(57)【要約】【課題】放射線治療中における磁気共鳴による質的に価値の高い画像監視を可能にすることを僅かな構成費用のもとで可能にする放射線治療および磁気共鳴複合装置を提供する。【解決手段】半径方向において静磁場磁石によって区切られた内部空間を有する磁気共鳴診断部と、内部空間内の照射領域を照射するための放射線治療部とを備え、ビーム偏向装置を含む放射線治療部の少なくとも一部が内部空間内に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向において静磁場磁石によって区切られた内部空間を有する磁気共鳴診断部と、内部空間内の照射領域を照射するための放射線治療部とを備え、ビーム偏向装置を含む放射線治療部の少なくとも一部が内部空間内に配置されていることを特徴とする放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項２】
放射線治療部が電子加速器を含むことを特徴とする請求項１記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項３】
電子加速器内の電子ビーム方向が静磁場軸に対して実質的に平行に延びることを特徴とする請求項２記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項４】
放射線治療部が、静磁場磁石の内部空間側の外被面と静磁場磁石に対して同軸の傾斜磁場コイルシステムの外側面とによって区切られた半径方向の広がりを有する自由空間内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項５】
放射線治療部が、傾斜磁場コイルシステムの１次コイルと２次コイルとの間の自由空間内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項６】
放射線治療部が、磁気共鳴診断部の高周波コイルと傾斜磁場コイルシステムとの間に  配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項７】
放射線治療部が、磁気共鳴診断部の高周波コイルの両側のうち放射線治療および磁気共鳴複合装置の診断ボリューム側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項８】
電子加速器が加速器制御ユニットに接続されていることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項９】
ビーム偏向装置が電子ビームを内部空間の内側に向けて偏向することを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項１０】
ビーム偏向装置が、電子ビームを９０°半径方向に内側に向けて偏向するように構成されていることを特徴とする請求項９記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項１１】
ビーム偏向装置が少なくとも１つの電磁石を含むことを特徴とする請求項９又は１０記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項１２】
ビーム偏向装置が少なくとも１つの永久磁石を含むことを特徴とする請求項９又は１０記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項１３】
ビーム偏向装置が少なくとも１つのパルス磁石を含むことを特徴とする請求項９乃至１１の１つに記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項１４】
ビーム偏向装置がビーム偏向制御ユニットに接続されていることを特徴とする請求項９乃至１１の１つ又は１３記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項１５】
放射線治療部が、Ｘ線ビーム通路に沿ったＸ線ビームを発生させるためのターゲット陽極を含むことを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項１６】
ターゲット陽極が照射陽極であることを特徴とする請求項１５記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項１７】
ターゲット陽極後のＸ線ビーム通路中に均質化要素が配置されていることを特徴とする請求項１５又は１６記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項１８】
ターゲット陽極後のＸ線ビーム通路中にコリメータが配置されていることを特徴とする請求項１５乃至１７の１つに記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項１９】
