JP2004229698A

JP2004229698A - 細長型ｘ線照射具

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Publication number: JP2004229698A
Application number: JP2003018480A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Imazaki; 一夫今崎
Original assignee: Institute for Laser Technology
Current assignee: Institute for Laser Technology
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2023-01-28
Also published as: JP4279565B2

Abstract

【課題】人体内の癌細胞を治療するため対象部位の直近で必要な線量のＸ線を発生させて高効率に、かつ体内深部や老齢者であっても身体に負担の少ない、しかも超小型で安価な細長型Ｘ線照射具及びこの照射具を備えた照射線治療装置を得る。
【解決手段】細長型Ｘ線照射具１０は、レーザ光の伝送路Ｃ_１、真空吸引管Ｐ_１、照明光用光ファイバの伝送路Ｃ_２、冷却媒体の伝送管Ｐ_２、画像光用の伝送路Ｃ_３、ワイヤ操作用のワイヤＷを保護材で一体に囲んだ細長い複合ケーブル１１と、その端部に接続された端末ヘッド１２とを備え、レーザ光を真空チャンバ１４内のターゲット１６に照射してＸ線を発生させ、収束窓部１７から所定サイズに収束してＸ線を出射させ対象部位を照射するよう構成し、複合ケーブル１１及び端末ヘッド１２の径を数ｍｍ以下として細長型Ｘ線照射具としている。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、体内深部の癌細胞をＸ線照射により有効、確実に破壊し得る細長型Ｘ線照射具及びこれを用いた放射線治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
癌摘出のためには外科的な手術が一般的であるが、体内深部あるいは広範囲に分散した癌ではその適用が困難な場合があり、特に老齢者では一層困難である。このため、外科的な手術のような患者に大きな負担がかからずに対象の癌のみを有効に、確実に破壊することができる手段が種々研究され、提案されている。その主な手段として、小型放射性物質キャピラリ挿入による放射線を用いる手段、重粒子加速器で高エネルギ化された重粒子を照射する癌治療装置、あるいは高エネルギＸ線の照射による癌治療装置等が知られている。
【０００３】
上記放射性物質キャピラリは、直径２ｍｍ以下のキャピラリ内にイリジウムなどのガンマ線源やリンなどの放射性物質を詰め込んだものであるが、常時放射線を放出しているため取扱いが難しく、常に危険を伴い、かつ放射線のエネルギが高いため周辺に及ぼす影響が大きい。
【０００４】
高エネルギの重粒子の照射による癌治療装置は、イオン化された粒子を多段状に設けた線型加速器や主加速器のシンクロトロンで高エネルギ状態に加速し、これを治療室内の照射器へ導いて人体に照射するようになっており、極めて大規模な設備である。従って、設備が複雑で大規模であるため建設費用が高価であり、我国では全国で未だ数箇所で稼動するだけである。
【０００５】
高エネルギＸ線を照射するＸ線治療装置のＸ線源の一例として、特開２０００−２０８２９４号公報に開示された「超小型Ｘ線発生装置」が公知である。この装置は、血管内や人体内の癌などを照射線で治療することを目的とし、直径２ｍｍ以下の絶縁材で囲まれた可撓性ケーブル内に芯線を含み、ケーブル先端部は、高真空度のチャンバ内に芯線の端を冷陰極として突出させ、チャンバ内には冷陰極と対向してタングステンなどの材料で形成されたターゲットと、隣接してゲッタ部とが設けられ、冷陰極に高電圧の短いパルス電圧を印加して先端から高電界放出による電子を発生し、この電子ビームがターゲットに衝突するとＸ線を発生し、発生したＸ線を先端部の一面に設けた窓から外部へ放出するように形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した重粒子照射による癌治療装置は、重粒子を人体に照射した場合、粒子線のエネルギは体内奥に進むにつれて徐々にエネルギを失って同じエネルギの粒子は同じ位置に止まり、その止まる直前に高い線量を対象部位に与えることができ、従って止まる位置を癌の位置に合わせておけば高い線量の重粒子により癌を破壊でき、かつ正常組織に対する障害をできるだけ低くすることができるという特性を有するため、患者に大きな負担を与えることなく治療ができるという利点を有する。
