JPH04364862A

JPH04364862A - 放射線治療装置

Info

Publication number: JPH04364862A
Application number: JP16772391A
Authority: JP
Inventors: Keiji Koyanagi; 慶二小柳; Katsuhiro Kuroda; 勝広黒田
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1991-06-12
Filing date: 1991-06-12
Publication date: 1992-12-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スポットＸ線放出用の
コリメータを持つ放射線治療装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】患部にＸ線等の放射線を照射する装置が
放射線治療装置である。この装置は、加速器で加速した
荷電粒子（電子線）をＸ線ターゲットに衝突させてＸ線
を発生し、このＸ線を患部に照射するものである。かか
る治療装置を図５に示す。この図は、照射ガントリ８の
ヘッド部の断面図である。このヘッド部には、偏向用電
磁石３、ターゲット４、センタコリメータ１８、平坦化
フィルタ１９、透過型電離箱９、コリメータブロック１
０があり、それらは次の機能を持つ。偏向用電磁石３は
加速器から搬送されてくる電子線（尚、一般的には荷電
粒子としてよい、以下同じ）１を曲げてターゲット４に
入射する。ターゲット４は荷電粒子からＸ線を発生させ
る。センタコリメータ１８と、位置可変のコリメータブ
ロック１０はＸ線の照射野を制限する。平坦化フィルタ
１９は照射野内の線量分布を平坦にする。透過型線量計
９はその照射線量をモニタする。こうしてＸ線を患部に
照射する。このような放射線治療装置は特開昭６０ー７
８６４号、特開昭５５ー２６９７４号等に論じられてい
る。

【０００３】この従来例は、直径数ミリ程度の微小患部
の場合、患部以外の正常組織へもＸ線が照射されること
があり、好ましくないことも多い。そこで微小患部治療
用として開発されたのが定位的放射線治療装置である。この装置は、スポット状Ｘ線を局所的な患部に集中して
照射するものである。集中とは、患部の周囲の広い空間
からスポット状Ｘ線を照射するとの意味である。定位的
放射線治療装置は、図５の従来例を改良することによっ
て構成できる。即ち、図６に示すように、ガントリ８の
先端部にスポット孔２０Ａを有するコリメータ２０を、
取りつけるようにしたものである。スポット孔２０Ａは
円筒状のスポット孔であり、その吸収線量分布は、図７
に示すように、スポット孔の径より大きくなるが、従来
に比しては大幅な絞り込みがなされていることがわかる
。

【０００４】この装置で定位的治療を実現するには、ガ
ントリ８を、図８に示すように患部の周辺３６０°回転
させ、併せて患者自身も水平面に平行に規定ピッチ単位
に停止させながら回転させる。各停止位置毎にガントリ
８を３６０°回転させるようにすることによって、患部
を取りまく広い空間上の異なる角度からＸ線が照射する
ことになり、集中照射が可能となる。かかる定位的治療
装置の従来例には、特許出願公表平２ー５０３５２１号
や「ニューロサージェリ」（Ｖｏｌ．２２、Ｎｏ．３、
１９８８年、Ｐ４５４〜Ｐ４６４）の論文、「リニア・
アクセラレータ・アズ・ア・ニューロサージカル・ツー
ル・フォ・ステレオタクテック・ラデオサージェリ」（
Ｌｉｎｅａｒ　Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ　ａｓ　ａ　Ｎ
ｅｕｒｏｓｕｒｇｉｃａｌ　Ｔｏｏｌ　ｆｏｒ　Ｓｔｅ
ｒｅｏｔａｃｔｉｃ　Ｒａｄｉｏｓｕｒｇｅｒｙ）があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】放射線治療装置では、
目的とする患部範囲の大きさに合わせて照射範囲を設定
しなければならない。この時、コリメータで必要な範囲
以外に照射される放射線を遮蔽するので、その分照射で
きる線量が少なくなっていた。このため、必要な線量を
照射するための治療時間も多く要するという問題があり
、また最小照射範囲にも限界があった。

【０００６】本発明の目的は、上記問題を解決し、より
多くの線量をより小さい範囲に照射できる放射線治療装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、放射線を放出
する照射ヘッドと、該ヘッドからの放射線をスポット化
して患部へ放射するコリメータと、より成ると共に、該
コリメータは、内部に回転楕円体形状のコリメータ孔を
有する（請求項１）。

