JP2013098090A - X-ray radiation device and x-ray radiation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線を照射するX線照射装置及び当該X線照射装置におけるX線照射方法に関する。 The present invention relates to an X-ray irradiation apparatus that irradiates X-rays and an X-ray irradiation method in the X-ray irradiation apparatus.
近年、がんの治療法として、X線ビームを幅がμm単位のスリットを透過させて得られるマイクロビームを生成し、このマイクロビームを腫瘍に対して照射する治療法(MRT;Microbeam Radiation Therapy)が提案されている。この治療法では、正常細胞を破壊せずにがん細胞のみを破壊することができるという優れた治療効果が得られることが様々な実験により報告されている。 In recent years, as a cancer treatment method, a microbeam obtained by transmitting an X-ray beam through a slit with a width of μm is generated, and this microbeam is irradiated to a tumor (MRT; Microbeam Radiation Therapy). Has been proposed. It has been reported by various experiments that this therapeutic method can provide an excellent therapeutic effect in which only cancer cells can be destroyed without destroying normal cells.
このMRTに関する技術として、非特許文献1及び2には、高エネルギーの電子等の荷電粒子が磁場中でローレンツ力により曲がるときに電磁波を放射する現象を利用し、この放射された電磁波である放射光(X線ビーム)を複数の線状の放射線遮蔽スリットを透過させることで、MRT用のX線ビームを生成する手法が開示されている。
As a technique related to this MRT,
一方、特許文献1には、電子ビームを加速する線形加速器において、電子ビームのビーム電流、ビーム速度及びビーム径を測定し、それらの測定値に応じてソレノイドコイルによる磁場を制御し、電子ビームを低エミッタンス化する方法が開示されている。
On the other hand, in
上記非特許文献1及び2に開示されている技術を実施するためには放射光を生成するための大規模な放射光施設が必要となるため、当該技術を実施できる場所が限定されてしまう。日本において最も多い死亡原因となっているがんの患者が、当該技術を利用したMRTを受けるためには、大規模な放射光施設に行かなければならず、不便である。そのため、MRT治療用の装置が一般病院に設置されることが望まれている。
In order to implement the techniques disclosed in
しかしながら、MRT用のX線ビームを生成するためには奥行きが長く幅の狭い放射線遮蔽スリットが用いられるが、上記放射光から得られる並行なX線ビーム等を除き、一般的な放射線源から得られるX線ビーム(コーンビーム)ではスリットの透過効率が減少するため、治療に供する線量を得るためには、莫大な線源出力を必要とし、発熱や遮蔽など、装置を構成するための問題が多く発生する。 However, in order to generate an X-ray beam for MRT, a radiation shielding slit having a long depth and a narrow width is used. However, it can be obtained from a general radiation source except for a parallel X-ray beam obtained from the above-mentioned radiation light. The X-ray beam (cone beam) that is used reduces the transmission efficiency of the slit. Therefore, in order to obtain a dose for treatment, enormous radiation source output is required, and there are problems in constructing the device such as heat generation and shielding. Many occur.
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、大規模な施設を要することなくMRT用のX線ビームを生成することができるX線照射装置及びX線照射方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an X-ray irradiation apparatus and an X-ray irradiation method capable of generating an X-ray beam for MRT without requiring a large-scale facility. To do.
上記目的を達成するために、本発明に係るX線照射装置は、請求項1に記載したように、電子ビームが照射されると制動X線をX線ビームとして出射する金属ターゲットと、スリット状のX線透過部を有し、前記X線ビームの一部分が前記X線透過部を透過し、前記X線透過部以外の領域に入射したX線ビームを遮蔽するように、前記金属ターゲットの前記X線ビームの出射方向下流側に配置されたX線遮蔽体と、出射される前記X線ビームの発生点の径が前記X線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記金属ターゲットに照射する電子ビーム発生装置と、を具備している。 In order to achieve the above object, an X-ray irradiation apparatus according to the present invention includes a metal target that emits a braking X-ray as an X-ray beam when irradiated with an electron beam, and a slit-like shape. The X-ray transmission part of the metal target so that a part of the X-ray beam is transmitted through the X-ray transmission part and shields the X-ray beam incident on a region other than the X-ray transmission part. An X-ray shield disposed on the downstream side of the X-ray beam emission direction, and an electron beam in which the diameter of the emitted X-ray beam generation point is shorter than the length along the longitudinal direction of the entrance portion of the X-ray transmission portion And an electron beam generator for irradiating the metal target.
請求項1に記載のX線照射装置によれば、金属ターゲットにより、電子ビームが照射されると制動X線がX線ビームとして出射され、スリット状のX線透過部を有し前記金属ターゲットの前記X線ビームの出射方向下流側に配置されたX線遮蔽体により、前記X線ビームの一部分が前記X線透過部で透過され、前記X線透過部以外の領域に入射したX線ビームが遮蔽される。ここで、本発明では、電子ビーム発生装置により、出射される前記X線ビームの発生点の径が前記X線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームが前記金属ターゲットに照射される。
According to the X-ray irradiation apparatus of
このように、請求項1に記載のX線照射装置によれば、X線ビームの発生点の径がX線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを金属ターゲットに照射することによりX線ビームを生成し、当該X線ビームをスリット状のX線透過部に入射させているので、高線量の線状のX線ビームを生成することができる結果、大規模な施設を要することなくMRT用のX線ビームを生成することができる。 As described above, according to the X-ray irradiation apparatus of the first aspect, the metal target is irradiated with the electron beam whose diameter of the generation point of the X-ray beam is shorter than the length along the longitudinal direction of the entrance portion of the X-ray transmission portion. As a result, an X-ray beam is generated, and the X-ray beam is incident on the slit-shaped X-ray transmission part. As a result, a high-dose linear X-ray beam can be generated, resulting in a large-scale facility. It is possible to generate an X-ray beam for MRT without the need for
ところで、上記X線遮蔽体を用いてX線ビームの形状を絞る場合、上記X線透過部の変換効率を高くするためには、X線ビームのX線発生点(以下、単に焦点とも言う。)の大きさを極力小さくすることが望ましい。 By the way, when the shape of the X-ray beam is narrowed using the X-ray shield, in order to increase the conversion efficiency of the X-ray transmission part, the X-ray beam X-ray generation point (hereinafter, also simply referred to as a focal point). ) Should be as small as possible.
しかし、現状では、入口部の幅が小さく奥行き方向に長いスリットを使用している等の理由により、当該変換効率を高くすることは難しいため、高輝度のX線ビームを発生させる必要が生じてしまう。この場合には、金属ターゲットにおけるX線の焦点での発熱が非常に大きくなり、ターゲットにおけるX線の焦点部分が破壊されてしまう場合があるという問題があった。 However, at present, it is difficult to increase the conversion efficiency due to the fact that the entrance portion has a small width and a long slit in the depth direction. For this reason, it is necessary to generate a high-intensity X-ray beam. End up. In this case, there is a problem in that heat generation at the X-ray focal point in the metal target becomes very large, and the X-ray focal point part in the target may be destroyed.
そこで、本発明に係るX線照射装置において、請求項2に記載したように、前記電子ビーム発生装置により出射された前記電子ビームの形状を、前記金属ターゲットに照射される前段階で、前記X線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に長い形状になるように制御する制御手段をさらに具備するようにしても良い。これにより、金属ターゲットにおける電子エネルギーの集中を回避でき、金属ターゲットの破壊を防止することができる、という効果を奏する。
Therefore, in the X-ray irradiation apparatus according to the present invention, as described in
また、本発明に係るX線照射装置において、請求項3に記載したように、前記電子ビーム発生装置から出射される前記電子ビームを、前記金属ターゲットへの照射位置が、前記X線透過部の入口部の長手方向に対応する方向に移動するように制御する制御手段、または、請求項4に記載したように、前記電子ビーム発生装置から出射される前記電子ビームの出射角度を変化させることにより、前記電子ビームの前記金属ターゲットへの照射位置が移動するように制御する制御手段を備えるようにしても良い。
In the X-ray irradiation apparatus according to the present invention, as described in
また、本発明に係るX線照射装置において、請求項5に記載したように、前記制御手段は、前記電子ビームの出射角度を変化させる際、当該変化の速度に応じて電荷量が変化するように前記電子ビームを制御するようにしても良い。これにより、線量が均一な電子ビームを生成することができる、という効果を奏する。
In the X-ray irradiation apparatus according to the present invention, as described in
また、本発明に係るX線照射装置において、請求項6に記載したように、前記金属ターゲットを、前記電子ビームが照射された場合に前記電子ビームにより前記金属ターゲットが損傷しない最小限の厚さとなるように形成するようにしても良い。これにより、金属ターゲット内での電子拡散の影響を低くすることができる結果、より変換効率を向上させることができる、という効果を奏する。 In the X-ray irradiation apparatus according to the present invention, as described in claim 6, the metal target has a minimum thickness that does not damage the metal target by the electron beam when the electron beam is irradiated. You may make it form so that it may become. As a result, the effect of electron diffusion in the metal target can be reduced, and as a result, the conversion efficiency can be further improved.