コリメータの少なくとも一部分が、磁気共鳴装置の軸方向に隔てられた２つの部分傾斜磁場コイルの間に配置されていることを特徴とする請求項１８記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項２０】
コリメータがＸ線ビームの横断面を変化させるための調整手段を含むことを特徴とする請求項１８又は１９記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項２１】
コリメータがコリメータ制御ユニットに接続されていることを特徴とする請求項１８乃至２０の１つに記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項２２】
傾斜磁場コイルシステムの少なくとも部分傾斜磁場コイルが放射線治療部に対して遮蔽されていることを特徴とする請求項４乃至２１の１つに記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項２３】
放射線治療部が静磁場磁軸の周りを回転可能であることを特徴とする請求項１乃至２２の１つに記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【請求項２４】
Ｘ線ビーム通路が磁気共鳴診断部の診断ボリュームを通ることを特徴とする請求項１乃至２３の１つに記載の放射線治療および磁気共鳴複合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線治療および磁気共鳴複合装置（放射線治療−磁気共鳴複合装置）に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療の枠内においては一般に人間の体内の標的が病気、特に癌の克服のために照射される。この場合に、照射装置の照射中心部（照射点）に集中的に高い放射線量が発生される。照射時にしばしば体内の照射標的が移動するという問題が生じる。例えば、腹部における腫瘍が呼吸過程中に移動する。他方では腫瘍が照射計画と実際の照射との間の期間において成長し、あるいは既に縮小化することもある。そこで、放射線を適切に制御し、または場合によっては照射の中止を可能にし、それによって治療成果を高めるために、体内における照射標的の位置を照射中に画像化によって監視することが提案された。これは、特に上腹部および下腹部におけるならびに骨盤範囲、例えば前立腺における照射標的にとって重要である。標的ボリュームの外側における放射線量を最小限にして健全な組織を大切にするために、全ての放射線発生が患者の周りにおいて移動される。それによって放射線量が回転軸範囲における放射線に集中する。
【０００３】
治療の監視のための画像化（撮像）手段として、Ｘ線装置も超音波装置も提案された。しかしながら、これらは問題の限られた解決しか具現しない。超音波画像化は、多くの用途にとって浸透深さが不足している。Ｘ線撮像の場合には、Ｘ線センサが加速器のガンマ線によって妨害され、または損傷させられることがある。更に、組織の撮影画質がしばしば満足できない。
【０００４】
したがって、患者が照射装置において先行の照射計画時と同じ位置を有し、したがって実際においても照射装置の照射中心部が照射標的に一致することを保証するために、今日では主として、位置決め補助および固定化装置または患者の皮膚に付けられるマーキングが使用される。しかし、この位置決め補助および固定化装置は高価であり、患者にとって大概は心地が悪い。更に加えてこれは照射失敗の危険の問題を含んでいる。なぜならば、一般には照射中に照射中心部の実際の位置の更なるチェックが行なわれないからである。
【０００５】
磁気共鳴技術は、特別に良好な軟組織表示も検査領域のスペクトル分析も可能にする公知技術である。したがって、この技術は基本的に放射線治療の監視に向いている。
【０００６】
放射線治療装置をさまざまの磁気共鳴画像化システムと統合することは公知である（例えば、特許文献１参照）。この公知の装置では全ての実施形態において磁気共鳴画像化システムの磁石装置が２つの部分に分割されている。付加的に幾つかの実施形態においては磁気共鳴画像化システムの主要部分が放射線治療装置の放射線源と一緒に回転する。この場合に、放射線源は、それぞれ磁気共鳴画像化システムの外側にあり、遮蔽装置によって磁気共鳴画像化システムの漏れ磁場から保護されなければならない。磁石の２分割と同様に、回転可能な磁石および放射線源の遮蔽は技術的に費用がかかり、コストを上昇させる。
【０００７】
放射線治療またはＸ線撮像システムが磁気共鳴画像化システムと統合されている他の装置も公知である（例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６参照）。
【０００８】
