JPH04367669A - 放射線治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加速器利用の放射線治
療装置、特に定位的治療に好適な放射線治療装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】患部にＸ線等の放射線を照射する装置が
放射線治療装置である。この装置は、加速器で加速した
荷電粒子（電子線）をＸ線ターゲットに衝突させてＸ線
を発生し、このＸ線を患部に照射するものである。かか
る治療装置を図１１に示す。この図は、照射ガントリ８
のヘッド部の断面図である。このヘッド部には、偏向用
電磁石３、ターゲット４、センタコリメータ１８、平坦
化フィルタ１９、透過型電離箱９、コリメータブロック
１０があり、それらは次の機能を持つ。偏向用電磁石３
は加速器から搬送されてくる電子線（尚、一般的には荷
電粒子としてよい、以下同じ）１を曲げてターゲット４
に入射する。ターゲット４は荷電粒子からＸ線を発生さ
せる。センタコリメータ１８と、位置可変のコリメータ
ブロック１０はＸ線の照射野を制限する。平坦化フィル
タ１９は照射野内の線量分布を平坦にする。透過型線量
計９はその照射線量をモニタする。こうしてＸ線を患部
に照射する。このような放射線治療装置は特開昭６０ー
７８６４、特開昭５５ー２６９７４等に論じられている
。

【０００３】この従来例は、直径数ミリ程度の微小患部
の場合、患部以外の正常組織へもＸ線が照射されること
があり、好ましくないことも多い。そこで微小患部治療
用として開発されたのが定位的放射線治療装置である。 この装置は、スポット状Ｘ線を局所的な患部に集中して
照射するものである。集中とは、患部の周囲の広い空間
からスポット状Ｘ線を照射するとの意味である。定位的
放射線治療装置は、図１１の従来例を改良することによ
って構成できる。即ち、図１２に示すように、ガントリ
８の先端部にスポット孔２０Ａを有するコリメータ２０
を、取りつけるようにしたものである。スポット孔２０
Ａは円筒状のスポット孔であり、その吸収線量分布は、
図１３に示すように、スポット孔の径より大きくなるが
、従来に比しては大幅な絞り込みがなされていることが
わかる。

【０００４】この装置で定位的治療を実現するには、ガ
ントリ８を、図１４に示すように患部の周辺３６０°回
転させ、併せて患者自身も水平面に平行に規定ピッチ単
位に停止させながら回転させる。各停止位置毎にガント
リ８を３６０°回転させるようにすることによって、患
部を取りまく広い空間上の異なる角度からＸ線が照射す
ることになり、集中照射が可能となる。かかる定位的治
療装置の従来例には、特許出願公表平２ー５０３５２１
号や「ニューロサージェリ」（Ｖｏｌ．２２、Ｎｏ．３
、１９８８年、Ｐ．４５４〜Ｐ．４６４）の論文、「リ
ニア・アクセラレータ・アズ・ア・ニューロサージカル
・ツール・フォ・ステレオタクテック・ラデオサージェ
リ」（Ｌｉｎｅａｒ　Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ　ａｓ　
ａ　Ｎｅｕｒｏｓｕｒｇｉｃａｌ　Ｔｏｏｌ　ｆｏｒ　
Ｓｔｅｒｅｏｔａｃｔｉｃ　Ｒａｄｉｏｓｕｒｇｅｒｙ
）がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１１の例で明らかな
ように、線量分布が均一で広い照射野を得るため、Ｘ線
ターゲット４と被検体３０の患部とは、大きく距離が離
れている。その結果、定位的治療を実現するべく、この
装置で直径数１０ｍｍ以下の患部にＸ線を照射する場合
、Ｘ線ターゲット４と、コリメータ２０とも離れた関係
になるため、ターゲット４で発生したＸ線の中でコリメ
ータ２０のスポット孔２０Ａを通りぬけて患部に照射さ
れるのは、僅かとなる。

【０００６】本発明の目的は、Ｘ線ターゲットの放射Ｘ
線の線量を有効に使用可能とし、併せて局所的な患部の
吸収線量を周辺のそれよりも多くするようにする放射線
治療装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、コリメータの
スポット孔の入口にＸ線ターゲットを設置した（請求項
１）。

