(57)【要約】【課題】より大きい線量の放射線を放射すること。【解決手段】荷電粒子を加速する加速装置と、その荷電粒子が照射されることにより放射線を放射するターゲット５２とを備えている。このとき、ターゲット５２は、平坦でなく曲面であり、かつ、縁７３が平面７２上に配置される部分を含んでいる。このようなターゲット５２は、平坦であるターゲットに比較して、その荷電粒子が照射される部分の面積が大きく、その部分の単位面積当たりの発熱を低減することができる。このとき、装置は、ターゲット５２に照射する荷電粒子の線量を増加させることができ、放射する放射線の線量を増加させることができる。【選択図】図４
2009109207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子を加速する加速装置と、
前記荷電粒子が照射されることにより放射線を放射するターゲットとを具備し、
前記ターゲットは、曲面であり、かつ、縁が平面上に配置される部分を含む
Ｘ線発生装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記部分は、前記加速装置の側に凸である
Ｘ線発生装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記部分は、前記荷電粒子が照射される方向に平行である軸に対して回転対象に形成される
Ｘ線発生装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記部分は、円錐の錐面に沿って形成される
Ｘ線発生装置。
【請求項５】
請求項３において、
前記部分は、球面に沿って形成される
Ｘ線発生装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記部分は、回転楕円面に沿って形成されている
Ｘ線発生装置。
【請求項７】
請求項２において、
前記部分は、角錐の錐面に沿って形成される
Ｘ線発生装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかにおいて、
前記ターゲットを冷却する冷却装置
を更に具備するＸ線発生装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかにおいて、
前記荷電粒子のうちの前記ターゲットを透過した荷電粒子が照射されることにより放射線を放射する他のターゲット
を更に具備するＸ線発生装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかに記載されるＸ線発生装置と、
前記放射線が被検体の一部分に照射されるように前記Ｘ線発生装置を支持する支持装置
とを具備する放射線治療装置。
【請求項１１】
ターゲットに荷電粒子が照射されたときに前記ターゲットから放射される放射線の線量分布を取得するステップと、
前記線量分布に基づいて前記ターゲットの形状を設計変更するステップ
とを具備するＸ線発生装置製造方法。
【請求項１２】
ターゲットに荷電粒子が照射されたときの前記ターゲットの発熱を取得するステップと、
前記発熱に基づいて前記ターゲットの形状を設計変更するステップ
とを具備するＸ線発生装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線発生装置に関し、特に、制動放射により放射線を生成するＸ線発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
患部（腫瘍）に治療用放射線を照射することにより患者を治療する放射線治療が知られている。その放射線治療は、治療効果が高いことが望まれ、その治療用放射線は、患部の細胞に照射される線量に比較して、正常な細胞に照射される線量がより小さいことが望まれている。患者は、呼吸により患部位置が治療中に動く恐れがある場合に、正常部位に過照射される危険性を低減するために、その治療用放射線が照射される維持時間（たとえば、約３０秒）内に息を止める必要がある場合がある。患者の負担をより軽減するために放射線治療にかかる時間をより低減することが望まれ、患部に照射される治療用放射線の線量率がより大きい放射線治療装置が望まれている。
【０００３】
その治療用放射線としては、制動放射により生成される放射線が広く適用されている。このような治療用放射線を発生させるＸ線照射ヘッドは、高エネルギー電子線を生成する加速管と、その電子線が照射されるＸ線ターゲットとを備えている。そのＸ線ターゲットとしては、タングステン、金、タンタルなどに例示される高原子番号物質製の板が例示される。その治療用放射線は、そのＸ線ターゲットに照射される電子線の電流を増大させることにより、線量率を増大させることができる。そのターゲットは、大電流の電子線を照射すると、発熱が著しくなり、その冷却が困難となる場合がある。このため、このようなＸ線照射ヘッドがその患部に照射することができる治療用放射線の線量率は、その電子線を加速するための電力とその荷電粒子が照射されるＸ線ターゲットを冷却する能力とにより、上限界（たとえば、５００〜１０００ｃＧｒ／ｍｉｎ程度）が決定される。
【０００４】
