CN1540676A - 放射线照射装置及放射线照射方法 - Google Patents

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Abstract

一种放射线照射装置，包括：进行多次的放射线波束照射的波束遮断装置；为了在包含由多次的放射线波束的照射所形成的重叠区域在内的多个照射区域中能照射到被照射部位整个面的位置控制装置；以及使各照射区域的重叠区域中的线量分布中具有坡度、在包含由多次的放射线波束的照射所形成的重叠区域在内的被照射部位整个面上使线量分布平坦的多叶式准直仪控制装置。采用本发明，在不用强化照射范围扩大装置性能的情况下具有大的照射范围并可确保线量分布的一样性。

Description

放射线照射装置及放射线照射方法
技术领域
本发明涉及向被照射部位照射粒子线的放射线照射装置及使用这种装置的放射线照射方法。
背景技术
作为传统的使用这种粒子线进行癌症治疗的放射线照射装置照射范围的扩大方法，通常是采用二重散乱体法和摆动机构(日文：ワブラ)法。二重散乱体法是预先配设有2个散乱体，波束通过其中，使中心部附近形成均一的线量分布。摆动机构法是使用电磁铁使波束在圆周上振动，通过与散乱体碰撞，可在圆的中心部附近形成均一的线量分布。如此得到的照射范围通常是15cm×15cm～20cm×20cm左右。对于多数的症例来讲，其大小足够照射被照射部位(例如、参照专利文献1)。
[专利文献1]日本专利特开平10-151211号公报
然而，也发生有比上述照射范围还要大的症例。例如，在食道、子宫颈或从颚部至肩部等的细长区域中经常可以看到。在此场合，所需的大照射范围形状不是正方形和圆形，而是15cm×25cm～20cm×25cm那种的长方形或长圆形。
作为实现这种大照射范围的方法，一般考虑采用加大从照射范围扩大装置至被照射部位距离的方法。但是，通常的转动起重台架(日文：ガントリ)是直径10m、重量200吨左右的重量物，同时也是设计成可确保回转中心的精度达到±1mm那样程度的精密机械。从成本方面以及精度方面考虑，要想使这种构造物更加大型化是困难的。
作为实现大照射范围的另一种方法，还有一种强化照射范围扩大装置性能的方法。但是，因使用摆动机构式电磁铁来产生交流磁场，故磁场强度一旦加大，则存在着磁铁的铁心所产生的涡电流中的交流损耗增大、铁心温度升高的问题。
另外，虽然也考虑过加长电磁铁的磁极的方法，但不利于转动起重台架的小型化。
另一方面，在采用二重散乱体法时，为了扩大照射范围，有一种增加散乱体厚度的方法。但是，因波束在散乱体内减速，故一旦增加了厚度，则体内的波束射程变短。因此，可使用的二重散乱体的厚度也受到了限制。为了增大二重散乱体的厚度，同时确保体内射程，必须加大波束能量，使加速器大型化。
发明内容
本发明目的在于，提供在不用强化加速器或照射范围扩大装置的性能的情况下、具有大的照射范围并可确保照射范围中的放射线线量分布的平坦性的放射线照射装置及放射线照射方法。
本发明的放射线照射装置，它是一种将从加速器输送来的放射线波束向配设在照射台上的被照射部位进行照射的装置，包括：对放射线波束进行遮断的波束遮断装置；为了在包含由多次的放射线波束的照射所形成的重叠区域在内的多个照射区域中能照射到被照射部位整个面、对照射台的位置进行控制的位置控制装置；以及使各照射区域的重叠区域中的线量分布中具有坡度、在包含由多次的放射线波束的照射所形成的重叠区域在内的被照射部位整个面上使线量分布平坦化的多叶式准直仪控制装置。
本发明中的放射线照射装置的效果是，在向照射台上配设有从加速器输送来的放射线波束的被照射部位进行照射的放射线照射装置中，由于具有：对放射线波束进行遮断的波束遮断装置；为了在包含由多次的放射线波束的照射所形成的重叠区域在内的多个照射区域中能照射到被照射部位整个面、对照射台的位置进行控制的位置控制装置；以及使各照射区域的重叠区域中的线量分布中具有坡度、在包含由多次的放射线波束的照射所形成的重叠区域在内的被照射部位整个面上使线量分布平坦化的多叶式准直仪控制装置，由此，可照射大的被照射部位，在该场合，也能容易得到线量分布的平坦度。
附图说明
图1为本发明的放射线照射系统的结构图。
图2为图1的放射线照射装置的方框图。
图3为图1的放射线照射系统中的转动起重台架及放射线照射装置的结构图。
图4为表示图3的放射线照射装置的多叶式准直仪构造的概念图。
图5为表示图3的放射线照射装置的波峰过滤器功能的概念图。
图6为表示图3的放射线照射装置的补偿过滤器功能的概念图。
图7为图3的放射线照射装置的控制装置方框图。
