JP3905798B2 - 放射線照射位置の位置ずれ量評価方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線照射位置の位置ずれ量評価方法及び装置に関し、特に患部に放射線を集中的に照射する定位的放射線治療装置における放射線照射位置のアイソセンタからの位置ずれ量を評価する場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【背景技術】
放射線を癌病巣等の患部に照射して治療を行う方法として、患部に放射線を集中的に照射する定位的放射線治療がある。この定位的放射線治療では、球面上で放射線の照射方向を変えて多方向から患部に放射線を照射することにより、正常組織への照射を最小限に抑えつつ患部に集中的且つ局所的に放射線を照射することができる。すなわち、各方向から照射される放射線は、当該球面の中心であるアイソセンタには必ず照射され、このアイソセンタにおける放射線量は各方向から照射される放射線量の積分値となり、最大の放射線量となる。このため、アイソセンタと患部とを一致させておけば、正常組織への放射線の照射を最小限に抑えつつ患部に集中的に必要な線量の放射線を照射することができる。
【０００３】
かかる定位的放射線治療を行う放射線治療装置としては、放射線源を移動させて放射線を患部に集中的に照射するサイバーナイフ（商標；アキュレイ インコーポレイテッド（米国））、Ｃ−アーム型電子線リニアック等がある。
【０００４】
サイバーナイフは、７軸程度の多軸関節を直列に接続した産業用ロボットアームの先端に、放射線源となる小型の電子線リニアックを装備し、ロボットアームを制御して放射線源を規定位置に移動させ、この規定位置から患部に対して放射線を集中照射する放射線治療装置である。
【０００５】
Ｃ−アーム型電子線リニアックは、大型の円弧状フレームに放射線源を装着し、このフレームを放射線源ごと傾倒させることで、円弧の中心であるアイソセンタに位置する患部に放射線を集中照射する。
【０００６】
しかしながら、上記サイバーナイフ及びＣ−アーム型電子線リニアックには、以下のような問題点がある。
【０００７】
サイバーナイフでは、ロボットアームが片持ち型構造となっているため、電子線リニアックの荷重によるロボットアームの変形が生じやすい。また、ロボットアームは、動きが多関節で制御されるために各関節における位置誤差の累積がある。したがって、放射線源と規定位置とのずれが生じる可能性があり、精密な照射が必要となる場合には、精度上に問題がある。また、サイバーナイフでは、ロボットアームが多軸関節を有し、患者に接近する特定方向へのロボットアームの自由度を拘束できないことから、ロボットアームを制御する制御系の暴走等によるロボットアームと患者との衝突を未然に防止するための安全装置を配置することが極めて困難であり、安全上の問題もある。
【０００８】
Ｃ−アーム型電子線リニアックでは、大型のフレームを放射線ごと移動させる駆動方式であるため、放射線源の荷重によるフレームの変形からアイソセンタと照射点とのずれが発生し易いが、照射点の位置を補正する具体的な手段を有していない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如き従来技術に係るサイバーナイフ及びＣ−アーム型電子線リニアックの問題点を解決し、照射位置を高精度に位置決めし得る定位的放射線治療装置を本発明者等が新たに開発した。これは、円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構と、前記放射線源を一軸線の周りに回転させる第１の首振り機構と、前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回転させる第２の首振り機構とを有することを基本構成とするものである。
【００１０】
ただ、放射線源の位置を変えて多方向から高精度にアイソセンタに向けて放射線を照射するためには、上記新規開発に係る定位的放射線治療装置においても放射線源が移動した際、この放射線源から照射した放射線がアイソセンタからどの程度位置がずれているかを把握する必要がある。ところが、かかる位置ずれ量を評価する手法は確立されていない。
【００１１】
本発明は、上述の点に鑑み、定位的放射線治療における放射線照射位置のアイソセンタからの位置ずれ量を評価するための汎用性に優れる放射線照射位置の位置ずれ量評価方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は次の点を特徴とする。
【００１５】
１） 円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構と、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有して、同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価方法であって、
前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドを搭載する一方、
垂直方向に貫通する透過孔を中央部に有する校正ロッドを、前記傾倒軸に中心軸が一致するようコラムを介して前記フレームに固定することにより、前記透過孔の下端面をアイソセンタに臨ませ、
その後、前記フレームを垂直面内に位置させた状態でこのフレームの頂点位置にレーザヘッドを位置させるとともに前記校正ロッドの透過孔の位置でその上面に反射手段を載置し、
かかる状態で前記反射手段に向けて前記レーザヘッドからレーザ光を照射し、このときのレーザ光の反射手段に対する入射光と反射光との光路が一致するようにレーザ光の照射方向を調整するとともに、前記撮像手段を前記校正ロッドの前記透過孔が臨む面に下方から当接させてこのときの撮像手段の空間的な位置を記憶しておき、
その後、校正ロッドをフレームから取り外し、撮像手段の前記位置の記憶情報に基づきその撮像面をアイソセンタに水平に占位させ、
かかる基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出することにより前記レーザ光の照射位置の位置ずれ量を介して前記放射線源から照射する放射線の照射位置を評価すること。
【００１８】
２） 円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構と、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有して、同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価装置であって、
前記フレームに搭載され、前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記フレームに対して着脱可能に形成され、フレームに装着した場合には校正ロッドの中心軸が前記傾倒軸に一致するとともに、この校正ロッドの中央部に形成した貫通孔である透過孔の下端面がアイソセンタに臨むように形成した校正ロッドを有する校正治具と、
前記透過孔の位置で前記校正ロッドの上面に載置されて水平面を形成している反射手段と、
ＸＹＺステージに固着されて空間を自由に移動可能に構成するとともに、自己の空間的な位置を知り得るように構成する一方、前記透過孔の位置で校正ロッドの下面にその下方から当接させることにより撮像面をアイソセンタを含む面内で水平に占位させることができるように構成した撮像手段とを有し、
所定の基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出するように構成したこと。
【００１９】
３） 上記２）に記載する放射線照射位置の位置ずれ評価装置において、
レーザヘッドは、放射線源の代わりに搭載され、フレームの軌道に沿って移動可能に支持されたものであること。
【００２０】
４） 上記２）に記載する放射線照射位置の位置ずれ評価装置において、
レーザヘッドと放射線源とを一体構造として形成するとともに、前記放射線源の光軸位置に対して反射手段の前記放射線源に対する相対位置を調整可能に形成して、前記レーザヘッドが照射したレーザ光の光軸が、前記放射線源が照射する放射線の光軸に一致するよう、前記反射手段で前記レーザ光を反射することができるように形成したこと。
５） 円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構とを有して同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価装置であって、
前記フレームに搭載され、前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記アイソセンタの位置を機械的に規定する校正治具と、
この校正治具を用いてアイソセンタに受光面を水平に占位させる撮像手段とを有し、
所定の基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の光強度分布の強度中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の光強度分布の強度中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出するように構成した放射線照射位置の位置ずれ量評価装置において、
前記放射線治療装置は、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有しており、
前記レーザヘッドは、前記放射線源の代わりに搭載され、フレームの軌道に沿って移動可能に支持されたものであり、且つ、前記第１の首振り機構によって前記一軸線の周りに回動され、前記第２の首振り機構によって前記他軸線の周りに回動されるものであること。
６） 円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構とを有して同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価装置であって、
前記フレームに搭載され、前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記アイソセンタの位置を機械的に規定する校正治具と、
この校正治具を用いてアイソセンタに受光面を水平に占位させる撮像手段とを有し、
所定の基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の光強度分布の強度中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の光強度分布の強度中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出するように構成した放射線照射位置の位置ずれ量評価装置において、
前記放射線治療装置は、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有しており、
前記レーザヘッドと前記放射線源とを一体構造として形成するとともに、前記放射線源の光軸位置に対して反射手段の前記放射線源に対する相対位置を調整可能に形成して、前記レーザヘッドが照射したレーザ光の光軸が、前記放射線源が照射する放射線の光軸に一致するよう、前記反射手段で前記レーザ光を反射することができるように形成したこと。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２２】
本形態に係る放射線照射位置の位置ずれ量評価方法及び装置を説明するのに先立ち、これを適用する定位的放射線治療装置の概要を図１乃至図５に基づき説明しておく。
【００２３】
図１に示すように、当該放射線治療装置は、治療装置本体１と、この治療装置本体を制御する治療装置制御部とから構成される。治療装置本体１は、患者２０を載せて移動するベッド３０と、ベッド３０を幅方向に跨ぐように設置された円弧状のフレーム４０と、このフレーム４０を回転させる傾倒機構５０と、フレーム４０に設置された小型電子線リニアックからなる放射線ヘッド（放射線源）６０と、この放射線ヘッド６０をフレーム４０の周方向に移動させる移動機構７０とを備えている。
【００２４】
ベッド３０は、内蔵されたベッド駆動機構によってベッド３０の長手方向（Ｘ軸方向）とベッド３０の幅方向（Ｙ軸方向）と鉛直方向（Ｚ方向）に移動する。ベッド３０には、このベッド３０の位置を検出するベッド位置検出器（図示省略）が備えられている。
【００２５】
フレーム４０は、円弧状をしており、軽量で剛性に優れたアルミ等の材料からなる。本装置では、フレーム４０がなす円弧の中心点Ａを、フレーム４０の内周から約９０ｃｍの距離に配置しているが、対象となる治療形態に合せて任意に設定することも可能である。フレーム４０の鉛直方向（Ｚ軸方向）を向く側面４１ａには、円弧状のガイドレール（軌道及び分散支持部）４２が設けられている。このガイドレール４２は、フレーム４０と同様に剛性に優れた材料（例えば、ＳＵＳ材など）からなる。ガイドレール４２がなす円弧の中心点は、フレーム４０がなす円弧の中心点Ａと一致するように設けられており、本願発明では、ガイドレール４２から円弧の中心点Ａまでの距離を約１ｍとしているが、これに関しても対象となる治療形態に合せて任意に設定することができる。
【００２６】
ガイドレール４２は、図３に示すように、フレーム４０の他方の側面４１ｂにも設けられている。フレーム４０の内周面４１ｃには、周方向に沿って磁気スケール４３が設けられている。また、フレーム４０には、中心点Ａを挟んで互いに向かい合うようにアーム４４が設けられている。
【００２７】