放射線治療装置は、患者の負担をより軽減するために放射線治療にかかる時間をより低減することが望まれ、患部に照射される治療用放射線の線量率がより大きいことが望まれている。その治療用放射線は、高線量率であることが望まれ、狭い範囲に集中させることが望まれている。
【０００５】
特許第３８０３８４５号公報には、電子線の入射方向についてのＸ線の照射野の寸法を調整することができ、またその装置の横が照射位置となるので、電子線が垂直方向ビームの場合にターゲットと床面との距離を短くとることができ、照射室の建設費削減ができる電子線加速器による照射利用Ｘ線発生装置が開示されている。その電子線加速器による照射利用Ｘ線発生装置は、Ｘ線発生容器の頂部に電子線加速器からの電子線の入射窓を設け、その容器内の電子線入射通路の左右に、複数枚の長方形状のＸ線発生用金属板を上下に間隔を置いて配置した２列のターゲット板を逆八型を示す形態で設け、その最下段のターゲット板としてその中央で折り曲げた樋形状のものを配置し、その各ターゲット板を電子線入射方向に対して適宜の角度に傾けることにより、電子線の入射方向に対して横方向にＸ線を取り出すことを特徴としている。
【０００６】
特開平０４−３６７６６９号公報には、Ｘ線ターゲットの放射Ｘ線の線量を有効に使用可能とし、併せて局所的な患部の吸収線量を周辺のそれよりも多くするようにする放射線治療装置が開示されている。その放射線治療装置は、荷電粒子発生部と、該荷電粒子の衝突によりＸ線を発生するＸ線ターゲットと、該Ｘ線をスポット上に絞るスポット孔を有するコリメータとよりなる放射線治療装置において、コリメータのスポット孔の入口に上記Ｘ線ターゲットを設置してなっている。
【０００７】
【特許文献１】特許第３８０３８４５号公報
【特許文献２】特開平０４−３６７６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、より大きい線量の放射線を放射するＸ線発生装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、ターゲットの発熱をより低減するＸ線発生装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、より大きい線量の荷電粒子をターゲットに照射するＸ線発生装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、放射線治療される患者の負担をより軽減する放射線治療装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、被検体に照射される治療用放射線の線量率をより大きくする放射線治療装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下に、発明を実施するための最良の形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１０】
本発明によるＸ線発生装置（１６）は、荷電粒子（５７）を加速する加速装置（５１）と、荷電粒子（５７）が照射されることにより放射線（５９）を放射するターゲット（５２）（８１）（８３）（８５）（８７）（９１）とを備えている。このとき、ターゲット（５２）（８１）（８３）（８５）（８７）（９１）は、平坦でなく曲面であり、かつ、縁（７３）（８２）（８４）（８６）（８８）が平面（７２）上に配置される部分を含んでいる。このようなターゲット（５２）（８１）（８３）（８５）（８７）（９１）は、平坦であるターゲットに比較して、荷電粒子（５７）に照射される部分の面積が大きく、その部分の単位面積当たりの発熱を低減することができる。このとき、Ｘ線発生装置（１６）は、ターゲット（５２）（８１）（８３）（８５）（８７）（９１）に照射する荷電粒子（５７）の線量を増加させることができ、放射する放射線（５９）の線量を増加させることができる。
【００１１】
その部分は、加速装置（５１）の側に凸である。このとき、放射線（５９）の線量分布を中央に集中させることができる。
【００１２】
その部分は、荷電粒子（５７）が照射される方向に平行である軸（７１）に対して回転対象に形成され、たとえば、円錐の錐面に沿って形成され、球面に沿って形成され、回転楕円面に沿って形成されていることが好ましい。または、その部分は、角錐の錐面に沿って形成されることが好ましい。
【００１３】
本発明によるＸ線発生装置（１６）は、ターゲット（５２）（８１）（８３）（８５）（８７）（９１）を冷却する冷却装置（７４）（９４，９５）をさらに備えている。このような冷却装置（７４）（９４，９５）は、荷電粒子（５７）が照射されることによるターゲット（５２）（８１）（８３）（８５）（８７）（９１）の発熱を低減する。すなわち、このようなターゲット（５２）（８１）（８３）（８５）（８７）（９１）は、このような冷却装置（７４）（９４，９５）が接合されたＸ線発生装置（１６）に適用されることもできる。
【００１４】