一体化された磁気共鳴画像化システムを備えた直線加速器が公知である（例えば、特許文献７参照）。これによると一実施例において、磁気共鳴画像化システムが、加速器の位置において磁気共鳴画像化システムの磁場の磁場強度を最小限にするために、磁場を相殺するための手段を持っている。他の実施例では、磁気共鳴画像化システムの磁場によって生じさせられ得る治療放射線における異質性を補償するためにフィルタが使用される。
【特許文献１】米国特許第６３６６７９８号明細書
【特許文献２】英国特許出願公開第２４２７４７９号明細書
【特許文献３】米国特許第６９２５３１９号明細書
【特許文献４】英国特許出願公開第２２４７４７８号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００５／０１９７５６４号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００６／０２７３７９５号明細書
【特許文献７】英国特許出願公開第２３９３３７３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、放射線治療中における磁気共鳴による質的に価値の高い画像監視を可能にすることを僅かな構成費用のもとで可能にする放射線治療および磁気共鳴複合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、請求項１の対象物によって解決される。有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【００１１】
本発明によれば、放射線治療および磁気共鳴複合装置が、半径方向において静磁場磁石によって区切られる内部空間を有する磁気共鳴診断部と、内部空間内の照射領域を照射するための放射線治療部とを備え、放射線治療部の少なくとも一部が内部空間内に配置されている。
【００１２】
磁気共鳴診断部はリアルタイムでの照射標的の移動解析を可能にし、したがって照射治療の最適な監視および制御を可能にする。磁気共鳴装置への放射線治療部の組込みおよびそれにともなう照射標的に対する放射線治療部の近距離化が、高い放射輝度ならびにビーム経路制御における高い精度を可能にする。通常の静磁場磁石の使用が可能である。
【００１３】
放射線治療部が電子加速器を含むとよい。電子が容易に発生され、加速された電子が簡単に治療ビームを発生させることができる。
【００１４】
特に有利な実施態様では、電子加速器内の電子ビーム方向が静磁場軸に対して実質的に平行に延びる。磁場に対して平行に移動する電子は磁場によって飛行軌道に影響を及ぼされない。それゆえ、磁場によって影響を及ぼされて加速される電子に比べて、電子の飛行方向および速度の決定が容易になる。
【００１５】
放射線治療部が、電子ビームを内部空間の内側に向けて偏向する特に電磁石を含むビーム偏向装置を含むとよい。このようにして、加速された電子が既に所望の治療ビーム方向に持ち込まれる。
【００１６】
特に有利な実施態様では、ビーム偏向装置がパルス磁石を含む。これは、（短時間だけ）特別な費用なしに静磁場の大きさかそれ以上の大きさの範囲の磁場を発生することができる。特に短いパルスによって更に磁気共鳴装置への障害が最小限にされる。
【００１７】
放射線治療部が、Ｘ線ビーム通路に沿ったＸ線ビームを発生させるためのターゲット陽極を含むことが望ましい。Ｘ線、特に高エネルギーＸ線は、放射線治療に特に適し、磁気共鳴装置内に生じさせられる電磁場によって影響を及ぼされない。
【００１８】
特に有利な実施態様では、ターゲット陽極が照射陽極である。照射陽極は高エネルギーのＸ線の発生に特に適している。
【００１９】
他の実施態様では、ターゲット陽極後のＸ線通路中に均質化要素が配置されている。均質化要素は、例えばビーム中心部を弱め、ビーム横断面におけるＸ線ビーム分布を均一化する。
【００２０】
ターゲット陽極後のＸ線ビーム通路中にコリメータが配置されていることが好ましい。コリメータはＸ線ビーム方向およびＸ線ビームの横断面積の調節を可能にする。
【００２１】
特に有利な実施態様では、コリメータの少なくとも一部分が、磁気共鳴装置の軸方向に隔てられた２つの部分傾斜磁場コイルの間に配置されている。これは、特にスペースを節約する配置と同時に照射標的に対する有利な近距離化を具現する。
【００２２】
他の有利な実施態様では、コリメータがＸ線ビームの横断面を変化させるための調整手段を含む。それによってＸ線ビームの横断面を照射中にも照射標的の形状に理想的に適合化させることができる。
【００２３】
傾斜磁場コイルシステムの少なくとも部分傾斜磁場コイルが放射線治療部に対して遮蔽されている。これは、作動時に回転する放射線治療部と磁気共鳴診断部との依存性のない作動、特に同時作動を可能にする。なぜならば、傾斜磁場コイルの交番傾斜磁場が回転する放射線治療部に影響を及ぼさないからである。
【００２４】
