JPH07283000A

JPH07283000A - 治療用マイクロトロン装置

Info

Publication number: JPH07283000A
Application number: JP7192194A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Sugiyama; 勝也杉山; 敦子 ▲高▼藤; Atsuko Takato; Katsuhiro Kuroda; 勝広黒田; Masatoshi Nishimura; 正俊西村
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1994-04-11
Filing date: 1994-04-11
Publication date: 1995-10-27

Abstract

(57)【要約】【目的】一台のマイクロトロン電子加速器に対して複数
台の治療用ガントリを設ける構成の治療用マイクロトロ
ン装置において、上記加速器からの出力電子ビームを効
率良く、それぞれの治療用ガントリにまで搬送できる治
療用マイクロトロン装置を実現する。【構成】マイクロトロン電子加速器１を機械的に回転さ
せる回転支持体２と、複数台の治療用ガントリ６ａ、６
ｂとを設け、マイクロトロン電子加速器１を回転させて
電子ビームの出射方向を変え、ビーム取り出しパイプ８
と電子ビーム搬送用の真空パイプ６ａとを結合して、電
子ビームが搬送される治療用ガントリを切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、患者の治療に用いる治
療用マイクロトロン装置に係り、特に、一台のマイクロ
トロン電子加速器により複数台の治療用ガントリに電子
ビームを供給できる治療用マイクロトロン装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】治療用マイクロトロン装置は、マイクロ
トロン電子加速器により加速された電子ビームを電子ビ
ームそのまま、あるいは、それをＸ線に変換して患者に
照射し、主に癌治療に用いる装置である。図６に、従来
の治療用マイクロトロン装置の構成を示す。この装置
は、電子を加速するマイクロトロン電子加速器１、該加
速器１により加速された電子ビームを搬送する電子ビー
ム搬送系、電子ビームやＸ線を患者に照射するための照
射ヘッド３を備えた治療用ガントリ４、および患者を載
せる治療台７、とから構成されている。

【０００３】マイクロトン電子加速器１は、マイクロ波
の入力により高周波加速電場を発生する加速空胴１０を
一様磁場内に配置し、これらの磁場と電場とにより電子
を円軌道運動させながら順次高エネルギに加速する装置
である。加速された電子ビームは、磁気シールドパイプ
１３によって円軌道から外されて磁場外に取り出され
る。また、電子ビーム搬送系は、電子ビームを集束する
四重極電磁石５と電子ビームを偏向する偏向電磁石１５
と電子ビームを通す真空パイプ６とから構成されてお
り、これらにより、加速器１からの出力電子ビームを治
療用ガントリ４の照射ヘッド３にまで搬送している。ま
た、治療用ガントリ４は回転可能に構成されており、電
子ビームやＸ線を、様々な角度から患者に照射できるよ
うになっている。

【０００４】一方、一台のマイクトロン電子加速器に対
して複数台の治療用ガントリを設け、該加速器からの出
力電子ビームをそれぞれの治療用ガントリに供給するよ
うに構成した治療用マイクロトロン装置も存在する。そ
の装置構成を、図７に示す。この装置では、電子ビーム
搬送系に偏向電磁石１５ａ、１５ｂ、１５ｓが追加して
設けられており、偏向電磁石１５ｓの磁場方向を変える
ことによって、加速器１からの出力電子ビームを、それ
ぞれの治療用ガントリ４ａ、４ｂに切り換えるようにな
っている。

【０００５】なお、この種の従来技術について記載され
ている文献としては、日本放射線機器工業会編、医用画
像・放射線機器ハンドブック、（１９８９）、第２００
〜２０５頁、を挙げることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
技術では、一台のマイクロトロン電子加速器に対して複
数台の治療用ガントリを設ける場合には、電子ビーム搬
送系に、電子ビームをそれぞれの治療用ガントリに切り
換えるための偏向電磁石が、追加して必要となる。その
ため、電子ビーム搬送系がその分長くなり、電子ビーム
の搬送効率が低下してしまうという問題があった。