本発明によるＸ線発生装置（１６）は、荷電粒子（５７）のうちのターゲット（９２）を透過した荷電粒子（５７）が照射されることにより放射線（５９）を放射する他のターゲット（９３）を備えている。すなわち、本発明によるＸ線発生装置（１６）は、荷電粒子（５７）が照射されることにより放射線（５９）を放射するターゲット（９２、９３）を複数備えている。このとき、本発明によるＸ線発生装置（１６）は、ターゲット（９１）のうちの荷電粒子（５７）に照射される部分の単位面積当たりの発熱を低減することができ、ターゲット（９１）に照射する荷電粒子（５７）の線量を増加させることができ、放射する放射線（５９）の線量を増加させることができる。
【００１５】
本発明による放射線治療装置（３）は、本発明によるＸ線発生装置（１６）と、放射線（５９）が被検体（４３）の一部分に照射されるようにＸ線発生装置（１６）を支持する支持装置（１１，１２，１４，１５）とを備えていることが好ましい。
【００１６】
本発明によるＸ線発生装置製造方法は、ターゲット（５２）（８１）（８３）（８５）（８７）（９１）に荷電粒子（５７）が照射されたときにターゲット（５２）（８１）（８３）（８５）（８７）（９１）から放射される放射線（５９）の線量分布を取得するステップ（Ｓ２）と、その線量分布に基づいてターゲット（５２）（８１）（８３）（８５）（８７）（９１）の形状を設計変更するステップ（Ｓ１）とを備えていることが好ましい。または、本発明によるＸ線発生装置製造方法は、ターゲット（５２）（８１）（８３）（８５）（８７）（９１）に荷電粒子（５７）が照射されたときのターゲット（５２）（８１）（８３）（８５）（８７）（９１）の発熱量または温度分布を取得するステップ（Ｓ２）と、その発熱量または温度分布に基づいてターゲット（５２）（８１）（８３）（８５）（８７）（９１）の形状を設計変更するステップ（Ｓ１）とを備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるＸ線発生装置は、ターゲットが平坦であるときに比較して、荷電粒子に照射される部分の単位面積当たりの発熱を低減することができる。この結果、本発明によるＸ線発生装置は、そのターゲットに照射する荷電粒子の線量を増加させることができ、放射する放射線の線量を増加させることができ、放射線治療に利用されることに好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図面を参照して、本発明による放射線治療システムの実施の形態を記載する。その放射線治療システム１は、図１に示されているように、放射線治療装置制御装置２と放射線治療装置３とを備えている。放射線治療装置制御装置２は、パーソナルコンピュータに例示されるコンピュータである。放射線治療装置制御装置２は、双方向に情報を伝送することができるように放射線治療装置３に接続されている。
【００１９】
図２は、放射線治療装置３を示している。放射線治療装置３は、旋回駆動装置１１とＯリング１２と走行ガントリ１４と首振り機構１５とＸ線発生装置１６とを備えている。旋回駆動装置１１は、回転軸１７を中心に回転可能にＯリング１２を土台に支持し、放射線治療装置制御装置２により制御されて回転軸１７を中心にＯリング１２を回転させ、土台に対するＯリング１２の旋回角を出力する。回転軸１７は、鉛直方向に平行である。Ｏリング１２は、回転軸１８を中心とするリング状に形成され、回転軸１８を中心に回転可能に走行ガントリ１４を支持している。回転軸１８は、鉛直方向に垂直であり、回転軸１７に含まれるアイソセンタ１９を通る。回転軸１８は、さらに、Ｏリング１２に対して固定され、すなわち、Ｏリング１２とともに回転軸１７を中心に回転する。走行ガントリ１４は、回転軸１８を中心とするリング状に形成され、Ｏリング１２のリングと同心円になるように配置されている。放射線治療装置３は、さらに、図示されていない走行駆動装置を備えている。その走行駆動装置は、放射線治療装置制御装置２により制御されて回転軸１８を中心に走行ガントリ１４を回転させ、Ｏリング１２に対する走行ガントリ１４の走行角を出力する。
【００２０】
首振り機構１５は、走行ガントリ１４のリングの内側に固定され、Ｘ線発生装置１６が走行ガントリ１４の内側に配置されるように、Ｘ線発生装置１６を走行ガントリ１４に支持している。首振り機構１５は、パン軸２１およびチルト軸２２を有している。パン軸２１は、走行ガントリ１４に対して固定され、回転軸１８に交差しないで回転軸１８に平行である。チルト軸２２は、パン軸２１に直交している。首振り機構１５は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、パン軸２１を中心にＸ線発生装置１６を回転させ、チルト軸２２を中心にＸ線発生装置１６を回転させる。
【００２１】
Ｘ線発生装置１６は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、治療用放射線２３を放射する。治療用放射線２３は、パン軸２１とチルト軸２２とが交差する交点を通る直線に概ね沿って放射される。治療用放射線２３は、一様強度分布を持つように形成されている。治療用放射線２３は、さらに、一部が遮蔽されて治療用放射線２３が患者に照射されるときの照射野の形状が制御されている。
【００２２】