放射線治療部が静磁場磁軸の周りを回転可能である場合、他の利点として、標的ボリュームの外側、すなわち照射中心部の外側における適用放射線量の最小限化がもたらされる。したがって、放射線治療中における健全な組織の負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の他の利点および詳細を以下に図面に基づいて説明する実施例から明らかにする。記載例は本発明を限定するものではない。
図１は本発明による放射線治療および磁気共鳴複合装置の概略図を示し、
図２乃至図４は本発明による放射線治療および磁気共鳴複合装置の他の実施形態の一部分の概略図を示す。
図５乃至図８は本発明による放射線治療および磁気共鳴複合装置において使用可能なビーム偏向装置の模範的な実施形態を示す。
【００２６】
図１は、磁気共鳴診断部３と放射線治療部５とを備えた本発明による放射線治療および磁気共鳴複合装置１の（実物どおりの縮尺ではない）概略図を示す。磁気共鳴診断部３は、静磁場磁石１０と、ここでは対称な部分傾斜磁場コイル２１Ａ，２１Ｂを含む傾斜磁場コイルシステムと、例えば２つのボディコイル部分１４Ａ，１４Ｂからなる高周波コイル１４と、患者用テーブル６とからなる。磁気共鳴診断部のこれらの構成部分の全てが制御ユニット３１および操作・表示コンソール３２とに接続されている。
【００２７】
図示の例では、静磁場磁石１０も部分傾斜磁場コイル２１Ａ，２１Ｂも、水平軸１５の周りに中空円筒状にてかつ同軸に配置されている。静磁場磁石１０の内側面が半径方向（軸１５から垂直に離れてゆく方向）において円筒状の内部空間７を区切っている。内部空間７には放射線治療部５、傾斜磁場システム、高周波コイル１４および患者用テーブル６が配置されている。より正確には、放射線治療部５は傾斜磁場コイル２１Ａ，２１Ｂの外面と静磁場磁石１０の内側に向く外被面との間の内部空間７内に配置されている。
【００２８】
静磁場磁石１０は、磁石コイルのほかに、支持部材、ハウジング等のような他の構造要素を含み、磁気共鳴検査に必要な均一な静磁場を発生する。図示の例では静磁場方向は水平軸１５に対して平行である。患者の核スピンの励起は、高周波コイル１４を介して発射される磁気的な高周波励起パルスを介して行なわれる。励起された核スピンから送出された信号が再び高周波コイル１４によって受信される。
【００２９】
軸方向において隔てられた部分傾斜磁場コイル２１Ａ，２１Ｂはそれぞれ傾斜磁場コイル２０を含み、傾斜磁場コイル２０はそれぞれシールド２７によって完全に包囲されている。傾斜磁場コイル２０は、それぞれ、支持部材と、選択スライス励起および３つの空間方向における磁気共鳴信号の空間エンコーディングのための傾斜磁場を発射する個別傾斜磁場コイルとを含む。
【００３０】
放射線治療部５はガントリ８に配置され、ここでは直線加速器として構成されている電子加速器９と、ビーム偏向装置１７と、ターゲット陽極１９と、均質化要素２２と、コリメータ２３とを含む。ガントリ８は開口部（破線）を含むとよく、それによって磁気共鳴診断部への接近がこの側からも可能となる。
【００３１】
放射線治療部５の電子加速器９は、電子ビーム１３を発生する電子源１１、例えばタングステン陰極を含み、電子ビーム１３は電子加速器９によって静磁場磁石１０の静磁場に対して平行に、特にパルス状に加速される。例えば電子加速器９は５ｍｓごとに５μｓの長さの電子ビームパルス列を発生する。電子加速器９がパルス化された電子ビーム１３を発生する場合に、電子加速器９は、例えば約１／２メートルの長さに圧縮構成され、それにもかかわらず高エネルギー電子ビーム１３による負担に耐えることができる。
【００３２】
電子ビーム１３の電子の加速は、電子加速器９の円筒状中空案内体内の交番磁場によって行なわれる。電子ビーム１３の電子は数ＭｅＶの範囲までのエネルギーに加速される。電子加速器９は交番磁場の制御のための加速器制御ユニット１２と電子源１１とに接続されている。
【００３３】
電子ビーム１３は、電子源とは反対側の端部で電子加速器９から出射し、ビーム偏向装置１７によって半径方向に９０°だけ転向させられて軸１５の方向へ向けられる。このためにビーム偏向装置１７は適切な磁場を発生する磁石を含む。磁石は、周囲の磁場との望ましくない相互作用を防止するために非強磁性材料からなる電磁石として構成されている。ビーム偏向装置１７は、強い外部磁場内で動作しなければならないために、従来のビーム偏向装置に対してそれ相応に変更されている。
【００３４】
パルス化された電子ビーム１３を小さな空間に転じることができるようにするためには、ビーム偏向装置１７が強い磁場を発生しなければならない。損失出力を低減するために、ビーム偏向装置１７の磁場は、パルス化された電子ビーム１３と同期化されているパルス化磁場である。このためにビーム偏向装置１７は、加速器制御ユニット１２にも接続されているビーム偏向制御ユニット１８に接続されている。
【００３５】
偏向された電子ビーム１３はターゲット陽極１９に命中し、ビーム延長部分においてターゲット陽極から出るＸ線ビームをＸ線ビーム通路に沿って発生する。Ｘ線ビームは均質化要素２２によって均質化される。
