JP2012138203A - X線発生装置とx線発生装置群を用いたx線照射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透過形ターゲットの表面を囲むように筒状シールド管がターゲットホルダに固定された構成によって後方散乱X線を吸収する。これによって、シールド管を装着しない場合に比べて、後方散乱X線を1/20以下に低減することができ、X線発生装置全体を覆う鉛板の量を大幅に低減することが可能となる。本発明によるX線発生装置複数台と他の装置とを組み合わせて、X線治療に好適な小形で軽量なX線照射装置を提供することができる。
【選択図】図1A
Description
放射線治療に用いるX線としては、数MeV以上の高エネルギーで加速した電子ビームを薄いターゲットに衝突させ、ターゲットの裏面側(前方)に放射される制動X線が用いられる。高速電子ビームがターゲットに衝突すると、ターゲット中で起きる散乱によって、電子ビームが入射した方向(後方)にもX線が放射される。この後方散乱X線は、漏洩対策が十分に施されていないとX線源から外部に漏れて、X線発生装置の使用者の健康に悪影響を及ぼす。
さらに、ターゲットの放熱性を改善して、ターゲットの冷却機構を簡略化できるX線発生装置を提供することにある。
さらに、該X線発生装置を複数台並べて配置し電子源と偏向手段とを組み合わせることにより、X線治療において患部の形状に合わせて正確にX線を照射し、しかも高速に照射することができるX線治療に好適なX線照射装置を提供することにある。
さらに、ターゲットの形状を楕円形または長多角形としてターゲットの実効面積を広げ、高速電子ビームの進行方向に対して傾きを持たせて配置することで、ターゲットで発生する熱の均一化と放熱性を高めることができる。
さらに、当該X線発生装置を複数台隣接して構成されるX線照射装置によれば、漏れX線を大幅に低減しつつ広い照射野を高速で照射できるので、小形、軽量でしかも高速のX線治療に好適なX線照射装置を提供することができる。
本願明細書において、「X線発生装置」とは少なくとも金属製ターゲットと、前記ターゲットの表面側に前記ターゲットを囲むように設けられた金属製の筒状シールド管を具備するものである。「X線発生装置」と電子源その他を組み合わせて目的とする「照射野」をX線照射可能であるが、本願明細書において「X線照射装置」とは、「X線発生装置」複数台からなる「X線発生装置群」とその他の装置を結合して目的とする照射野(一次元または二次元領域)にX線を照射する装置の意味で用いている。
図1Aは、本発明のX線発生装置の実施の形態1の構成を示す概略断面図である。図1Bは、その斜視図を示す。ターゲット1は、原子量が大きく、高融点、化学的に安定、熱放射性に優れたAu,W,Mo,Ptなどの金属であって、厚さ0.1mm程度の薄い膜である。このターゲット1はターゲットホルダ2で支持される。ターゲットホルダ2は、ターゲットで発生する熱を逃がすために熱伝導率の高い銅などが適している。円筒形のシールド管3は、ターゲット1を囲むようにターゲットホルダ2に固定される。シールド管3は、ターゲット1より後方に散乱するX線5を吸収して、外部への漏れを抑制する。シールド管3の材質は、X線吸収の大きいPbやWなどが適している。
このX線照射装置は、前述した実施の形態4のX線発生装置を縦列にn台隣接するように並べたX線発生装置群10と、電子源8と、高速電子ビーム4が任意のX線発生装置の中心軸に対して平行に入射するように、高速電子ビーム4の軌道を偏向する第1偏向電磁石20と第2偏向電磁石21を具備している。図5において、高電圧で加速された高速電子ビーム4は、第1偏向電磁石20と第2偏向電磁石21によって目標とするX線発生装置10−i(iは整数)のターゲット1に水平に直進するように偏向される。第1偏向電磁石20および第2偏向電磁石21は、それぞれ平行平板電磁石であって、第1偏向電磁石20は、高速電子ビーム4の進行方向を目標とするX線発生装置10−iの方向に曲げるように作用する。第2偏向電磁石21は、高速電子ビーム4が目標とするX線発生装置10−iの中心軸に対して平行に入射し、ターゲット1に向かって直進するようにその進行方向を偏向する。本実施の形態によれば、高速電子ビーム4を偏向するだけで、帯状にX線を照射することができる。この実施の形態のX線照射装置をX線治療装置に適用すると、X線ヘッドの移動、回転などの機械的な移動時間を低減できるので、X線治療装置の高速化を図ることができる。図5に示す実施の形態のX線照射装置は、X線発生装置群10に、前述した実施の形態4のX線発生装置を適用した例を示しているが、その他の実施の形態に示すX線発生装置を適用しても同様の効果があることは明らかである。
