(57)【要約】【課題】  内視鏡観察と内視鏡の鉗子孔から挿入できる病巣検査用Ｘ線装置と病巣治療用Ｘ線装置を用い、その場目視観察下で病巣組織のＸ線画像診断及びＸ線による組織の破壊治療を行う装置を提供する。【解決手段】  内視鏡により検出した病巣組織を、内視鏡の鉗子口から挿入した検査用Ｘ線装置を内視鏡を見ながら検査対象近傍までＸ線発生管部を持っていく。Ｘ線は顕微鏡機能を有し、対象のみにＸ線を照射し、得られた拡大した画像を読影し、病巣組織の容積的大きさを把握する。治療用Ｘ線装置を同様に挿入し、内視鏡からＸ線発生管部の位置を確認し、３極管構成により安定したＸ線エネルギーと照射量を病巣組織に照射する。主として軟Ｘ線エネルギーを照射し、内視鏡で病巣組織の変化を見ながら治療を行う。治療度合いは再度Ｘ線診断し、適時Ｘ線治療、Ｘ線検査を内視鏡観察を併用し繰返し行い短時間で手術ができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡の鉗子口から挿入取出ができる小口径なＸ線発生部を体内消化器官の病巣組を内視鏡観察をしながら挿入し近接場からＸ線を照射して病巣組織のＸ線画像をその場モニターし、病巣組織をＸ線照射により治療することを特徴とする内視鏡併用Ｘ線装置。
【請求項２】
上記Ｘ線装置は検査用Ｘ線装置であって、小口径と顕微鏡機能を実現するため電子源とし、
三角円錐形状をもつエミッタとエミッタから出射した電子の方向を制御するガイドから構成された陰極部、出射電子を収束する接地陽極アパーチャー及び薄膜ターゲットから構成されている２極管透過型Ｘ線装置。
【請求項３】
上記Ｘ線装置は治療用Ｘ線装置であって、小口径と低Ｘ線エネルギーで安定したＸ線照射量を実現するため、電子源として三角円錐形状をもつエミッタとエミッタから出射した電子の方向を制御するガイドから構成される陰極部、低電圧で必要量の電子を引き出し、電子を収束させるアパーチャー機能を持つ電子引出電極及び傾斜ターゲットと発生したＸ線外部に取出すＸ線窓から構成されている３極管構造反射型Ｘ線装置。
【請求項４】
請求項２の検査用Ｘ線装置は体内消化器官で使用と、近接場照射から、管電圧は最大３０ｋＶで１０μｍから１５μｍの焦点径を持つことを特徴とするＸ線装置。
【請求項５】
請求項３の治療用Ｘ線装置は体内消化器官で使用と、近接場照射及び病巣組織のＸ線的破壊を行うため、軟Ｘ線を発生するに必要な管電圧は陽極で電流量は低い印加電圧で電流を引出す陰極構造をもつことを特徴とするＸ線装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、内視鏡とＸ線装置とを併用して内視鏡が挿入可能な体内特に消化器系内での癌などの病巣を可視化状態下でＸ線診断し、さらにＸ線治療を行う装置に関するものである。Ｘ線装置は通常使用されている内視鏡の鉗子口から挿入することができる。【０００２】  Ｘ線装置は、電界放射型冷陰極に電圧を印加することにより初速度をもつ電子を放出し、真空中で加速され、陽極ターゲットに衝突させてＸ線を発生させる。  Ｘ線発生部管径は鉗子口径と同じ５ｍｍ程度に小型化が可能なＸ線装置である。
【背景技術】
【０００３】  内視鏡は産業用として機器や配管内の検査から、人体等の病巣検出・組織採取更には外科手術時の観察など医療用として使用されるものであり、近年ではＣＣＤカメラのレンズ全面から光ファイバー等を用いて投光可能にして暗所での撮影が可能となった。【０００４】  内視鏡単独の場合、ケーブル先端に取り付けた対物レンズを介したＣＣＤカメラを体内に挿入していき、内視鏡ライトガイドからの外光により、随時、体内組織の撮影画像をリアルタイムで得るとともに、その撮像画像から検査対象と思われる部位を発見すると、その発見位置から鉗子口より挿入した鉗子で検査用として部位組織を取るほか、最近では鉗子と薬液を併用して部位切除などをＣＣＤカメラで監視しながら行うことができる。【０００５】  鉗子で行う部位の処理は、限界がある。その部位が手術を必要とする状態なのかの判断が表面状態しか可視化画像では確認できない。