JP4279565B2

JP4279565B2 - Slender X-ray irradiation tool

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Publication number: JP4279565B2
Application number: JP2003018480A
Authority: JP
Inventors: 一夫今崎
Original assignee: 財団法人レーザー技術総合研究所
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2023-01-28
Also published as: JP2004229698A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、体内深部の癌細胞をＸ線照射により有効、確実に破壊し得る細長型Ｘ線照射具及びこれを用いた放射線治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
癌摘出のためには外科的な手術が一般的であるが、体内深部あるいは広範囲に分散した癌ではその適用が困難な場合があり、特に老齢者では一層困難である。このため、外科的な手術のような患者に大きな負担がかからずに対象の癌のみを有効に、確実に破壊することができる手段が種々研究され、提案されている。その主な手段として、小型放射性物質キャピラリ挿入による放射線を用いる手段、重粒子加速器で高エネルギ化された重粒子を照射する癌治療装置、あるいは高エネルギＸ線の照射による癌治療装置等が知られている。
【０００３】
上記放射性物質キャピラリは、直径２ｍｍ以下のキャピラリ内にイリジウムなどのガンマ線源やリンなどの放射性物質を詰め込んだものであるが、常時放射線を放出しているため取扱いが難しく、常に危険を伴い、かつ放射線のエネルギが高いため周辺に及ぼす影響が大きい。
【０００４】
高エネルギの重粒子の照射による癌治療装置は、イオン化された粒子を多段状に設けた線型加速器や主加速器のシンクロトロンで高エネルギ状態に加速し、これを治療室内の照射器へ導いて人体に照射するようになっており、極めて大規模な設備である。従って、設備が複雑で大規模であるため建設費用が高価であり、我国では全国で未だ数箇所で稼動するだけである。
【０００５】
高エネルギＸ線を照射するＸ線治療装置のＸ線源の一例として、特開２０００−２０８２９４号公報に開示された「超小型Ｘ線発生装置」が公知である。この装置は、血管内や人体内の癌などを照射線で治療することを目的とし、直径２ｍｍ以下の絶縁材で囲まれた可撓性ケーブル内に芯線を含み、ケーブル先端部は、高真空度のチャンバ内に芯線の端を冷陰極として突出させ、チャンバ内には冷陰極と対向してタングステンなどの材料で形成されたターゲットと、隣接してゲッタ部とが設けられ、冷陰極に高電圧の短いパルス電圧を印加して先端から高電界放出による電子を発生し、この電子ビームがターゲットに衝突するとＸ線を発生し、発生したＸ線を先端部の一面に設けた窓から外部へ放出するように形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した重粒子照射による癌治療装置は、重粒子を人体に照射した場合、粒子線のエネルギは体内奥に進むにつれて徐々にエネルギを失って同じエネルギの粒子は同じ位置に止まり、その止まる直前に高い線量を対象部位に与えることができ、従って止まる位置を癌の位置に合わせておけば高い線量の重粒子により癌を破壊でき、かつ正常組織に対する障害をできるだけ低くすることができるという特性を有するため、患者に大きな負担を与えることなく治療ができるという利点を有する。
【０００７】
しかしながら、前述したように、この装置は大規模な設備を建設する必要があるため、建設費用は巨額であり、現状では例えば数百億円かかると言われており、従って既に建設された設備は日本全国で数箇所あるが、この設備はどんな病院でも設置できるというものではなく、この設備による治療を受けることができる患者数は限られているという不都合がある。
【０００８】
これに対し、前記特許公報に示されたＸ線治療装置は、ケーブル先端部を体内に挿入する内挿型として形成され、ケーブル先端内で発生したＸ線を直接に直近の患部に照射するように構成されているため患部に必要なＸ線量を確保できるという利点がある。しかしながら、この公報によるＸ線治療装置ではケーブル先端内でＸ線を発生させる形式として、ケーブル先端内の最先端位置に設けた金属ターゲットに対し少し手前位置に冷陰極を設け、この冷陰極に高電圧のパルス電圧を印加する形式を採用している。
【０００９】
このため、この冷陰極へ高電圧を送る芯線の周囲は高耐圧絶縁材で囲み、絶縁破壊が生じないようにしている。しかし、このような絶縁材で囲んであっても、絶縁材の欠陥や耐久性の劣化により治療中に絶縁破壊がいつかは生じるという危険性が高く、安全性という点でその形式自体に問題がある。
【００１０】
この発明は、上記の問題に留意して、人体内の癌細胞を治療するため対象部位の直近で必要な線量のＸ線を発生させるか、又は直近まで伝送して高効率に、かつ体内深部や老齢者であっても身体に負担の少ない、しかも超小型で安価な細長型Ｘ線照射具及びこの照射具を備えた照射線治療装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記の課題を解決する手段としてレーザ光の伝送ケーブル、冷却媒体の伝送管、及び真空吸引管を少なくとも含む可撓性の複合ケーブルと、この複合ケーブル端に接続されるＸ線照射用の端末ヘッドとを備え、複合ケーブルは前記伝送ケーブル、伝送管、吸引管を保護材で囲んで一体化した細長ケーブルとし、端末ヘッドは中空部材内に吸引管により吸引して真空チャンバを形成し、この真空チャンバ内にＸ線発生用のターゲット材と集光手段とを設けて成り、前記端末ヘッドを体内に挿入し、伝送ケーブルからのレーザ光を集光手段を介してターゲット材に照射し、これにより発生するＸ線を中空部材の一側壁に設けた収束窓部で収束、透過させて対象部位を照射するように構成した内挿型細長型Ｘ線照射具としたのである。
【００１２】
そして、前記構成のＸ線照射具をレーザ発生装置などに接続して次のような放射線治療装置を構成することができる。即ち、伝送ケーブルにレーザ光を送るレーザ発生ユニットと、伝送管に冷却媒体を輸送、回収する冷却ポンプユニットと、吸引管を介して真空チャンバ内を吸引する吸引ポンプユニットとを上記内挿型細長型Ｘ線照射具の複合ケーブルに接続し、Ｘ線を端末ヘッドより放射して対象部位の照射を行なえるように構成した放射線治療装置とすることができる。
【００１３】
上記細長型Ｘ線照射具及び放射線治療装置は、Ｘ線を発生させ、照射する端末ヘッドを体内に挿入して使用する内挿型の照射具を用いる。又、Ｘ線は体外から伝送されるレーザ光を端末ヘッド内のターゲットに照射して発生させる。Ｘ線はレーザ光を集光手段で集光してターゲット上で発生するが、その際レーザ光のエネルギの多くは熱に変換されるため端末ヘッド内が高温となり、これを冷却する冷却手段が必要である。さらに、端末ヘッド内の空気分子とＸ線の衝突を防止するため、端末ヘッド内は真空チャンバとする必要がある。
【００１４】
このため、レーザ光を送る伝送ケーブルは冷却媒体の伝送管と真空吸引管と一体の複合ケーブルとし、かつ端末ヘッド内を冷却、吸引してレーザ光をターゲットに照射するようにしている。従って、複合ケーブル及び端末ヘッドを細く形成し、かつ所定長さとすることにより体内へ小さな挿入口から挿入し、その端末ヘッド内でＸ線を発生させて体内の患部の直近で発生したＸ線を減衰させることなく患部に照射できる。この場合のＸ線量は１ＫｅＶ〜５０ＫｅＶ程度で１０Ｇｙ前後のＸ線量が必要とされるが、上記形式のＸ線照射具では１ＧＷ程度の高繰返し短パルスレーザを用いることにより十分確保できる。
【００１５】
発生したＸ線は、端末ヘッドから外部へ放射される際に端末ヘッドの中空部材の一側壁に収束窓部を設けて所定径に収束させるようにしているため、Ｘ線は無制限に分散されることなく患部の所定範囲に収束されて効率よく照射される。なお、上記細長型の複合ケーブルは、さらに照明用及び対象部位を監視するための画像光用の光ファイバケーブルを含めるとよい。これらのケーブル、伝送管を１つの細い直径数ｍｍ以下のケーブルとすれば、体内深部や老人であっても身体に与える負担が少なくて済む。
