JP2003205044A - X線照射装置 - Google Patents

X線照射装置

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JP2003205044A
JP2003205044A JP2002007434A JP2002007434A JP2003205044A JP 2003205044 A JP2003205044 A JP 2003205044A JP 2002007434 A JP2002007434 A JP 2002007434A JP 2002007434 A JP2002007434 A JP 2002007434A JP 2003205044 A JP2003205044 A JP 2003205044A
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JP
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ray
rays
collimator
irradiation
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JP2002007434A
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English (en)
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Hideho Tabuchi
秀穂 田渕
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Publication date
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1077Beam delivery systems
    • A61N5/1084Beam delivery systems for delivering multiple intersecting beams at the same time, e.g. gamma knives

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コバルト-60のようなγ線よりもエネルギー
の低いX線源によるX線ビームを焦点に集光して低廉な
初期コスト及び小型、軽量で線源交換と放射線同位元素
の保守管理にまつわるランニングコストの低減が可能な
X線照射装置を提供する。 【解決手段】X線管とコリメータを対とする複数のX線
源を放射状に中心に向けて配列し、且つ各X線源からの
X線ビームが前記放射状中心で焦点を結ぶように集光す
る集光殻シールドに装着し、前記焦点に被照射領域を一
致させてX線を照射する前記複数のX線源を照射体保持
器で保持する。前記X線源が持つ軟X線による皮膚もし
くは照射体の浅部組織の線量を相対的に軽減して焦点部
分の線量が十分になるように、前記配列したX線源の数
に相当する多方向からのX線を照射体に集中して照射す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、X線照射装置に関
し、特に高線量で優れた線量分布のX線を照射体の関心
領域に集中して照射するX線照射装置に関する。
【0002】
【従来技術】X線やγ線などの放射線を照射して治療を
行う放射線治療装置は、放射線を被照射体のターゲット
(病巣部)に集中させ、かつ、周辺組織への照射線量を
減らして該周辺組織の障害を少なくすることが重要であ
る。このようなことが要求される放射線治療装置には各
種のものがあるが、現在用いられている代表的なものと
して以下のものがある。すなわち、従来からの医療用X
線照射装置は、比較的大型のライナックなどによる単一
のX線源を被照射体の関心領域を狙ってX線源を回転ま
たは移動しながら各方向から複数回の照射を行う方法が
取られている。
【0003】また、多数のγ線源(例えば、放射性同位
元素のコバルト-60)を半球状に配列して、γ線ビーム
が焦点を結ぶように構成した放射線照射装置が脳腫瘍な
どの放射線治療に利用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、コバルト-60
のようなγ線で構成する放射線照射装置では、可動部を
持たない安定した高精度の集光照射ができる特徴を有す
るにもかかわらず、その初期コストと定期的な線源交換
に伴うランニングコストの大きいことおよび交換後の放
射性同位元素の処理と管理の負担がこの装置の固有の優
れた特徴を損ねている。
【0005】また、高いγ線エネルギーに起因する漏洩
線量を遮断するための遮蔽構造が大型かつ大重量になる
ことについても課題を残している。そこで、本発明は、