検査及び治療対象部位の内部観察ができないからである。また鉗子による部位組織の切除は組織を取り去る方法のため、止血などの処置の回復までに時間がかかる。実際に癌と確認できる部位を外科手術する場合は別途行う必要がある。内視鏡観察し、手術などその場で処置はできない。【０００６】  一般的に、Ｘ線装置は人体から離れた所からＸ線を照射し、人体の後部に配置したＸ線検出器で透過Ｘ線を検出し、Ｘ線画像化して人体の病巣などを検査することができる。【０００７】  数ＭｅＶの高エネルギーＸ線治療の場合、先にＸ線ＣＴなどによって対象とする病巣の位置を検出し、コンピューターシュミレーションにより、Ｘ線の出射方向と条件をあらかじめ設定して治療を行うリニアックナイフと呼ばれる大型の放射線治療器が使われている。【０００８】しかしながら、検査にＸ線を用いる場合、ＣＴなどではＸ線の被爆量が問題となるし、装置も大型であり大病院での検査に限られる。また放射線治療器は非常に高価で大型の装置である。これも大病院にしかなく一般の使用は限られる。  さらに治療に際して、正常な組織への被爆が発生する。  そのため、使用が限られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２７５３３９
【特許文献２】特開２００８−２８８１６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  本発明では、内視鏡を体内に挿入し、直接検査対象を特定確認し、その特定した検査対象に体内からＸ線を照射することにより、検査対象内部の撮影観察をその場で可能とする。【００１１】  この検査対象が癌等の場合は治療用Ｘ線を特定した病巣のみに限定してＸ線を照射することを可能とした内視鏡併用Ｘ線装置を提供するものである。
【発明が解決するための手段】
【００１２】  本発明による内視鏡併用Ｘ線装置は２つのＸ線装置を具備している。  １つは検査撮影用で顕微機能を有するＸ線装置である。２つは、検査対象の治療を目的としたＸ線を限定視野のみ照射できる近接照射Ｘ線装置である。この２つのＸ線の使用は内視鏡で観察しながら行うことができる。２つのＸ線装置は内視鏡の鉗子口から挿入取出しが可能であることを特徴とするものである。
【００１３】  本発明では内視鏡による直接外観観察で検査部位を特定すると、検査撮影用Ｘ線装置を鉗子口から体内に挿入し、その対象に対して近接場からＸ線を照射し、対外に設置した検出器に拡大画像としてモニターすることができる。  内視鏡で観察しながらのＸ線撮影のため、検査部位以外へのＸ線照射を抑え、顕微鏡機能により、詳細な画像が得られ、癌など病巣の大きさを把握でき、その場読影ができる。
【００１４】  特定した病巣部位が処置をする必要があるとその場で読影した時、検査撮影用Ｘ線装置を取出し、新たに治療用Ｘ線装置を内視鏡鉗子口から挿入する。内視鏡で病巣を確認しながらＸ線装置の発生管部を挿入していき、近接場にて病巣の大きさに対応したＸ線照射量を特定し、病巣の肉眼観察を併用してＸ線を照射し病巣をＸ線的に破壊する。確認は内視鏡観察する。内部の治療度合いは再度検査用Ｘ線装置を挿入し調べる。  この操作を繰返すことで効率よく癌などの治療を短時間で行える。
【００１５】  本発明の好ましい態様は、上記の検査撮影用Ｘ線装置のＸ線発生管部が、セラミックあるいはガラス等の高絶縁耐力をもつ真空容器内に、三角円錐状に成膜されたナノカーボン構造体を冷陰極電子発生源（エミッタ）を陰極とし、その対抗する方向に接地陽極アパーチャーと電気的に接合した、ベリリウム、アルミニウム合金あるいはマグネシウム合金等の表面にタングステンあるいはモリブデンなどの薄膜ターゲットをもつ陽極管からなる。
【００１６】  Ｘ線は冷陰極電子源（エミッタ）から出射された初速度を持ちエネルギーの揃った電子群が接地陽極アパーチャーで収束し微小焦点となってターゲットに衝突しＸ線を発生する。  発生Ｘ線は薄膜ターゲットから陽極管を通過した透過型Ｘ線となる。  エミッタが三角円錐形状を持つため電界はその頂点に集中し出射電子群は収束する。さらに接地陽極で収束しモリブデンあるいはタングステンターゲットに直径１０数ｕｍの電子群が衝突する。
