特許 7119073 旋回式放射線コリメータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-05

(45)【発行日】2022-08-16

(54)【発明の名称】旋回式放射線コリメータ

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20220808BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 K

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2020511728

(86)(22)【出願日】2017-06-20

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-06-25

(86)【国際出願番号】 US2017038256

(87)【国際公開番号】W WO2018203918

(87)【国際公開日】2018-11-08

【審査請求日】2020-06-11

(31)【優先権主張番号】62/502,472

(32)【優先日】2017-05-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】519392513

【氏名又は名称】ザップ サージカル システムズ， インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100137969

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 憲昭

(74)【代理人】

【識別番号】100104824

【弁理士】

【氏名又は名称】穐場 仁

(74)【代理人】

【識別番号】100121463

【弁理士】

【氏名又は名称】矢口 哲也

(72)【発明者】

【氏名】ウィルバー， レイモンド

(72)【発明者】

【氏名】アーカイアー， ユーネス

(72)【発明者】

【氏名】ビラング， マノーチャー

【審査官】石川 薫

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０６４５６９９１（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０４－２２１５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－０８２３００（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０７－０６７９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２４４１２３８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｎ ５／１０

Ｇ２１Ｋ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線コリメータアセンブリであって、
患者の療法用放射線治療のための線形加速器を含む、放射線源と、
その回転軸を中心として回転可能なコリメータホイールと
を備え、
前記コリメータホイールは、複数のコリメータチャネルを有し、前記複数のコリメータチャネルは、少なくとも、
前記コリメータホイール内に画定された第１のコリメータチャネルと、
前記コリメータホイール内に画定された第２のコリメータチャネルと
を含み、
前記第１および第２のコリメータチャネルのそれぞれは、前記コリメータホイールの前記回転軸と垂直である方向において半径方向に延在し、
前記複数のコリメータチャネルのそれぞれは、前記回転軸を中心とした前記コリメータホイールの外周縁の直径全体にわたって延在し、
前記コリメータチャネルは、療法用放射線ビームをコリメートして、前記患者の標的において要求される精密な寸法の所望のビーム形状を提供するように構成される、放射線コリメータアセンブリ。

【請求項2】

前記第１および第２のコリメータチャネルのそれぞれは、前記回転軸が延在する前記コリメータホイールの中心を通して通過する、請求項１に記載の放射線コリメータアセンブリ。

【請求項3】

前記第１および第２のコリメータチャネルは、異なるサイズおよび／または形状である、前記請求項のいずれかに記載の放射線コリメータアセンブリ。

【請求項4】

前記複数のコリメータチャネルは、前記コリメータホイールに沿って規則的間隔で分散されている、前記請求項のいずれかに記載の放射線コリメータアセンブリ。

【請求項5】

前記複数のコリメータチャネルは、３つ以上のコリメータチャネルを備え、前記複数のコリメータチャネルは、同じまたは異なる形状であり、前記形状は、円形のボアまたは正方形の形状を含む、前記請求項のいずれかに記載の放射線コリメータアセンブリ。

【請求項6】

前記第１および第２のコリメータチャネルは、前記コリメータホイールを回転移動させ、前記第１および第２のコリメータチャネルのうちの１つを前記放射線源と整合させることによって、選択可能である、前記請求項のいずれかに記載の放射線コリメータアセンブリ。

【請求項7】

前記コリメータホイールを前記回転軸を中心として回転させるように、前記コリメータホイールと動作可能に結合されている、モータと、
前記モータと動作可能に結合され、選択されたコリメータチャネルの前記放射線源との整合に対応するコリメータ位置への前記コリメータホイールの回転を制御する、制御ユニットと
をさらに備える、前記請求項のいずれかに記載の放射線コリメータアセンブリ。

【請求項8】

前記制御ユニットは、前記コリメータ位置を検出するように構成された１つ以上のセンサと通信可能に結合されている、請求項７に記載の放射線コリメータアセンブリ。

【請求項9】

前記１つ以上のセンサは、１つ以上のエンコーダ読取機を備え、前記コリメータホイールは、前記複数のコリメータチャネルの整合に対応して位置付けられた複数のマーカを含む、請求項８に記載の放射線コリメータアセンブリ。

【請求項10】

放射線治療システムであって、
請求項１に記載の放射線コリメータアセンブリであって、前記コリメータアセンブリは、放射線ビームを前記線形加速器から前記コリメータホイールの１つ以上の選択されたコリメータチャネルを通して患者内の標的に送達するように構成されている、前記コリメータアセンブリと、
前記コリメータホイールを前記回転軸を中心として回転させるように、前記コリメータホイールと動作可能に結合されている、モータと、
前記モータと動作可能に結合され、１つ以上の選択されたコリメータチャネルの前記放射線源との整合に対応する位置への前記コリメータホイールの回転を制御する、制御ユニットと
を備える、放射線治療システム。

