JPH0639045A

JPH0639045A - 電子線走査形定位放射線装置

Info

Publication number: JPH0639045A
Application number: JP16772491A
Authority: JP
Inventors: Iwao Miyano; 巌宮野
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1991-06-12
Filing date: 1991-06-12
Publication date: 1994-02-15

Abstract

(57)【要約】【目的】定位法でのＸ線照射を、被検体を動かすこと
なく実現させること。【構成】長手方向に複数のスポット孔を有する点集束
形のコリメータを被検体の周囲を回転させ、各スポット
孔へ選択的にＸ線を入射するように、電子線の制御を行
わせる。【効果】回転と電子線の経路選択とによって、円筒空
間からの定位法でのＸ線照射が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直線状のコリメータを
使用した定位放射線装置、特に電子線の走査経路の制御
により直線状のコリメータで定位治療を実現させる電子
線走査形定位放射線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】定位法治療法が注目されている。定位法
治療法とは、被検体部位へ球面空間の如き広い角度から
スポット状Ｘ線を照射する点集束形の治療法である。こ
の治療法によれば、患部そのものへの集中的な放射線照
射を行いうると共に、患部以外の部位への放射線障害を
排除できるとの点で、治療効果は極めて大きいとされて
いる。

【０００３】かかる定位放射線装置の従来例には特許出
願公表平２ー５０３５２１号がある。この従来例は、被
検体を搭載したベッドの周囲を回転するガントリと、該
ベッドを水平面に平行に回転させる回転機構とより成
り、ガントリからの放射線が被検体の頭部の患部へ球面
に近い空間より集中照射するようにする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来例は、被検体を回
転させ、この各回転位置とガントリの回転位置とで球面
に近い空間からの照射を実現させている。かかる被検体
の回転を伴うため、患部位置の高精度な集中照射は容易
でない。また、頭部照射例を開示するが、全身の任意の
位置への照射例は、実施例からみて困難と考えられる。

【０００５】本発明の目的は、被検体を動かすことなく
定位照射を可能にする電子線走査形定位放射線装置を提
供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子線を、予
め定めた複数個の経路へ１経路毎に偏向する偏向部と、
該偏向部からの電子線が照射されて経路対応方向へＸ線
を発生するＸ線ターゲットと、経路対応のＸ線放出方向
に直線状に一列に配列された複数の点集束形のスポット
孔を持ち、集束点の被検体部位へスポット状Ｘ線を放出
するコリメータと、より成ると共に、偏向部とＸ線ター
ゲットとコリメータとを一体として被検体の周囲を回転
させる回転制御手段と、選択経路に対応するスポット孔
へＸ線が放出されるように、各回転に同期して電子線経
路を１つづつ順次選択する偏向部制御手段と、より成る
（請求項１）。

【０００７】更に本発明は、電子線を、予め定めた複数
個の経路へ１経路毎に偏向する偏向部と、該偏向部から
の電子線が照射されて経路対応方向へＸ線を発生するＸ
線ターゲットと、経路対応のＸ線放出方向に直線状に一
列に配列された複数の点集束形のスポット孔を持ち、集
束点の被検体部位へスポット状Ｘ線を放出するコリメー
タと、より成ると共に、偏向部とＸ線ターゲットとコリ
メータとを一体として被検体の周囲を所定ピッチ単位に
停止させながら回転させる回転制御手段と所定ピッチ単
位の各停止位置毎に、すべてのスポット孔へ順次Ｘ線が
入射するように、複数の経路を順次選択する偏向部制御
手段と、より成る（請求項２）。

【０００８】更に本発明は、上記偏向部とＸ線ターゲッ
トとの間に、発生Ｘ線が対応スポット孔の入口部へ直進
入射するように、経路上の電子ビームを偏向する偏向手
段を設けてなる（請求項３）。

【０００９】更に本発明は、Ｘ線ターゲットは、電子線
の入射経路別に異なるエネルギーのＸ線を放出するよう
にした（請求項４）。

【００１０】更に本発明は、Ｘ線ターゲットは、電子線
の入射経路別に交換可能なように分別化された構成とす
る（請求項５）。

【００１１】

【作用】本発明によれば、経路対応のＸ線放出方向に直
線状に一列に配列された複数の点集束形のスポット孔を
有するコリメータが、電子ビームの偏向部とＸ線ターゲ
ットと一体として被検体の周囲を回転する。選択経路に
対応するスポット孔へＸ線が放出されるように、各回転
に同期して電子線経路を１つづつ順次選択する。かくし
て、１スポット孔に対して３６０°照射を行い、これを
全スポット孔に対して逐次実行することになり、被検体
を動かすことなく、その患部へ広い空間からのＸ線の集
中照射が可能になる（請求項１）。更に、この空間は球
面に近いものとするか円筒状空間とするかはスポット孔
の数によって決定できる。また、照射空間上の照射密度
は、スポット孔の間隔によって決まる。