图8为表示本发明的实施形态1的照射范围形态的俯视图。
图9为图8的照射范围的A-A剖面的各照射区域的线量分布图。
图10为表示本发明的实施形态1的照射范围参数的俯视图。
图11为图10的A-A剖面的线量分布图。
图12为说明实施形态1中的多叶式准直仪的叶片动作的概念图。
图13为说明与图12的第1照射区域对应的多叶式准直仪的叶片动作的俯视图。
图14为表示图13的叶片动作的途中状态的俯视图。
图15为说明与图12的第2照射区域对应的多叶式准直仪的叶片动作的俯视图。
图16为表示图15的叶片动作的途中状态的俯视图。
图17为实施形态1中的2个照射区域过于接近场合的线量分布图。
图18为实施形态1中的2个照射区域过于分离场合的线量分布图。
图19为无重叠区域的2个照射区域场合的线量分布图。
图20为重叠区域中无线量分布的坡度场合的线量分布图。
图21为2个照射区域离开场合的线量分布图。
图22为2个照射区域的局部重叠时的线量分布图。
图23为说明本发明的实施形态2的放射线照射装置的多叶式准直仪的叶片动作的俯视图。
图24为采用本发明的实施形态3的放射线照射装置时的线量分布图。
图25为采用本发明的实施形态4的放射线照射装置的照射范围的俯视图。
图26为图25的A-A剖面的线量分布图。
图27为表示本发明的实施形态4的与放射线照射装置的多叶式准直仪的叶片的线量坡度平行的动作的俯视图。
图28为图27的C-C剖面的线量分布图。
图29为表示本发明的实施形态4的与放射线照射装置的多叶式准直仪的叶片的线量坡度垂直的动作的俯视图。
图30为图29的C-C剖面的线量分布图。
图31为采用本发明的实施形态4的放射线照射装置的照射范围的俯视图。
图32为图31的A-A剖面的线量分布图。
图33为说明本发明的实施形态5的放射线照射装置的多叶式准直仪的叶片动作的俯视图。
图34为表示图33的叶片的移动途中状态的俯视图。
图35为说明本发明的实施形态6的放射线照射装置的补偿过滤器的剖视图。
图36为表示图35的补偿过滤器动作的概略图。
图37为驱动图35的补偿过滤器的驱动机构及其位置读出机构的结构图。
具体实施方式
[实施形态1]
图1为本发明的包含放射线照射装置在内的放射线照射系统的结构图。图2为图1的放射线照射系统中的放射线照射装置的方框图。图3为图1的放射线照射系统中的转动起重台架及放射线照射装置的结构图。图4为表示图3的放射线照射装置的多叶式准直仪构造的概念图。图5为表示图3的放射线照射装置的波峰过滤器结构的概念图。图6为表示图3的放射线照射装置的补偿过滤器结构的概念图。图7为图3的放射线照射装置的控制装置方框图。下面对作为放射线照射装置一例的放射线治疗装置进行说明，本发明不限定于此例，可适用于各种放射线照射装置。
放射线照射系统包括：发生质子波束或碳波束(C6+)、使其在患者的体内加速到所需的射程那样程度能量的加速器1；将波束输送到各治疗室2的波束输送系统3；可将波束的照射方向变更到从患者4的所需方向进行照射的圆筒形的转动起重台架5；以及将波束向患者4进行照射的放射线照射装置6。波束以称之为笔形波束的收缩成细长的状态从加速器1向治疗室2进行输送。患者4被固定在治疗室2的照射台7上。有时也可不使用转动起重台架5而是使用水平通道(日文：ポ一ト)或垂直通道等的固定波束线。
放射线照射装置6，包括：进行多次的放射线波束照射用的波束遮断装置8；为了在包含由多次的放射线波束的照射所形成的重叠区域在内的多个照射区域中能照射到被照射部位整个面的位置控制装置9；以及使各放射线波束的照射区域的重叠区域中的线量分布中具有坡度、在包含由多次的放射线波束的照射所形成的重叠区域在内的被照射部位整个面上使线量分布平坦化的多叶式准直仪控制装置10。
波束遮断装置8，具有：计测放射线线量、在达到规定线量时将放射线波束遮断的线量监视器11；以及对线量监视器11进行控制的波束遮断部12。位置控制装置9，具有：搭载患者进行移动的照射台7；以及使照射台7移动、在被照射部位的所需的位置上与放射线波束位置对准的位置控制部13。多叶式准直仪控制装置10，具有：多叶式准直仪14和多叶式准直仪控制部15，该多叶式准直仪14能可变地将放射线波束的至少一部分遮断以形成所需的形状和所需的线量分布的照射区域，多叶式准直仪控制部15对多叶式准直仪14进行控制，使通过各放射线波束的照射所形成的照射区域成为所需的形状，同时使各自的照射区域的重叠区域中的线量分布中具有坡度，通过多次的放射线波束的照射，使包括重叠区域在内的被照射部位整个面上的线量分布平坦化。