【請求項11】

前記制御ユニットは、前記コリメータホイールを回転させ、前記複数のコリメータチャネルの１つ以上の選択されたコリメータチャネルを前記放射線源と整合させるように構成され、前記１つ以上の選択されたコリメータチャネルは、１つ以上の所望の療法ビームに対応する、請求項１０に記載の放射線治療システム。

【請求項12】

非整合コリメータチャネルを含む前記放射線源に面した前記コリメータホイールの少なくとも一部を実質的に囲繞し、非整合コリメータチャネルを通した放射線の通過を阻止する一方、前記選択された整合されたコリメータチャネルを通した粒子ビームの通過を可能にする、コリメータ遮蔽体をさらに備える、請求項１０または１１に記載の放射線治療システム。

【請求項13】

治療の間、患者を監視するための１つ以上の撮像デバイスをさらに備える、請求項１０－１２のいずれかに記載の放射線治療システム。

【請求項14】

前記選択されたコリメータチャネルの前記放射線源との整合を監視または検証するように構成された光学ビーム整合特徴をさらに備える、請求項１０－１３のいずれかに記載の放射線治療システム。

【請求項15】

患者の療法用放射線治療のための線形加速器によって生成された治療ビームをコリメートするためのコリメータであって、前記コリメータは、
それを中心とした枢動特徴を有するコリメータホイールであって、前記コリメータホイールは、枢動軸を中心として回転可能である、コリメータホイールと、
前記コリメータホイールを通して延在する複数のコリメータチャネルと
を備え、
前記複数のコリメータチャネルのそれぞれは、それを中心として前記コリメータホイールが旋回される前記枢動軸と垂直である方向において半径方向に延在し、
前記複数のコリメータチャネルのそれぞれは、前記枢動軸を中心とした前記コリメータホイールの外周縁の直径全体にわたって延在し、
前記コリメータチャネルは、療法用放射線ビームをコリメートして、前記患者の標的において要求される精密な寸法の所望のビーム形状を提供するように構成される、コリメータ。

【請求項16】

前記複数のコリメータチャネルのそれぞれは、前記枢動軸と交差し、前記複数のコリメータチャネルは、同じまたは異なる形状であり、前記形状は、円形のボアまたは正方形の形状を含む、請求項１５に記載のコリメータ。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１７年５月５日に出願された米国仮出願第６２／５０２，４７２号の優先権の利益を主張する。上記文献の全ての内容は、参照することによって本明細書において援用される。

【0002】

（背景）
コリメータシステムの包括的目標は、源（例えば、ＬＩＮＡＣ）によって生産された放射線のビームを標的（例えば、患者の脳内の腫瘍）に送達することである。腫瘍を照射することが望ましいが、概して、周囲の健康な組織を照射しないことが望ましいため、各ビームのサイズおよび形状は、非常に重要である。放射線のビームの形状（例えば、直径または２Ｄ断面積）を制御するために、コリメータが、使用される。コリメータは、概して、放射線のビームを実質的に遮断するが、形成または機械加工された孔が、放射線がそれを通して伝送されることを可能にする、高密度放射線不透過性金属片である。より大きい放射線占有面積が、放射線源（例えば、ＬＩＮＡＣまたはコバルト）によって生産され得るが、しかし、コリメータを通して通過するように整合されるそれらの粒子のみが、それを通して標的に到達することを可能にされ、過剰粒子は、内部で吸収または散乱される。機械加工または形成されるコリメータの管状チャネルに加え、別の既存のタイプは、マルチリーフコリメータと呼ばれる。これらの従来の設計は、非常に複雑であり、嵩張り、かつ高価である。一実施例は、ビーム経路の内外を移動する、複数の薄いタングステンプレートを使用して、治療の間、所望のビーム暴露形状を発生させる、「マルチリーフコリメータ」である。本複雑な機構は、機械的故障を受けやすい。

【0003】

異なるサイズおよび形状の放射線治療標的は、異なるサイズおよび形状の放射線のビームを要求する。放射線ビームが高速かつ予測可能様式で変更されることを可能にする、システムおよび方法の必要性が存在する。さらに、小型で、信頼性があり、かつ低コストのままである、そのようなシステムの必要性が存在する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

（簡単な要約）
本発明は、放射線療法の分野に関し、特に、放射線療法の間、放射線治療ビームのサイズおよび形状を制御する、コリメータシステムおよび関連付けられた方法に関する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