コバルト-60のようなγ線よりもエネルギーの低いX線
源によるX線ビームを焦点に集光して低廉な初期コスト
とランニングコスト及び小型、軽量のX線照射装置を提
供し、放射線同位元素にまつわる管理の課題を解決する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の手段
によって達成される。
【0007】(1)X線管から発生したX線をビームに
絞るコリメータを含むX線源からのX線を照射体の関心
領域に照射するX線照射装置において、前記関心領域の
任意の点を中心として放射状に配列したX線管とコリメ
ータを対とする複数のX線源と、該複数のX線源を前記
各X線源からのX線ビームが前記中心で焦点を結ぶよう
に集光する集光殻シールドに装着し、前記焦点に被照射
領域を一致させてX線を照射する照射体保持手段と、を
備えて照射体にX線を照射する。 (2) 前記X線管からX線を発生するターゲットとX線
ビームを形成するコリメータまたは照射体との間に軟X
線を減衰させるX線フィルターを前記X線源に設ける。 (3)前記コリメータは、前記X線ビームの径を変更す
るための穴径の異なるコリメータを選択して該コリメー
タを交換するための着脱手段を備える。 (4)前記着脱手段は、前記コリメータ穴とコリメータ
栓とから成る。 (5)前記複数のX線源にこれらのX線源からのX線ビ
ームを遮断する閉栓機構と、前記複数のX線源のうちの
特定のX線源からのX線ビームを選択する手段とを設
け、前記閉栓機構を閉栓して前記選択手段で選択された
特定のX線源からのX線ビームを照射体に照射する。
【0008】このように構成されたX線照射装置は、配
列したX線源の数に相当する多方向からX線を集中させ
ることにより、X線源が持つ軟X線による皮膚もしくは
照射体の浅部組織の線量を相対的に軽減して焦点部分の
線量を十分に高めることが可能になる。また、装置を小
型軽量に構成できるばかりでなく、その初期コストとラ
ンニングコストを軽減できる。さらに、放射性同位元素
にまつわる管理の問題を解決できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明のX線照射装置の好
ましい実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1
は、本発明のX線照射装置1000の基本構成を示す図で、
この照射装置は、電子銃2と、X線ターゲット3と、側管
4で構成されるX線管1とから成るX線源を照射体の関心
領域を中心とする同心円周上に複数配置し、これらのX
線源からの各X線ビームを前記照射体の関心領域の中心
に相当する焦点6に集中するように構成される。なお、5
はX線管1から放射されるX線ビームである。
【0010】図2は、上記図1に示した本発明のX線照射
装置の単位X線源2000の構成を示す図で、X線管1から
のX線は、コリメータ7及びコリメータ8でコリメートさ
れてX線ビーム5が形成される。このX線ビーム5は、焦
点6の位置に他のX線源からのX線ビームと互いに重な
るように形成される。X線管1は、集光殻シールド9に図
示省略のX線管支持具により該X線管1の位置と向きが
調整保持される。この実施例では、コリメータ7を集光
殻シールド9と一体に形成しているが、別形態にするこ
とも可能である。
【0011】コリメータ8は、その穴径8aについて任意
の寸法を選択してコリメータホルダー8bに入れ替えて保
持できる。また、コリメータ8の拡大図2000-1に示すご
とくコリメータ栓8cを設けて、その着脱を可能とし、選
択したX線管1からのX線ビーム5を遮断することができ
る。このように構成することによって、上記複数のX線
源のうちの任意のX線源を選択して使用できるので、治
療部位や照射線量の大きさを可変する場合に有効であ
る。さらに、X線管の後方に放射されるX線と装置内部
からの散乱線を遮蔽するアウターシールド10を備えてい
る。
【0012】一般に、X線管を線源とするX線源では、
X線ビームの入り口となる照射体の皮膚と軟部組織の浅
い部分は、軟X線による吸収線量が高くなる問題があ
り、その解決のために軟X線フィルターによる皮膚線量
の低減が不可欠になる。
【0013】図3は、電子線の加速電圧を200kVとし、
X線管1とコリメータ8の間に軟X線フィルター17がある
場合と無い場合について照射体表面からの距離dとX線
管の単位電流当たりの吸収線量率(Gy/min/mA)との関
係である。軟X線フィルターが無い場合、照射体15の表
面(0cm)から1cm近傍までの皮膚線量は軟部組織の深部
線量(深さ10cm)に比較して100倍以上の高線量にな
る。X線管1とコリメータ8の間に軟X線フィルター17
を設けたときの照射体の吸収線量の変化をAl (原子番号
Z=13,密度ρ=1.74), Cu(Z=29,ρ=8.96),Mo(Z=42,ρ=10.