また、本発明に係るX線照射装置において、請求項7に記載したように、前記電子ビーム発生装置の筐体または外部筐体に熱結合され、前記金属ターゲットの少なくとも一部に接するように設けられた熱伝導部材をさらに具備するようにしても良い。これにより、ターゲットの高温化を抑制することができる結果、金属ターゲットの破壊を防止することができる、という効果を奏する。
Further, in the X-ray irradiation apparatus according to the present invention, as described in
また、本発明に係るX線照射装置において、請求項8に記載したように、前記熱伝導部材は、前記金属ターゲットにおいて前記X線ビームが照射される領域を囲むように設けられるようにしても良い。これにより、より効果的に金属ターゲットの破壊を防止することができる、という効果を奏する。
In the X-ray irradiation apparatus according to the present invention, as described in
また、本発明に係るX線照射装置において、請求項9に記載したように、前記X線透過部は、入口部の幅が20μm以上1mm以下であるようにしても良い。これにより、MRTに適したX線ビームを生成することができる、という効果を奏する。
Moreover, in the X-ray irradiation apparatus according to the present invention, as described in
また、本発明に係るX線照射装置において、請求項10に記載したように、前記電子ビームの線量は、前記X線透過部を透過した前記X線ビームの線量が1Gy以上1000Gy以下となるとともに、前記X線遮蔽体の前記X線透過部以外の領域で遮蔽されずに透過した前記X線ビームの線量が前記X線透過部を透過した前記X線ビームの線量の1/1000以上1/10以下となるように決定されるようにしても良い。これにより、MRTに適したX線ビームを生成することができる、という効果を奏する。
In the X-ray irradiation apparatus according to the present invention, as described in
また、本発明に係るX線照射装置において、請求項11に記載したように、前記金属ターゲットから出射されるX線ビームはコーン状に拡がるX線ビームであり、前記X線遮蔽体は、前記X線透過部の奥行き方向の延長上に前記X線ビームの発生点が位置するように各々異なる位置に前記X線透過部が複数設けられているようにしても良い。これにより、金属ターゲットから出射されたX線ビームから効率的にMRT用のX線ビームを生成することができる、という効果を奏する。 Moreover, in the X-ray irradiation apparatus according to the present invention, as described in claim 11, the X-ray beam emitted from the metal target is an X-ray beam expanding in a cone shape, and the X-ray shield includes A plurality of the X-ray transmission portions may be provided at different positions so that the generation point of the X-ray beam is positioned on the extension in the depth direction of the X-ray transmission portion. Thereby, there is an effect that an X-ray beam for MRT can be efficiently generated from the X-ray beam emitted from the metal target.
また、本発明に係るX線照射装置において、請求項12に記載したように、前記X線遮蔽体は、複数の平板状の遮蔽部材が組み合わされて形成されるようにしても良い。これにより、簡易にX線遮蔽体を製作することができる、という効果を奏する。 Moreover, in the X-ray irradiation apparatus according to the present invention, as described in claim 12, the X-ray shield may be formed by combining a plurality of flat shield members. Thereby, there exists an effect that an X-ray shield can be manufactured simply.
また、本発明に係るX線照射装置において、請求項13に記載したように、前記複数の前記X線透過部の各々を、各々前記X線ビームが入射する入口部から出射される出口部に向かって徐々に広くなるように形成するようにしても良い。これにより、X線遮蔽体に入射したX線ビームのX線透過部における透過率を向上させることができる、という効果を奏する。 Moreover, in the X-ray irradiation apparatus according to the present invention, as set forth in claim 13, each of the plurality of X-ray transmission portions is provided as an exit portion that is emitted from an entrance portion where the X-ray beam is incident. You may make it form so that it may become gradually wide toward it. Thereby, there exists an effect that the transmittance | permeability in the X-ray transmissive part of the X-ray beam which injected into the X-ray shield can be improved.
また、本発明に係るX線照射装置において、請求項14に記載したように、前記複数の前記X線透過部の入口部の幅を調整する第1の調整手段をさらに備えるようにしても良い。これにより、X線ビームの線量等に応じてX線透過部の入口部の幅を調整することができる、という効果を奏する。 Moreover, in the X-ray irradiation apparatus according to the present invention, as described in claim 14, the X-ray irradiation apparatus may further include a first adjustment unit that adjusts the widths of the entrance portions of the plurality of X-ray transmission portions. . Thereby, there exists an effect that the width | variety of the entrance part of an X-ray transmissive part can be adjusted according to the dose etc. of an X-ray beam.
また、本発明に係るX線照射装置において、請求項15に記載したように、前記X線ビームの発生点及び前記X線遮蔽体の前記複数の前記X線透過部の相互の位置関係を調整する第2の調整手段をさらに備えるようにしても良い。これにより、X線ビームの発生点及びX線透過部の相互の位置関係を調整することができる、という効果を奏する。 Further, in the X-ray irradiation apparatus according to the present invention, as described in claim 15, the mutual positional relationship between the generation point of the X-ray beam and the plurality of X-ray transmission portions of the X-ray shield is adjusted. You may make it further provide the 2nd adjustment means to do. Thereby, there is an effect that the mutual positional relationship between the generation point of the X-ray beam and the X-ray transmission part can be adjusted.
また、本発明に係るX線照射装置において、請求項16に記載したように、隣り合う遮蔽部材の対応する面との間に前記X線透過部を形成する面を各々備えた複数の遮蔽部材を、形成されたX線透過部の各々の奥行き方向の延長上に前記X線ビームの発生点が位置するように配列して前記X線遮蔽体を構成するようにしても良い。これにより、簡易にX線遮蔽体を製作することができる、という効果を奏する。 Moreover, in the X-ray irradiation apparatus according to the present invention, as described in claim 16, a plurality of shielding members each having a surface forming the X-ray transmission part between corresponding surfaces of adjacent shielding members. May be arranged so that the generation point of the X-ray beam is positioned on the extension in the depth direction of each of the formed X-ray transmission parts. Thereby, there exists an effect that an X-ray shield can be manufactured simply.
一方、上記目的を達成するために、請求項17に記載のX線照射方法は、電子ビームが照射されると制動X線をX線ビームとして出射する金属ターゲットと、前記金属ターゲットの前記X線ビームの出射方向下流側において前記X線ビームが入射する際のビーム径より入口部の幅が小さいスリット状のX線透過部を有し、前記X線ビームの一部分が前記X線透過部を透過し、前記X線透過部以外の領域に入射したX線ビームを遮蔽するX線遮蔽体と、前記電子ビームを前記金属ターゲットに照射する際、出射される前記X線ビームの発生点の径が前記X線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記ターゲットに照射する電子ビーム発生装置とを具備するX線照射装置におけるX線照射方法であって、前記電子ビーム発生装置により出射された電子ビームの形状を、前記X線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に長い形状になるように制御する制御ステップと、前記制御ステップにて形状が制御された前記電子ビームを、前記金属ターゲットに照射することで前記X線ビームを出射させる出射ステップと、前記出射ステップにて出射されたX線ビームを、前記X線透過部を透過させる透過ステップと、を備えたX線照射方法である。 On the other hand, in order to achieve the above object, the X-ray irradiation method according to claim 17 includes a metal target that emits a braking X-ray as an X-ray beam when irradiated with an electron beam, and the X-ray of the metal target. There is a slit-shaped X-ray transmission part whose entrance part width is smaller than the beam diameter when the X-ray beam is incident on the downstream side of the beam emission direction, and a part of the X-ray beam is transmitted through the X-ray transmission part. An X-ray shield that shields an X-ray beam incident on a region other than the X-ray transmission portion, and a diameter of a generation point of the emitted X-ray beam when the electron target is irradiated with the electron beam. An X-ray irradiation method in an X-ray irradiation apparatus, comprising: an electron beam generator that irradiates the target with an electron beam shorter than the length along the longitudinal direction of the entrance portion of the X-ray transmission section; A control step for controlling the shape of the electron beam emitted by the apparatus so as to be long in a direction along the longitudinal direction of the entrance portion of the X-ray transmission portion; and the shape controlled in the control step An emission step of emitting the X-ray beam by irradiating the metal target with the electron target; and a transmission step of transmitting the X-ray beam emitted in the emission step through the X-ray transmission unit. X-ray irradiation method.