治療用放射線２３は、このようにＸ線発生装置１６が走行ガントリ１４に支持されることにより、首振り機構１５でＸ線発生装置１６がアイソセンタ１９に向かうように一旦調整されると、旋回駆動装置１１によりＯリング１２が回転し、または、その走行駆動装置により走行ガントリ１４が回転しても、常に概ねアイソセンタ１９を通る。即ち、走行・旋回を行うことで任意方向からアイソセンタ１９に向けて治療用放射線２３の照射が可能になる。
【００２３】
放射線治療装置３は、さらに、複数のイメージャシステムを備えている。すなわち、放射線治療装置３は、診断用Ｘ線源２４、２５とセンサアレイ３２、３３とを備えている。診断用Ｘ線源２４は、走行ガントリ１４に支持されている。診断用Ｘ線源２４は、走行ガントリ１４のリングの内側に配置され、アイソセンタ１９から診断用Ｘ線源２４を結ぶ線分とアイソセンタ１９からＸ線発生装置１６を結ぶ線分とがなす角が鋭角になるような位置に配置されている。診断用Ｘ線源２４は、放射線治療装置制御装置２により制御されてアイソセンタ１９に向けて診断用Ｘ線３５を放射する。診断用Ｘ線３５は、診断用Ｘ線源２４が有する１点から放射され、その１点を頂点とする円錐状のコーンビームである。診断用Ｘ線源２５は、走行ガントリ１４に支持されている。診断用Ｘ線源２５は、走行ガントリ１４のリングの内側に配置され、アイソセンタ１９から診断用Ｘ線源２５を結ぶ線分とアイソセンタ１９からＸ線発生装置１６を結ぶ線分とがなす角が鋭角になるような位置に配置されている。診断用Ｘ線源２５は、放射線治療装置制御装置２により制御されてアイソセンタ１９に向けて診断用Ｘ線３６を放射する。診断用Ｘ線３６は、診断用Ｘ線源２５が有する１点から放射され、その１点を頂点とする円錐状のコーンビームである。
【００２４】
センサアレイ３２は、走行ガントリ１４に支持されている。センサアレイ３２は、診断用Ｘ線源２４により放射されてアイソセンタ１９の周辺の被写体を透過した診断用Ｘ線３５を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ３３は、走行ガントリ１４に支持されている。センサアレイ３３は、診断用Ｘ線源２５により放射されてアイソセンタ１９の周辺の被写体を透過した診断用Ｘ線３６を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ３２、３３としては、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、Ｘ線ＩＩ（Ｉｍａｇｅ  Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）が例示される。
【００２５】
このようなイメージャシステムによれば、センサアレイ３２、３３により得た画像信号に基づき、アイソセンタ１９を中心とする透過画像を生成することができる。
【００２６】
放射線治療装置３は、さらに、センサアレイ３１を備えている。センサアレイ３１は、センサアレイ３１とＸ線発生装置１６とを結ぶ線分がアイソセンタ１９を通るように配置されて、走行ガントリ１４のリングの内側に固定されている。センサアレイ３１は、Ｘ線発生装置１６により放射されてアイソセンタ１９の周辺の被写体を透過した治療用放射線２３を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ３１としては、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、Ｘ線ＩＩ（Ｉｍａｇｅ  Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）が例示される。
【００２７】
放射線治療装置３は、さらに、カウチ４１とカウチ駆動装置４２とを備えている。カウチ４１は、放射線治療システム１により治療される患者４３が横臥することに利用される。カウチ４１は、図示されていない固定具を備えている。その固定具は、その患者が動かないように、その患者をカウチ４１に固定する。カウチ駆動装置４２は、カウチ４１を土台に支持し、放射線治療装置制御装置２により制御されてカウチ４１を移動させる。
【００２８】
図３は、Ｘ線発生装置１６を示している。Ｘ線発生装置１６は、電子ビーム加速装置５１とＸ線ターゲット５２と１次コリメータ５３とフラットニングフィルタ５４と線量計６１と２次コリメータ５５とマルチリーフコリメータ５６とを備えている。電子ビーム加速装置５１は、電子を加速して生成される電子ビーム５７をＸ線ターゲット５２に照射する。Ｘ線ターゲット５２は、高原子番号物質から形成されている。その高原子番号物質としては、タングステン、タングステン合金、金、タンタルが例示される。Ｘ線ターゲット５２は、電子ビーム５７が照射された際の制動放射により生成される放射線５９を放出する。放射線５９は、Ｘ線ターゲット５２が内部に有する点である仮想的点線源５８を通る直線に概ね沿って放射される。１次コリメータ５３は、高原子番号物質（たとえば、鉛、タングステン等）から形成され、所望の部位以外に放射線５９が照射されないように放射線５９を遮蔽する。フラットニングフィルタ５４は、アルミニウム等から形成され、概ね円錐形の突起が形成される板に形成されている。フラットニングフィルタ５４は、その突起がＸ線ターゲット側に面するように配置される。