第１の側面では、本発明は、その中に画定された複数のコリメータチャネルを有する、回転可能コリメータ本体またはコリメータホイールを含む、放射線コリメータアセンブリに関する。いくつかの実施形態では、コリメータチャネルは、コリメータホイールの回転軸と垂直に縦方向に延在し、ホイールの外周から延在し、中心を通して通過し、ホイールの反対外周から出る。コリメータホイールは、少なくとも部分的に、コリメータ遮蔽体によって囲繞されるが、少なくとも一部は、放射線源および患者標的と整合され、それを通る放射線ビームの通過を可能にする、選択されたコリメータチャネルを有する。いくつかの実施形態では、後部、コリメータホイールのＬＩＮＡＣに面した部分は、遮蔽体内に納設され、迷放射線が非選択コリメータチャネルを通して通過しないように防止する。コリメータ遮蔽体は、非整合チャネルのオリフィスから放出される任意の散乱放射線を遮断および吸収するように、好適な放射線吸収性材料、典型的には、タングステンまたはタングステン合金から加工される。

【0006】

別の側面では、コリメータ本体は、モータ式であり、選択されたコリメータチャネル幾何学形状の放射線源との高速かつ正確なコンピュータ制御される位置付けのために精密にインデックス付きされ、それによって、所望のビーム形状を標的において要求される精密な寸法に送達する。旋回式コリメータホイールを使用することによって、複数のサイズのビームが、１つの治療の間、利用されてもよく、２つ以上の選択されたコリメータ間で迅速かつ自動的に切り替えられてもよい。

【0007】

これらのコリメーションアセンブリは、コンピュータ制御によって急速に変更可能である一方、小型で、その簡略化において信頼性があり、かつ低コストのままである利点を有する。さらに、そのようなアセンブリは、単一モータを利用して、１つ以上のコリメータチャネルの選択間で切り替えることができる。本明細書に説明される本発明の側面は、迅速かつ精密に、Ｘ線暴露をアイソセンタにおいて１ｍｍから３０ｍｍ直径に変更させることができ、かつ多くの先行技術コリメータより確実に機能することができる、より信頼性がある放射線コリメータを可能にする。そのようなコリメータアセンブリは、例えば、脳腫瘍を治療するために、療法用放射線送達の運転中、ビーム開口の高速かつ自動化された（モータおよびコンピュータ制御式）変更を可能にする。

【0008】

本明細書に説明されるシステムコリメータは、嵩張りかつ経時的に機械的故障を受けやすい、従来の放射線治療システムにおいて一般に使用されるもの等の従来のブロックコリメータおよび／またはマルチリーフコリメータシステムの使用を要求せずに、ビームコリメーションを可能にする。

【0009】

一側面では、例示的放射線コリメータアセンブリは、放射線源と、その回転軸を中心として回転可能なコリメータホイールとを含む。コリメータホイールは、コリメータホイールの回転軸と略垂直に配列される、コリメータホイール内に画定された第１および第２のコリメータチャネルを含む、複数のコリメータチャネルを有する。コリメータは、付加的チャネル、例えば、３つ以上のチャネルを含むことができる。コリメータは、所望の任意の数のチャネル（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０チャネルまたはそれを上回る）を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１および第２のコリメータチャネルのそれぞれは、回転軸が延在するコリメータホイールの中心を通して通過する。好ましくは、コリメータチャネルの少なくともいくつかは、異なるサイズおよび／または形状である。いくつかの実施形態では、複数のコリメータチャネルは、コリメータホイールに沿って規則的間隔で分散される。

【0010】

別の側面では、第１および第２のコリメータチャネルは、コリメータホイールを回転移動させ、第１および第２のコリメータチャネルのうちの１つを放射線源と整合させることによって、選択可能である。コリメータホイールの選択的回転は、ホイールに動作可能に結合される、モータおよび制御ユニットによって、促進されることができる。いくつかの実施形態では、コリメータアセンブリは、コリメータホイールを回転軸を中心として回転させるように、コリメータホイールと動作可能に結合される、モータと、モータと動作可能に結合され、選択されたコリメータチャネルの放射線源との整合に対応するコリメータ位置へのコリメータホイールの回転を制御する、制御ユニットとを含む。いくつかの実施形態では、制御ユニットは、コリメータ位置を検出するように構成される、１つ以上のセンサと通信可能に結合される。１つ以上のセンサは、１つ以上のエンコーダ読取機を含むことができ、コリメータホイールは、マーカの検出が対応するコリメータチャネルの整合に対応するように、その上に位置付けられる複数のマーカを含む。