2), Sn (Z=50,ρ=7.31), Rh(Z= 45,ρ=12.4) の各材料
について調べた結果、Cuが最適と判明した。これは、厚
さ0.05cmのCuフィルターで皮膚の吸収線量は1/100以下に低減
できることを示している。
【0014】図4は、図3に示す軟X線フィルターの効果
を反映したX線ビームを人体の頭部を想定した照射体に
照射した場合の吸収線量率曲線を頭部の中心の線量率で
正規化した相対値である。この場合の条件は、照射体は
直径16cmの軟部組織の球、加速電圧は150kV、軟X線
フィルタは厚さ0.3cmのCu、焦点位置は直径16cmの軟部
組織の球の中心(球表面から8cm)である。さらに、こ
の図4にはコバルト-60のようなγ線の吸収線量率曲線も
併せて示す。加速電圧が150kVのX線と厚さ0.3cmのCu
の軟X線フィルターとを組み合わせた場合の吸収線量率
曲線は、コバルト-60のγ線のそれと比較してX線ビー
ムの入射側0〜1cm近傍の皮膚線量が低いことを示してい
る。
【0015】図5は、本発明によるX線照射装置の要部
であるX線集光部の実施例で、(a)は横断面図、
(b)は縦断面図である。図5(a)において、X線集
光部3000は、X線管1が半球型の集光殻シールド9の横断
面に対して同一円周上に複数配列され、各X線管1と対
になるコリメータ7とコリメータ8を集光殻シールド9の
中心、すなわち焦点6とが一直線上に並ぶよう配列され
る。
【0016】また、このX線集光部3000は、図5(b)
に示すように半球型の集光殻シールド9の縦断面に対し
ても横断面の場合と同様に、各X線管1と対になるコリ
メータ7とコリメータ8を集光殻シールド9の半径の中
心、すなわち焦点6とを一直線上に配置した複数のX線
管1が同一円周上に配列される。
【0017】さらに、照射体15の照射関心領域16の位置
をX線集光部3000のX線ビーム5の焦点6に一致するよう
に保持し、照射関心領域16と焦点6の一致を再現させる
ための照射体ホルダー13と照射体固定ネジ14を備え、照
射体ホルダー13は治療寝台17に連結されている。なお、
図5の12はX線集光部3000の外郭である。
【0018】図6は、図2に示す単位X線源2000の100単
位(ビーム数100門に相当)を図5のX線照射装置に示す
X線集光部の横断面図(a)と縦断面図(b)のごとく
半装備した場合の吸収線量率特性である。この場合の各
単位X線源は、図4に示した吸収線量率特性を持つ直径
0.5cmのX線ビームであり、ビーム数は100門、照射体は
直径16cmの軟部組織の球である。吸収線量率は照射体の
深さ8cmの球の中心を集光の焦点に一致させたときの線
量率を1.0とする相対値で示す。
【0019】表1は、図6に示した本発明のX線照射装置
による吸収線量率特性をコバルト-60のγ線で構成する
ビーム数100門の場合との性能指数を比較して示したも
のである。
【0020】
【表1】
【0021】表1より、本発明のX線集光装置は、コバ
ルト-60のγ線を集光するコバルト照射装置と同等の吸
収線量分布を形成できることがわかる。すなわち、 (1)焦点線量と焦点近傍の吸収線量のシャープ度を表
す線量分布の1/2値幅(FWHM)は、1.0cmであり、コバル
ト照射装置と同じシャープな線量分布が得られる。 (2)焦点と焦点近傍の線量分布の1/10値幅(FWTM)で
ある2.2cmについてもコバルト照射装置と同じシャープ
な線量分布になり、10%以下のピーク/プラトー比を十
分に満たす線量特性が得られる。したがって、深部にあ
る腫瘍に所要の線量の照射が可能となる (3)皮膚線量は、焦点のピーク線量に対して1/1000以
下にすることが可能になる。
【0022】以上の結果、本発明のX線照射装置の集光
装置本体の重量の軽減効果が大きく、たとえば、従来装
置の20トンに対して5トンと1/4の軽量化が実現できると
共に低コスト化が可能となる。また、放射線の管理につ
いても、X線管の電源を遮断することで容易に管理で
き、放射性同位元素にまつわる定期交換後の使用済み放
射性同位元素の公的手続きと厳重な管理などに要する手
間を省くことができる。