フラットニングフィルタ形状は、本フラットニングフィルタを通過した後に、その放射方向に垂直である平面の所定領域における線量が概ね一様に分布するように形成される。２次コリメータ５５は、高原子番号物質（鉛、タングステン等）から形成され、放射線６０が所望の部位以外に照射されないように放射線６０を遮蔽する。このようにして形成された一様強度分布を持つ放射線６０は、放射線治療装置制御装置２により制御を受けたマルチリーフコリメータ５６により、一部が遮蔽されて、別途構築した治療計画に基づく性状である治療用放射線２３を生成することになる。すなわち、マルチリーフコリメータ５６は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、放射線６０の一部を遮蔽して治療用放射線２３が患者に照射されるときの照射野の形状を制御する。
【００２９】
線量計６１は、透過する放射線の強度を測定する透過型電離箱であり、放射線６０が透過するように、１次コリメータ５３と２次コリメータ５５との間に配置されている。線量計６１は、透過する放射線６０の線量を測定し、その強度を放射線治療装置制御装置２に出力する。このような線量計６１は、非破壊的検証可能である点で好ましい。なお、線量計６１は、透過型電離箱と異なる他のＸ線強度検出器を適用することもできる。そのＸ線強度検出器としては、半導体検出器、シンチレーション検出器が例示される。半導体検出器またはシンチレーション検出器は、透過型電離箱のように放射線軌道上に代替設置することが困難であるためにその軌道外に配置することが好ましく、たとえば、アイソセンタ１９を隔ててＸ線発生装置１６に対向する位置に配置されるように走行ガントリ１４に固定される。電離箱は、一般に、時定数が数秒程度であり、応答性が悪い。半導体検出器またはシンチレーション検出器は、軌道外に配置されるときに電離箱より信号強度が低いという欠点があるが、電離箱より応答性がよくなり、好ましい。
【００３０】
電子ビーム加速装置５１は、電子線発生部６３と加速管６４とを備えている。電子線発生部６３は、カソード６６とグリッド６７とを備えている。加速管６４は、円筒形に形成され、その円筒の内部に適切な間隔で並ぶ複数の電極６８を備えている。放射線治療装置３は、さらに、カソード電源７０とグリッド電源６９とクライストロン５とを備えている。カソード電源７０は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、カソード６６が加熱されてカソード６６から所定の量の電子が放出されるように（すなわち、カソード６６が所定の温度で維持されるように）、カソード６６に電力を供給する。グリッド電源６９は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、電子線発生部６３から所定の量の電子だけが放出されるように、グリッド６７とカソード６６との間に所定の電圧を印加する。クライストロン５は、導波管８を介して加速管６４に接続されている。クライストロン５は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、加速管６４が電子線発生部６３から放出される電子を所定のエネルギーを有するまで加速するように、導波管８を介して加速管６４にマイクロ波を入射する。なお、クライストロン５は、他の高周波源に置換することができる。その高周波源としては、マグネトロン、多極管が例示される。
【００３１】
図４は、Ｘ線ターゲット５２を示している。Ｘ線ターゲット５２は、円錐の錐面に沿っている板に形成されている。Ｘ線ターゲット５２は、その円錐の軸７１が電子ビーム加速装置５１により生成される電子ビーム５７の照射軸に一致するように、配置されている。Ｘ線ターゲット５２は、軸７１に垂直である平面７２に縁７３が重なるように、形成されている。
【００３２】
なお、Ｘ線ターゲット５２は、一部分が図４に示される形状に形成されることができ、すなわち、図４に示される形状の縁７３に他の板状部分が一体に接合したような形状に形成されることもできる。
【００３３】
Ｘ線ターゲット５２は、図５に示されているように、冷却装置７４を備えている。冷却装置７４は、Ｘ線ターゲット５２に熱伝導可能に、Ｘ線ターゲット５２に接合されている。冷却装置７４は、内部に流路７５が形成されている。冷却装置７４は、流路７５に冷却水が流されることにより、Ｘ線ターゲット５２を冷却する。
【００３４】
図６は、放射線治療装置３を製造する方法を示している。設計者は、まず、Ｘ線ターゲット５２の形状を設計する（ステップＳ１）。設計者は、その作成されたＸ線ターゲットに電子ビームを照射されたときの、そのＸ線ターゲットの発熱量または温度分布の状態を把握評価し（ステップＳ２）、そのＸ線ターゲットから放射される放射線の線量分布を把握評価する（ステップＳ３）。その把握評価方法としては、実験による方法、シミュレーションによる方法とが例示される。その実験による方法では、設計者は、その設計された形状に形成されたＸ線ターゲットを作成して、そのＸ線ターゲットに電子ビームを照射して、そのＸ線ターゲットの発熱量、温度分布の状態を測定し、そのＸ線ターゲットから放射される放射線の線量分布を測定する。そのシミュレーションによる方法では、設計者は、その設計された形状に形成されたＸ線ターゲットの数学的モデルを作成して、そのＸ線ターゲットに電子ビームが照射されることをシミュレーションして、そのＸ線ターゲットの発熱の状態を計算し、そのＸ線ターゲットから放射される放射線の線量分布を計算する。