【0011】

別の側面では、そのようなコリメータアセンブリを利用する、放射線治療システムが、本明細書に提供される。例示的治療システムは、放射線ビームを放射線源からコリメータホイールの１つ以上の選択されたコリメータチャネルを通して患者内の標的に送達するように構成される、上記に説明されるような放射線コリメータアセンブリを含むことができる。そのようなシステムは、コリメータホイールを回転軸を中心として回転させるように、コリメータホイールと動作可能に結合される、モータと、モータと動作可能に結合され、１つ以上の選択されたコリメータチャネルの放射線源との整合に対応する位置へのコリメータホイールの回転を制御する、制御ユニットとを含むことができる。制御ユニットは、コリメータホイールを回転させ、１つ以上の選択されたコリメータチャネルを放射線源と整合させるように構成され、１つ以上の選択されたコリメータチャネルは、１つ以上の所望の療法ビームに対応する。

【0012】

別の側面では、治療システムは、コリメータ遮蔽体を含む。コリメータ遮蔽体は、非整合コリメータチャネルからの放射線を遮断する一方、選択された整合されたコリメータチャネルからの療法ビームの通過を可能にするように、療法の送達の間、コリメータ本体の少なくとも一部を囲繞するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、コリメータ遮蔽体は、選択された整合されたコリメータチャネルの入口オリフィスを除く、放射線源に面したコリメータホイールの一部を実質的に囲繞する。いくつかの実施形態では、コリメータ遮蔽体は、それを通して選択された整合されたコリメータチャネルの出口オリフィスが暴露される遮蔽体の軸交差点における開口と、選択されたチャネルを通した放射線ビームの進入を可能にするための整合されたチャネルの入口オリフィスにおける通路とを除く、コリメータ本体を実質的に囲繞する。円錐形形状の遮蔽体が、本明細書に提示される実施形態に描写されるが、コリメータ遮蔽体は、遮蔽体が、放射線が選択された整合されたチャネルを通して通過することを可能にする一方、非選択チャネルから放出される放射線を遮断する限り、種々の異なる形状で形成され得ることを理解されたい。

【0013】

さらに別の側面では、治療システムは、整合照合機構を含むことができる。そのような照合特徴は、レーザ光ビームを選択されたコリメータチャネルを通して指向し、出口オリフィスから発出するレーザ光ビームを検出する、光学レーザ光機構等の光学整合特徴を含むことができる。いくつかの実施形態では、治療システムはさらに、治療の間、患者を監視するための１つ以上の撮像デバイスを含む。

【0014】

いくつかの実施形態では、コリメータは、それを中心とした枢動特徴を有するコリメータ本体であって、コリメータ本体は、枢動軸を中心として回転可能である、コリメータ本体と、コリメータ本体を通して延在する、複数のコリメータチャネルであって、それぞれが、それを中心としてコリメータ本体が旋回される、枢動軸と略垂直である、複数のコリメータチャネルとを含む。いくつかの実施形態では、複数のコリメータチャネルのそれぞれは、枢動軸と交差する。

【0015】

別の側面では、療法の間、異なるサイズおよび／または形状の療法ビームを患者内の標的に送達する方法が、本明細書に提供される。例示的方法は、第１のコリメータチャネルをコリメータ本体内の複数のコリメータチャネルから選択することを含み、選択された第１のコリメータチャネルが、所望の第１の療法ビームに対応する。コリメータ本体は、コリメータ本体の回転軸に沿って治療システム内で回転可能であり、複数のコリメータチャネルは、サイズおよび／または形状で異なり、回転軸と略垂直に延在する。次に、コリメータ本体は、選択された第１のコリメータチャネルが放射線源と整合されるまで、回転軸に沿って回転され、次いで、第１の粒子ビームが、所望の第１の療法ビームを患者内の標的に指向するように、放射線源から選択された第１のコリメータチャネルを通して伝送される。そのような方法はさらに、コリメータ本体内の第２のコリメータチャネルを選択することを含むことができ、選択された第２のコリメータチャネルが、サイズおよび／または形状で第１の療法ビームと異なる所望の第２の療法ビームに対応する。コリメータ本体は、次いで、選択された第２のコリメータチャネルが放射線源と整合されるまで、回転軸に沿って回転され、次いで、第２の粒子ビームが、所望の第２の療法ビームを患者内の標的に指向するように、放射線源から選択された第２のコリメータチャネルを通して伝送される。いくつかの実施形態では、選択された第１のコリメータチャネルが整合されるまで、コリメータ本体を回転させることは、システムの制御ユニットのセンサが、第１のコリメータチャネルの整合に対応するコリメータ位置を示す、コリメータ本体上に配置されるマーカを検出するまで、コリメータ本体を回転させることを含む。そのような方法はさらに、レーザ光ビームをコリメータチャネルを通して伝送することによって、第１のコリメータチャネルの放射線源との整合を検証し、第１のコリメータチャネルの出口開口から放出されるレーザ光ビームを検出することを含むことができる。