【００１６】
照明用及び画像光用の光ファイバケーブルを備えている場合は、その端部から予め照明光により患部を照射し、その位置、状態を画像光として検出し、その画像光を外部へ送出して画面上で確認し、その後上述したＸ線の照射をすれば確実な作用が得られる。
【００１７】
前記課題を解決するもう１つの手段として、レーザ光の伝送ケーブル、及び真空吸引管を少なくとも含む可撓性の複合ケーブルと、この複合ケーブル端に接続されるＸ線照射用の端末ヘッドとを備え、複合ケーブルは前記伝送ケーブル及び吸引管を保護材で囲んで一体化した細長ケーブルとし、端末ヘッドは中空部材内に吸引管により吸引して真空チャンバを形成しているとともに、所定長さのＸ線伝送管が接続され、前記真空チャンバ内にＸ線発生用のターゲット材と集光部材とを設けて成り、前記Ｘ線伝送管を体内に挿入し、体外の端末ヘッドにおいて、伝送ケーブルからのレーザ光を集光部材を介してターゲット材に照射し、これにより発生するＸ線を前記Ｘ線伝送管へ送り、そのＸ線伝送管の出力側端に設けた収束窓部を経てＸ線を送り出し対象部位を照射するように構成した外挿型細長型Ｘ線照射具とすることもできる。
【００１８】
このＸ線照射具は、使用の際に端末ヘッドが体外に位置するため、外挿型である。このため、Ｘ線の発生の際に伴う発熱作用により身体に直接の影響を与えることがなく、従って冷却媒体用の伝送管は設けられていない。しかし、体外に位置する端末ヘッド内で発生するＸ線をＸ線量が減衰することなく照射するためにはＸ線を体内へ伝送する必要がある。そこで、このＸ線照射具では端末ヘッドに所定長さのＸ線伝送管を接続しているのである。
【００１９】
Ｘ線伝送管は端末ヘッド内で発生したＸ線を体外から体内へと送りＸ線量を減衰させることなく患部へＸ線を照射できる。このＸ線伝送管は放射端側を収束させた形状とし、これによりＸ線を所定サイズに収束して照射できる。従って、Ｘ線は体外で発生させる形式であっても、Ｘ線を患部の直近まで送り込んで照射できる。
【００２０】
前記課題を解決するさらにもう１つの手段として、高電圧を伝送する可撓性の高電圧ケーブル及び可撓性の真空吸引管と、高電圧ケーブル端に接続されるＸ線照射用の端末ヘッドとを備え、高電圧ケーブルは高電圧を送る導体の外周を絶縁材、外導体、及び保護材で囲んだ細長ケーブルとし、端末ヘッドは高電圧ケーブルの端に外導体を突出させた中空部材内にターゲット材を設け、その内部を吸引管により吸引して真空チャンバを形成し、このチャンバ内へ高電圧導体の端に陰極端子を形成し、端末ヘッドの端にはＸ線伝送管を接続し、そのＸ線伝送管を体内に挿入し、体外の端末ヘッドにおいて、高電圧ケーブルからの高電圧で陰極端子から電子ビームを放出させてターゲット材に衝突させ、これにより発生するＸ線を前記Ｘ線伝送管へ送り、そのＸ線伝送管の出力側端に設けた収束窓部を経てＸ線を送り出し対象部位を照射するように構成した外挿型細長型Ｘ線照射具とすることもできる。
【００２１】
この細長型Ｘ線照射具も、第３の発明のＸ線照射具と同じく、外挿型である。この場合も冷却媒体用の伝送管は設けられていない。そして、端末ヘッドには所定長さのＸ線伝送管を接続しているため、体外から体内へＸ線を送りＸ線量を減衰させることなく患部へＸ線を照射できる。Ｘ線伝送管は放射端の収束形状によりＸ線を所定サイズに収束して照射する。このため、Ｘ線を体外で発生させる形式でもＸ線を患部の直近まで送り込んで照射できる。
【００２２】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の細長型Ｘ線照射具を備えた放射線治療装置の全体概略構成を示す。１はレーザ光を発生するレーザ発生ユニット、２は真空吸引するためのイオンポンプから成る真空ポンプユニット、３は照明光を発生するランプユニット、４は画像光の信号を電気信号に変換する光電変換ユニット、５は冷却媒体を送り出し、回収する冷却ポンプユニット、６はワイヤ操作するための操作手段である。光電変換ユニット４で変換された電気信号は制御ユニット７へ送られ、画像表示器７ａで画像として表示される。
【００２３】
Ｃ₁はレーザ光を伝送する伝送路であり、固定伝送管又は光ファイバが用いられる。Ｃ₂は照明用の可視光を伝送する光ファイバによる伝送路、Ｃ₃は画像光を伝送する光ファイバによる伝送路である。Ｐ₁は真空吸引するための細い中空管、Ｐ₂は冷却媒体を流通する細い中空管であり、図には１本線で示しているが、実際には冷却媒体の送出しと回収用に２つの中空管が用いられる。Ｗは操作用のワイヤであり、例えば可撓性のプッシュ・プルワイヤが用いられる。８は上記伝送路Ｃ₁を後述する細長型Ｘ線照射具１０の光ファイバに接続するための光カップラ、９は上記Ｃ₁〜Ｃ₃、Ｐ₁、Ｐ₂、Ｗを集合するための接続具である。
【００２４】
細長型Ｘ線照射具１０は、上述した伝送路Ｃ₁〜Ｃ₃、中空管Ｐ₁、Ｐ₂、ワイヤＷを接続具９で集合させ、その後方に延びる上記伝送路等の外周を、図２に示すように、ポリウレタン製の保護材Ｓで囲んで一体化した細長い複合ケーブル１１と、その先端に接続される端末ヘッド１２とから成る。複合ケーブル１１は直径数（２〜３）ｍｍ、長さ数ｃｍ乃至数１０ｃｍ程度の細長いケーブル、端末ヘッド１２の直径も略同じで、長さ数ｃｍ前後である。以上が、放射線治療具、細長型Ｘ線照射具の概略構成であるが、さらにその詳細について以下説明する。
【００２５】
レーザ発生ユニット１のレーザ発生装置は、例えばＮｄ−ＹＡＧレーザ（波長１．０６μｍ）のような高繰返し短パルス高出力レーザ（１ＧＷ、１００ｐＳｅｃ、１０Ｈｚ）が用いられ、短パルスのパルスレーザ光を出力する。真空ポンプユニット２のイオンポンプは、照射具１０の端末ヘッド１２内の真空チャンバを１０^−７〜１０^−６Ｔｏｒｒ程度の真空度に保つよう排気を行うことができるものが用いられる。発生したＸ線と空気分子等との衝突を防止し、Ｘ線の吸収を防止するためである。ランプユニット３は通常の可視光を発する例えばＬＥＤランプが用いられる。
【００２６】
光電変換ユニット４は、端末ヘッド１２の端からの照明光で照明された対象部位の状態を受光して送られて来る画像光を例えばＣＣＤ画像素子などで電気信号に変換するユニットである。冷却ポンプユニット５からは冷却媒体として、例えばアルコール液又はアルゴンヘリウム、Ｈｅの液を送り出し、端末ヘッド１２内を冷却して温度上昇した液を回収する。ワイヤの操作手段６は、例えば手の指でレバーを引くとプッシュ・プルワイヤを引き寄せるレバー機構（図示省略）から成る。図３に端末ヘッド１２の拡大断面図を示す。
【００２７】
図示のように、端末ヘッド１２は金属製の中空円筒体として形成されたケーシング１３から成り、ケーシング１３の片端は開放状とされ、その開放端を端板１３ａで閉じて密封される。ケーシング１３の内部は真空チャンバ１４とされ、そのチャンバ１４内に伝送路Ｃ₁からのレーザ光を集光する集光手段（レンズ）１５と、その焦点位置付近に金属製のターゲット材１６が置かれている。１５ａは支持部材であり、ターゲット材１６はケーシング１３内の傾斜壁に取付けられている。ターゲット材１６は、鋼、タングステン（Ｗ）、金やそれらの合金から形成され、Ｘ線発生率が高く熱伝導率の良いものが用いられる。
【００２８】
ターゲット材１６にレーザ光を照射して発生したＸ線はケーシング１３の一側壁に設けられた収束窓部１７を経て外部へ出力される。この収束窓部１７は単なるＸ線の透過窓ではなく、透過窓１７ａを透過する際に側壁１７ｂにより所定割合に収束をされて放出される。図示の例では側壁１７ｂをＸ線に対しブラッグ回折に最適な所定角度θの傾斜状に形成され、これにより収束作用を受けるため高強度のＸ線を対象部位に照射できる。なお、ケーシング１３の端板１３ａには複合ケーブル１１の端に設けられた端板１１ａが対向し、当接状態で接続金具１８により高気密、液密状にかつ着脱自在に接続される。１３_kはケーシング１３と複合ケーブル１１の接合端である。
【００２９】
