JPH1052510A - 放射線外科治療に使用されるコリメータ - Google Patents

放射線外科治療に使用されるコリメータ

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JPH1052510A
JPH1052510A JP9130607A JP13060797A JPH1052510A JP H1052510 A JPH1052510 A JP H1052510A JP 9130607 A JP9130607 A JP 9130607A JP 13060797 A JP13060797 A JP 13060797A JP H1052510 A JPH1052510 A JP H1052510A
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JP9130607A
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Einngaru Moshie
モシェ・エイン−ガル
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 標的の境界を照射することにより組織を壊死
させることで、健康な組織に対する放射線の照射量を少
なくする一方で、十分な臨床効果を得ることができる、
放射線外科治療に使用されるコリメータを提供するこ
と。 【解決手段】 放射線外科治療に使用されるコリメータ
１４にして、略放射線不透過性であり且つ少なくともそ
の一部分が中空である放射線経路を画成する形態とされ
た材料から成る、コリメータである。また、標的を照射
し得るように配置された少なくとも１つの放射線源を有
する放射線装置を提供するステップと、該少なくとも１
つの放射線源と前記標的との間の位置に配置された少な
くとも１つのコリメータであって、略放射線不透過性で
あり且つ少なくとも１つの一部分が中空である放射線通
路を画成する形態とされた材料から成る前記少なくとも
１つのコリメータとを提供するステップと、前記放射線
装置により放射線ビームを発生させるステップと、前記
放射線を多数の方向から標的の容積に向けるステップと
を含む、放射線照射法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全体として、放射
線外科手術法、特に、立体空間的放射線外科治療法に使
用されるコリメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】立体空間的放射線外科治療は、全体とし
て、精密に照準決めされたビームにより多数の方向から
標的を照射することにより、その標的の容積内に放射線
量すなわち照射量を集中させることを含む。
【０００３】組織を壊死させるために立体空間的放射線
外科治療法を使用することは、十分に確立した方法であ
り、現在、立体空間的放射線外科治療のために各種のシ
ステムが使用されている。従来の技術は、治療される標
的の容積に放射線を可能な限り多量に集中する必要性を
認識している。治療計画の目的は、標的容積の内外にて
所望の放射線量パターンが得られるようにすることであ
る。かかる計画は、使用される特定の放射線外科治療シ
ステムの限界を考慮に入れる。システムの型式には、球
面上に配置された多数のコバルト−６０照射源を利用す
るガンマ装置と、回転するガントリーの上に取り付けら
れたプロトンビーム発生源を利用する線形加速器（ＬＩ
ＮＡＣ）と、帯電した粒子ビームの固定式発生器とがあ
る。これらの放射線外科治療システム、及び関連する方
法、特徴及び性能は、各種の出版物に記載されている。
例えば、１９９３年、マグレゴ−ヒル（ＭｃＧｒａｗ−
Ｈｉｌｌ）のアレキサンダＥ（Ａｌｅｘａｎｄｅｒ
Ｅ）、及びその他の者による「立体空間的放射線外科治
療法（Ｓｔｅｒｅｏｔａｃｔｉｃ Ｒａｄｉｏｓｕｒｇ
ｅｒｙ）」、及び１９９２年１月、Ｗ．Ｂサンダース・
カンパニー（Ｗ．Ｂ．Ｓａｕｎｄｅｒｓ Ｃｏ．）のラ
ンスフォードＬ．Ｄ（Ｌｕｎｓｆｏｒｄ Ｌ．Ｄ．）
（編集者）による北米の神経外科手術クリニック（Ｎｅ
ｕｒｏｓｕｒｇｅｒｙ Ｃｌｉｎｉｃｓ ｏｆ Ｎｏｒ
ｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ）、Ｖｏｌ．３、ｎｏ．１があ