【０００７】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、一台のマイクロトロン電子加速器に
対して複数台の治療用ガントリを設ける治療用マイクロ
トロン装置において、上記加速器からの出力電子ビーム
を効率良くそれぞれの治療用ガントリにまで搬送できる
治療用マイクロトロン装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明においては、マイクロトロン電子加速器を機
械的に回転させる手段と、複数台の治療用ガントリと、
複数台の治療用ガントリに対応して配置された電子ビー
ム搬送手段とを設け、マイクロトロン電子加速器を回転
させて電子ビームの出射方向を変えることにより、電子
ビームが搬送される治療用ガントリを切り換える構成と
する。

【０００９】そして、上記マイクロトロン電子加速器と
しては円型マイクロトロンを用い、これを機械的に回転
する場合に、上記加速器内における電子軌道面が、常
に、同一水平面内にあるように回転させる。

【００１０】

【作用】この治療用マイクロトロン装置においては、偏
向電磁石を用いることなく、電子ビームを複数台の治療
用ガントリに切り換えることができるため、電子ビーム
搬送系の長さを従来技術に比べて短くすることができ、
その結果、電子ビームの搬送効率が従来技術に比べて高
くなる。すなわち、マイクロトロン電子加速器からの出
力電子ビームを、効率良く複数台の治療用ガントリにま
で搬送できる治療用マイクロトロン装置を実現すること
ができる。

【００１１】

【実施例】

（実施例１）図１に、本発明に係る治療用マイクロトロ
ン装置の上面図を、また、図２に、その側面図を示す。

【００１２】まず、本実施例１による治療用マイクロト
ロン装置は、円柱状に構成されたマイクロトロン電子加
速器１（直径：２２００ｍｍ、厚さ：５００ｍｍ、重
量：約１０ｔ）、マイクロトロン電子加速器１を回転支
持する機構を備えた回転支持体２、電子ビームやＸ線を
患者に照射するための照射ヘッド３ａ、３ｂを備えた治
療用ガントリ４ａ、４ｂ、四重極電磁石５ａ、５ｂと真
空パイプ６ａ、６ｂとから成る電子ビーム搬送系、患者
を載せる治療台７ａ、７ｂ、とから構成されている。ま
た、マイクロトロン電子加速器１にはビーム取り出しパ
イプ８が設けられている。また、ビーム取り出しパイプ
８と真空パイプ６ａ、６ｂの端部には、真空バルブ９、
９ａ、９ｂがそれぞれ設けられている。

【００１３】次に、本実施例におけるマイクロトロン電
子加速器１の内部構成を図３に示す。マイクロ波（３Ｇ
Ｈｚ）の入力により高周波加速電場をつくる加速空胴１
０が、一様磁場をつくる電磁石１１内に設けられてい
る。この加速空胴１０には、電子銃１２が付設されてい
る。また、電磁石１１は、磁極１１１、ヨーク１１２、
励磁コイル１１３とから構成されており、これにより
０．２１Ｔの一様磁場がつくられる。また、一様磁場内
には、移動可能な磁気シ−ルドパイプ１３が設けられて
いる。また、電子が円軌道運動する部分は、真空容器１
４によって真空に保たれている。

【００１４】次に、マイクロトロン電子加速器１の動作
を、図３により説明する。電子銃１２より放出された電
子は加速空胴１０内に導かれて加速され、電磁石１１に
よる一様磁場中で円軌道を描いて再び加速空胴１０内に
入射する。ここで電子はさらに加速され、より大きな円
軌道を描いて加速空胴１０内に再入射する。この動作が
繰り返され、電子は所望のエネルギになるまで加速され
る。所望のエネルギに加速された電子は、その円軌道上
に配置された磁気シールドパイプ１３によって円軌道か
ら外され、ビーム取り出しパイプ８によって加速器１の
外部へ取り出される。