アーム４４は、図２に示すように、Ｙ軸方向に伸びたのち、Ｘ軸方向に屈曲している。アーム４４のＸ軸方向に伸びた箇所には、Ｙ軸と平行な傾倒軸４５ａ，４５ｂが設けられている。これら傾倒軸４５ａ，４５ｂは、ベッド３０の両脇に設置された架台４６ａ，４６ｂにそれぞれ支持されている。架台４６ａ，４６ｂには、それぞれ傾倒軸４５ａ，４５ｂを回転させる傾倒機構５０が設けられている。この傾倒機構５０は、傾倒軸４５ａ，４５ｂを回転可能に支持する軸受５１ａ，５１ｂと、傾倒軸４５ａに回転力を与えるモータ５２と減速機（図示省略）とを備え、傾倒軸４５ａに回転力を与えてフレーム４０を傾倒軸４５ａ，４５ｂの周りに回転させる。傾倒軸４５ｂには、フレーム４０の回転角度を検出するロータリーエンコーダ（第２の角度検出器）５３が設けられている。
【００２８】
放射線ヘッド６０は、図２に示すように、Ｙ軸方向に伸びる両側面に設けられた首振り軸（一軸線）Ｓを介して保持用フレーム６２に取り付けられている。この保持用フレーム６２に取り付けられた放射線ヘッド６０の出射部６６（図５に示す）は、フレーム４０の傾倒軸４５ａ，４５ｂの結ぶ軸線Ｂ上に配置される。保持用フレーム６２には、放射線ヘッド６０を首振り軸Ｓの周りに回転させる第１の首振り機構６３が設けられている。この第１の首振り機構６３は、首振り軸Ｓを回転可能に支持する軸受６３ａ，６３ｂと、軸受６３ｂに支持された首振り軸Ｓを回転させるモータ６３ｃと、首振り軸Ｓが回転した回転角度を検出する光学式エンコーダ（第３の角度検出器）６３ｄとを備えている。この保持用フレーム６２は、第２の首振り機構６４を介して移動機構７０に取り付けられている。
【００２９】
図３は、第２の首振り機構６４及び移動機構７０の図２中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。同図に明瞭に示すように、第２の首振り機構６４は、保持用フレーム６２をＸ軸と平行な首振り軸Ｔ（他軸線）の周りに回転させるものである。首振り軸Ｔは、首振り軸Ｓと直交し、かつ放射線ヘッドの出射部６６の上方を通るように設けられており、第２の首振り機構６４の軸受（減速機内に配置）６４ａによって回転可能に支持されている。この首振り軸Ｔの内部には、この首振り軸Ｔの回転角度を検出する光学式エンコーダ６４ｂ（第４の角度検出器）が設けられている。また、首振り軸Ｔの端部には、プーリ６４ｃが設けられている。このプーリ６４ｃと、軸受６４ａの下方に位置して移動機構７０に回転可能に取り付けられたプーリ６４ｄとの間には、ベルト６４ｅが架け渡されている。プーリ６４ｄは、移動機構７０に設置されたモータ６４ｆに接続されている。このモータ６４ｆは、プーリ６４ｄを回転させてベルト６４ｅを送り出すことで首振り軸Ｔを回転させる。これによって、放射線ヘッド６０の首振り軸Ｔの周りにする。
【００３０】
移動機構７０は、フレーム４０に支持された走行台７１と、ベルト７２（図１及び図４に示す）とから構成されている。ベルト７２は、フレーム４０の上面４１ｄに沿って張られており、その両端はベルトテンショナ（保持部）７２ａによってフレーム４０に固定されている。走行台７１は、断面視コの字型をしており、フレームの両側面４１ａ，４１ｂと内周面４１ｃとを囲むように設置されている。フレームの側面４１ａに向かう走行台７１の側部７１ａには、第２の首振り機構６４が取り付けられている。また、この側部７１ａには、フレーム４０の側面４１ａに設けられたガイドレール４２に係合されるリニアガイド７３が設けられている。
【００３１】
このリニアガイド７３は、図２に示すように、ガイドレール４２の周方向に間隔を空けて２つ設けられている。また、フレーム４０の側面４１ｂと対向する走行台７１の側部７１ｂにも、フレーム４０の側面４１ｂに設けられたガイドレール４２に係合されるリニアガイド７４が設けられている。このリニアガイド７４は、ガイドレール４２の周方向に長く形成されている。このように、リニアガイド７３，７４をガイドレール４２に係合させることで、走行台７１とこの走行台７１に取り付けられた保持用フレーム６２と放射線ヘッド６０との荷重が、フレーム４０の両側面４１ａ，４１ｂにそれぞれ設けられたガイドレール４２で分散して支持される。
【００３２】
走行台７１の側部７１ｂには、モータ７５ａが取り付けられている。このモータ７５ａの回転軸７５ｂの先端にはプーリ７５ｃが設けられている。このプーリ７５ｃには、駆動用ベルト７５ｄが架けられている。この駆動用ベルト７５ｄは、側部７１ｂの上部に設けられた駆動用プーリ７６にも架けられている。駆動用プーリ７６の回転軸７６ａは、軸受（減速機内に配置）７６ｂに支持されている。また、回転軸７６ａの端部は、駆動用プーリ７６に対向して設けられた移動用プーリ７７に接続されている。
【００３３】
したがって、モータ７５ａによって回転軸７５ｂが回転されると、駆動用ベルト７５ｄが送り出されて駆動用プーリ７６が回転する。駆動用プーリ７６が回転すると、駆動用プーリ７６の回転軸７６ａから移動用プーリ７７に回転力が伝えられ、移動用プーリ７７が回転する。この移動用プーリ７７の両側には、図４に示すように、フレーム４０の周方向に沿って送出用プーリ７８が４個設けられている。これらの送出用プーリ７８と移動用プーリ７７には、ベルト７２が上下交互に架けられており、送出用プーリ７８と移動用プーリ７７とが回転することで、ベルト７２がガイドレール４２の周方向に送出される。これにより、ベルト７２に接続された走行台７１がガイドレール４２を周方向に移動する。
【００３４】
図３に示すように、フレーム４０の内周面４１ｃに対向する走行台７１の底部７１ｃには、磁気スケール４３を読むセンサヘッド７９が設けられている。このセンサヘッド７９では、放射線源６０がガイドレール４２に沿って移動した軌跡と中心点Ａとのなす角度が検出される。
【００３５】
図５は、放射線ヘッド６０の断面図である。同図中の符号６５は、直方体をしたカバーである。このカバー６５内に、電子線リニアック６０ａが収納されている。電子線リニアック６０ａの出射部６６は、カバー６５の下面中央に設けられている。この出射部６６からは、４ＭｅＶ〜１０ＭｅＶのエネルギーを持つエックス線が図中の矢印Ｃに示す方向へ出射される。図中の符号６７ａは、排気用のポンプである。このポンプ６７ａは、排気管６７ｂを介して加速管６７ｃ内を排気する。加速管６７ｃは、この加速管６７ｃの上部に設けられた電子銃（図示省略）から出射された電子線を加速する。加速管６７ｃで加速された電子線は、加速管６７ｃの先端に設けられたターゲット６８ａに衝突し、エックス線を発生させる。このエックス線は、一次コリメータ６８ｂを通過してフィルタ６８ｃに導かれ、このフィルタ６８ｃを通過する過程で強度が平均化される。フィルタ６８ｃを通過したエックス線は、二次コリメータ６８ｄによって照射方向が揃えられた後、線量計測手段６９を通って出射部６６から照射される。線量計測手段６９では、通過したエックス線の線量が測定される。
【００３６】
このように、この放射線治療装置１では、放射線ヘッド６０と走行台７１との荷重が、フレーム４０の両側面４１ａ，４１ｂにそれぞれ設けられたガイドレール４２で分散して支持されるので、放射線ヘッド６０と走行台７１との荷重によってガイドレール４２及びフレーム４０が歪むことがない。したがって、放射線ヘッド６０の移動する軌道が円弧状に保たれる。また、放射線ヘッド６０が軌道をなすガイドレール４２に沿って案内されるため、放射線ヘッド６０が軌道に沿って正確に移動する。また、移動機構７０は、組み立て精度による誤差が生じにくいベルト７２と移動用プーリ７６とモータ７５ａとの組み合わせから構成されているため、放射線ヘッド６０が所定の位置に確実に移動される。
【００３７】
次に、治療装置本体２の動作について説明する。
【００３８】
移動機構７０を駆動させると、走行台７１と共に放射線ヘッド６０がガイドレール４２の周方向に移動する。これにより、放射線ヘッド６０が、中心点Ａを中心とする円弧状の軌道を移動する。また、傾倒機構５０を駆動させると、図６に示すように、フレーム４０が傾倒軸４５ａ，４５ｂを中心としてＸ軸方向に傾倒する。これにより、フレーム４０が、中心点Ａを中心とする球面上を移動する。したがって、フレーム４０を傾倒軸４５ａ，４５ｂの周りに回転させると共に、放射線ヘッド６０をガイドレール４２の周方向に移動させることで、放射線ヘッド６０が中心点Ａを中心とする球面上の任意の点に配置されることになる。これによって、中心点Ａにエックス線を多方向から照射することができる。すなわち、この場合の中心点Ａがアイソセンタである。
【００３９】
また、第１の首振り機構６３を駆動させ、放射線ヘッド６０をＹ軸に平行な首振り軸Ｓの周りに回転させると、出射部６６から照射されるエックス線の照射方向が変わり、照射点が中心点ＡからＸ軸方向に移動する。さらに、第２の首振り機構６４を駆動させ、保持用フレーム６２を放射線ヘッド６０ごとＸ軸に平行な首振り軸Ｔの周りに回転させると、出射部６６から照射されるエックス線の照射方向が変わり、照射点が中心点ＡからＹ軸方向に移動する。したがって、第１の首振り機構６３及び第２の首振り機構６４で放射線ヘッド６０を回転させることで、中心点Ａから離れた点についても、エックス線を多方向から照射することができる。これにより、患部の形状に合わせた三次元的な照射が可能となる。さらに、第１の首振り機構６３及び第２の首振り機構６４を用いることにより、走行台６２及びフレーム４０を移動させることなくエックス線の照射方向が変わり、患者の呼吸や鼓動、内臓の運動等により移動する患部に対してもエックス線が的確に照射される。
【００４０】
放射線ヘッド６０が配置される位置は、例えば図７に示すように、フレーム４０を鉛直方向に向けると共に放射線ヘッド６０を中心点Ａの真上に配置したときの放射線ヘッド６０及びフレーム４０の位置を基点とし、この基点からフレーム４０を軸線Ｂの周りに回転させた回転角度Ψと、放射線ヘッド６０が移動した軌跡が中心点Ａの周りになす移動角度θとで表すことができる。
【００４１】
放射線ヘッド６０を首振り軸Ｓの周りに回転角度αだけ回転させたときに照射点がＸ軸方向に移動する距離及び放射線ヘッド６０を首振り軸Ｔの周りに回転角度βだけ回転させたときに照射点がＹ軸方向に移動する距離は、中心点Ａから首振り軸Ｓ、Ｔとの交点までの距離Ｉで表すことができる。したがって、回転角度Ψ、移動角度θで表された放射線ヘッドの位置における照射点の位置を予め求めておけば、回転角度α、回転角度βの角度を調節することで、照射点を所望する場所に合わせることができる。
【００４２】
上述の如く移動機構７０及び傾倒機構５０の駆動により放射線ヘッド６０が中心点Ａを中心とする球面上の任意の点に占位させることができ、これによって中心点Ａがアイソセンタとなり、多方向から照射した放射線をこのアイソセンタに集中させることができる。ここで、放射線ヘッド６０が配置される位置は、例えば図７に示すように、フレーム４０を鉛直方向に向けると共に放射線ヘッド６０を中心点Ａの真上に配置したときの放射線ヘッド６０及びフレーム４０の位置を基点とし、この基点からフレーム４０を軸線Ｂの周りに回転させた回転角度Ψと、放射線ヘッド６０が移動した軌跡が中心点Ａの周りになす移動角度θとで表して放射線ヘッド６０の所定の球面上の位置を制御している。
【００４３】
このため、理論的には、前記所定の球面上の各位置で放射線ヘッド６０から放射した放射線は中心点（アイソセンタ）Ａに向かうはずであるが、当該装置の各部の誤差等に起因して微妙な誤差を生じる場合がある。したがって、この誤差を放射線照射位置のアイソセンタに対する位置ずれ量として評価してやる必要がある。この位置ずれ量を補正して放射線ヘッド６０を高精度に所定位置に制御するためである。
【００４４】
本形態に係る放射線照射位置の位置ずれ量評価装置は、図１に示す放射線治療装置における放射線ヘッド６０の位置ずれ量を評価するものであるので、各構成要素はその殆どが図１に示す放射線治療装置の構成要素と同一である。ただ、本形態に固有の構成要素としてレーザヘッド、校正治具及びＣＣＤカメラ等を有する。
【００４５】
図８は本形態に係る位置ずれ量評価装置を概念的に示す説明図で、（ａ）はこれを正面から見た図、（ｂ）は（ａ）を横断面で見た図である。両図に基づき、先ず当該位置ずれ量評価装置の概要を説明しておく。なお、両図中、図１乃至図７と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００４６】
図８に示すように、当該位置ずれ量評価装置は、図１に示す放射線治療装置の放射線ヘッド６０の代わりにレーザヘッドＩを搭載するとともに、校正治具IIを用いてＣＣＤカメラIII を所定位置に位置決めしたものである。すなわち、レーザヘッドＩは、図１等に示す第１の首振り機構６３を介して保持用フレーム６２に支持してある。この保持用フレーム６２は第２の首振り機構６４を介して走行台７１に支持してある。この結果、レーザヘッドＩも放射線ヘッド６０と同様にＸＺ平面内及びＹＺ平面内を傾動（チルト及びパン）し得るようになっている。
【００４７】
したがって、レーザヘッドＩはフレーム４０の円弧上を自由に移動するとともに、傾倒機構５０（図１参照）の駆動に伴うフレーム４０の回動に伴いこのフレーム４０と一体的に回動して各位置で所定のチルト及びパン動作も行い得るようになっている。すなわち、フレーム４０の形状で規定される所定の球面上を放射線ヘッド６０と全く同様に移動して同様の姿勢を再現し得るように構成してある。同時に、レーザヘッドＩは、放射線ヘッド６０から照射する放射線の代わりに、この放射線と同一の照射方向にレーザ光を照射し得るように構成してある。この結果、レーザヘッドＩで図１等に示す当該放射線治療装置の放射線ヘッド６０の動作と全く同一の動作を再現することができる。なお、「放射線ヘッド６０の代わりにレーザヘッドＩを搭載する」とは、レーザヘッドＩの中心点が、図２に示す中心点Ａに一致するようにこのレーザヘッドＩを保持用フレーム６２（図１等参照。）に支持することをいう。これにより、レーザヘッドＩから照射するレーザ光の光軸と放射線ヘッド６０から照射する放射線の光軸とを一致させることができ、完全に放射線ヘッド６０の動作を模擬することができる。
【００４８】