【０００７】
しかしながら、前述したように、この装置は大規模な設備を建設する必要があるため、建設費用は巨額であり、現状では例えば数百億円かかると言われており、従って既に建設された設備は日本全国で数箇所あるが、この設備はどんな病院でも設置できるというものではなく、この設備による治療を受けることができる患者数は限られているという不都合がある。
【０００８】
これに対し、前記特許公報に示されたＸ線治療装置は、ケーブル先端部を体内に挿入する内挿型として形成され、ケーブル先端内で発生したＸ線を直接に直近の患部に照射するように構成されているため患部に必要なＸ線量を確保できるという利点がある。しかしながら、この公報によるＸ線治療装置ではケーブル先端内でＸ線を発生させる形式として、ケーブル先端内の最先端位置に設けた金属ターゲットに対し少し手前位置に冷陰極を設け、この冷陰極に高電圧のパルス電圧を印加する形式を採用している。
【０００９】
このため、この冷陰極へ高電圧を送る芯線の周囲は高耐圧絶縁材で囲み、絶縁破壊が生じないようにしている。しかし、このような絶縁材で囲んであっても、絶縁材の欠陥や耐久性の劣化により治療中に絶縁破壊がいつかは生じるという危険性が高く、安全性という点でその形式自体に問題がある。
【００１０】
この発明は、上記の問題に留意して、人体内の癌細胞を治療するため対象部位の直近で必要な線量のＸ線を発生させるか、又は直近まで伝送して高効率に、かつ体内深部や老齢者であっても身体に負担の少ない、しかも超小型で安価な細長型Ｘ線照射具及びこの照射具を備えた照射線治療装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、レーザ光の伝送ケーブル、冷却媒体の伝送管、及び真空吸引管を少なくとも含む可撓性の複合ケーブルと、この複合ケーブル端に接続されるＸ線照射用の端末ヘッドとを備え、複合ケーブルは上記伝送ケーブル、伝送管、吸引管を保護材で囲んで一体化した細長ケーブルとし、端末ヘッドは中空部材内に吸引管により吸引して真空チャンバを形成し、この真空チャンバ内にＸ線発生用のターゲット材と集光手段とを設けて成り、伝送ケーブルからのレーザ光を集光手段を介してターゲット材に照射し、これにより発生するＸ線を中空部材の一側壁に設けた収束窓部で収束、透過させて対象部位を照射するように構成した細長型Ｘ線照射具としたのである。
【００１２】
そして、上記構成のＸ線照射具をレーザ発生装置などに接続して次のような放射線治療装置を構成することができる。即ち、伝送ケーブルにレーザ光を送るレーザ発生ユニットと、伝送管に冷却媒体を輸送、回収する冷却ポンプユニットと、吸引管を介して真空チャンバ内を吸引する吸引ポンプユニットとを上記細長型Ｘ線照射具の複合ケーブルに接続し、Ｘ線を端末ヘッドより放射して対象部位の照射を行なえるように構成した放射線治療装置としたのである。
【００１３】
上記細長型Ｘ線照射具及び放射線治療装置は、Ｘ線を発生させ、照射する端末ヘッドを体内に挿入して使用する内挿型の照射具を用いる。又、Ｘ線は体外から伝送されるレーザ光を端末ヘッド内のターゲットに照射して発生させる。Ｘ線はレーザ光を集光手段で集光してターゲット上で発生するが、その際レーザ光のエネルギの多くは熱に変換されるため端末ヘッド内が高温となり、これを冷却する冷却手段が必要である。さらに、端末ヘッド内の空気分子とＸ線の衝突を防止するため、端末ヘッド内は真空チャンバとする必要がある。
【００１４】
このため、レーザ光を送る伝送ケーブルは冷却媒体の伝送管と真空吸引管と一体の複合ケーブルとし、かつ端末ヘッド内を冷却、吸引してレーザ光をターゲットに照射するようにしている。従って、複合ケーブル及び端末ヘッドを細く形成し、かつ所定長さとすることにより体内へ小さな挿入口から挿入し、その端末ヘッド内でＸ線を発生させて体内の患部の直近で発生したＸ線を減衰させることなく患部に照射できる。この場合のＸ線量は１ＫｅＶ〜５０ＫｅＶ程度で１０Ｇｙ前後のＸ線量が必要とされるが、上記形式のＸ線照射具では１ＧＷ程度の高繰返し短パルスレーザを用いることにより十分確保できる。