放射线照射装置6由放射线照射部6a、照射台7、控制装置16、显示器16a构成。如图3所示，包括：将由波束输送系统3输送来的波束扩大、形成照射范围的照射范围扩大装置17；对照射范围中含有的粒子线的照射线量进行监视、当照射到规定的线量的时刻能自动地将波束遮断的线量监视器11；沿着波束轴的方向、即对体内的线量分布在深度方向上进行控制的波峰过滤器(日文：リツジフイルタ)18；将放射线波束的一部分遮蔽、将适合于治疗的照射区域切出的多叶式准直仪14；调整波束射程的补偿过滤器19；产生X线的X线管20；以及影像放大器21。影像放大器21也可以是X线胶片或者其它影像系统。
控制装置16，包括：对线量监视器11以及对波束的遮断进行控制的波束遮断部12；对多叶式准直仪14进行控制、在被照射部位上形成适合于治疗的照射区域的多叶式准直仪控制部15；对从影像放大器21得到的X线透过图像进行处理、由显示器16a作出显示的显示部22；以及对驱动照射台7的驱动装置进行控制的位置控制部13。控制装置16被配设在与治疗室2分离的场所，由技师进行调整，一边观察显示器16a一边进行远距离操作。
在放射线照射部6a中，使用多叶式准直仪14、照射范围扩大装置17、波峰过滤器18和补偿过滤器19，在被照射部位内作成波束的均一的线量分布。通常是将照射设计成被照射部位的目标内的线量分布在±2.5％以内成为相同的状态。
照射范围扩大装置17，其上述的摆动机构式(日文：ワブラ)电磁铁或二重散乱体等由与以往相同的装置所构成。
如图5所示，多叶式准直仪14由许多被称之为叶片23的构造物构成。叶片23具有不能透过波束(箭头B)那样的材质、厚度及结构，以相对的配对形式构成。叶片23可分别独立地沿直线方向移动(箭头R、L)。在每1片叶片23上，连接着未图示的驱动装置和位置检测用的未图示的位置检测装置。通过远距离操作来控制各叶片23，便可在被照射部位上形成任意形状的照射区域。驱动装置和位置检测装置由多叶式准直仪控制部15进行控制。
如图6所示，波峰过滤器18是一种将称之为波峰(日文：リツジ)24的构造物多个并列成洗涤板状的装置，波峰24根据不同的场所变化厚度。波峰24的形状通过详细的计算进行设计。波束(箭头)在通过照射范围扩大装置17之后，再通过各种厚度的波峰过滤器18，根据其厚度进行减速。这样，在波峰过滤器18的上游，波束虽然基本上均是单一的能量，但通过波峰过滤器18，成为了带有各种能量的波束。并且利用上游的散乱效果，使波束具有了各种各样的角度，故这些能量不同的波束在波峰过滤器18的下游，以相互混合的状态到达患者4。
如图7所示，补偿过滤器19也被称之为“鲍勒斯”(日文：ボ一ラス)，通常由聚乙烯等制成。该形状的作用是能使波束的射程与被照射部位25的最深部相吻合。因此，补偿过滤器19的形状，应根据与被照射部位25从哪一方向进行照射而有所不同，对各个被照射部位25进行制作。补偿过滤器19被安装在多叶式准直仪14上具有的未图示导轨状的机构上。通过使预先安装在未图示的台座上的补偿过滤器19滑动，可安装在多叶式准直仪14上。
放射线治疗装置，具有用于照射计划的未图示的治疗计划装置。需对每个被照射部位25进行照射计划。治疗计划是从治疗计划装置的末端，根据由被照射部位25的X线CT得到的图像信息，输入照射的方向和被照射部位25的形状等。根据该信息，治疗计划装置自动地计算多叶式准直仪14的叶片23的开度、使用的波峰过滤器18以及制作补偿过滤器19用的数据等，向文件夹(日文：フアイル)中输出。当放射线照射到被照射部位25时，根据该文件夹来进行放射线照射装置6的设定。
为了能高精度地照射被照射部位25，放射线照射装置6具有可使被照射部位25相对波束进行正确定位的定位装置。定位装置，具有产生X线的X线管20、X线胶片或影像放大器21，并参照所得到的X线透过图像来驱动照射台7。照射台7具有为了定位而向所需的方向进行移动用的未图示的驱动装置。一边观看X线透过图像一边远距离操作，通过使照射台7移动而使被照射部位与波束的位置对准。定位的精度通常是0.5mm～数mm左右。下面对本发明实施形态1的由放射线照射装置而使照射范围的扩大进行说明。图8为表示本发明实施形态1的放射线照射装置的照射范围的俯视图。图9为图8的照射范围的A-A剖面的线量分布图。上段表示各照射范围的线量分布，下段表示合计线量分布。图10为表示本发明的实施形态1的照射范围参数的俯视图。图11为图10的A-A剖面的线量分布图。以下的说明是将被照射部位的外形与照射范围的外形一致作为前提，故在主要的照射范围中也表示了被照射部位。所谓1照射，表示向1个照射区域进行的放射线照射的含义。在1照射中，包含着通过后述使叶片23的一部分移动而使照射区域的外缘形状依次变化、在该每次中进行多个的部分照射。
