JPH07110286B2 - γ線ビームによる患部治療装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、γ線ビームを照射して
患部を治療するのに使用される、γ線ビームによる患部
治療装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のγ線ビームによる患部治療装置に
おいては、治療すべき腫瘍上にγ線を照射せしめること
によって、注入によらない神経外科的手法による脳腫瘍
の破壊を実現している。かような破壊においては、特に
健康な組織がγ線照射を受けてこれを吸収してしまうこ
とに注意を払うことが必要である。

【０００３】公知の第一の方式によれば、著しく強力な
単一線源からのγ線をコリメータを通して細い円筒形状
のビームとして腫傷に照射している。この方式において
は、単一ビームが強力である故に、腫瘍の周囲において
ビームを連続的に軌道運動せしめて、強力なビームが通
過する中間組織の破壊を回避しなければならない。そし
て、ビームを連続的に軌道運動せしめるには、高重量構
成部品、即ち線源担持手段、コリメータ及びこれらに付
設されている遮蔽体を駆動することが必要である。

【０００４】そこで、公知の第二の方式においては、健
全な組織が破壊される虞を低減せしめるために、個々の
線源の強さが健全な組織を破壊させない程度の複数個の
線源を具備する組立体を使用している。そして、各線源
からのビームを治療すべき患部に照射して、総ビーム量
が患部の治療に充分なものになるようにせしめている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然るに、例えば米国特
許第４，７８０，８９８号に開示されている、上述した
公知の第二の方式は、通常約１ミリ単位という非常に小
径の線源とコリメータとを必要とする。鉛の如き遮蔽体
中に配設されるコリメータは典型的には約２００個であ
り、かかるコリメータの加工は長時間を要し高価であ
る。更に、線源は集束点から離隔せしめられており、そ
のエネルギーの大部分は装置の構成部品が吸収すること
によって熱に変換されてしまう。線源からのγ線のほん
の一部分だけがコリメータとして機能する孔を通過して
治療に有効に使用されるにすぎない。従って、上述した
公知の第二の方式の欠点は、構成部品の形態に起因する
製作技術上の問題及び製作コスト上の問題、そしてまた
エネルギーの有効使用効率上の問題である。

【０００６】上述した公知の第二の方式に関しては、高
重量構成部品の駆動を制限し、そしてまた線源及びコリ
メータの数を低減することによって、主な欠点を解決す
ることも試みた。そして、鋭意研究の結果、線源と患者
との相対的運動を適宜に制御し、また腫瘍の治療に必要
なエネルギーを適宜に制御することが可能になった。し
かしながら、相対的移動により腫瘍の表面のみの治療を
可能にするが、相当長時間の照射を必要とし、そしてま
た治療すべき腫瘍の寸法に対応して厳密に制限された致
死線量を要求する臨床医を充分に満足させるものではな
い。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した公知の方式にお
ける欠点を解決するために、本発明によれば、少なくと
も１個の線源と共に、少なくとも１個の線源担持手段及
びコリメータ担持手段から成る組立体とを備えた、γ線
ビームによる患部治療装置にして、コリメータチャンネ
ルとこのコリメータチャンネルに収容されている雄吸収
要素とが収斂する環状スペースを規定している、ことを
特徴とする装置が提供される。

【０００８】該雄吸収要素は、円錐形状の２個の部分の
底を接合せしめて構成される発散−収斂プロフィルを呈
するのが好適であり、更にビームを鎮静せしめるための
リブが配設されている中間部を含むのが好適である。該
雄吸収要素の該２個の部分の少なくとも一方を相対運動
せしめることによってビームの集束ボリュームを変化せ
しめるように構成することができる。該線源担持体、該
コリメータ担持体及び該雄吸収要素をγ線吸収性を有す
る同一材料、好ましくは天然ウラン又はアイソトープ２
３５を減少せしめたウランから形成するのが好適であ
る。γ線を出口でフィルタするための鉛製保護手段を該
コリメータに配設することができる。

【０００９】

【作用】本発明のγ線ビームによる患部治療装置におい
ては、コリメータチャンネルとこのコリメータチャンネ
ルに収容されている雄吸収要素とが規定する、収斂する
環状スペースを、線源からのγ線が通ることによってγ
線が所要とおりに集束され、かくして患部に適切な量の
γ線を適切に集束せしめて照射することができる。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の好適実
施例について更に詳述する。