【0023】
【発明の効果】以上、本発明によれば、病巣部を中心と
する同心円上に複数のX線源を配列し、これらのX線源
にγ線よりもエネルギーの低いX線源を用いて前記病巣
部の中心である焦点に前記複数のX線源の数に相当する
多方向からX線を集中させて前記病巣部にX線を照射す
る構成にしたので、以下の効果が得られる。
【0024】(1)γ線(コバルト-60)を用いた放射線
照射装置のような高価な線源が不要で、かつ漏洩線量を
遮断するための遮蔽構造が小型となって装置構成が簡単
になるので、初期コストが安価で小型、軽量のものとす
ることができる。さらに、前記線源の交換も必要ないの
で、放射線同位元素にまつわる管理が不要となりランニ
ングコストも低減できる。
【0025】(2)X線集光による理想的なシャープな
吸収線量分布を実現でき、X線源が持つ軟X線による皮
膚もしくは照射体の浅部組織の線量を相対的に軽減して
焦点部分の線量を十分に高めることが可能になる。ま
た、放射線治療に必要な1〜3Gy/minを十分に満たす高い
吸収線量5Gy/min(管電流5mA)が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるX線照射装置の基本構成の実施例
を示す原理図。
【図2】本発明による単位X線源の構成要素とその配置
の実施例を示す断面図。
【図3】X線フィルターによる吸収線量率特性の改善を
示す図。
【図4】図3に示すX線フィルターの効果をもつX線ビ
ームを人体の頭部を想定した照射体に適用した場合の吸
収線量率曲線を示す図。
【図5】本発明によるX線照射の中核をなすX線集光部
の1実施例を示す図。
【図6】図2に示す単位X線源の100単位を図5示すX線
集光部のごとく半球状に装備した場合の吸収線量率曲線
を示す図。
【符号の説明】
1 X線管、2 電子銃、3 X線ターゲット、4 側
管、5 X線ビーム、6 焦点 7,8 コリメー
タ、8-1 コリメータ穴、8-2 コリメータホルダ
ー、8-3 コリメータ栓、9 集光殻シールド、10
アウターシールド、12 外郭、13 照射体ホルダ
ー、14 照射体固定ネジ、15 照射体、16 照射
関心領域、17 治療寝台

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線管から発生したX線をビームに絞る
    コリメータを含むX線源からのX線を照射体の関心領域
    に照射するX線照射装置において、前記関心領域の任意
    の点を中心として放射状に配列したX線管とコリメータ
    を対とする複数のX線源と、該複数のX線源を前記各X
    線源からのX線ビームが前記中心で焦点を結ぶように集
    光する集光殻シールドに装着し、前記焦点に被照射領域
    を一致させてX線を照射する照射体保持手段と、を備え
    て成るX線照射装置。
  2. 【請求項2】 前記X線管からX線を発生するターゲッ
    トとX線ビームを形成するコリメータまたは照射体との
    間に軟X線を減衰させるX線フィルターを前記X線源に
    設けたことを特徴とする請求項1に記載のX線照射装
    置。
  3. 【請求項3】 前記コリメータは、前記X線ビームの径
    を変更するための穴径の異なるコリメータを選択して該
    コリメータを交換するための着脱手段を備えたことを特
    徴とする請求項1に記載のX線照射装置。
  4. 【請求項4】 前記着脱手段は、前記コリメータ穴とコ
    リメータ栓とから成ることを特徴とする請求項3に記載
    のX線照射装置。
  5. 【請求項5】 前記複数のX線源にこれらのX線源から
    のX線ビームを遮断する閉栓機構と、前記複数のX線源
    のうちの特定のX線源からのX線ビームを選択する手段
    とを設け、前記閉栓機構を閉栓して前記選択手段で選択
    された特定のX線源からのX線ビームを照射体に照射す
    ることを特徴とする請求項1に記載のX線照射装置。
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