照射范围的放大方法，是由多叶式准直仪控制部15对局部重叠的第1照射区域和第2照射区域27进行造型，通过位置控制部13使被照射部位25移动，使局部重叠，但在不同的被照射部位25的场所形成照射区域，通过利用波束遮断部12对第1照射区域和第2照射区域分别进行照射而使照射范围放大。在以下的说明中，在说明多叶式准直仪14的叶片23的移动时，虽然未说明到多叶式准直仪控制部15，但始终是由多叶式准直仪控制部15进行控制的。同样，对于放射线的照射，也是受波束遮断部12的控制。另外，本说明中，各照射区域的形状是正方形。如图8所示，被照射部位25由用实线围住的正方形的第1照射区域26和用虚线围住的正方形的第2照射区域27所覆盖。第1照射区域26和第2照射区域27的重叠部分称为重叠区域28，未重叠部分称为非重叠区域29。图8中，重叠区域28和非重叠区域29的边界是直线，但未必一定是直线，也可是曲线。
将多叶式准直仪14的叶片23最大限度打开时的照射区域的最大开口是正方形。照射区域26、27各自的重叠区域28的线量，从非重叠区域29朝向重叠区域28、随着近似于直线的坡度而减少。其中，为了便于理解说明，线量减少的坡度不是阶梯状而是近似于直线。即，多叶式准直仪14的叶片23不是以步级单位移动，而是连续性移动。另外，第1和第2照射区域26、27的重叠区域28的合计线量分布是平坦状，其合计线量是按照与非重叠区域29的线量相等的状态进行照射。
下面，对求取局部重叠的2个照射区域26、27的重叠区域28的宽度以及叶片23的移动节距宽度的方法进行说明。为了确保大的照射范围，应尽量减少重叠区域28。但是，为了将关系到定位误差的线量分布的平坦度的误差控制在规定值以下，必须使重叠区域28充分地大。如图10所示，L1是多叶式准直仪14的叶片23打开到最大时的X轴方向的最大开口的宽度，L2是将2个照射区域局部重叠时的最大照射范围的X轴方向的宽度。重叠区域28的X轴方向的宽度Lo可以从定位误差dx和所需的平坦度的误差r中得到下列公式1。
Lo＝dx/r                                  …(1)
另外，照射台7的移动距离Lt，可通过Lt＝L1-Lo而得到。
最大照射范围的宽度L2，在与定位误差dx和重叠区域28的X轴方向的宽度Lo之间，可以成立公式2的关系。
L2＝2×L1-Lo＝2×L1-dx/r                  …(2)
表1表示了使用该公式2、在L1＝150mm、r＝2.5％时的定位误差dx与最大照射范围L2和必需的重叠区域的宽度Lo的关系。
[表1]定位误差与其它的参数的关系
 定位误差dxmm  最大照射范围L2mm  照射区域的重叠Lomm  照射台的移动距离Ltmm
  0.5     290     10     140
  1     280     20     130
  1.5     270     30     120
  2     260     40     110
  2.5     250     50     100
  3     240     60     90
  3.5     230     70     80
  4     220     80     70
  4.5     210     90     60
  5     200     100     50
例如，定位误差dx为3mm时，重叠区域的宽度Lo应为60mm，作为最大照射范围的宽度L2，可得到240mm。
下面，对求取叶片23移动的节距宽度的方法进行说明。在上述的说明中，对叶片23的位置是连续可变的形态作了说明，下面对叶片23的位置进行步级式控制进行说明。为了将线量分布的平坦度的误差r确保在规定值以下，只要将叶片23移动的最大节距宽度s设定在(Lo×r)以下即可。另外，如前所述，在考虑到多重散乱的场合，因散乱有利于线量分布的平均化，故减少了线量平坦度的误差r。
下面对为了得到上述的线量分布的叶片的动作步骤进行说明。图12为说明实施形态1中的多叶式准直仪14的叶片23的动作的概念图。图13为说明与图12的第1照射区域对应的多叶式准直仪14的叶片23的动作的俯视图。图14为表示图13的叶片23的动作的途中状态的俯视图。图15为说明与图12的第2照射区域对应的多叶式准直仪14的叶片23的动作的俯视图。图16为表示图15的叶片23的动作的途中状态的俯视图。本说明中，为了便于理解动作，将被照射部位的形状作成平行四边形，叶片23的移动方向与X轴相吻合，但也可是其它形状。