端板１３ａと１１ａを当接して端末ヘッド１２と複合ケーブル１１を接続する際に真空チャンバ１４内の真空状態を得るために、伝送路Ｃ₂、Ｃ₃の光ファイバ及び伝送管Ｐ₂の細管は、ケーシング１３内にも延長して設けられている部分の端面を複合ケーブル１１の端板１１ａの端で終わる端面とを突き合わせて連続状となるようにしている。伝送路Ｃ₁と伝送管Ｐ₁は端板１１ａの端で面一に形成され、端板１３ａに設けられた開口に臨んでいる。操作用ワイヤＷは先端が端板１３ａに係止され、その係止位置をケーシングの中心から所定距離偏心した位置とし、ワイヤＷを引くとケーシング１３全体が接合端１３_k付近を中心に首振りできるようにしている。
【００３０】
上記のように構成したこの実施形態の細長型Ｘ線照射具１０は、内挿型であり、人体内の患部に端末ヘッド１２を挿入して使用される。図１には、端末ヘッド１２を人体Ｂ内の臓器（例えば肝臓、腎臓など）Ｚまで挿入し、患部Ｃａ（例えば癌部）にＸ線を照射して癌細胞を破壊する状態を示している。この場合、複合ケーブル１１から送られるレーザ光を伝送路Ｃ₁から集光手段１５を介してターゲット材１６へ照射し、Ｘ線を発生させる。Ｘ線は端末ヘッド１２のケーシング１３に設けられた収束窓部１７を経て所定角度範囲に収束されて患部Ｃａに照射される。
【００３１】
ところで、癌細胞の破壊には１ＫｅＶ〜５０ＫｅＶ程度で１０Ｇｙ前後のＸ線量が必要とされるが、このような値のＸ線量は上記短パルス高出力レーザからのレーザ光をターゲット材１６に照射することにより達成できる。端末ヘッド１２は、体内の患部Ｃａの近くまで挿入され、その直近で発生したＸ線を照射するため、上記強力なＸ線は途中で減衰することなくそのまま照射され、従って癌細胞を破壊することができる。
【００３２】
Ｘ線を患部Ｃａに正しく照射するためには、事前に患部Ｃａの位置を別の手段で予め確認できるとしても、Ｘ線の照射方向や位置が適正であるかを直接知る必要があり、Ｘ線の照射前に照射端１９から照明光を患部Ｃａに向けて照射し、その照明による患部Ｃａの状態を撮像端２０から画像光として取り込み、その画像光を伝送路Ｃ₃を経て光電変換ユニット４へ送る。そこで電気信号に変換された画像情報は表示器７ａに表示され、その画像を目視確認することにより端末ヘッド１２が適正な方向、位置にあることが確認される。上記確認の後上述したＸ線の照射が行なわれる。
【００３３】
図４に細長型Ｘ線照射具１０の部分変形例を示す。（ａ）図はＸ線発生部の収束窓部１７の形状が若干異なっている。この形式のＸ線発生部は、ターゲット材１６を楕円の２つの焦点の一方の付近に置き、楕円状の周壁１７ｂで反射されて収束するもう一方の焦点付近が照射対象の患部Ｃａに位置するようＸ線を収束して照射する形式とした点が特徴である。その他の形式、構造は基本的に図３に示すものと同じであり、説明は省略する。但し、周壁１７ｂはその表面を薄膜状の金コートで被覆してＸ線の反射面としている。１７ａは透過窓である。又、操作用ワイヤは図示省略しているが図３の例と同様に設けられている。
【００３４】
（ｂ）図は、Ｘ線発生部からＸ線を単に透過窓１７ａを経由して外部へ放出する形式の細長型Ｘ線照射具１０を示している。この例ではＸ線の収束は行なわれないがＸ線量が十分であれば、この形式でもよい。その他は図３の例と同じであり、説明は省略する。但し、この例でも操作ワイヤは設けられているが図示省略している。
【００３５】
図５も第１実施形態の細長型Ｘ線照射具及び放射線治療具の部分変形例である。この例では、レーザ発生ユニット１からのレーザ光を複数本の光ファイバＣ₁に分岐して伝送し、端末ヘッド１２内の集光手段１５により集光してターゲット材１６に照射するようにしている点が特徴である。複合ケーブル１１内に一体化される光ファイバＣ₁は、１本の光ファイバで強力なレーザ光を伝送しようとすると光ファイバの許容限界ぎりぎりとなるため、レーザ光を複数本（例えば５〜１０本程度）の光ファイバに分けて伝送する方が安全性、耐久性が向上するからである。
【００３６】
レーザ発生ユニット１からのレーザ光は光束の拡大手段１_Cで直径を拡大し、分岐ユニット１_Dにより複数本の光ファイバに分岐されるようにしている。その他は図１の例と同じであり、説明は省略する。癌細胞を破壊する場合、癌細胞の領域、深さ、癌の性質により前述したレーザ発生ユニット１によるレーザ光ではレーザ光及びＸ線の強度が不十分な場合も予想され、より強力なＸ線量を得るためレーザ光の強度を大きくする際に、複数の光ファイバによる伝送方式を必要とされる場合に有用である。
【００３７】
図６Ａは第２実施形態の細長型Ｘ線照射具を備えた放射線治療装置の全体概略構成を示す。この実施形態の細長型Ｘ線照射具は、第１実施形態及びその部分変形例が内挿型であったのに対し、外挿型である。複合ケーブル１１は、レーザ光伝送用の光ファイバケーブルと真空吸引管Ｐ₁のみが保護材Ｓで囲まれて一体化された可撓性のケーブルとされている。この例では冷却媒体用の伝送管Ｐ₂、冷却ポンプユニット５、操作手段６、操作ワイヤＷは設けられていない。
【００３８】
端末ヘッド１２では、ケーシング１３内を真空吸引管Ｐ₁で吸引して真空チャンバ１４を形成し、集光手段１５でレーザ光を集光してターゲット材１６に照射し、Ｘ線を発生させるように構成される点は図３の端末ヘッド１２と同じである。しかし、この端末ヘッド１２にはＸ線伝送管２１が接続されている点が第１実施形態の場合と異なる。Ｘ線伝送管２１は、図示のように、中空円筒体が用いられ、その内面にＸ線伝送効率向上のため薄膜状の金コートを塗布し、Ｘ線の入射側と出射側にそれぞれ透過窓２２、２３を設け、その基端側を端末ヘッド１２に対し支持部材２４により回転自在に取付けられている。
【００３９】
なお、Ｘ線伝送管２１は、図示のように、その先端寄りの適宜位置から少し屈曲して、かつ先端側を収束状に形成している。又、照明用の光ファイバによる伝送路Ｃ₂と、画像光伝送用の光ファイバによる伝送路Ｃ₃とはＸ線伝送管２１の外周に沿って取付けられ、Ｘ線伝送管２１の基端寄り位置に操作ハンドル２５が設けられている。１９は照射端、２０は撮像端である。他の構成は基本的に第１実施形態と同じであり、同じ符号を付して説明は省略する。
【００４０】
上記端末ヘッド１２、複合ケーブル１１、及びＸ線伝送管２１の直径は第１実施形態と同様に、数ミリ（２〜３ｍｍ）以下の細長形とされ、Ｘ線伝送管２１は長さが数ｃｍ乃至数１０ｃｍ程度である。但し、外挿型であるため、Ｘ線伝送管２１以外の端末ヘッド１２と複合ケーブル１１の直径は数ミリより大きい適宜径（例えば１０ｍｍ程度）としてもよい。
【００４１】
上記構成のこの実施形態の細長型Ｘ線照射具を備えた放射治療装置は、人体の外でＸ線を発生する端末ヘッド１２を有している。この端末ヘッド１２内で発生したＸ線は、Ｘ線伝送管２１により人体内の患部Ｃａの直近まで伝送され、その端部から出射されるＸ線を患部Ｃａに直接的に照射し得る。この場合Ｘ線伝送管２１は予め人体内に挿入され、先端が患部の直近へ届くように設定される。その操作は第１実施形態の場合と同様であるが、この場合は操作ハンドル２５を回転させ照射端１９からの照明光で患部Ｃａを照射し、撮像端２０から画像光を取り込む。
【００４２】
Ｘ線伝送管２１は、端末ヘッド１２内で発生したＸ線を効率よく伝送するから途中で減衰することがなく、必要なＸ線量を確保して先端寄りの収束部で所定径に収束し、Ｘ線を照射できる。その際、端末ヘッド１２は体外に設けられているから、ターゲット材１６からＸ線を発生する作用に伴う発熱があっても人体に直接影響しないため、端末ヘッド１２内の冷却手段は設けられていない。なお、Ｘ線伝送管２１内は薄膜の金コートを塗布してＸ線を効率よく伝送するように形成しているが、その内部は真空チャンバ１４に一部が連通して真空吸引されるようになっている。
【００４３】
図６Ｂは第３実施形態の細長型Ｘ線照射具を備えた放射線治療装置の全体概略構成図である。この実施形態の細長型Ｘ線照射具１０’も、第２実施形態と同様に、外挿型であるが、Ｘ線の発生方式が電子ビームを用いる方式である点で方式が大きく異なる。この実施形態では、複合ケーブル１１に代えて可撓性の高電圧ケーブル１１’が用いられ、その先端に端末ヘッド１２’が一体に設けられ、さらにその端末にＸ線伝送管２１が接続されて細長型Ｘ線照射具１０’が形成されている。
【００４４】