【０００８】更に本発明は、コリメータは内径がスポッ
ト孔を有する部材が着脱自在に設置されてなる構成とし
、該部材のＸ線入射側に支持部を介してＸ線ターゲット
を設置してなる構成とする（請求項２）。

【０００９】更に本発明は、支持部には、冷却水通路を
設けた（請求項３）。

【００１０】更に、本発明は、コリメータは、複数のス
ポット孔用の複数の部材挿入部を有し、該複数の部材の
各々は、照射用に指定時には内径がスポット孔を有する
部材が挿入され、照射用に非指定時にはＸ線遮蔽部材が
挿入されるものとし、且つ各部のＸ線入射側に支持部を
介してＸ線ターゲットを設置してなる構成とする（請求
項４）。

【００１１】更に、本発明は、コリメータのスポット孔
は、円筒状又は円錐状の形状とする（請求項５）。

【００１２】更に、本発明は、治療部位又は治療目的に
応じて定まる内径の大きさのスポット孔を有する部材を
選択的にコリメータに取りつけるようにした（請求項６
）。

【００１３】

【作用】本発明によれば、スポット孔を有するコリメー
タの入口側にＸ線ターゲットを設けたが故に、Ｘ線ター
ゲットからの放出Ｘ線が患部に大部分照射されることに
なり、放出Ｘ線の有効利用及び照射線量の増大をはかれ
る（請求項１〜６）。

【００１４】更に、本発明によれば、スポット孔を有す
る部材がコリメータに着脱自在に取りつけられるが故に
、コリメータの管理が容易となり、種々の口径のスポッ
ト孔の取りつけも自在となる（請求項２、６）。

【００１５】更に本発明によれば、Ｘ線ターゲットの加
熱を抑制でき（請求項３）、更には、不要なスポット孔
は遮蔽して必要なスポット孔のみを利用しての有効なＸ
線照射をすることができる（請求項４）。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例である。この図は照
射ガントリ８のヘッド部にターゲット付きコリメータ１
１を設置したときの断面図である。このヘッドの中には
、偏向用電磁石３、センタコリメータ１８、コリメータ
ブロック１０があり、それらは次の機能を持つ。偏向用
電磁石３は加速器から搬送されてくる荷電粒子１の進行
方向を変える。センタコリメータ１８と、位置可変のコ
リメータブロック１０は広がって利用できない荷電粒子
をとめる。ターゲット付きコリメータ１１は、ターゲッ
ト４で荷電粒子によりＸ線を発生させ、コリメータプラ
グ６で照射野を限定して細いＸ線ビームを形成する。 このプラグ６の出口先端に透過型線量計９を取りつけた
。透過型線量計９には並行平板型電離箱などをもちいる
。透過型線量計９は照射線量をモニタするものであり、
我国では法的に設置義務化されているものである。 モニタ結果は、線量の管理のために使用されるが、荷電
粒子の量を変えて、Ｘ線量を調整するために使用される
こともある。この線量計は、Ｘ線によって電離作用で発
生するイオン電子とを、検出するものであり、この時の
Ｘ線はそのまま出口側に透過する。

【００１７】次に、ターゲット付きコリメータ１１を図
２で説明する。この図はターゲット付きコリメータの断
面図である。ターゲット付きコリメータ１１は、ターゲ
ット４、ターゲット支持部５、コリメータプラグ６、コ
リメータ支持部７より成る。ターゲット４とプラグ６の
頭部との間には空間４Ａが存在する。ターゲット４には
Ｘ線の発生効率のよい大きな原子番号をもつ材料、例え
ば、金、タングステンなどを用いる。ターゲット支持部
５はアルミニウムなどの小さい原子番号の材料を用いて
余分なＸ線の発生を少なくする。ターゲット４では熱が
発生するのでターゲット支持部５の冷却水通路１２に冷
却水を流してその熱をとる。コリメータ支持部７とコリ
メータプラグ６はＸ線の遮蔽効果の大きい鉛、タングス
テンなどを用いる。コリメータ支持部７の内側とコリメ
ータプラグ６の外側にはねじ６Ａが切ってあり、コリメ
ータプラグ６を交換できるようになっている。この交換
を行うには、ターゲット支持部５を取りはずして、現在
取りつけられているプラグ６をはずし、代りのプラグを
取りつければよい。尚、プラグ６の構造及び支持部７と
の結合関係、及びコリメータ１１との関係等は、要はプ
ラグ６が着脱自在になっていればよい。プラグ６は、そ
の内部にスポット孔６Ｂを有し、Ｘ線ターゲット４から
の放射Ｘ線は、このスポット孔６Ｂを介して患者側へと
放出される。