る。
【０００４】治療計画は、その標的に対する放射線量を
選択することと、ビームの整形のためのコリメータを選
択することと、標的容積中に放射線を付与するビームの
方向を決定することとが含まれる。その標的容積の外側
にある健康な組織に付与される放射線量を少なくするた
め、一般にビームの方向を広範囲に亙って拡げ、また、
コリメータ（放射線を標的容積に集中させる装置）を採
用することが望ましい。
【０００５】従来技術の立体空間的放射線外科治療装置
は、放射線ビームを発生させるポイント源（ポイント源
は、標的よりも著しく小さい放射線源である）を内蔵し
ている。ポイント源と関連付けられたコリメータは、拡
がりビーム、即ち、放射線源から離れるに従って、その
幅が広がるビームを発生させる。ＬＩＮＡＣ、又はガン
マ装置と共に使用される型式のかかる拡がり型コリメー
タは、拡がる放射線経路を画成する形態とされた放射線
不透過性材料で出来ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の立体空間的
放射線外科治療システムに関連するコリメータは、開放
した（妨害物の無い）放射線経路を内蔵している。かか
る開放した経路を有するコリメータから発生される放射
線ビームの強さは、ビームの軸線に対し垂直な任意の面
において、軸線からの半径方向距離に伴って単調的に低
下する。かかるビームプロファイルの一つの結果は、従
来技術の立体空間的放射線治療が直径約５０ｍｍ以下の
標的の治療に制限されることである。これは健康な組織
に対する放射線照射を増大させることが明らかだからで
ある。
【０００７】本発明は、従来技術と基本的に異なる、放
射線外科治療用の改良に係る装置及び方法を提供しよう
とするものである。
【０００８】本発明は、拡がり型、又は収斂型の中空経
路のコリメータであって、標的にて中空の放射線ビーム
を発生させることができ、これにより、主として、標的
の境界部を照射する機能を提供するコリメータを備えて
いる。主として、標的の境界を照射することにより組織
を壊死させることは、健康な組織に対する放射線の放射
線量を少なくする一方で、十分な臨床効果を得ることが
できる。従来技術において、中空の放射線経路を内蔵す
る立体空間的放射線治療用のコリメータを記載したもの
はない。
【０００９】従来技術において、収斂型コリメータ、即
ち、収斂する放射線経路を有するコリメータを利用する
立体空間的放射線外科治療システムを記載するものはな
い。本発明においては、収斂型のコリメータを使用し
て、中空の放射線経路を発生させることができる。
【００１０】従来技術においては、立体空間的放射線外
科治療用に放射線ビームを発生させる領域放射線源を利
用するシステムを記載したものはない。領域放射線源又
は大型の放射線源は、標的と等しい寸法、又はより大き
い放射線源である。従来の放射線外科治療法に使用され
る、例えば、Ｃｏ−６０パックのような領域放射線源
は、立体空間的放射線外科治療にとって、ガンマ装置に
内蔵されているＬＩＮＡＣ、又は２０１源のアレーより
も遥かに経済的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明において、領域放
射線源から発生させる放射線ビームに伴う半影（周縁の
半暗部）を少なくするために、中空の放射線経路のコリ
メータを使用することができる。単一の中空の放射線経
路もビームの強さを低下させるため（そのビームの内側
部分を遮断することにより）、単一のコリメータ内に幾
つかの中空の放射線経路を内蔵することが有利である。
しかしながら、放射線経路の数を増やせば、半影も増大
し、ビームの強さを増すことと、半影が増えることとの
望ましい妥協点を見い出すことが必要であることが理解
される。中空の経路の数、及び関係する幾何学的特徴を
最適に選択することにより、所定の放射線源、及び所定
のコリメータ材料に対する、かかる妥協に達することが
できる。従来技術においては、立体空間的放射線治療に
て、１つ、又はより多くの中空の経路を内蔵した領域放
射線源及びコリメータを使用することを記載するものは
ない。
【００１２】このように、本発明の好適な実施の形態に
よれば、放射線外科治療に使用されるコリメータであっ
て、略放射線不透過性であり且つ少なくともその一部分