【００１５】次に、電子ビームが搬送される治療用ガン
トリを切り換える方法について、図１および図４により
説明する。本実施例１では、マイクロトロン電子加速器
１を回転支持体２により回転させて、ビーム取り出しパ
イプ８からの電子ビームの出射方向を変えることによ
り、電子ビームが搬送される治療用ガントリを切り換え
るようにしている。図１は、治療用ガントリ４ａに電子
ビームを搬送するようにした場合である。この場合に
は、ビーム取り出しパイプ８と真空パイプ６ａとがＯリ
ングを介して結合され、真空バルブ９、９ａが開き、真
空バルブ９ｂが閉じる。また、図４は、マイクロトロン
電子加速器１を１８０度回転させて、治療用ガントリ４
ｂに電子ビームを搬送するようにした場合である。ただ
し、この場合、マイクロトロン電子加速器１の回転に先
立ち、あらかじめ、図１におけるビーム取り出しパイプ
８と真空パイプ６ａとの結合を解き、かつ、図示してい
ないが、真空パイプ６ａに存在するベローズなどにより
真空バルブ９ａを後退させて、電子加速器１の回転を阻
げないようにしておく。そして、電子加速器１が１８０
°回転した後に、ビーム取り出しパイプ８と真空パイプ
６ｂとがＯリングを介して結合され、真空バルブ９、９
ｂが開き、真空バルブ９ａが閉じる。このようにして、
電子ビームが搬送される治療用ガントリの切り換えが行
われる。なお、マイクロトロン電子加速器１の回転中
は、すべての真空バルブ９、９ａ、９ｂが閉まるように
なっており、真空容器１４内および真空パイプ６ａ、６
ｂ内は、常に真空に保たれている。

【００１６】また、図面では省略してあるが、治療用ガ
ントリ４ａ、４ｂの内部には、従来技術のそれと同様に
四重極電磁石と偏向電磁石とから構成された電子ビーム
搬送系が設けられており、治療用ガントリ４ａ、４ｂま
で搬送された電子ビームは、照射ヘッド３ａ、３ｂにま
で搬送されるようになっている。そして、電子ビームを
そのままか、あるいはＸ線に変換し、患者に照射する。

【００１７】ところで、本実施例１のマイクロトロン電
子加速器１では、加速空胴１０での電子の一回当りの加
速エネルギＥｇは約１ＭｅＶであり、第ｎ円軌道におけ
る電子の全エネルギＥｎはＥｇ（ｎ＋１）である。ま
た、最大軌道数は、図３では１４ターンしか描かれてい
ないが、実際には３５ターンまで加速できるようになっ
ている。したがって、磁気シールドパイプ１３を各円軌
道上（４〜３５ターン）に移動配置することによって、
５〜３６ＭｅＶの広い範囲で、１ＭｅＶ毎のエネルギの
電子ビームが得られる。

【００１８】本実施例１の特長は、電子ビームの搬送効
率が従来技術より優れていることである。本実施例１で
は、従来技術で用いた電子ビームを切り換えるための偏
向電磁石を必要としないため、電子ビーム搬送系の長さ
を従来技術に比べて十分に短くすることができ、その結
果、電子ビームの搬送効率が従来技術に比べて高くな
る。例えば電子ビームの搬送効率を実際の装置で比較し
たところ、従来技術では約９０％であったのに対して、
本実施例１では、約９８％にすることができた。

【００１９】（実施例２）次に、本発明に係る第２の実
施例を、図５により説明する。本実施例２は、治療用ガ
ントリの台数を、上記第１の実施例の２台に対して、４
台へと増設したものである。マイクロトロン電子加速器
１を回転支持体２によって９０度ずつ回転させることに
より、マイクロトロン電子加速器１からの出力電子ビー
ムを、４台のそれぞれの治療用ガントリ４ａ、４ｂ、４
ｃ、４ｄにまで搬送できるようになっている。