【００１８】プラグ交換目的は、治療目的や患部の大き
さによって異なる大きさのスポット径を使うためである
。即ち、スポット孔６Ｂの径の大きさの異なるプラグを
種々用意しておき、治療目的や患部の大きさによって自
在に使い分けるべく、プラグ交換を行うのである。

【００１９】スポット孔６Ｂの形状には、入口側から出
口側まで同一径である円筒形状の場合、出口側程狭くな
る円錐形状の場合、出口側程大きくなる円錐形状の場合
の３つが考えられる。加工のしやすさでは円筒形状がよ
く、照射野と非照射野との境界が明確にできる点では、
出口側程大きくなる円錐形状がよい。図３にこの比較例
を示す。図３（イ）は円筒形状例、図３（ロ）は出口側
程大きくなる円錐形状である。図４には、電子線がＸ線
ターゲット４に衝突した場合に発生するＸ線の線量を角
度θとの関係で示した図である。θ＝０°が直進Ｘ線で
あり、線量最大である。θが大きくなるに従って線量は
少なくなるが、依然としてＸ線が放射されていることが
わかる。

【００２０】例えば、４ＭｅＶの電子を２ｍｍ程度ま厚
さを持つ金Ａｕに入射させた場合、照射線量が半分とな
る角度はθ＝１０°〜２０°である。この結果、図３（
イ）、（ロ）に示すように、直進Ｘ線の他に非直進Ｘ線
が放射されることになる。即ち、電子線は点であるのに
対して放出Ｘ線はコーンビームの如く広がりを持ったＸ
線となる。この結果、円筒孔の場合、図３（イ）に示す
ようにコリメータの一部をつきぬけて放出されることが
あり、一方照射野は円筒孔の出口の大きさ（即ち円筒孔
の大きさ）に設定していることから、この照射野よりも
大きな余分照射野が形成されてしまう。この余分な照射
野とは、非照射野のことであり、従って、円筒形では、
照射野と非照射野との区別がつきにくい欠点を持つ。一
方、図３の（ロ）の円錐形状の場合、スポット孔６Ｂが
出口側に広がりを持ち、且つこの出口部での口径Ｄ照射
野を決定しているため、非照射野との境界は明らかにわ
かる。

【００２１】尚、プラグ６の交換の他に、Ｘ線ターゲッ
ト４の厚みや材料を変更させることによって異なるエネ
ルギーのＸ線が発生するため、Ｘ線ターゲット４自体も
交換可能にしておくことが好ましい。この場合、プラグ
６と一体として交換してもよく、別々に交換するように
してもよい。

【００２２】本実施例によれば、ターゲットと患部との
距離が短くできることになった。患部における吸収線量
はターゲットからの距離の自乗に反比例する故に、同一
ターゲットのもとで線量の増大をはかれる。

【００２３】更に、図５に示すように、照射ガントリ８
を患部１３の周囲に回転させ、この回転中にＸ線の照射
を行わせれば、３６０°分の異った角度からスポット状
Ｘ線２が患部１３に照射されたことになり、患部１３で
の吸収線量を周辺部のそれよりもさらに大きくすること
ができる。更に、この場合、被検体を動かして照射角度
を変えるようにして、これとガントリ８との回転との組
合せ（例えば特許出願公表平２ー５０３５２１号の如く
）により、広汎な角度からの集中照射が達成できる。

【００２４】図６は、スポット孔を複数有するコリメー
タの各スポット状にＸ線ターゲットを取りつけた実施例
図である。この図は照射ガントリ８のヘッド部の断面図
である。照射ガントリ８のヘッド部の構成は、複数のタ
ーゲットとコリメータを持つターゲット付コリメータ１
４、偏向用電磁石３、遮蔽材１５、透過型線量計９であ
る。その機能を説明する。二つの偏向用電磁石３は、そ
れぞれの励磁電流を操作することで、電子線１の進行方
向を変えて、ターゲット付きコリメータ１４の各ターゲ
ットに分配し、入射させる。遮蔽材１５は、広がってタ
ーゲットからそれた電子線をとめる。複数のターゲット
を持つターゲット付きコリメータ１４は、Ｘ線を発生さ
せ、患部に向かう細いＸ線２のみを通過させる。透過型
線量計９は、患部１３に照射するＸ線２の照射線量をモ
ニタする。