【００１１】図１は、γ線ビームによる脳患部治療装置
の、線源担持手段４とコリメータ担持手段５とから成る
組立体１を図示している。この組立体１は半球形状であ
り、その開口側２は患者を載せたテーブル（図示してい
ない）を通過せしめることができるように構成されてい
る。組立体１は、厚い鉛から形成された外側遮蔽体３、
穿孔したシェルから形成された線源担持体４、及び球面
状内側面を規定している厚いコリメータ担持体５を含ん
でいる。線源担持体体４とコリメータ担持体５とは、環
状フランジ８によって保持されているリング７によっ
て、遮蔽体３に着脱自在に固定されている。組立体１を
貫通して放射状に延びるチャンネル９、１０及び１１が
配設されており、かかるチャンネル９、１０及び１１の
中心軸線は上記半球形状の中心を通る。整合せしめられ
た１個の組を図１に図示しているチャンネル９、１０及
び１１は３個の異なった機能を達成する。即ち、チャン
ネル９はセシウム１３７であるのが好ましいγ線源１２
の着脱、メインテナンス及び遮蔽を可能にする。線源１
２はチャンネル１０内に配置され、その表面がコリメー
タチャンネル１１の端に合致せしめられる。コリメータ
チャンネル１１は、γ線を強力に吸収する材料から形成
されているコリメータ担持手段５に機械加工を施すこと
によって形成される。コリメータ担持体５を形成する好
適材料としては、純鉛、鉛合金、タングステン、天然ウ
ラン、アイソトープ２３５を減少せしめたウランを挙げ
ることができる。これらの材料を必要に応じて防錆合金
で覆うこともできる。最良の結果は、天然ウラン又はア
イソトープ２３５を減少せしめたウランによって得られ
ている。

【００１２】図２ａに示す如く、従来の技術は、多くの
場合コバルトである単一の線源に単純な孔を付設せしめ
て構成したγ線コリメータを使用しており、線源は有効
幅Ｌのビームを発生する。かような装置の主たる欠点
は、腫瘍Ｔの周囲の健康な組織が腫瘍Ｔと同量のγ線を
受けてしまうことである。更に、必要とされる高エネル
ギー照射の相当な部分がコリメータ担持体５を形成して
いる材料に吸収されて熱に変換され、高価な割に効率が
悪い。

【００１３】図２ｂは、直径約１０ｍｍの複数個のγ線
源１２、１２ａ、１２ｂが配設させている線源担持手段
４を図式的に示している。線源１２、１２ａ、１２ｂは
線源担持手段４のチャンネル内に配置され、従ってコリ
メータチャンネル１１に整合せしめられている。図２ｂ
の左側に図示する如く、コリメータチャンネル１１は円
錐形状であり、その底面の直径は線源１２の外径に近似
し、その頂面の直径はその底面の直径より小さく、かく
して収斂する通路が規定されている。コリメータチャン
ネル１１の円錐形状側壁面は、コリメータ担持体５を形
成している材料による寄生吸収を制限して、γ線を集束
せしめる。γ線のかかる集束は、コリメータチャンネル
１１の中央に円錐形状の雄吸収要素１３を配設し、その
底面を線源１２に接触せしめることによって改善され
る。円錐形状のコリメータチャンネル１１と円錐形状の
雄吸収要素１３とは、両者の底面間に環状の有効放射面
Ｓを規定し、両者の共通頂面Ｓ′において最大化された
放射束スペクトルを実現する。規定される環状スペース
の内側円錐形状面は雄吸収要素１３の表面によって規定
され、外側円錐形状面はコリメータチャンネル１１の壁
面によって規定される。雄吸収要素１３はコリメータ担
持手段５を形成する材料と同一の吸収性材料から形成さ
れているのが好適であり、特に天然ウラン又はアイソト
ープ２３５を減少せしめたウランから形成されているの
が好適である。コリメータチャンネル１１の出口におけ
る最大化放射束Ｆは、患部Ｔである標的上の点Ｐに母線
が収斂する環状集束ビームを規定する。コリメータチャ
ンネル１１及び雄吸収要素１３の直径は、可及的に正確
な焦点Ｐが得られ且つこの焦点Ｐにおいて環状集束ビー
ムが最大強度になるように計算されることは多言を要し
ない。かかる実施例においては、線源の最大エネルギー
を利用して腫瘍Ｔへの照射線量を増大せしめるために環
状集束ビームの有効面積を増大せんとすると、放射線の
収斂が過剰に離隔した部位で生成され、効率が低下す
る。