【0016】

本発明の種々の側面および詳細は、図および下記に提供される説明に描写される例示的実施形態を参照することによってさらに理解され得る。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
放射線コリメータアセンブリであって、
放射線源と、
その回転軸を中心として回転可能なコリメータホイールと
を備え、
前記コリメータホイールは、複数のコリメータチャネルを有し、前記複数のコリメータチャネルは、少なくとも、
前記コリメータホイール内に画定された第１のコリメータチャネルと、
前記コリメータホイール内に画定された第２のコリメータチャネルと
を含み、
前記第１および第２のコリメータチャネルは、前記コリメータホイールの前記回転軸と略垂直に配列されている、放射線コリメータアセンブリ。
（項目２）
前記第１および第２のコリメータチャネルのそれぞれは、前記回転軸が延在する前記コリメータホイールの中心を通して通過する、項目１に記載の放射線コリメータアセンブリ。
（項目３）
前記第１および第２のコリメータチャネルは、異なるサイズおよび／または形状である、前記項目のいずれかに記載の放射線コリメータアセンブリ。
（項目４）
前記複数のコリメータチャネルは、前記コリメータホイールに沿って規則的間隔で分散されている、前記項目のいずれかに記載の放射線コリメータアセンブリ。
（項目５）
前記複数のコリメータチャネルは、３つ以上のコリメータチャネルを備える、前記項目のいずれかに記載の放射線コリメータアセンブリ。
（項目６）
前記第１および第２のコリメータチャネルは、前記コリメータホイールを回転移動させ、前記第１および第２のコリメータチャネルのうちの１つを前記放射線源と整合させることによって、選択可能である、前記項目のいずれかに記載の放射線コリメータアセンブリ。
（項目７）
前記コリメータホイールを前記回転軸を中心として回転させるように、前記コリメータホイールと動作可能に結合されている、モータと、
前記モータと動作可能に結合され、選択されたコリメータチャネルの前記放射線源との整合に対応するコリメータ位置への前記コリメータホイールの回転を制御する、制御ユニットと
をさらに備える、前記項目のいずれかに記載の放射線コリメータアセンブリ。
（項目８）
前記制御ユニットは、前記コリメータ位置を検出するように構成された１つ以上のセンサと通信可能に結合されている、項目７に記載の放射線コリメータアセンブリ。
（項目９）
前記１つ以上のセンサは、１つ以上のエンコーダ読取機を備え、前記コリメータホイールは、前記複数のコリメータチャネルの整合に対応して位置付けられた複数のマーカを含む、項目８に記載の放射線コリメータアセンブリ。
（項目１０）
放射線治療システムであって、
項目１に記載の放射線コリメータアセンブリであって、前記コリメータアセンブリは、放射線ビームを前記放射線源から前記コリメータホイールの１つ以上の選択されたコリメータチャネルを通して患者内の標的に送達するように構成されている、前記コリメータアセンブリと、
前記コリメータホイールを前記回転軸を中心として回転させるように、前記コリメータホイールと動作可能に結合されている、モータと、
前記モータと動作可能に結合され、１つ以上の選択されたコリメータチャネルの前記放射線源との整合に対応する位置への前記コリメータホイールの回転を制御する、制御ユニットと
を備える、放射線治療システム。
（項目１１）
前記制御ユニットは、前記コリメータホイールを回転させ、前記複数のコリメータチャネルの１つ以上の選択されたコリメータチャネルを前記放射線源と整合させるように構成され、前記１つ以上の選択されたコリメータチャネルは、１つ以上の所望の療法ビームに対応する、項目１０に記載の放射線治療システム。
（項目１２）
非整合コリメータチャネルを含む前記放射線源に面した前記コリメータホイールの少なくとも一部を実質的に囲繞し、非整合コリメータチャネルを通した放射線の通過を阻止する一方、前記選択された整合されたコリメータチャネルを通した粒子ビームの通過を可能にする、コリメータ遮蔽体をさらに備える、項目１０または１１に記載の放射線治療システム。
（項目１３）
治療の間、患者を監視するための１つ以上の撮像デバイスをさらに備える、項目１０－１２のいずれかに記載の放射線治療システム。
（項目１４）
前記選択されたコリメータチャネルの前記放射線源との整合を監視または検証するように構成された光学ビーム整合特徴をさらに備える、項目１０－１３のいずれかに記載の放射線治療システム。
（項目１５）
コリメータであって、
それを中心とした枢動特徴を有するコリメータ本体であって、前記コリメータ本体は、枢動軸を中心として回転可能である、コリメータ本体と、
前記コリメータ本体を通して延在する複数のコリメータチャネルと
を備え、
前記複数のコリメータチャネルのそれぞれは、それを中心として前記コリメータ本体が旋回される、前記枢動軸と略垂直である、コリメータ。
（項目１６）
前記複数のコリメータチャネルのそれぞれは、前記枢動軸と交差する、項目１５に記載のコリメータ。
（項目１７）
治療システムの放射線源からの放射線ビームを用いて患者を治療する方法であって、前記方法は、
第１のコリメータチャネルをコリメータ本体内の複数のコリメータチャネルから選択することであって、前記選択された第１のコリメータチャネルは、所望の第１の療法ビームに対応し、前記コリメータ本体は、前記コリメータ本体の回転軸に沿って前記治療システム内で回転可能であり、前記複数のコリメータチャネルは、サイズおよび／または形状で異なり、前記回転軸と略垂直に延在する、ことと、
前記選択された第１のコリメータチャネルが前記放射線源と整合されるまで、前記コリメータ本体をその前記回転軸に沿って回転させることと、
前記所望の第１の療法ビームを前記患者内の標的に指向するように、第１の粒子ビームを前記放射線源から前記選択された第１のコリメータチャネルを通して伝送することと
を含む、方法。
（項目１８）
第２のコリメータチャネルを前記コリメータ本体内の前記複数のコリメータチャネルから選択することであって、前記選択された第２のコリメータチャネルは、サイズおよび／または形状で前記第１の療法ビームと異なる所望の第２の療法ビームに対応する、ことと、
前記選択された第２のコリメータチャネルが前記放射線源と整合されるまで、前記コリメータ本体を前記回転軸に沿って回転させることと、
前記所望の第２の療法ビームを前記患者内の前記標的に指向するように、第２の粒子ビームを前記放射線源から前記選択された第２のコリメータチャネルを通して伝送することと
をさらに含む、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記選択された第１のコリメータチャネルが整合されるまで、前記コリメータ本体を回転させることは、前記システムの制御ユニットのセンサが、前記第１のコリメータチャネルの整合に対応するコリメータ位置を示す、前記コリメータ本体上に配置されるマーカを検出するまで、前記コリメータ本体を回転させることを含む、項目１７または１８に記載の方法。
（項目２０）
レーザ光ビームを前記コリメータチャネルを通して伝送することによって、前記第１のコリメータチャネルの前記放射線源との整合を検証し、前記第１のコリメータチャネルの出口開口から放出される前記レーザ光ビームを検出することをさらに含む、項目１７－１９のいずれかに記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、それを通して通過するコリメータチャネルを有する、例示的旋回式コリメータホイールの断面を示す。

