JP3779878B2 - マルチリーフコリメータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線ビームを照射対象の内部にある標的に対して照射する際、標的の形状に合わせて放射線ビームの照射範囲を成型するマルチリーフコリメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線ビーム（例えば、荷電粒子ビーム等）を照射対象の内部にある標的に照射する代表的な例としては、患者の体内にあるがん細胞（以下、患部という）に放射線を照射する場合が挙げられる。なお、この場合、照射対象が患者に相当し、標的が患部に相当する。
【０００３】
放射線を患者体内に位置する患部に対して照射する場合、放射線の照射範囲と患部形状が一致しないと、患部周辺の正常な部位にも放射線が照射されることになる。患部を治療するために照射された放射線が患部周辺の正常な部位に照射されると、その正常な部位に悪影響を与える可能性があるため、照射範囲は患部に照らし合わせて精密に限定し、正常な部位への放射線の照射を極力避けることが好ましい。
【０００４】
本来照射される必要のない正常部位への放射線の照射を避けるために照射範囲を患部形状に合わせて成型する手段の１つとして、マルチリーフコリメータが知られている。
【０００５】
このマルチリーフコリメータは、放射線を遮蔽する能力を持つ遮蔽板（リーフ板）を多数枚重ね合わせるように可動に配設したリーフ板駆動体２体を、多数枚のリーフ板が放射線源から患部へ向かう放射線ビームの進行経路を挟みこむように配置し、両リーフ板駆動体の多数枚のリーフ板の端部を対向させその間に放射線ビームの照射野を形成するように配置したものである。そして、各リーフ板駆動体において、電動モータ等からなる駆動手段の駆動力を用いて各リーフ板の位置を個々に調整することにより、一方側のリーフ板駆動体の複数のリーフ板と他方側のリーフ板駆動体の複数のリーフ板との間に照射範囲に相似した空隙を形成して希望する照射領域に向かう放射線のみを通過させ、その通過した放射線ビームが患部位置で整形された照射野を形成するようになっている。このような構成により、マルチリーフコリメータに到達した放射線ビームのうち、照射範囲以外に向かう成分はリーフ板により遮られるので、不要な部位（患部でない正常部位）への照射を避けることができる。
【０００６】
ここで、このマルチリーフコリメータを用いて照射野形状を形成する場合において、照射野輪郭の形成精度を向上するためには、より板厚の薄いリーフ板を多数個用いて、かつ各リーフ板を精度良く位置決めすることが必要である。このような点に配慮した従来技術として、例えば特公平７−１１４８１５号公報に記載のものものがある。この従来技術によるマルチリーフコリメータは、一方側リーフ板駆動体及び他方側リーフ板駆動体のそれぞれにおいて、上縁に歯車部を備えた多数のリーフ板と、これら多数のリーフ板の位置調整用に全リーフ板に対し共通に設けた１つの駆動手段と、リーフ板の歯車部に噛合して駆動手段からの駆動力を伝達する歯車機構とを備えている。そして、歯車機構をリーフ板の板厚方向にスライドさせて各リーフ板の歯車部に順次噛合することにより、駆動手段からの駆動力を各リーフ板ごとに順次伝達し、各リーフ板を所望の位置に位置決め可能としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には、以下の課題が存在する。
【０００８】
すなわち、上述したように、歯車機構を順次各リーフ板歯車部に噛合させ各リーフ板ごとに所望の位置まで順次駆動する構成であるため、実際の照射野形成時においては多数のリーフ板を１枚１枚順に位置決めしていかなければならない。このため、照射野形成完了までの時間が長くなり、結果として治療時間の短縮化が困難となるため、患者の肉体的・精神的負担の軽減が困難となる。
【０００９】
本発明の目的は、多数のリーフ板を用い高精度の照射野を形成するときの位置決め時間を短縮し、患者の肉体的・精神的負担の軽減を図れるマルチリーフコリメータを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、複数のリーフ板をそれぞれ可動に配設したリーフ板駆動体を一方側及び他方側に備え、前記一方側のリーフ板駆動体の複数のリーフ板と前記他方側のリーフ板駆動体の複数のリーフ板とを対向させその間に、患部を治療するために照射される放射線ビームの照射野を形成するマルチリーフコリメータにおいて、各リーフ板駆動体は、前記複数のリーフ板と噛み合うピニオンギヤと、前記複数のリーフ板を前記ピニオンギヤに選択的に噛み合わせることにより、前記ピニオンギヤの駆動力を、前記複数のリーフ板に対し伝達可能であるとともに、前記複数のリーフ板と前記ピニオンギヤの噛み合いを選択的に解除することにより、前記ピニオンギヤの駆動力を遮断する駆動力伝達・遮断手段と、前記一方側の複数のリーフ板と前記他方側の複数のリーフ板とに対して１つづつ設けられ、前記複数のリーフ板と前記ピニオンギヤの噛み合いの解除時にその解除動作と連動して前記ピニオンギヤとの噛み合いが解除されたリーフ板に当接しその位置を静止保持する保持手段とを備えるものとする。
【００１１】
本発明は、各リーフ板駆動体において、駆動力伝達・遮断手段でピニオンギヤの駆動力を複数のリーフ板に同時に伝達可能であり、かつ各リーフ板ごとに駆動力を自在に遮断可能に構成されている。これにより、例えば原点位置から各リーフ板をそれぞれの設定位置まで駆動する際には、まず駆動力伝達・遮断手段で複数のリーフ板に同時に駆動力を伝達して各リーフ板を同時に移動開始させた後、設定位置に達したリーフ板から順次駆動力を遮断しその位置に置き去りにすることにより、全リーフ板を所定の設定位置に位置決めすることができる。また例えば、逆にその状態から複数のリーフ板のすべてを原点位置に復帰させるときには、駆動力伝達・遮断手段でばらばらの各設定位置にある複数のリーフ板に同時に駆動力を伝達して各リーフ板を同時に不揃い位置のまま移動開始させた後、原点位置まで戻ってきたリーフ板から順次駆動力を遮断することにより、全リーフ板を原点位置に復帰させることができる。
【００１２】
このように各リーフ板駆動体において一度に複数のリーフ板を同時に移動させつつ位置決め可能であるので、高精度の照射野を形成する際において各リーフ板駆動体にて多数のリーフ板を１枚１枚順に位置決めしていく必要がある従来構造に比べ、照射野形成完了までの時間を短縮することができる。したがって、患者の肉体的・精神的負担の軽減を図ることができる。
【００１３】
