20を挟み込むローラの一方を固定ローラ40,41とし、他方を弾性力が付与された支持ローラ50,51とすることで、支持ローラ50,51が固定ローラ40,41に対してリーフ板20を押し付けて支持する構成となり、固定ローラ40,41を基準としてリーフ板20の位置精度を十分に確保することができる。
In addition, according to the
更に、このマルチリーフコリメータ10によれば、並列方向(X方向)で隣接するリーフ板20の延伸部22の延伸長さが異なっているので、各リーフ板20が互いに干渉することなく、それぞれのモータ30と接続することができる。
Furthermore, according to this
また、このマルチリーフコリメータ10では、リーフ板20が並列方向で照射軸Aの近くに位置するほど長い延伸長さを有し、リーフ板20の延伸長さが長いほど当該リーフ板20に接続されたモータ30は荷電粒子線の上流側にずれて配置されることで、各モータ30を干渉することなく密集して効率良く配置することができる。更に、このマルチリーフコリメータ10では、モータ列13A〜13CがZ方向から見て重なるように配置されているので、モータ30を全て一列に並べる場合と比べて、効率良く配置することができる。しかも、このマルチリーフコリメータ10によれば、複数のリーフ板20及び複数のモータ30を照射軸Aに直交するXY平面内に収容し、照射軸Aを囲むように配置することで、効率的な配置を実現することができる。従って、このマルチリーフコリメータ10によれば、マルチリーフコリメータの小型化を図ることができる。
Further, in the
また、このマルチリーフコリメータ10では、リーフ板20の表面に硬質メッキ層24が形成されているので、弾性力が付与された支持ローラ50,51がリーフ板20を押圧すると共にリーフ板20が固定ローラ40,41に押し付けられることで、リーフ板20の表面に凹みや摩耗が生じることを抑えられるので、リーフ板20の位置精度を長期間確保することができる。
Further, in this
本実施形態に係る荷電粒子線治療装置1によれば、上述したマルチリーフコリメータ10を備えているので、ガントリー3の回転により重力の向きが変わってもリーフ板20の位置精度を確保することができ、リーフ板群11,12が形成する開口Tの形状を高精度に設定することで、荷電粒子線Rの照射野を患者Pの腫瘍Fに合わせて精度良く整形することができる
According to the charged particle beam therapy system 1 according to the present embodiment, since the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、マルチリーフコリメータの配置は上述したものに限られない。必ずしも照射軸を中心としてリーフ板群及びモータ群を密集配置させる必要はなく、リーフ板群及びモータ群はZ方向で異なる高さに配置されていてもよい。また、Z方向に重なる複数のモータ列を設ける必要はなく、モータを一列に並べてもよい。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, the arrangement of the multi-leaf collimator is not limited to that described above. The leaf plate group and the motor group do not necessarily have to be densely arranged around the irradiation axis, and the leaf plate group and the motor group may be arranged at different heights in the Z direction. Further, it is not necessary to provide a plurality of motor rows overlapping in the Z direction, and the motors may be arranged in a row.
また、各ローラの数は二個ずつに限られず、一個ずつであってもよく、それぞれ三個以上設けてもよい。Z方向でリーフ板の上流側が弾性力の付与された支持ローラ、下流側が固定ローラであってもよく、上流側及び下流側の何れも弾性力の付与された支持ローラであってもよい。 Further, the number of rollers is not limited to two, but may be one or three or more. In the Z direction, the upstream side of the leaf plate may be a support roller to which an elastic force is applied, the downstream side may be a fixed roller, and both the upstream side and the downstream side may be a support roller to which an elastic force is applied.
また、リーフ板の形状は、上述したものに限られず、延伸部はZ方向ではなくY方向に延伸してもよい。また、必ずしもリーフ板の表面に硬質コーティング層を形成する必要はない。 Further, the shape of the leaf plate is not limited to that described above, and the extending portion may extend in the Y direction instead of the Z direction. Further, it is not always necessary to form a hard coating layer on the surface of the leaf plate.
