JPH06154350A - 高エネルギー照射による患部の治療方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大型且つ高価な装置を必要とすることなく、
放射線療法におけるγ線照射のビームを適切に制御し
て、エネルギ最適化等を達成する。 【構成】 線源（１２）が出す放射線を発散的な環状経
路に沿って収束せしめ、偏向を除去し、収斂的な環状の
経路に沿って収束せしめて適切な放射線を得る方法及び
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高エネルギー照射によ
る患部の治療法に関する。

【０００２】更に詳しくは、コリメータと組み合わせた
γ線源を用いて脳の患部を照射する方法に関する。

【０００３】本発明は、上記方法を実現する装置にも関
係する。

【０００４】

【従来の技術】今日使用されているγ線照射装置におい
ては、注入によらない神経外科的手法で処置された脳腫
瘍の破壊は、局部へのγ線の正確な照準合わせによって
達成される。この破壊においては、特に健康な組織が照
射を受け、吸収する線量に気をつける必要がある。

【０００５】公知の第一の方法によれば、その照射線が
コリメータを通して、細い円筒形のビームをなして腫瘍
部に当たるような、非常に強力な単一線源が用いられ
る。この単一ビームの強さのゆえに、これが通過する中
間組織が破壊されるのを防ぐため、常に腫瘍の周りに線
源を旋回させていなければならない。

【０００６】連続的軌道運動を得るには、線源ホルダ、
コリメータ、またこれと組み合わされる遮蔽カバーとい
う重い構成機器を電動化しなければならない。

【０００７】公知の第二の方法では、健全な組織の破壊
をくい止めるには、個々の線源の強さが健全な組織を破
損させない程度のものが複数セットで用いられている。
これに対して、各線源それぞれの収束の総和により、患
部の治療に十分なだけ総線量を生ずる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】例えば、米国特許第
４，７８０，８９８号に記載されているような上記の方
法には、通常約１ミリ単位という非常に小径の線源とコ
リメータを必要とする。鉛のような遮蔽物中に加工され
るこれらコリメータはごく普通には数が２００に近く、
その加工には長時間を要し、高くつく。

【０００９】更にまた、源線は収束点から遠く、そのエ
ネルギーの多くが放射線を機器自体が吸収することによ
り熱に変わってしまう。そこで、放射線のほんの一部分
だけがコリメータをなす孔を通過し、治療にとって有効
だということになる。

【００１０】この方法の不利な点は、一つには構成部品
の嵩の大きさからくる製造技術上の制約であり、いま一
つは、高価な部品の最適化ができないという経済的な制
約からくるものである。

【００１１】そこで、上記の方法について、その最も重
い構成部品の遠隔操作を制限し、また線源と付属コリメ
ータの数を減らすことを通じて、その主な欠陥を取り除
くことを試みた。

【００１２】この研究の結果、線源と患者との相対的運
動および腫瘍の部分のみに必要なエネルギーを制御でき
ることになった。

【００１３】しかしながら、相対的移動により腫瘍の表
面積のみの治療を可能にするとはいえ、この一点照射療
法はかなり長時間の照射を要し、治療対象の腫瘍のサイ
ズに見合う、きっちり制限された致死線量を得ようとす
る臨床医を必ずしも満足させるものではない。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述した公知の方法及び
装置の欠点を解決すべく、本発明によれば、第一段階に
おいて、実質上発散的な環軌道を描く一線源を収束し、
次に該二段階で、斜めに走るこの照射線のこうしてでき
た環ビームの偏りをなくし、次の最終段階で、環ビーム
を、与えられたボリュームの患部の治療に対応する強さ
とサイズの幅焦点（ｔａｃｈｅ ｆｏｃａｌｅ ｖｏｌ
ｕｍｉｑｕｅ）が得られるまで、実質上収斂的な環軌道
に沿って収束していくことを特徴とする放射線治療、と
くに脳腫瘍の治療用のγ線束制御方法が提供される・