【０００８】更に本発明は、上記コリメータ孔の回転楕
円体形状表面にはＸ線反射膜が形成され、該回転楕円体
の中央部に入射するＸ線が上記Ｘ線反射膜で定まる臨界
角で入射するようにした（請求項２）。

【０００９】更に本発明は、上記コリメータ孔の出口孔
と被検体患部との距離を、出口孔からの直進Ｘ線及び回
転楕円体面からの反射Ｘ線が患部に照射可能な距離に設
定した（請求項３）。

【００１０】更に本発明は、上記コリメータ孔の入口孔
側に、該コリメータ孔内を直進するＸ線を、遮蔽すべき
遮蔽体を設けた（請求項４）。

【００１１】更に本発明は、上記コリメータ孔の出口孔
と被検体患部との距離を、回転楕円体面からの反射Ｘ線
が患部位置で集束するような距離とする（請求項５）。

【００１２】更に本発明は、患部直近のスポット状Ｘ線
を放出するコリメータのコリメータ孔を、回転楕円体形
状とした（請求項６）。

【００１３】更に本発明は、複数のスポット状Ｘ線を放
出するコリメータ孔を有し、該コリメータ孔は一点集束
するように形成されてなるコリメータを有すると共に、
各コリメータ孔は、回転楕円体形状化した（請求項７）
。

【００１４】

【作用】本発明によれば、コリメータ孔を回転楕円体形
状としたため、入射したＸ線は、この表面を反射してゆ
くことになり、放射Ｘ線の有効利用をはかれる（請求項
１〜７）。

【００１５】更に本発明によれば、回転楕円体の中央部
に入射するＸ線は、反射膜で定まる臨界角で入射するた
め、中央部よりも前で反射膜に入射するＸ線は反射膜で
全反射することになり、放出放射線の有効利用をはかれ
る（請求項２）。

【００１６】更に本発明によれば、コリメータの出口孔
から放出される直進Ｘ線及び反射Ｘ線が患部へ照射され
る（請求項３）。

【００１７】更に本発明によれば、コリメータ孔内を直
進すべきＸ線は遮蔽体で妨げられるため、被検体の患部
へは、反射Ｘ線のみが照射する（請求項４）。

【００１８】更に本発明によれば、被検体の患部は、反
射Ｘ線の集束すべき位置となり、集束的な点照射を可能
にする（請求項５）。

【００１９】更に本発明によれば、照射ヘッドを持つ例
だけではなく、患部直近のスポット状Ｘ線を放出するコ
リメータを持つ治療装置についても放出放射線の有効利
用をはかれる（請求項６）。

【００２０】更に本発明によれば、複数のスポット状Ｘ
線を放出するコリメータにあっても放出放射線の有効利
用をはかれる（請求項７）。

【００２１】

【実施例】図１は本発明の治療装置の実施例図である。この治療装置は、図５の加速器使用の治療装置のガント
リ８の照射ヘッド８Ａの先端に、回転楕円体のコリメー
タ孔を有するコリメータ２０Ｂを取りつけた実施例であ
る。照射ヘッド８Ａは、図５に比べてその一部のみを開
示する。コリメータ２０Ｂは、図６のコリメータ２０と
同様なスポット状Ｘ線を放出する目的を持ち、その内部
に設けたコリメータ孔２１は回転楕円体形状をなす。こ
こで回転楕円体とは、楕円体を回転させてできる幾何学
的な回転面のことである。この回転楕円体は、楕円長軸
の両側の任意の位置で、直角方向に切断した構成であり
、その位置では開放孔となっている。この開放孔は、コ
リメータ２０Ｂの端部位置である。

【００２２】回転楕円体形状の表面には、Ｘ線反射膜２
１Ａを形成しておく。この反射膜２１Ａの材料には、Ｓ
ｉやＧａＡｓを使う。Ｓｉ材では、臨界角θｃ＝０．１
７°、ＧａＡｓ材では、臨界角θｃ＝０．２６°である
。

【００２３】かくして、Ｘ線ターゲットより放出したＸ
線２２の中で、直進Ｘ線２２Ａは、そのまま回転楕円体
面には影響されずにそのままコリメータ孔２１の出口孔
より放出され、一方、回転楕円体面に入射したＸ線の中
で臨界角及びその近傍で入射したＸ線２２Ｂは回転楕円
体の反射膜２１Ａを通して全反射してゆき、直進Ｘ線と
同様にコリメータ孔２１の出口孔より放出される。この
放出先には、被検体３０の患部が存在し、これらの放出
Ｘ線が患部へと照射される。