【００３６】
コリメータ２３は、隔てられた部分傾斜磁場２１Ａ，２１Ｂの間の環状スリット内に、ターゲット陽極後のＸ線ビーム中に配置されている。それによって達成される照射標的への近距離化が一方では放射輝度を改善し、他方ではコリメータ２３の実効性を改善する。
【００３７】
コリメータ２３はＸ線ビーム方向ならびにＸ線ビームの横断面積に対する影響を可能にする。このためにコリメータ２３は可動調整手段２４を有する。可動調整手段２４は、定められた方向にのみ、例えば半径方向軸２６に対して平行な方向にのみ、または軸２６に対して最大で角度αまで離れる方向にのみ、かつ定められた横断面積にて、Ｘ線ビームを通過させる。Ｘ線ビームが軸２６に対して平行に通過することができず、軸２６から定められた角度だけ離れていく方向の「斜めの」Ｘ線ビームのみが通過するように、コリメータ２３の調整手段２４を設定することも可能である。調整手段２４を制御するためにコリメータ２３はコリメータ制御ユニット２５に接続されている。この種のコリメータは十分に知られている。例を挙げれば、いわゆる「多分割絞り（ｍｕｌｔｉ−ｌｅａｆ）」コリメータがある。これは、Ｘ線ビームの大きさ、形および強度を照射標的に合わせることができるいわゆる強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ：“ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ
ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｔｈｅｒａｐｙ”）を可能にする。特に、ＩＭＲＴは放射線治療装置の回転軸の外側における照射中心部の位置決めも可能にする。
【００３８】
Ｘ線ビームは、検査対象、ここでは患者Ｐを照射し、その際に磁気共鳴診断部３の診断ボリュームＤを通るＸ線ビーム通路を進行する。照射標的ボリュームの外側において局所的放射線量を最小にするために、放射線治療部は静磁場軸を中心に回転する。それによって照射中心部Ｂにのみ全線量が適用される。コリメータ２３は回転中にも常にＸ線ビームの横断面積を照射標的の当面の輪郭に適合させる。ガントリ８は放射線治療部の回転のために構成されている。ガントリ制御ユニット２９は放射線治療部５の移動を制御する。例として、放射線治療部５が１８０°の回転後に放射線治療部５’として示されている。
【００３９】
ガントリ制御ユニット２９と、コリメータ制御ユニット２５と、ビーム偏向制御ユニット１８と、加速器制御ユニット１２と制御ユニット３１とは、磁気共鳴診断部によって取得された診断データ、例えば照射標的の３次元形状と、放射線治療部の回転位置と、Ｘ線ビームの横断面積および方向に関するコリメータ設定と、上述のパルス化されたビーム発生とを調整することができるようにするために互いに接続されている。。
【００４０】
患者用テーブル６は３つの空間方向に移動可能である。これは照射の標的領域を正確に照射中心部Ｂに位置決めすることができるようにするためである。このために制御ユニット３１が患者用テーブル６の移動を制御するように構成されているとよい。
【００４１】
図２乃至図４は本発明による放射線治療および磁気共鳴複合装置の他の実施例の部分図を示す。図示の実施例では、図１の実施例に比べて、それぞれの放射線治療部５，１０５，２０５，３０５の配置がさまざまに変わっている。したがって、図の見易さのために、それぞれにおいて、放射線治療および磁気共鳴複合装置の静磁場磁石１１０，２１０，３１０からほぼ放射線治療および磁気共鳴複合装置の高周波コイル１１４，２１４，３１４までの上側部分のみが示されている。残りの構造および動作態様は、違ったふうに説明しないかぎり、図１に示された例とほぼ同じであるので、これに関しては図１に示された例を参照されたい。
【００４２】
図２は放射線治療および磁気共鳴複合装置の静磁場磁石１１０を示し、静磁場磁石の放射線治療および磁気共鳴複合装置の内部空間１０７側に傾斜磁場コイルシステム１２０が配置されている。傾斜磁場コイルシステム１２０は特に１次コイル１２１および２次コイル１２２を含む。１次コイル１２１と２次コイル１２２との間に自由空間があり、自由空間内に放射線治療および磁気共鳴複合装置の放射線治療部１０５が配置されている。１次および２次コイル１２１，１２２のこのような隔てられた配置は傾斜磁場コイル１２０の効率を高める。更に、傾斜磁場コイルシステムの内部空間１０７側に高周波コイル１１４が配置されている。
【００４３】
傾斜磁場コイルシステム１２０または少なくとも１次コイル１２１は、図１の例におけるように、２つの部分傾斜磁場コイル１２１Ａ，１２１Ｂに分割され、放射線治療部１０５が静磁場軸の周りを回転する際に放射線治療部１０５の少なくとも一部が両部分傾斜磁場コイル間の環状間隙内を移動できるように配置されている。高周波コイル１１４も同様に２つの部分高周波コイル１１４Ａ，１１４Ｂに分割されているとよい。