高電圧ケーブル１１’は、安全性を確保し得る所定長さとされ、その一端は高電圧源１’に接続され、高電圧のパルス電圧が印加される。この高電圧ケーブル１１’は、中心に高電圧用の導体ｌ₁が設けられ、その外周に同軸状に高絶縁性の例えばテフロン（登録商標）絶縁物から成る絶縁材１１ｂで囲み、さらにその外側に外導体１１ｃを設け、その外側を保護材（ポリウレタン外皮など）Ｓで被覆し、直径２〜３ｍｍ程度の可撓性の細長線として形成されている。高電圧ケーブル１１’の端部に設けた端板１１ｄより突出する外導体１１ｃの延長部材による端末ヘッド１２’を所定長さに形成し、端末ヘッド１２’内の先端にターゲット材１６を取付けてその内部を真空吸引管Ｐ₁を接続して真空チャンバ１４とする。
【００４５】
又、上記端板１１ｄから導体ｌ₁を貫通させて真空チャンバ１４内へ突出させ、その先端に電子ビームを発生させるフィラメント（図示省略）による陰極端子１１ａを形成して電子ビーム発生部とする。この陰極端子１１ａで発生した電子ビームを金属ターゲットに衝突させてＸ線が発生し、このＸ線はターゲット材を透過して背面へと放射される。上記端末ヘッド１２’の端には同径のＸ線伝送管２１が接続部材１８により回転自在に接続されている。
【００４６】
Ｘ線伝送管２１は、第２実施形態と同じ部材であり、発生したＸ線を入射側の透過窓２２から受入れて伝送し、出射側の透過窓２３から放射する。操作ハンドル２５を操作して放射されるＸ線の照射方向、位置を変えることができる。なお、真空吸引管Ｐ₁は高電圧ケーブル１１’内の絶縁材１１ｂ内を挿通させて設けてもよいが、安全のため高電圧ケーブル１１’の外側に沿って取付け、真空チャンバ１４の位置で内部に接続してもよい。又、照明用及び画像光用の光ファイバの伝送路Ｃ₂、Ｃ₃はＸ線伝送管２１に沿って設けてある。
【００４７】
なお、Ｘ線伝送管２１内は第２実施形態と同様に薄膜の金コートが施されており、又内部は真空チャンバ１４に連通して真空状態に保持されることも同じである。
【００４８】
上記第２、第３実施形態では、主として細長型Ｘ線照射具について説明したが、この細長型Ｘ線照射具を備えた放射線治療装置は第１実施形態と同様に構成されることは説明するまでもないから同一構成部材に同一符号を付して説明は省略する。
【００４９】
真空ポンプユニット２、照明用のランプユニット３、画像光用の光電変換ユニット４は第１、第２実施形態と同様のものが設けられているが、細長型Ｘ線照射具１０’が外挿型であるため、冷却ポンプユニット、冷却媒体用の伝送管、操作ワイヤは設けられていない。この例の高電圧源１’には数１００ｋＶ（５０〜２００ｋＶ程度）の高電圧のパルス電圧が供給される。パルス高電圧は、パルス幅数μＳｅｃ〜数ｍｍＳｅｃ、パルス間隔１０〜１００Ｈｚ程度の高繰返し電圧である。又、高電圧ケーブル１１’のサイズも直径数ｍｍ（２〜３ｍｍ）以下の細長ケーブルである。その他の構成は第２実施形態と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。なお、高電圧原１’は高電圧を連続ＣＷの高電圧を作用させるものとしてもよい。
【００５０】
上記構成とした第３実施形態の細長型Ｘ線照射具１０’及びこれを備えた放射線治療装置は、外挿型のＸ線照射具１０’の端末ヘッド１２’内の真空チャンバ１４内で高電圧を印加して陰極端子１１ａから発生する電子ビームがターゲット材１６に衝突してＸ線を発生させ、このＸ線はターゲット材１６を透過して背面へ放出され、Ｘ線伝送管２１を経て伝送されてその出力側端から対象部位を照射する。Ｘ線が発生した後の作用は第２実施形態と同様であり、説明は省略する。
【００５１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、この出願の第１の発明の細長型Ｘ線照射具では体内に挿入される複合ケーブル端の端末ヘッド内でレーザ光によりＸ線を発生させて収束窓部から所定サイズに収束させて対象部位に照射するようにしたから、必要な線量のＸ線を患部の直近で発生させ減衰させることなく効率よく患部を照射でき、簡易な構成としたため小型でありコストが極めて安価であり、かつ安全であって体内深部や老齢者であっても身体に負担が少なくて利用できるという極めて顕著な効果が得られる。
【００５２】
外挿型の細長型Ｘ線照射具であっても、Ｘ線を体外の端末ヘッドで発生させてそのＸ線をＸ線伝送管により体内へ送り込み、患部を照射するようにしたから、第１の発明と同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の細長型Ｘ線照射具（内挿型）を備えた放射線治療装置の全体概略構成図
【図２】複合ケーブルの断面図
【図３】端末ヘッドの拡大断面図
【図４】端末ヘッドの部分変形例の拡大断面図（（ａ）楕円焦点形、（ｂ）無収束形）
【図５】レーザ光の伝送路の変形例を備えた放射線治療装置の全体概略構成図
【図６Ａ】第２実施形態の細長型Ｘ線照射具（外挿型）を備えた放射線治療装置の全体概略構成図
【図６Ｂ】第３実施形態の細長型Ｘ線照射具（外挿型）を備えた放射線治療装置の全体概略構成図
【符号の説明】
１レーザ発生ユニット
２真空ポンプユニット
３ランプユニット
４光電変換ユニット
５冷却ポンプユニット
６操作手段
７ａ画像表示器
１０細長型Ｘ線照射具
１１複合ケーブル
１２端末ヘッド
１３ケーシング
１４真空チャンバ
１５集光手段
１６ターゲット材
１７収束窓部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an elongated X-ray irradiator that can effectively and reliably destroy cancer cells deep in the body by X-ray irradiation, and a radiotherapy apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
Surgical surgery is common for cancer removal, but it may be difficult to apply to cancers that are dispersed deep in the body or over a wide area, especially for elderly people. For this reason, various researches and proposals have been made on the means that can effectively and reliably destroy only the target cancer without imposing a heavy burden on a patient such as a surgical operation. As its main means, means using radiation by inserting a small radioactive substance capillary, cancer treatment apparatus for irradiating heavy particles with high energy by a heavy particle accelerator, cancer treatment apparatus by irradiation with high energy X-rays, etc. are known. ing.
[0003]
The radioactive substance capillary is a capillary having a diameter of 2 mm or less packed with a gamma ray source such as iridium or a radioactive substance such as phosphorus. The effect on the surroundings is large due to the high energy of radiation.
[0004]