【００１５】
発生したＸ線は、端末ヘッドから外部へ放射される際に端末ヘッドの中空部材の一側壁に収束窓部を設けて所定径に収束させるようにしているため、Ｘ線は無制限に分散されることなく患部の所定範囲に収束されて効率よく照射される。なお、上記細長型の複合ケーブルは、さらに照明用及び対象部位を監視するための画像光用の光ファイバケーブルを含めるとよい。これらのケーブル、伝送管を１つの細い直径数ｍｍ以下のケーブルとすれば、体内深部や老人であっても身体に与える負担が少なくて済む。
【００１６】
照明用及び画像光用の光ファイバケーブルを備えている場合は、その端部から予め照明光により患部を照射し、その位置、状態を画像光として検出し、その画像光を外部へ送出して画面上で確認し、その後上述したＸ線の照射をすれば確実な作用が得られる。
【００１７】
上記課題を解決するもう１つの手段として、レーザ光の伝送ケーブル、及び真空吸引管を少なくとも含む可撓性の複合ケーブルと、この複合ケーブル端に接続されるＸ線照射用の端末ヘッドとを備え、複合ケーブルは上記伝送ケーブル及び吸引管を保護材で囲んで一体化した細長ケーブルとし、端末ヘッドは中空部材内に吸引管により吸引して真空チャンバを形成し、この真空チャンバ内にＸ線発生用のターゲット材と集光部材とを設けて成り、伝送ケーブルからのレーザ光を集光部材を介してターゲット材に照射し、これにより発生するＸ線を中空部材に接続された所定長さのＸ線伝送管へ送り、Ｘ線伝送管の出力側端に設けた収束窓部を経てＸ線を送り出し治療対象部位を照射するように構成した細長型Ｘ線照射具とすることもできる。
【００１８】
このＸ線照射具は、使用の際に端末ヘッドが体外に位置するため、外挿型である。このため、Ｘ線の発生の際に伴う発熱作用により身体に直接の影響を与えることがなく、従って冷却媒体用の伝送管は設けられていない。しかし、体外に位置する端末ヘッド内で発生するＸ線をＸ線量が減衰することなく照射するためにはＸ線を体内へ伝送する必要がある。そこで、このＸ線照射具では端末ヘッドに所定長さのＸ線伝送管を接続しているのである。
【００１９】
Ｘ線伝送管は端末ヘッド内で発生したＸ線を体外から体内へと送りＸ線量を減衰させることく患部へＸ線を照射できる。このＸ線伝送管は放射端側を収束させた形状とし、これによりＸ線を所定サイズに収束して照射できる。従って、Ｘ線は体外で発生させる形式であっても、Ｘ線を患部の直近まで送り込んで照射できる。
【００２０】
上記の課題を解決するさらにもう１つの手段として、高電圧を伝送する高電圧ケーブル及び真空吸引管と、高電圧ケーブル端に接続されるＸ線照射用の端末ヘッドとを備え、高電圧ケーブルは高電圧を送る導体の外周を絶縁材、外導体、及び保護材で囲んだ細長ケーブルとし、端末ヘッドは高電圧ケーブルの端に外導体を突出させた中空部材内にターゲット材を設け、その内部を吸引管により吸引して真空チャンバとし、このチャンバ内へ高電圧導体の端に陰極端子を形成し、端末ヘッドの端にはＸ線伝送管を接続し、高電圧ケーブルからの高電圧で陰極端子から電子ビームを放出させてターゲット材に衝突させ、これにより発生するＸ線をＸ線伝送管へ送り、Ｘ線伝送管の出力側端に設けた収束窓部を経てＸ線を送り出し対象部位を照射するように構成した細長型Ｘ線照射具とすることもできる。
【００２１】
この細長型Ｘ線照射具も、第３の発明のＸ線照射具と同じく、外挿型である。この場合も冷却媒体用の伝送管は設けられていない。そして、端末ヘッドには所定長さのＸ線伝送管を接続しているため、体外から体内へＸ線を送りＸ線量を減衰させることなく患部へＸ線を照射できる。Ｘ線伝送管は放射端の収束形状によりＸ線を所定サイズに収束して照射する。このため、Ｘ線を体外で発生させる形式でもＸ線を患部の直近まで送り込んで照射できる。