（２）上記目的を達成するために、また本発明は、複数のリーフ板をそれぞれ可動に配設したリーフ板駆動体を一方側及び他方側に備え、前記一方側のリーフ板駆動体の複数のリーフ板と前記他方側のリーフ板駆動体の複数のリーフ板とを対向させその間に放射線ビームの照射野を形成するマルチリーフコリメータにおいて、各リーフ板駆動体は、前記複数のリーフ板と係合することによって前記複数のリーフ板に同時に駆動力を伝達するピニオンギヤと、前記複数のリーフ板のそれぞれに対応して設けられ、対応するリーフ板を前記ピニオンギヤに対して選択的に係合・離脱させる複数の係脱手段と、前記一方側の複数のリーフ板と前記他方側の複数のリーフ板とに対して１つづつ設けられ、前記複数のリーフ板と前記ピニオンギヤの噛み合いの解除時にその解除動作と連動して前記ピニオンギヤとの噛み合いが解除されたリーフ板に当接しその位置を静止保持する保持手段とを備えるものとする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
本発明の第１の実施形態を図１〜図９により説明する。
【００１７】
図２は、本実施形態のマルチリーフコリメータを備えた放射線ビーム照射装置の全体システム構成を表す概念的構成図である。
【００１８】
この放射線ビーム照射装置は、制御装置２３の制御に基づき、シンクロトロン１０１で加速した荷電粒子ビーム等の放射線ビーム（以下適宜、ビームという）を回転照射装置１０２から出力して患者Ｋの患部にビームを照射するものであり、回転照射装置１０２は回転軸を中心に回転することによって複数の方向から患部にビームを照射可能となっている。
【００１９】
（１）シンクロトロン１０１の概略構成及び動作
シンクロトロン１０１は、ビームに高周波の磁場及び電場（以下、高周波電磁場という）を印加することによりビームのベータトロン振動振幅を増加させる高周波印加装置１１１と、ビームの軌道を曲げる偏向電磁石１１２と、ビームのベータトロン振動を制御する四極電磁石１１３と、ビーム出射時の共鳴を励起するための六極電磁石１１４と、ビームにエネルギを与える、すなわちビームを加速する高周波加速空胴１１５と、ビームをシンクロトロン１０１に入射する入射器１１６と、ビームをシンクロトロン１０１から出射する出射用デフレクター１１７とを備えている。
【００２０】
制御装置２３が前段加速器１０４に出射指令を出力すると、前段加速器１０４はこれに従って低エネルギのビームを出射し、そのビームは、ビーム輸送系を介してシンクロトロン１０１の入射器１１６に導かれ、これによってシンクロトロン１に入射される。入射したビームは、偏向電磁石１１２により軌道が曲げられることによりシンクロトロン１０１内を周回する。このときビームは四極電磁石１１３によりシンクロトロン１０１内をベータトロン振動をしながら周回し、そのベータトロン振動の振動数が四極電磁石１１３の励磁量により適宜制御されることにより、シンクロトロン１０１内を安定に周回する。そしてその周回過程で、高周波加速空胴１１５からビームに高周波電場が印加されることにより、ビームにエネルギが与えられ、ビームは加速され、エネルギが増大する。
シンクロトロン１０１内を周回するビームのエネルギがエネルギＥまで増加したら、高周波加速空胴１１５によるビームへのエネルギの付与を停止するとともに、四極電磁石１１３、六極電磁石１１４、及び高周波印加装置１１１による公知の制御によってビームの軌道勾配を変化させて共鳴によりベータトロン振動振幅を急激に増大させ、出射用デフレクター１１７によってビームをシンクロトロン１０１から出射させる。
【００２１】
以上のシンクロトロン１０１の動作において、制御装置２３は、治療計画装置（詳細は後述）２４から入力された患部の深さ位置に基づいて、所定の照射方向（通常は複数の方向から照射する）から患部に照射するビームのエネルギＥを決定する。また、シンクロトロン１０１においてビームをエネルギＥまで加速するために必要とされる、偏向電磁石１１２、四極電磁石１１３、高周波加速空胴１１５の各々に供給する電流値のパターン、及びエネルギＥのビームを出射するために必要とされる、高周波印加装置１１１、六極電磁石１１４に供給する電流値を計算する。計算された各電流値は、各装置毎にエネルギＥに対応させて制御装置２３内の記憶手段に記憶され、加速時や出射時に電源１１８或いは電源１１９に出力される。
【００２２】
（２）回転照射装置１０２の概略構成及び動作
シンクロトロン１０１から出射されたビームは、回転照射装置１０２に入力される。回転照射装置１０２は、偏向電磁石１２３、四極電磁石１２４、及び出射ノズル１２０を取り付けたガントリー１２２と、このガントリー１２２を所定の回転軸（図２参照）まわりに回転駆動するモータ１２１とを備えている。
【００２３】
回転照射装置１０２に入力されたビームは、まず偏向電磁石１２３により軌道が曲げられ、かつ四極電磁石１２４によってベータトロン振動が調節されて出射ノズル１２０に導かれる。出射ノズル１２０に導かれたビームは、まず走査電磁石２０１，２０２の磁極間を通過する。走査電磁石２０１，２０２には位相の９０度ずれた正弦波交流電流が電源２０１Ａ，２０２Ａより供給されており、走査電磁石２０１，２０２の磁極間を通過するビームは、走査電磁石２０１，２０２が発生する磁場によって、患部位置において円形に走査されるように偏向される。
【００２４】
走査電磁石２０１，２０２を通過したビームは、散乱体２０３により散乱されてビームの径が拡大された後、リッジフィルタ２０４Ａ（又は２０４Ｂ）を通過する。リッジフィルタ２０４Ａ（又は２０４Ｂ）はビームのエネルギを決められた割合で減衰させ、ビームのエネルギに患部の厚さに応じた分布をもたせる。ビームはその後、線量モニタ２０５により線量が計測された後、ボーラス２０６Ａ（又は２０６Ｂ）に入力されて患部の下部形状に応じたエネルギ分布とされ、さらにマルチリーフコリメータ２００により患部の水平方向形状に成形された後、患部に照射される。
【００２５】
ここで、前述したように、通常、ビームは管部に対し複数の方向から照射される。本実施形態は、一例として、２つの照射方向から照射する例を示しており、２つのリッジフィルタ２０４Ａ，２０４Ｂは、治療計画装置５によって求められた患部の厚みに応じてそれら２つの照射方向各々に対して予め作製され、ボーラス２０６Ａ,２０６Ｂも、求められた患部の下部形状に応じて２つの照射方向各々に対して予め作製されたものである。作製されたリッジフィルタ２０４Ａ，２０４Ｂは回転テーブル２０４Ｃに設置され、ボーラス２０６Ａ，２０６Ｂは回転テーブル２０６Ｃに設置されている。このとき、回転テーブル２０６Ｃの回転軸とビームの軌道中心とは偏心しており、回転テーブル２０６Ｃを回転させることにより、ボーラス２０６Ａ若しくはボーラス２０６Ｂを入れ替わりにビームの軌道上に配置させ、これによって２つの照射方向の両方に対応したビームのエネルギ分布を形成できるようになっている。なお、回転テーブル２０４Ｃも回転テーブル２０６Ｃと同様の構成となっている。
【００２６】
そして、照射方向の設定あるいは変更の際には、制御装置２３からモータ１２１に照射方向に対応した傾斜角度信号が出力され、モータ１２１がガントリー１２２をその傾斜角度まで回転駆動し、回転照射装置１０２は当該照射方向から患部にビームを照射できる位置に移動される。さらに、制御装置２３は、回転テーブル２０４Ｃ，２０６Ｃの各々に対して、当該照射方向に対応するリッジフィルタ２０４Ａ（又は２０４Ｂ）及びボーラス２０６Ａ（又は２０６Ｂ）をビームの軌道上に配置するように指示信号を出力し、回転テーブル２０４Ｃ，２０６Ｃはこれに応じて回転する。
