三菱重工技報 Vol.46 No.1 (2009) 新製品・新技術/サービス特集

特 集 論 文29

がんの最新鋭治療装置“MHI-TM2000”
Development of State-of-the-art Medical Treatment Machine“MHI-TM2000”

平井 悦郎

佃Etsuro Hirai

Kazuhiro Tsukuda

和弘

神納 祐一郎

三浦 禎雄

Yuichiro Kamino

Sadao Miura

高山 賢二

青井 辰史

Kenji Takayama

Tatsufumi Aoi|1. はじめに
近年，社会の少子高齢化が進む中で高齢者のがん患者が急増しているが，治療しながら患者が充実感や満足感を持って日常生活を送ることができる，いわゆる QOL（Quality of Life）の向上が求められている．
放射線治療は，がんの治療法として手術や化学療法とともに３つの大きな柱の一つであり，高齢化社会に対応した患者に優しい治療法として期待されている．
当社では産業機械分野で培ったシステムインテグレーションの経験・技術を基に，京都大学，先端医療センターと共同で同装置の開発・製造に積極的に取り組んでいる．
本稿では開発した最新鋭治療装置について紹介する．

|2. 構成及び特徴
当社が開発した放射線治療装置 MHI-TM2000 は，X 線透視と治療を融合させた画像支援高精度放射線治療（Image Guided Radiotherapy (IGRT)）を実現する装置である．
その本体には，当社が培ってきた，工作機械で要求される微小位置決め技術や印刷機械で培った画像処理技術，製鉄機械分野のシステム制御技術や大型加速器の製造開発などの知見を最大限に反映したユニークな構造を採用している(図１)(1)．

図１ 構成図 ＭＨＩ-ＴＭ2000 の構造概要を示す．

(1) 構造本体フレームに高剛性のリング型ガントリを採用している．歪（ゆが）み変形が小さくできるので，高い位置決め精度が実現できるとともに，患者が乗るカウチを移動させることなく，中央カウチ上のアイソセンタと呼ばれる中心位置の患部に対して全周方向からのＸ線照射治療が可能である．

三菱重工技報 Vol.46 No.1 (2009)30(2) (財)理化学研究所，高エネルギー加速器研究機構(ＫＥＫ)と当社が共同して独自に開発したコンパクト C バンド定在波型加速管を搭載している．加速周波数には一般治療装置に用いられるものの２倍の周波数（5.712ＧＨｚ）を採用し，ビームの安定性を保ちつつ，サイズを３分の１と超小型・軽量化した．C バンドタイプでは世界で初めて治療装置に採用された．これにより，後述のジンバル機構への搭載が可能になった．また，加速管の運転時の熱膨張に応じて加速周波数を調整する必要があるが，広帯域の新しい最適周波数制御方式を採用し，出力安定性を確保している(2)．
(3) ２対のｋＶ Ｘ線透視イメージングシステムを搭載している．患者のあらゆる角度からの高画質３次元静止画像の撮影が行える，正確な照射位置確認のためのイメージング機能を搭載している．また，１対のイメージングシステムを利用して回転撮影する事により，従来のスライスＣＴと遜色無いコーンビームＣＴ画像を短時間で得る機能を有している．これらの透過画像から患部を自動で認識するアルゴリズムも備えている．
(4) 治療用Ｘ線を発生するＸ線ヘッドには，ジンバル機構と呼ばれる首振り機能を設けている(図２)．加速管はジンバル機構上に搭載され，ガントリの機械的なたわみによる照射位置のずれを補正することにより，高精度な位置決めを実現している．
(5) 患者が乗るカウチは，３軸（図３）又は５軸方向に高精度で移動可能であり，アイソセンタへの位置決め補正が可能である．体表面のＩＲマーカとＩＲカメラを組み合わせたシステムを用いて，精度良く補正を行うことができる．
(6) 治療用Ｘ線は，新規開発した高精度高速応答のＭＬＣ（Ｍｕｌｔｉ Leaf Collimator）を用いて所望のビーム形状に整形され，最適な照射パターンで照射が可能である． また，治療用Ｘ線の画像はＥＰＩＤ（Electronic Portal Imaging Device）を用いて撮像記録することができる．

図２ ジンバル機構模式図
ジンバル機構の動作及びビーム位置変化との関係を示す．

図３ カウチ移動方向模式図
３軸カウチの移動方向を示すイメージ図

このように，本装置では高精度照射でかつ多方向から放射線照射治療を行うことができるので，正常組織への照射を回避した被曝量を低減した治療を行うことができる．また，画像支援機能が充実しており，短時間での治療が行えるので，１台の装置で多数の患者への治療を実施できる．

|3. 装置性能
ＭＨＩ-ＴＭ2000 における照射治療の典型的なフローを図４に示す．本装置の主な性能例について紹介する．
(1) 照射位置精度
リングに沿って加速管ヘッドが回転するが，自重によるたわみが生じる．ジンバル機構を用いて加速管ヘッドの微調整を行い，照射照準がアイソセンタへ向くように自動で補正する．補正三菱重工技報 Vol.46 No.1 (2009)31