【0018】

【図2】図２は、円錐形遮蔽体上に搭載される、例示的旋回式コリメータホイールを示し、コリメータホイールは、ホイールが所望のコリメータ位置に来たときを感知する、磁気エンコーダ追跡器を有する。

【0019】

【図3】図３は、コリメータホイールのコリメータチャネルの出口開口部と、患者を監視するためのカメラとを含む、例示的円錐形遮蔽体の軸交差点を示す。

【0020】

【図4】図４は、位置間で駆動するように構成される、例示的コリメータホイールおよび関連付けられたモータと、放射線をコリメータホイールおよび関連付けられた特徴を通して通過させる、線形加速器とを示す。

【0021】

【図5】図５は、コリメータホイールの周縁を囲繞し、非整合チャネルのオリフィスを被覆する、別の例示的円錐形遮蔽体を示す。

【発明を実施するための形態】

【0022】

（詳細な説明）
本発明は、概して、放射線治療システムおよび使用方法に関し、特に、コリメータシステムは、放射線のコリメートされたビームの選択的制御および送達を提供する。

【0023】

図１は、それを通して通過するコリメータチャネル１４０を有する、旋回式コリメータホイール１００の断面図を示す。コリメータホイール１００は、その中に画定された、例えば、コリメータホイール１００の本体を通して機械加工された、縦方向に延在するチャネルまたはコリメータチャネル１０５、１１５、および１２５を有する。図は、図面の明確化のために標識されない、複数の他のチャネルを示す。コリメータチャネルは、種々のサイズ、直径、または形状であってもよい。いくつかの実施形態では、各コリメータチャネルは、異なる直径である。例えば、図１に示されるように、コリメータチャネル１０５は、コリメータチャネル１１５より大きいボアであり、これは、コリメータチャネル１２５より大きいボアである。各コリメータチャネルは、放射線入口開口１０６から出口開口１０７まで延在する。いくつかの実施形態では、入口開口１０６のサイズは、出口開口１０７のものより小さく、放射線が最終的に衝打する標的の辺縁における、最大限の放射線用量の送達を促進する。コリメータホイール１００は、選択されたコリメータチャネルが放射線源１１０と整合され、粒子放射線ビーム１１１が選択されたチャネルを通して通過することを可能にし、それによって、所望の療法ビームを患者内の標的１１２に提供するように回転される。図１の下に示されるコリメータホイール１００の側面外形では、入口および出口開口１５０が、コリメータホイール１００が軸１０１上で転回する円周を中心として可視である。本実施例では、コリメータホイール１００は、５０：１減速歯車箱および電気モータと結合する。いくつかの実施形態では、チャネル１０５および出口開口１０７は、丸みを帯びている。代替実施形態では、チャネルは、任意のサイズまたは形状、例えば、正方形であってもよいことを理解されたい。コリメータホイール１００は、任意の好適な材料から形成される、例えば、チタン合金から機械加工されることができる。コリメータホイール１００は、患者が静置する表面に対して垂直に配向されるように示されるが、コリメータホイール１００は、コリメータチャネルを通して通過する治療ビームが標的に指向される限り、任意の配向で構成され得ることを理解されたい。さらに、コリメータホイールは、８つのコリメータチャネルを有するように示されるが、そのようなコリメータホイールは、より多いまたはより少ないコリメータチャネルを含み得ることを理解されたい。