【００１２】更に本発明によれば、経路対応のＸ線放出
方向に直線状に一列に配列された複数の点集束形のスポ
ット孔を有するコリメータが、電子ビームの偏向部とＸ
線ターゲットと一体として被検体の周囲を所定ピッチ単
位に停止しながら回転する。所定ピッチ単位の各停止位
置毎に、すべてのスポット孔へ順次Ｘ線が入射するよう
に、複数の経路を順次選択する。かくして、１停止位置
毎にすべてのスポット孔より順次Ｘ線が照射され、これ
を全停止位置繰り返して行うことになり、被検体を動か
すことなく、その患部へ広い空間からのＸ線の集中照射
が可能になる（請求項２）。照射空間や照射密度は、請
求項１と同じ考え方による。

【００１３】更に本発明によれば、偏向部にＸ線ターゲ
ットとの間に電子ビーム偏向手段を設けて、スポット孔
へのＸ線の入射がこのスポット孔の入口部へ直進するよ
うにでき、放出Ｘ線量を効率的に照射エネルギーとして
使用できる（請求項３）。

【００１４】更に本発明によれば、電子線の入射経路別
に異なるエネルギーのＸ線を放出する（請求項４）。更
に本発明によれば、Ｘ線ターゲットは、入射経路別に交
換可能となり、入射経路別に種々のエネルギーのＸ線の
放出が可能となる（請求項５）。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の定位放射線装置の実施例図で
あり、特に図１（イ）は被検体を仰臥させた状態での横
方向からみた図、図１（ロ）は同状態での頭側から体軸
方向をみた図、図１（ハ）は使用コリメータの拡大斜視
図である。ガントリ１は、支持部１００によって矢印方
向に回転自在に支持されている。この回転は、ベッド１
２上の被検体１１の治療患部の周囲である。ガントリ１
は、電子線２を通す内部経路と、偏向部３と、照射へッ
ド５と、より成る。電子線の放出源は、外部にあって
も、内部にあってもよい。偏向部３は、電子線２を磁界
によって偏向して複数の経路（一点鎖線で示す５つの経
路）を逐次選択するコイル型の偏向手段である。

【００１６】照射ヘッド５は、真空容器１５と先端側に
設けた真空窓１３とＸ線ターゲット４とコリメータ１４
より成る。真空容器１５は偏向部３で偏向された経路を
含むものであり、偏向するだけの広さと長さとより成る
空間を内部に持つ。真空窓１３を介して電子線は放出す
る。Ｘ線ターゲット４は、真空窓１３から放出してくる
電子線の全経路対応の大きさを持つ板形状のターゲット
であり、電子線が衝突した場合、その経路別に定まった
ターゲット部から直進透過方向にＸ線を放出する。コリ
メータ１４は、Ｘ線ターゲット４の各経路位置対応に、
Ｘ線を透過するスポット孔ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを持つ。
このスポット孔ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、透過Ｘ線２０が
一点集束するように、その孔の向きを外部孔程内側方向
に傾斜させた構成としている。

【００１７】尚、一点集束といっても、スポット孔ａ〜
ｅの孔径によって定まるものであり、この孔径を小さく
すればする程、集束化を達成できる。但し、スポット孔
の出口側と被検体照射部位との間は空気中であり、若干
の自然散乱が生じることは云うまでもない。スポット孔
ａ〜ｅは出口側程狭くなる（又は広くなる）円錐形状、
入口側も出口側も同じ径の円筒形状のいずれもありう
る。

【００１８】次に使い方を説明する。ベッド１２を移動
させて被検体１１の患部位置にＸ線が集中照射可能なよ
うに位置決めを行う。更に、偏向部３での偏向経路の選
択順位を決定する。例えばａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅのスポッ
ト孔の順位に設定する。一般にはこの偏向経路の選択順
位は事前にプリセットされている。更に、本実施例で
は、１回転で１偏向経路を選択するものとしている。こ
の回転に同期しての偏向経路の選択タイミングは事前に
設定されている。

【００１９】以上の条件のもとで、ガントリ１を回転さ
せて安定回転状態になった段階で、上記選択タイミング
に従って先ずスポット孔ａにＸ線が照射するような電子
線経路になるべく、偏向部３を制御する。この電子線経
路の選択完了時点から３６０°１回転分スポット孔ａへ
Ｘ線を放出させる。この３６０°１回転分のＸ線放出と
は、この間のみ電子線を放出するように放出源を制御す
るやり方でも、常時電子線を放出しておき上記３６０°
１回転分の時間タイミングを除く区間（前後の区間）の
間遮へいコリメータを経路中に挿入するやり方でも、実
現可能である。