Cancer treatment equipment by irradiation with high energy heavy particles accelerates the ionized particles to a high energy state with a linear accelerator with multiple stages and a synchrotron of the main accelerator, and guides it to the irradiator in the treatment room. It is an extremely large-scale facility. Therefore, the equipment is complicated and large-scale, so the construction cost is high, and in Japan, there are still only a few locations in the country.
[0005]
As an example of an X-ray source of an X-ray treatment apparatus that irradiates high energy X-rays, an “ultra-small X-ray generator” disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-208294 is known. This device is intended to treat cancers in blood vessels and human bodies with radiation, and includes a core wire in a flexible cable surrounded by an insulating material having a diameter of 2 mm or less. The end of the core wire protrudes into the chamber as a cold cathode, and a target made of a material such as tungsten is provided in the chamber so as to face the cold cathode, and a getter portion is provided adjacent to the cold cathode. A short pulse voltage is applied to generate electrons due to high field emission from the tip. When this electron beam collides with the target, X-rays are generated, and the generated X-rays are emitted from a window provided on one surface of the tip to the outside. It is formed to release.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the above-mentioned cancer treatment apparatus by heavy particle irradiation irradiates the human body with heavy particles, the energy of the particle beam gradually loses energy as it goes deep inside the body, and the particles of the same energy stop at the same position and stop. High dose can be given to the target site immediately before, so if the position where it stops is aligned with the position of cancer, cancer can be destroyed by heavy particles of high dose, and the damage to normal tissue can be made as low as possible Therefore, there is an advantage that treatment can be performed without giving a large burden to the patient.
[0007]
However, as described above, since this apparatus needs to construct a large-scale facility, the construction cost is enormous, and it is said that it currently costs, for example, tens of billions of yen. Although there are several locations throughout Japan, this facility is not something that can be installed in any hospital, and there is a disadvantage that the number of patients who can receive treatment with this facility is limited.
[0008]
On the other hand, the X-ray therapy apparatus disclosed in the above-mentioned patent publication is formed as an insertion type in which the cable tip is inserted into the body, so that the X-ray generated in the cable tip is directly irradiated to the nearest affected part. Therefore, there is an advantage that the X-ray dose necessary for the affected part can be secured. However, in the X-ray therapy apparatus according to this publication, a cold cathode is provided at a position slightly ahead of the metal target provided at the most advanced position in the cable tip as a type for generating X-rays in the cable tip. A form in which a voltage pulse voltage is applied is adopted.
[0009]
For this reason, the periphery of the core wire that sends a high voltage to the cold cathode is surrounded by a high-voltage insulating material so that dielectric breakdown does not occur. However, even if it is surrounded by such an insulating material, there is a high risk that dielectric breakdown will occur during the treatment due to defects in the insulating material or deterioration of durability, and there is a problem in the form itself in terms of safety. is there.