従って、請求項17に記載のX線照射方法によれば、請求項2に記載の発明と同様に作用するので、請求項2に記載の発明と同様に、大規模な施設を要することなくMRT用のX線ビームを生成することができると共に、金属ターゲットの破壊を防止することができる、という効果を奏する。 Therefore, according to the X-ray irradiation method of the seventeenth aspect, since it operates in the same manner as the invention of the second aspect, the MRT does not require a large-scale facility as in the second aspect. As a result, an X-ray beam can be generated, and destruction of the metal target can be prevented.
また、上記目的を達成するために、請求項18に記載のX線照射方法は、電子ビームが照射されると制動X線をX線ビームとして出射する金属ターゲットと、前記金属ターゲットの前記X線ビームの出射方向下流側において前記X線ビームが入射する際のビーム径より入口部の幅が小さいスリット状のX線透過部を有し、前記X線ビームの一部分が前記X線透過部を透過し、前記X線透過部以外の領域に入射したX線ビームを遮蔽するX線遮蔽体と、前記電子ビームを前記金属ターゲットに照射する際、出射される前記X線ビームの発生点の径が前記X線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記ターゲットに照射する電子ビーム発生装置とを具備するX線照射装置におけるX線照射方法であって、前記電子ビーム発生装置により出射された前記電子ビームを、前記金属ターゲットへの照射位置が、前記X線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に移動するように制御する制御ステップと、前記制御ステップにて制御された前記電子ビームを、前記金属ターゲットに照射することで前記X線ビームを出射する出射ステップと、前記出射ステップにて出射されたX線ビームを、前記X線透過部を透過させる透過ステップと、を備えたX線照射方法である。
In order to achieve the above object, the X-ray irradiation method according to
従って、請求項18に記載のX線照射方法によれば、請求項3に記載の発明と同様に作用するので、請求項3に記載の発明と同様に、大規模な施設を要することなくMRT用のX線ビームを生成することができると共に、金属ターゲットの破壊を防止することができる、という効果を奏する。 Therefore, according to the X-ray irradiation method of the 18th aspect, since it operates in the same manner as the invention of the 3rd aspect, the MRT without requiring a large-scale facility as in the case of the 3rd aspect of the present invention. As a result, an X-ray beam can be generated, and destruction of the metal target can be prevented.
本発明によれば、大規模な施設を要することなくMRT用のX線ビームを生成することができる、という効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to generate an X-ray beam for MRT without requiring a large-scale facility.
〔第1実施形態〕
以下、第1実施形態に係るX線照射装置について添付図面を用いて詳細に説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, the X-ray irradiation apparatus according to the first embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、第1実施形態に係るX線照射装置1の全体の構成を示す上面図である。
FIG. 1 is a top view showing the overall configuration of the
図1に示すように、X線照射装置1は、電子ビームeを生成する電子銃2a、生成された電子ビームeを低エミッタンス化しつつ加速させる低エミッタンス加速器2b、及び、加速された低エミッタンス電子ビーム(以下、単に電子ビームeとも言う。)を外部に誘導するビームダクト2を備えている。また、X線照射装置1は、制御装置3を備えていて、制御装置3は、電子銃2aによる電子ビームeの生成、低エミッタンス加速器2bにより加速される電子ビームeのビーム電流、ビーム速度及びビーム径の測定、及びそれらの測定値に応じたソレノイドコイルによる磁場調整等の制御を行う。
As shown in FIG. 1, an
ビームダクト2の内部に到達した電子ビームeは、電子出射窓4を介して外部に出射される。電子出射窓4は、Ti、Be等の薄い金属板で形成されている。ビームダクト2の内部は真空に保たれており、電子出射窓4は、ビームダクト2の内部に空気が進入して電子の動きを極力妨げないようにビームダクト2の内部と外界とを仕切っている。
The electron beam e that has reached the inside of the
ビームダクト2の電子ビームeの出射方向の下流側には、ターゲット5が設けられている。ターゲット5は、W、Ta等の重金属で形成され、電子出射窓4を介して照射された電子ビームeが衝突した際に、当該衝突に応じて制動X線を発生させる。発生した制動X線は、衝突点の前方に円錐状に広がってX線ビームとして放射される。
A
また、ターゲット5は、ビームダクト2から出射された電子ビームeが照射された場合に損傷しない最小限の厚さとなるように形成されている。これにより、ターゲット5内での電子拡散の影響を小さくすることでターゲット5の損傷を防止しつつ、ターゲット5の厚さを極力薄く形成することができる。
The
ターゲット5のX線ビームXの出射方向の下流側には、X線ビームXの一部を透過させるスリット6aを有する遮蔽体6が設けられている。スリット6aは、入口部の幅が、X線ビームXのビーム径より小さくなるように形成されている。
On the downstream side of the
図2は、第1実施形態に係る遮蔽体6を示す斜視図である。図2に示すように、本実施形態に係る遮蔽体6は、概略直方体とされ、各々X線ビームXを遮蔽する能力が高い重金属(本実施形態では、W)で構成された複数(本実施形態では、2つ)の遮蔽ユニット6bが組み合わされて構成されている。 FIG. 2 is a perspective view showing the shield 6 according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the shield 6 according to the present embodiment is a substantially rectangular parallelepiped, and each of the shields 6 is composed of a plurality of heavy metals (W in the present embodiment) each having a high ability to shield the X-ray beam X (this embodiment). In the embodiment, two shielding units 6b are combined.
本実施形態に係る遮蔽体6では、2つの遮蔽ユニット6bが、互いの1つの面が所定の間隙を空けて対向するように配置されており、当該間隙によってX線ビームXを透過させるスリット6aが形成されている。 In the shield 6 according to the present embodiment, the two shield units 6b are arranged so that one surface of the shield unit 6b faces each other with a predetermined gap therebetween, and the slit 6a that transmits the X-ray beam X through the gap. Is formed.
このように、本実施形態に係るX線照射装置1では、X線ビームXをスリット6aが形成された遮蔽体6に照射し、照射されたX線ビームXのうちのスリット6aを透過した線状のX線ビームXを患者に照射することにより、MRTに利用することができる。
As described above, in the
本発明者らの鋭意検討の結果、X線ビームXを用いてMRTを行う場合、照射するX線ビームの幅が20μm以上1mm以下とすると組織に破壊を発生させることなく細胞の核のみが消失する現象が発生することが判明しているので、スリット6aの幅を20μm以上1mm以下とすることが好ましい。 As a result of intensive studies by the present inventors, when MRT is performed using the X-ray beam X, if the width of the irradiated X-ray beam is 20 μm or more and 1 mm or less, only the cell nucleus disappears without causing destruction of the tissue. Therefore, the width of the slit 6a is preferably 20 μm or more and 1 mm or less.
また同様に、本発明者らの鋭意検討の結果、MRTを行う場合には、電子ビームeの線量は、スリット6aを透過したX線ビームXの線量が1Gy以上1000Gy以下となるとともに、遮蔽体6のスリット6a以外の領域で遮蔽されずに透過したX線ビームXの線量がスリット6aを透過したX線ビームXの線量の1/1000以上1/10以下となるように決定されると良いことが判明している。 Similarly, as a result of intensive studies by the present inventors, when performing MRT, the dose of the electron beam e is 1 Gy or more and 1000 Gy or less of the X-ray beam X transmitted through the slit 6a, and the shield. It is preferable that the dose of the X-ray beam X transmitted without being shielded in the region other than the slit 6a is 6 to 1/1000 to 1/10 of the dose of the X-ray beam X transmitted through the slit 6a. It has been found.