【００４４】
代替として、傾斜磁場コイルシステム１２０を、これが放射線治療部１０５と一緒に静磁場軸の周りを回転できるように構成することも考えられ得る。この場合には傾斜磁場コイルシステム１２０または１次コイルの分割は必ずしも有意義ではない。１次コイルは、治療ビームを照射中心部Ｂに向けて照射することを可能にするために、１次コイルが放射線治療部１０５を１個所で内部空間１０７に届かせるように構成することで十分である。同様のことが高周波コイル１１４にも当てはまる。場合によっては、傾斜磁場コイルシステム１２０の機械的な回転が傾斜磁場電流の適切な制御によって補償されなければならない。しかしながら、傾斜磁場のこのような電気的な回転は通常の磁気共鳴システムの通常の能力である。もちろん回転には精度および再現性が高度に要求される。
【００４５】
この実施例は、特にコンパクトな構造様式によって、患者を内部空間１０７に収容する大きな空間を提供する。図２の実施例における放射線治療部１０５のコリメータは、放射線治療および磁気共鳴複合装置の内部空間１０７において患者になおも多くの空間を許すように、特別に平らに構成されている。
【００４６】
図３には放射線治療および磁気共鳴複合装置の他の実施例の一部が略示されている。この実施例においては、傾斜磁場コイルシステム２２０が、通常の磁気共鳴装置と同様に、静磁場磁石２１０の放射線治療および磁気共鳴複合装置の内部空間２０７側に配置されている。静磁場磁石２１０および傾斜磁場コイルシステム２２０のために通常の構成部品を使用することができ、このことはとりわけコストを節約する。
【００４７】
更に、傾斜磁場コイルシステム２２０の内部空間２０７側に高周波コイル２１４が配置されている。しかしながら、放射線治療および磁気共鳴複合装置の放射線治療部２０５を傾斜磁場コイルシステム２２０と高周波コイル２１４との間に配置するために、傾斜磁場コイルシステム２２０と高周波コイル２１４との間に十分な空間を許す。
【００４８】
放射線治療部２０５は、照射中心部Ｂの照射中に放射線治療および磁気共鳴複合装置の静磁場軸の周りを回転する。図２の実施例と同様に、ここでも高周波コイル２１４は、放射線治療部２０５の少なくとも一部分が部分高周波コイル２１４Ａ，２１４Ｂ間の環状間隙内を移動できるように、２つの部分高周波コイル２１４Ａ，２１４Ｂに分割されているとよい。あるいは高周波コイル２１４が放射線治療部２０５と一緒に回転させられてもよい。
【００４９】
図４は放射線治療および磁気共鳴複合装置の他の実施例の一部を概略的に示す。この場合には、磁気共鳴装置の従来の構造様式と同様に、高周波コイル３１４が傾斜磁場コイルシステム３２０の内部に配置されていて、傾斜磁場コイルシステム自体は静磁場磁石３１０の内側に配置されている。放射線治療および磁気共鳴複合装置の内部空間３０７側に、放射線治療部３０５が配置されている。前述の実施例と同様に、放射線治療部３０５は照射中に放射線治療および磁気共鳴複合装置の静磁場軸の周りを回転する。この実施例においては、放射線治療部のこの回転移動を可能にするために、傾斜磁場コイルシステム３２０および高周波コイル３１４に関する特別の構造上の措置は全く必要でない。
【００５０】
内部空間７において患者に窮屈な思いをさせないためには、高周波コイル３１４の内径はできるだけ大きく選び、放射線治療部はできるだけ平らに構成することが好ましい。
【００５１】
図２乃至図４の実施例の放射線治療部１０５，２０５，３０５は、それぞれ、図１の実施例の放射線治療部５とほぼ同様に構成されている。個々の構成部品は図の見易さのために再度示されていない。放射線治療部１０５，２０５，３０５および／または傾斜磁場コイルシステム１２０，２２０，３２０および／または高周波コイル１１４，２１４の回転運動は、それぞれ破線矢印で示されている。
【００５２】
場合によっては、図２、図３および図４の実施例において、放射線治療部１０５，２０５，３０５の可動部分と磁気共鳴部の電磁的な交番磁場との間の障害となる相互作用を回避するために、放射線治療部１０５，２０５，３０５と、磁気共鳴診断部、特に傾斜磁場コイルシステム１２０，２２０，３２０および／または高周波コイル１１４，２１４，３１４とが同時ではなくて交替動作にて作動させられる。
【００５３】
図５乃至図８は、放射線治療部５，１０５，２０５，３０５において使用することができるビーム偏向装置１７の可能な実施形態の３つの例を示す。
【００５４】
図５には２つの環状の偏向コイル１７Ａ’ ，１７Ｂ'からなるビーム偏向装置１７'が示されている。偏向コイル１７Ａ'，１７Ｂ'は、放射線治療および磁気共鳴複合装置において、放射線治療および磁気共鳴複合装置の静磁場磁石の静磁場に対して実質的に垂直に配置されている。偏向コイル１７Ａ'，１７Ｂ'の磁場方向は、放射線治療および磁気共鳴複合装置の半径方向軸２６に対して実質的に平行に、したがって治療ビームにとって望まれる出射方向に延びる。静磁場と偏向コイル１７Ａ'，１７Ｂ'の磁場との組み合わせによって、電子ビーム１３'が所望の方向に偏向される。