【００１４】図２ｃは、セシウム１３７である線源から
のγ線のコリメーションによって、所定ボリュームＶに
対して所定放射線量を得る、本発明の他の実施例を示し
ている。臨床医は点照射療法での所要照射時間を短縮せ
んとし、また小さな腫瘍には適した相当減少された所定
ボリュームに対して致死放射線量を得んとしている。厚
さが数ｍｍ単位の患部の治療には、治療対象のボリュー
ムを越えて可及的に放射線量を減少せしめることが必要
である。図２ｃには、患部を完全に照射するための、集
束されたボリュームスポット即ち目標ボリュームを得る
ことを可能にする、コリメータを構成する雄吸収要素１
３が図式的に示されている。この雄吸収要素１３は端部
１４を有し、この端部１４の表面とコリメータチャンネ
ル１１の壁面１７とによって、患部Ｔに向かって母線が
収斂し目標ボリュームＶを規定する環状ビームを生成す
る円錐形状の環状空間が形成されている。雄吸収要素１
３はウラン製リブ１８が形成されている中間部１５も有
しており、リブ１８は環状ビームに対して周方向に間隔
をおいて突出し、制御され鎮静された線束、即ち周方向
に斜行する線が除去された線束を生成する。円錐形状の
部分１６は、その底面が中間部１５に接合され、その頂
面は線源１２に接触せしめられており、コリメータチャ
ンネル１１の壁面１７と協働して中間部１５に向かって
発散する形態の環状空間を規定している。雄吸収要素１
３のかかる新規形態は、均質な領域或いはより大きなボ
リュームにおいて有用なビームの生成及び制御を可能に
し、隠蔽ゾーンＺにおける減少勾配を増加せしめなが
ら、線源からの線強度を大きくせしめることを可能にす
る。

【００１５】本発明の好適実施例においては、図示して
いないが、雄吸収要素１３の端部１４、中間部１５及び
部分１６の少なくとも１個を相対運動せしめ、集束ボリ
ュームＶを大幅に変化せしめることができる。例えば、
雄吸収要素１３の端部１４を伸縮自在な入れ子式円錐形
状にせしめ、コリメータチャンネル１１の頂面から突出
せしめ又は引っ込め或いは整合せしめ、かくしてビーム
を変化せしめる。

【００１６】２個の円錐形状の底を接合せしめて両端に
頂面を存在せしめる形状は、組立体に発散−収斂プロフ
ィルを規定する。図３は図２ｃの実施例に準じた実施例
を示しており、雄吸収要素１３は遮蔽体として使用され
ているブロック１９内に配設されている。雄吸収要素１
３及びブロック１９は天然ウラン又はアイソトープ２３
５を減少せしめたウラン製である。出口フィルタを改善
するために厚さが約１ｍｍの鉛製保護手段を配設するこ
とができる。図３に図示されているコリメータチャンネ
ル１１及び雄吸収要素１３の一例について更に詳細に説
明すると、コリメータチャンネル１１の上流半部は直径
１９ｍｍの孔から構成されており、直径２０ｍｍのセシ
ウム１３７から成る線源に適用される。コリメータチェ
ンネル１１の下流半部は円錐形状であり、底面の直径は
１５ｍｍで頂面の直径は１０ｍｍである。中間部１５は
若干の遊びを伴ってコリメータチャンネル１１内に配置
されており、リブ１８の下端はコリメータチャンネル１
１の上流半部と下流半部との境界に形成されている肩部
２０上に位置せしめられている。雄吸収要素１３自体は
コリメータチャンネル１１と協働する形状にせしめられ
ている。中間部１５の直径は１０ｍｍで、両端の直径は
９ｍｍ及び７ｍｍである。図４は、６個のリブ１８の分
布を示す断面図である。ビームの所要強度に応じてリブ
１８の数を変化せしめることができることは多言するま
でもない。

【００１７】次に、上述したγ線ビームによる脳患部治
療装置の作動について説明する。患部Ｔの寸法を測定た
後に、線源担持手段４及びコリメータ担持手段５から成
る組立体１による照射場所２に患者を位置せしめる。次
いで、吸収性材料製遮蔽体（図示していない）を除去
し、組立体１による次のとおりの治療を遂行する。