【００２２】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の細長型Ｘ線照射具を備えた放射線治療装置の全体概略構成を示す。１はレーザ光を発生するレーザ発生ユニット、２は真空吸引するためのイオンポンプから成る真空ポンプユニット、３は照明光を発生するランプユニット、４は画像光の信号を電気信号に変換する光電変換ユニット、５は冷却媒体を送り出し、回収する冷却ポンプユニット、６はワイヤ操作するための操作手段である。光電変換ユニット４で変換された電気信号は制御ユニット７へ送られ、画像表示器７ａで画像として表示される。
【００２３】
Ｃ_１はレーザ光を伝送する伝送路であり、固定伝送管又は光ファイバが用いられる。Ｃ_２は照明用の可視光を伝送する光ファイバによる伝送路、Ｃ_３は画像光を伝送する光ファイバによる伝送路である。Ｐ_１は真空吸引するための細い中空管、Ｐ_２は冷却媒体を流通する細い中空管であり、図には１本線で示しているが、実際には冷却媒体の送出しと回収用に２つの中空管が用いられる。Ｗは操作用のワイヤであり、例えば可撓性のプッシュ・プルワイヤが用いられる。８は上記伝送路Ｃ_１を後述する細長型Ｘ線照射具１０の光ファイバに接続するための光カップラ、９は上記Ｃ_１〜Ｃ_３、Ｐ_１、Ｐ_２、Ｗを集合するための接続具である。
【００２４】
細長型Ｘ線照射具１０は、上述した伝送路Ｃ_１〜Ｃ_３、中空管Ｐ_１、Ｐ_２、ワイヤＷを接続具９で集合させ、その後方に延びる上記伝送路等の外周を、図２に示すように、ポリウレタン製の保護材Ｓで囲んで一体化した細長い複合ケーブル１１と、その先端に接続される端末ヘッド１２とから成る。複合ケーブル１１は直径数（２〜３）ｍｍ、長さ数ｃｍ乃至数１０ｃｍ程度の細長いケーブル、端末ヘッド１２の直径も略同じで、長さ数ｃｍ前後である。以上が、放射線治療具、細長型Ｘ線照射具の概略構成であるが、さらにその詳細について以下説明する。
【００２５】
レーザ発生ユニット１のレーザ発生装置は、例えばＮｄ−ＹＡＧレーザ（波長１．０６μｍ）のような高繰返し短パルス高出力レーザ（１ＧＷ、１００ｐＳｅｃ、１０Ｈｚ）が用いられ、短パルスのパルスレーザ光を出力する。真空ポンプユニット２のイオンポンプは、照射具１０の端末ヘッド１２内の真空チャンバを１０^６〜１０^７Ｔｏｒｒ程度の真空度に保つよう排気を行うことができるものが用いられる。発生したＸ線と空気分子等との衝突を防止し、Ｘ線の吸収を防止するためである。ランプユニット３は通常の可視光を発する例えばＬＥＤランプが用いられる。
【００２６】
光電変換ユニット４は、端末ヘッド１２の端からの照明光で照明された対象部位の状態を受光して送られて来る画像光を例えばＣＣＤ画像素子などで電気信号に変換するユニットである。冷却ポンプユニット５からは冷却媒体として、例えばアルコール液又はアルゴンヘリウム、Ｈｅの液を送り出し、端末ヘッド１２内を冷却して温度上昇した液を回収する。ワイヤの操作手段６は、例えば手の指でレバーを引くとプッシュ・プルワイヤを引き寄せるレバー機構（図示省略）から成る。図３に端末ヘッド１２の拡大断面図を示す。
【００２７】
図示のように、端末ヘッド１２は金属製の中空円筒体として形成されたケーシング１３から成り、ケーシング１３の片端は開放状とされ、その開放端を端板１３ａで閉じて密封される。ケーシング１３の内部は真空チャンバ１４とされ、そのチャンバ１４内に伝送路Ｃ_１からのレーザ光を集光する集光手段（レンズ）１５と、その焦点位置付近に金属製のターゲット材１６が置かれている。１５ａは支持部材であり、ターゲット材１６はケーシング１３内の傾斜壁に取付けられている。ターゲット材１６は、鋼、タングステン（Ｗ）、金やそれらの合金から形成され、Ｘ線発生率が高く熱伝導率の良いものが用いられる。
【００２８】
ターゲット材１６にレーザ光を照射して発生したＸ線はケーシング１３の一側壁に設けられた収束窓部１７を経て外部へ出力される。この収束窓部１７は単なるＸ線の透過窓ではなく、透過窓１７ａを透過する際に側壁１７ｂにより所定割合に収束をされて放出される。図示の例では側壁１７ｂをＸ線に対しブラッグ回折に最適な所定角度θの傾斜状に形成され、これにより収束作用を受けるため高強度のＸ線を対象部位に照射できる。なお、ケーシング１３の端板１３ａには複合ケーブル１１の端に設けられた端板１１ａが対向し、当接状態で接続金具１８により高気密、液密状にかつ着脱自在に接続される。１３_ｋはケーシング１３と複合ケーブル１１の接合端である。
【００２９】