【００５５】
偏向コイル１７Ａ’，１７Ｂ’における電流密度は、とりわけ放射線治療および磁気共鳴複合装置の静磁場磁石の磁場強度および電子ビームのエネルギーに応じて決定すべきである。例えば、６ＭｅＶの電子ビームおよび１．５Ｔの静磁場において、偏向コイル１７Ａ’，１７Ｂ’における電流密度が約５００ＭＡ／ｍ2であるならば、偏向コイル１７Ａ’，１７Ｂ’はビームを所望の方向に偏向する。
【００５６】
図６乃至図８は、例えば有限要素法または差分法に基づくシミュレーションプログラムにより計算された構成を有するビーム偏向装置１７'' ，１７'''を示す。基礎をなす課題は、それぞれ、どのようにして静磁場に平行に入射する電子ビームを標的に命中させるために静磁場に対して垂直な方向に偏向させることができるかという問題であった。このためにこのような偏向のためにどのような磁場が必要であるか、そしてそれをどのようにして発生させることができるかが計算された。
【００５７】
図６は、ビーム偏向装置として、設定された課題を解決するように形作られている能動的なコイル対１７''を示す。水平な軸１５に対して平行に入射する、したがって放射線治療および磁気共鳴複合装置の静磁場の方向に入射する電子ビーム１３''が、位置「Ｉ」においてコイル対１７''の間に入射し、位置「Ｏ」において放射線治療および磁気共鳴複合装置の半径方向軸２６に対して平行な方向に電子ビームがコイル対１７''から出射するように案内される。この場合にコイル対１７''の磁場強度は電子ビームのエネルギーに応じて変化させられるとよい。
【００５８】
模範的なコイル対１７’’は約０．３Ｔの交差磁場を発生する。したがって、例えば６ＭｅＶの電子ビームを、１．５Ｔの磁場強度の放射線治療および磁気共鳴複合装置において所望のように偏向させることができる。
【００５９】
図７および図８には、今度は受動的なビーム偏向装置による上述の課題の他の可能な解決策が示されている。
【００６０】
図７に示されているように、課題解決のために必要な交差磁場を発生するビーム偏向装置１７’’’は、４つの偏向ユニット１１７Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを含む。偏向ユニット１１７Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの配置は反復法によって次のように決定された。すなわち、電子ビーム１３’’’が、図７の表示において右側から静磁場に対して平行に偏向ユニット１１７Ａに入射し、偏向ユニット１１７Ａから偏向ユニット１１７Ｂへ向けて偏向され、そして電子ビーム１３’’’が偏向ユニット１１７Ｂを通して上方へ偏向される。偏向ユニット１１７Ｂからの電子ビーム１３’’’は偏向ユニット１１７Ｃによって偏向され、偏向ユニット１１７Ｃを去る際には偏向ユニット１１７Ｄに向かって下方に偏向され、その結果電子ビーム１３’’’は偏向ユニット１１７Ｄを去る際に静磁場に対して垂直方向になる。「上へ」、「下へ」、「右へ」および「下へ」のような指定は、それぞれ図７の模範的な表示に関連する。
【００６１】
図８は、より正確に偏向ユニット１１７を示す。偏向ユニット１１７は多数の永久磁石１１８Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを含み、これらの磁石はとりわけ希土類元素、例えばＮｄＦｅＢまたはＳｍＣｏから作られているとよい。
【００６２】
例えば、６ＭｅＶの電子ビームを１．４Ｔの静磁場において所望のように偏向するために、約１０×４×４ｍｍの寸法を有する６個の永久磁石１１８Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆと、約１０×８×４ｍｍの寸法を有する２個の永久磁石１１８Ｇ，Ｈとが、図示のように配置される。小さい方の寸法の永久磁石１１８Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの３個ずつが、永久磁石１１８Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆのそれぞれの磁場の交互の整列にて互いに積み重ねられ、これらの積み重ねたものの間に大きい方の寸法の両永久磁石１１８Ｇ，Ｈが配置される。矢印は永久磁石１１８Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈにおけるそれぞれの磁場方向を明確に示す。
【００６３】