【００２０】かくして、３６０°１回転分中にあって
は、スポット孔ａからＸ線が連続的に放出されることに
なり、このスポット孔ａの傾斜方向からのスポット状Ｘ
線が患部位置へ照射されることになる。

【００２１】次にスポット孔ａに代ってスポット孔ｂ用
の経路選択を行い、、同様に、その３６０°１回転分に
ついてスポット孔ｂで定まる傾斜方向からＸ線を連続的
に照射する。

【００２２】以下、スポット孔ｃ→ｄ→ｅと各回転に同
期して経路選択を行い、、各スポット孔で定まる方向か
らのＸ線照射を行う。尚、スポット孔ｃについては、集
束点の真上とした。

【００２３】以上のガントリの回転と経路選択の様子を
図２に示した。このように、５回転でスポット孔ａ〜ｅ
で定まる円筒長さの円筒空間からのＸ線照射が実現でき
た。更に照射量を増加させる場合には、このシーケンス
を継続させればよい。

【００２４】他の実施例によるガントリの回転と経路選
択とのシーケンスを図３に示す。本実施例は、ガントリ
１回転中にあって、ガントリを所定ピッチ単位に停止さ
せながら回転させ、その停止中の度にスポット孔ａ→ｂ
→ｃ→ｄ→ｅの順に経路選択を行わせるようにしたもの
である。図２の本実施例とはシーケンスのみの違いであ
って、図１の装置で、図３のシーケンスを実現できる。
本実施例では１回転の区間で、スポット孔ａ〜ｅで定ま
る円筒長さの円筒空間からのＸ線照射が実現できる（多
くの照射量の場合は多回転を必要とすることは当然であ
る）。

【００２５】以上の２つの実施例で、コリメータ１４の
長手方向の長さを大きくしてスポット孔の数を増やせ
ば、照射空間としての円筒空間はそれだけ広いものとな
り定位法による広い角度方向からの照射が可能となる。
また、スポット孔の孔径を小さくすれば、スポット状Ｘ
線幅も狭いものとなる。

【００２６】他の実施例を述べる。図１の実施例は、図
４に示すように、最外周のスポット孔ａ、ｅではその電
子線の進行方向とスポット孔ａ、ｅの傾斜方向とは一致
せず、むしろ折れ曲がった関係となっている。この結
果、Ｘ線ターゲット４での電子線の衝突による放射Ｘ線
のすべてがスポット孔ａ、ｅに進入することはできず、
スポット孔の傾斜方向に進入するＸ線のみが照射に利用
されるだけとなる。他のスポット孔ｂ、ｄについても同
様なことが云える。かくしてＸ線の照射率が悪くなる。
Ｘ線の照射率を高めるための実施例を図５に示す。

【００２７】図５の実施例は、偏向部３とＸ線ターゲッ
ト４との間に第２の偏向部３１、３２を設けたものであ
る。この偏向部３１、３２は、偏向部３による偏向平面
（紙面に平行な面）に沿ってくさび形の偏向磁界空間を
持つ。ここで、くさび形の偏向磁界空間（例えば偏向部
３１の形成するもの）は、第１の偏向部３で偏向された
経路２Ａを、スポット孔ａへ直進方向に偏向させる目的
を持つ。他の経路についても同様である。更に、外側の
経路程、第１の偏向部３での経路が外側に向くため、第
２の偏向部３１、３２では外側の経路程大きく内側に偏
向させる必要がある（経路２Ａを見よ）。一方、中心電
子線経路２Ｃにあってはそのまま中心スポット孔ｃへ直
進するため、第２の偏向は不要である。従って、くさび
形とは、外側程大きな磁界をなし、中心に向かって直線
的に小さくなり、且つ中心部では磁界が零となるテーパ
ー状傾斜磁界である。あるいはくさび形磁場は、１つの
経路（例えば２Ａ）について定常磁界を保ち、図２また
は図３のシーケンスに従って経路変更（例えば２Ａ→２
Ｂ）を行う際に磁場強度を変化させる一様磁界でもよ
い。また、くさび形磁界の形状を工夫することで、２Ａ
→２Ｅのいずれの経路においても、磁界の強度を一定す
ることもできる。更に、図の左側は紙面から裏面方向に
向かう平行磁界であり、図の右側は紙面の裏面から手前
側に向かう平行磁界であり、これにより、経路２Ａ、２
Ｂは左側から内側方向に経路変更を行い、経路２Ｄ、２
Ｅは右側から内側方向に経路変更を行う。以上のくさび
形平行磁界の作り方は、特に新しいものではないので詳
細は省略する。