なお、遮蔽体6は、上記構成に限定されず、遮蔽ユニット6bが各々1つ以上の平面部(本実施形態では、図2の平面部6c)を有する形状で形成され、各々の遮蔽ユニット6bの平面部6cが略平行になるように対面し、かつ間隙ができるように配置されることによりスリット6aが形成されていれば良い。あるいは、遮蔽体6が1つの遮蔽ユニット6bで構成され、当該遮蔽ユニット6bに奥行き方向に貫通するスリットが設けられていても良い。
The shielding body 6 is not limited to the above-described configuration, and each shielding unit 6b is formed in a shape having one or more planar portions (in this embodiment, the
また、スリット6aは、上記間隙に限定されず、X線に透過性を有する素材により形成されていても良い。この場合には、隣接する遮蔽ユニット6b間に、上記間隙の代わりに当該素材が配置される。 Moreover, the slit 6a is not limited to the said gap | interval, You may be formed with the raw material which has a permeability | transmittance to a X-ray. In this case, the material is arranged between the adjacent shielding units 6b instead of the gap.
図3(A)は、第1実施形態に係るX線照射装置1において、遮蔽体6を透過したX線ビームXの位置と相対線量との関係を示すグラフであり、図3(B)は、第1実施形態に係るX線照射装置1において、遮蔽体6を透過したX線ビームXの出射方向から見た形状の一例を示す図である。
FIG. 3A is a graph showing the relationship between the position of the X-ray beam X transmitted through the shield 6 and the relative dose in the
図3(A)に示すように、遮蔽体6に入射したX線ビームXは、スリット6aに入射したX線のみが透過するため、x方向におけるスリット6aが設けられている位置において鋭いピークを有し、図3(B)に示すように、スリット6aの入口部の形状に略合致した形状である線状となるX線ビームXが形成される。 As shown in FIG. 3A, since the X-ray beam X incident on the shield 6 transmits only the X-ray incident on the slit 6a, it has a sharp peak at the position where the slit 6a is provided in the x direction. As shown in FIG. 3B, a linear X-ray beam X having a shape substantially matching the shape of the entrance of the slit 6a is formed.
次に、本実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
なお、本実施形態に係るX線照射装置1では、スリット6aを一つのみ有する遮蔽体6を用いて1本の線状のX線ビームXを生成し、患者の照射対象領域に対して位置をずらしつつ複数回照射することによりMRTを実施する場合について説明する。
In the
図4は、第1実施形態に係るX線照射装置1の要部を示す概略図であり、(A)は上面概略図であり、(B)は側面概略図である。図4(A)及び(B)に示すように、ターゲット5により放射されたX線ビームXは、X線ビームXの下流に配置されている遮蔽体6に入射し、当該遮蔽体6に入射したX線ビームXは遮蔽体6によりx方向について絞られた後、これによって得られた線状のX線ビームXが腫瘍Cに照射される。
4A and 4B are schematic views showing the main part of the
図5は、第1実施形態に係るX線照射装置1の要部を示す斜視図である。また、図6(A)は、第1実施形態に係るX線照射装置1における遮蔽体6に入射する直前のX線ビームXの出射方向から見た形状を示す図であり、図6(B)は、第1実施形態に係るX線照射装置1における遮蔽体6を透過した直後のX線ビームXの出射方向から見た形状を示す図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a main part of the
図5に示すように、ターゲット5に衝突することで放射されたX線ビームXは円錐状に拡がるため、図6(A)に示すように、遮蔽体6に入射する直前のX線ビームXの出射方向から見た形状は円状となる。一方、遮蔽体6に入射したX線ビームXは、遮蔽体6により線状に絞られるため、図6(B)に示すように、遮蔽体6に入射した直後のX線ビームXの出射方向から見た形状は線状となる。
As shown in FIG. 5, the X-ray beam X radiated by colliding with the
なお、本実施形態に係るX線照射装置1では、スリット6aを一つのみ有する遮蔽体6を用いて1本の線状のX線ビームXを生成し、患者の照射対象領域に対して位置をずらしつつ複数回照射することによりMRT実施する場合について説明したが、これに限定されず、スリットを複数有する遮蔽体を用いて複数本の線状のX線ビームを生成して、1度に広範囲の領域にX線ビームXを照射する形態としても良い。
In the
また、電子ビームを低エミッタンス化しない電子線加速器を使用した場合、電子ビームのビーム径が大きくなってしまうため、ターゲットにおける焦点が大きくなり、同一電荷の焦点輝度が低下し、スリットを透過するX線量が低下してしまう。 In addition, when an electron beam accelerator that does not reduce the emittance of the electron beam is used, the beam diameter of the electron beam becomes large, so that the focal point at the target is increased, the focal brightness of the same charge is reduced, and X is transmitted through the slit. The dose will decrease.
そこで、本実施形態に係るX線照射装置1では、電子出射窓4から出射される電子ビームeのビーム径、すなわちこれに対応するX線ビームXの焦点の径がスリット6aの入口部の長手方向(y方向)に沿った長さより短くなるよう制御装置3により制御される。また、X線ビームXの焦点は、スリット6aの幅(短手方向すなわちx方向に沿った長さ)の2倍以下となるように制御されることが好ましい。これにより、同一電荷の焦点輝度が低下するのを防ぐことでスリットを透過するX線量の低下を防止でき、X線ビームXを患者に照射することにより優れた治療効果が得られる。
Therefore, in the
〔第2実施形態〕
以下、第2実施形態に係るX線照射装置1Aについて添付図面を用いて詳細に説明する。第2実施形態に係るX線照射装置1Aは、第1実施形態に係るX線照射装置1におけるビームダクト2の周囲に偏向磁石7が設けられたものである。なお、第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the
図7は、第2実施形態に係るX線照射装置1Aの要部を示す概略図であり、(A)は上面概略図であり、(B)は側面概略図である。図7(A)及び(B)に示すように、第2実施形態のX線照射装置1Aは、ビームダクト2の周囲に、偏向磁石7が設けられている。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the main part of the
図8は、第2実施形態に係るX線照射装置1Aにおける偏向磁石7の配置例を示す図である。図8に示すように、偏向磁石7は、4重極電磁石であり、2つのN磁石7a、2つのS磁石7bを備えている。電子ビームeの出射方向に対して垂直な同一面上において、N磁石7aは、x方向から角度を45度傾けた方向で電子ビームeを挟んで各々対向するように配置されると共に、S磁石7bは、N磁石7aに対して垂直となる方向に電子ビームeを挟んで各々対向するように配置される。偏向磁石7により電子ビームeをx方向に収束させることにより、電子ビームeはy方向に引き伸ばされ、y方向に長い線状の形状となる。
FIG. 8 is a diagram illustrating an arrangement example of the
図9は、第2実施形態に係るX線照射装置1Aの要部を示す斜視図である。また、図10(A)は、第2実施形態に係るX線照射装置1Aにおける遮蔽体6に入射する直前のX線ビームXの出射方向から見た形状を示す図であり、図10(B)は、第2実施形態に係るX線照射装置1Aにおける遮蔽体6を透過した直後のX線ビームXの出射方向から見た形状を示す図である。
FIG. 9 is a perspective view showing a main part of the
図9に示すように、電子ビームeが偏向磁石7によりy方向に引き伸ばされた状態でターゲット5に衝突し、これによってターゲット5から放射されたX線ビームXは円錐状に拡がるため、図10(A)に示すように、遮蔽体6に入射する直前のX線ビームXの出射方向から見た形状は、y方向に引き伸ばされた楕円状となる。一方、遮蔽体6に入射したX線ビームXは、遮蔽体6により線状に絞られるため、図10(B)に示すように、遮蔽体6に入射した直後のX線ビームXの出射方向から見た形状は線状となる。
As shown in FIG. 9, since the electron beam e collides with the
このように、X線ビームXの焦点の径がスリット6aの入口部の長手方向に沿った長さより短くなるように調整された電子ビームeを、ターゲット5に衝突する手前でスリット6aの形状に合わせてy方向に引き伸ばすことにより、ターゲット5における電子エネルギーの集中が低減され、ターゲット5の損傷を防止することができる。
Thus, the electron beam e adjusted so that the focal point diameter of the X-ray beam X is shorter than the length along the longitudinal direction of the entrance portion of the slit 6 a is formed into the shape of the slit 6 a before colliding with the
また、X線ビームXの出射方向から見た形状を遮蔽体6のスリット6aの入口部の形状に近づけることにより、遮蔽ユニット6bに遮蔽されて無駄に捨てられるX線ビームXを少なくすることでスリット6aを透過するX線ビームXが増加する結果、より高線量のX線ビームXを腫瘍Cに照射させることができる。さらに、X線ビームXの焦点(電子ビームeのビーム径に対応)を小さく(本実施形態では、電子ビームeの径がスリット6aの長手方向に沿った長さより短い)することで、スリット6aを透過するX線ビームXの生成に寄与する電子ビームeの電子量を増加させることにより、単位時間当たりの電子密度を下げても平板ビーム変換効率を落とすことなく、高出力なX線ビームを発生させることができる。 Further, by reducing the shape of the X-ray beam X viewed from the exit direction to the shape of the entrance of the slit 6a of the shield 6, the number of X-ray beams X that are shielded by the shielding unit 6b and discarded wastefully is reduced. As a result of the increase of the X-ray beam X transmitted through the slit 6a, the tumor C can be irradiated with a higher dose of the X-ray beam X. Further, by reducing the focal point of the X-ray beam X (corresponding to the beam diameter of the electron beam e) (in the present embodiment, the diameter of the electron beam e is shorter than the length along the longitudinal direction of the slit 6a), the slit 6a. By increasing the amount of electrons of the electron beam e that contributes to the generation of the X-ray beam X that passes through the X-ray beam, even if the electron density per unit time is lowered, a high-power X-ray beam can be produced without reducing the plate beam conversion efficiency. Can be generated.