[0010]
In consideration of the above problems, the present invention generates X-rays of a dose necessary for the treatment of cancer cells in the human body in the immediate vicinity of the target site, or transmits the X-rays to the nearest point to achieve high efficiency and deep in the body. It is another object of the present invention to provide an elongated X-ray irradiator that is less burdensome on the body even for an elderly person and that is ultra-compact and inexpensive, and an irradiation therapy device that includes this irradiator.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention provides a flexible composite cable including at least a laser light transmission cable, a cooling medium transmission pipe, and a vacuum suction pipe as means for solving the above problems, and X-ray irradiation connected to the end of the composite cable. A composite cable is a long and narrow cable that surrounds the transmission cable, transmission pipe, and suction pipe with a protective material, and the terminal head is sucked into the hollow member by a suction pipe to form a vacuum chamber. In this vacuum chamber, a target material for generating X-rays and a light collecting means are provided,Inserting the terminal head into the body,A target material is irradiated with laser light from a transmission cable via a condensing means, and X-rays generated thereby are converged and transmitted through a convergence window provided on one side wall of a hollow member so as to irradiate a target site. ConfiguredInterpolation typeThis is an elongated X-ray irradiator.
[0012]
  And the following radiotherapy apparatus can be comprised by connecting the X-ray irradiation tool of the said structure to a laser generator etc. FIG. That is, a laser generation unit that sends laser light to a transmission cable, a cooling pump unit that transports and collects a cooling medium to the transmission pipe, and a suction pump unit that sucks the vacuum chamber through the suction pipe are described above.Interpolation typeA radiotherapy apparatus configured to connect to a composite cable of an elongated X-ray irradiator and to irradiate a target site by emitting X-rays from a terminal head;can do.
[0013]
The elongated X-ray irradiator and radiotherapy apparatus use an insertion type irradiator that generates and uses X-rays by inserting a terminal head into the body. X-rays are generated by irradiating a target in the terminal head with laser light transmitted from outside the body. X-rays are generated on the target by condensing the laser beam with the condensing means. At that time, most of the energy of the laser light is converted into heat, so the inside of the terminal head becomes high temperature, and there is a cooling means for cooling this. is necessary. Furthermore, the inside of the terminal head needs to be a vacuum chamber in order to prevent collision between air molecules in the terminal head and X-rays.
[0014]
For this reason, the transmission cable for transmitting the laser light is a composite cable integrated with the transmission pipe for the cooling medium and the vacuum suction pipe, and the inside of the terminal head is cooled and sucked to irradiate the target with the laser light. Therefore, the composite cable and the terminal head are formed thinly and set to a predetermined length to be inserted into the body through a small insertion port, and X-rays are generated within the terminal head to generate X-rays generated in the immediate vicinity of the affected part in the body. The affected area can be irradiated without attenuation. In this case, the X-ray dose is about 1 KeV to 50 KeV and an X-ray dose of about 10 Gy is required. However, the X-ray irradiator of the above type can be sufficiently ensured by using a high repetition short pulse laser of about 1 GW.
[0015]
When the generated X-rays are emitted from the terminal head to the outside, a convergence window portion is provided on one side wall of the hollow member of the terminal head so that the X-rays are converged to a predetermined diameter. Without being focused, it is converged to a predetermined range of the affected part and efficiently irradiated. The elongated composite cable may further include an optical fiber cable for illumination and image light for monitoring a target site. If these cables and transmission tubes are made into one thin cable having a diameter of several millimeters or less, the burden on the body can be reduced even in the deep part of the body or the elderly.
[0016]
When the optical fiber cable for illumination and image light is provided, the affected part is irradiated with illumination light in advance from its end, its position and state are detected as image light, and the image light is transmitted to the outside. If it is confirmed on the screen and then the above-mentioned X-ray irradiation is performed, a reliable action can be obtained.
[0017]
  As another means for solving the above-mentioned problem, a laser beam transmission cable and a flexible composite cable including at least a vacuum suction tube, and an X-ray irradiation terminal head connected to the end of the composite cable are provided. The composite cable is an elongated cable in which the transmission cable and the suction pipe are surrounded by a protective material, and the terminal head is sucked into the hollow member by the suction pipe to form a vacuum chamber.And an X-ray transmission tube of a predetermined length is connected,A target material for X-ray generation and a light collecting member are provided in the vacuum chamber,Insert the X-ray transmission tube into the body, and in the terminal head outside the body,The target material is irradiated with the laser light from the transmission cable via the condensing member, and the X-rays generated thereby are emitted.AboveSent to the X-ray transmission tube,ThatX-rays are sent out through a convergence window provided at the output side end of the X-ray transmission tube, and the target site is irradiated.Extrapolation typeAn elongated X-ray irradiator can also be used.
[0018]
This X-ray irradiator is an extrapolation type because the terminal head is located outside the body during use. For this reason, there is no direct influence on the body due to the heat generation effect associated with the generation of X-rays, and therefore no transmission tube for the cooling medium is provided. However, in order to irradiate the X-rays generated in the terminal head located outside the body without the X-ray dose being attenuated, it is necessary to transmit the X-rays into the body. Therefore, in this X-ray irradiator, an X-ray transmission tube having a predetermined length is connected to the terminal head.
[0019]
  The X-ray transmission tube attenuates the X-ray dose by sending X-rays generated in the terminal head from outside the body into the body.NaX-rays can be irradiated to the affected area. The X-ray transmission tube has a shape in which the radiation end side is converged so that X-rays can be converged to a predetermined size and irradiated. Therefore, even if X-rays are generated outside the body, X-rays can be delivered to the immediate vicinity of the affected area.
[0020]
  As yet another means for solving the above problem, a flexible high voltage cable for transmitting a high voltage, andFlexibleElongated cable that has a vacuum suction tube and a terminal head for X-ray irradiation connected to the end of the high-voltage cable. The high-voltage cable surrounds the outer periphery of the conductor that sends high voltage with an insulating material, outer conductor, and protective material. The terminal head is provided with a target material in a hollow member with an outer conductor protruding from the end of a high voltage cable, and the inside is sucked by a suction tube to form a vacuum chamber, and the end of the high voltage conductor is inserted into this chamber. A cathode terminal, and an X-ray transmission tube connected to the end of the terminal head,Insert the X-ray transmission tube into the body, and at the terminal head outside the body,An electron beam is emitted from the cathode terminal at a high voltage from a high voltage cable to collide with the target material, and X-rays generated thereby are emitted.AboveSent to the X-ray transmission tube,ThatX-rays are sent out through a convergence window provided at the output side end of the X-ray transmission tube, and the target site is irradiated.Extrapolation typeAn elongated X-ray irradiator can also be used.
[0021]
This elongated X-ray irradiator is also an extrapolation type, similar to the X-ray irradiator of the third invention. Also in this case, a transmission pipe for the cooling medium is not provided. Since the X-ray transmission tube having a predetermined length is connected to the terminal head, the affected part can be irradiated with X-rays by sending X-rays from outside the body into the body without attenuating the X-ray dose. The X-ray transmission tube irradiates the X-ray by converging it to a predetermined size by the convergence shape of the radiation end. For this reason, even in the form of generating X-rays outside the body, X-rays can be sent to the immediate vicinity of the affected area and irradiated.