【００３５】
設計者は、その把握評価結果が適切でないときに（ステップＳ４、ＮＯ）、再度ステップＳ１を実行し、Ｘ線ターゲット５２の形状を設計変更し（ステップＳ１）、再度、その形状に形成されたＸ線ターゲットの発熱または温度分布の状態を把握評価し（ステップＳ２）、そのＸ線ターゲットから放射される放射線の線量分布を把握評価する（ステップＳ３）。すなわち、設計者は、その評価結果が適切になるまで、ステップＳ１〜ステップＳ４を繰り返し実行する。
【００３６】
設計者は、その評価結果が適切であるときに（ステップＳ４、ＹＥＳ）、たとえば、電子ビーム５７の照射中のＸ線ターゲットが所定の温度より高くならないで、かつ、電子ビーム５７の照射軸に沿った狭い範囲にＸ線ターゲットが高線量の放射線を放射するときに、その設計された形状にＸ線ターゲット５２を製造し（ステップＳ５）、そのＸ線ターゲット５２を備えるＸ線発生装置１６を製造し（ステップＳ６）、そのＸ線発生装置１６を備える放射線治療装置３を製造する（ステップＳ７）。
【００３７】
図７は、Ｘ線ターゲット５２に電子ビーム５７が照射されたときにＸ線ターゲット５２から放射されるＸ線の線量を示している。Ｘ線ターゲット５２のうちの円錐の軸７１の近傍の点７６から放射されるＸ線は、軸７１に沿って放射されるＸ線の線量が最も大きく、軸７１とのなす角が大きい方向ほどそのＸ線の線量が小さい。Ｘ線ターゲット５２のうちの軸７１から離れた点７７から放射されるＸ線は、Ｘ線ターゲット５２自身により減衰するために、Ｘ線ターゲット５２の法線方向に近いある方向に沿って放射されるＸ線の線量が最も大きく、その方向とのなす角が大きい方向ほどその線量が小さい。すなわち、Ｘ線ターゲット５２は、ターゲット角度θ（電子ビーム５７の照射方向とＸ線ターゲット５２の表面とのなす角）と厚さｄとが適切に設計されることにより、Ｘ線ターゲット５２から放射されるＸ線の線量分布を設計することができ、たとえば、Ｘ線ターゲット５２が電子ビーム５７の上流側に凸であるときに、Ｘ線の線量分布を中央の軸７１上に集中させることができ、電子ビーム５７の照射軸に沿った狭い範囲に高線量率のＸ線を生成することができる。
【００３８】
図８は、ある厚さに形成されたＸ線ターゲットのターゲット角度θを変化させたときに、アイソセンタ１９に照射される治療用放射線２３のＸ線線量率の変化を示している。その変化７９は、ターゲット角度θがある角度θ１より小さいときに、ターゲット角度θが大きくなるにつれてＸ線線量率が大きくなり、ターゲット角度θが角度θ１より大きいときに、ターゲット角度θが大きくなるにつれてＸ線線量率が小さくなることを示している。すなわち、変化７９は、平坦であるＸ線ターゲットと比較して、曲面に形成されるＸ線ターゲット５２から放射される放射線の線量率が大きいことを示している。変化７９は、さらに、Ｘ線ターゲット５２のターゲット角度θを適切に設計することにより、Ｘ線ターゲット５２から放射される放射線の線量率を向上させることができることを示している。
【００３９】
すなわち、放射線治療装置３の設計者は、図６のフローを実行することにより、Ｘ線ターゲット５２から放射される放射線の線量率を向上させるように、電子ビーム５７の照射軸に沿った狭い範囲に高線量率のＸ線を生成するように、Ｘ線ターゲット５２のターゲット角度θを適切に設計することができる。
【００４０】
さらに、Ｘ線ターゲット５２は、平坦であるＸ線ターゲットに比較して、電子ビーム５７に照射される部分の面積が大きい。このため、Ｘ線ターゲット５２は、平坦であるＸ線ターゲットに比較して、電子ビーム５７に照射される部分の単位面積当たりの発熱を低減することができる。この結果、Ｘ線ターゲット５２は、照射される電子ビーム５７の線量を増加させることができ、放射する放射線５９の線量を増加させることができる。
【００４１】
なお、Ｘ線ターゲット５２は、電子ビーム５７の下流側に凸である形状に形成されることもできる。このとき、Ｘ線ターゲット５２は、Ｘ線の線量分布を中央の軸７１上に集中させることができないが、電子ビーム５７の上流側に凸であるＸ線ターゲットと同様にして、電子ビーム５７に照射される部分の単位面積当たりの発熱を低減することができ、照射される電子ビーム５７の線量を増加させることができ、放射する放射線５９の線量を増加させることができる。
【００４２】
放射線治療システム１を用いた放射線治療では、ユーザが、まず、治療計画を作成する。その治療計画は、患者４３の患部に治療用放射線２３を照射する照射角度と、その各照射角度から照射する治療用放射線２３の線量および性状とを示している。ユーザは、放射線治療装置３のカウチ４１に患者４３を固定する。放射線治療装置制御装置２は、その治療計画により示される照射角度で治療用放射線２３が患者４３に照射されるように、旋回駆動装置１１と走行駆動装置とカウチ駆動装置４２とを用いて、Ｘ線発生装置１６と患者４３とを位置合わせする。