【００２７】
そしてこのとき、制御装置２３からコリメータコントローラ（リーフ位置制御計算機）２２に当該照射方向に対応する制御信号が出力され、コリメータコントローラ２２はこれに応じて、図３に示すようにマルチリーフコリメータ２００に備えられた多数のリーフ板１（詳細は後述）を突き合わせその空隙Ｇにより当該照射方向から見た患部の水平方向形状に合致するビームＸの照射範囲（照射野）Ｆを実現するように駆動制御する。これにより、ボーラス２０６Ａ（又は２０６Ｂ）を通過してマルチリーフコリメータ２００に到達したビームのうち、照射野Ｆ以外に向かう成分はリーフ板により遮られ、不要な部位への照射を避けることができる。
【００２８】
本発明の要部は、このマルチリーフコリメータ２００のリーフ板の駆動に係わるものである。以下、その詳細を順次説明する。
【００２９】
（３）マルチリーフコリメータ２００の基本構成及び基本動作
図１は、上記マルチリーフコリメータ２００の詳細構造を表す斜視図であり、図４は、図１中Ａ方向から見た正面図であり、図５は、図１中の上部連結部２０１ａ（後述）及びリーフ板駆動体２００Ｒ（後述）の上部支持部７ａ（後述）を取り去った状態を表す上面図であり、図６は、図５中Ｂ方向から見た上面図である。
【００３０】
これら図１、図４、図５、及び図６において、本実施形態のマルチリーフコリメータ２００は、リーフ板駆動体２００Ｌ及びリーフ板駆動体２００Ｒから構成されている。
各リーフ板駆動体２００Ｌ又は２００Ｒは、放射線ビームの照射野Ｆを形成するために可動に配設され、それぞれ放射線を遮蔽する能力を備える複数（この例では１２枚、もっと数が多くても良い）のリーフ板１と、各リーフ板１の上部スライド部１Ａ及び下部スライド部１Ｂをそれぞれ挿入しリーフ板１の長手方向（図４中左右方向）に摺動スライド可能にそれぞれ懸架支持する上部ガイド３及び下部ガイド５と、それら上部ガイド３及び下部ガイド５を下方及び上方にそれぞれ押圧可能な上部エアシリンダ２及び下部エアシリンダ４と、上部エアシリンダ２及び下部エアシリンダ４をそれぞれ支持固定する上部支持部７ａ及び下部支持部７ｂ並びにそれら上部・下部支持部７ａ，７ｂの間を接続するように設けた中間部７ｃを備えた支持構造部７と、リーフ板１の駆動源として設けられたモータ８と、このモータ８の駆動軸８ａと同一軸心で配置されその駆動軸８ａに中間部７ｃ側で接続されたピニオンギア６と、リーフ板１に接触して摩擦力によりリーフ板１を静止保持する（詳細は後述）ためのブレーキ板９とを有している。
【００３１】
モータ８は、この例では公知のサーボモータであり、モータとロータリーエンコーダが同軸に配置され一体化しており、ある定まった微小回転角ごとにパルス信号を出力するようになっている。
【００３２】
上部エアシリンダ２及び下部エアシリンダ４は、この種のエアシリンダとして公知の単動式又は複動式のものであり、例えば円筒形のシリンダ室内にピストンを配設し、このピストンにシリンダ室外に突出するロッドを取り付けた構造となっている。そして、作動状態では、ボトム側室内に圧縮空気源から圧縮空気が送り込まれることにより、ピストンがそのロッド側に配設されたばねの付勢力に打ち勝ってロッド側に移動し、この結果ロッドが伸長する。その後、非作動状態（停止状態）になると、ボトム側室内に送り込まれていた圧縮空気が（例えば大気開放されることで）抜かれることにより、ピストンは上記ばねの付勢力によってボトム側に復帰し、この結果ロッドが縮短して元の位置に戻るようになっている。
【００３３】
リーフ板１は、上部・下部ガイド３，５に挿入される上記上部・下部スライド部１Ａ，１Ｂの他に、これらを連結するように配設され放射線の遮蔽を行う遮蔽部１Ｃを備えている。このとき、遮蔽部１Ｃは隣接リーフ板１どうしで互いに密接し摺動可能に構成されているため、これに応じて、上部・下部スライド部１Ａ，１Ｂは、上部・下部ガイド３，５を設置するのに必要な空間を確保するべく、遮蔽部１Ｃよりも厚みを薄く構成している。またこれに対応して、隣接リーフ板１に係る上部・下部ガイド３，５及び上部・下部エアシリンダ２，４は図１、図５、及び図６に示すように互い違いに（言い換えれば千鳥配列に）配置されている。
【００３４】
ここで、リーフ板駆動体２００Ｌのリーフ板１の下部スライド部１Ｂの上縁部の一部にはラックギア部１２が設けられている。このラックギア部１２に対し、前述のピニオンギア６が係合（詳細には噛合）可能な位置に配置されており、その一方でリーフ板駆動体２００Ｌのリーフ板１の上部スライド部１Ａの下縁部に対向するように上記ブレーキ板９が設けられている。
そして、リーフ板１を移動させる場合には、下部エアシリンダ４を作動状態として上部エアシリンダ２を非作動状態（停止状態）とすると、リーフ板１が上方に移動し、上部スライド部１Ａの下縁部がブレーキ板９の上部と離間（離脱）するとともにピニオンギア６とラックギア部１２が噛合する。この状態でモータ８を作動させることにより、モータ８の駆動力を伝達してリーフ板１を所定の方向にスライド移動させることができる。その後、リーフ板１を停止させる場合には、まずモータ８を停止させることによりリーフ板１の移動を停止させた後、上部エアシリンダ２を作動状態として下部エアシリンダ４を非作動状態とすることにより、リーフ板１を下方に移動させてピニオンギア６とラックギア部１２との噛合を解除させるとともに、上部スライド部１Ａの下縁部の一部をブレーキ板９の上部に当接させリーフ板１をその位置にて確実に静止保持させるようになっている。
【００３５】
上記同様に、リーフ板駆動体２００Ｒについても、リーフ板１の上部スライド部１Ａの下縁部の一部にもラックギア部１２が設けられるとともに下部スライド部１Ｂの上縁部に対向するように上記ブレーキ板９が設けられている。そして、上部エアシリンダ２を作動状態としてリーフ板１を下方に移動させることにより、下部スライド部１Ｂの上縁部をブレーキ板９の下部と離間させピニオンギア６とラックギア部１２を噛合させてモータ８の駆動力でリーフ板１をスライド移動させる一方、下部エアシリンダ４を作動状態としてリーフ板１を上方に移動させることにより、ピニオンギア６とラックギア部１２との噛合を解除し下部スライド部１Ｂの上縁部をブレーキ板９の下部に当接させ、リーフ板１をその位置にて確実に静止保持させるようになっている。
【００３６】
なお、リーフ板駆動体２００Ｌ，２００Ｒの上支持部７ａどうし、下支持部７ｂどうし、中間部７ｃどうしの間には、それぞれを連結するように、上連結部２０１ａ、下連結部２０１ｂ、中間連結部２０１ｃ（図５及び図６参照）が配設されており、そのうち上・下連結部２０１ａ，２０１ｂには、放射線ビームを通過させるための欠き取り部２０２が設けられている。
【００３７】
（４）制御系
（４−１）全体構成