が中空である放射線経路を画成する形態とされた材料か
ら成る、コリメータが提供される。
【００１３】本発明の好適な実施の形態によれば、該コ
リメータは、略放射線不透過性であり且つその内部にビ
ーム通路が形成された遮蔽体と、略放射線不透過性であ
り且つ少なくともその一部分が中空である放射線経路を
形成し得るように、ビーム通路内に配置された、少なく
とも１つのビーム遮断器とを更に備えている。
【００１４】また、本発明の好適な実施の形態によれ
ば、略放射線不透過性であり且つ収斂する放射線経路を
画成する形態とされた材料から成る、放射線外科治療法
にて使用されるコリメータが提供される。
【００１５】また、本発明の好適な実施の形態によれ
ば、標的を照射し得るように配置された少なくとも１つ
の放射線源と、少なくとも１つの該放射線源と標的との
間に配置された少なくとも１つのコリメータであって、
略放射線不透過性であり且つ少なくともその一部分が中
空である放射線経路を画成する形態とされた材料から成
る、該少なくとも１つのコリメータとを備える、放射線
外科治療に使用される放射線装置が提供される。
【００１６】本発明の好適な実施の形態によれば、該少
なくとも１つのコリメータは、略放射線不透過性である
遮蔽体であって、その内部にビーム通路が形成された該
遮蔽体と、略放射線不透過性であり且つ少なくともその
一部分が中空である放射線経路を少なくとも１つ形成し
得るようにビーム通路内に配置された少なくとも１つの
ビーム遮断器とを備えている。
【００１７】また、本発明の好適な実施の形態によれ
ば、標的を照射し得るように配置された少なくとも１つ
の放射線源と、該少なくとも１つの放射線源と標的との
間に配置された少なくとも１つのコリメータであって、
略放射線不透過性で且つ少なくとも１つの収斂放射線経
路を画成する形態とされた材料から成る該少なくとも１
つのコリメータとを備える、放射線外科治療に使用され
る放射線装置が提供される。
【００１８】また、本発明の好適な実施の形態によれ
ば、標的を照射し得るように配置された少なくとも１つ
の放射線源と、該少なくとも１つの放射線源と標的との
間の位置に配置された少なくとも１つのコリメータであ
って、略放射線不透過性であり且つ少なくともその一部
分が中空である放射線経路の少なくとも１つを画成する
形態とされた材料から成る該少なくとも１つのコリメー
タとを備える放射線装置を提供するステップと、該放射
線装置により放射線ビームを発生させるステップと、該
放射線ビームを多数の方向から標的容積に方向決めする
ステップとを含む、放射線照射法が提供される。
【００１９】また、本発明の好適な実施の形態によれ
ば、標的を照射し得るように配置された少なくとも１つ
の放射線源と、該少なくとも１つの放射線源と標的との
間の位置に配置された少なくとも１つのコリメータであ
って、略放射線不透過性であり且つ少なくともその一部
が少なくとも１つの収斂放射線経路を画成する形態とさ
れた材料から成る該少なくとも１つのコリメータとを備
える放射線装置を提供するステップと、該放射線装置に
より放射線ビームを発生させるステップと、該放射線ビ
ームを多数の方向から標的容積に向けるステップとを含
む、放射線照射法が提供される。
【００２０】また、本発明の好適な実施の形態によれ
ば、少なくとも１つの放射線源を提供するステップと、
該少なくとも１つの放射線源からの放射線を整準して標
的の位置にて少なくとも一部分が中空である放射線ビー
ムを発生させるステップと、標的にて多数の方向から少
なくとも一部分が中空である放射線ビームを方向決めし
て、標的の境界にて著しく多い放射線量となり、標的の
内部にて著しく少ない処方線量となる放射線の照射量パ
ターンが形成されるようにするステップとを含む、放射
線照射法が提供される。
【００２１】本発明の好適な実施の形態によれば、該方
法は、少なくとも１つの放射線源からの放射線を整準し
て、標的の位置にて非中空の放射線ビームを発生させる
ステップと、該非中空の放射線ビームを標的にて多数の
方向から照射し、標的の内部にて著しく多い放射線量と
なり、標的の境界にて著しく少ない放射線量となる追加
的な放射線の照射量パターンが形成されるようにするス
テップとを更に含む。
【００２２】
【発明の実施の形態】添付図面に関して以下に詳細に記