端板１３ａと１１ａを当接して端末ヘッド１２と複合ケーブル１１を接続する際に真空チャンバ１４内の真空状態を得るために、伝送路Ｃ_２、Ｃ_３の光ファイバ及び伝送管Ｐ_２の細管は、ケーシング１３内にも延長して設けられている部分の端面を複合ケーブル１１の端板１１ａの端で終わる端面とを突き合わせて連続状となるようにしている。伝送路Ｃ_１と伝送管Ｐ_１は端板１１ａの端で面一に形成され、端板１３ａに設けられた開口に臨んでいる。操作用ワイヤＷは先端が端板１３ａに係止され、その係止位置をケーシングの中心から所定距離偏心した位置とし、ワイヤＷを引くとケーシング１３全体が接合端１３_ｋ付近を中心に首振りできるようにしている。
【００３０】
上記のように構成したこの実施形態の細長型Ｘ線照射具１０は、内挿型であり、人体内の患部に端末ヘッド１２を挿入して使用される。図１には、端末ヘッド１２を人体Ｂ内の臓器（例えば肝臓、腎臓など）Ｚまで挿入し、患部Ｃａ（例えば癌部）にＸ線を照射して癌細胞を破壊する状態を示している。この場合、複合ケーブル１１から送られるレーザ光を伝送路Ｃ_１から集光手段１５を介してターゲット材１６へ照射し、Ｘ線を発生させる。Ｘ線は端末ヘッド１２のケーシング１３に設けられた収束窓部１７を経て所定角度範囲に収束されて患部Ｃａに照射される。
【００３１】
ところで、癌細胞の破壊には１ＫｅＶ〜５０ＫｅＶ程度で１０Ｇｙ前後のＸ線量が必要とされるが、このような値のＸ線量は上記短パルス高出力レーザからのレーザ光をターゲット材１６に照射することにより達成できる。端末ヘッド１２は、体内の患部Ｃａの近くまで挿入され、その直近で発生したＸ線を照射するため、上記強力なＸ線は途中で減衰することなくそのまま照射され、従って癌細胞を破壊することができる。
【００３２】
Ｘ線を患部Ｃａに正しく照射するためには、事前に患部Ｃａの位置を別の手段で予め確認できるとしても、Ｘ線の照射方向や位置が適正であるかを直接知る必要があり、Ｘ線の照射前に照射端１９から照明光を患部Ｃａに向けて照射し、その照明による患部Ｃａの状態を撮像端２０から画像光として取り込み、その画像光を伝送路Ｃ_３を経て光電変換ユニット４へ送る。そこで電気信号に変換された画像情報は表示器７ａに表示され、その画像を目視確認することにより端末ヘッド１２が適正な方向、位置にあることが確認される。上記確認の後上述したＸ線の照射が行なわれる。
【００３３】
図４に細長型Ｘ線照射具１０の部分変形例を示す。（ａ）図はＸ線発生部の収束窓部１７の形状が若干異なっている。この形式のＸ線発生部は、ターゲット材１６を楕円の２つの焦点の一方の付近に置き、楕円状の周壁１７ｂで反射されて収束するもう一方の焦点付近が照射対象の患部Ｃａに位置するようＸ線を収束して照射する形式とした点が特徴である。その他の形式、構造は基本的に図３に示すものと同じであり、説明は省略する。但し、周壁１７ｂはその表面を薄膜状の金コートで被覆してＸ線の反射面としている。１７ａは透過窓である。又、操作用ワイヤは図示省略しているが図３の例と同様に設けられている。
【００３４】
（ｂ）図は、Ｘ線発生部からＸ線を単に透過窓１７ａを経由して外部へ放出する形式の細長型Ｘ線照射具１０を示している。この例ではＸ線の収束は行なわれないがＸ線量が十分であれば、この形式でもよい。その他は図３の例と同じであり、説明は省略する。但し、この例でも操作ワイヤは設けられているが図示省略している。
【００３５】
図５も第１実施形態の細長型Ｘ線照射具及び放射線治療具の部分変形例である。この例では、レーザ発生ユニット１からのレーザ光を複数本の光ファイバＣ_１に分岐して伝送し、端末ヘッド１２内の集光手段１５により集光してターゲット材１６に照射するようにしている点が特徴である。複合ケーブル１１内に一体化される光ファイバＣ_１は、１本の光ファイバで強力なレーザ光を伝送しようとすると光ファイバの許容限界ぎりぎりとなるため、レーザ光を複数本（例えば５〜１０本程度）の光ファイバに分けて伝送する方が安全性、耐久性が向上するからである。
【００３６】
レーザ発生ユニット１からのレーザ光は光束の拡大手段１_Ｃで直径を拡大し、分岐ユニット１_Ｄにより複数本の光ファイバに分岐されるようにしている。その他は図１の例と同じであり、説明は省略する。癌細胞を破壊する場合、癌細胞の領域、深さ、癌の性質により前述したレーザ発生ユニット１によるレーザ光ではレーザ光及びＸ線の強度が不十分な場合も予想され、より強力なＸ線量を得るためレーザ光の強度を大きくする際に、複数の光ファイバによる伝送方式を必要とされる場合に有用である。