首先，对被照射部位25的长度进行测定，使用预先测定的定位误差dx和平坦度的误差r，如上所述，按照表1求出重叠区域28的宽度Lo和节距宽度s。其次，沿着被照射部位25的长轴，设定第1照射区域26和第2照射区域27，使多叶式准直仪14的叶片23的移动方向相对于线量的坡度保持平行，从第1照射区域26开始照射，然后进行第2照射区域27的照射。
图13是表示向第1照射区域26开始照射时的叶片23位置的俯视图。将用粗实线围住的多叶式准直仪14的叶片23的最大开口的宽度L1的X轴上的中心设定为X＝0。在叶片23的宽度方向的中心处，对叶片23端面的座标作出定义，将左侧、右侧的i编号的叶片23各自的右端面、左端面的座标分别作为XL(i)、XR(i)。将重叠区域28左端面的座标作为X*。对于叶片23配设有辅助操作装置(日文：オ-バライド)，左右的叶片可超越X＝0进行动作。将左叶片朝右方向的动作界限作为XLIML，将右叶片朝左方向的动作界限作为XLIMR。并且，将各叶片上的被照射部位的左端面、右端面的座标分别作为XTARL(i)、XTARR(i)。将不在被照射部位上的叶片的左侧、右侧各自的右端面、左端面设定为0。在照射第1照射区域26时，右侧的叶片除一部分之外，都一起进行相同的动作，故右侧叶片的左端面的座标XR(i)可作为共同的座标XR*。在照射第2照射区域27时，对于左侧叶片，同样被定义为共同的座标XL*。
第1照射区域26的叶片位置的初始设定，可以从公式3至公式6中得到。另外，图13的X轴将右方向作为正，将左方向作为负。
XL(i)＝min(XTARL(i)、XLIML)         …(3)
XR*＝X*                           …(4)
XR(i)＝max(XR*、XL(i))             …(5)
XR(i)＝min(XR(i)、XTARR(i))         …(6)
在此状态下，用线量监视器1 1检测出照射了一定的线量时，将波束停止。将该状态称为「部分线量满了」。接着，使「部分线量满了」复位，使右侧叶片位置按照公式7至公式9所示，每次以节距宽度s向右移动，照射到再次「部分线量满了」为止。
XR*＝XR*+s                        …(7)
XR(i)＝max(XR*、XL(i))             …(8)
XR(i)＝min(XR(i)、XTARR(i))         …(9)
图14表示叶片23在朝右方向移动到途中的状态。这样，反复每次以节距宽度s使叶片23向右移动，右侧的叶片中，停止左端面到达了被照射部位25的右端面的叶片23朝右方向的移动，当XR*到达了第1照射区域26的右端面时，结束第1照射区域26的照射。
接着，将照射台7移动规定的距离Lt，向第2照射区域27进行照射。此时的顺序是相对X轴对称地进行第1照射区域26的操作。即，叶片位置由公式10至公式13进行初始设定。图15表示叶片的初始设定状态。
XR(i)＝max(XTARR(i)、XLIMR)      …(10)
XL*＝X*                        …(11)
XL(i)＝min(XL*、XR(i))          …(12)
XL(i)＝max(XL(i)、XTARL(i))      …(13)
一旦照射至达到部分线量满了，停止波束，并按照公式14至公式16，每次以节距宽度s使左侧叶片的位置XL(i)向左移动。
XL*＝XL*-s                     …(14)
XL(i)＝min(XL*、XR(i))          …(15)
XL(i)＝max(XL(i)、XTARL(i))      …(16)
图16表示叶片23移动到左方向的途中状态。这样，反复每次以节距宽度s使叶片23向左移动，停止左侧叶片的右端面到达了被照射部位25的左端面的叶片23朝左方向的移动，当XL*到达了第2照射区域27的左端面时，终止第2照射区域27的照射，结束整个照射。
下面说明本发明的效果。图17为实施形态1中的2个照射区域过于接近场合的线量分布图。图18为实施形态1中的2个照射区域过于分离场合的线量分布图。图19为无重叠区域的2个照射区域场合的线量分布图。第1照射区域30和第2照射区域31中的线量分布是沿区域的整个面呈平坦状。图20为由图19的2个照射区域30、31的边界连接时的、B-B剖面的线量分布图。图21为图19的2个照射区域离开场合的B-B剖面的线量分布图。图22为图19的2个照射区域的局部重叠时的B-B剖面的线量分布图。