なお、第2実施形態に係るX線照射装置1Aでは、偏向磁石7として4極電磁石を有する物を適用したが、これに限定されず、偏向磁石7として永久磁石を有するものを適用しても良い。この場合、2つのN磁石及び2つのS磁石により上記と同様に構成される。
In the
〔第3実施形態〕
以下、第3実施形態に係るX線照射装置1Bについて添付図面を用いて詳細に説明する。第3実施形態に係るX線照射装置1Bは、第2実施形態に係るX線照射装置1Aにおけるビームダクト2の周囲に、偏向磁石7の代わりに交流磁石8が設けられたものである。なお、第1実施形態及び第2実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[Third Embodiment]
Hereinafter, the X-ray irradiation apparatus 1B according to the third embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The X-ray irradiation apparatus 1B according to the third embodiment is provided with an
図11は、第3実施形態に係るX線照射装置1Bの要部を示す概略図であり、(A)は上面概略図であり、(B)は側面概略図である。図11(A)及び(B)に示すように、第2実施形態のX線照射装置1Bは、ビームダクト2の周囲に、制御装置3に接続された交流磁石8が設けられている。なお、制御装置3は、少なくともCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)を備えている。
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a main part of the X-ray irradiation apparatus 1B according to the third embodiment, (A) is a schematic top view, and (B) is a schematic side view. As shown in FIGS. 11A and 11B, the
図12は、第3実施形態に係るX線照射装置1Bにおける交流磁石8の構成を示す図であり、(A)は斜視図、(B)は側面概略図である。図12(A)及び(B)に示すように、交流磁石8は、制御装置3の制御に基づいてコイル8bに電流を流すことにより交流磁石8は磁化し、一方の端部がN極、他方の端部がS極の極性を帯びる。
FIGS. 12A and 12B are diagrams showing the configuration of the
本実施形態に係るX線照射装置1Bの交流磁石8は、電子ビームeの出射方向に対して垂直な同一面において、双方の端部がy方向において電子ビームeを挟んで各々対向するように配置される。交流磁石8に電流が流れていない状態では、図12(B)に示す(a)のように、電子ビームeは入射方向に沿ってそのまま直進するが、制御装置3により交流磁石8の一方の端部がN極、他方の端部がS極になるようにコイル8bに電流が流れるように制御されると、図12(B)に示す(b)のように、電子ビームeの進行方向はフレミングの左手の法則に従って曲げられる。
The
また、この状態から、制御装置3により上記一方の端部をN極からS極に、上記他方の端部がS極からN極になるようにコイル8bに流れる電流が変化するように制御させると、図12(B)に示す(c)のように、電子ビームeの進行方向は、フレミングの法則に従って入射方向に対して上記(b)の反対側に曲げられる。このように交流磁石8の極性を変化させることにより、電子ビームeの出射角度をy方向に掃引するように変化させ、電子ビームeのターゲット5における照射位置をy方向に掃引させる。
Further, from this state, the
ここで、本実施形態に係るX線照射装置1Bが、X線制御処理を行う際の流れについて説明する。図13は、本実施形態に係るX線照射装置1Bの交流磁石8の制御装置3のCPUにより実行されるX線制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムは制御装置3に備えられた記録媒体であるROMの所定領域に予め記憶されている。
Here, the flow when the X-ray irradiation apparatus 1B according to the present embodiment performs the X-ray control process will be described. FIG. 13 is a flowchart showing the flow of processing of an X-ray control processing program executed by the CPU of the
ステップS101において、制御装置3は、コイル8bの一方向に所定の電圧値の電圧を印加する。当該所定の電圧値は、予め定められた電圧値であり、当該電圧値を示す情報が制御装置3のROMに記憶されている。
In step S101, the
ステップS103において、制御装置3は、コイル8bの他方向に所定の電圧値の電圧を印加する。当該所定の電圧値は、予め定められた電圧値(本実施形態では、ステップS101における所定の電圧値と同一の値)であり、当該電圧値を示す情報が制御装置3のROMに記憶されている。
In step S103, the
ステップS105において、制御装置3は、電圧制御終了のタイミングが到来したか否かを判定する。本実施形態に係るX線照射装置1Bでは、電圧制御終了のタイミングは、患者に対してX線ビームXを照射する期間として予め定められた期間が予め設定されて制御装置3のROMに記憶されている。なお、電圧制御終了のタイミングは、これに限定されず、例えばユーザの指示入力に基づいて電圧制御終了のタイミングを特定しても良い。
In step S105, the
このように、本実施形態に係るX線照射装置1Bでは、上記ステップS101乃至S105の処理により、交流磁石8に磁場を発生させるとともに両端部の極性を連続的に切り替えることで、電子ビームeをy方向に掃引させる。
As described above, in the X-ray irradiation apparatus 1B according to the present embodiment, the process of steps S101 to S105 causes the
図14は、第3実施形態に係るX線照射装置1Bの要部を示す斜視図である。また、図15(A)は、第3実施形態に係るX線照射装置1Bにおける遮蔽体6に入射する直前のX線ビームXの出射方向から見た形状を示す図であり、図15(B)は、第3実施形態に係るX線照射装置1Bにおける遮蔽体6を透過した直後のX線ビームXの出射方向から見た形状を示す図である。 FIG. 14 is a perspective view showing a main part of the X-ray irradiation apparatus 1B according to the third embodiment. FIG. 15A is a diagram showing a shape viewed from the emission direction of the X-ray beam X immediately before entering the shield 6 in the X-ray irradiation apparatus 1B according to the third embodiment, and FIG. (A) is a figure which shows the shape seen from the radiation | emission direction of the X-ray beam X immediately after permeate | transmitting the shield 6 in X-ray irradiation apparatus 1B which concerns on 3rd Embodiment.