図７は、本実施形態のマルチリーフコリメータ２００に係る制御系のシステム構成を表す機能ブロック図であり、前述の治療計画装置２４、制御装置２３、コリメータコントローラ２２のほか、コリメータコントローラ２２からの回転駆動指令・駆動停止指令により制御されるリーフ位置駆動アクチュエータ１４（本実施形態ではサーボモータ８）、コリメータコントローラ２２からの駆動力伝達指令・駆動力遮断指令により制御される駆動力伝達・遮断機構１５（本実施形態では上部・下部エアシリンダ２，４）、コリメータコントローラ２２からの制動力伝達指令・制動力遮断指令により制御される制動力伝達・遮断機構１６（本実施形態では上部・下部エアシリンダ２，４、詳細は後述）、コリメータコントローラ２２に各リーフ板１へ位置検出信号を出力する位置検出機構１９（本実施形態ではサーボモータ８、詳細は後述）によって構成されている。
【００３８】
なお、本実施形態では、上述のようにピニオンギア６からの駆動力の伝達・遮断とブレーキ板９からの制動力の遮断・伝達は同時に行われ、その切換はいずれも上部・下部エアシリンダ２，４によって行われる。つまり、駆動力伝達・遮断機構１５と制動力伝達・遮断機構１６は共通の機構でまかなわれ、駆動力伝達指令は制動力遮断指令を兼ねており、駆動力遮断指令は制動力伝達指令を兼ねている。
【００３９】
（４−２）治療計画装置２４
治療計画装置２４は、例えば、計算機、複数のディスプレイ装置、入力装置、及び患者データベースから構成されており（患者データーベースを別体とし、ネットワークを介し接続する構成としてもよい）、実際の照射を行う前段階として医師によって行われる治療計画作業を補助する機能を持つものである。ここで、治療計画作業としては、具体的には、患部の同定、照射範囲及び照射方向の決定、患者への照射線量の決定、及び患者体内での線量分布の算出等が行われる。
【００４０】
(a)患部の同定
例えば治療前の診断時に、Ｘ線ＣＴ検査及びＭＲＩ検査により体内腫瘍の３次元画像データが予め取得される。これらのデータは患者ごとにナンバリングされ、デジタルデータとして患者データーベースに保存・管理される。患者データーベースには、この他に、患者名、患者番号、年齢、身長、体重、診察・検査記録、罹病履歴、治療履歴、治療データなどの情報から成る、患者の治療に必要なデータの全てが記録・管理される。医師は適宜、上記患者データーベースにアクセスして、前述の患部画像データを取得し、治療計画装置２４のディスプレイ装置上に表示でき、患部画像データを任意の方向からの見た３次元画像、または任意の方向からの見て深さごとにスライスした断面画像として表示することが可能である。また、各画像に対してコントラスト強調、ある階調を閾値とした領域塗りつぶし等の患部同定を補助する機能を持つ。医師はこれらの補助機能を利用しながら患部領域を同定する。
【００４１】
(b)照射範囲及び照射方向の仮選択
続いて医師の操作により患部領域を包絡し、呼吸などによる患部の体内での移動等の可能性を考慮した適切なマージンを持たせて照射範囲が決定される。さらに、脊椎など放射線感受性の高い臓器を避けた照射方向が医師により幾つか選択される。
【００４２】
(c)照射野輪郭の決定
幾つか選択された照射方向をもとに、照射方向から見た照射野画像が表示され、腫瘍全体をカバーする照射野輪郭が強調表示される。また三次元画像が表示され、最大断面の位置と断面以降の三次元形状が表示される。これらの画像はディスプレイ装置における複数のディスプレイに分けて表示するか、一つのディスプレイに分割表示される。このときの照射野輪郭はマルチリーフコリメータ２００で整形する照射野Ｆの基礎データ（元データ）となり、最大断面以降の３次元形状データは上記ボーラス２０６Ａ，２０６Ｂ等の照射補正具用の基礎データ（元データ）となる。
【００４３】
(d)照射方向及び照射線量の決定
治療計画装置２４は照射野輪郭情報を元に、マルチリーフコリメータ２００の各リーフ板１位置を自動決定する機能をもち、自動決定した各リーフ板１の位置と最大照射野断面画像を重ね合わせて表示することができる。このとき、医師はこの重ね合わせ画像をもとに、各リーフ板１の位置を微妙に変更・調整する指示を行うこともでき、またはじめから重ね合わせ画像を表示して医師の操作指示だけでリーフ板１位置を決定することもできる。リーフ板１位置の決定結果は即座にディスプレイ装置上の表示に反映される。
【００４４】
治療計画装置２４は、上記のリーフ板位置設定情報と照射補正具情報をベースに、体内での放射線線量分布を計算によりシミュレートし線量分布計算結果としてディスプレイ装置に表示する。このとき、医師により照射線量や放射線エネルギなどの照射パラメータが与えられ、先に選ばれた幾つかの照射方向に対してこのシミュレーションを実施して、最も好適な結果が得られた照射方向が医師により最終的に選択される。なお、選択された照射方向とそれに基づくマルチリーフコリメータ２００のリーフ板１設定位置情報、照射補正具データ、及び照射パラメータは患者固有の治療データとして患者データベースに保存される。
【００４５】
（４−２）制御装置２３及びコリメータコントローラ２２
制御装置２３は、ユーザの操作インタフェースとしての入力装置及び表示装置を備えており、またネットワーク接続を介して上記治療計画装置２４で決定したリーフ板１設定位置情報を含む患者治療データを、治療計画装置２４に付随する患者データーベースから取得し、それらを上記表示装置上で表示し医師らの確認を受けることが可能となっている。そして、実際の照射に際しては、上記リーフ板１設定位置情報に基づき、例えばリーフ板１設定位置情報ユーザ（医師、あるいは上記治療計画に基づき医師の治療補助に従事する放射線技師等）からの照射治療開始の入力に応じ、コリメータコントローラ２２に対しリーフ板の移動開始指令を出力する。
【００４６】
コリメータコントローラ２２は、制御装置２３からの指令に応じ必要な制御指令を下位機構にあたるリーフ位置駆動アクチュエータ１４、駆動力伝達・遮断機構１５、及び制動力伝達・遮断機構１６に出力するものであり、制御装置２３からの上記移動開始指令を受信すると、それら各下位機構を制御して各リーフ板１を移動させ所定の設定位置に移動させる。
【００４７】
（４−３）リーフ板設定位置への移動制御
まず、コリメータコントローラ２２による各リーフ板１の移動手順を、その制御フローである図８を用いて説明する。
【００４８】
図８において、コリメータコントローラ２２が制御装置２３からの移動開始指令を受信すると、このフローを開始する。なお、このフローは、各リーフ板駆動体２００Ｌ，２００Ｒそれぞれについて別個に同時並行して行われる。
【００４９】
まず、ステップ１０で、制御装置２３から各リーフ板１の設定位置情報を入力し、図示しない記憶手段に記憶する。
【００５０】
その後、ステップ２０で、リーフ板駆動体２００Ｌ（又は２００Ｒ）の全リーフ板１の駆動力を伝達する駆動力伝達指令（前述のように制動力遮断指令を兼ねている）を駆動力伝達・遮断機構１５（この例ではすべての上部・下部エアシリンダ２，４）に出力する。これにより、リーフ板駆動体２００Ｌにおいては全リーフ板１に係る上部エアシリンダ２が非作動状態に下部エアシリンダ４が作動状態になり（リーフ板駆動体２００Ｒにおいては全リーフ板１に係る上部エアシリンダ２が作動状態に下部エアシリンダ４が非作動状態となり）、リーフ板駆動体２００Ｌ（又は２００Ｒ）に係る全てのリーフ板１がブレーキ板９から離れるとともにピニオンギア６と噛合する。