焦点径を小さくし、電流を適度に制御するため、２極管とした。図４（ａ）に電圧Ｖ１電流Ｖ２特性を示す。定電圧制御下で、冷陰極エミッタからの電子の出射方向と電圧に対する電流を制御するガイドが有効に作用する。
【００１７】  本発明の好ましい態様は、治療用Ｘ線装置のＸ線発生管部は、冷陰極電子源エミッタが三角円錐形状に成膜されたナノカーボン構造体からなる。  内部を高真空状態下のガラスあるいはセラミック容器中に陰極エミッタ、電子出射方向制御するガイドと絶縁を介して電子引出電極、対向して接地陽極アパーチャーを介して１５°〜２０°の傾斜をもつタングステンあるいはモリブデン傾斜ターゲットと電気的に接続した陽極管からなっている。
【００１８】  陽極管側面にあるＸ線出射窓は低エネルギーの軟Ｘ線から管電圧までのスペクトルをもつＸ線を取り出すことが可能なマグネシウム合金、またはベリリウムである。  陰極に負電圧を印加すると三角円錐形状エミッタの頂点から主として電子が出射し、接地陽極アパーチャーを通過してＷターゲットに衝突する。
【００１９】  治療用Ｘ線装置は、軟Ｘ線に近い低エネルギーでＸ線の照射量をコントロールしたいため、３極管構成とした。  本発明による３極管の図４（ｃ）に電圧電流特性を示す。
照射量は低電圧Ｖ２、大電流１２を陰極側で、Ｘ線管電圧Ｖ３（Ｖ２はＶ３に比べると制御範囲の電圧）は陽極側で個別にコントロールできる。  使用条件により、エミッタ電子放射特性が変化しても、電流制御のため、変動を抑えることができる。また管電圧は陰極側電圧変動にたいして十分高電圧である。
近接場照射により、Ｘ線は絞られているため、病巣以外への影響はほとんどない。
またＸ線深度も病巣の大きさに合せて管電圧を調整する。
【００２０】本発明の好ましい態様は内視鏡本体の鉗子口から挿入取出しを可能にする直径５ｍｍ以内の大きさにＸ線発生管部とするため、０．５ｍｍ径以下の細線ステンレス基板の凹表面にナノカーボン集合構造体と呼ばれる陰極エミッタを円錐底面を直径０．５ｍｍ程度、高さ１ｍｍ程度の三角円錐形状にプラズマＣＶＤを用いて成膜する。
【００２１】  エミッタに負電圧が印加されたとき、円錐の頂点付近は強い電界となる。この電界により電子が真空中に出射される。一般的に用いられている熱陰極はフィラメント上に空間電荷として電子溜りが形成され陽極の電圧で引き寄せられるが、本発明によるエミッタは、初速度と方向性を持った電子が放出する。電子は接地ア陽極パーチャーで収束し通過後ターゲット陽極に微小焦点を結び衝突する。エミッタを取り囲むように設置されているガイドは電子発生方向と電界の印加度合を制御するはたらきをする。エミッタを三角円錐形状とすることで、小径のＸ線管が実現でき、内視鏡の鉗子口からの操作が可能となる。
【００２２】  本発明の好ましい態様は、検査撮影用Ｘ線管は最大５０ｋＶの管電圧、管電流として０．３ｍＡを微小焦点とすることで拡大画像が撮影できる。体内からのＸ線のため、近接場撮影をおこなえるため、一般に行われている体外で１ｍ以上離れた撮影に比べ電圧において１／２以上の低減ができる。
【００２３】  体外でのＸ線撮影条件（ＩＡＥＡ）は１ｍの距離から、例えば胸部正面の場合、１２０ｋＶ、２００ｍＡ、  照射時間０．１秒、で５ｍＧｙの被爆線量となるが本発明にあっては、１／１００以下となる。  更に顕微鏡機能を備えていることで病巣大きさ及び内部組織を的確に画像化できる。  また病巣組織と血管との接続関係を知る場合は、造影剤等を併用すると明確な画像を得ることができる。
【００２４】  Ｘ線治療については、現状のＣＴからのデータを使ってコンピーターシュミレーションし、病巣の位置設定とＸ線照射制御を行う複雑で煩雑な方法に比べ、内視鏡観察で部位を特定し、消化器内に少々の残差、残液があったとしても、癌などの細胞を破壊するに必要な低エネルギーＸ線を病巣の大きさに合せＸ線深度を調整することで被爆量の低減と確実に細胞を破壊できたかの確認を内視鏡観察その場観察とＸ線撮影で行える。
