(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを出力する電子銃と、
前記電子銃から出力される電子ビームに対し加速マイクロ波を作用させて前記電子ビームを加速する加速管と、
前記電子ビームをＸ線に変換するＸ線変換ターゲットと、
前記Ｘ線変換ターゲットから出力されるＸ線を受け入れてＸ線画像を示す信号を出力するセンサアレイと、を備えた放射線治療装置において、
前記電子銃から出力された電子ビームに対して前記加速管で加速マイクロ波を作用させない状態と、前記電子銃から出力された電子ビームに対して前記加速管で加速マイクロ波を作用させる状態とを切り換え可能な手段を備えたことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項２】
前記加速管で加速マイクロ波を作用させない状態の電子のエネルギーは１００ｋｅＶ〜１５０ｋｅＶとなり、
前記加速管で加速マイクロ波を作用させた状態の電子のエネルギーは６ＭｅＶ〜１６ＭｅＶとなることを特徴とする請求項１記載の放射線治療装置。
【請求項３】
電子ビームを出力する電子銃と、
前記電子銃から出力される電子ビームに対し加速マイクロ波を作用させて前記電子ビームを加速する加速管と、
前記電子ビームをＸ線に変換するＸ線変換ターゲットと、
前記Ｘ線変換ターゲットから出力されるＸ線を受け入れてＸ線画像を示す信号を出力するセンサアレイと、を備えた放射線治療装置の制御方法において、
撮像時には前記電子銃から出力された電子ビームに対して前記加速管で加速マイクロ波を作用させない状態とし、治療時には前記電子銃から出力された電子ビームに対して前記加速管で加速マイクロ波を作用させる状態とするよう、切り換えることを特徴とする放射線治療装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、患部に放射線を照射することにより治療を行なう放射線治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放射線照射治療は電子ライナック（線形加速器）を用いて実施されてきた。この放射線照射治療を実施する際問題となる点は、治療対象である異常組織での吸収線量と正常組織へ及ぼす悪影響である。前記異常組織を確実に治療するためには、致死線量を前記異常組織へ確実に投入する必要がある。しかし、単純に照射を行なった場合には周辺の正常組織に副作用を与えてしまう。
【０００３】
例えば、異常組織であるヘパトーマの致死線量は６０Ｇｒａｙであるのに対して、そのヘパトーマの周辺の正常肝組織の致死線量は４０Ｇｒａｙである。このため、回転照射や多門照射、または患部形状に合わせてコリメータ形状を調整して多門照射を行なう原体照射（コンフォマール照射）等により、正常組織の放射線障害を軽減する工夫が行なわれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上述したようないずれの工夫を行なっても、放射線治療装置の照射野位置決め精度が確保できず、十分な治療効果を上げるに至っていない。なお、照射野位置決め精度が劣化する原因は以下の点である。
・患部の診断や位置決定に用いられるＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等の診断装置と治療照射装置との間の基準座標のずれ。
【０００６】
本発明の目的は、正常組織の放射線障害を最小限度に抑え、照射位置の精度が向上するとともに、治療と撮像のそれぞれに適したエネルギーの放射線の照射を切り換え可能な放射線治療装置及びその制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の放射線治療装置及びその制御方法は以下の如く構成されている。
（１）本発明の放射線治療装置は、電子ビームを出力する電子銃と、前記電子銃から出力される電子ビームに対し加速マイクロ波を作用させて前記電子ビームを加速する加速管と、前記電子ビームをＸ線に変換するＸ線変換ターゲットと、前記Ｘ線変換ターゲットから出力されるＸ線を受け入れてＸ線画像を示す信号を出力するセンサアレイと、を備えた放射線治療装置において、前記電子銃から出力された電子ビームに対して前記加速管で加速マイクロ波を作用させない状態と、前記電子銃から出力された電子ビームに対して前記加速管で加速マイクロ波を作用させる状態とを切り換え可能な手段を備えている。
（２）本発明の放射線治療装置は上記（１）に記載の装置であって、かつ前記加速管で加速マイクロ波を作用させない状態の電子のエネルギーは１００ｋｅＶ〜１５０ｋｅＶとなり、前記加速管で加速マイクロ波を作用させた状態の電子のエネルギーは６ＭｅＶ〜１６ＭｅＶとなる。