【００２５】次に、図６で示した複数のターゲットを持
つコリメータ１４の実施例を図７に示す。これは、複数
のスポット孔１４Ａを持つ円筒形状のコリメータ１４と
、各スポット孔１４Ａの入口側に個別に設置した複数の
ターゲット４と、これを支持する支持部５より成る。 各スポット孔１４Ａは患部１３位置にその延長線上で一
点集束するような所定の傾斜孔である。ターゲット支持
部５は、アルミニウムなどの小さい原子番号の材料を用
いて、広がった電子線が入射したときのＸ線の発生を少
なくする。本実施例のコリメータにより、ターゲットと
患部の距離を短くでき、そうでないときよりも患部吸収
線量率を多くできる。また、異なった方向から細いＸ線
を患部に照射できるので、患部の吸収線量を周辺のそれ
よりもさらに大きくすることができる。

【００２６】図８は、他の実施例図である。これは、ス
ポット孔は傾斜孔であることから、この傾斜孔へ電子線
を直進させるべく電子線の軌道制御をはかったものであ
る。電子線の直進化をはかるには、スポット孔もその直
進化を受け入れやすい傾斜孔とすべきである。そこで、
コリメータの入口表面は凸レンズ面の形状の如くし、且
つその表面に沿って放射状にスポット孔１４Ａを形成し
た。そして、２つの電磁石３Ａで、図に示す如く、電子
線の軌道の制御を行い、選択スポット孔へ電子線を直進
させるようにした。

【００２７】更に図８を詳述する。２つの電磁石３Ａは
、同一の平面上に設けてあり、その磁場の向きは両方と
もこの平面に垂直である。加速器から電子線が搬送され
てくる軸と患部もこの平面上にある。そして、２つの偏
向用電磁石３の励磁電流を操作することで、患部１３の
方向に異なる角度で電子線を出力することができる。 また、２つの偏向用電磁石３は加速器から電子線が搬送
されてくる軸を中心に回転する。この励磁電流の操作と
回転動作により、患部へ向けて３次元的に様々な方向か
ら電子線を出力できる。

【００２８】本実施例によれば、選択スポット孔に対し
て、電子線が直進することになり、これによって、Ｘ線
ターゲットへも電子線が直進して衝突することになり、
図４に示すようにスポット孔の中心方向へ直進するＸ線
が最大線量となる。かくして、放出線量に無駄がなくな
り有効活用がはかれる。

【００２９】図９は、頭部の治療効果的な半球状コリメ
ータへ適用した実施例図である。ベッド２４には半球状
コリメータ２５を固定して設置しておく。半球状コリメ
ータ２５は、被検体３０の頭部が挿入可能なような空間
部２６を持ち、半球面上は放射状に複数のスポット孔２
５Ａを有する。これらのスポット孔２５Ａは、空間部２
６上の一点（球中心）にその延長線上で集束するように
形成されている。更に、スポット孔２５Ａの入口側には
個別にＸ線ターゲット４が設置され、出口側には線量計
９が設置されている。半球状コリメータ２５の周囲を１
８０°回転するようにガントリ８は設置されている。但
し、ガントリ８は、図の矢印方向の１８０°回転だけで
は、半球状に位置全スポット孔の選択照射が不可能のた
め、１８０°回転→次の照射スポット孔配列位置へ、ベ
ッド移動→１８０°回転→更に次の照射スポット孔配列
位置へ、ベッド移動→１８０°回転…の如く、ベッドを
移動し、その停止位置でガントリ８を１８０°回転させ
て、その停止位置での１８０°範囲に位置するスポット
孔へ電子線を送り、Ｘ線を放出させる。