【００２５】  例えばＸ線エネルギーを１５ｋｅＶにすれば生体組織の半価層は約４．２ｍｍ程度である。癌の大きさを先に検査しその場で確認したのち、治療条件を設定すれば確実に組織への照射線量を簡単に設定でき、目視観察のフィードバックから治療中に線量の調節を行うことも可能である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】  以下添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る内視鏡併用Ｘ線装置を説明する。
【００２７】  図１は、内視鏡併用Ｘ線装置の使用例を示す図である。
内視鏡は、先端部８に２個のＬＥＤからなるライトガイド１２と対物レンズ９を介してＣＣＤカメラそして組織を採取する鉗子の挿入口１１、薬剤を投入・吸引とガスの注入ノズル１０から構成されている。内視鏡は図に示していないが伸縮可能で表面樹脂に人体との親和のよい加工を施した挿入部３と操作するユニット２から構成されている。
【００２８】  本発明のＸ線装置の挿入部はこの内視鏡の鉗子口１１を使用し外部から挿入、取出しが可能な５ｍｍ径で、表面部分は人体との親和性のある処理を施した薄い樹脂２８で構成され、内視鏡と同様な形状となっている。さらに詳しく説明すると、Ｘ線発生管部２，３は５ｍｍ径、長さ１０ｍｍ程度でありこの部分は曲げることはできないが、電圧・電流供給用シールドケーブル１６は自由に屈曲することができる。食道器官などの細い通路を内視鏡が通過し観察した結果、検査対象４０として、癌などの病巣が検出された時は、Ｘ線発生管部１４，１５を内視鏡で観察しながら、近接場でＸ線を照射できる。
【００２９】  内視鏡を口から挿入し食道器官を観察しながら胃の方向に進めていく。食道途中に癌細胞を発見した。内視鏡ではその表面の盛上った大きさとマクロ的組織の観察を行う。通常は鉗子を使用し組織を採取する。
【００３０】  本発明では、内視鏡の鉗子口から顕微鏡機能をもつＸ線装置２を挿入し、検査対象４０である癌細胞近傍まで図２（ａ）のように、内視鏡を見ながら挿入する。  Ｘ線の管電圧を３０ｋＶに設定し、０．１秒照射し、体外部にセットしたＸ線検出器６で画像を採取する。この時のＸ線管からの放射Ｘ線はＸ線→癌細胞→食道器官構成・皮膚を介して検出器に至る距離はせいぜい１０ｃｍ程度である。従ってアルミフィルターで低Ｘ線エネルギーをカットし、微小焦点のＸ線管から拡大画像を観察できる。画像モニターとＸ線の操作制御はパソコン７で行い、図３（ａ）及び（ｂ）のように２画面表示し、その場で内視鏡画像とＸ線画像を併用し検査対象４０の読影による癌細胞の容積的大きさを判断する。
【００３１】  検査用Ｘ線装置２を取出し、新たに治療用Ｘ線装置３を挿入し、内視鏡でＸ線発生管部の位置と癌組織の位置を図２（ｂ）に示すようにして確認する。治療用Ｘ線装置から癌細胞の破壊に必要なＸ線エネルギーと照射量を選び、照射量は陰極電流を定電流制御することで、Ｘ線エネルギーは陽極管電圧を定電圧制御して安定なＸ線照射を作り、Ｘ線を癌組織に照射する。
【００３２】  Ｘ線照射後内視鏡観察で組織に変化が認められたら、照射を中止する。治療度合を確認のため、再度検査用Ｘ線装置２を挿入し、図３（ｃ）のように検査対象４０の癌組織の変化即ち消滅度を調べる。局部的Ｘ線照射なので人体全体への影響は極小となる。このことも別組織への影響を抑えることができる。
【００３３】  図５は、本発明による検査用Ｘ線装置のＸ線発生管部拡大図を示す。エミッタ２７は三角円錐状に基板に成膜されたナノカーボン構造体あるいはカーボンナノチューブ等先端が針状形状を持ち、電界により電子を放出しやすい構造をもつものである。  特に材質には拘らないが、使用していくと、雰囲気真空中あるいは真空容器などの構成材料からの汚染物質により先端の特性が変化しない物質が望ましい。図４（ｂ）に本発明で用いるエミッタの定電圧制御における電圧電流特性である。