図14に示すように、電子ビームeが交流磁石8によりy方向に掃引された状態でターゲット5に衝突し、これによってターゲット5から放射されたX線ビームXは円錐状に拡がるため、図15(A)に示すように、遮蔽体6に入射する直前のX線ビームXの出射方向から見た形状は、円状の形状がy方向に掃引された形状となる。一方、遮蔽体6に入射したX線ビームXは、遮蔽体6により線状に絞られるため、図15(B)に示すように、遮蔽体6に入射した直後のX線ビームXの形状はスリット6aの入口の形状に合致した線状となる。
As shown in FIG. 14, the electron beam e collides with the
このように、X線ビームXの焦点の径がスリット6aの入口部の長手方向に沿った長さより短くなるように調整された電子ビームeを、ターゲット5に衝突する手前でスリット6aの形状に合わせてy方向に掃引することにより、ターゲット5における電子エネルギーの集中が低減され、ターゲット5の損傷を防止することができる。
Thus, the electron beam e adjusted so that the focal point diameter of the X-ray beam X is shorter than the length along the longitudinal direction of the entrance portion of the slit 6 a is formed into the shape of the slit 6 a before colliding with the
また、第2実施形態と同様に、X線ビームXの出射方向から見た形状を遮蔽体6のスリット6aの入口部の形状に近づけることにより、遮蔽ユニット6bに遮蔽されて無駄に捨てられるX線ビームXを少なくすることでスリット6aを透過するX線ビームXが増加する結果、より高線量のX線ビームXを腫瘍Cに照射させることができる。さらに、X線ビームXの焦点を小さく(本実施形態では、電子ビームeの径がスリット6aの長手方向に沿った長さより短い)することで、スリット6aを透過するX線ビームXの生成に寄与する電子ビームeの電子量を増加させることにより、単位時間当たりの電子密度を下げても平板ビーム変換効率を落とすことなく、高出力なX線ビームを発生させることができる。 Similarly to the second embodiment, the shape viewed from the emission direction of the X-ray beam X is brought close to the shape of the entrance of the slit 6a of the shield 6, so that it is shielded by the shield unit 6b and is wasted. As a result of increasing the number of X-ray beams X transmitted through the slit 6a by reducing the number of X-ray beams X, the tumor C can be irradiated with a higher dose of X-ray beam X. Further, by reducing the focal point of the X-ray beam X (in this embodiment, the diameter of the electron beam e is shorter than the length along the longitudinal direction of the slit 6a), the X-ray beam X transmitted through the slit 6a is generated. By increasing the amount of electrons of the contributing electron beam e, it is possible to generate a high-power X-ray beam without reducing the plate beam conversion efficiency even if the electron density per unit time is lowered.
ところで、電子ビームeをy方向に掃引した場合、一般的に、電子ビームeの掃引範囲における中心側が両端側に比べて電子密度が高くなる。一方で、コイル8bにサイン波の電圧を加えると、電子ビームeの掃引範囲における両端側の電子密度が高くなる。
By the way, when the electron beam e is swept in the y direction, the electron density is generally higher at the center side in the sweep range of the electron beam e than at both end sides. On the other hand, when a sine wave voltage is applied to the
そこで、本実施形態に係るX線照射装置1Bでは、電子ビームeの出射角度の変化の速度に応じて電荷量が変化するように、コイル8bに三角波の電圧を加えることにより、y電子ビームeの掃引範囲において電子密度が均一になるように電子ビームeの掃引を行う。
Therefore, in the X-ray irradiation apparatus 1B according to the present embodiment, the y electron beam e is applied by applying a triangular wave voltage to the
図16は、第3実施形態に係るX線照射装置1Bにおいて、交流磁石に加える電圧の一例を示すグラフである。図16に示すように、交流磁石8のコイル8bに、通常のサイン波ではなく三角波の電圧が加えられる。これにより、電子密度が均一な電子ビームeが得られる。
FIG. 16 is a graph showing an example of a voltage applied to an AC magnet in the X-ray irradiation apparatus 1B according to the third embodiment. As shown in FIG. 16, a triangular wave voltage is applied to the
〔第4実施形態〕
以下、第4実施形態に係るX線照射装置1について添付図面を用いて詳細に説明する。第4実施形態に係るX線照射装置1は、第1実施形態に係るX線照射装置1におけるターゲット5に熱伝導部材9が設けられたものである。なお、第1実施形態乃至第3実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, the
図17(A)は、第4実施形態に係るX線照射装置1のターゲット5の構成を示す正面図であり、図17(B)は、第4実施形態に係るX線照射装置1のターゲット5の構成を示す拡大側面図である。
FIG. 17A is a front view showing the configuration of the
図17(A)に示すように、ターゲット5における電子ビームeが照射される領域の周囲を囲むように、熱伝導部材9が設けられている。熱伝導部材9は、熱伝導率が高いCu、Ag、AuまたはAl等で形成されている。また、図17(B)に示すように、熱伝導部材9は、例えばターゲット5の端部の一部を挟み込むようにしてターゲット5とともに鋳込まれることにより、ターゲット5と一体的に形成される。また、熱伝導部材9は、外部筐体(本実施形態では、低エミッタンス加速器2bまたはビームダクト2)に熱結合されることにより、ターゲット5に発生した熱を吸収して外部筐体に逃がすことでターゲット5の高熱化を抑制する。
As shown in FIG. 17A, a
このように、第4実施形態に係るX線照射装置1Bは、熱伝導部材9によってターゲット5の高熱化を抑制することにより、ターゲット5の損傷を防止することができる。
Thus, the
〔第5実施形態〕
以下、第5実施形態に係るX線照射装置1Cについて添付図面を用いて詳細に説明する。第5実施形態に係るX線照射装置1Cは、第1実施形態に係るX線照射装置1において、単一のスリット6aを有する遮蔽体6の代わりに、複数のスリット6aを有する遮蔽体6Aを設けたものである。なお、第1実施形態乃至第4実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
Hereinafter, an X-ray irradiation apparatus 1C according to the fifth embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1C of X-ray irradiation apparatuses which concern on 5th Embodiment are the
図18は、第5実施形態に係るX線照射装置1Cの要部を示す概略図であり、(A)は上面概略図であり、(B)は側面概略図である。図18(A)及び(B)に示すように、ターゲット5により放射されたX線ビームXは、下流にある遮蔽体6Aに入射し、当該遮蔽体6Aに入射したX線ビームXは遮蔽体6の複数のスリット6aによりx方向において絞られ、スリット6aに入射し遮蔽体6を透過した複数の線状のX線ビームXが腫瘍Cに照射される。
18A and 18B are schematic views showing a main part of an X-ray irradiation apparatus 1C according to the fifth embodiment. FIG. 18A is a schematic top view, and FIG. 18B is a schematic side view. As shown in FIGS. 18A and 18B, the X-ray beam X emitted from the
図19は、第5実施形態に係るX線照射装置1Cの遮蔽体6Aを示す斜視図である。図19に示すように、遮蔽体6Aは、W等のX線に対する遮蔽能力に優れた重金属で形成された複数(本実施形態では、6つ)の遮蔽ユニット6bで構成されている。遮蔽体6Aでは、当該複数の遮蔽ユニット6bが各々間隙ができるように配置されることにより、複数のスリット6aが形成されている。遮蔽体6に入射したX線ビームXのうちのスリット6aに入射したX線ビームXは、遮蔽体6を透過して遮蔽体6の背部に到達するが、遮蔽体6に入射したX線ビームXのうちの遮蔽ユニット6bに入射したX線ビームXは、当該遮蔽ユニット6bに遮蔽されるため遮蔽体6の背部まで到達しない。
FIG. 19 is a perspective view showing a
本実施形態に係る遮蔽体6は、各々X線ビームXを遮蔽する能力が高い重金属(本実施形態では、W)で形成された2つの略板状の遮蔽ユニット6bが組み合わされて構成されている。 The shield 6 according to the present embodiment is configured by combining two substantially plate-shaped shield units 6b formed of heavy metal (W in the present embodiment) each having a high ability to shield the X-ray beam X. Yes.