[0022]
[Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall schematic configuration of a radiotherapy apparatus provided with the elongated X-ray irradiator of the first embodiment. 1 is a laser generating unit that generates laser light, 2 is a vacuum pump unit including an ion pump for vacuum suction, 3 is a lamp unit that generates illumination light, and 4 is a photoelectric conversion that converts an image light signal into an electrical signal. A unit 5 is a cooling pump unit that sends out and collects a cooling medium, and 6 is an operation means for operating a wire. The electrical signal converted by the photoelectric conversion unit 4 is sent to the control unit 7 and displayed as an image on the image display 7a.
[0023]
C₁Is a transmission path for transmitting laser light, and a fixed transmission tube or an optical fiber is used. C₂Is an optical fiber transmission line that transmits visible light for illumination, C_ThreeIs an optical fiber transmission line for transmitting image light. P₁Is a thin hollow tube for vacuum suction, P₂Is a thin hollow tube that circulates the cooling medium, and is shown by a single line in the figure, but actually two hollow tubes are used for sending and collecting the cooling medium. W is an operation wire, for example, a flexible push-pull wire is used. 8 is the transmission line C₁Is an optical coupler for connecting to the optical fiber of the elongated X-ray irradiator 10 described later,₁~ C_Three, P₁, P₂, W for assembling W.
[0024]
The elongated X-ray irradiator 10 has the transmission path C described above.₁~ C_Three, Hollow tube P₁, P₂The elongated composite cable 11 in which the wires W are gathered by the connecting tool 9 and the outer circumference of the transmission line and the like extending behind the wire W is surrounded by a polyurethane protective material S as shown in FIG. And a terminal head 12 connected to the terminal. The composite cable 11 has a diameter of several (2 to 3) mm, a slender cable having a length of several centimeters to several tens of centimeters, and the diameter of the terminal head 12 is substantially the same, and is about several centimeters in length. The above is the schematic configuration of the radiotherapy tool and the elongated X-ray irradiation tool, and further details thereof will be described below.
[0025]
  The laser generator of the laser generation unit 1 uses a high repetition short pulse high output laser (1 GW, 100 pSec, 10 Hz) such as an Nd-YAG laser (wavelength 1.06 μm), and outputs a short pulse laser beam. To do. The ion pump of the vacuum pump unit 2 has a vacuum chamber 10 in the terminal head 12 of the irradiation tool 10.^-7-10^-6 What can be evacuated so as to maintain a vacuum level of about Torr is used. This is to prevent collision between the generated X-rays and air molecules and prevent X-ray absorption. For example, an LED lamp that emits normal visible light is used as the lamp unit 3.
[0026]
The photoelectric conversion unit 4 is a unit that receives the state of the target portion illuminated by the illumination light from the end of the terminal head 12 and converts the image light sent to the electrical signal using, for example, a CCD image element. From the cooling pump unit 5, for example, an alcohol liquid, argon helium, or He liquid is sent out as a cooling medium, and the terminal head 12 is cooled to recover the liquid whose temperature has risen. The wire operating means 6 includes a lever mechanism (not shown) that pulls the push-pull wire when the lever is pulled with a finger of a hand, for example. FIG. 3 shows an enlarged cross-sectional view of the terminal head 12.
[0027]
As shown in the figure, the terminal head 12 is composed of a casing 13 formed as a metal hollow cylindrical body. One end of the casing 13 is open, and the open end is closed and sealed with an end plate 13a. The inside of the casing 13 is a vacuum chamber 14, and a transmission path C is provided in the chamber 14.₁A condensing means (lens) 15 for condensing the laser beam from the laser beam and a metallic target material 16 are placed near the focal position. Reference numeral 15 a denotes a support member, and the target material 16 is attached to an inclined wall in the casing 13. The target material 16 is made of steel, tungsten (W), gold, or an alloy thereof, and a material having a high X-ray generation rate and good thermal conductivity is used.
[0028]
X-rays generated by irradiating the target material 16 with laser light are output to the outside through a convergence window portion 17 provided on one side wall of the casing 13. The convergence window portion 17 is not a simple X-ray transmission window, but is converged and emitted at a predetermined ratio by the side wall 17b when passing through the transmission window 17a. In the example shown in the drawing, the side wall 17b is formed in an inclined shape having a predetermined angle θ optimum for Bragg diffraction with respect to the X-rays, and thus receives a focusing action, so that the target site can be irradiated with high-intensity X-rays. Note that the end plate 11a provided at the end of the composite cable 11 is opposed to the end plate 13a of the casing 13 and is connected in a highly airtight, liquid-tight and detachable manner by the connection fitting 18 in a contact state. 13_kIs a joint end of the casing 13 and the composite cable 11.
[0029]
In order to obtain a vacuum state in the vacuum chamber 14 when the terminal head 12 and the composite cable 11 are connected by contacting the end plates 13a and 11a, the transmission line C₂, C_ThreeOptical fiber and transmission tube P₂The narrow tube is made continuous by abutting the end surface of the portion extended in the casing 13 with the end surface ending at the end of the end plate 11a of the composite cable 11. Transmission line C₁And transmission pipe P₁Is formed flush with the end of the end plate 11a and faces an opening provided in the end plate 13a. The front end of the operation wire W is locked to the end plate 13a, and the locking position is set to a position eccentric from the center of the casing by a predetermined distance._kI can swing around the vicinity.
[0030]
The elongated X-ray irradiator 10 of this embodiment configured as described above is an insertion type, and is used by inserting the terminal head 12 into an affected part in a human body. FIG. 1 shows a state in which the terminal head 12 is inserted up to an organ (for example, liver, kidney, etc.) Z in the human body B, and X-rays are irradiated to the affected area Ca (for example, cancer area) to destroy cancer cells. . In this case, the laser beam sent from the composite cable 11 is transmitted through the transmission line C.₁To the target material 16 through the light collecting means 15 to generate X-rays. The X-rays are converged in a predetermined angle range through a convergence window portion 17 provided in the casing 13 of the terminal head 12 and irradiated to the affected area Ca.
[0031]
By the way, for the destruction of cancer cells, an X-ray dose of about 10 Gy at about 1 KeV to 50 KeV is required. The X-ray dose of such a value irradiates the target material 16 with laser light from the short pulse high-power laser. Can be achieved. Since the terminal head 12 is inserted to the vicinity of the affected part Ca in the body and irradiates the X-rays generated in the immediate vicinity thereof, the powerful X-rays are irradiated as they are without being attenuated in the middle, and thus the cancer cells are destroyed. Can do.
[0032]
In order to correctly irradiate the affected part Ca with X-rays, it is necessary to directly know whether the irradiation direction and position of the X-rays are appropriate, even if the position of the affected part Ca can be confirmed in advance by another means. Before irradiating the line, illumination light is irradiated from the irradiation end 19 toward the affected area Ca, the state of the affected area Ca by the illumination is captured as image light from the imaging end 20, and the image light is transmitted through the transmission path C._ThreeAnd sent to the photoelectric conversion unit 4. Therefore, the image information converted into the electrical signal is displayed on the display 7a, and it is confirmed that the terminal head 12 is in an appropriate direction and position by visually confirming the image. After the above confirmation, the X-ray irradiation described above is performed.