【００１８】線源１２は方位性拡散によりγ線を発生す
る。このγ線は、第一段階では、コリメートチャンネル
１１の壁面によって集束されて有効ビームを生成する。
かかる集束は、線源１２の表面を若干隠蔽する円錐形状
の部分１６の内壁によって得られる集束によって補足さ
れ、実質上発散的な壁面によって規定される環状通路に
沿って断面積が漸次増大する環状ビームが得られる。断
面積の増大の結果、線源の効率が低下せしめられ、また
隠蔽ゾーンＺにおける健康な組織へのビームの作用制御
を困難にする斜行寄生放射が生成される虞が生ずる。そ
こで、次に、断面積が増大された環状ビームは、リブ１
８が配設されている中間部分１５に進入せしめられる。
この第二段階では、リブ１８が鎮静手段として機能し、
環状ビームによって形成される双曲面の母線群に近い斜
行放射が除去される。次いで、鎮静化されたビームＦ
は、環状形状で進行してその集束を制御するための第三
段階に進入する。ビームは、コリメータの中間において
最大強度になる。第三段階では、雄吸収要素１３の端部
１４がビームに作用して集束せしめる。収斂する環状ス
ペースを通過することにより、環状ビームＦは患部Ｔの
場所に至るまで収斂し続け、患部Ｔの場所においては所
定ボリュームの患部Ｔの治療に必要な寸法と強度を有す
る目標ボリュームＶを規定する。

【００１９】本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、本発明から逸脱することなく種々の変形が可
能であることが理解されるべきである。

【００２０】

【発明の効果】本発明のγ線ビームによる患部治療装置
においては、装置を徒に大型且つ高価なものにせしめる
ことなく、従来の欠点を克服してγ線照射の最適化が達
成され、臨床医を充分に満足せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従うγ線ビームによる患部治療装置の
一実施例における、線源担持手段とコリメータ担持手段
とから成る組立体を示す断面図。

【図２】３種の集束装置を図式的に示すもので、図２ａ
は高強度単一線源からなる従来技術を、図２ｂは点照射
用コリメータを、図２ｃは所定ボリューム照射用コリメ
ータを図示している。

【図３】コリメータの断面図。

【図４】図３のコリメータの、中間部における横断面。

【図５】図３のコリメータにおける雄吸収要素の断面
図。

【符号の説明】

１：組立体 ４：線源担持手段 ５：コリメータ担持手段 １１：コリメータチャンネル １２：線源 １２ａ：線源 １２ｂ：線源 １３：雄吸収要素 １５：雄吸収要素の中間部 １８：リブ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１個の線源（１２）と共に、
   少なくとも１個の線源担持手段（４）及びコリメータ担
   持手段（５）から成る組立体（１）とを備えた、γ線ビ
   ームによる患部治療装置にして、 コリメータチャンネル（１１）とこのコリメータチャン
   ネル（１１）に収容されている雄吸収要素（１３）とが
   収斂する環状スペースを規定している、ことを特徴とす
   る装置。
2. 【請求項２】 該雄吸収要素（１３）は、円錐形状の２
   個の部分（１４、１６）の底を接合せしめて構成される
   発散−収斂プロフィルを呈する、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 該雄吸収要素（１３）は、ビームを鎮静
   せしめるためのリブ（１８）が配設されている中間部
   （１５）を含む、請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】 該雄吸収要素（１３）の該２個の部分
   （１４、１６）の少なくとも一方を相対運動せしめるこ
   とによってビームの集束ボリュームを変化せしめるよう
   に構成されている、請求項２又は３記載の装置。
5. 【請求項５】 該線源担持体（４）、該コリメータ担持
   体（５）及び該雄吸収要素（１３）はγ線吸収性を有す
   る同一材料から形成されている、請求項１から４までの
   いずれかに記載の装置。
6. 【請求項６】 該同一材料は天然ウラン又はアイソトー
   プ２３５を減少せしめたウランである、請求項５記載の
   装置。
7. 【請求項７】 γ線を出口でフィルタするための鉛製保
   護手段が該コリメータに配設されている、請求項１から
   ６までのいずれかに記載の装置。