図20(A)は、第5実施形態に係るX線照射装置1Cの要部を示す概略上面図である。図20(A)に示すように、遮蔽体6Aの各々のスリット6aは、スリット面の延長面上にX線ビームXの焦点が位置するように各々異なる位置に設けられることで、遮蔽体6Aは全体として扇状に形成されている。このようにX線ビームの放射方向に合わせてスリット6aが設けられることにより、X線ビームXがコーン状に拡がっていても、平行ビームと同等の板状ビーム変換効率が得られる。
FIG. 20A is a schematic top view showing a main part of an X-ray irradiation apparatus 1C according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 20A, each of the slits 6a of the
また、図19及び図20(A)に示すように、遮蔽体6Aの各々のスリット6aは、X線ビームXの出射方向において、X線ビームXが入射する入口部からX線ビームX出射する出口部に向かってスリット6aの広さが広く(短手方向における長さが長く)なるように形成されている。これにより、スリット6aに入射したX線ビームXの一部がスリット6a内を進むにつれて入射時の直進方向から逸れる場合であっても、当該逸れたX線もスリット6aを透過できる可能性が高くなるため、極力多くのX線についてスリット6aを透過させることができる。
Further, as shown in FIGS. 19 and 20A, each slit 6a of the
なお、本実施形態に係るX線照射装置1Cでは、複数のスリット6aが、各々隣接する遮蔽ユニット6bの平面部6cにより形成される間隙である例を示したが、これに限定されない。
In the X-ray irradiation apparatus 1C according to the present embodiment, the example in which the plurality of slits 6a are gaps formed by the
特に、X線ビームを放射線がん治療に利用するためには透過性の高い高エネルギーのX線ビームXが必要となり、MRT用の板状ビームを生成するためにタングステンなどの重金属を用いても厚さ10cm程度の遮蔽体が必要となる。その厚みを幅100μm以下で通り抜けるスリットを製作することは非常に難しい。そこで、この問題を解決するために、以下に示すような複数の平板を組み合わせる製作法を用いると良い。 In particular, in order to use an X-ray beam for radiation cancer treatment, a highly transmissive high-energy X-ray beam X is required, and even when a heavy metal such as tungsten is used to generate a plate beam for MRT. A shield having a thickness of about 10 cm is required. It is very difficult to manufacture a slit that passes through the thickness of the width of 100 μm or less. In order to solve this problem, it is preferable to use a manufacturing method in which a plurality of flat plates are combined as shown below.
図20(B)は、第5実施形態に係るX線照射装置1Cの要部の別例を示す概略上面図である。図20(B)に示すように、遮蔽体6Aは、平板状の遮蔽ユニット6dと平板状の補助部材6eとを複数組み合わせることで、形成されても良い。補助部材6eは、X線に対する遮蔽効果が低い素材で形成されていて、遮蔽体6Aのうちの補助部材6eが設けられた領域に入射したX線ビームXは、遮蔽されずに遮蔽体6Aの背部に到達する。これにより、より簡易に遮蔽体6Aを製作することができる。
FIG. 20B is a schematic top view illustrating another example of the main part of the X-ray irradiation apparatus 1C according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 20B, the
図21(A)は、第5実施形態に係るX線照射装置1Cにおいて、遮蔽体6Aを透過したX線ビームXの位置と相対線量との関係を示すグラフであり、図21(B)は、第5実施形態に係るX線照射装置1Cにおいて、遮蔽体6Aを透過したX線ビームXの形状を示す図である。
FIG. 21A is a graph showing the relationship between the position of the X-ray beam X transmitted through the
図21(A)に示すように、遮蔽体6Aに入射したX線ビームXは、スリット6aに入射したX線ビームXのみが透過するため、x方向においてスリット6aが設けられている複数の位置において鋭いピークを有し、図21(B)に示すように、スリット6aの入口部の形状に略合致した複数の線状のX線ビームXが形成される。
As shown in FIG. 21A, since only the X-ray beam X incident on the slit 6a is transmitted through the X-ray beam X incident on the
図22は、第5実施形態に係るX線照射装置1Cにおいて、遮蔽体6Aを透過したX線ビームXのビームプロファイルの一例を示す図である。一例として図22に示すように、遮蔽体6Aを透過した後の複数の線状のX線ビームXにおいて、各ピークの幅は25μm、各ピーク間のピッチは200μm、X線ビームXにおける最小の線量(遮蔽体6Aにより遮蔽された領域の線量)がピークの線量の1%となる。
FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a beam profile of the X-ray beam X transmitted through the
なお、本実施形態に係るX線照射装置1Cでは、遮蔽体6Aにおける遮蔽ユニット6dが固定されているが、これに限定されず、X線ビームXの線量や最終的に生成したいX線ビームXの形状に応じて各々の遮蔽ユニット6dの位置を調整する調整手段を備えていても良い。これにより、各々のスリット6aの位置、及び各々のスリット6aのX線ビームの入口部の幅等が調整される。
In the X-ray irradiation apparatus 1C according to the present embodiment, the shielding unit 6d in the
また、各スリット6aの延長上にX線ビームXの焦点が位置するように、ターゲット5におけるX線ビームXの焦点の位置、及び、各遮蔽ユニット6bの位置を調整できるようにしても良い。これにより、X線ビームXの焦点の位置、及び各々のスリット6aの位置が調整される。
Further, the position of the focal point of the X-ray beam X on the
MRTに必要な平板状のX線ビームは、太いX線ビームを遮蔽体のスリットを通すことによって生成される。板状のX線ビームを効率よく生成するためには、スリットのマルチ化が考えられる、通常のX線ビームはコーン状に拡がるが、複数のスリットが各々平行になるように設けられたマルチスリットを用いた場合には、中央側に位置するスリットはX線を透過させるが、両端側に位置するスリットはX線を透過できないため、マルチスリットの利点を有効活用できなかった。 The flat X-ray beam necessary for MRT is generated by passing a thick X-ray beam through the slit of the shield. In order to efficiently generate a plate-shaped X-ray beam, multiple slits can be considered. A normal X-ray beam expands in a cone shape, but multiple slits are provided so that multiple slits are parallel to each other. However, since the slit located on the center side transmits X-rays, the slits located on both ends cannot transmit X-rays, so that the advantage of the multi-slit cannot be effectively utilized.
本実施形態に係るX線照射装置1では、各スリット6aのX線ビームXの奥行き方向を、X線ビームのコーン状の拡がりに合わせて決定することで、中央側に位置するスリット6aのみならず両端側に位置するスリット6aがX線を透過させるため、マルチスリットの利点を有効活用することができる。
In the
1、1A乃至1C…X線照射装置,2…ビームダクト,2a…電子銃,2b…低エミッタンス加速器,3…制御装置,4…電子出射窓,5…ターゲット,6、6A…遮蔽体,6a…スリット,6b、6d…遮蔽ユニット,6c…平面部,6e…補助部材,7…偏向磁石,7a…N磁石,7b…S磁石,8…交流磁石,8b…コイル,9…熱伝導部材,C…腫瘍,e…電子ビーム,X…X線ビーム。
DESCRIPTION OF
Claims (18)
スリット状のX線透過部を有し、前記X線ビームの一部分が前記X線透過部を透過し、前記X線透過部以外の領域に入射したX線ビームを遮蔽するように、前記金属ターゲットの前記X線ビームの出射方向下流側に配置されたX線遮蔽体と、
出射される前記X線ビームの発生点の径が前記X線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記金属ターゲットに照射する電子ビーム発生装置と、
を具備するX線照射装置。 A metal target that emits a braking X-ray as an X-ray beam when irradiated with an electron beam;
The metal target has a slit-shaped X-ray transmission part, and a part of the X-ray beam is transmitted through the X-ray transmission part and shields the X-ray beam incident on a region other than the X-ray transmission part. An X-ray shield disposed downstream of the X-ray beam in the emission direction;
An electron beam generator for irradiating the metal target with an electron beam having a diameter of a generation point of the emitted X-ray beam shorter than a length along a longitudinal direction of an entrance part of the X-ray transmission part;
An X-ray irradiation apparatus comprising:
請求項1記載のX線照射装置。 The shape of the electron beam emitted by the electron beam generator is controlled to be long in the direction along the longitudinal direction of the entrance portion of the X-ray transmission portion before being irradiated onto the metal target. The X-ray irradiation apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that performs the control.
請求項1記載のX線照射装置。 Control means for controlling the irradiation position of the electron beam emitted from the electron beam generator to move in a direction corresponding to the longitudinal direction of the entrance portion of the X-ray transmission portion is further provided. The X-ray irradiation apparatus according to claim 1.
請求項3記載のX線照射装置。 The said control means is controlled so that the irradiation position to the said metal target of the said electron beam moves by changing the radiation | emission angle of the said electron beam radiate | emitted from the said electron beam generator. X-ray irradiation device.
請求項4記載のX線照射装置。 The X-ray irradiation apparatus according to claim 4, wherein when the emission angle of the electron beam is changed, the control unit controls the electron beam so that a charge amount changes according to the speed of the change.
請求項1乃至5の何れか1項記載のX線照射装置。 The X-ray irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the metal target is formed to have a minimum thickness that does not damage the metal target when the electron beam is irradiated. .