第1照射区域26与第2照射区域27的相对位置，有时因各种原因而发生偏差。即使是这种场合，若采用本发明，则可以看出，重叠区域28的合计线量的变动减少。即，如图17所示，即使是因定位的偏差而造成的2个照射区域过于太近的场合，也可将合计线量的平坦度控制在误差以内。又如图18所示，因定位的偏差而造成的2个照射区域过于分离的场合，也与过于太近的场合一样，可将合计线量的平坦度控制在误差以内。
对此，如图19所示，在单纯地进行分割照射时，因定位不准的原因会产生局部重叠区域或离开区域，线量分布的平坦度不充分。如图21所示，2个照射区域过于分离时会产生冷点，如图22所示，2个照射区域过于太近时会产生热点，上述2种场合，相对于所要求的线量，成为±100％的变动，大大地超过了放射线治疗中通常可容许的±2.5％的线量误差。
在上述的效果说明中，未考虑到散乱的效果。下面对于考虑到散乱效果的场合、使用概略性数值对本发明的效果进行说明。但是，体表面附近因散乱效果小，故下面的结论是大致适用于体表面附近的分布。在体内深部，由多重散乱引起的波束扩散用标准偏差σ的高斯分布可以近似。波束的能量250MeV的质子线的最大射程在水中约为37cm，散乱的σ是约8mm的高斯分布。图22中，在局部重叠的位置误差例如为3mm、热点的线量过剩部分为100单元/mm的场合，积分是300单元的过剩线量。
对于上述条件的散乱，在考虑了高斯分布的场合下，为了确保积分值的300单元，列出了标准化的公式17。
f(x)＝300/[sqrt(2π)σ]exp(-X2/2σ2)  …(17)
σ＝8mm时，可列出公式18。
f(x)＝15.0exp(-X2/2σ2)               …(18)
即，当x＝0时，在约15单元/mm以内，线量过剩可平坦化。这样，可以看出，在这样的单纯重叠时，即使是因多重散乱引起的最大限度平坦化的场合的单纯重叠时，由定位误差造成的线量的非一样性是很大的。
这种放射线照射装置，由于在2个照射区域的重叠部分可将线量作成倾斜，因此可扩大照射范围，并可容易地改善线量分布的平坦度。
另外，因可使坡度近似于直线，故可容易地进行各自照射区域与重叠区域对应的叶片操作。并且，由于线量坡度在叶片的移动方向上是平行状，因此若以一定速度拉开叶片，则可实现直线的坡度。
又由于可步级状地驱动叶片，因此可使叶片的驱动机构简单化。
又由于通过变更叶片的移动模式，可沿着被照射部位的形状来设计照射范围，因此可得到自由度大的放射线照射装置。
另外，通过远距离操作多叶式准直仪，可减少粒子线等对参于操作的人的影响。
并且，具有这种放射线照射装置的放射线治疗装置，可对大的被照射部位或细长的被照射部位等进行治疗。
另外，上述是对坡度近似于直线的例子作了说明，对于近似于曲线，也同样可扩大照射范围。
[实施形态2]
图23为说明本发明的实施形态2的放射线照射装置的多叶式准直仪的叶片动作的俯视图。
在实施形态1中，叶片的动作方向与线量分布的坡度平行，而在实施形态2中，叶片的动作方向与线量分布的坡度呈垂直。在此场合，在每次以局部照射进行规定线量照射时、即每次部分线量满了时，将覆盖重叠区域的叶片23从要求线量大的一方开始依次打开。图23中，是从叶片1与叶片A的一对开始依次打开。这样，第1照射区域26的照射结束后，使照射台7移动到规定的位置，对于右侧的第2照射区域27也是以对称性的顺序进行照射。在实施形态2中，因线量分布的坡度的最小步级由叶片宽度决定，故如表1所示，需要考虑叶片宽度s来决定重叠区域的宽度。
这种放射线照射装置，由于由叶片的宽度所组成的节距宽度，可调整重叠区域的线量分布的坡度，只要将叶片拉开，不受叶片定位精度的影响，平坦度的误差只是由叶片宽度来决定，因此可提高平坦度。另外，由于坡度相对于叶片的移动方向呈垂直，故只要使叶片的位置对准，即可实现多个照射区域的位置吻合。
[实施形态3]
图24为采用本发明的实施形态3的放射线照射装置时的线量分布图。
在实施形态1中，使重叠区域的线量以一定的坡度，从非重叠区域朝向邻接的照射区域减少，而在图23中，由于尤其是减少了对平坦度重要的重要区域32的线量分布的平坦度，因此，使重要区域32中的坡度平缓，与重要区域32相比，除其以外的重叠区域中的坡度呈突跳(日文：きつく)状。
这种放射线照射装置，可进一步减少重叠区域的线量重叠误差，可进行重点性的管理。
另外，线量分布是按照近似于直线的坡度而变化，但即使线量分布是按照近似于直线以外的折线、曲线等的坡度而变化，也可获得同样的效果。
[实施形态4]