この実施形態は、特に簡単に作ることができ、しかも特にコンパクトな解決手段である。更に、僅かな静力学的な力しか作用しないので、特別な固定装置は必要でない。しかも、第一の成果はビーム偏向装置１７’’’が非常に僅かな漏れ磁場しか発生しないことである。もちろん永久磁石は周囲温度または周囲の静磁場に対して敏感である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明装置の実施形態を示す概略図
【図２】本発明装置の他の実施形態の部分概略図
【図３】本発明装置の他の異なる実施形態の部分概略図
【図４】本発明装置の他の更に異なる実施形態の部分概略図
【図５】本発明装置に使用可能なビーム偏向装置の実施形態の概略図
【図６】本発明装置に使用可能なビーム偏向装置の他の実施形態の概略図
【図７】本発明装置に使用可能なビーム偏向装置の他の異なる実施形態の概略図
【図８】図７の偏向ユニットをより詳細に示す概略図
【符号の説明】
【００６５】
１                放射線治療および磁気共鳴複合装置
３                磁気共鳴診断部
５                放射線治療部
６                患者用テーブル
７                内部空間
８                ガントリ
９                電子加速器
１０              静磁場磁石
１１              電子源
１２              加速器制御ユニット
１３              電子ビーム
１３’            電子ビーム
１３’’          電子ビーム
１３’’’        電子ビーム
１４              高周波コイル
１４Ａ            部分ボディコイル
１４Ｂ            部分ボディコイル
１５              水平軸
１７              ビーム偏向装置
１７’            ビーム偏向装置
１７’’          ビーム偏向装置
１７’’’        ビーム偏向装置
１７Ａ'          偏向コイル
１７Ｂ’          偏向コイル
１８              ビーム偏向制御ユニット
１９              ターゲット陽極
２０              傾斜磁場コイル
２１Ａ            部分傾斜磁場コイル
２１Ｂ            部分傾斜磁場コイル
２２              均質化要素
２３              コリメータ
２４              調整手段
２５              コリメータ制御ユニット
２６              半径方向軸
２７              シールド
２９              ガントリ制御ユニット
３１              制御ユニット
３２              操作・表示コンソール
１０５            放射線治療部
１０７            内部空間
１１０            静磁場磁石
１１４            高周波コイル
１１４Ａ          部分高周波コイル
１１４Ｂ          部分高周波コイル
１１７            偏向ユニット
１１７Ａ〜Ｄ      偏向ユニット
１１８Ａ〜Ｈ      永久磁石
１２０            傾斜磁場コイルシステム
１２１            １次コイル
１２１Ａ          部分傾斜磁場コイル
１２１Ｂ          部分傾斜磁場コイル
１２２            ２次コイル
２０５            放射線治療部
２０７            内部空間
２１０            静磁場磁石
２１４            高周波コイル
２１４Ａ          部分高周波コイル
２１４Ｂ          部分高周波コイル
２２０            傾斜磁場コイルシステム
３０５            放射線治療部
３０７            内部空間
３１０            静磁場磁石
３１４            高周波コイル
３２０            傾斜磁場コイルシステム
Ｂ                照射中心部
Ｄ                診断ボリューム
Ｉ                入射位置
Ｏ                出射位置
Ｐ                患者
α                角度
【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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【図７】
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【図８】
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