【００１５】本発明は、更に、少なくとも一つの線源お
よびコリメータ、遮蔽部、制御機構のような構成部品を
もち、コリメータが発散ー収斂プロフィルの雄部を吸収
するコンポーネントをもつ点を特徴とする腫瘍治療装置
にも関する。

【００１６】

【作用】その一つの特別な特徴として、収斂的収束をあ
とから伴う発散型収束を実現することにより、線源のエ
ネルギー最適化および線源隠蔽ゾーンにおいてより高い
減衰勾配を得ることが可能になる。

【００１７】本発明では、雄部は、その中心にフィンを
付けたゾーンをもち、周辺に飛散する放射線を吸収す
る。

【００１８】基本的な特徴に基づき、コリメータの雄部
とその雌部を形成する管の形状は相補い、収束点がえら
れるように発散ー収斂円形スペースをつくる。

【００１９】

【実施例】本発明は、添付図面を参照して一実施例につ
いて説明する以下の記載から、更に良好に理解されるで
あろう。

【００２０】図１は脳腫瘍治療用装置の線源ホルダおよ
びコリメータホルダを含むセット１を表している。

【００２１】このセット１には、半球体が含まれ、その
開口側２は、図示されていないが、患者を載せたテーブ
ルを通すことができる。

【００２２】このセットは、厚い鉛の板から成る外部遮
蔽板３および線源ホルダをなす穿孔したシェル４、およ
び厚みのあるコリメータホルダ５をもち、５の内側は球
面６をなしている。

【００２３】線源ホルダ４とコリメータホルダ５は環状
プレート８に支えられるリング７により、遮蔽板３に取
り外し可能な仕方で固定されている。

【００２４】このセットは放射管９、１０、１１により
貫通され、これら放射管は、それぞれの中心線が半球体
の中心部に収斂するように配置されている。

【００２５】これら放射管は、その一つのアラインメン
トは図１に図示されている通りであるが、３つの機能を
達成するものである。つまり、管９は放射線源１２、と
くにセシウム線源の着脱、保持、遮蔽の役を果たす。線
源１２は、その表面がコリメータ管１１の端部に軽く触
れるように、管１０内に納まっている。

【００２６】コリメータ管１１は、強くγ線を吸収でき
る素材で作られるコリメータホルダ５の内部に加工され
る。その素材は、でとれば、純鉛、鉛合金、タングステ
ン、天然ウラン、アイソトープ２３５を減らしたウラン
であることが望ましく、その上を防錆合金で覆ってもよ
し、覆わなくてもよい。最もよい結果は、セシウム１３
７とウラン（天然またはアイソトープを減らした）の合
金によって得られている。

【００２７】図２に示すように、公知技術は、単一線
源、しばしばコバルト、をシンプルな孔１１に入れただ
けのγ線コリメータを使っており、この孔の中を線源か
ら、有効幅Ｌのビームが発せられる。

【００２８】この配置による装置には欠陥があり、その
主なものは、腫瘍Ｔに接する健康な組織が腫瘍部分と同
じだけの線量を受けてしまうという点にある。さらにま
た、この設計では、高エネルギー照射を要するため、そ
の大半が熱としてコリメータホルダ５の材質に吸収され
てしまい、高価な割に効率が悪い。

【００２９】図２ｂは、それぞれ径が約１０ミリの複数
のγ線源１２、１２ａ、１２ｂ、をもつ線源ホルダセッ
ト４を図式的に示したものである。これらの線源１２、
１２ａ、１２ｂは線源ホルダ４の管１０の中に配置され
ており、こうしてコリメータ管１１に垂直に位置してい
る。