1…荷電粒子線治療装置 2…治療台 3…ガントリー(架台) 4…照射部 4…サイクロトロン 7…散乱体 10…マルチリーフコリメータ 11,12…リーフ板群 11A-11F…リーフ板セット 13−16…モータ群 13A−13C…モータ列(第1の駆動手段列、第2の駆動手段列) 20…リーフ板 20a…基端部 20b…先端部 20c…凸部 20d…凸部 21…本体部 22…延伸部 23…アーム部 23a…螺合部 23b…ガイド部 24…硬質メッキ層(硬質コーティング層) 30…モータ(駆動手段) 30a…ボールネジ 31…リニアガイド 40,41…固定ローラ(第1の支持ローラ) 41a…溝 42…固定部 50,51…支持ローラ(第2の支持ローラ) 51a…溝 52,53…弾性力付与部 54…ローラ支持部材 A…照射軸 F…腫瘍(被照射体) P…患者 R…荷電粒子線 T…開口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Charged particle
Claims (8)
前記荷電粒子線の照射軸に直交する所定の並列方向に並列する複数のリーフ板と、
前記リーフ板の一端側に取り付けられ、前記リーフ板を進退させる駆動手段と、
前記照射軸の延在方向で前記リーフ板の他端側を挟むように設けられた第1の支持ローラ及び第2の支持ローラと、
前記第1の支持ローラ及び前記第2の支持ローラのうち少なくとも一方に対して前記リーフ板に向かう弾性力を付与する弾性力付与部と、
を備えるマルチリーフコリメータ。 A multi-leaf collimator that forms an aperture through which a charged particle beam passes,
A plurality of leaf plates arranged in parallel in a predetermined parallel direction orthogonal to the irradiation axis of the charged particle beam;
Drive means attached to one end side of the leaf plate and moving the leaf plate forward and backward,
A first support roller and a second support roller provided so as to sandwich the other end side of the leaf plate in the extending direction of the irradiation axis;
An elastic force applying unit that applies an elastic force toward at least one of the first support roller and the second support roller toward the leaf plate;
Multi-leaf collimator with
前記弾性力付与部は、前記第2の支持ローラに対して前記リーフ板に向かう弾性力を付与する、請求項1に記載のマルチリーフコリメータ。 The first support roller is a fixed roller having a fixed position in the extending direction of the irradiation shaft,
The multi-leaf collimator according to claim 1, wherein the elastic force applying unit applies an elastic force toward the leaf plate to the second support roller.
前記第1の支持ローラ及び前記第2の支持ローラに支持される本体部と、
前記本体部から前記照射軸の延在方向に延びる延伸部と、
前記延伸部から前記並列方向に延びると共に、前記駆動手段に接続されるアーム部と、を有し、
前記並列方向で隣接する前記リーフ板は、前記延伸部の延伸長さが異なっている、請求項1又は2に記載のマルチリーフコリメータ。 The leaf plate is
A main body supported by the first support roller and the second support roller;
An extending portion extending from the main body portion in the extending direction of the irradiation axis;
Extending in the parallel direction from the extending portion, and having an arm portion connected to the driving means,
The multi-leaf collimator according to claim 1 or 2, wherein the leaf plates adjacent in the parallel direction have different extension lengths of the extension portions.
前記リーフ板の前記延伸長さが長いほど当該リーフ板に接続された前記駆動手段は前記荷電粒子線の上流側又は下流側に位置する、請求項3に記載のマルチリーフコリメータ。 The extending portion of the leaf plate has an extending length that is so long that the leaf plate is positioned near the irradiation axis in the parallel direction,
4. The multi-leaf collimator according to claim 3, wherein the driving means connected to the leaf plate is positioned upstream or downstream of the charged particle beam as the extension length of the leaf plate is longer. 5.
前記第1の駆動手段列及び前記第2の駆動手段列は、前記照射軸の延在方向から見て重なるように配置されている、請求項1〜4のうち何れか一項に記載のマルチリーフコリメータ。 At least a first drive means row and a second drive means row comprising a plurality of the drive means arranged obliquely along the parallel direction;
5. The multi according to claim 1, wherein the first drive means row and the second drive means row are arranged so as to overlap each other when viewed from the extending direction of the irradiation axis. Leaf collimator.
荷電粒子線を前記被照射体に照射する照射部と、
前記照射部が設けられ、前記被照射体の周りを前記照射部が回転又は揺動するための架台と、
を備え、
前記照射部内には、請求項1〜7の何れか一項に記載のマルチリーフコリメータが設けられている荷電粒子線治療装置。 A charged particle beam treatment apparatus for irradiating an irradiated body with a charged particle beam,
An irradiation unit for irradiating the irradiated body with a charged particle beam;
The irradiation unit is provided, and a base for rotating or swinging the irradiation unit around the irradiated body;
With
A charged particle beam therapy system in which the multi-leaf collimator according to any one of claims 1 to 7 is provided in the irradiation unit.
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