【００３７】
図６Ａは第２実施形態の細長型Ｘ線照射具を備えた放射線治療装置の全体概略構成を示す。この実施形態の細長型Ｘ線照射具は、第１実施形態及びその部分変形例が内挿型であったのに対し、外挿型である。複合ケーブル１１は、レーザ光伝送用の光ファイバケーブルと真空吸引管Ｐ_１のみが保護材Ｓで囲まれて一体化された可撓性のケーブルとされている。この例では冷却媒体用の伝送管Ｐ_２、冷却ポンプユニット５、操作手段６、操作ワイヤＷは設けられていない。
【００３８】
端末ヘッド１２では、ケーシング１３内を真空吸引管Ｐ_１で吸引して真空チャンバ１４を形成し、集光手段１５でレーザ光を集光してターゲット材１６に照射し、Ｘ線を発生させるように構成される点は図３の端末ヘッド１２と同じである。しかし、この端末ヘッド１２にはＸ線伝送管２１が接続されている点が第１実施形態の場合と異なる。Ｘ線伝送管２１は、図示のように、中空円筒体が用いられ、その内面にＸ線伝送効率向上のため薄膜状の金コートを塗布し、Ｘ線の入射側と出射側にそれぞれ透過窓２２、２３を設け、その基端側を端末ヘッド１２に対し支持部材２４により回転自在に取付けられている。
【００３９】
なお、Ｘ線伝送管２１は、図示のように、その先端寄りの適宜位置から少し屈曲して、かつ先端側を収束状に形成している。又、照明用の光ファイバによる伝送路Ｃ_２と、画像光伝送用の光ファイバによる伝送路Ｃ_３とはＸ線伝送管２１の外周に沿って取付けられ、Ｘ線伝送管２１の基端寄り位置に操作ハンドル２５が設けられている。１９は照射端、２０は撮像端である。他の構成は基本的に第１実施形態と同じであり、同じ符号を付して説明は省略する。
【００４０】
上記端末ヘッド１２、複合ケーブル１１、及びＸ線伝送管２１の直径は第１実施形態と同様に、数ミリ（２〜３ｍｍ）以下の細長形とされ、Ｘ線伝送管２１は長さが数ｃｍ乃至数１０ｃｍ程度である。但し、外挿型であるため、Ｘ線伝送管２１以外の端末ヘッド１２と複合ケーブル１１の直径は数ミリより大きい適宜径（例えば１０ｍｍ程度）としてもよい。
【００４１】
上記構成のこの実施形態の細長型Ｘ線照射具を備えた放射治療装置は、人体の外でＸ線を発生する端末ヘッド１２を有している。この端末ヘッド１２内で発生したＸ線は、Ｘ線伝送管２１により人体内の患部Ｃａの直近まで伝送され、その端部から出射されるＸ線を患部Ｃａに直接的に照射し得る。この場合Ｘ線伝送管２１は予め人体内に挿入され、先端が患部の直近へ届くように設定される。その操作は第１実施形態の場合と同様であるが、この場合は操作ハンドル２５を回転させ照射端１９からの照明光で患部Ｃａを照射し、撮像端２０から画像光を取り込む。
【００４２】
Ｘ線伝送管２１は、端末ヘッド１２内で発生したＸ線を効率よく伝送するから途中で減衰することがなく、必要なＸ線量を確保して先端寄りの収束部で所定径に収束し、Ｘ線を照射できる。その際、端末ヘッド１２は体外に設けられているから、ターゲット材１６からＸ線を発生する作用に伴う発熱があっても人体に直接影響しないため、端末ヘッド１２内の冷却手段は設けられていない。なお、Ｘ線伝送管２１内は薄膜の金コートを塗布してＸ線を効率よく伝送するように形成しているが、その内部は真空チャンバ１４に一部が連通して真空吸引されるようになっている。
【００４３】
図６Ｂは第３実施形態の細長型Ｘ線照射具を備えた放射線治療装置の全体概略構成図である。この実施形態の細長型Ｘ線照射具１０’も、第２実施形態と同様に、外挿型であるが、Ｘ線の発生方式が電子ビームを用いる方式である点で方式が大きく異なる。この実施形態では、複合ケーブル１１に代えて可撓性の高電圧ケーブル１１’が用いられ、その先端に端末ヘッド１２’が一体に設けられ、さらにその端末にＸ線伝送管２１が接続されて細長型Ｘ線照射具１０’が形成されている。
【００４４】