（３）本発明の放射線治療装置の制御方法は、電子ビームを出力する電子銃と、前記電子銃から出力される電子ビームに対し加速マイクロ波を作用させて前記電子ビームを加速する加速管と、前記電子ビームをＸ線に変換するＸ線変換ターゲットと、前記Ｘ線変換ターゲットから出力されるＸ線を受け入れてＸ線画像を示す信号を出力するセンサアレイと、を備えた放射線治療装置の制御方法において、撮像時には前記電子銃から出力された電子ビームに対して前記加速管で加速マイクロ波を作用させない状態とし、治療時には前記電子銃から出力された電子ビームに対して前記加速管で加速マイクロ波を作用させる状態とするよう、切り換える。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１の（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る放射線治療装置における中枢部である撮像／照射部１０の概略構成を示す断面図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【００１０】
図１の（ａ）及び（ｂ）において、加速器１は電子銃１１、集束コイル１２、進行波型加速管１３及びＸ線変換ターゲット／コリメータ１４から構成されている。電子銃１１は進行波型加速管１３の上端部に取付けられており、Ｘ線変換ターゲット／コリメータ１４は進行波型加速管１３の下端部に取付けられている。また集束コイル１２は、進行波型加速管１３を包囲するよう設置されている。さらに進行波型加速管１３の下部にはダミーロード１５が取り付けられ、進行波型加速管１３の上部には加速マイクロ波の入力口１６が取り付けられている。
【００１１】
加速器１の下方にはベッド２が設置されており、このベッド２上には患者４が横たわっている。さらにベッド２の下方には撮像用センサアレイ３が設置されている。なお、加速器１と撮像用センサアレイ３はビーム軸ａ上で一体化している。また、加速器１に入力口１６から加速マイクロ波が印加された場合の電子銃１１の加速電圧は１００ｋＶ〜１５０ｋＶとする。
【００１２】
加速器１に加速マイクロ波が印加されない場合即ちＸ線ＣＴ撮像時は、電子銃１１から出力される電子ビームは集束コイル１２の磁界中を加速せずに進む。そしてＸ線変換ターゲット１４でＸ線に変換され、Ｘ線ＣＴ撮像用のＸ線源となる。電子銃１１から出力される電子ビームの電流量は電子銃グリッド電圧により制御される。そしてＸ線変換ターゲット１４から出力された撮像用のＸ線はベッド２上の患者４を通過した後、該Ｘ線変換ターゲット１４に対向して設置されている撮像用センサアレイ３に受け入れられる。上述したように加速器１と撮像用センサアレイ３はビーム軸ａ上で一体となっており、回転軸ｂを中心として患者４の周囲で回転する。この回転に伴い、約１８０度の半周円の範囲内で複数方向から撮像を行なうことができる。
【００１３】
また患者４を固定したベッド２は、術者による所定の操作に基づき矢印ｃ（前後）、矢印ｄ（上下）および矢印ｅ（左右）方向へ移動可能となっている。その移動に伴い照射野全体の撮像を行ない、照射野全体の断層撮影及び把握を行なう。その後、患者４を固定したベッド２が再び移動し、照射目標が加速器１の回転軸ｂ上に位置するよう制御される。
【００１４】
次に、照射目標付近の撮像を高速で行ない、術者が照準を確認した後治療照射を行なう。この照射の際、進行波型加速管１３の入力口１６から加速マイクロ波を入力することにより電子が加速され、該電子が６ＭｅＶ〜１６ＭｅＶのエネルギーでＸ線変換ターゲット１４に当たり、ほぼ同エネルギーのＸ線に変換される。このＸ線は治療放射線として患者４の患部に照射される。その際、照射線量は撮像用センサアレイ３でモニタされる。なお、電子の加速エネルギーは照射野深度に応じて最適値に制御される。また、前記加速エネルギーは電子ビーム電流量及び加速マイクロ波電力により制御される。これにより、最適な照射線量が患部に照射される。
【００１５】
上述したような照準のための撮像から照射までの経緯を１照射と定義し、この１照射を２０秒以内で完了する。なおこの間、患者４が意図的に呼吸を止めることにより、呼吸に起因する照射目標の移動を防止する。そして加速器１を回転軸ｂを中心として回転させ照射方向を変えることにより、一つの照射目標に対して約１８０度の半周円の範囲内で複数方向から照射を行なうことができる。この加速器１が回転する期間に患者の呼吸に起因する微妙な照準のずれが発生した場合、その修正は術者が所定の操作に基づきベッド２を移動することにより行なう。
【００１６】