【００２４】図２で、かかるコリメータ２０Ｂの構造と
働きとについて説明する。図２では、長軸をｘ、短軸を
ｙとし、Ｘ線源（Ｘ線ターゲット）はｘ軸上のコリメー
タ孔２１の入口孔よりも左側に設けた例を示している。しかし、図１のように、Ｘ線ターゲットはコリメータ１
０よりも上側にある例が多く、従って図２はあくまで摸
式図である。

【００２５】さて、図２で、楕円体は（ｘ／ａ）２＋（
ｙ／ｂ）２＝１（但し、ａ＞ｂ）とする。本実施例では
この楕円体を回転させた形状としたので、回転楕円体面
となるのである。Ｘ線源から楕円上の点Ａ（ｘ、ｙ）に
入射するＸ線が楕円面の接線とのなす角φは、この時の
入射Ｘ線の傾きをＰとすると、

【００２６】

【数１】　　　　　　φ＝ｔａｎ−１｛（ａ２ｐｙ＋ｂ２ｘ）／
（ａ２ｙ−ｂ２ｘｐ）｝で表すことができる。この入射
角φのｘに対する微分係数は常に正なので入射点Ａのｘ
座標が大きくなるにつれて、単調に増加する。従って、
例えば、コリメータの中央、点Ｂ（０、ｂ）に入射する
Ｘ線がちょうど臨界角で入射するようにした場合、Ｂ点
より線源に近い方に入射するＸ線の入射角は全て臨界角
より小さく、全反射する。

【００２７】この様にＡ点で全反射されたＸ線は、次に
Ｃ点に入射する。この時、ＡＣ間の直線の傾きＰ１は線
源から入射Ｘ線の傾きＰ０より小さい。一方、「数１」
より、φのＰに関する微分係数は、常に正である。即ち
、Ｐが増加するとφも増加し、Ｐが減少するとφも減少
する。図からわかるように、全反射されたＸ線の傾きは
、常に全反射される前の傾きより小さくなる。従って、
φは全反射を重ねる度に小さくなるので、線源から臨界
角以下で入射したＸ線は、全反射を繰り返すことになる
。

【００２８】このように、コリメータ２０Ｂを入射口と
出射口の径を変えずに内面に反射材を付けて形状を図１
のような回転楕円体にすると、内面に当たらない放射線
２２Ａはそのまま同じ照射範囲に照射される一方、内面
に当たるものでも特定の条件を満たすものは内面で全反
射を繰り返して集束するように出射する。従って、コリ
メータにレンズ作用を持たせることができる。つまり、
ターゲット４からコリメータ２０Ｂ内面の長手方向に中
央に入射する放射線が、ちょうど臨界角で入射するよう
に回転楕円体形状を決めると、それより入射口寄りに入
射する放射線は全て臨界角より小さい角度で当たるので
全反射し、出射口寄りに入射するものは臨界角以上の角
度で当たってしまい、コリメータ２０Ｂに吸収される。この時、反射材にＧａＡｓを使い、波長１．５オングス
トロームのＸ線を照射する場合、臨界角は０．２６°な
ので全反射するＸ線はコリメータ内面にすれすれに入射
するものである。このように全反射された放射線は再び
内面に当たるが、この時の角度はいつも臨界角以下とな
るので結局全反射を繰り返すことになる。このようにし
てコリメータ内を伝搬した放射線２２Ｂは図１に示すよ
うに集束しながら出射する。

【００２９】尚、照射範囲を大きくしないためには、全
反射を繰り返して出射した放射線の照射範囲がコリメー
タの内面に当たらずに通過した放射線の照射範囲より同
じか又はそれよりも小さくなるように全体の位置関係を
定めればよい。図１は同じ例を示してある。このコリメ
ータを医療用の放射線治療器に使用すればより小さい病
変部より多くの放射線量を照射することができる。

【００３０】図１の例では、直進Ｘ線２２Ａを利用した
が図１からわかるように患部位置の設定の仕方によって
は、照射範囲が広がってしまう。そこで、直進Ｘ線２２
Ａは排除し、且つ反射Ｘ線の集束点位置３０Ａに患部を
置くことにする。逆にこの位置３０Ａに患部３０がくる
ようにコリメータ２０Ｂの出口孔と患部３０との距離を
調整する。こうすれば、患部３０が微小であっても、反
射Ｘ線がこの位置にスポット状に照射されることになり
、微小面積の患部治療を達成できる。