【００２０】以上、本発明に係る種々の実施例について
述べたが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、以下に示すような種々の変形構成を採ることも可能
である。例えば、上記実施例では、マイクロトロン電子
加速器１の仕様を、最大軌道数：３５ターン、最大エネ
ルギ：３６ＭｅＶ、直径：２２００ｍｍ、厚さ：５００
ｍｍとしたが、これは、どのような軌道数、エネルギ、
寸法にしてもよい。また、上記実施例では、マイクロ波
周波数として３ＧＨｚ、一様磁場強度として０．２１Ｔ
を選んだが、これも、マイクロトロンの同期条件を満た
してさえいれば、どのような周波数、磁場強度にしても
よい。また、上記実施例では、電子ビームが搬送される
治療用ガントリを切り換える際に、真空漏れが発生しな
いようにする手段として、真空バルブ９、９ａ〜９ｄを
開閉させる方式を用いたが、この方式に限定されるもの
ではなく、真空漏れを防止できる構成であればどのよう
にしてもよい。また、上記実施例では、治療用ガントリ
の台数を２台または４台としたが、これは、２台以上で
あれば何台にしてもよい。また、上記実施例では、マイ
クロトロン電子加速器１として円型マイクロトロンを用
いたが、これに限定されるものではなく、例えば、レー
ストラック型マイクロトロンを用いてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る治療
用マイクロトロン装置においては、一台のマイクロトロ
ン電子加速器を機械的に回転させて電子ビームの出射方
向を変えることにより、複数台の治療用ガントリに電子
ビームを切り換えて、かつ、短距離で搬送することがで
きるので、上記加速器からの出力電子ビームを効率良
く、それぞれの治療用ガントリにまで搬送することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例における治療用マイ
クロトロン装置の上面図である。

【図２】図１における装置の側面図である。

【図３】上記実施例におけるマイクロトロン電子加速器
の内部構成を示す断面模式図である。

【図４】上記実施例において、治療用ガントリを切り換
えた後の上面図である。

【図５】本発明に係る第２の実施例における治療用マイ
クロトロン装置の上面図である。

【図６】従来の治療用マイクロトロン装置の断面模式図
である。

【図７】従来の２ガントリ型の治療用マイクロトロン装
置の上面図である。

【符号の説明】

１マイクロトロン電子加速器２回転支持体３、３ａ、３ｂ照射ヘッド４、４ａ〜４ｄ治療用ガントリ５、５ａ〜５ｄ四重極電磁石６、６ａ〜６ｄ真空パイプ７、７ａ、７ｂ治療台８ビーム取り出しパイプ９、９ａ〜９ｄ真空バルブ１０加速空胴１１電磁石１１１磁極１１２ヨーク１１３励磁コイル１２電子銃１３磁気シールドパイプ１４真空容器１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｓ偏向電磁石１６電子軌道

フロントページの続き (72)発明者西村正俊東京都千代田区内神田１丁目１番14号株式会社日立メディコ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロトロン電子加速器により加速され
た電子ビームを、電子ビームそのまま、あるいはＸ線に
変換して患者に照射し、治療を行う治療用マイクトロン
装置において、上記マイクロトン電子加速器を機械的に
回転させる手段と、複数台の治療用ガントリと、該複数
台の治療用ガントリに対応して配置された電子ビーム搬
送手段とを設け、上記マイクロトロン電子加速器を回転
させて電子ビームの出射方向を変えることにより、電子
ビームが搬送される治療用ガントリを切り換えるように
構成したことを特徴とする治療用マイクロトロン装置。
【請求項２】上記マイクロトロン電子加速器として、円
型マイクロトロンを用いたことを特徴とする請求項１に
記載の治療用マイクロトロン装置。
【請求項３】上記マイクロトロン電子加速器を機械的に
回転させる手段を、該マイクロトロン電子加速器の電子
軌道面が、常に、一つの水平面内に存在するように回転
させる構成にしたことを特徴とする請求項１または２に
記載の治療用マイクロトロン装置。