図２は、当該放射線治療装置の制御システムの構成を示すブロック図である。以下、図２に基づき当該制御システムの動作を説明する。図２における撮像／照射部１０は当該放射線治療装置の中枢部であり、図１に示した加速器１、ベッド２および撮像用センサアレイ３からなる。
【００１７】
Ｘ線ＣＴ撮像時に撮像用センサアレイ３で取得されたＸ線画像を示す信号Ｓ１ａは、センサアレイ信号増幅／ＡＤ変換部２１に入力され、増幅およびＡＤ変換される。そしてセンサアレイ信号増幅／ＡＤ変換部２１から出力されたＸ線画像を示す信号Ｓ２はＣＴ信号処理部２２に入力され、後述するセンサアレイ位置信号Ｓ１７を基に画像処理された後、診断画像Ｓ３として術者インタフェース装置２３へ出力される。これにより術者インタフェース装置２３のディスプレイには、撮像の位置基準とともに診断画像が表示される。その一方で、ＣＴ信号処理部２２から出力された画像は線量管理計算機２４へ照射野データとして供給される。
【００１８】
そして、術者が術者インタフェース装置２３のディスプレイに表示された診断画像を参照し、術者インタフェース装置２３にて所定の操作を行なうことにより、システム制御装置２５へ照射位置（または観察）指示及び治療照射（または診断照射）指示のための信号Ｓ６が出力される。システム制御装置２５では、術者インタフェース２３から入力した信号Ｓ６に基づき、当該制御システム全体の制御がなされる。システム制御装置２５はクライストロンモジュレータ／電子銃高電圧源２６へ電子銃トリガ・電流／クライストロントリガ信号Ｓ７を出力する。クライストロンモジュレータ／電子銃高電圧源２６は信号Ｓ７を入力すると、加速器１へ１００ｋＶ〜１５０ｋＶの電子銃加速電圧Ｓ８及び電子ビーム電流制御用のグリッド電圧を供給するとともに、クライストロン増幅器２７へクライストロン加速電圧Ｓ９を供給する。
【００１９】
また、システム制御装置２５はクライストロンＲＦドライバ２８へクライストロン出力コマンドＳ１０を出力する。クライストロンＲＦドライバ２８は入力したクライストロン出力コマンドＳ１０に基づきクライストロン増幅器２７へクライストロンＲＦ源Ｓ１１を供給する。これによりクライストロン増幅器２７は加速器１における入力口１６へ加速用マイクロ波を出力する。
【００２０】
上記の動作と共にシステム制御装置２５は、駆動制御部２９へ位置設定コマンド／加速器位置・ベッド位置信号Ｓ１２を出力する。駆動制御部２９は、システム制御装置２５から位置設定コマンド／加速器位置・ベッド位置信号Ｓ１２を入力すると、加速器・センサアレイ回転駆動機構３０から入力した位置信号Ｓ１３およびベッド直線移動駆動機構３１から入力した位置信号Ｓ１４に基づき、加速器・センサアレイ回転駆動機構３０へ角度コマンドＳ１５を出力するとともに、ベッド直線移動駆動機構３１へベッド位置コマンドＳ１６を出力する。これにより、加速器・センサアレイ回転駆動機構３０は加速器１およびセンサアレイ３の回転駆動を制御するとともに、ベッド直線移動駆動機構３１はベッド２の直線駆動を制御する。また駆動制御部２９は加速器・センサアレイ回転駆動機構３０から入力した位置信号Ｓ１３を基に、ＣＴ信号処理部２２へセンサアレイ３の位置を示す信号Ｓ１７を出力する。
【００２１】
一方、真空排気・冷却系制御／インタロック部３２はシステム制御装置２５をモニタしつつ、加速器１に接続されている真空排気系３３および冷却系３４の制御を行なうと共に、これらに係るインタロック制御を行なう。
【００２２】
そして治療照射がなされると、センサアレイ３から出力された照射線量を示す信号Ｓ１ｂは、センサアレイ信号増幅／ＡＤ変換部２１を介して照射線量信号Ｓ４として線量管理計算機２４に入力される。線量管理計算機２４では、入力した照射線量信号Ｓ４を基に、照射野即ち異常組織の積算線量及びその周辺の正常組織の積算線量を計算し、その結果を術者インタフェース装置２３へ線量管理グラフィック信号Ｓ５として出力する。術者インタフェース装置２３では、入力した線量管理グラフィック信号Ｓ５を基に自身のディスプレイ上に照射野画像を色別して表示する。この表示は術者により治療計画の際参考とされる。
【００２３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。
（実施の形態の作用効果）
(1) 診断用撮像装置と治療照射装置を一体化したので、診断用撮像装置と治療照射装置との間の基準軸のずれの問題を解消できる。
(2) 患者の状態を変えず、一方向からの患部の撮像／位置決め及び照射を十数秒程度の短時間に完了でき、さらに患者が呼吸を止めた状態で一方向／一回の照射が完了できるので、ベッドと患者の位置関係のあいまいさや、患者の呼吸に伴う患部位置の変化／照射位置のずれ及び複数回の分割照射に伴う患部位置の変化等の位置ずれを解消できる。また、これらの問題を解消するために、高速の画像信号処理装置及び大線量であり照射野深度に応じてエネルギー（放射線硬度）を最適値に制御可能なＸ線／電子線治療照射装置を採用している。