【００３０】本実施例によれば、頭部専用のＸ線集中照
射をするに当って、照射線量の増大をはかれる。尚、半
球状に配列したスポット孔の中で治療目的や患部の大き
さによっては、照射不要のスポット孔が存在することが
有り得る。こうした場合、照射不要のスポット孔はま、
そのままの状態にしておけば、ベッドの移動と１８０°
ガントリ回転とが、お互いに一義的に制御シーケンスに
よって決まるため、その照射不要のスポット孔も必ず選
択されてしまい、Ｘ線の照射が行われてしまう。こうし
たＸ線の誤照射を防ぐ目的で、図１０に示すように、照
射不要のプラグ６位置では、このプラグに代ってスポッ
ト孔を持たない遮蔽用部材１７を埋め込むようにすれば
よい。この遮蔽用部材１７は、半球状コリメータ以外の
複数スポット孔を持つ場合にも適用できる。また、半球
状コリメータの例にあっても、冷却水通路を設けること
が好ましい。

【００３１】

【発明の効果】本発明のターゲット付きコリメータによ
れば、ターゲットをコリメータに設置したもので、ター
ゲットと患部との距離が短くなり、患部の吸収線量率が
多くなる。また、ターゲット付きコリメータを患部を中
心に回転移動させたり、複数のターゲットとコリメータ
を患部へ向けて設置したターゲット付きコリメータを利
用したりして、患部に様々な方向から細いＸ線ビームを
照射し、患部の吸収線量を周辺部のそれよりもさらに大
きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の治療装置の実施例図である。

【図２】図１の実施例のコリメータの拡大図である。

【図３】スポット孔の形状とＸ線放射とを示す図である
。

【図４】Ｘ線の放出角度と照射線量との関係を示す図で
ある。

【図５】ガントリの回転による集中照射例を示す図であ
る。

【図６】複数のスポット孔を有する実施例図である。

【図７】図６のコリメータ拡大図である。

【図８】電子線軌道を変更させた実施例図である。

【図９】半球状コリメータでの実施例図である。

【図１０】半球状コリメータでの不要プラグへの遮蔽例
を示す図である。

【図１１】従来の放射線治療装置を示す図である。

【図１２】従来の定位法治療のための治療装置を示す図
である。

【図１３】その照射野寸法を示す図である。

【図１４】従来の定位法治療のための装置を示す図であ
る。

【符号の説明】

１　　電子線 ３　　偏向電磁石 ４　　Ｘ線ターゲット ６　　プラグ ６Ｂ　　スポット孔 ８　　ガントリ ９　　線量計 １１　　コリメータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　荷電粒子発生部と、該荷電粒子の衝突
   によりＸ線を発生するＸ線ターゲットと、該Ｘ線をスポ
   ット状に絞るスポット孔を有するコリメータとより成る
   放射線治療装置において、コリメータのスポット孔の入
   口に上記Ｘ線ターゲットを設置してなる放射線治療装置
   。
2. 【請求項２】　　荷電粒子発生部と、該荷電粒子の衝突
   によりＸ線を発生するＸ線ターゲットと、該Ｘ線をスポ
   ット状に絞るスポット孔を有するコリメータとより成る
   放射線治療装置において、コリメータは、内径がスポッ
   ト孔を有する部材が着脱自在に設置されてなる構成とし
   、該部材のＸ線入射側に支持部を介してＸ線ターゲット
   を設置してなる構成とする放射線治療装置。
3. 【請求項３】　　上記支持部には、冷却水通路を設けて
   なる請求項２の放射線治療装置。
4. 【請求項４】　　荷電粒子発生部と、該荷電粒子の衝突
   によりＸ線を発生するＸ線ターゲットと、該Ｘ線をスポ
   ット状に絞る複数のスポット孔を有するコリメータと、
   より成る放射線治療装置において、上記コリメータは、
   複数のスポット孔用の複数の部材挿入部を有し、該複数
   の部材の各々は、照射用に指定時には内径がスポット孔
   を有する部材が挿入され、照射用に非指定時にはＸ線遮
   蔽部材が挿入されるものとし、且つ各部のＸ線入射側に
   支持部を介してＸ線ターゲットを設置してなる構成とす
   る放射線治療装置。
5. 【請求項５】　　上記スポット孔は、円筒状又は円錐状
   の形状とする請求項１〜４のいずれか１つの放射線治療
   装置。
6. 【請求項６】　　治療部位又は治療目的に応じて定まる
   内径の大きさのスポット孔を有する部材を選択的にコリ
   メータに取りつけるようにした請求項２の放射線治療装
   置。