【００３０】図２ｂの左側に示したように、コリメータ
管１１はコーン形をしており、その底の直径は線源１２
の外径に近く、またその頂部の径は後者のそれより小さ
くしてあるため、これら二つの直径の間には収斂的な通
路ができる。この管１１のコニカルは内壁は、コリメー
タホルダ５の材質による飛散するビームの吸収を制限し
ながら、γ線を収束する。しかし、この収束は管１１の
中心に位置し、かつその底部で線源１２に接する、円錐
形の雄の吸収コンポーネント１３があることによって改
善される。

【００３１】同じ頂部をもち、お互いの底部で環状体Ｓ
の有効放射面積を決定している二つのコーンがつくるこ
の形状により、この二つのコーンに共通の頂部Ｓ’にお
い極大となる流束スペクトルがえられる。内側のコーン
は雄部の表面また針１３によって決まることを付け加え
ておく、この針はできればコリメータホルダ５と同じ、
吸収性をもつ材質であることが望ましく、コリメータホ
ルダは、外部コーンを決定する壁をもつ管１１を受け
る。この材質は、基本的に天然ウランまたはアイソトー
プ２３５を減らした加工ウランである。

【００３２】管１１の出側のマックス流束Ｆは、患部Ｔ
をなす標的上の一点Ｐにその母線が収斂するような形で
収束する輪状ビームを決定する。

【００３３】管１１と針１３のそれぞれの径が焦点Ｐが
出来るかぎり正確に得られるように、また同時にこの点
における環状ビームの強さが最大になるように計算され
るのは当然である。

【００３４】この実施例は以上のような制約を受けてい
る。なぜなら、線源の最大エネルギーを利用して、腫瘍
Ｔへの照射線量を増やそうとすれば、放射線の収斂があ
まり遠く離れた点で起こるので、その効率が落ちること
は自明の理であるからである。

【００３５】最後に図２ｃは、これも本発明の一実施例
であるが、セシウム１３７タイプの線源によるγ線のコ
リメーションにより、一定のボリュームＶにおいて与え
られた放射線量がえられるものである。

【００３６】事実、臨床医は一点照射療法での所要照射
時間を短縮しようとし、かなり限られた、しかし小さな
腫瘍には適した、一定の線量で致死量を得ることを狙っ
ている。

【００３７】厚さがせいぜいミリ単位のこうした患部の
処置となると、もちろん処置の対象となるボリュームを
越えて、出来るだけドーズを大幅に減らすことが要求さ
れる。

【００３８】図２ｃは、本発明によるコリメータをなす
針１１を図式的に示しており、これで患部の完全な照射
が可能な幅焦点Ｖまたは目標ボリュームが得られる。

【００３９】この針１３は一対のコーンの頂部に繁がる
末端部１４からなり、コーンはそれぞれ該末端１４の表
面と管１１の表面１７とから形成され、こうして環状ビ
ームＳ’を発生させ、これを制御し、該環状ビームＳ’
の母線は患部Ｔに向かって収斂し、目標ボリュームＶを
決定する。

【００４０】ウラン製フィン１８を支える正中部１５
は、フィン１８が、環状ビームＳ’の母線をなす円錐溝
中に、制御され「鎮静化」された最大流束、つまり、斜
行する周辺放射線の偏向を抑制された流束を注ぎ込む。

【００４１】円錐部１６は、その底部は正中部１５に位
置し、頂部は線源１２の表面に支えられているが、管１
１の内壁と共に、発散形の環状スペースを作り、この環
状スペースは、羽根（フィン）つき正中部１５と接続す
る表面積を上回る表面Ｓをもっている。

【００４２】同質レンジまたはより大きいボリュームで
有効ビームを作り、制御するこの新設計によれば、こう
して線源の隠蔽ゾーンＺ中で減少勾配を上げながら、線
源の強さを増すことが可能になる。