【００５１】
次に、ステップ３０で、リーフ駆動アクチュエータ１４（この例ではサーボモータ８）へリーフ前進方向（＝挿入方向、照射野Ｆに対応する空隙Ｇを狭くする方向）への回転駆動指令（リーフ前進指令）１７を出力する。これにより、リーフ板駆動体２００Ｌ（又は２００Ｒ）のモータ８は回転開始し、すべてのリーフ板１が横並びに揃った状態にて挿入方向へと前進開始させる。
【００５２】
その後、ステップ４０で、このときの各リーフ板１の挿入量（現在位置）を検出する。具体的には、位置検出機構１９としてのサーボモータ８が出力する回転信号（前記したパルス信号）を入力し、この回転信号からピニオンギア６の回転角を求め、この回転角とピニオンギア６及びラックギア部１２からなるラックアンドピニオンギア機構のギア比とから各リーフ板１の移動量を求め、この移動量を原点から積算することにより各リーフ板１の現在位置情報を算出する。
【００５３】
そして、ステップ５０に移り、全リーフ板１のうちいずれかが、コリメータコントローラ２２内に保存されたリーフ板設定位置情報に基づく当該リーフ板１の設定位置に到達したかどうかを判定する。判定が満たされなければステップ３０に戻って同様の手順を繰り返し、判定が満たされたらステップ６０に移る。
【００５４】
ステップ６０では、リーフ駆動アクチュエータ１４（この例ではモータ８）へ駆動停止指令（リーフ停止指令）１７を出力する。これにより、モータ８は回転を停止し、すべてのリーフ板１の移動が一斉に停止する。
【００５５】
その後、ステップ７０で、上記設定位置に到達したリーフ板１に係る駆動力伝達・遮断機構１５（上部・下部エアシリンダ２，４）に対し駆動力遮断指令（前述のように制動力伝達指令を兼ねている）を出力する。これにより、リーフ板駆動体２００Ｌにおいては当該リーフ板１に係る下部エアシリンダ４が非作動状態に上部エアシリンダ２が作動状態になり（リーフ板駆動体２００Ｒにおいては当該リーフ板１に係る下部エアシリンダ４が作動状態に上部エアシリンダ２が非作動状態となり）、当該リーフ板１のピニオンギア６との噛合が解除され（切り離され）て離脱（離間）するとともに、ブレーキ板９に当接する。これにより、当該リーフ板１は設定位置にて安定的に静止保持される。
【００５６】
そして、ステップ８０で、リーフ板駆動体２００Ｌ（又は２００Ｒ）に係る全てのリーフ板１が設定位置になったかどうかを判定する。判定が満たされない場合はステップ３０に戻り、すべてのリーフ板１が設定位置に達するまで同様の手順を繰り返す。すなわち、ステップ３０で再びモータ８が回転開始され、これによってステップ７０にて設定位置に位置決めされたリーフ板１を置き去りにする形で、残りの全リーフ板１が再び前進方向への移動を開始する。そして、以上ステップ３０〜７０において、１つのリーフ板１の設定位置にて全リーフ板１停止、当該リーフ板１のみ駆動力遮断（切り離し）かつ制動力伝達、残りのリーフ板１の駆動力再伝達（連結）及び制動力再開放、残りのリーフ板１挿入再開という動作を、全てのリーフ板１が設定位置に移動完了し駆動力遮断の状態になるまで繰り返す。
【００５７】
すべてのリーフ板１が設定位置に達し駆動力遮断の状態になると、ステップ８０の判定が満たされ、ステップ９０にて、リーフ挿入終了の信号を制御装置２３に出力し、このフローを完了する。
【００５８】
なお、以上の手順において、コリメータコントローラ２２で管理される各リーフ板１の現在位置情報と駆動状態は、制御装置２３に常時送信されており、制御装置２３の上記表示装置上に表示される。
【００５９】
（４−４）リーフ板原点位置への復帰制御
上記のようにしてリーフ板設定位置への位置決め後さらに放射線照射が終了したら、リーフ板１設定位置情報ユーザからの照射治療終了の入力に応じ、制御装置２３がコリメータコントローラ２２に対しリーフ板の原点復帰指令を出力する。コリメータコントローラ２２は、制御装置２３からの原点復帰指令を受信すると、上記（４−３）と同様、各下位機構を制御して各リーフ板１を移動させもとの原点位置に移動復帰させる。
【００６０】
このコリメータコントローラ２２による各リーフ板１の原点復帰手順を、その制御フローである図９を用いて説明する。
【００６１】
図９において、コリメータコントローラ２２が制御装置２３からの原点復帰指令を受信すると、このフローを開始する。なお、このフローも、図８のフロー同様、各リーフ板駆動体２００Ｌ，２００Ｒそれぞれについて別個に同時並行して行われる。
【００６２】
まず、ステップ１１０で、リーフ板駆動体２００Ｌ（又は２００Ｒ）の全リーフ板１の駆動力を伝達する駆動力伝達指令（制動力遮断指令を兼ねる）を駆動力伝達・遮断機構１５（上部・下部エアシリンダ２，４）に出力する。これにより、リーフ板駆動体２００Ｌにおいては全リーフ板１に係る上部エアシリンダ２が非作動状態に下部エアシリンダ４が作動状態になり（リーフ板駆動体２００Ｒにおいては全リーフ板１に係る上部エアシリンダ２が作動状態に下部エアシリンダ４が非作動状態となり）、リーフ板駆動体２００Ｌ（又は２００Ｒ）に係る全てのリーフ板１がブレーキ板９から離れピニオンギア６と噛合する。
【００６３】
次に、ステップ１２０で、リーフ駆動アクチュエータ１４（この例ではモータ８）へリーフ後退方向（＝引抜き方向、前述の空隙Ｇを広くする方向）への回転駆動指令（リーフ前進指令）１７を出力する。これにより、リーフ板駆動体２００Ｌ（又は２００Ｒ）のモータ８は回転開始し、すべてのリーフ板１を不揃い状態のまま（各リーフ板１の間隔はそのままで）引抜き方向に一斉に後退させる。
【００６４】
その後、ステップ１３０で、このときの各リーフ板１の引抜き量（現在位置）を検出する。具体的には、前述と同様、位置検出機構１９としてのサーボモータ８が出力する回転信号に基づき求めた各リーフ板１の移動量により、各リーフ板１の現在位置情報を算出し、ステップ１４０にて全リーフ板１のうちいずれかが原点位置に到達したかどうかを判定する。判定が満たされなければステップ１２０に戻って同様の手順を繰り返し、判定が満たされたらステップ１５０に移る。ステップ１５０では、リーフ駆動アクチュエータ１４（モータ８）へ駆動停止指令（リーフ停止指令）１７を出力する。これにより、モータ８は回転を停止し、すべてのリーフ板１は不揃い状態のまま一斉に停止する。
【００６５】
なお、上記ステップ１３０〜ステップ１５０に代え、原点近傍の任意の距離に例えばリミットスイッチ（図示せず）を予め設置しておき、リーフ板１が原点近傍まで引抜かれこれと接触するとリミットスイッチからコリメータコントローラ２２に対し当該リーフ板１が原点近傍にあることを示す信号を出力するようにしてもよい。この場合、例えばさらに引抜きが進んで上記信号を受けてからのリーフ板１の引抜き量がリミットスイッチから原点までの距離と等しくなったとみなせるタイミングで、モータ８へ駆動停止指令１７を出力し、すべてのリーフ板１の移動が一斉に停止するようにすれば足りる。