(3) 放射線障害の防止のために治療照射を数１０方位から実施し、立体的な線量管理／治療計画を行なうために線量管理計算機を備えている。これにより正常組織の放射線障害を最小限度に抑え、患部に必要線量を集中することができる。また前記線量管理計算機は、撮像／照射部からの照射野データおよび照射線量データに基づき、患部及び周辺組織の被暴線管理を行なえる。
(4) 照射深度に応じて透過率を調整できるよう線質調整機能を備えることにより、照射方位に応じて患部深度が変化しても該患部まで確実に透過する線質を確保できる。
【００２４】
（実施の形態のまとめ）
実施の形態に示された構成及び作用効果をまとめると次の通りである。
［１］実施の形態に示された放射線治療装置は、患部に放射線を照射することにより治療を行なう放射線治療装置において、前記患部の撮像を行なう撮像手段（１０）と、この撮像手段（１０）による撮像結果に基づき照射野の位置決めを行なう位置決め手段（２３，２５）と、この位置決め手段（２３，２５）で位置決めされた照射野へ所定の線量を所定時間照射する照射手段（１０，２６，２７）とを備え、前記撮像手段（１０）及び前記照射手段（１０）を一体化する。
【００２５】
このように上記放射線治療装置においては、患部の撮像を行なう撮像手段（１０）と位置決めされた照射野へ所定の線量を所定時間照射する照射手段（１０）とを一体化するので、撮像のための手段と照射のための手段との基準軸のずれがなくなり、１回の撮像および照射を短時間に患者を動かすことなく、患者が呼吸を止めた状態で行なえ、患部に大線量を照射可能となる。そして患者の呼吸に起因する患部の移動や照射位置ずれを解消できる。また、複数回の分割照射に伴う患部位置の変化等の位置ずれを解消できる。
［２］実施の形態に示された放射線治療装置は上記［１］に記載の装置であって、かつ前記撮像手段（１０）による撮像及び前記照射手段（１０，２６，２７）による照射を複数方向から行なうよう前記撮像手段（１０）及び前記照射手段（１０）を回転駆動する手段（２９，３０，３１）を備える。
【００２６】
このように上記放射線治療装置においては、撮像及び照射を複数方向から行なうよう撮像手段（１０）及び照射手段（１０）を回転駆動するので、照射治療の際照準と照射を併行して多方向から行なえる。また、複数方向、連続回転照射が可能なので、照射野以外への放射線障害を防止できる。
［３］実施の形態に示された放射線治療装置は上記［１］または［２］に記載の装置であって、かつ前記位置決め手段（２３，２５）にて位置決めされた照射野の深度に応じて前記照射手段（１０）で照射する線量を制御する手段（２５，２６，２７）を備える。
【００２７】
このように上記放射線治療装置においては、位置決めされた照射野の深度に応じて照射する線量を制御するので、正常組織の放射線障害を最小限度に抑えるよう、患部に必要とする線量を集中して照射することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の放射線治療装置及びその制御方法によれば、正常組織の放射線障害が最小限度に抑えられ、照射位置の精度が向上するとともに、治療と撮像のそれぞれに適したエネルギーの放射線の照射が切り換え可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る放射線治療装置における中枢部の概略構成を示す断面図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る放射線治療装置の制御システムの構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１０…撮像／照射部
１…加速器
１１…電子銃
１２…集束コイル
１３…進行波型加速管
１４…Ｘ線変換ターゲット／コリメータ
１５…ダミーロード
１６…入力口
２…ベッド
３…撮像用センサアレイ
４…患者
２１…センサアレイ信号増幅／ＡＤ変換部
２２…ＣＴ信号処理部
２３…術者インタフェース装置
２４…線量管理計算機
２５…システム制御装置
２６…クライストロンモジュレータ／電子銃高電圧源
２７…クライストロン増幅器
２８…クライストロンＲＦドライバ
２９…駆動制御部
３０…加速器・センサアレイ回転駆動機構
３１…ベッド直線移動駆動機構
３２…真空排気・冷却系制御／インタロック部
３３…真空排気系
３４…冷却系
ａ…ビーム軸
ｂ…回転軸
【図１】
0003686133.tif 000002
【図２】
0003686133.tif 000003