校正治具IIは、その中心軸が軸線Ｂ（図２参照。）と一致するように、その両端部をアーム４４に対し着脱可能に構成してある。したがって、中心点Ａは校正治具IIの中心軸上に存在する。ＣＣＤカメラIII は定盤IV上に設けたＸＹＺステージV に取り付けられている。このＸＹＺステージV はＸＹＺの各軸方向に移動可能に形成してある。したがって、ＣＣＤカメラIII はＸＹＺステージV の駆動により空間の任意の位置に移動し得る。
【００４９】
ＣＣＤカメラIII の出力信号である映像信号は、図９に示すように、画像処理装置VIに送出され、所定の処理をした後、強度重心検出部VII に供給される。強度重心検出部VII では、前記ＣＣＤカメラIII の映像信号に基づきこのＣＣＤカメラIII に入射したレーザ光ＬのＸＹ平面における強度分布を検出してその強度中心Ｏの座標を検出する。かくして、レーザヘッドＩの姿勢を固定した状態（図２に示す第１の首振り機構６３及び第２の首振り機構６４を固定した状態；以下同じ。）で当該球面における各位置でレーザヘッドＩからレーザ光Ｌを照射してその強度中心の座標を検出すれば、各強度中心の基準位置からのずれ量を検出することができる。かかるずれ量は、強度重心検出部VII の出力信号に基づいてずれ量を演算する演算処理部VIIIの演算により求めることができる。
【００５０】
図１０はレーザヘッドＩを抽出して詳細に示す正面図である。同図に示すように、当該レーザヘッドＩでは、放射線ヘッド（図１等参照。）６０から実際に放射される放射線の照射方向に一致するように、この放射線を模擬するレーザ光Ｌを照射するＨｅ−Ｎｅレーザであるレーザ発振器８０を搭載して、保持フレーム６２（図１等参照。）に支持してある。したがって、第１及び第２の首振り機構６３、６４（図１等参照。）で図１０中のパン軸及びチルト軸回りを回動し得る。
【００５１】
レーザ発振器８０からの出射光は、光軸調整用ジンバル８１、８２に保持された２枚のミラー８１ａ、８２ａによって折り返しを受け、アイソセンタに向けて照射される。このときの光路の途中には、その２ヵ所にピンホール８３、８４を配設してある。レーザ発振器８０の出射光であるレーザ光Ｌはピンホール８３、８４を通過することでそのレーザヘッドＩに対する光軸基準が満たされるように設計されている。すなわち、レーザ発振器８０から出射したレーザ光Ｌのピンホール８３、８４を通過する光軸と、中心点Ａ（図２参照。）を通る当該レーザヘッドＩの中心軸が一致するように構成してある。
【００５２】
ＮＤフィルタ８５はレーザヘッドＩから出射してＣＣＤカメラIII に入射するレーザ光Ｌの強度を調整するためのものである。また、凹レンズ８６、凸レンズ８７はＣＣＤカメラIII の受光面上でのレーザ光Ｌのビーム径が所定の小径（例えば、φ0.５ｍｍ）となるようにレーザ光を集光するためのものである。
【００５３】
図１１は本発明の実施の形態に係る位置ずれ量評価装置の校正治具を抽出・拡大して示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）の右側面図、（ｄ）は（ｂ）のＣ部を抽出して示す拡大図である。これらの図に示すように、当該校正治具IIは２本のコラム９０，９１及び校正ロッド９２からなる。ここで、図１に示すように、左右のアーム４４には、インロー穴４４ａがそれぞれ形成してあり、このインロー穴４４ａにコラム９０，９１の基端部をそれぞれ固着するようになっている。校正ロッド９２はコラム９０，９１の先端部でその両端部を支持することによりアーム４４に対して高精度の位置関係を保持して固定するようになっている。
【００５４】
さらに詳言すると、かかる校正治具IIの装着時には、先ずコラム９１を図中右側のアーム４４のインロー穴４４ａに差し込み、ボルト９３で固定する。次に、校正ロッド９２をクレーン等で支持しながらコラム９１の先端部の穴９１ａに差し込む。このとき、校正ロッド９２を十分にコラム９１側に寄せておく。
【００５５】
次に、コラム９０を図中左側のアーム４４のインロー穴４４ａに差込みボルト９３で固定する。その後、コラム９１及びクレーン等で支持された校正ロッド９２をコラム９０側に寄せて、コラム９０の穴９０ａに差し込む。続いて、校正ロッド９２及びコラム９０に加工されたピン孔にピン９４を差込み、校正ロッド９２を位置決めする。最後に、コラム９１側に関しても校正ロッド９２をボルト９５で固定する。
【００５６】
ここで、２箇所のインロー穴４４は、アイソセンタに対して0.０５ｍｍの寸法ならびに幾何公差で加工されている。また、コラム９０，９１に支持した状態の校正ロッド９２の軸線は傾倒軸の軸線Ｂに一致している。さらに、校正ロッド９２の中央部にはレーザ透過孔９２ａ及び凹部９２ｂが加工されている。ここで、レーザ透過孔９２ａの位置はコラム９０側のピン９４によって機械的に規制され走行軸中心線（中心点Ａ（図２参照。）を通る垂線）に一致する。また、凹部９２ｂは校正ロッド９２の下面側に形成してあり、その底面が前記軸線Ｂを含むように構成してある。したがって、アイソセンタの位置は当該校正治具IIを利用することにより機械的に求められる。すなわち、軸線Ｂと前記レーザ光Ｌ（図１０参照。）の光軸との交点である。
【００５７】
前記アイソセンタの位置にＣＣＤカメラIII を占位させる。ここで、ＣＣＤカメラIII はＸＹＺステージV に搭載され、このＸＹＺステージV のＸＹ両軸に関するマイクロメータを手動で動かすことにより、そのＸＹ平面（水平面）内における位置をレーザ透過孔９２ａに対してμｍオーダで微調し得るように構成してある。また、ＣＣＤカメラIII のＺ軸方向に関する位置は、ＸＹＺステージV のＺ軸に関するマイクロメータを手動で動かすことにより、同様にμｍオーダで微調し得る。
【００５８】
上述の如き位置ずれ量評価装置を用いる位置ずれ量の評価は次の様な態様で実施する。
【００５９】
先ず、校正治具のセッティングを行う。具体的には、図１１に基づき上述した通りである。次に、首振り機構のセッティングを行う。すなわち、図１０に示すレーザヘッドＩの首振り軸（パン及びチルト）の機械原点を設定する。
【００６０】
続いて、図１１（ｄ）に示すように、セッティングを完了した校正治具IIのレーザ透過孔９２ａの上面に加工したインロー穴に平面ミラー９６を設置する。このインロー穴の平面ミラー９６の当接面幾何公差は0.０１ｍｍとなっており１／3000の傾き角に相当する。
【００６１】
次に、フレーム４０の頂点位置で、走行台７１（図１等参照。）をフレーム（走行軸）４０に対してピン等により固定する。かかる状態を走行軸の機械原点とする。フレーム４０の傾倒軸については、レベル計をアーム４４に加工した平坦部に設置し、設置したレベル計によりほぼ平坦になる位置でモータブレーキによりロックする。すなわち、フレーム４０を含む面を垂直にする。かかる状態を傾倒軸の機械原点とする。
【００６２】
以上の状態から、原点検出センサ（図示せず。）までのオフセット量を取得し、制御部に記憶しておく。このオフセット量とは、予め定めた原点位置に対する各部のオフセット量であり、当該位置ずれ量評価の再現性を確保するために必要な処理である。すなわち、次回の位置ずれ量評価の際、原点検査センサと、事前計測したオフセット量によって原点位置を再現できるようにすることで、前回と同様の条件で所定の位置ずれ量評価を行うことができ、測定の再現性を高めることができる。
【００６３】
上述の如く走行軸及び傾倒軸を初期設定状態、すなわち両軸の機械原点を確保した後、レーザヘッドＩから校正治具IIにセットした平面ミラー９６に向けてレーザ光Ｌを照射する。このとき、平面ミラー９６からの反射光が入射光と一致するように、第１及び第２の首振り機構６３、６４を駆動して首振り軸（パン軸及びチルト軸）Ｓ、Ｔ（図２参照。）の傾き角度を微調整する。この結果、平面ミラー９６からの反射光軸が入射光軸と一致したところを第１及び第２の駆動軸６３、６４（図２参照。）の機械原点とし、各軸をモータブレーキによりロックする。かかる状態を首振り軸（パン・チルト軸）の機械原点とする。
【００６４】
次に、ＣＣＤカメラIII のセッティングを行う。具体的には、定盤IV上にＸＹＺステージV をセットし、さらにマウント治具によりＣＣＤカメラIII をセットする。かかる状態でＸＹＺステージV のＺ軸を最下端ストロークエンドまで移動させ、校正治具IIのレーザ透過孔９２に対向する位置にＣＣＤカメラIII の受光面９７が配置されるように定盤IV又はＸＹＺステージV を移動して固定する。
【００６５】
この状態でレーザプロファイラとして機能する図９に示す信号処理系を駆動してレーザ光Ｌのビーム断面プロファイルを確認し、所定のビーム径、強度分布（ガウス分布）となっていることを確認する。同時に、ＣＣＤカメラIII の受光面９７の適正位置にレーザ光Ｌが照射されるようにＸＹＺステージV を介してＸＹ平面内を移動させる。その後、校正治具IIの凹部９２ｂの底面にＣＣＤカメラIII の先端部が接触するまでＸＹＺステージV のＺ軸を上昇させる。
【００６６】
ＣＣＤカメラIII の先端部が校正治具IIに当接した状態でＸＹＺステージV のＺ軸のマイクロメータ値を確認しておく。次に、ＸＹＺステージV のＺ軸を下降させ、校正治具IIとＣＣＤカメラIII の先端部との接触状態を開放する。
【００６７】
その後、校正治具IIをアーム４４（図１参照。）から取り外す。取り外し手順は次の通りである。コラム９０と校正ロッド９２とを嵌合しているピン９４を取り外す。次に、コラム９１と校正ロッド９２とを締結しているボルト９５を取り外す。続いて、クレーンを設置して校正ロッド９２を支持できる状態とする。
【００６８】
かかる状態で校正ロッド９２をコラム９１側へ寄せてコラム９０を取り外す。次に、校正ロッド９２をコラム９１から取り外し、クレーンにより装置系外に移動させる。次に、コラム９１を取り外す。
【００６９】
その後、前述の如く、ＣＣＤカメラIII の先端部が校正治具IIに当接した状態で確認しておいたＸＹＺステージV のＺ軸のマイクロメータ値に基づきＺ軸ステージを移動してＣＣＤカメラIII を元の位置に戻すとともに、ＸＹＺステージV のＺ軸ステージにより、さらに所定量Δｌ（ＣＣＤカメラIII の先端と受光面９７との距離の分）上昇させる。このことにより、アイソセンタとＣＣＤカメラIII の受光面９７とを高精度に一致させることができる。
【００７０】
かかる状態で走行台７１（図１参照。）がフレーム４０（図１参照。）に沿い走行可能となるように走行台７１をフレーム４０に固定していたピン等を抜いて走行台７１を自由に移動可能な状態にする。
【００７１】
以上でＣＣＤカメラIII による位置ずれ量評価の準備を完了する。その後、走行台７１（図１参照。）をフレーム４０（図１参照。）に沿い走行させるとともにフレーム４０（図１参照。）を傾動軸回りに回動させて同一球面上の任意の位置にレーザヘッドＩを占位させる。レーザヘッドＩは各位置からアイソセンタに向けてレーザ光Ｌを照射する。ＣＣＤカメラIII 及びその信号処理系では、レーザ光Ｌを受光して所定の信号処理を行うことによりその中心位置の座標を検出する。かくして、同一球面上の任意の位置に占位するレーザヘッドＩから照射されたレーザ光Ｌのアイソセンタの対する位置ずれ量を定量的に把握することができる。
【００７２】
上記実施の形態では放射線ヘッド６０の代わりにレーザヘッドＩを搭載したが、レーザヘッドＩを放射線ヘッド６０に一体的に取り付けても良い。ただ、この場合には、レーザヘッドＩから照射するレーザ光Ｌの光軸が、放射線ヘッド６０から照射する放射線の光軸に一致するよう調整可能な構造とすることが必要になる。かかるレーザヘッドＩと放射線ヘッド６０との一体構造の装置を、本願発明の他の実施の形態として説明する。
【００７３】
図１２は本形態に係る位置ずれ量評価装置を概念的に示す説明図で、（ａ）はこれを正面から見た図、（ｂ）は（ａ）を横断面で見た図である。また、図１３は図１２に示すヘッド部を下方から見た図で、（ａ）はアイソセンタの評価時の状態、（ｂ）は治療時（通常時）の状態である。これらの図中図８と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００７４】
図１２に示すように、本形態においては、レーザヘッドＩを放射線ヘッド６０の正面側の面に配設し、光軸調整光学系で、図中Ｚ軸下方に向かうレーザ光Ｌを放射線ヘッド６０から照射される放射線の照射方向と一致させる。すなわち、両者の光軸が一致するようにレーザ光Ｌの光軸を調整する。
【００７５】
すなわち、アイソセンタをレーザ光Ｌの照射によって評価する場合には、図１３（ａ）に示すように、レーザヘッドＩからＺ軸マイナス方向に出射されたレーザ光Ｌの光路をミラー１０１によってＹ軸のマイナス方向に９０°折曲げてミラー１０２に入射させる。ミラー１０２に入射したレーザ光Ｌの光路は、Ｚ軸のマイナス方向に９０°折曲られることによって放射線ヘッド６０から照射した放射線の照射方向と一致した方向にレーザ光Ｌの光軸が調整される。
【００７６】
ここで、ミラー１０２はミラー駆動手段１０３によりガイド１０４に沿って直線的に移動するように構成したある。この結果、ミラー１０２は放射線ヘッド６０の光軸位置に対して接離可能に構成してある。
【００７７】
そこで、アイソセンタの評価の際には、先ずミラー１０２の放射線ヘッド６０に対する相対位置を調整してレーザヘッドＩが照射したレーザ光Ｌの光軸が、放射線ヘッド６０が照射する放射線の光軸に一致するよう調整する。その後、第１の実施の形態と同様の手法でアイソセンタの評価を行う。
【００７８】
レーザ光Ｌを用いたアイソセンタの評価が終了し、放射線による治療を行う場合には、ミラー駆動手段１０３によりミラー１０２を移動して放射線の光軸に対し退避さる。このことにより、放射線ヘッド６０から放射線を照射できる状態となる。このとき、レーザ光Ｌは不要となるので、レーザヘッドＩの電源をＯＦＦにするか、又はミラー１０２の手前に遮光板を設け、この遮光板１０２でレーザヘッドＩを遮光する。
【００７９】