【００２８】本実施例によれば、スポット孔ａ〜ｅへの
Ｘ線ターゲットからの放射Ｘ線はその孔の傾斜方向に沿
って直進することになり、照射Ｘ線の照射率を向上させ
ることができた。

【００２９】尚、図１や図５の実施例では、外側のスポ
ット孔程、Ｘ線の照射経路長が大きく、外側程Ｘ線エネ
ルギーの減衰量が大きい。そこで、Ｘ線ターゲット４を
図６に示すように、経路対応に区分（４Ａ〜４Ｅ）し、
外側の区分程照射Ｘ線エネルギーを大きく設定する。か
くして、スポット孔の位置に関係なく均一なＸ線エネル
ギーの照射がなされたことにり、治療効果を高めること
ができた。このエネルギーの変更は、材料を変更するこ
とによって可能である。また、電子線速度を変更させる
ことによっても、照射Ｘ線エネルギーの変更は可能であ
る。

【００３０】図６の実施例で、区分毎に独立させ、交換
可能にすることも可能である。この実施例によれば、治
療目的や患部状態によって区分毎に種々エネルギーを変
更できる利点を持つ。

【００３１】尚、第２の偏向部は、コイルとしたが永久
磁石を用いてもよい。この場合の磁界変化は、永久磁石
の形状を変化させておくことで可能となる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、回転と電子線の経路選
択によって、円筒空間からの定位法でのＸ線照射が可能
となり、これにより被検者の移動を全く必要とせずに、
完全に固定したままで定位的放射線治療が行え、しかも
頭部のみならず、全身に応用可能である（請求項１、
２）。このため治療台の構造を簡略化できる。

【００３３】更に照射方向により照射線量及びエネルギ
ーを変えることにより、距離や患部深さの違いによる差
異を補正して最適な治療を行うことができる（請求項３
〜５）。また、照射ヘッドの構造が簡略化され、偏向マ
グネットとして永久磁石を使用すれば、更に簡易で安価
なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定位放射線装置の実施例図である。

【図２】本発明のガントリ回転と偏向経路選択の選択シ
ーケンスを示す図である。

【図３】本発明のガントリ回転と偏向経路選択の他の選
択シーケンスを示す図である。

【図４】電子線の第２偏向を説明するための図である。

【図５】本発明の電子線の第２偏向を実現した実施例図
である。

【図６】本発明のＸ線ターゲットの実施例図である。

【符号の説明】

１ガントリ２電子線３偏向部４Ｘ線ターゲット５照射ヘッドａ〜ｅスポット孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子線を、予め定めた複数個の経路へ１
経路毎に偏向する偏向部と、該偏向部からの電子線が照
射されて経路対応方向へＸ線を発生するＸ線ターゲット
と、経路対応のＸ線放出方向に直線状に一列に配列され
た複数の点集束形のスポット孔を持ち、集束点の被検体
部位へスポット状Ｘ線を放出するコリメータと、より成
ると共に、偏向部とＸ線ターゲットとコリメータとを一
体として被検体の周囲を回転させる回転制御手段と、選
択経路に対応するスポット孔へＸ線が放出されるよう
に、各回転に同期して電子線経路を１つづつ順次選択す
る偏向部制御手段と、より成る電子線走査形定位放射線
装置。
【請求項２】電子線を、予め定めた複数個の経路へ１
経路毎に偏向する偏向部と、該偏向部からの電子線が照
射されて経路対応方向へＸ線を発生するＸ線ターゲット
と、経路対応のＸ線放出方向に直線状に一列に配列され
た複数の点集束形のスポット孔を持ち、集束点の被検体
部位へスポット状Ｘ線を放出するコリメータと、より成
ると共に、偏向部とＸ線ターゲットとコリメータとを一
体として被検体の周囲を所定ピッチ単位に停止させなが
ら回転させる回転制御手段と、所定ピッチ単位の各停止
位置毎に、すべてのスポット孔へ順次Ｘ線が入射するよ
うに、複数の経路を順次選択する偏向部制御手段と、よ
り成る電子線走査形定位放射線装置。
【請求項３】上記偏向部とＸ線ターゲットとの間に、
発生Ｘ線が対応スポット孔の入口部へ直進入射するよう
に、経路上の電子ビームを偏向する偏向手段を設けてな
る請求項１又は２の電子線走査形定位放射線装置。
【請求項４】上記Ｘ線ターゲットは、電子線の入射経
路別に異なるエネルギーのＸ線を放出するようにした請
求項１又は２又は３の電子線走査形定位放射線装置。
【請求項５】上記Ｘ線ターゲットは、電子線の入射経
路別に交換可能なように分別化された構成とする請求項
１又は２又は３の電子線走査形定位放射線装置。