【００６６】
上記の手順の後は、ステップ１６０に移り、上記原点位置に到達したリーフ板１に係る駆動力伝達・遮断機構１５（上部・下部エアシリンダ２，４）に対し駆動力遮断指令（制動力伝達指令を兼ねる）を出力する。これにより、リーフ板駆動体２００Ｌにおいては当該リーフ板１に係る下部エアシリンダ４が非作動状態に上部エアシリンダ２が作動状態になり（リーフ板駆動体２００Ｒにおいては当該リーフ板１に係る下部エアシリンダ４が作動状態に上部エアシリンダ２が非作動状態となり）、当該リーフ板１のピニオンギア６との噛合が解除され（切り離され）て離脱（離間）し、ブレーキ板９に当接する。これにより、当該リーフ板１は原点位置への復帰が完了し安定的に静止保持される。
【００６７】
そして、ステップ１７０で、リーフ板駆動体２００Ｌ（又は２００Ｒ）に係る全てのリーフ板１が原点位置に復帰したかどうかを判定する。判定が満たされない場合はステップ１１０に戻り、すべてのリーフ板１が原点位置に復帰するまで同様の手順を繰り返す。すなわち、ステップ１１０で再びモータ８が回転開始され、残りの全リーフ板１が再び不揃い状態のまま後退方向へ引抜かれていく。そして、以上ステップ１１０〜１７０において、１つのリーフ板１が原点位置復帰時に全リーフ板１停止、当該リーフ板１のみ駆動力遮断（切り離し）及び制動力伝達、残りのリーフ板１の駆動力再伝達（連結）及び制動力再開放、残りのリーフ板１引抜き再開という動作を、全てのリーフ板１が原点位置に復帰完了し駆動力遮断の状態になるまで繰り返す。
【００６８】
すべてのリーフ板１が原点位置に復帰し駆動力遮断の状態になると、ステップ１７０の判定が満たされ、ステップ１８０にて、リーフ原点復帰終了の信号を制御装置２３に出力し、このフローを完了する。
【００６９】
なお、以上の手順においても、コリメータコントローラ２２で管理される各リーフ板１の現在位置情報と駆動状態は、制御装置２３に常時送信されており、制御装置２３の上記表示装置上に表示される。
【００７０】
なお、以上において、各リーフ板駆動体２００Ｌ，２００Ｒにおける全ての上部・下部エアシリンダ２，４、及び全ての上部・下部ガイド３，５全体が、複数のリーフ板をピニオンギヤに選択的に噛み合わせることにより、ピニオンギヤの駆動力を、複数のリーフ板に対し伝達可能であるとともに、複数のリーフ板とピニオンギヤの噛み合いを選択的に解除することにより、ピニオンギヤの駆動力を遮断する駆動力伝達・遮断手段を構成する。
【００７１】
一方、各リーフ板駆動体２００Ｌ，２００Ｒにおける各リーフ板１に対応して設けた１対の上部・下部エアシリンダ２，４及び１対の上部・下部ガイド３，５が、複数のリーフ板のそれぞれに対応して設けられ、対応するリーフ板をピニオンギヤに対して選択的に係合・離脱させる複数の係脱手段を構成する。
また、ブレーキ板９が、一方側（リーフ板駆動体２００Ｌ）の複数のリーフ板１と他方側（リーフ板駆動体２００Ｒ）の複数のリーフ板１とに対して１つづつ設けられ、複数のリーフ板とピニオンギヤの噛み合いの解除時にその解除動作と連動してピニオンギヤとの噛み合いが解除されたリーフ板に当接しその位置を静止保持する保持手段を構成する。
【００７２】
また、ブレーキ板９が、リーフ板に当接してその位置を静止保持可能な保持手段を構成する。
【００７３】
（５）本実施形態の効果
以上（特に上記（３）（４）にて）説明したように、本実施の形態のマルチリーフコリメータによれば、各リーフ板駆動体２００Ｌ，２００Ｒにおいて、共通の１つのモータ８の駆動力を複数のリーフ板１に同時に伝達可能でかつ各リーフ板１ごとに駆動力を自在に遮断可能である。これにより、原点位置から各リーフ板１をそれぞれの設定位置まで駆動する際には、上述したように複数のリーフ板１に同時に駆動力を伝達して各リーフ板１を同時に移動開始させた後、設定位置に達したリーフ板１から順次駆動力を遮断しその位置に置き去りにすることにより、全リーフ板１を所定の設定位置に位置決めする。また逆にその状態から全リーフ板１を原点位置に復帰させるときには、ばらばらの各設定位置にある全リーフ板１に同時に駆動力を伝達して各リーフ板１を同時に不揃い位置のまま移動開始させた後、原点位置まで戻ってきたリーフ板１から順次駆動力を遮断することにより、全リーフ板１を原点位置に復帰させる。
【００７４】
このように各リーフ板駆動体２００Ｌ，２００Ｒにおいて一度に複数のリーフ板１を同時に移動させつつ位置決め可能であるので、高精度の照射野を形成する際において各リーフ板駆動体にて多数のリーフ板を１枚１枚順に位置決めしていく必要がある従来構造に比べ、照射野形成完了までの時間を短縮することができる。したがって、患者の肉体的・精神的負担の軽減を図ることができる。
【００７５】
本発明の第２の実施形態を図１０〜図１２により説明する。本実施形態は、リーフ板１の支持構造を変え、駆動力伝達・遮断機構１５と制動力伝達・遮断機構１６とを分けた場合の実施形態である。上記第１の実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７６】
図１０は、本実施形態のマルチリーフコリメータに備えるリーフ板駆動体２００Ｒの要部構造を表す斜視図であり、リーフ板１については図示の煩雑を避けるため１２枚中３枚のみを示している。また、図１１は、図１０中Ｃ方向から見た正面図であり、図１２は、図１０及び図１１中の１枚のリーフ板１の詳細構造を表す斜視図である。
【００７７】
これら図１０、図１１、及び図１２において、本実施の形態のマルチリーフコリメータのリーフ板駆動体２００Ｒでは、各リーフ板１の上下方向位置は常に一定である。すなわち、各リーフ板１は、その上端部１ａ及び下端部１ｂを筐体２５の上部突出部２５Ａ及び下部底板部２５Ｂに回転自在に設けたローラ２６でそれぞれ当接されるるとともに、上部スライド部１Ａの下縁部及び下部スライド部１Ｂの上縁部を筐体２５の中間突出部２５Ｃに回転自在に設けたローラ２６でそれぞれ当接されており、このような構造により各ローラ２６によって上下方向の変位を拘束されつつ、各リーフ板１の長手方向（図１１中左右方向）にスライド可動になっている。
【００７８】
一方、各リーフ板１の板厚方向位置は、筐体下部底板部２５Ｂに立設した押付機構２８と鉛直方向に配設された筐体本体部２５ｄとの間に挟み込まれることによって位置決めされる。すなわち、押し付け機構２８には、回転自在なローラ２８Ａが設けられており、このローラ２８Ａが全１２枚のリーフ板１のうち最も近い側のリーフ板１に当接している。このとき、図示を省略するが、筐体本体部２５ｄにもローラ２８Ａと同様の回転自在なローラが設けられており、このローラ２８Ａが最も近い側のリーフ板１に当接している。このように、全１２枚のリーフ板１のうち板厚方向最も両端部の２枚のリーフ板がローラによって拘束されることにより、１２枚のそれぞれが板厚方向の変位を拘束されるようになっている。
【００７９】