【0024】

図２は、コリメータ遮蔽体２１０上に搭載され、軸２０５上のコリメータ位置間で回転する、旋回式コリメータホイール２００の断面を示す。本実施形態では、コリメータ遮蔽体２１０は、放射線が非整合コリメータチャネルに進入しないように防止するように、放射線源に面したコリメータホイールの部分を実質的に納設する。コリメータホイールの回転位置は、例えば、コリメータホイールの周縁上に配置されるマーカを検出することによって、コリメータホイール２００の位置を監視する、１つ以上のセンサまたはエンコーダの使用によって、制御システムによって精密に制御されることができる。本実施形態では、コリメータホイールの位置は、エンコーダ読取機ヘッド２１５および２１６によって精密に監視され、これは、読取機ヘッド２１５および２１６の経路に隣接するコリメータホイール１００の内側周縁部２１４に添着される、薄いテープ状のエンコーダ細片を追跡する。制御システムは、エンコーダとエンコーダ細片との間の電磁相互作用の正確に位置決めされた変化によって生産された信号を検出する。内部周縁部２１４に添着されるエンコーダ細片およびエンコーダ読取機ヘッドの本組み合わせを使用して、制御システムは、ホイールが所望のコリメータ位置に来たときを感知する。また、コリメータ遮蔽体２１０の断面に示されるのは、ＬＩＮＡＣヘッド２３０であり、これは、選択されたコリメータの入口開口に送達される放射線源である。いくつかの実施形態では、イオンチャンバが、ＬＩＮＡＣヘッド２３０とコリメータホイール２００との間のコリメータ遮蔽体内に含まれる。代替位置エンコーダスキームは、歯車歯およびディボット等の機械的停止部および／または光学的に感知される位置マーカを含み得る。

【0025】

一側面では、上記に説明されるコリメータアセンブリおよび制御システムは、治療システムの中に組み込まれる。制御システムは、選択されたコリメータチャネルの放射線源との整合に対応する位置を選択するようにコリメータホイールの制御される回転を促進するように構成される、プロセッサを含み、選択されたコリメータチャネルは、所望の治療ビームに対応する。いくつかの実施形態では、治療システムは、治療医師が、１つ以上のコリメータチャネルと関連付けられた１つ以上の治療ビームを選択することを可能にする、ユーザインターフェースを含む。他の実施形態では、制御システムは、選択された治療過程に対応する、１つ以上のコリメータチャネルを自動的に判定する。

【0026】

図３は、コリメータチャネルの出口開口部と、患者を監視するためのカメラとを含む、円錐形遮蔽体の軸交差点を示す。コリメータホイール３００は、縁上で可視であり、選択されたチャネル出口開口３０５と、識別されておらず、したがって、ＬＩＮＡＣと整合されない、他の開口（下層にあり、不可視である）とを含む。モータ３１５は、コリメータホイール３０５を、所望の開口がＬＩＮＡＣと整合される、選択された位置に転回させる。いくつかの実施形態では、システムは、１つ以上のカメラ、例えば、放射線治療を受ける間、患者が監視されることを可能にするように位置付けられる、カメラ３１０を含む。エンコーダ解釈コンピュータサブシステム３２０は、信号をエンコーダ読取機ヘッド（図２参照）から受信し、コリメータホイール３００の精密な回転位置、故に、選択可能コリメータチャネルのいずれかの位置を算出する。例えば、フィードバックループでは、モータ制御コンピュータサブシステム３３０は、エンコーダが、選択されたコリメータがＬＩＮＡＣと整合されることを示すまで、モータ３１５をアクティブ化する役割を果たす。一側面では、システムは、異なるサイズの治療ビームを標的に指向するように、療法の間、選択コリメータチャネルと関連付けられた複数の位置間でコリメータホイール位置を変更するように構成される。