なお、図８乃至図１１に示す位置ずれ量評価装置は、図１等に示す放射線治療装置に適用するものであるが、これに限るものではない。球面上の任意の位置の放射線源から放射する放射線の照射方向を変えて多方向から患部に照射することにより、アイソセンタに一致させた患部に集中的且つ局所的に放射線を照射する定位的放射線治療装置であれば特に制限はない。要は、放射線源の代わりにレーザ光を照射するレーザヘッドを装置本体に搭載して同一球面上を自由に移動し得るように構成する一方、校正治具で機械的にアイソセンタを規定し、このアイソセンタ位置にＣＣＤカメラ等の撮像手段の撮像面を占位させ、基準位置において撮像面に形成した前記レーザ光の中心位置を基準に、同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出し得るように構成すれば良い。したがって、多軸関節を直列に接続した産業用ロボットアームの先端に、放射線源を装備し、ロボットアームを制御して放射線源を規定位置に移動させ、この規定位置から患部に対して放射線を集中照射する装置に適用することもできる。この場合には、当該産業用ロボットアームの基準位置に対して所定の位置関係を保持した校正治具を設けることによりこの校正治具でアイソセンタを規定し、このように規定されたアイソセンタに前記撮像面を合わせ込むような構成とすれば良い。
【００８２】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明した通り、〔請求項１〕に記載する発明は、円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構と、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有して、同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価方法であって、前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドを搭載する一方、垂直方向に貫通する透過孔を中央部に有する校正ロッドを、前記傾倒軸に中心軸が一致するようコラムを介して前記フレームに固定することにより、前記透過孔の下端面をアイソセンタに臨ませ、その後、前記フレームを垂直面内に位置させた状態でこのフレームの頂点位置にレーザヘッドを位置させるとともに前記校正ロッドの透過孔の位置でその上面に反射手段を載置し、かかる状態で前記反射手段に向けて前記レーザヘッドからレーザ光を照射し、このときのレーザ光の反射手段に対する入射光と反射光との光路が一致するようにレーザ光の照射方向を調整するとともに、前記撮像手段を前記校正ロッドの前記透過孔が臨む面に下方から当接させてこのときの撮像手段の空間的な位置を記憶しておき、その後、校正ロッドをフレームから取り外し、撮像手段の前記位置の記憶情報に基づきその撮像面をアイソセンタに水平に占位させ、かかる基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出することにより前記レーザ光の照射位置の位置ずれ量を介して前記放射線源から照射する放射線の照射位置を評価するので、 レーザヘッドから照射するレーザ光により放射線の照射状況を完全に模擬することができ、このレーザ光を介して基準位置において撮像面に形成されたレーザ光の中心位置を基準に、同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の相対的な位置ずれ量を検出することができる。
この際、基準位置におけるレーザ光はその反射手段に対する入射光と反射光との光路が一致するように調整してあり、この光路を垂線に一致させることができので、レーザ光の光路と前記傾動軸との交点を正確にアイソセンタに一致させることができる。
この結果、上記位置ずれ量はアイソセンタに対するずれ量として把握することができ、この評価データに基づき前記放射線治療装置のアイソセンタに対するキャリブレーションを高精度に行うことができる。
ちなみに、本発明によれば、0.１ｍｍ以下の分解能で前記放射線治療装置のアイソセンタ位置を評価でき、またアイソセンタ位置ずれ評価装置によって得られたキャリブレーションデータにより、当該放射線治療装置の照***度を0.１ｍｍ程度まで向上できる。
【００８５】
〔請求項２〕に記載する発明は、円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構と、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有して、同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価装置であって、前記フレームに搭載され、前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドと、前記フレームに対して着脱可能に形成され、フレームに装着した場合には校正ロッドの中心軸が前記傾倒軸に一致するとともに、この校正ロッドの中央部に形成した貫通孔である透過孔の下端面がアイソセンタに臨むように形成した校正ロッドを有する校正治具と、前記透過孔の位置で前記校正ロッドの上面に載置されて水平面を形成している反射手段と、ＸＹＺステージに固着されて空間を自由に移動可能に構成するとともに、自己の空間的な位置を知り得るように構成する一方、前記透過孔の位置で校正ロッドの下面にその下方から当接させることにより撮像面をアイソセンタを含む面内で水平に占位させることができるように構成した撮像手段とを有し、所定の基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出するように構成したので、
レーザヘッドから照射するレーザ光により放射線の照射状況を完全に模擬することができ、このレーザ光を介して基準位置において撮像面に形成されたレーザ光の中心位置を基準に、同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の相対的な位置ずれ量を検出することができる。
この結果、本発明によれば、放射線をアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線の各位置における照射位置を評価することができ、この評価データに基づき前記放射線治療装置のキャリブレーションを高精度に行うことができる。
【００８６】
〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項２〕に記載する放射線照射位置の位置ずれ評価装置において、レーザヘッドは、放射線源の代わりに搭載され、フレームの軌道に沿って移動可能に支持されたものであるので、
アイソセンタの評価時には、放射線源の代わりにレーザヘッドをフレーム取り付け、治療時には前記レーザヘッドを取り外し、その代わりに放射線源を取り付けて所定の治療操作を行う。この場合において、〔請求項２〕に記載する発明と同様の効果を得る。
【００８７】
〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項２〕に記載する放射線照射位置の位置ずれ評価装置において、レーザヘッドと放射線源とを一体構造として形成するとともに、前記放射線源の光軸位置に対して反射手段の前記放射線源に対する相対位置を調整可能に形成して、前記レーザヘッドが照射したレーザ光の光軸が、前記放射線源が照射する放射線の光軸に一致するよう、前記反射手段で前記レーザ光を反射することができるように形成したので、
〔請求項３〕に記載する発明に対し、次のような効果も期待し得る。すなわち、アイソセンタ評価から治療に移行する際に、レーザヘッドＩと放射線源との入替の必要がないため、治療までの手間がその分かからず、効率を向上するとともに、両者を取り替えることに伴う取付け誤差等に起因する誤差の発生を防止し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を適用する放射線治療装置を示す正面図である。
【図２】図１に示す放射線治療装置の上面図である。
【図３】図２中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】図１に示す放射線治療装置の放射線ヘッド及び移動機構を抽出して示すその正面図である。
【図５】図１に示す放射線治療装置の放射線ヘッドを抽出して示すその断面図である。
【図６】図１に示す放射線治療装置の側面図である。
【図７】図１に示す放射線治療装置の放射線ヘッドの位置の基準を概念的に示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る位置ずれ量評価装置を概念的に示す説明図で、（ａ）はこれを正面から見た図、（ｂ）は（ａ）を横断面で見た図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る位置ずれ量評価装置の信号処理系を示すブロック線図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る位置ずれ量評価装置のレーザヘッドＩを抽出・拡大して示す正面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る位置ずれ量評価装置の校正治具を抽出・拡大して示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）の右側面図、（ｄ）は（ｂ）のＣ部を抽出して示す拡大図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態に係る位置ずれ量評価装置を概念的に示す説明図で、（ａ）はこれを正面から見た図、（ｂ）は（ａ）を横断面で見た図である。
【図１３】図１２に示すヘッド部を下方から見た図で、（ａ）はアイソセンタの評価時の状態、（ｂ）は治療時（通常時）の状態である。
【符号の説明】
Ｉ レーザヘッド
II 校正治具
III ＣＣＤカメラ
V ＸＹＺステージV
１ 放射線治療装置
４０ フレーム
４２ ガイドレール（軌道及び分散支持部）
４５ａ，４５ｂ 傾倒軸
５０ 傾倒機構
６０ 放射線ヘッド（放射線源）
６３ 第１の首振り機構
６４ 第２の首振り機構
７０ 移動機構
８０ レーザ発振器
９０，９１ コラム
９２ 校正ロッド
９２ａ レーザ透過孔
９６ 平面ミラー
９７ 受光面
１０１、１０２ ミラー
１０３ ミラー駆動手段
Ｓ 首振り軸（一軸線）
Ｔ 首振り軸（他軸線）
Ｌ レーザ光
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線照射位置の位置ずれ量評価方法及び装置に関し、特に患部に放射線を集中的に照射する定位的放射線治療装置における放射線照射位置のアイソセンタからの位置ずれ量を評価する場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【背景技術】
放射線を癌病巣等の患部に照射して治療を行う方法として、患部に放射線を集中的に照射する定位的放射線治療がある。この定位的放射線治療では、球面上で放射線の照射方向を変えて多方向から患部に放射線を照射することにより、正常組織への照射を最小限に抑えつつ患部に集中的且つ局所的に放射線を照射することができる。すなわち、各方向から照射される放射線は、当該球面の中心であるアイソセンタには必ず照射され、このアイソセンタにおける放射線量は各方向から照射される放射線量の積分値となり、最大の放射線量となる。このため、アイソセンタと患部とを一致させておけば、正常組織への放射線の照射を最小限に抑えつつ患部に集中的に必要な線量の放射線を照射することができる。
【０００３】
かかる定位的放射線治療を行う放射線治療装置としては、放射線源を移動させて放射線を患部に集中的に照射するサイバーナイフ（商標；アキュレイ インコーポレイテッド（米国））、Ｃ−アーム型電子線リニアック等がある。
【０００４】
サイバーナイフは、７軸程度の多軸関節を直列に接続した産業用ロボットアームの先端に、放射線源となる小型の電子線リニアックを装備し、ロボットアームを制御して放射線源を規定位置に移動させ、この規定位置から患部に対して放射線を集中照射する放射線治療装置である。
【０００５】
Ｃ−アーム型電子線リニアックは、大型の円弧状フレームに放射線源を装着し、このフレームを放射線源ごと傾倒させることで、円弧の中心であるアイソセンタに位置する患部に放射線を集中照射する。
【０００６】
しかしながら、上記サイバーナイフ及びＣ−アーム型電子線リニアックには、以下のような問題点がある。
【０００７】
サイバーナイフでは、ロボットアームが片持ち型構造となっているため、電子線リニアックの荷重によるロボットアームの変形が生じやすい。また、ロボットアームは、動きが多関節で制御されるために各関節における位置誤差の累積がある。したがって、放射線源と規定位置とのずれが生じる可能性があり、精密な照射が必要となる場合には、精度上に問題がある。また、サイバーナイフでは、ロボットアームが多軸関節を有し、患者に接近する特定方向へのロボットアームの自由度を拘束できないことから、ロボットアームを制御する制御系の暴走等によるロボットアームと患者との衝突を未然に防止するための安全装置を配置することが極めて困難であり、安全上の問題もある。
【０００８】
Ｃ−アーム型電子線リニアックでは、大型のフレームを放射線ごと移動させる駆動方式であるため、放射線源の荷重によるフレームの変形からアイソセンタと照射点とのずれが発生し易いが、照射点の位置を補正する具体的な手段を有していない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如き従来技術に係るサイバーナイフ及びＣ−アーム型電子線リニアックの問題点を解決し、照射位置を高精度に位置決めし得る定位的放射線治療装置を本発明者等が新たに開発した。これは、円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構と、前記放射線源を一軸線の周りに回転させる第１の首振り機構と、前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回転させる第２の首振り機構とを有することを基本構成とするものである。