图25为采用本发明的实施形态4的放射线照射装置的照射范围的俯视图。图26为该照射范围的线量分布图。图27为表示本发明的实施形态4的与放射线照射装置的多叶式准直仪的叶片的线量坡度平行的动作的俯视图。图28为被照射的照射区域的线量分布图。图29为表示本发明的实施形态4的与放射线照射装置的多叶式准直仪的叶片的线量坡度垂直的动作的俯视图。图30为在图29中被照射的照射区域的线量分布图。图31为采用本发明的实施形态4的放射线照射装置的照射范围的俯视图。图32为图31的照射范围的线量分布图。
实施形态4中，如图25所示，将3个照射区域组合，更加扩大了照射范围。在此场合，第1照射区域33和第3照射区域34与实施形态1的照射区域相同，但第2照射区域35是山形的线量分布。向第1照射区域33和第3照射区域34的照射与实施形态1或2相同，通过使叶片移动进行照射，可在重叠区域的线量分布中具有坡度。下面，参照图27对使叶片相对第2照射区域35的动作与线量坡度平行的场合进行说明。将叶片的初始位置作为中央部分的平坦区域位置的边界，只要每次部分线量满了时向左右打开叶片即可。另外，对于叶片的动作与线量坡度垂直的场合，图29表示该顺序。只需要在每次部分线量满了时，按顺序打开左右各自的1～10和A～K的叶片即可。
若使图27的重叠区域的坡度更加平缓，如图31所示，就可使重叠区域更大。在使重叠区域占据了多叶式准直仪的最大开口的一半以上时，在X2的区域中，3个照射区域33、34、35形成重叠，如图32所示，假设m是第2照射区域35的线量倾斜部分的倾斜度，L是多叶式准直仪的最大开口的宽度，X1是第2照射区域35的线量倾斜部分的宽度，X2是第2照射区域35的线量一定部分的宽度，则只需要将第1、第2、第3照射区域的宽度分别设定为L，即可照射到最大的区域。在此场合，公式19和公式20表示这些参数的关系。
L＝(2*X1+X2)                                 …(19)
m(X1+X2)＝1                                  …(20)
从公式19和公式20中，X1和X2可得出公式21和公式22。
X1＝L-1/m                                    …(21)
X2＝2/m-L                                    …(22)
这种放射线照射装置，可得到比2个照射区域重叠的场合更加大的照射范围。
并且，若使重叠区域的坡度更加平缓，则可使重叠区域更大，进一步提高线量分布的平坦度。
[实施形态5]
图33为说明本发明的实施形态5的放射线照射装置的多叶式准直仪的叶片动作的俯视图。图34为表示图33的叶片的移动途中状态的俯视图。
在患部，有时存在着不能接受到放射线照射的部分，该部分位于由被照射部位25中所围住而分离成小岛形状处。在这种照射时，如图33所示，必须将非照射区域36配设在被照射部位25中，例如，在照射身体躯干部时，就是要想减少向脊髓投射的线量的场合等。在这种场合，跨越非照射区域36，分割成第1照射区域26和第2照射区域27，通过采用实施形态1所示的控制，则可将非照射区域36的外周围住状地进行照射。
这种放射线照射装置，即使是位于由被照射部位围住而分离的、小岛形状的脊髓等重要内脏器官或对放射线敏感的内脏器官，也可对其周围的照射部位进行放射线照射。
[实施形态6]
图35为说明本发明的实施形态6的放射线照射装置的补偿过滤器的剖视图。图36为表示图35的补偿过滤器动作的概略图。图37为使图35的补偿过滤器移动的过滤器移动机构及过滤器核对机构的结构图。
以往，由于是对图35所示的三维形状不同的被照射部位25进行照射，因此，将补偿过滤器37、38分别按照第1照射区域和第2照射区域进行制作，在每次向各自的照射区域照射时进行调换。
然而，要将补偿过滤器37、38分别作成2种，较花费成本，在照射的途中需要进行补偿过滤器37、38的调换作业，给技师带来麻烦。
为此，实施形态6的放射线照射装置6，具有：与被照射部位25整体对应的1个补偿过滤器39；以及在该补偿过滤器39照射第1照射区域之后、为了照射第2照射区域而使其移动的过滤器移动机构40。过滤器移动机构40，具有：配设于多叶式准直仪框架41上的导轨42；在导轨42内滑动、安装有补偿过滤器39的台座43；以及驱动台座43的驱动装置44。驱动机构44由脉冲电机构成。另外，驱动机构44也可采用伺服电机、气缸等已知的方式。
作为一种误照射的对策，可在过滤器移动机构44上附加过滤器核对机构45，使补偿过滤器39的位置自动地在每个照射区域中进行核对，可提高放射线照射装置6的安全性。过滤器核对机构45可利用驱动机构44、即脉冲电机，对来自原点位置的脉冲数进行计数管理。在不进行用电位计(日文：ポテンシヨメ一タ)测定、或远距离驱动的场合，也可采取已知的方式，如在安装导轨上配设数档次的闩机构，使用配设于闩上的开关，读取补偿过滤器位置的机构等。