このとき、リーフ板１の上部スライド部１Ａ及び下部スライド部１Ｂの両側側面には、隣接するリーフ板１と接触する摺動材３５Ａ，３５Ｂがそれぞれ設置されている。そして、各リーフ板１は押し付け機構２８により加えられたリーフ板１を筐体本体２５ｄに向かって押し付ける荷重により、互いに摺動材３５Ａ，３５Ｂ部分で接した状態に保たれる。なお、押し付け機構２８によるリーフ板１への押し付け荷重はリーフ板１同士の摺動が可能な程度に調整される。
【００８０】
ここで、リーフ板上部スライド部１Ａの上部には、エアクッション機構３１を介してラックギア部１２が配設されている。モータ８に接続されたピニオンギア６は、各リーフ板１のラックギア部１２向き合うように設置されており、エアクッション機構３１に図示しない配管系から圧縮空気が導入されエアクッション機構３１が上下方向に伸長する（＝作動状態）とラックギア部１２が持ち上がって噛合し駆動力を伝達可能となり、図示しない配管系を介し圧縮空気が排出されるとエアクッション機構３１が縮短して噛合が解除され駆動力を伝達不可能（遮断）とするようになっている。すなわち、本実施形態では、各リーフ板１ごとに設けたエアクッション機構３１が、先に図７を用いて説明した駆動力伝達・遮断機構１５の機能を果たしている。
【００８１】
そして、本実施形態では、ブレーキ板９を上・下昇降させるエアシリンダ３４が、図７における制動力伝達・遮断機構１６の役割を果たす。すなわち、筐体底板部２５Ｂの背面（下部）に各リーフ板１に対応してエアシリンダ３４が設置され、そのロッド３４ａは底板部２５Ｂを貫通して上方に突出配置されており、このロッド３４ａ先端部にブレーキ板９が接続されている。このエアシリンダ３４は、上記本発明の第１実施形態のエアシリンダ２，４と同様、公知の単動式又は複動式のものであり、ボトム側室内に圧縮空気源から圧縮空気が送り込まれることによりロッド３４ａが伸長し（作動状態）、ブレーキ板９が持ち上がりその上部がリーフ板下端部１ｂに当接して制動力を作用させ、摩擦力によってリーフ板１をその位置で停止保持する。その後、ボトム側室内に送り込まれていた圧縮空気が（例えば大気開放されることで）抜かれると、ピストンがばねの付勢力によってボトム側に復帰する結果ロッド３４ａが縮短し（非作動状態、停止状態）て元の位置に戻り制動力を作用させない（開放する）ようになっている。すなわち、本実施形態では、各リーフ板１ごとに設けたエアシリンダ３４が、先に図７を用いて説明した制動力伝達・遮断機構１６の機能を果たしている。ブレーキ板３３はエアシリンダ３４が作動してブレーキ板３３を持ち上げたときにリーフ板２７と接触し摩擦による制動力を発生する。
【００８２】
なお、以上は一方側のリーフ板駆動体２００Ｒを例にとって説明したが、他方側のリーフ板駆動体２００Ｌも同様の構造となっている。
【００８３】
以上のように構成した本実施形態におけるリーフ板１駆動に係る制御手順は、駆動力伝達・遮断及び制動力遮断・伝達を分けてそれぞれ制御する点を除けば、先に図８及び図９を用いて説明した第１の実施形態とほぼ同様である。すなわち、図８において説明したリーフ板１設定位置移動手順及び図９で説明したリーフ板１原点位置復帰手順にて、ステップ２０及びステップ１１０において、リーフ板１の駆動力を伝達する駆動力伝達指令を駆動力伝達・遮断機構１５としてのエアクッション機構３１に出力するとともに制動力遮断指令を制動力伝達・遮断機構１６としてのエアシリンダ３４に出力すればよい。これにより、エアクッション機構３１が作動状態にエアシリンダ３４が非作動状態になり、ブレーキ板９がリーフ板１から離れるとともにピニオンギア６がラックギア部１２と噛合する。またステップ７０及びステップ１６０においては、リーフ板１の駆動力を遮断する駆動力遮断指令をエアクッション機構３１に出力するとともに制動力遮断指令をエアシリンダ３４に出力すればよい。これにより、エアクッション機構３１が非作動状態にエアシリンダ３４が作動状態になり、ブレーキ板９がリーフ板１に当接するとともにピニオンギア６とラックギア部１２との噛み合いが解除される。
【００８４】
以上において、各リーフ板駆動体２００Ｌ，２００Ｒにおける全てのエアクッション機構３１が、複数のリーフ板をピニオンギヤに選択的に噛み合わせることにより、ピニオンギヤの駆動力を、複数のリーフ板に対し伝達可能であるとともに、複数のリーフ板とピニオンギヤの噛み合いを選択的に解除することにより、ピニオンギヤの駆動力を遮断する駆動力伝達・遮断手段を構成する。
【００８５】
一方、各リーフ板駆動体２００Ｌ，２００Ｒにおける各リーフ板１に対応して設けたエアクッション機構３１が、複数のリーフ板のそれぞれに対応して設けられ、対応するリーフ板をピニオンギヤに対して選択的に係合・離脱させる複数の係脱手段を構成する。
また、ブレーキ板９とエアシリンダ３が、複数のリーフ板のそれぞれに対応して設けられ、複数のリーフ板とピニオンギヤの噛み合いの解除時にその解除動作と連動してピニオンギヤとの噛み合いが解除されたリーフ板に当接しその位置を静止保持する保持手段を構成する。
【００８６】
本実施の形態によっても、上記本発明の第１実施形態と同様の効果を得る。
【００８８】
なお、上記第１及び第２の実施形態においては、駆動力伝達・遮断機構１５又は制動力遮断機構１６として上部・下部エアシリンダ２，４又はエアシリンダ３４を用いたが、これに代えて、ソレノイド電磁石を備えた公知の直線往復動アクチュエータを用いても良い。この場合も同様の効果を得る。
【００８９】
さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、リーフ駆動アクチュエータ１４としてサーボモータ８を用いたが、これに代えて、ステッピングモータを使用することもできる。ステッピングモータとは、駆動信号としてパルス状の信号を与えることにより、パルスごとに微小回転角で回転するモータで、通常、駆動信号のパルス当たりの回転角は高い精度で保証される。この場合、位置情報として、上記第１及び第２の実施形態におけるサーボモータ８の回転信号に代え、ステッピングモータを駆動する駆動信号を用いることができ、この場合も同様の効果を得る。
【００９０】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、サーボモータ８を位置検出機構１９としても機能させたが、これに限られず、別途配置したリニアエンコーダを位置検出機構１９として用いてもよい。リニアエンコーダは、例えば、ロータリーエンコーダ、ワイヤ、及び巻取りリールから構成され、ワイヤーの引き出し距離に応じてリールが回転することにより、リールに接続されたロータリーエンコーダが回転信号を発する。この場合、リニアエンコーダは、各リーフ板１に一対一の対応で接続することとなるため、リーフ板１の枚数分が配置される。そして、個々のリニアエンコーダから接続されたリーフ板１の移動距離に応じたパルス信号が常時コリメータコントローラ２２へ出力され、コリメータコントローラ２２が既知のパルス信号と移動距離の関係に基づき、それぞれのリーフ板１の移動距離を積算し、位置情報として内部に保存すればよい。
【００９１】