【００１０】
ただ、放射線源の位置を変えて多方向から高精度にアイソセンタに向けて放射線を照射するためには、上記新規開発に係る定位的放射線治療装置においても放射線源が移動した際、この放射線源から照射した放射線がアイソセンタからどの程度位置がずれているかを把握する必要がある。ところが、かかる位置ずれ量を評価する手法は確立されていない。
【００１１】
本発明は、上述の点に鑑み、定位的放射線治療における放射線照射位置のアイソセンタからの位置ずれ量を評価するための汎用性に優れる放射線照射位置の位置ずれ量評価方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は次の点を特徴とする。
【００１５】
１） 円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構と、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有して、同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価方法であって、
前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドを搭載する一方、
垂直方向に貫通する透過孔を中央部に有する校正ロッドを、前記傾倒軸に中心軸が一致するようコラムを介して前記フレームに固定することにより、前記透過孔の下端面をアイソセンタに臨ませ、
その後、前記フレームを垂直面内に位置させた状態でこのフレームの頂点位置にレーザヘッドを位置させるとともに前記校正ロッドの透過孔の位置でその上面に反射手段を載置し、
かかる状態で前記反射手段に向けて前記レーザヘッドからレーザ光を照射し、このときのレーザ光の反射手段に対する入射光と反射光との光路が一致するようにレーザ光の照射方向を調整するとともに、前記撮像手段を前記校正ロッドの前記透過孔が臨む面に下方から当接させてこのときの撮像手段の空間的な位置を記憶しておき、
その後、校正ロッドをフレームから取り外し、撮像手段の前記位置の記憶情報に基づきその撮像面をアイソセンタに水平に占位させ、
かかる基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出することにより前記レーザ光の照射位置の位置ずれ量を介して前記放射線源から照射する放射線の照射位置を評価すること。
【００１８】
２） 円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構と、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有して、同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価装置であって、
前記フレームに搭載され、前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記フレームに対して着脱可能に形成され、フレームに装着した場合には校正ロッドの中心軸が前記傾倒軸に一致するとともに、この校正ロッドの中央部に形成した貫通孔である透過孔の下端面がアイソセンタに臨むように形成した校正ロッドを有する校正治具と、
前記透過孔の位置で前記校正ロッドの上面に載置されて水平面を形成している反射手段と、
ＸＹＺステージに固着されて空間を自由に移動可能に構成するとともに、自己の空間的な位置を知り得るように構成する一方、前記透過孔の位置で校正ロッドの下面にその下方から当接させることにより撮像面をアイソセンタを含む面内で水平に占位させることができるように構成した撮像手段とを有し、
所定の基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出するように構成したこと。
【００１９】
３） 上記２）に記載する放射線照射位置の位置ずれ評価装置において、
レーザヘッドは、放射線源の代わりに搭載され、フレームの軌道に沿って移動可能に支持されたものであること。
【００２０】
４） 上記２）に記載する放射線照射位置の位置ずれ評価装置において、
レーザヘッドと放射線源とを一体構造として形成するとともに、前記放射線源の光軸位置に対して反射手段の前記放射線源に対する相対位置を調整可能に形成して、前記レーザヘッドが照射したレーザ光の光軸が、前記放射線源が照射する放射線の光軸に一致するよう、前記反射手段で前記レーザ光を反射することができるように形成したこと。
５） 円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構とを有して同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価装置であって、
前記フレームに搭載され、前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記アイソセンタの位置を機械的に規定する校正治具と、
この校正治具を用いてアイソセンタに受光面を水平に占位させる撮像手段とを有し、
所定の基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の光強度分布の強度中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の光強度分布の強度中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出するように構成した放射線照射位置の位置ずれ量評価装置において、
前記放射線治療装置は、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有しており、
前記レーザヘッドは、前記放射線源の代わりに搭載され、フレームの軌道に沿って移動可能に支持されたものであり、且つ、前記第１の首振り機構によって前記一軸線の周りに回動され、前記第２の首振り機構によって前記他軸線の周りに回動されるものであること。
６） 円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構とを有して同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価装置であって、
前記フレームに搭載され、前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記アイソセンタの位置を機械的に規定する校正治具と、
この校正治具を用いてアイソセンタに受光面を水平に占位させる撮像手段とを有し、
所定の基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の光強度分布の強度中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の光強度分布の強度中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出するように構成した放射線照射位置の位置ずれ量評価装置において、
前記放射線治療装置は、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有しており、
前記レーザヘッドと前記放射線源とを一体構造として形成するとともに、前記放射線源の光軸位置に対して反射手段の前記放射線源に対する相対位置を調整可能に形成して、前記レーザヘッドが照射したレーザ光の光軸が、前記放射線源が照射する放射線の光軸に一致するよう、前記反射手段で前記レーザ光を反射することができるように形成したこと。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２２】
本形態に係る放射線照射位置の位置ずれ量評価方法及び装置を説明するのに先立ち、これを適用する定位的放射線治療装置の概要を図１乃至図５に基づき説明しておく。
【００２３】
図１に示すように、当該放射線治療装置は、治療装置本体１と、この治療装置本体を制御する治療装置制御部とから構成される。治療装置本体１は、患者２０を載せて移動するベッド３０と、ベッド３０を幅方向に跨ぐように設置された円弧状のフレーム４０と、このフレーム４０を回転させる傾倒機構５０と、フレーム４０に設置された小型電子線リニアックからなる放射線ヘッド（放射線源）６０と、この放射線ヘッド６０をフレーム４０の周方向に移動させる移動機構７０とを備えている。
【００２４】
ベッド３０は、内蔵されたベッド駆動機構によってベッド３０の長手方向（Ｘ軸方向）とベッド３０の幅方向（Ｙ軸方向）と鉛直方向（Ｚ方向）に移動する。ベッド３０には、このベッド３０の位置を検出するベッド位置検出器（図示省略）が備えられている。
【００２５】
フレーム４０は、円弧状をしており、軽量で剛性に優れたアルミ等の材料からなる。本装置では、フレーム４０がなす円弧の中心点Ａを、フレーム４０の内周から約９０ｃｍの距離に配置しているが、対象となる治療形態に合せて任意に設定することも可能である。フレーム４０の鉛直方向（Ｚ軸方向）を向く側面４１ａには、円弧状のガイドレール（軌道及び分散支持部）４２が設けられている。このガイドレール４２は、フレーム４０と同様に剛性に優れた材料（例えば、ＳＵＳ材など）からなる。ガイドレール４２がなす円弧の中心点は、フレーム４０がなす円弧の中心点Ａと一致するように設けられており、本願発明では、ガイドレール４２から円弧の中心点Ａまでの距離を約１ｍとしているが、これに関しても対象となる治療形態に合せて任意に設定することができる。
【００２６】
ガイドレール４２は、図３に示すように、フレーム４０の他方の側面４１ｂにも設けられている。フレーム４０の内周面４１ｃには、周方向に沿って磁気スケール４３が設けられている。また、フレーム４０には、中心点Ａを挟んで互いに向かい合うようにアーム４４が設けられている。
【００２７】
アーム４４は、図２に示すように、Ｙ軸方向に伸びたのち、Ｘ軸方向に屈曲している。アーム４４のＸ軸方向に伸びた箇所には、Ｙ軸と平行な傾倒軸４５ａ，４５ｂが設けられている。これら傾倒軸４５ａ，４５ｂは、ベッド３０の両脇に設置された架台４６ａ，４６ｂにそれぞれ支持されている。架台４６ａ，４６ｂには、それぞれ傾倒軸４５ａ，４５ｂを回転させる傾倒機構５０が設けられている。この傾倒機構５０は、傾倒軸４５ａ，４５ｂを回転可能に支持する軸受５１ａ，５１ｂと、傾倒軸４５ａに回転力を与えるモータ５２と減速機（図示省略）とを備え、傾倒軸４５ａに回転力を与えてフレーム４０を傾倒軸４５ａ，４５ｂの周りに回転させる。傾倒軸４５ｂには、フレーム４０の回転角度を検出するロータリーエンコーダ（第２の角度検出器）５３が設けられている。
【００２８】
放射線ヘッド６０は、図２に示すように、Ｙ軸方向に伸びる両側面に設けられた首振り軸（一軸線）Ｓを介して保持用フレーム６２に取り付けられている。この保持用フレーム６２に取り付けられた放射線ヘッド６０の出射部６６（図５に示す）は、フレーム４０の傾倒軸４５ａ，４５ｂの結ぶ軸線Ｂ上に配置される。保持用フレーム６２には、放射線ヘッド６０を首振り軸Ｓの周りに回転させる第１の首振り機構６３が設けられている。この第１の首振り機構６３は、首振り軸Ｓを回転可能に支持する軸受６３ａ，６３ｂと、軸受６３ｂに支持された首振り軸Ｓを回転させるモータ６３ｃと、首振り軸Ｓが回転した回転角度を検出する光学式エンコーダ（第３の角度検出器）６３ｄとを備えている。この保持用フレーム６２は、第２の首振り機構６４を介して移動機構７０に取り付けられている。
【００２９】
図３は、第２の首振り機構６４及び移動機構７０の図２中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。同図に明瞭に示すように、第２の首振り機構６４は、保持用フレーム６２をＸ軸と平行な首振り軸Ｔ（他軸線）の周りに回転させるものである。首振り軸Ｔは、首振り軸Ｓと直交し、かつ放射線ヘッドの出射部６６の上方を通るように設けられており、第２の首振り機構６４の軸受（減速機内に配置）６４ａによって回転可能に支持されている。この首振り軸Ｔの内部には、この首振り軸Ｔの回転角度を検出する光学式エンコーダ６４ｂ（第４の角度検出器）が設けられている。また、首振り軸Ｔの端部には、プーリ６４ｃが設けられている。このプーリ６４ｃと、軸受６４ａの下方に位置して移動機構７０に回転可能に取り付けられたプーリ６４ｄとの間には、ベルト６４ｅが架け渡されている。プーリ６４ｄは、移動機構７０に設置されたモータ６４ｆに接続されている。このモータ６４ｆは、プーリ６４ｄを回転させてベルト６４ｅを送り出すことで首振り軸Ｔを回転させる。これによって、放射線ヘッド６０の首振り軸Ｔの周りにする。
【００３０】
移動機構７０は、フレーム４０に支持された走行台７１と、ベルト７２（図１及び図４に示す）とから構成されている。ベルト７２は、フレーム４０の上面４１ｄに沿って張られており、その両端はベルトテンショナ（保持部）７２ａによってフレーム４０に固定されている。走行台７１は、断面視コの字型をしており、フレームの両側面４１ａ，４１ｂと内周面４１ｃとを囲むように設置されている。フレームの側面４１ａに向かう走行台７１の側部７１ａには、第２の首振り機構６４が取り付けられている。また、この側部７１ａには、フレーム４０の側面４１ａに設けられたガイドレール４２に係合されるリニアガイド７３が設けられている。
【００３１】
このリニアガイド７３は、図２に示すように、ガイドレール４２の周方向に間隔を空けて２つ設けられている。また、フレーム４０の側面４１ｂと対向する走行台７１の側部７１ｂにも、フレーム４０の側面４１ｂに設けられたガイドレール４２に係合されるリニアガイド７４が設けられている。このリニアガイド７４は、ガイドレール４２の周方向に長く形成されている。このように、リニアガイド７３，７４をガイドレール４２に係合させることで、走行台７１とこの走行台７１に取り付けられた保持用フレーム６２と放射線ヘッド６０との荷重が、フレーム４０の両側面４１ａ，４１ｂにそれぞれ設けられたガイドレール４２で分散して支持される。