載した説明から、本発明は一層良く理解されよう。
【００２３】従来技術の放射線コリメータを示す図１Ａ
及び本発明の好適な実施の形態に従って構成され且つ操
作可能である放射線コリメータの３つの代替例を示す図
１Ｂ、図１Ｃ及び図１Ｄに関して説明する。図１Ａ乃至
図１Ｄの放射線コリメータは、略放射線不透過性である
材料で製造されていることを特徴とする。図１Ａに示し
た放射線コリメータは、非中空で且つ拡がる放射線経路
を画成し得る形態とされている。図１Ｂ及び図１Ｄに示
した放射線コリメータは、少なくとも一部分が中空であ
る放射線経路を画成し得る形態とされている。図１Ｃに
示した放射線コリメータは、非中空で且つ収斂する放射
線経路を画成し得る形態とされている。
【００２４】この中空の放射線経路は、本発明の好適な
実施の形態に従って標的を正確に放射線で治療するのに
有用である。このため、その中心部を著しく照射するこ
となく標的の外周を照射することが望ましく、又は、大
型の放射線源を使用して標的を照射することが望まし
い。本明細書及び特許請求の範囲の記載の全体を通じ
て、大型の放射線源及び小型の放射線源という語は、照
射される標的の寸法と比較してその放射線源の相対的な
寸法を意味するものとする。大型の放射線源は、標的と
等しい寸法又はより大型である一方、小型の放射線源は
標的よりも著しく小さい。
【００２５】図１Ａには、参照番号１４で示した放射線
源に対する位置１２を画成する外部遮蔽体１０を含むコ
リメータ組立体が図示されている。この外部遮蔽体１０
には、該位置１２から外方に伸長する穴１６が形成され
ている。この穴１６内にコリメータ装置２０を配置する
ことが好ましい。
【００２６】図１Ａの実施の形態において、整準装置２
０は、遮断されずに拡がる放射線ビーム経路を画成す
る。本明細書及び特許請求の範囲の記載の全体を通じ
て、遮断及び遮断されないという語は、ビームのフィル
タに使用される材料が存在するか否かと異なり、中央ビ
ームに著しい妨害物が存在し、又は存在しないことを意
味するものとする。
【００２７】図１Ｂの実施の形態は、図１Ａの実施の形
態と略同一であることが好ましいが、従来技術と異な
り、ビーム遮断器２２（略放射線不透過性であって、整
準装置２０内に配置されている）を備えている。遮断器
２２は、円錐形のような任意の形状とすることができ
る。コリメータ内の少なくとも一部分が中空である放射
線経路により、コリメータの外側に拡がる中空のビーム
が画成される。
【００２８】図１Ｃには、参照番号３４で示した大型の
照射源に対する位置３２を画成する外部遮蔽体３０を備
えるコリメータ組立体が図示されている。該放射線源３
４は、典型的に、コバルト−６０のような放射性材料パ
ックである。外部遮蔽体３０は、位置３２から外方に伸
長する穴３６が形成されている。該穴３６内に整準装置
４０が配置されることが好ましい。
【００２９】図１Ｃの実施の形態において、該整準装置
４０は、非中空で且つ収斂する放射線ビーム経路を形成
する形態とされている。この経路は、焦点に向けて収斂
し且つコリメータの外側の焦点から離れる方向に拡がる
非中空のビームを画成する。
【００３０】図１Ｄの実施の形態は、図１Ｃの実施の形
態と同一であるが、ビーム遮断器４２（略放射線不透過
性であって、整準装置４０内に配置されている）を備え
ている。該遮断器４２は円錐形のような任意の形状とす
ることができる。コリメータ内の少なくとも一部分が中
空で且つ収斂する放射線経路により、コリメータの外側
にビームが画成される。このビームは、コリメータの出
口付近にて収斂し且つ中空であり、コリメータ出口から
離れるに伴い非中空となり、焦点から離れた距離にて拡
がり且つ中空のものとなる。
【００３１】図１Ａ乃至図１Ｄの任意のコリメータを使
用しても互換可能なコリメータ放射線発生器を形成する
ことが可能であることが理解される。何れかのコリメー
タ要素を遮蔽体から取り外して、別のコリメータ要素を
その位置に挿入するだけでよい。これと代替的に、これ
らのコリメータ要素を可動の遮蔽体内に確実に埋め込ん
で、該遮蔽体を適宜に動かすことにより、特定のコリメ
ータ要素が選択されるようにしてもよい。
【００３２】次に、対応するビーム軸線に対して垂直な
面内における半径方向に対称なビームの３つの異なるビ