請求項1乃至6の何れか1項記載のX線照射装置。 The thermal conduction member which was thermally coupled to the housing | casing or external housing | casing of the said electron beam generator, and was provided so that it might contact at least one part of the said metal target was further provided. X-ray irradiation device.
請求項7記載のX線照射装置。 The X-ray irradiation apparatus according to claim 7, wherein the heat conducting member is provided so as to surround a region of the metal target irradiated with the X-ray beam.
請求項1乃至8の何れか1項記載のX線照射装置。 The X-ray irradiating apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the X-ray transmitting part has an inlet part with a width of 20 µm or more and 1 mm or less.
請求項1乃至9の何れか1項記載のX線照射装置。 The dose of the electron beam is such that the dose of the X-ray beam transmitted through the X-ray transmission part is 1 Gy or more and 1000 Gy or less, and is transmitted without being shielded by an area other than the X-ray transmission part of the X-ray shield. The dose of the said X-ray beam determined so that it may become 1/1000 or more and 1/10 or less of the dose of the said X-ray beam which permeate | transmitted the said X-ray permeation | transmission part. X-ray irradiation device.
前記X線遮蔽体は、前記X線透過部の奥行き方向の延長上に前記X線ビームの発生点が位置するように各々異なる位置に前記X線透過部が複数設けられている
請求項1乃至10の何れか1項記載のX線照射装置。 The X-ray beam emitted from the metal target is an X-ray beam expanding in a cone shape,
The X-ray shield is provided with a plurality of X-ray transmission portions at different positions so that the generation point of the X-ray beam is positioned on the extension in the depth direction of the X-ray transmission portion. The X-ray irradiation apparatus according to any one of 10.
請求項11記載のX線照射装置。 The X-ray irradiation apparatus according to claim 11, wherein the X-ray shield is formed by combining a plurality of flat shield members.
請求項11または12記載のX線照射装置。 13. The X-ray irradiation apparatus according to claim 11, wherein each of the plurality of X-ray transmission portions is formed so as to gradually become wider toward an exit portion that is emitted from an entrance portion where the X-ray beam is incident. .
請求項11乃至13の何れか1項記載のX線照射装置。 The X-ray irradiation apparatus according to claim 11, further comprising a first adjustment unit that adjusts a width of an entrance portion of the plurality of X-ray transmission portions.
請求項11乃至14の何れか1項記載のX線照射装置。 15. The apparatus according to claim 11, further comprising a second adjustment unit that adjusts a positional relationship between the generation point of the X-ray beam and the plurality of X-ray transmission parts of the X-ray shield. X-ray irradiation equipment.
請求項11乃至15の何れか1項記載のX線照射装置。 A plurality of shielding members each having a surface forming the X-ray transmission part between corresponding surfaces of adjacent shielding members are arranged on the X-ray transmission on the extension in the depth direction of each of the formed X-ray transmission parts. The X-ray irradiation apparatus according to claim 11, wherein the X-ray shields are arranged so that beam generation points are positioned.
前記電子ビーム発生装置により出射された電子ビームの形状を、前記X線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に長い形状になるように制御する制御ステップと、
前記制御ステップにて形状が制御された前記電子ビームを、前記金属ターゲットに照射することで前記X線ビームを出射させる出射ステップと、
前記出射ステップにて出射されたX線ビームを、前記X線透過部を透過させる透過ステップと、
を備えたX線照射方法。 A metal target that emits braking X-rays as an X-ray beam when irradiated with an electron beam, and a beam diameter at the entrance of the X-ray beam incident on the downstream side of the metal target in the X-ray beam emission direction. An X-ray shield having a slit-shaped X-ray transmission part with a small width, and a part of the X-ray beam is transmitted through the X-ray transmission part and shields an X-ray beam incident on a region other than the X-ray transmission part When irradiating the metal target with the body and the electron beam, the target is irradiated with an electron beam whose diameter of the emitted X-ray beam is shorter than the length along the longitudinal direction of the entrance portion of the X-ray transmission portion. An X-ray irradiation method in an X-ray irradiation apparatus comprising:
A control step for controlling the shape of the electron beam emitted by the electron beam generator so as to be long in the direction along the longitudinal direction of the entrance portion of the X-ray transmission portion;
An emission step of emitting the X-ray beam by irradiating the metal target with the electron beam whose shape is controlled in the control step;
A transmission step of transmitting the X-ray beam emitted in the emission step through the X-ray transmission part;
An X-ray irradiation method comprising:
前記電子ビーム発生装置により出射された前記電子ビームを、前記金属ターゲットへの照射位置が、前記X線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に移動するように制御する制御ステップと、
前記制御ステップにて制御された前記電子ビームを、前記金属ターゲットに照射することで前記X線ビームを出射する出射ステップと、
前記出射ステップにて出射されたX線ビームを、前記X線透過部を透過させる透過ステップと、
を備えたX線照射方法。 A metal target that emits braking X-rays as an X-ray beam when irradiated with an electron beam, and a beam diameter at the entrance of the X-ray beam incident on the downstream side of the metal target in the X-ray beam emission direction. An X-ray shield having a slit-shaped X-ray transmission part with a small width, and a part of the X-ray beam is transmitted through the X-ray transmission part and shields an X-ray beam incident on a region other than the X-ray transmission part When irradiating the metal target with the body and the electron beam, the target is irradiated with an electron beam whose diameter of the emitted X-ray beam is shorter than the length along the longitudinal direction of the entrance portion of the X-ray transmission portion. An X-ray irradiation method in an X-ray irradiation apparatus comprising:
A control step of controlling the irradiation position of the electron beam emitted by the electron beam generator so as to move in a direction along the longitudinal direction of the entrance portion of the X-ray transmission portion;
An emission step of emitting the X-ray beam by irradiating the metal target with the electron beam controlled in the control step;
A transmission step of transmitting the X-ray beam emitted in the emission step through the X-ray transmission part;
An X-ray irradiation method comprising:
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6372731B1 (en) * | 2017-07-03 | 2018-08-15 | パルステック工業株式会社 | X-ray diffraction measurement device |
CN108969907A (en) * | 2018-07-05 | 2018-12-11 | 惠州离子科学研究中心 | Obtain the particle beam therapy head device of small beam spot |
CN109362169A (en) * | 2018-12-24 | 2019-02-19 | 中广核达胜加速器技术有限公司 | A kind of bearing conversion equipment of electron accelerator X-ray conversion target |
CN111307843A (en) * | 2020-03-09 | 2020-06-19 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | Metal material dynamic response diagnosis device and method |
JP2020153724A (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 株式会社リガク | X-ray analysis device |
CN112074067A (en) * | 2020-08-05 | 2020-12-11 | 中国原子能科学研究院 | Portable X-ray irradiation device for field calibration |
WO2021210239A1 (en) * | 2020-04-13 | 2021-10-21 | 浜松ホトニクス株式会社 | Energy beam irradiation device |
-
2011
- 2011-11-02 JP JP2011241520A patent/JP2013098090A/en not_active Abandoned
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6372731B1 (en) * | 2017-07-03 | 2018-08-15 | パルステック工業株式会社 | X-ray diffraction measurement device |
JP2019012051A (en) * | 2017-07-03 | 2019-01-24 | パルステック工業株式会社 | X-ray diffraction measuring device |
CN108969907A (en) * | 2018-07-05 | 2018-12-11 | 惠州离子科学研究中心 | Obtain the particle beam therapy head device of small beam spot |
CN109362169A (en) * | 2018-12-24 | 2019-02-19 | 中广核达胜加速器技术有限公司 | A kind of bearing conversion equipment of electron accelerator X-ray conversion target |
JP2020153724A (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 株式会社リガク | X-ray analysis device |
JP7165400B2 (en) | 2019-03-19 | 2022-11-04 | 株式会社リガク | X-ray analyzer |
CN111307843A (en) * | 2020-03-09 | 2020-06-19 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | Metal material dynamic response diagnosis device and method |
WO2021210239A1 (en) * | 2020-04-13 | 2021-10-21 | 浜松ホトニクス株式会社 | Energy beam irradiation device |
JP7434041B2 (en) | 2020-04-13 | 2024-02-20 | 浜松ホトニクス株式会社 | Energy ray irradiation device |
CN112074067A (en) * | 2020-08-05 | 2020-12-11 | 中国原子能科学研究院 | Portable X-ray irradiation device for field calibration |
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