【００３２】
走行台７１の側部７１ｂには、モータ７５ａが取り付けられている。このモータ７５ａの回転軸７５ｂの先端にはプーリ７５ｃが設けられている。このプーリ７５ｃには、駆動用ベルト７５ｄが架けられている。この駆動用ベルト７５ｄは、側部７１ｂの上部に設けられた駆動用プーリ７６にも架けられている。駆動用プーリ７６の回転軸７６ａは、軸受（減速機内に配置）７６ｂに支持されている。また、回転軸７６ａの端部は、駆動用プーリ７６に対向して設けられた移動用プーリ７７に接続されている。
【００３３】
したがって、モータ７５ａによって回転軸７５ｂが回転されると、駆動用ベルト７５ｄが送り出されて駆動用プーリ７６が回転する。駆動用プーリ７６が回転すると、駆動用プーリ７６の回転軸７６ａから移動用プーリ７７に回転力が伝えられ、移動用プーリ７７が回転する。この移動用プーリ７７の両側には、図４に示すように、フレーム４０の周方向に沿って送出用プーリ７８が４個設けられている。これらの送出用プーリ７８と移動用プーリ７７には、ベルト７２が上下交互に架けられており、送出用プーリ７８と移動用プーリ７７とが回転することで、ベルト７２がガイドレール４２の周方向に送出される。これにより、ベルト７２に接続された走行台７１がガイドレール４２を周方向に移動する。
【００３４】
図３に示すように、フレーム４０の内周面４１ｃに対向する走行台７１の底部７１ｃには、磁気スケール４３を読むセンサヘッド７９が設けられている。このセンサヘッド７９では、放射線源６０がガイドレール４２に沿って移動した軌跡と中心点Ａとのなす角度が検出される。
【００３５】
図５は、放射線ヘッド６０の断面図である。同図中の符号６５は、直方体をしたカバーである。このカバー６５内に、電子線リニアック６０ａが収納されている。電子線リニアック６０ａの出射部６６は、カバー６５の下面中央に設けられている。この出射部６６からは、４ＭｅＶ〜１０ＭｅＶのエネルギーを持つエックス線が図中の矢印Ｃに示す方向へ出射される。図中の符号６７ａは、排気用のポンプである。このポンプ６７ａは、排気管６７ｂを介して加速管６７ｃ内を排気する。加速管６７ｃは、この加速管６７ｃの上部に設けられた電子銃（図示省略）から出射された電子線を加速する。加速管６７ｃで加速された電子線は、加速管６７ｃの先端に設けられたターゲット６８ａに衝突し、エックス線を発生させる。このエックス線は、一次コリメータ６８ｂを通過してフィルタ６８ｃに導かれ、このフィルタ６８ｃを通過する過程で強度が平均化される。フィルタ６８ｃを通過したエックス線は、二次コリメータ６８ｄによって照射方向が揃えられた後、線量計測手段６９を通って出射部６６から照射される。線量計測手段６９では、通過したエックス線の線量が測定される。
【００３６】
このように、この放射線治療装置１では、放射線ヘッド６０と走行台７１との荷重が、フレーム４０の両側面４１ａ，４１ｂにそれぞれ設けられたガイドレール４２で分散して支持されるので、放射線ヘッド６０と走行台７１との荷重によってガイドレール４２及びフレーム４０が歪むことがない。したがって、放射線ヘッド６０の移動する軌道が円弧状に保たれる。また、放射線ヘッド６０が軌道をなすガイドレール４２に沿って案内されるため、放射線ヘッド６０が軌道に沿って正確に移動する。また、移動機構７０は、組み立て精度による誤差が生じにくいベルト７２と移動用プーリ７６とモータ７５ａとの組み合わせから構成されているため、放射線ヘッド６０が所定の位置に確実に移動される。
【００３７】
次に、治療装置本体２の動作について説明する。
【００３８】
移動機構７０を駆動させると、走行台７１と共に放射線ヘッド６０がガイドレール４２の周方向に移動する。これにより、放射線ヘッド６０が、中心点Ａを中心とする円弧状の軌道を移動する。また、傾倒機構５０を駆動させると、図６に示すように、フレーム４０が傾倒軸４５ａ，４５ｂを中心としてＸ軸方向に傾倒する。これにより、フレーム４０が、中心点Ａを中心とする球面上を移動する。したがって、フレーム４０を傾倒軸４５ａ，４５ｂの周りに回転させると共に、放射線ヘッド６０をガイドレール４２の周方向に移動させることで、放射線ヘッド６０が中心点Ａを中心とする球面上の任意の点に配置されることになる。これによって、中心点Ａにエックス線を多方向から照射することができる。すなわち、この場合の中心点Ａがアイソセンタである。
【００３９】
また、第１の首振り機構６３を駆動させ、放射線ヘッド６０をＹ軸に平行な首振り軸Ｓの周りに回転させると、出射部６６から照射されるエックス線の照射方向が変わり、照射点が中心点ＡからＸ軸方向に移動する。さらに、第２の首振り機構６４を駆動させ、保持用フレーム６２を放射線ヘッド６０ごとＸ軸に平行な首振り軸Ｔの周りに回転させると、出射部６６から照射されるエックス線の照射方向が変わり、照射点が中心点ＡからＹ軸方向に移動する。したがって、第１の首振り機構６３及び第２の首振り機構６４で放射線ヘッド６０を回転させることで、中心点Ａから離れた点についても、エックス線を多方向から照射することができる。これにより、患部の形状に合わせた三次元的な照射が可能となる。さらに、第１の首振り機構６３及び第２の首振り機構６４を用いることにより、走行台６２及びフレーム４０を移動させることなくエックス線の照射方向が変わり、患者の呼吸や鼓動、内臓の運動等により移動する患部に対してもエックス線が的確に照射される。
【００４０】
放射線ヘッド６０が配置される位置は、例えば図７に示すように、フレーム４０を鉛直方向に向けると共に放射線ヘッド６０を中心点Ａの真上に配置したときの放射線ヘッド６０及びフレーム４０の位置を基点とし、この基点からフレーム４０を軸線Ｂの周りに回転させた回転角度Ψと、放射線ヘッド６０が移動した軌跡が中心点Ａの周りになす移動角度θとで表すことができる。
【００４１】
放射線ヘッド６０を首振り軸Ｓの周りに回転角度αだけ回転させたときに照射点がＸ軸方向に移動する距離及び放射線ヘッド６０を首振り軸Ｔの周りに回転角度βだけ回転させたときに照射点がＹ軸方向に移動する距離は、中心点Ａから首振り軸Ｓ、Ｔとの交点までの距離Ｉで表すことができる。したがって、回転角度Ψ、移動角度θで表された放射線ヘッドの位置における照射点の位置を予め求めておけば、回転角度α、回転角度βの角度を調節することで、照射点を所望する場所に合わせることができる。
【００４２】
上述の如く移動機構７０及び傾倒機構５０の駆動により放射線ヘッド６０が中心点Ａを中心とする球面上の任意の点に占位させることができ、これによって中心点Ａがアイソセンタとなり、多方向から照射した放射線をこのアイソセンタに集中させることができる。ここで、放射線ヘッド６０が配置される位置は、例えば図７に示すように、フレーム４０を鉛直方向に向けると共に放射線ヘッド６０を中心点Ａの真上に配置したときの放射線ヘッド６０及びフレーム４０の位置を基点とし、この基点からフレーム４０を軸線Ｂの周りに回転させた回転角度Ψと、放射線ヘッド６０が移動した軌跡が中心点Ａの周りになす移動角度θとで表して放射線ヘッド６０の所定の球面上の位置を制御している。
【００４３】
このため、理論的には、前記所定の球面上の各位置で放射線ヘッド６０から放射した放射線は中心点（アイソセンタ）Ａに向かうはずであるが、当該装置の各部の誤差等に起因して微妙な誤差を生じる場合がある。したがって、この誤差を放射線照射位置のアイソセンタに対する位置ずれ量として評価してやる必要がある。この位置ずれ量を補正して放射線ヘッド６０を高精度に所定位置に制御するためである。
【００４４】
本形態に係る放射線照射位置の位置ずれ量評価装置は、図１に示す放射線治療装置における放射線ヘッド６０の位置ずれ量を評価するものであるので、各構成要素はその殆どが図１に示す放射線治療装置の構成要素と同一である。ただ、本形態に固有の構成要素としてレーザヘッド、校正治具及びＣＣＤカメラ等を有する。
【００４５】
図８は本形態に係る位置ずれ量評価装置を概念的に示す説明図で、（ａ）はこれを正面から見た図、（ｂ）は（ａ）を横断面で見た図である。両図に基づき、先ず当該位置ずれ量評価装置の概要を説明しておく。なお、両図中、図１乃至図７と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００４６】
図８に示すように、当該位置ずれ量評価装置は、図１に示す放射線治療装置の放射線ヘッド６０の代わりにレーザヘッドＩを搭載するとともに、校正治具IIを用いてＣＣＤカメラIII を所定位置に位置決めしたものである。すなわち、レーザヘッドＩは、図１等に示す第１の首振り機構６３を介して保持用フレーム６２に支持してある。この保持用フレーム６２は第２の首振り機構６４を介して走行台７１に支持してある。この結果、レーザヘッドＩも放射線ヘッド６０と同様にＸＺ平面内及びＹＺ平面内を傾動（チルト及びパン）し得るようになっている。
【００４７】
したがって、レーザヘッドＩはフレーム４０の円弧上を自由に移動するとともに、傾倒機構５０（図１参照）の駆動に伴うフレーム４０の回動に伴いこのフレーム４０と一体的に回動して各位置で所定のチルト及びパン動作も行い得るようになっている。すなわち、フレーム４０の形状で規定される所定の球面上を放射線ヘッド６０と全く同様に移動して同様の姿勢を再現し得るように構成してある。同時に、レーザヘッドＩは、放射線ヘッド６０から照射する放射線の代わりに、この放射線と同一の照射方向にレーザ光を照射し得るように構成してある。この結果、レーザヘッドＩで図１等に示す当該放射線治療装置の放射線ヘッド６０の動作と全く同一の動作を再現することができる。なお、「放射線ヘッド６０の代わりにレーザヘッドＩを搭載する」とは、レーザヘッドＩの中心点が、図２に示す中心点Ａに一致するようにこのレーザヘッドＩを保持用フレーム６２（図１等参照。）に支持することをいう。これにより、レーザヘッドＩから照射するレーザ光の光軸と放射線ヘッド６０から照射する放射線の光軸とを一致させることができ、完全に放射線ヘッド６０の動作を模擬することができる。
【００４８】
校正治具IIは、その中心軸が軸線Ｂ（図２参照。）と一致するように、その両端部をアーム４４に対し着脱可能に構成してある。したがって、中心点Ａは校正治具IIの中心軸上に存在する。ＣＣＤカメラIII は定盤IV上に設けたＸＹＺステージV に取り付けられている。このＸＹＺステージV はＸＹＺの各軸方向に移動可能に形成してある。したがって、ＣＣＤカメラIII はＸＹＺステージV の駆動により空間の任意の位置に移動し得る。
【００４９】
ＣＣＤカメラIII の出力信号である映像信号は、図９に示すように、画像処理装置VIに送出され、所定の処理をした後、強度重心検出部VII に供給される。強度重心検出部VII では、前記ＣＣＤカメラIII の映像信号に基づきこのＣＣＤカメラIII に入射したレーザ光ＬのＸＹ平面における強度分布を検出してその強度中心Ｏの座標を検出する。かくして、レーザヘッドＩの姿勢を固定した状態（図２に示す第１の首振り機構６３及び第２の首振り機構６４を固定した状態；以下同じ。）で当該球面における各位置でレーザヘッドＩからレーザ光Ｌを照射してその強度中心の座標を検出すれば、各強度中心の基準位置からのずれ量を検出することができる。かかるずれ量は、強度重心検出部VII の出力信号に基づいてずれ量を演算する演算処理部VIIIの演算により求めることができる。
【００５０】
図１０はレーザヘッドＩを抽出して詳細に示す正面図である。同図に示すように、当該レーザヘッドＩでは、放射線ヘッド（図１等参照。）６０から実際に放射される放射線の照射方向に一致するように、この放射線を模擬するレーザ光Ｌを照射するＨｅ−Ｎｅレーザであるレーザ発振器８０を搭載して、保持フレーム６２（図１等参照。）に支持してある。したがって、第１及び第２の首振り機構６３、６４（図１等参照。）で図１０中のパン軸及びチルト軸回りを回動し得る。
【００５１】
レーザ発振器８０からの出射光は、光軸調整用ジンバル８１、８２に保持された２枚のミラー８１ａ、８２ａによって折り返しを受け、アイソセンタに向けて照射される。このときの光路の途中には、その２ヵ所にピンホール８３、８４を配設してある。レーザ発振器８０の出射光であるレーザ光Ｌはピンホール８３、８４を通過することでそのレーザヘッドＩに対する光軸基準が満たされるように設計されている。すなわち、レーザ発振器８０から出射したレーザ光Ｌのピンホール８３、８４を通過する光軸と、中心点Ａ（図２参照。）を通る当該レーザヘッドＩの中心軸が一致するように構成してある。
【００５２】
ＮＤフィルタ８５はレーザヘッドＩから出射してＣＣＤカメラIII に入射するレーザ光Ｌの強度を調整するためのものである。また、凹レンズ８６、凸レンズ８７はＣＣＤカメラIII の受光面上でのレーザ光Ｌのビーム径が所定の小径（例えば、φ0.５ｍｍ）となるようにレーザ光を集光するためのものである。
【００５３】
図１１は本発明の実施の形態に係る位置ずれ量評価装置の校正治具を抽出・拡大して示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）の右側面図、（ｄ）は（ｂ）のＣ部を抽出して示す拡大図である。これらの図に示すように、当該校正治具IIは２本のコラム９０，９１及び校正ロッド９２からなる。ここで、図１に示すように、左右のアーム４４には、インロー穴４４ａがそれぞれ形成してあり、このインロー穴４４ａにコラム９０，９１の基端部をそれぞれ固着するようになっている。校正ロッド９２はコラム９０，９１の先端部でその両端部を支持することによりアーム４４に対して高精度の位置関係を保持して固定するようになっている。
【００５４】
さらに詳言すると、かかる校正治具IIの装着時には、先ずコラム９１を図中右側のアーム４４のインロー穴４４ａに差し込み、ボルト９３で固定する。次に、校正ロッド９２をクレーン等で支持しながらコラム９１の先端部の穴９１ａに差し込む。このとき、校正ロッド９２を十分にコラム９１側に寄せておく。