【００３４】  エミッタ２７をもつ陰極２５にエミッタの発生電子の方向制御を行う収束ガイド（陰極と電気的に接続）と絶縁セラミック２４を介して陽極管がある。エミッタと対抗して接地陽極アパーチャー２３そして陽極管内面にタングステン膜ターゲット２１を構成した構造となっている。陽極管は外部絶縁被覆２８に覆われている。２極管構成である。
【００３５】  透過Ｘ線窓となる陽極管は、Ｘ線フィルター機能を持たせたアルミニュウム合金にタングステン２１などを数μｍ程度物理的成膜方法で成膜したものである。２３はエミッタ陰極から出射した電子群を収束させるレンズ機能をもつ接地陽極で、陽極管と電気的につながっている。
【００３６】  検査用は定電圧で比較的高管電圧で小管電流である。エミッタから方向性を制御され収束した電子群が１０数μｍの焦点径で膜ターゲットに侵入しＸ線を発生し膜を通過して外部に放射される。焦点径が微小なことから近接撮影においても画像がボケることはなく拡大画像をえることができる。
【００３６】  図６は、本発明による治療用Ｘ線装置のＸ線発生管部拡大図を示す。エミッタ２７は検査用と同じである。エミッタ２７をもつ陰極２５にエミッタの発生電子の方向制御を行う電子制御ガイド（陰極と電気的に接続）３４と内周絶縁セラミック３３を介して電子引出電極３０及び外周絶縁セラミック３２そして陽極管２５がある。  エミッタと対抗して電子引出電極３０のアパーチャー部そして１５度の傾斜を持つ傾斜ターゲットと陽極管が接続され陽極管の一部は軟Ｘから放射できる窓３１が側面に形成された構成構造となっている。陽極管２２は外部絶縁被覆２８に覆われている。３極管構成である。
【００３７】  治療用は大きめな管電流で、比較的低管電圧である。この特性に適合した３極管で実現させる。陰極側ではエミッタをガイドの影響を少なくした構成とし、１ｋＶ以下の電圧で０．３ｍＡ以上の電流を放出させる。治療は数分の照射そして検査それを繰返す方法がとられる。陰極は電子放出特性が変化し、電圧シフトを起こしてもせいぜい１００Ｖ程度以下であるため、陽極電圧を１０ｋＶ〜１５ｋＶに設定し定電圧制御すれば安定してＸ線の照射量を得ることができる。
【００３８】  体内に挿入するＸ線装置にとって、重要な特性は、高電圧に対する機器の絶縁不良である。Ｘ線発生管部は真空環境にあり、電界集中の起こらない構成となっている。またシールドケーブルはテフロンなどの絶縁特性に富む材質で構成されている。
本発明によるＸ線装置の電源は電池駆動であり、商用電源との接続を必要としないフローティングである。
【００３９】本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で種々変更ないしは変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は内視鏡併用Ｘ線装置の使用例を示す図である。
【図２】図２は内視鏡で観察しながら、Ｘ線装置のＸ線発生管部の位置設定図である。
【図３】図３は内視鏡画像、治療前Ｘ線画像、治療後Ｘ線画像を示す図である。
【図４】図４は内視鏡併用Ｘ線発生装置の外観斜視図と検査用及び治療用Ｘ線発生管の電圧・電流特性を示す図である。
【図５】図５は検査用Ｘ線装置の２極発生管の拡大して示す図である。
【図６】図６は治療用Ｘ線装置の３極発生管の拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００４１】２２  陽極管、２３  接地陽極、２４  絶縁セラミック、２５  陰極、
２６  収束ガイド、２７  エミッタ、２８  外部絶縁被覆、２９  傾斜ターゲット、
３０  電子引出電極、３１  Ｘ線窓付陽極、３２  外周絶縁セラミック、
３３  内周絶縁セラミック、３４  電子制御ガイド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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