这种放射线照射装置，由于通过使1个补偿过滤器向左右移动，可对应于2个照射区域，因此可减少补偿过滤器的制作成本，又可减少调换的频度，以减轻患者和技师的负担。
另外，由于具有过滤器移动机构，故可提高补偿过滤器调换时的操作性，并可防止过滤器下落在患者周围。
另外，由于具有过滤器核对机构，故可提高对误照射的安全性。
上面已对由1个共用的补偿过滤器对应于向2个照射区域的照射的例子作了说明，但在向3个以上的照射区域照射时，也可同样地由共用的补偿过滤器来对应。

Claims (15)

1.一种放射线照射装置，将从加速器输送来的放射线波束照射到被配设在照射台上的被照射部位，其特征在于，包括：
对所述放射线波束进行遮断的波束遮断装置；
为了在包含由多次的所述放射线波束的照射所形成的重叠区域在内的多个照射区域中能照射到所述被照射部位整个面、对所述照射台的位置进行控制的位置控制装置；以及
多叶式准直仪控制装置，其使所述各照射区域的所述重叠区域中的线量分布中具有坡度、在包含由所述多次的放射线波束的照射所形成的所述重叠区域在内的所述被照射部位整个面上使线量分布平坦化。
2.如权利要求1所述的放射线照射装置，其特征在于，所述坡度能近似于直线。
3.如权利要求1所述的放射线照射装置，其特征在于，所述坡度具有不同的倾斜度，能近似于所连接的2个以上的直线。
4.如权利要求1所述的放射线照射装置，其特征在于，所述坡度呈阶梯状变化。
5.如权利要求1所述的放射线照射装置，其特征在于，所述坡度能近似于曲线。
6.如权利要求1所述的放射线照射装置，其特征在于，
所述多叶式准直仪控制装置具有配设有多个相对的叶片的多叶式准直仪，
所述多叶式准直仪控制装置，通过使至少一方的所述叶片移动，而从所述重叠区域与非重叠区域的边界朝其它照射区域的方向使向所述重叠区域照射的线量减少。
7.如权利要求6所述的放射线照射装置，其特征在于，所述多叶式准直仪可进行远距离操作。
8.如权利要求6所述的放射线照射装置，其特征在于，所述叶片的移动方向与所述线量的减少方向平行。
9.如权利要求6所述的放射线照射装置，其特征在于，所述叶片的移动方向与所述线量的减少方向垂直。
10.如权利要求1所述的放射线照射装置，其特征在于，所述被照射部位围住不照射放射线的区域。
11.如权利要求1所述的放射线照射装置，其特征在于，具有：对于至少2个以上的所述照射区域可共用的补偿过滤器；以及在从1个所述照射区域向其它的所述照射区域变更照射时、使所述补偿过滤器的位置移动至适合照射位置的过滤器移动机构。
12.如权利要求11所述的放射线照射装置，其特征在于，具有对所述补偿过滤器的位置进行核对的过滤器核对机构。
13.如权利要求1至12中任一项所述的放射线照射装置，其特征在于，被配设在放射线治疗装置中。
14.一种放射线照射方法，其特征在于，包括：
将需要照射放射线的被照射部位区分为局部重叠的2个照射区域的步骤；
以使向所述第1照射区域的重叠区域进行照射的线量分布具有坡度、该坡度从所述重叠区域与非重叠区域的边界朝第2照射区域减少而对第1照射区域进行放射线照射的步骤；
以使向所述第2照射区域的重叠区域进行照射的线量分布具有坡度、该坡度从所述重叠区域与非重叠区域的边界朝第1照射区域减少、且使所述被照射部位的线量分布平坦地进行照射的步骤。
15.一种放射线照射方法，其特征在于，包括：
将需要照射放射线的被照射部位区分为邻接的仅1个照射区域和局部重叠的3个照射区域的步骤；
以使向与第2或第3照射区域分别重叠的所述第1照射区域的2个重叠区域进行照射的线量分布具有坡度、该坡度从各自的所述重叠区域与第1照射区域的非重叠区域的边界分别朝第2或第3照射区域方向减少、从而对所述第1照射区域进行放射线照射的步骤；
以使向与第1或第3照射区域分别重叠的所述第2照射区域的2个重叠区域进行照射的线量分布具有坡度、该坡度从各自的所述重叠区域与第2照射区域的非重叠区域的边界分别朝第1或第3照射区域方向减少、并使仅与所述第1照射区域重叠的重叠区域中的合计线量分布平坦地进行照射的步骤；
以使向与第1或第2照射区域分别重叠的所述第3照射区域的2个重叠区域进行照射的线量分布具有坡度、该坡度从各自的所述重叠区域与第3照射区域的非重叠区域的边界分别朝第1或第2照射区域方向减少、并使仅与所述第1或第2照射区域重叠的重叠区域中的合计线量分布平坦地进行照射的步骤。
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