図7Aにおいて、X方向は、図5の上下方向に対応し、X線発生装置群10から放射されるX線の照射野を示し、Y方向は、X線照射装置(8,20,21,10)を移動させることによって形成される照射野を示す。
図7Bに、図7Aに示す照射野中の任意のX線発生装置の出力X線照射野幅と強度の関係を示してある。各々の照射野は、照射強度が1/2に減少する線が隣同士で重なり合うように調整される。照射野の円形パターンは、X線ガイド7の開口面の形状が円形の場合であって、開口面を正方形にすれば、その照射野のパターンは、ほぼ正方形となる。X線ガイド7の開口面の形状は適宜変更することができる。
偏向電磁石20によって放射状に偏向された高速電子ビーム4が、X線発生装置の中心軸に対して平行に入射するように、X線発生装置は、放射状に配置される。放射状に配置された各々のX線発生装置のターゲット1の角度をその水平軸に対して適切に設定することで、各々のX線発生装置から放射されるX線を全て水平に放射することができる。
このX線照射装置によれば、1台の偏向電磁石で広い照射野に水平なX線を照射することができる。さらに各々のX線発生装置のターゲット1は、その形状が楕円形または長多角形であって、高速電子ビーム4の進行方向に対して所定の傾きをもって設置されるので、ターゲットの実効面積が拡がり、放熱性が改善され、ターゲット1の冷却機構を軽減することができる。したがって、小形で軽量なX線発生装置を提供することができる。
2 ターゲットホルダ
3 シールド管
4 高速電子ビーム
5 後方散乱X線
6 照射X線
7 X線ガイド
8 電子源
9 X線強度分布
10 X線発生装置群
10−i i番目のX線発生装置
20 第1偏向電磁石
20a 第1偏向電磁石が形成する磁場
21 第2偏向電磁石
21a 第2偏向電磁石が形成する磁場
Claims (8)
- 高速電子ビームを金属製ターゲットに衝突させることによって、前記ターゲットの裏面側よりX線を発生させるX線発生装置において、
前記ターゲットの表面側に前記ターゲットを囲むように金属製の筒状シールド管を具備することを特徴とするX線発生装置。 - 請求項1に記載のX線発生装置において、
前記ターゲットの有効形状が楕円形又は長多角形であって、前記高速電子ビームの入射方向に対して、前記ターゲットが所定の角度をなすように配置されたことを特徴とするX線発生装置。 - 請求項1に記載のX線発生装置において、
前記ターゲットの裏面側に金属製の筒状X線ガイドを備え、前記ターゲットの裏面側より発生するX線が前記X線ガイドの出力開口部より放射されることを特徴とするX線発生装置。 - 請求項3に記載のX線発生装置において、
前記X線ガイドの中心孔の形状が円柱又は多角柱であることを特徴とするX線発生装置。 - 請求項3に記載のX線発生装置において、
前記X線ガイドの中心孔の形状が、前記ターゲット裏面側の入口開口部の径より出口開口部の径が狭い円錐台または多角錐台の形状であることを特徴とするX線発生装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のX線発生装置を複数台隣接して配置したX線発生装置群を用いたX線照射装置であって、
高速電子ビームを発生する電子源と、
前記X線発生装置群の中の任意のX線発生装置の中心軸と平行に入射するように前記高速電子ビームを偏向する偏向手段とを設け、
前記X線発生装置群の各X線発生装置から互いに平行なX線を発生することを特徴とするX線照射装置。 - 請求項6に記載のX線照射装置において、
前記各X線発生装置は一方向に配置され、
前記偏向手段は第1偏向電磁石と第2偏向電磁石とを備え、
前記偏向手段で選択されたX線発生装置のX線出力により前記X線発生装置群の照射野にX線の一次元強度分布を形成することを特徴とするX線照射装置。 - 請求項2に記載のX線発生装置を複数台放射状に配置したX線発生装置群を用いたX線照射装置であって、
前記X線発生装置群の中の各X線発生装置は、放射するX線の方向が相互に一定の関係を持つように配置され、
高速電子ビームを発生する電子源と、
前記X線発生装置群の中の任意のX線発生装置の中心軸と平行に入射するように前記高速電子ビームを偏向する偏向手段とを設け、
前記X線発生装置群から放射される各X線が互いに平行に放射されるように、前記X線発生装置群の各々のターゲットが、前記各X線発生装置の中心軸に対して所定の角度に設定されることを特徴とするX線照射装置。
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