ームの断面形状を図示する図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃに関
して説明する。
【００３３】図２Ａには、図１Ａの従来技術のコリメー
タ、図１Ｃによる本発明のコリメータ、又は図１Ｄによ
る本発明のコリメータの何れかにより、その焦点にて発
生された非中空のビームのビーム断面形状が示されてい
る。このビーム形状は、標的の中心付近にて放射線量が
比較的多く、中心から一定の距離にてその放射線量が急
激に低下することを特徴とすることが認識される。
【００３４】図２Ｂには、図１Ｄによる本発明のコリメ
ータ、又は図１Ｂによる本発明のコリメータの何れかに
より、その焦点から離れた距離にて発生されるビームの
断面形状が示してある。このビーム形状は、その輪郭の
中心付近にて放射線量が比較的無視し得る程度であり、
その輪郭の外周にて放射線量が全体として比較的多いこ
とを特徴とする。
【００３５】図２Ｃには、非中空のビームと中空のビー
ムとを組み合わせたビームの断面形状が示してある。図
２Ｃのビーム形状は、図２Ａの形状と異なっており、図
２Ｃのビームの形状は、図１Ｄのコリメータにより中空
のビームが発生されたとき、図２Ａよりも全体としてよ
り急激に又は急峻に縮小する。この急峻な縮小は、その
付近の組織を不要な放射線から保護するのに役立つ。
【００３６】明確化のため、別個の実施の形態として説
明した、本発明の各種の特徴を組み合わせて、単一の構
成要素として具体化することも可能であることが理解さ
れよう。これとは逆に、明確化のため、単一の実施の形
態として説明した本発明の各種の特徴を別個に又は任意
の適当な組合せ体として具体化することも可能である。
【００３７】本発明は、特別に図示し且つ上述したもの
にのみ限定されないことが当業者に理解されよう。本発
明の範囲は特許請求の範囲の記載によってのみ限定され
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１Ａは、従来技術の放射線コリメータの図で
ある。図１Ｂは、本発明の一つの好適な代替例に従って
構成され且つ作用可能である放射線コリメータを示す図
である。図１Ｃは、本発明のもう一つの好適な代替例に
従って構成され且つ作用可能である放射線コリメータの
図である。図１Ｄは、本発明の更にもう一つの好適な代
替例に従って構成され且つ作用可能である放射線コリメ
ータの図である。
【図２】図２Ａは、対応するビームの軸線に対して垂直
な面内で半径方向に対称のビームの異なるビーム断面形
状を示す図であり、図１Ａによる従来技術のコリメー
タ、又は図１Ｃによる本発明のコリメータ、又は図１Ｄ
による本発明のコリメータの何れかによりその焦点にて
発生される非中空のビームの断面形状を示す図である。
図２Ｂは、図２Ａと異なる中空のビームの断面形状を示
す図である。図２Ｃは、図２Ａと異なる中空のビームの
断面形状を示す図である。
【符号の説明】
１０、３０ 外部遮蔽体 １２、３２ 放射線源
に対する位置 １４、３４ コリメータ組立体 １６、３６ 外部遮
蔽体の穴 ２０、４０ 整準装置 ２２、４２ ビーム
遮断器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596174411 30 Ａｚａｒ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｒａｍａ ｔ Ｈａｓｈａｒｏｎ 47203， Ｉｓｒ ａｅｌ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 放射線外科治療に使用されるコリメータ
    にして、略放射線不透過性であり且つ少なくともその一
    部分が中空である放射線経路を画成する形態とされた材
    料から成る、コリメータ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のコリメータにして、 略放射線不透過性であり且つその内部にビーム通路が形
    成された遮蔽体と、 略放射線不透過性であり且つ少なくともその一部分が中
    空である放射線経路を少なくとも１つ形成し得るように
    前記ビーム通路内に配置された少なくとも１つのビーム