ずれ量のしきい値も任意設定可能である．Ｘ線の静的照射位置決め精度として，リング型ガント
リ 360°回転時のアイソセンタを照準とする実効値精度は 0.1ｍｍ以内を実現している．脳などの高精度照射が必要な患部にも対応できる仕様である．
(2） 画像照合機能
治療計画用ＣＴからの画像と，イメージングシステムのＸ線画像をモニタ上で画像照合することにより，アイソセンタからの位置ずれ量を短時間で算出できる．本照合は手動/自動の２方式から選択可能である．
例えば，手動照合の場合，参照用画像（左側），イメージングシステム画像（右側）を表示し，マウスで合わせたい部位の画像を選択すると位置ずれ量が算出できる（図５）．
（3） 安全対策
医療装置として，安全性の確保は大きな要件である．特に放射線について，患者平面における漏洩線量 1/1 000 以下を確保している．また，故障に対する対策として，物理的に故障の余地の無い対策を取るか，主副の独立した冗長性のあるシステム構成を採用している．また，電源，線量計システム，制御システムなどに対して各々独立したインタロック制御を行って高い安全性を確保している．

図４ 治療の流れ
本装置での典型的治療フロー例

図５ Ｘ線画像照合例（手動）Ｘ線画像照合のイメージ例を示す．

|4. システム仕様
システム仕様を表１に示す．Ｘ線エネルギーは中性子発生の恐れが無い６ＭｅＶを選定している．定位照射による脳，頭頚部，肺などの治療や，ＩＭＲＴとの組み合わせにより前立腺，すい臓などの深部臓器にも対応可能である．治療計画の効率化を促進し，高精度な治療をサポートする最新のソフトウエアもオプション対応している．
表１ システム主要仕様諸元項目
電子加速エネルギー
X 線吸収線量X 線照射野（最大）定格治療距離高周波電源
ヘッド回転角度
ヘッド回転速度
リング旋回角度
ジンバル駆動範囲
カウチ 外形寸法
MLC タイプ
重 量

仕(MeV)(cGy/min)
(mm)
(MW)
(°)
(°/ s)(°)(°) / [(mm)]
(mm)
(kg)

様
６500
150×150
1 000
クライストロン ４−185～＋185７±60±2.5 / [±44]450×2 200×1 100
シングルフォーカス
約 12 000三菱重工技報 Vol.46 No.1 (2009)32|5. まとめ
ＭＨＩ-ＴＭ2000 は米国ＦＤＡ（Food and Drug Administration）及び日本の薬事承認の型式認定を受けており，2008/4 から市場投入され，現在神戸にある先端医療センターにおいて臨床適用を進めており，治療実績を積み信頼性データを取得している．
今後，透視画像から動く患部を自動認識するシステムの開発や当該機能の追加，さらに患者，医師の方々のニーズに合わせた開発を進めていきたい．
本開発を進めるにあたり、多大なるご指導と激励を賜りました京都大学医学研究科 平岡眞寛教授、先端医療センター 小久保雅樹 放射線治療研究グループリーダーを始めとする京都大学、先端医療センター関係者に深く感謝いたします．

参考文献（1）Y. Kamino, et.al, Development of a Four-dimensional Image-guided Radiotherapy System with a Gimbaled
X-ray Head, Int. J. Radiat. Oncol., Biol., Phys. 66, (2006) p. 271-p.278（２）Y. Kamino, et.al,

Development of a New Concept Automatic Frequency Controller for an Ultra-small

C-band Linear Accelerator Guide, Med. Phys. 34,（2007） p.3 243-p.3 249

執筆者紹介
平井悦郎
広島製作所
機械ﾌﾟﾗﾝﾄ技術部
医療ｼｽﾃﾑ技術課
課長 工博

佃 和弘
広島製作所
機械ﾌﾟﾗﾝﾄ技術部
医療ｼｽﾃﾑ技術課
主席

神納祐一郎
名古屋航空宇宙システム製作所
所長室
主幹

三浦禎雄
プラント・交通シス
テム事業センター
接合製品事業課
主席

高山賢二
広島製作所
機械ﾌﾟﾗﾝﾄ技術部
医療ｼｽﾃﾑ技術課

青井辰史
技術本部
広島研究所
制御システム研究室 主席