【００３１】尚、直進Ｘ線を排除した実施例を図３に示
す。図３で、直進Ｘ線２２Ａを遮蔽すべき遮蔽材３５を
、Ｘ線源４とコリメータ孔２１の入口孔との間に設置し
た。遮蔽材３５は例えば鉛で構成する。この設置によっ
て、直進Ｘ線２２Ａは、遮蔽されてコリメータ孔２１内
に行わない。かくして、コリメータ孔２１の出口孔から
は反射Ｘ線２２Ｂのみが出射し、集束位置の患部３０へ
とＸ線照射を行う。

【００３２】図４は、頭部治療用に好適な半球形状コリ
メータの実施例図を示す。このコリメータ５０には、半
球の全面に放射状にコリメータ孔５１を設けてあり、各
コリメータ孔５１は、患部３０の位置に集束するように
形成されている。そして、このコリメータ孔５１の形状
を、回転楕円体形状にした点が本実施例の特徴である。この実施例は、頭部の如き病変部に対して、スポット状
Ｘ線の照射が可能となる。尚、Ｘ線源が１つの例にあっ
ては、全コリメータ孔に対してＸ線を照射するように、
ガントリ又は被検体の移動（回転）を行う必要がある。

【００３３】更に、以上の各実施例において、コリメー
タ内面に全反射の臨界角が異なる材質の反射材をつけれ
ば放射線の集束点（焦点）が変わるので、このようなコ
リメータを複数個用意すれば照射面までの距離や照射範
囲の大きさが可変となる。このようなコリメータと、前
述の遮蔽板を設けたコリメータを組み合わせれば、さら
に利用法を広げることができる。

【００３４】尚、Ｘ線源（Ｘ線ターゲット）は、図１の
如き場合は、ガントリ８の照射ヘッド８Ａ内に設置して
いるが、コリメータ２０Ｂの入口孔に直接にＸ線ターゲ
ットを取りつける例もありうる。また、図４の半球状コ
リメータ以外に、円筒状コリメータやリニア型コリメー
タ（例えば３個のコリメータ孔を直線上に有するもの）
等がある。

【００３５】

【発明の効果】本発明の構成によれば、従来の放射線治
療装置よりも多くの線量をより小さい範囲に照射するこ
とができる。従って、治療時間を短縮することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の治療装置の実施例図である。

【図２】本発明のコリメータの構造及び機能説明図であ
る。

【図３】本発明の治療装置の他の実施例図である。

【図４】本発明の治療装置の他の実施例図である。

【図５】従来例図である。

【図６】他の従来例図である。

【図７】この従来例のコリメータの特性図である。

【図８】従来例での治療例を示す図である。

【符号の説明】

８　　ガントリ８Ａ　　照射ヘッド２０Ｂ　　コリメータ２１　　コリメータ孔２１Ａ　　Ｘ線反射膜２２　　Ｘ線２２Ａ　　直進Ｘ線２２Ｂ　　反射Ｘ線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　放射線を放出する照射ヘッドと、該ヘ
ッドからの放射線をスポット化して患部へ放射するコリ
メータと、より成ると共に、該コリメータは、内部に回
転楕円体形状のコリメータ孔を有してなる放射線治療装
置。
【請求項２】　　コリメータ孔の回転楕円体形状表面に
はＸ線反射膜が形成され、該回転楕円体の中央部に入射
するＸ線が上記Ｘ線反射膜で定まる臨界角で入射するよ
うにした請求項１の放射線治療装置。
【請求項３】　　上記コリメータ孔の出口孔と被検体患
部との距離を、出口孔からの直進Ｘ線及び回転楕円体面
からの反射Ｘ線が患部に照射可能な距離に設定してなる
請求項１又は２の放射線治療装置。
【請求項４】　　上記コリメータ孔の入口側に、該コリ
メータ孔内を直進するＸ線を、遮蔽すべき遮蔽体を設け
てなる請求項１又は２の放射線治療装置。
【請求項５】　　上記コリメータ孔の出口孔と被検体患
部との距離を、回転楕円体面からの反射Ｘ線が患部位置
で集束するような距離とする請求項４の放射線治療装置
。
【請求項６】　　患部直近のスポット状Ｘ線を放出する
コリメータのコリメータ孔を、回転楕円体形状とした放
射線治療装置。
【請求項７】　　複数のスポット状Ｘ線を放出するコリ
メータ孔を有し、該コリメータ孔は一点集束するように
形成されてなるコリメータを有すると共に、各コリメー
タ孔は、回転楕円体形状化してなる放射線治療装置。