    遮断器とを備える、コリメータ。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のコリメータにして、略
    放射線不透過性であり且つ収斂する放射線経路を画成す
    る形態とされた材料から成る、コリメータ。
  4. 【請求項４】 放射線外科治療に使用される放射線装置
    にして、 標的を照射し得るように配置された少なくとも１つの放
    射線源と、 前記少なくとも１つの放射線源と前記標的との間に配置
    された少なくとも１つのコリメータであって、略放射線
    不透過性で且つ少なくとも１つの一部分が中空である放
    射線経路を画成する形態とされた材料から成る前記少な
    くとも１つのコリメータとを備える、放射線装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の放射線装置にして、前
    記少なくとも１つのコリメータが、 略放射線不透過性であり且つその内部にビーム通路が形
    成された遮蔽体と、 略放射線不透過性であり且つ少なくともその一部分が中
    空である前記少なくとも１つの放射線経路を形成し得る
    ように前記ビーム通路内に配置された少なくとも１つの
    ビーム遮断器とを備える、放射線装置。
  6. 【請求項６】 放射線外科治療に使用される放射線装置
    にして、 標的を照射し得るように配置された少なくとも１つの放
    射線源と、 該少なくとも１つの放射線源と前記標的との間の位置に
    配置された少なくとも１つのコリメータであって、略放
    射線不透過性であり且つ少なくとも１つの収斂通路を画
    成する形態とされた材料から成る前記少なくとも１つの
    コリメータとを備える、放射線装置。
  7. 【請求項７】 放射線照射法にして、 標的を照射し得るように配置された少なくとも１つの放
    射線源を有する放射線装置と、該少なくとも１つの放射
    線源と前記標的との間に配置された少なくとも１つのコ
    リメータであって、略放射線不透過性であり且つ少なく
    とも１つの一部分が中空である放射線通路を画成する形
    態とされた材料から成る前記少なくとも１つのコリメー
    タとを提供するステップと、 前記放射線装置により放射線ビームを発生させるステッ
    プと、 前記放射線ビームを多数の方向から標的の容積に向ける
    ステップとを含む、放射線照射法。
  8. 【請求項８】 放射線照射法にして、 標的を照射し得るように配置された少なくとも１つの放
    射線源を有する放射線装置と、該少なくとも１つの放射
    線源と前記標的との間に配置された少なくとも１つのコ
    リメータであって、略放射線不透過性であり且つ少なく
    とも１つの収斂通路を画成する形態とされた材料から成
    る前記少なくとも１つのコリメータとを提供するステッ
    プと、 前記放射線装置により放射線ビームを発生させるステッ
    プと、 前記放射線ビームを多数の方向から標的の容積に向ける
    ステップとを含む、放射線照射法。
  9. 【請求項９】 放射線照射法にして、 少なくとも１つの放射線源を提供するステップと、 前記少なくとも１つの放射線源からの放射線を整準させ
    て、標的の位置にて少なくとも一部分が中空である放射
    線ビームを発生させるステップと、 前記少なくとも一部分が中空である放射線ビームを多数
    の方向から前記標的に向けて、該標的の境界にて著しく
    多量の放射線量となり、該標的の中心にて著しく少ない
    放射線量となるようにするステップとを含む方法。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の放射線照射法にし
    て、 前記少なくとも１つの放射線源からの放射線を整準させ
    て、標的の位置にて少なくとも一部分が中空である放射
    線ビームを発生させるステップと、 前記非中空の放射線ビームを多数の方向から前記標的に
    向けて、該標的の内部にて著しく多量の放射線量とな
    り、該標的の境界にて著しく少ない放射線量となるよう
    にするステップとを更に含む方法。
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