【0027】

図４は、位置間で駆動するモータに関連したコリメータホイールと、放射線を整合されたコリメータチャネルおよび関連付けられた特徴を通して通過させる、線形加速器との断面図を示す。

【0028】

示されるように、コリメータホイール４４９は、出口開口４５２および入口開口４５０を伴う、選択および整合されたチャネル４５１を有する。コリメータ遮蔽体４１０は、放射線源に面した部分に沿ってコリメータホイール４４９を囲繞し、粒子ビームがチャネル４５１の入口および出口オリフィスを通して通過することを可能にする一方、放射線が非整合チャネルに進入しないように防止する。本実施形態では、コリメータホイール４４９は、ブッシング４３４を伴うシャフト４５３を介して、所望の位置に選択的に転回され、シャフト４５３は、結合ブラケットおよび基部４２０を介して、歯車箱４４４と接続される。歯車箱４４は、モータ４４５に結合され、それによって駆動され、事前に定義された比率で旋回における減速を提供し、コリメータホイールが、転回され、放射線源、ＬＩＮＡＣヘッド４６０、およびＬＩＮＡＣ本体４６１の遠位辺縁と整合される程度に対して、微調整制御を可能にする。事前に定義された比率は、１０：１、２０：１、３０：１、４０：１、５０：１、６０：１、７０：１、８０：１、９０：１またはコリメータホイールおよび治療システムの所与の幾何学形状および所望の調節分解能のために好適な任意の比率であることができる。本実施形態では、エネルギー出口ＬＩＮＡＣヘッド４６０は、シールされたイオンチャンバ４０３に進入し、これは、イオンチャンバに進入する放射線が、Ｘ線ビーム強度に比例する測定可能イオン化電流を生産するであろうという事実から、用量、用量率、および場対称性を監視することを可能にする。

【0029】

本実施形態では、機械的整合は、光学ビーム技法を使用して最適化される。これは、イオンチャンバ４０３から入口開口４５０の中への放射線の伝達を最大限にする利点を有する。本目的のために、システムは、レーザを保持するレーザ遮蔽体搭載部４１６を含み、そこからのビームは、ミラー４１５によって直角に屈曲され、ダイヤフラム虹彩レンズ４１９の中に指向され、その後、レーザ光は、遮蔽体４１０内に画定された遮蔽体ボア４２１を通して通過し、ビーム経路直角光学ミラー４２２に到達する。ビーム経路直角光学ミラー４２２は、光に対して反射性であるが、放射線に対して透過性であるため、適切に整合されたコリメータは、コリメータ４５１の出口開口４５２から放出されているレーザビームによって検出される一方、各機械の初期検証および照合において有用な機能である、一次放射線送達整合の機能性を維持することができる。

【0030】

図５は、図１に示される同一または類似コリメータホイールおよび関連付けられた構成要素と、非整合コリメータチャネルのオリフィスから放出される放射線を遮断および吸収する一方、粒子ビーム１１１が放射線源１１０から選択され整合されたコリメータチャネルを通して通過することを可能にし、所望の療法ビームを標的１１２に提供するように、コリメータホイールの周縁を実質的に囲繞する、円錐形コリメータ遮蔽体５１０とを伴う、別の例示的システムを示す。本実施形態では、コリメータ遮蔽体５１０は、非整合チャネルの任意のオリフィスを被覆する。いくつかの実施形態では、遮蔽体は、非整合チャネルの全て未満のオリフィスを被覆することができる。本明細書の実施形態のいずれかでは、遮蔽体は、非整合チャネルのオリフィスを被覆するための複数の遮蔽体構成要素を含むことができ、一体型構成要素であることは要求されないことを理解されたい。遮蔽体の種々の構成が、本明細書に説明される概念に従って実現されることができる。

【0031】

これらの構成要素は、本実施例では、特定の配列に示されるが、代替構成も、当業者によって理解されるであろうように、コリメータホイールを回転させる種々の他の手段を利用して実現され得ることを理解されたい。加えて、カメラ、イオンチャンバおよび光学ビーム整合特徴等のある要素は、省略され得る一方、依然として、上記に説明される本発明のある有利な側面を留保することを理解されたい。

【0032】

前述の明細書では、本発明は、その具体的実施形態を参照して説明されるが、当業者は、本発明が、それに限定されないことを認識するであろう。上記に説明される発明の種々の特徴および側面は、個々に、またはともに、使用されることができる。さらに、本発明は、明細書のより広範な精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に説明されるもの以外の任意の数の環境および用途において利用されることができる。明細書および図面は、故に、制限的ではなく、例証的と見なされるべきである。用語「～を備える」、「～を含む」、および「～を有する」は、本明細書で使用されるように、非限定的技術用語として読み取られるように具体的に意図されることが認識されるであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】