【００４３】図示されていない本発明の好ましい一実施
例においては、針１３の端部１４、正中部１５、円錐部
１６というセット内のコンポーネントの内少なくとも一
つは相対的運動を行い、大きなレンジで、収束するボリ
ュームＶを変化させる。こうして、たとえば、針１３の
端部１４は、管１７の頂部から飛び出た形、凹んだ形或
いはこれに対して凹凸のない形のいずれもとれるように
テレスコピック・コーンをなすようにし、これによって
得られるビームを変化させる。

【００４４】この設計は、それぞれの底部と頂部がお互
いに逆向きに固定される一対のコーンという一般形状に
よりつ発散−収斂プロフィルをなすセットを決定するも
のである。

【００４５】図３は図２ｃに準じた実施例であり、ここ
では、コリメータ１３が遮蔽部内にアダブトできるブロ
ック１９の中に納まっている。

【００４６】コリメータ１３とブロック１９は天然また
はアイソトープを減らしたウランで作られる。出側の濾
過を改善するために、これらを厚さ約１ミリの鉛で保護
してもよい。

【００４７】図３は、管１１、１７内に位置するコリメ
ータ１３の詳細である。たとえば、管１１は径１９ｍｍ
の孔であり、径２０ｍｍのセシウム１３７の線源をうま
くはめ込むことができる。管１７のほうは、円錐形であ
り、底部の径１５ｍｍ、頂部の径は１０ｍｍである。

【００４８】正中部１５は軽い間隙をもって孔１１内に
位置し、羽根１８の下部は管１１と１７の接合部に加工
された鍔２０によって支えられる。

【００４９】雄の針１３それ自体は、管１１と１７の形
状にマッチするように寸法決定する。たとえば、針の正
中部の直径は１０ｍｍ、これに対してその両端は、図５
に掲げているように、径は７なしい９ｍｍまで減らす。

【００５０】図４は羽根の分割を６個としたものの断面
図であるが、これの正中部１５に付ける羽根の数を、求
めるビームの強さに応じて変えることはもちろん可能で
ある。

【００５１】次に、上記装置の作動を説明する。患部Ｔ
の寸法を前もって決定したのち、患者を、線源ホルダ／
コリメータホルダセット１によって照射をうける場所に
もってくる。ここに図示されていないが、吸収性をもつ
材質の弁を引っ込めてから、以下のように作動する線源
ーコリメータセットによる治療が開始される。

【００５２】線源１２は方位性拡散によりγ線を発す
る。この放射線は、この第一段階では、管１１の内壁に
より収束されて、有効ビームを作る。この収束は、さら
に線源１２の表面を僅かに隠蔽する円錐部１６の内壁に
よって得られる収束により補足されるが、これにより、
環状ビームＳは実質上発散的な内壁により決定される環
状をなす通路に沿って増幅される。

【００５３】この増幅の結果、飛散的に斜行する放射線
が生じると、これが線源の効率を低め、線源からのビー
ム隠蔽ゾーンＺにおける健康な組織へのビームの作用を
制御できなくするおそれがある。

【００５４】次に増幅された環状ビームは、羽根１８を
付けた中間ゾーン１３に進入する。この第二段階では、
羽根は鎮静的に働き、環状ビームがなす双曲面の母線群
に近い斜行放射線の偏りを矯正する。

【００５５】発振が制御されたこの矯正済ビームＦは、
その収束制御の第三段階に入る時に流体タイプの輪状脈
の形をとる。

【００５６】ビームは、コリメータに達する途中で、最
大のパワーをもつ。第三段階では、端部がビームを主管
することになり、これを斜めの環状ルートを作る内壁に
沿わせながら収束していくが、この場合、この環状ビー
ムＦをなす母線全体が患部Ｔのある場所に対応するゾー
ンに達するまで収斂し続けるように行い、ここに達する
と、該母線群は与えられたボリュームの患部Ｔの処置に
必要なサイズと強さをもつ目標ボリュームＶを決定す
る。