【００５５】
次に、コラム９０を図中左側のアーム４４のインロー穴４４ａに差込みボルト９３で固定する。その後、コラム９１及びクレーン等で支持された校正ロッド９２をコラム９０側に寄せて、コラム９０の穴９０ａに差し込む。続いて、校正ロッド９２及びコラム９０に加工されたピン孔にピン９４を差込み、校正ロッド９２を位置決めする。最後に、コラム９１側に関しても校正ロッド９２をボルト９５で固定する。
【００５６】
ここで、２箇所のインロー穴４４は、アイソセンタに対して0.０５ｍｍの寸法ならびに幾何公差で加工されている。また、コラム９０，９１に支持した状態の校正ロッド９２の軸線は傾倒軸の軸線Ｂに一致している。さらに、校正ロッド９２の中央部にはレーザ透過孔９２ａ及び凹部９２ｂが加工されている。ここで、レーザ透過孔９２ａの位置はコラム９０側のピン９４によって機械的に規制され走行軸中心線（中心点Ａ（図２参照。）を通る垂線）に一致する。また、凹部９２ｂは校正ロッド９２の下面側に形成してあり、その底面が前記軸線Ｂを含むように構成してある。したがって、アイソセンタの位置は当該校正治具IIを利用することにより機械的に求められる。すなわち、軸線Ｂと前記レーザ光Ｌ（図１０参照。）の光軸との交点である。
【００５７】
前記アイソセンタの位置にＣＣＤカメラIII を占位させる。ここで、ＣＣＤカメラIII はＸＹＺステージV に搭載され、このＸＹＺステージV のＸＹ両軸に関するマイクロメータを手動で動かすことにより、そのＸＹ平面（水平面）内における位置をレーザ透過孔９２ａに対してμｍオーダで微調し得るように構成してある。また、ＣＣＤカメラIII のＺ軸方向に関する位置は、ＸＹＺステージV のＺ軸に関するマイクロメータを手動で動かすことにより、同様にμｍオーダで微調し得る。
【００５８】
上述の如き位置ずれ量評価装置を用いる位置ずれ量の評価は次の様な態様で実施する。
【００５９】
先ず、校正治具のセッティングを行う。具体的には、図１１に基づき上述した通りである。次に、首振り機構のセッティングを行う。すなわち、図１０に示すレーザヘッドＩの首振り軸（パン及びチルト）の機械原点を設定する。
【００６０】
続いて、図１１（ｄ）に示すように、セッティングを完了した校正治具IIのレーザ透過孔９２ａの上面に加工したインロー穴に平面ミラー９６を設置する。このインロー穴の平面ミラー９６の当接面幾何公差は0.０１ｍｍとなっており１／3000の傾き角に相当する。
【００６１】
次に、フレーム４０の頂点位置で、走行台７１（図１等参照。）をフレーム（走行軸）４０に対してピン等により固定する。かかる状態を走行軸の機械原点とする。フレーム４０の傾倒軸については、レベル計をアーム４４に加工した平坦部に設置し、設置したレベル計によりほぼ平坦になる位置でモータブレーキによりロックする。すなわち、フレーム４０を含む面を垂直にする。かかる状態を傾倒軸の機械原点とする。
【００６２】
以上の状態から、原点検出センサ（図示せず。）までのオフセット量を取得し、制御部に記憶しておく。このオフセット量とは、予め定めた原点位置に対する各部のオフセット量であり、当該位置ずれ量評価の再現性を確保するために必要な処理である。すなわち、次回の位置ずれ量評価の際、原点検査センサと、事前計測したオフセット量によって原点位置を再現できるようにすることで、前回と同様の条件で所定の位置ずれ量評価を行うことができ、測定の再現性を高めることができる。
【００６３】
上述の如く走行軸及び傾倒軸を初期設定状態、すなわち両軸の機械原点を確保した後、レーザヘッドＩから校正治具IIにセットした平面ミラー９６に向けてレーザ光Ｌを照射する。このとき、平面ミラー９６からの反射光が入射光と一致するように、第１及び第２の首振り機構６３、６４を駆動して首振り軸（パン軸及びチルト軸）Ｓ、Ｔ（図２参照。）の傾き角度を微調整する。この結果、平面ミラー９６からの反射光軸が入射光軸と一致したところを第１及び第２の駆動軸６３、６４（図２参照。）の機械原点とし、各軸をモータブレーキによりロックする。かかる状態を首振り軸（パン・チルト軸）の機械原点とする。
【００６４】
次に、ＣＣＤカメラIII のセッティングを行う。具体的には、定盤IV上にＸＹＺステージV をセットし、さらにマウント治具によりＣＣＤカメラIII をセットする。かかる状態でＸＹＺステージV のＺ軸を最下端ストロークエンドまで移動させ、校正治具IIのレーザ透過孔９２に対向する位置にＣＣＤカメラIII の受光面９７が配置されるように定盤IV又はＸＹＺステージV を移動して固定する。
【００６５】
この状態でレーザプロファイラとして機能する図９に示す信号処理系を駆動してレーザ光Ｌのビーム断面プロファイルを確認し、所定のビーム径、強度分布（ガウス分布）となっていることを確認する。同時に、ＣＣＤカメラIII の受光面９７の適正位置にレーザ光Ｌが照射されるようにＸＹＺステージV を介してＸＹ平面内を移動させる。その後、校正治具IIの凹部９２ｂの底面にＣＣＤカメラIII の先端部が接触するまでＸＹＺステージV のＺ軸を上昇させる。
【００６６】
ＣＣＤカメラIII の先端部が校正治具IIに当接した状態でＸＹＺステージV のＺ軸のマイクロメータ値を確認しておく。次に、ＸＹＺステージV のＺ軸を下降させ、校正治具IIとＣＣＤカメラIII の先端部との接触状態を開放する。
【００６７】
その後、校正治具IIをアーム４４（図１参照。）から取り外す。取り外し手順は次の通りである。コラム９０と校正ロッド９２とを嵌合しているピン９４を取り外す。次に、コラム９１と校正ロッド９２とを締結しているボルト９５を取り外す。続いて、クレーンを設置して校正ロッド９２を支持できる状態とする。
【００６８】
かかる状態で校正ロッド９２をコラム９１側へ寄せてコラム９０を取り外す。次に、校正ロッド９２をコラム９１から取り外し、クレーンにより装置系外に移動させる。次に、コラム９１を取り外す。
【００６９】
その後、前述の如く、ＣＣＤカメラIII の先端部が校正治具IIに当接した状態で確認しておいたＸＹＺステージV のＺ軸のマイクロメータ値に基づきＺ軸ステージを移動してＣＣＤカメラIII を元の位置に戻すとともに、ＸＹＺステージV のＺ軸ステージにより、さらに所定量Δｌ（ＣＣＤカメラIII の先端と受光面９７との距離の分）上昇させる。このことにより、アイソセンタとＣＣＤカメラIII の受光面９７とを高精度に一致させることができる。
【００７０】
かかる状態で走行台７１（図１参照。）がフレーム４０（図１参照。）に沿い走行可能となるように走行台７１をフレーム４０に固定していたピン等を抜いて走行台７１を自由に移動可能な状態にする。
【００７１】
以上でＣＣＤカメラIII による位置ずれ量評価の準備を完了する。その後、走行台７１（図１参照。）をフレーム４０（図１参照。）に沿い走行させるとともにフレーム４０（図１参照。）を傾動軸回りに回動させて同一球面上の任意の位置にレーザヘッドＩを占位させる。レーザヘッドＩは各位置からアイソセンタに向けてレーザ光Ｌを照射する。ＣＣＤカメラIII 及びその信号処理系では、レーザ光Ｌを受光して所定の信号処理を行うことによりその中心位置の座標を検出する。かくして、同一球面上の任意の位置に占位するレーザヘッドＩから照射されたレーザ光Ｌのアイソセンタの対する位置ずれ量を定量的に把握することができる。
【００７２】
上記実施の形態では放射線ヘッド６０の代わりにレーザヘッドＩを搭載したが、レーザヘッドＩを放射線ヘッド６０に一体的に取り付けても良い。ただ、この場合には、レーザヘッドＩから照射するレーザ光Ｌの光軸が、放射線ヘッド６０から照射する放射線の光軸に一致するよう調整可能な構造とすることが必要になる。かかるレーザヘッドＩと放射線ヘッド６０との一体構造の装置を、本願発明の他の実施の形態として説明する。
【００７３】
図１２は本形態に係る位置ずれ量評価装置を概念的に示す説明図で、（ａ）はこれを正面から見た図、（ｂ）は（ａ）を横断面で見た図である。また、図１３は図１２に示すヘッド部を下方から見た図で、（ａ）はアイソセンタの評価時の状態、（ｂ）は治療時（通常時）の状態である。これらの図中図８と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００７４】
図１２に示すように、本形態においては、レーザヘッドＩを放射線ヘッド６０の正面側の面に配設し、光軸調整光学系で、図中Ｚ軸下方に向かうレーザ光Ｌを放射線ヘッド６０から照射される放射線の照射方向と一致させる。すなわち、両者の光軸が一致するようにレーザ光Ｌの光軸を調整する。
【００７５】
すなわち、アイソセンタをレーザ光Ｌの照射によって評価する場合には、図１３（ａ）に示すように、レーザヘッドＩからＺ軸マイナス方向に出射されたレーザ光Ｌの光路をミラー１０１によってＹ軸のマイナス方向に９０°折曲げてミラー１０２に入射させる。ミラー１０２に入射したレーザ光Ｌの光路は、Ｚ軸のマイナス方向に９０°折曲られることによって放射線ヘッド６０から照射した放射線の照射方向と一致した方向にレーザ光Ｌの光軸が調整される。
【００７６】
ここで、ミラー１０２はミラー駆動手段１０３によりガイド１０４に沿って直線的に移動するように構成したある。この結果、ミラー１０２は放射線ヘッド６０の光軸位置に対して接離可能に構成してある。
【００７７】
そこで、アイソセンタの評価の際には、先ずミラー１０２の放射線ヘッド６０に対する相対位置を調整してレーザヘッドＩが照射したレーザ光Ｌの光軸が、放射線ヘッド６０が照射する放射線の光軸に一致するよう調整する。その後、第１の実施の形態と同様の手法でアイソセンタの評価を行う。
【００７８】
レーザ光Ｌを用いたアイソセンタの評価が終了し、放射線による治療を行う場合には、ミラー駆動手段１０３によりミラー１０２を移動して放射線の光軸に対し退避さる。このことにより、放射線ヘッド６０から放射線を照射できる状態となる。このとき、レーザ光Ｌは不要となるので、レーザヘッドＩの電源をＯＦＦにするか、又はミラー１０２の手前に遮光板を設け、この遮光板１０２でレーザヘッドＩを遮光する。
【００７９】
なお、図８乃至図１１に示す位置ずれ量評価装置は、図１等に示す放射線治療装置に適用するものであるが、これに限るものではない。球面上の任意の位置の放射線源から放射する放射線の照射方向を変えて多方向から患部に照射することにより、アイソセンタに一致させた患部に集中的且つ局所的に放射線を照射する定位的放射線治療装置であれば特に制限はない。要は、放射線源の代わりにレーザ光を照射するレーザヘッドを装置本体に搭載して同一球面上を自由に移動し得るように構成する一方、校正治具で機械的にアイソセンタを規定し、このアイソセンタ位置にＣＣＤカメラ等の撮像手段の撮像面を占位させ、基準位置において撮像面に形成した前記レーザ光の中心位置を基準に、同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出し得るように構成すれば良い。したがって、多軸関節を直列に接続した産業用ロボットアームの先端に、放射線源を装備し、ロボットアームを制御して放射線源を規定位置に移動させ、この規定位置から患部に対して放射線を集中照射する装置に適用することもできる。この場合には、当該産業用ロボットアームの基準位置に対して所定の位置関係を保持した校正治具を設けることによりこの校正治具でアイソセンタを規定し、このように規定されたアイソセンタに前記撮像面を合わせ込むような構成とすれば良い。
【００８２】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明した通り、〔請求項１〕に記載する発明は、円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構と、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有して、同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価方法であって、前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドを搭載する一方、垂直方向に貫通する透過孔を中央部に有する校正ロッドを、前記傾倒軸に中心軸が一致するようコラムを介して前記フレームに固定することにより、前記透過孔の下端面をアイソセンタに臨ませ、その後、前記フレームを垂直面内に位置させた状態でこのフレームの頂点位置にレーザヘッドを位置させるとともに前記校正ロッドの透過孔の位置でその上面に反射手段を載置し、かかる状態で前記反射手段に向けて前記レーザヘッドからレーザ光を照射し、このときのレーザ光の反射手段に対する入射光と反射光との光路が一致するようにレーザ光の照射方向を調整するとともに、前記撮像手段を前記校正ロッドの前記透過孔が臨む面に下方から当接させてこのときの撮像手段の空間的な位置を記憶しておき、その後、校正ロッドをフレームから取り外し、撮像手段の前記位置の記憶情報に基づきその撮像面をアイソセンタに水平に占位させ、かかる基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出することにより前記レーザ光の照射位置の位置ずれ量を介して前記放射線源から照射する放射線の照射位置を評価するので、 レーザヘッドから照射するレーザ光により放射線の照射状況を完全に模擬することができ、このレーザ光を介して基準位置において撮像面に形成されたレーザ光の中心位置を基準に、同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の相対的な位置ずれ量を検出することができる。
この際、基準位置におけるレーザ光はその反射手段に対する入射光と反射光との光路が一致するように調整してあり、この光路を垂線に一致させることができので、レーザ光の光路と前記傾動軸との交点を正確にアイソセンタに一致させることができる。