高電圧ケーブル１１’は、安全性を確保し得る所定長さとされ、その一端は高電圧源１’に接続され、高電圧のパルス電圧が印加される。この高電圧ケーブル１１’は、中心に高電圧用の導体ｌ_１が設けられ、その外周に同軸状に高絶縁性の例えばテフロン（登録商標）絶縁物から成る絶縁材１１ｂで囲み、さらにその外側に外導体１１ｃを設け、その外側を保護材（ポリウレタン外皮など）Ｓで被覆し、直径２〜３ｍｍ程度の可撓性の細長線として形成されている。高電圧ケーブル１１’の端部に設けた端板１１ｄより突出する外導体１１ｃの延長部材による端末ヘッド１２’を所定長さに形成し、端末ヘッド１２’内の先端にターゲット材１６を取付けてその内部を真空吸引管Ｐ_１を接続して真空チャンバ１４とする。
【００４５】
又、上記端板１１ｄから導体ｌ_１を貫通させて真空チャンバ１４内へ突出させ、その先端に電子ビームを発生させるフィラメント（図示省略）による陰極端子１１ａを形成して電子ビーム発生部とする。この陰極端子１１ａで発生した電子ビームを金属ターゲットに衝突させてＸ線が発生し、このＸ線はターゲット材を透過して背面へと放射される。上記端末ヘッド１２’の端には同径のＸ線伝送管２１が接続部材１８により回転自在に接続されている。
【００４６】
Ｘ線伝送管２１は、第２実施形態と同じ部材であり、発生したＸ線を入射側の透過窓２２から受入れて伝送し、出射側の透過窓２３から放射する。操作ハンドル２５を操作して放射されるＸ線の照射方向、位置を変えることができる。なお、真空吸引管Ｐ_１は高電圧ケーブル１１’内の絶縁材１１ｂ内を挿通させて設けてもよいが、安全のため高電圧ケーブル１１’の外側に沿って取付け、真空チャンバ１４の位置で内部に接続してもよい。又、照明用及び画像光用の光ファイバの伝送路Ｃ_２、Ｃ_３はＸ線伝送管２１に沿って設けてある。
【００４７】
なお、Ｘ線伝送管２１内は第２実施形態と同様に薄膜の金コートが施されており、又内部は真空チャンバ１４に連通して真空状態に保持されることも同じである。
【００４８】
上記第２、第３実施形態では、主として細長型Ｘ線照射具について説明したが、この細長型Ｘ線照射具を備えた放射線治療装置は第１実施形態と同様に構成されることは説明するまでもないから同一構成部材に同一符号を付して説明は省略する。
【００４９】
真空ポンプユニット２、照明用のランプユニット３、画像光用の光電変換ユニット４は第１、第２実施形態と同様のものが設けられているが、細長型Ｘ線照射具１０’が外挿型であるため、冷却ポンプユニット、冷却媒体用の伝送管、操作ワイヤは設けられていない。この例の高電圧源１’には数１００ｋＶ（５０〜２００ｋＶ程度）の高電圧のパルス電圧が供給される。パルス高電圧は、パルス幅数μＳｅｃ〜数ｍｍＳｅｃ、パルス間隔１０〜１００Ｈｚ程度の高繰返し電圧である。又、高電圧ケーブル１１’のサイズも直径数ｍｍ（２〜３ｍｍ）以下の細長ケーブルである。その他の構成は第２実施形態と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。なお、高電圧原１’は高電圧を連続ＣＷの高電圧を作用させるものとしてもよい。
【００５０】
上記構成とした第３実施形態の細長型Ｘ線照射具１０’及びこれを備えた放射線治療装置は、外挿型のＸ線照射具１０’の端末ヘッド１２’内の真空チャンバ１４内で高電圧を印加して陰極端子１１ａから発生する電子ビームがターゲット材１６に衝突してＸ線を発生させ、このＸ線はターゲット材１６を透過して背面へ放出され、Ｘ線伝送管２１を経て伝送されてその出力側端から対象部位を照射する。Ｘ線が発生した後の作用は第２実施形態と同様であり、説明は省略する。
【００５１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、この出願の第１の発明の細長型Ｘ線照射具では体内に挿入される複合ケーブル端の端末ヘッド内でレーザ光によりＸ線を発生させて収束窓部から所定サイズに収束させて対象部位に照射するようにしたから、必要な線量のＸ線を患部の直近で発生させ減衰させることなく効率よく患部を照射でき、簡易な構成としたため小型でありコストが極めて安価であり、かつ安全であって体内深部や老齢者であっても身体に負担が少なくて利用できるという極めて顕著な効果が得られる。
【００５２】
外挿型の細長型Ｘ線照射具であっても、Ｘ線を体外の端末ヘッドで発生させてそのＸ線をＸ線伝送管により体内へ送り込み、患部を照射するようにしたから、第１の発明と同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の細長型Ｘ線照射具（内挿型）を備えた放射線治療装置の全体概略構成図