さらに、リニアエンコーダに代えて他の直線変位検出装置をリーフ板１毎に接続してもよい。他の直線変位検出装置としては、リニアスケール、リニアポテンショメータ、差動変圧器型直線変位計（ＬＶＤＴ）等がある。
リニアスケールは、直線定規と読取りヘッドとから構成され、直線定規上を移動する読取りヘッドが、定規上に微小間隔で設けた位置符号を光学的ないし磁気的に読取り、パルス信号として出力する。パルス信号による位置検出方法は前述の場合と同一である。
リニアポテンショメータは、直線状の抵抗体と、抵抗体と摺動して直線的に移動する摺動体とから構成され、抵抗体の一端に接続された端子と摺動体に接続された端子との間の抵抗値が抵抗体の端子側から摺動***置までの抵抗体の長さ分の抵抗値になることに基づき、摺動体の移動距離に合わせて抵抗値を線形に変化させ、両端子間に電源を接続し端子間の電圧を計ることで抵抗値を電圧に変換して読取るものである。この場合、コリメータコントローラ２２は、この電圧をＡＤ変換器で読取り、先の抵抗−電圧変換回路による抵抗値と電圧の関係、及びリニアポテンショメータ固有の変位量と抵抗値の線形関係から移動量を算出する。差動変圧器型直線変位計は、励磁した一次コイル及び二次コイルを同軸並列に配置したものと、コイルの中心部で一次コイル及び二次コイルをまたいで配置した鉄心とから構成され、計測対象と接続された鉄心の直線変位を、一次コイル・二次コイル間の磁気結合強度が変化することにより生じる二次コイルの出力電圧変化として出力するものである。変位量と出力電圧の関係は線形で一定値になるよう設計されている。電圧からの変位量の読取りと算出は上述の場合と同様である。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、多数のリーフ板を用い高精度の照射野を形成するときの位置決め時間を短縮し、患者の肉体的・精神的負担の軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるマルチリーフコリメータの詳細構造を表す斜視図である。
【図２】図１に示したマルチリーフコリメータを備えた放射線ビーム照射装置の全体システム構成を表す概念的構成図である。
【図３】図１に示したマルチリーフコリメータにより放射線ビームの照射野を形成している様子を表す図である。
【図４】図１中Ａ方向から見た正面図である。
【図５】図１中の上部連結部及びリーフ板駆動体の上部支持部を取り去った状態を表す上面図である。
【図６】図５中Ｂ方向から見た上面図である。
【図７】図１に示したマルチリーフコリメータに係る制御系のシステム構成を表す機能ブロック図である。
【図８】図２に示したコリメータコントローラによるリーフ板設定位置移動制御手順を表すフローチャートである。
【図９】図２に示したコリメータコントローラによるリーフ板原点位置復帰制御手順を表すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態のマルチリーフコリメータに備えるリーフ板駆動体の要部構造を表す斜視図である。
【図１１】図１０中Ｃ方向から見た正面図である。
【図１２】図１０及び図１１中の１枚のリーフ板の詳細構造を表す斜視図である。
【符号の説明】
１ リーフ板
２ 上部エアシリンダ（駆動力伝達・遮断手段；係脱手段）
３ 上部ガイド（駆動力伝達・遮断手段；係脱手段）
４ 下部エアシリンダ（駆動力伝達・遮断手段；係脱手段）
５ 下部ガイド（駆動力伝達・遮断手段；係脱手段）
６ ピニオンギア（駆動力伝達・遮断手段；駆動力発生手段）
８ モータ（駆動手段；駆動力発生手段）
９ ブレーキ板（保持手段）
３１ エアクッション機構（駆動力伝達・遮断手段；係脱手段）
２００ マルチリーフコリメータ
２００Ｌ リーフ板駆動体（一方側のリーフ板駆動体）
２００Ｒ リーフ板駆動体（他方側のリーフ板駆動体）
Ｆ 照射野

Claims (5)

1. 複数のリーフ板をそれぞれ可動に配設したリーフ板駆動体を一方側及び他方側に備え、前記一方側のリーフ板駆動体の複数のリーフ板と前記他方側のリーフ板駆動体の複数のリーフ板とを対向させその間に、患部を治療するために照射される放射線ビームの照射野を形成するマルチリーフコリメータにおいて、
   各リーフ板駆動体は、前記複数のリーフ板と噛み合うピニオンギヤと、
   前記複数のリーフ板を前記ピニオンギヤに選択的に噛み合わせることにより、前記ピニオンギヤの駆動力を、前記複数のリーフ板に対し伝達可能であるとともに、前記複数のリーフ板と前記ピニオンギヤの噛み合いを選択的に解除することにより、前記ピニオンギヤの駆動力を遮断する駆動力伝達・遮断手段と、
   前記一方側の複数のリーフ板と前記他方側の複数のリーフ板とに対して１つづつ設けられ、前記複数のリーフ板と前記ピニオンギヤの噛み合いの解除時にその解除動作と連動して前記ピニオンギヤとの噛み合いが解除されたリーフ板に当接しその位置を静止保持する保持手段とを備えることを特徴とするマルチリーフコリメータ。
2. 複数のリーフ板をそれぞれ可動に配設したリーフ板駆動体を一方側及び他方側に備え、前記一方側のリーフ板駆動体の複数のリーフ板と前記他方側のリーフ板駆動体の複数のリーフ板とを対向させその間に放射線ビームの照射野を形成するマルチリーフコリメータにおいて、
   各リーフ板駆動体は、前記複数のリーフ板と係合することによって前記複数のリーフ板に同時に駆動力を伝達するピニオンギヤと、
   前記複数のリーフ板のそれぞれに対応して設けられ、対応するリーフ板を前記ピニオンギヤに対して選択的に係合・離脱させる複数の係脱手段と、
   前記一方側の複数のリーフ板と前記他方側の複数のリーフ板とに対して１つづつ設けられ、前記複数のリーフ板と前記ピニオンギヤの噛み合いの解除時にその解除動作と連動して前記ピニオンギヤとの噛み合いが解除されたリーフ板に当接しその位置を静止保持する保持手段とを備えることを特徴とするマルチリーフコリメータ。
3. 請求項１記載のマルチリーフコリメータにおいて、
   前記駆動力伝達・遮断手段は、前記複数のリーフ板のそれぞれに設けられたスライド部が挿入され、各リーフ板を長手方向に摺動可能に支持する複数のガイド部と、前記複数のガイド部をそれぞれ上下方向に押圧し、対応するリーフ板と前記ピニオンギヤとの選択的な噛み合い及び噛み合いの解除を行う複数のエアシリンダとを有することを特徴とするマルチリーフコリメータ。
4. 請求項２記載のマルチリーフコリメータにおいて、
   前記複数の係脱手段は、前記複数のリーフ板のそれぞれに設けられたスライド部が挿入され、各リーフ板を長手方向に摺動可能に支持する複数のガイド部と、前記複数のガイド部をそれぞれ上下方向に押圧し、対応するリーフ板と前記ピニオンギヤとの選択的な係合・離脱を行わせる複数のエアシリンダとを有することを特徴とするマルチリーフコリメータ。
5. 請求項３又は４記載のマルチリーフコリメータにおいて、
   前記複数のスライド部及びエアシリンダは、隣接するリーフ板同士の間で互いに重ならないように互い違いに配列されていることを特徴とするマルチリーフコリメータ。

Images