【００４３】
次いで、放射線治療装置制御装置２は、追尾動作と照射動作とを繰り返して実行する。その追尾動作では、放射線治療装置制御装置２は、放射線治療装置３のイメージャシステムにより撮像された画像に基づいて患部位置を算出する。放射線治療装置制御装置２は、治療用放射線２３がその患部位置を透過するように首振り機構１５を用いてＸ線発生装置１６を駆動する。その照射動作では、放射線治療装置制御装置２は、その追尾動作によりＸ線発生装置１６が移動した直後にＸ線発生装置１６を用いて治療用放射線２３をその患部に照射する。
【００４４】
放射線治療装置３は、Ｘ線発生装置１６が発生させることができる治療用放射線の線量率を大きくすることができることから、放射線治療にかかる時間を短縮することができ、患者の負担を軽減することができる。たとえば、患部の動きを止めるために放射線照射中に息止めする必要があるときには、患者４３が息止めする時間を短縮することができる。
【００４５】
Ｘ線ターゲット５２は、円錐状と異なる他の形状に形成されることもできる。
図９は、他の形状に形成されたＸ線ターゲットを示している。そのＸ線ターゲット８１は、球面に沿っている板に形成されている。Ｘ線ターゲット５２は、その球の軸７１が電子ビーム加速装置５１により生成される電子ビーム５７の照射軸に一致するように、配置されている。Ｘ線ターゲット８１は、軸７１に垂直である平面７２に縁８２が重なるように、形成されている。Ｘ線ターゲット８１は、既述の実施の形態におけるＸ線ターゲット５２と同様にして、Ｘ線ターゲット５２から放射される放射線の線量率を向上させることができ、Ｘ線の線量分布を中央の軸７１上に集中させることができ、電子ビーム５７の照射軸に沿った狭い範囲に高線量率のＸ線を生成することができる。
【００４６】
図１０は、さらに他の形状に形成されたＸ線ターゲットを示している。そのＸ線ターゲット８３は、楕円が軸７１を中心に回転して形成される回転楕円面に沿っている板に形成されている。このとき、その楕円の軸は、軸７１に一致するように配置される。Ｘ線ターゲット５２は、その回転楕円面の軸７１が電子ビーム加速装置５１により生成される電子ビーム５７の照射軸に一致するように、配置されている。Ｘ線ターゲット８３は、軸７１に垂直である平面７２に縁８４が重なるように、形成されている。なお、図１０には、Ｘ線ターゲット８３の形状は、楕円の長軸が軸７１に一致する回転楕円面が適用されているが、楕円の短軸が軸７１に一致する回転楕円面が適用されることもできる。Ｘ線ターゲット８３は、既述の実施の形態におけるＸ線ターゲット５２と同様にして、Ｘ線ターゲット５２から放射される放射線の線量率を向上させることができ、Ｘ線の線量分布を中央の軸７１上に集中させることができ、電子ビーム５７の照射軸に沿った狭い範囲に高線量率のＸ線を生成することができる。
【００４７】
図１１は、さらに他の形状に形成されたＸ線ターゲットを示している。そのＸ線ターゲット８５は、角錐の錐面に沿っている板に形成されている。Ｘ線ターゲット５２は、その角錐の軸７１が電子ビーム加速装置５１により生成される電子ビーム５７の照射軸に一致するように、配置されている。Ｘ線ターゲット８５は、軸７１に垂直である平面７２に縁８６が重なるように、形成されている。Ｘ線ターゲット８５は、既述の実施の形態におけるＸ線ターゲット５２と同様にして、Ｘ線ターゲット５２から放射される放射線の線量率を向上させることができ、Ｘ線の線量分布を中央の軸７１上に集中させることができ、電子ビーム５７の照射軸に沿った狭い範囲に高線量率のＸ線を生成することができる。
【００４８】
図１２は、さらに他の形状に形成されたＸ線ターゲットを示している。そのＸ線ターゲット８７は、適当な図形が軸７１を中心に回転して形成される曲面に沿っている板に形成されている。Ｘ線ターゲット５２は、その軸７１が電子ビーム加速装置５１により生成される電子ビーム５７の照射軸に一致するように、配置されている。Ｘ線ターゲット８７は、軸７１に垂直である平面７２に縁８８が重なるように、形成されている。Ｘ線ターゲット８７は、さらに、平面７２より電子ビーム加速装置５１の側に配置されるように形成されている。Ｘ線ターゲット８７は、既述の実施の形態におけるＸ線ターゲット５２と同様にして、Ｘ線ターゲット５２から放射される放射線の線量率を向上させることができ、Ｘ線の線量分布を中央の軸７１上に集中させることができ、電子ビーム５７の照射軸に沿った狭い範囲に高線量率のＸ線を生成することができる。
【００４９】
Ｘ線ターゲットは、軸７１を中心に１／ｎ回転（ｎは自然数）させる回転操作に関して対称である形状以外の形状に形成されることもできる。電子ビーム５７は、一般に、その照射軸に対して対称でない。設計者は、図６のフローを実行して適切にＸ線ターゲットを設計することにより、照射軸に対して対称でない電子ビーム５７が照射されたときに、電子ビーム５７の照射軸に対称である放射線を放射するＸ線発生装置を製造することができる。Ｘ線ターゲットは、さらに、平坦なシートを切断・伸縮させないで形成される形状に形成されることもできる。このような形状によれば、Ｘ線ターゲットは、平坦な板を折り曲げる加工のみで製造されることができ、好ましい。