【図２】複合ケーブルの断面図
【図３】端末ヘッドの拡大断面図
【図４】端末ヘッドの部分変形例の拡大断面図（（ａ）楕円焦点形、（ｂ）無収束形）
【図５】レーザ光の伝送路の変形例を備えた放射線治療装置の全体概略構成図
【図６Ａ】第２実施形態の細長型Ｘ線照射具（外挿型）を備えた放射線治療装置の全体概略構成図
【図６Ｂ】第３実施形態の細長型Ｘ線照射具（外挿型）を備えた放射線治療装置の全体概略構成図
【符号の説明】
１レーザ発生ユニット
２真空ポンプユニット
３ランプユニット
４光電変換ユニット
５冷却ポンプユニット
６操作手段
７ａ画像表示器
１０細長型Ｘ線照射具
１１複合ケーブル
１２端末ヘッド
１３ケーシング
１４真空チャンバ
１５集光手段
１６ターゲット材
１７収束窓部

Claims

レーザ光の伝送ケーブル、冷却媒体の伝送管、及び真空吸引管を少なくとも含む可撓性の複合ケーブルと、この複合ケーブル端に接続されるＸ線照射用の端末ヘッドとを備え、複合ケーブルは上記伝送ケーブル、伝送管、吸引管を保護材で囲んで一体化した細長ケーブルとし、端末ヘッドは中空部材内に吸引管により吸引して真空チャンバを形成し、この真空チャンバ内にＸ線発生用のターゲット材と集光手段とを設けて成り、伝送ケーブルからのレーザ光を集光手段を介してターゲット材に照射し、これにより発生するＸ線を中空部材の一側壁に設けた収束窓部で収束、透過させて対象部位を照射するように構成した細長型Ｘ線照射具。
前記複合ケーブルと端末ヘッドの直径をそれぞれ数ミリ以下のサイズとしたことを特徴とする請求項１に記載の細長型Ｘ線照射具。
前記複合ケーブルに照明用の伝送ケーブルと画像光用の伝送ケーブルをそれぞれ含み、端末ヘッド内にこれら伝送ケーブルの延長部を設けてその端末の一方を照明灯、他方を画像光を受光する受光部とし、照明灯からの光で対象部位の画像光を受光部で受光し、対象部位の位置、角度を確認してＸ線を照射し得るように端末ヘッドを構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の細長型Ｘ線照射具。
前記複合ケーブルにプッシュ・プルワイヤを用いた操作ワイヤを含み、その操作ワイヤ先端を端末ヘッドに係止させ、外部の操作手段から操作ワイヤを操作して端末ヘッドを屈曲自在としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の細長型Ｘ線照射具。
伝送ケーブルにレーザ光を送るレーザ発生ユニットと、伝送管に冷却媒体を輸送、回収する冷却ポンプユニットと、吸引管を介して真空チャンバ内を吸引する吸引ポンプユニットとを前記請求項１乃至４のいずれかの細長型Ｘ線照射具の複合ケーブルに接続し、Ｘ線を端末ヘッドより放射して対象部位の照射を行なえるように構成した放射線治療装置。
レーザ光の伝送ケーブル、及び真空吸引管を少なくとも含む可撓性の複合ケーブルと、この複合ケーブル端に接続されるＸ線照射用の端末ヘッドとを備え、複合ケーブルは上記伝送ケーブル及び吸引管を保護材で囲んで一体化した細長ケーブルとし、端末ヘッドは中空部材内に吸引管により吸引して真空チャンバを形成し、この真空チャンバ内にＸ線発生用のターゲット材と集光部材とを設けて成り、伝送ケーブルからのレーザ光を集光部材を介してターゲット材に照射し、これにより発生するＸ線を中空部材に接続された所定長さのＸ線伝送管へ送り、Ｘ線伝送管の出力側端に設けた収束窓部を経てＸ線を送り出し対象部位を照射するように構成した細長型Ｘ線照射具。
高電圧を伝送する可撓性の高電圧ケーブル及び可撓性の真空吸引管と、高電圧ケーブル端に接続されるＸ線照射用の端末ヘッドとを備え、高電圧ケーブルは高電圧を送る導体の外周を絶縁材、外導体、及び保護材で囲んだ細長ケーブルとし、端末ヘッドは高電圧ケーブルの端に外導体を突出させた中空部材内にターゲット材を設け、その内部を吸引管により吸引して真空チャンバとし、このチャンバ内へ高電圧導体の端に陰極端子を形成し、端末ヘッドの端にはＸ線伝送管を接続し、高電圧ケーブルからの高電圧で陰極端子から電子ビームを放出させてターゲット材に衝突させ、これにより発生するＸ線をＸ線伝送管へ送り、Ｘ線伝送管の出力側端に設けた収束窓部を経てＸ線を送り出し対象部位を照射するように構成した細長型Ｘ線照射具。