この結果、上記位置ずれ量はアイソセンタに対するずれ量として把握することができ、この評価データに基づき前記放射線治療装置のアイソセンタに対するキャリブレーションを高精度に行うことができる。
ちなみに、本発明によれば、0.１ｍｍ以下の分解能で前記放射線治療装置のアイソセンタ位置を評価でき、またアイソセンタ位置ずれ評価装置によって得られたキャリブレーションデータにより、当該放射線治療装置の照***度を0.１ｍｍ程度まで向上できる。
【００８５】
〔請求項２〕に記載する発明は、円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構と、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有して、同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価装置であって、前記フレームに搭載され、前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドと、前記フレームに対して着脱可能に形成され、フレームに装着した場合には校正ロッドの中心軸が前記傾倒軸に一致するとともに、この校正ロッドの中央部に形成した貫通孔である透過孔の下端面がアイソセンタに臨むように形成した校正ロッドを有する校正治具と、前記透過孔の位置で前記校正ロッドの上面に載置されて水平面を形成している反射手段と、ＸＹＺステージに固着されて空間を自由に移動可能に構成するとともに、自己の空間的な位置を知り得るように構成する一方、前記透過孔の位置で校正ロッドの下面にその下方から当接させることにより撮像面をアイソセンタを含む面内で水平に占位させることができるように構成した撮像手段とを有し、所定の基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出するように構成したので、
レーザヘッドから照射するレーザ光により放射線の照射状況を完全に模擬することができ、このレーザ光を介して基準位置において撮像面に形成されたレーザ光の中心位置を基準に、同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の相対的な位置ずれ量を検出することができる。
この結果、本発明によれば、放射線をアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線の各位置における照射位置を評価することができ、この評価データに基づき前記放射線治療装置のキャリブレーションを高精度に行うことができる。
【００８６】
〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項２〕に記載する放射線照射位置の位置ずれ評価装置において、レーザヘッドは、放射線源の代わりに搭載され、フレームの軌道に沿って移動可能に支持されたものであるので、
アイソセンタの評価時には、放射線源の代わりにレーザヘッドをフレーム取り付け、治療時には前記レーザヘッドを取り外し、その代わりに放射線源を取り付けて所定の治療操作を行う。この場合において、〔請求項２〕に記載する発明と同様の効果を得る。
【００８７】
〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項２〕に記載する放射線照射位置の位置ずれ評価装置において、レーザヘッドと放射線源とを一体構造として形成するとともに、前記放射線源の光軸位置に対して反射手段の前記放射線源に対する相対位置を調整可能に形成して、前記レーザヘッドが照射したレーザ光の光軸が、前記放射線源が照射する放射線の光軸に一致するよう、前記反射手段で前記レーザ光を反射することができるように形成したので、
〔請求項３〕に記載する発明に対し、次のような効果も期待し得る。すなわち、アイソセンタ評価から治療に移行する際に、レーザヘッドＩと放射線源との入替の必要がないため、治療までの手間がその分かからず、効率を向上するとともに、両者を取り替えることに伴う取付け誤差等に起因する誤差の発生を防止し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を適用する放射線治療装置を示す正面図である。
【図２】図１に示す放射線治療装置の上面図である。
【図３】図２中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】図１に示す放射線治療装置の放射線ヘッド及び移動機構を抽出して示すその正面図である。
【図５】図１に示す放射線治療装置の放射線ヘッドを抽出して示すその断面図である。
【図６】図１に示す放射線治療装置の側面図である。
【図７】図１に示す放射線治療装置の放射線ヘッドの位置の基準を概念的に示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る位置ずれ量評価装置を概念的に示す説明図で、（ａ）はこれを正面から見た図、（ｂ）は（ａ）を横断面で見た図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る位置ずれ量評価装置の信号処理系を示すブロック線図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る位置ずれ量評価装置のレーザヘッドＩを抽出・拡大して示す正面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る位置ずれ量評価装置の校正治具を抽出・拡大して示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）の右側面図、（ｄ）は（ｂ）のＣ部を抽出して示す拡大図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態に係る位置ずれ量評価装置を概念的に示す説明図で、（ａ）はこれを正面から見た図、（ｂ）は（ａ）を横断面で見た図である。
【図１３】図１２に示すヘッド部を下方から見た図で、（ａ）はアイソセンタの評価時の状態、（ｂ）は治療時（通常時）の状態である。
【符号の説明】
Ｉ レーザヘッド
II 校正治具
III ＣＣＤカメラ
V ＸＹＺステージV
１ 放射線治療装置
４０ フレーム
４２ ガイドレール（軌道及び分散支持部）
４５ａ，４５ｂ 傾倒軸
５０ 傾倒機構
６０ 放射線ヘッド（放射線源）
６３ 第１の首振り機構
６４ 第２の首振り機構
７０ 移動機構
８０ レーザ発振器
９０，９１ コラム
９２ 校正ロッド
９２ａ レーザ透過孔
９６ 平面ミラー
９７ 受光面
１０１、１０２ ミラー
１０３ ミラー駆動手段
Ｓ 首振り軸（一軸線）
Ｔ 首振り軸（他軸線）
Ｌ レーザ光
Claims (6)
- 円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構と、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有して、同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価方法であって、
前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドを搭載する一方、
垂直方向に貫通する透過孔を中央部に有する校正ロッドを、前記傾倒軸に中心軸が一致するようコラムを介して前記フレームに固定することにより、前記透過孔の下端面をアイソセンタに臨ませ、
その後、前記フレームを垂直面内に位置させた状態でこのフレームの頂点位置にレーザヘッドを位置させるとともに前記校正ロッドの透過孔の位置でその上面に反射手段を載置し、
かかる状態で前記反射手段に向けて前記レーザヘッドからレーザ光を照射し、このときのレーザ光の反射手段に対する入射光と反射光との光路が一致するようにレーザ光の照射方向を調整するとともに、前記撮像手段を前記校正ロッドの前記透過孔が臨む面に下方から当接させてこのときの撮像手段の空間的な位置を記憶しておき、
その後、校正ロッドをフレームから取り外し、撮像手段の前記位置の記憶情報に基づきその撮像面をアイソセンタに水平に占位させ、
かかる基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出することにより前記レーザ光の照射位置の位置ずれ量を介して前記放射線源から照射する放射線の照射位置を評価することを特徴とする放射線照射位置の位置ずれ量評価方法。 - 円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構と、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有して、同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価装置であって、
前記フレームに搭載され、前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記フレームに対して着脱可能に形成され、フレームに装着した場合には校正ロッドの中心軸が前記傾倒軸に一致するとともに、この校正ロッドの中央部に形成した貫通孔である透過孔の下端面がアイソセンタに臨むように形成した校正ロッドを有する校正治具と、
前記透過孔の位置で前記校正ロッドの上面に載置されて水平面を形成している反射手段と、
ＸＹＺステージに固着されて空間を自由に移動可能に構成するとともに、自己の空間的な位置を知り得るように構成する一方、前記透過孔の位置で校正ロッドの下面にその下方から当接させることにより撮像面をアイソセンタを含む面内で水平に占位させることができるように構成した撮像手段とを有し、
所定の基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出するように構成したことを特徴とする放射線照射位置の位置ずれ量評価装置。 - 〔請求項２〕に記載する放射線照射位置の位置ずれ評価装置において、
レーザヘッドは、放射線源の代わりに搭載され、フレームの軌道に沿って移動可能に支持されたものであることを特徴とする放射線照射位置の位置ずれ量評価装置。 - 〔請求項２〕に記載する放射線照射位置の位置ずれ評価装置において、
レーザヘッドと放射線源とを一体構造として形成するとともに、前記放射線源の光軸位置に対して反射手段の前記放射線源に対する相対位置を調整可能に形成して、前記レーザヘッドが照射したレーザ光の光軸が、前記放射線源が照射する放射線の光軸に一致するよう、前記反射手段で前記レーザ光を反射することができるように形成したことを特徴とする放射線照射位置の位置ずれ量評価装置。 - 円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構とを有して同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価装置であって、
前記フレームに搭載され、前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記アイソセンタの位置を機械的に規定する校正治具と、
この校正治具を用いてアイソセンタに受光面を水平に占位させる撮像手段とを有し、
所定の基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の光強度分布の強度中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の光強度分布の強度中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出するように構成した放射線照射位置の位置ずれ量評価装置において、
前記放射線治療装置は、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有しており、
前記レーザヘッドは、前記放射線源の代わりに搭載され、フレームの軌道に沿って移動可能に支持されたものであり、且つ、前記第１の首振り機構によって前記一軸線の周りに回動され、前記第２の首振り機構によって前記他軸線の周りに回動されるものであることを特徴とする放射線照射位置の位置ずれ評価装置。 - 円弧状の軌道を有するフレームと、前記軌道に沿って移動可能に支持された放射線源と、該放射線源を前記軌道に沿って移動させる移動機構と、前記軌道が球面を描くように前記フレームを傾倒軸の周りに回転させる傾倒機構とを有して同一球面上を移動する放射線源から放射線を当該球面の中心であるアイソセンタに向けて多方向から照射する放射線治療装置における放射線照射位置の位置ずれ量評価装置であって、
前記フレームに搭載され、前記放射線と同一方向にレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記アイソセンタの位置を機械的に規定する校正治具と、
この校正治具を用いてアイソセンタに受光面を水平に占位させる撮像手段とを有し、
所定の基準位置において撮像面に形成された前記レーザ光の光強度分布の強度中心位置を基準に、前記同一球面上の任意の各位置から照射したレーザ光の光強度分布の強度中心位置の前記撮像面における位置ずれ量を検出するように構成した放射線照射位置の位置ずれ量評価装置において、
前記放射線治療装置は、前記フレームの特定の位置で前記放射線源を一軸線の周りに回動させる第１の首振り機構と、同様に前記フレームの特定の位置で前記放射線源を前記一軸線と異なる他軸線の周りに回動させる第２の首振り機構とを有しており、
前記レーザヘッドと前記放射線源とを一体構造として形成するとともに、前記放射線源の光軸位置に対して反射手段の前記放射線源に対する相対位置を調整可能に形成して、前記レーザヘッドが照射したレーザ光の光軸が、前記放射線源が照射する放射線の光軸に一致するよう、前記反射手段で前記レーザ光を反射することができるように形成したことを特徴とする放射線照射位置の位置ずれ評価装置。
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