【００５０】
図１３は、さらに他の形状に形成されたＸ線ターゲットを示している。そのＸ線ターゲット９１は、第１Ｘ線ターゲット９２と第２Ｘ線ターゲット９３と第１冷却装置９４と第２冷却装置９５とを備えている。第１Ｘ線ターゲット９２は、既述の実施の形態におけるＸ線ターゲット５２と同様の形状に形成され、さらに、電子ビーム５７の一部が透過するように形成されている。第２Ｘ線ターゲット９３は、第１Ｘ線ターゲット９２と同様の形状に形成され、第１Ｘ線ターゲット９２より電子ビーム５７の下流側に配置されている。第１冷却装置９４は、第１Ｘ線ターゲット９２に熱伝導可能に、第１Ｘ線ターゲット９２に接合されている。第１冷却装置９４は、内部に流路９６が形成されている。第１冷却装置９４は、流路９６に冷却水が流されることにより、第１Ｘ線ターゲット９２を冷却する。第２冷却装置９５は、第２Ｘ線ターゲット９３に熱伝導可能に、第２Ｘ線ターゲット９３に接合されている。第２冷却装置９５は、内部に流路９７が形成されている。第２冷却装置９５は、流路９７に冷却水が流されることにより、第２Ｘ線ターゲット９３を冷却する。
【００５１】
このようなＸ線ターゲット９１は、電子ビーム５７が照射されて制動放射により放射線を生成するＸ線ターゲットが１つであるものに比較して、電子ビーム５７に照射される部分の単位面積当たりの発熱を低減することができる。この結果、Ｘ線ターゲット９１は、照射される電子ビーム５７の線量を増加させることができ、放射する放射線５９の線量を増加させることができる。なお、Ｘ線ターゲット９１は、電子ビームの一部ががＸ線ターゲットを透過し、かつ、その透過した電子ビームが他のＸ線ターゲットに照射されるように、重ねて配置されるＸ線ターゲットを３枚以上備えることもできる。このとき、Ｘ線ターゲット９１は、同様にして、電子ビーム５７に照射される部分の単位面積当たりの発熱を低減することができ、照射される電子ビーム５７の線量を増加させることができ、放射する放射線５９の線量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明による放射線治療システムの実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図２は、放射線治療装置を示す斜視図である。
【図３】図３は、Ｘ線発生装置を示す断面図である。
【図４】図４は、Ｘ線ターゲットを示す斜視図である。
【図５】図５は、Ｘ線ターゲットを示す断面図である。
【図６】図６は、本発明によるＸ線発生装置製造方法の実施の形態を示すフローチャートである。
【図７】図７は、Ｘ線ターゲットに電子ビームが照射されたときにＸ線ターゲットから放射されるＸ線の線量を示す図である。
【図８】図８は、ターゲット角度を変化させたときにアイソセンタに照射される治療用放射線のＸ線線量率の変化を示すグラフである。
【図９】図９は、他のＸ線ターゲットを示す斜視図である。
【図１０】図１０は、さらに他のＸ線ターゲットを示す斜視図である。
【図１１】図１１は、さらに他のＸ線ターゲットを示す斜視図である。
【図１２】図１２は、さらに他のＸ線ターゲットを示す斜視図である。
【図１３】図１３は、さらに他のＸ線ターゲットを示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  ：放射線治療システム
２  ：放射線治療装置制御装置
３  ：放射線治療装置
５  ：クライストロン
８  ：導波管
１１：旋回駆動装置
１２：Ｏリング
１４：走行ガントリ
１５：首振り機構
１６：装置
１７：回転軸
１８：回転軸
１９：アイソセンタ
２１：パン軸
２２：チルト軸
２３：治療用放射線
２４：診断用Ｘ線源
２５：診断用Ｘ線源
３１：センサアレイ
３２：センサアレイ
３３：センサアレイ
３５：診断用Ｘ線
３６：診断用Ｘ線
４１：カウチ
４２：カウチ駆動装置
４３：患者
５１：電子ビーム加速装置
５２：Ｘ線ターゲット
５３：１次コリメータ
５４：フラットニングフィルタ
５５：２次コリメータ
５６：マルチリーフコリメータ
５７：電子ビーム
５８：仮想的点線源
５９：放射線
６０：放射線
６１：線量計
６３：電子線発生部
６４：加速管
６６：カソード
６７：グリッド
６８：複数の電極
６９：グリッド電源
７０：カソード電源
７１：軸
７２：平面
７３：縁
７４：冷却装置
７５：流路
【図１】
2009109207.tif 000003
【図２】
2009109207.tif 000004
【図３】
2009109207.tif 000005
【図４】
2009109207.tif 000006
【図５】
2009109207.tif 000007
【図６】
2009109207.tif 000008
【図７】
2009109207.tif 000009
【図８】
2009109207.tif 000010
【図９】
2009109207.tif 000011
【図１０】
2009109207.tif 000012
【図１１】
2009109207.tif 000013
【図１２】
2009109207.tif 000014
【図１３】
2009109207.tif 000015