【００５７】本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、本発明から逸脱することなく種々の変形が可
能であり、特に、脳腫瘍の治療が一点照射または幅照射
を行う環状ビームの使用で行われる場合は、環状ビーム
のあらゆる制御方法をカバーするものである。

【００５８】

【発明の効果】本発明の制御方法及び装置においては、
装置を徒に大型且つ高価なものにせしめることなく、従
来の欠点を克服してエネルギ最適化が達成され、臨床医
を充分に満足せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う治療装置の線源ーコリメータ遮蔽
部セットの正面断面図である。

【図２】３つの収束装置を図式的に示したもので、図２
ａは高電流値の単一線源からなる前部アートを、図２ｂ
は一点照射用の線源ーコリメータセットを、図２ｃは大
量照射用線源ーコリメータセットをそれぞれ表してい
る。

【図３】本発明に従うコリメータの断面図である。

【図４】図３のコリメータを正中線で切った断面図であ
る。

【図５】図３のコリメータの雄部の断面図である。

【符号の説明】

１：セット ３：外部遮蔽板 ４：線源ホルダ ５：コリメータホルダ ７：リング ９：放射管 １０：放射管 １１：放射管 １２：放射線源 １２ａ：放射線源 １２ｂ：放射線源 １３：吸収コンポーネント １５：正中部 １８：羽根

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線療法、特に脳腫瘍の治療における
   γ線照射のビーム（Ｆ）の制御方法にして、 第一段階では、線源が出す放射線を、実質上発散的な環
   状の経路に沿って収束せしめ、 第二段階では、こうして得た環状ビームから、そこに生
   じる斜行放射線という偏向を除去し、 最終段階では、環状ビームを、実質上収斂的な環状の経
   路に沿って、与えられたボリュームの患部（Ｔ）の治療
   に対応するサイズと強さの幅焦点（Ｖ）が得られるまで
   収束する、 ことを特徴とする制御方法。
2. 【請求項２】 発散的および収斂的収束が、制御された
   放射を行う環状ビームを規定する、請求項１記載の制御
   方法。
3. 【請求項３】 鎮静羽根（１８）で余計な斜乱線という
   偏向を矯正し、これによって線源（１２）の隠蔽ゾーン
   （Ｚ）における減少勾配の制御に関与する、請求項２記
   載の制御方法。
4. 【請求項４】 少なくとも一個の線源ホルダ（４）と一
   個のコリメータホルダ（５）からなるセット（１）と組
   わ合せた線源（１２）を少なくとも一個備えるγ線ビー
   ムにより脳患部を治療する装置にして、 装備されているコリメータ管（１１）と雄の吸収性コン
   ポーネント（１３）が収斂型の環状スペース（Ｓ）を規
   定することを特徴とする装置。
5. 【請求項５】 雄の吸収性コンポーネント（１３）がコ
   ーン形の二部分（１６、１４）からなる発散−収斂プロ
   フィルを呈し、この二部分はそれぞれの基部が組み合わ
   されている、請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】 雄の吸収性コンポーネント（１３）がビ
   ーム鎮静作用をもつ羽根（１８）を備えた正中部（１
   ５）を有する、請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】 雄の吸収正コンポーネント（１３）の二
   部分（１４、１６）の内少なくとも一方が相対運動を行
   うことでビームの始まりと収束ボリュームる変化がつけ
   られるように構成されている、請求項５又は６記載の装
   置。
8. 【請求項８】 遮蔽板（３）、線源ホルダ（４）、コエ
   メータホルダ（５）、雄コンポーネント（１３）が放射
   線吸収性をもつ同じ材質で作られている、請求項４から
   ７までのいずれかに記載の装置。
9. 【請求項９】 材質が天然ウランまたはアイソトープ２
   ３５を減らしたウランである、請求項８記載の装置。
10. 【請求項１０】 放射線をその出側で濾過するため、コ
    リメータが鉛の保護プレートで覆われる、請求項４から
    ９までのいずれかに記載の装置。