[0033]
FIG. 4 shows a partial modification of the elongated X-ray irradiator 10. (A) The shape of the convergence window part 17 of an X-ray generation part is a little different in the figure. In this type of X-ray generation unit, the target material 16 is placed in the vicinity of one of the two focal points of the ellipse, and the vicinity of the other focal point reflected and converged by the elliptical peripheral wall 17b is located in the affected area Ca to be irradiated. The feature is that the X-ray is converged and irradiated. Other forms and structures are basically the same as those shown in FIG. However, the peripheral wall 17b is covered with a thin film-like gold coat to form an X-ray reflecting surface. Reference numeral 17a denotes a transmission window. Further, although the operation wire is not shown, it is provided in the same manner as in the example of FIG.
[0034]
(B) The figure has shown the elongate type | mold X-ray irradiation tool 10 of the form which discharge | releases an X-ray from an X-ray generation part only through the transmission window 17a outside. In this example, X-ray convergence is not performed, but this form may be used if the X-ray dose is sufficient. Others are the same as the example of FIG. 3, and description is abbreviate | omitted. However, although an operation wire is provided in this example, it is not shown.
[0035]
FIG. 5 is also a partial modification of the elongated X-ray irradiation tool and the radiation therapy tool of the first embodiment. In this example, the laser light from the laser generation unit 1 is converted into a plurality of optical fibers C.₁It is characterized in that the light is branched and transmitted, condensed by the light collecting means 15 in the terminal head 12 and irradiated onto the target material 16. Optical fiber C integrated in the composite cable 11₁If you try to transmit powerful laser light with a single optical fiber, it will be the limit of the optical fiber, so it is better to divide the laser light into multiple (for example, about 5 to 10) optical fibers and transmit them. This is because safety and durability are improved.
[0036]
The laser beam from the laser generating unit 1 is a beam expanding means 1._CExpand the diameter with branch unit 1_DIs branched into a plurality of optical fibers. Others are the same as the example of FIG. 1, and description is abbreviate | omitted. When destroying cancer cells, it is expected that the laser beam from the laser generation unit 1 described above is insufficient in the laser beam and X-ray intensity due to the area, depth, and cancer characteristics of the cancer cell. This is useful when a transmission method using a plurality of optical fibers is required when increasing the intensity of the laser beam in order to obtain the above.
[0037]
FIG. 6A shows an overall schematic configuration of a radiotherapy apparatus provided with the elongated X-ray irradiator of the second embodiment. The elongated X-ray irradiator of this embodiment is an extrapolation type while the first embodiment and the partial modification thereof are the interpolation type. The composite cable 11 includes an optical fiber cable for transmitting laser light and a vacuum suction pipe P.₁Only a flexible cable surrounded by a protective material S is integrated. In this example, the transmission pipe P for the cooling medium₂The cooling pump unit 5, the operation means 6, and the operation wire W are not provided.
[0038]
In the terminal head 12, the inside of the casing 13 is evacuated by the vacuum suction pipe P.₁3 is the same as the terminal head 12 shown in FIG. 3 in that the vacuum chamber 14 is formed by suction and the laser beam is condensed by the condensing means 15 and irradiated to the target material 16 to generate X-rays. It is. However, the point that the X-ray transmission tube 21 is connected to the terminal head 12 is different from the case of the first embodiment. As shown in the figure, the X-ray transmission tube 21 is a hollow cylindrical body, and a thin gold coating is applied to the inner surface to improve the X-ray transmission efficiency, and transmission windows are respectively provided on the X-ray entrance side and the exit side. 22 and 23 are provided, and the base end side is rotatably attached to the terminal head 12 by a support member 24.
[0039]
As shown in the figure, the X-ray transmission tube 21 is bent slightly from an appropriate position near the tip, and the tip side is formed in a convergent manner. Also, a transmission line C using an optical fiber for illumination₂And a transmission line C using an optical fiber for image light transmission_ThreeIs attached along the outer periphery of the X-ray transmission tube 21, and an operation handle 25 is provided near the proximal end of the X-ray transmission tube 21. Reference numeral 19 denotes an irradiation end, and 20 denotes an imaging end. Other configurations are basically the same as those of the first embodiment, and the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
[0040]
The diameters of the terminal head 12, the composite cable 11, and the X-ray transmission tube 21 are the same as those in the first embodiment, and the X-ray transmission tube 21 has a length of several millimeters (2 to 3 mm). cm to several tens of centimeters. However, because of the extrapolation type, the diameters of the terminal head 12 other than the X-ray transmission tube 21 and the composite cable 11 may be appropriately larger than several millimeters (for example, about 10 mm).
[0041]
The radiotherapy apparatus provided with the elongated X-ray irradiation tool of this embodiment having the above-described configuration has a terminal head 12 that generates X-rays outside the human body. X-rays generated in the terminal head 12 can be transmitted to the immediate vicinity of the affected area Ca in the human body by the X-ray transmission tube 21 and can directly irradiate the affected area Ca with X-rays emitted from the end thereof. In this case, the X-ray transmission tube 21 is inserted in advance in the human body, and is set so that the tip reaches the immediate vicinity of the affected part. The operation is the same as in the first embodiment. In this case, the operation handle 25 is rotated to irradiate the affected area Ca with illumination light from the irradiation end 19 and image light is captured from the imaging end 20.
[0042]
The X-ray transmission tube 21 efficiently transmits the X-rays generated in the terminal head 12 so that the X-ray transmission tube 21 is not attenuated in the middle, and a necessary X-ray dose is secured and converged to a predetermined diameter at the converging portion near the tip, X-rays can be irradiated. At this time, since the terminal head 12 is provided outside the body, even if heat is generated due to the action of generating X-rays from the target material 16, it does not directly affect the human body, and therefore a cooling means in the terminal head 12 is provided. Absent. The X-ray transmission tube 21 is formed so that a thin gold coat is applied to transmit X-rays efficiently, but the inside of the X-ray transmission tube 21 is partially communicated with the vacuum chamber 14 and is sucked by vacuum. It has become.
[0043]
FIG. 6B is an overall schematic configuration diagram of a radiotherapy apparatus including the elongated X-ray irradiator of the third embodiment. The elongated X-ray irradiator 10 ′ of this embodiment is also an extrapolation type as in the second embodiment, but the method is greatly different in that the X-ray generation method is a method using an electron beam. In this embodiment, a flexible high-voltage cable 11 ′ is used instead of the composite cable 11, a terminal head 12 ′ is integrally provided at the tip, and an X-ray transmission tube 21 is connected to the terminal. An elongated X-ray irradiator 10 'is formed.
[0044]
The high voltage cable 11 ′ has a predetermined length that can ensure safety, and one end of the high voltage cable 11 ′ is connected to the high voltage source 1 ′, and a high voltage pulse voltage is applied thereto. The high voltage cable 11 'has a high voltage conductor l at the center.₁The outer periphery is surrounded by an insulating material 11b made of, for example, Teflon (registered trademark), which is coaxially highly insulating, and further provided with an outer conductor 11c. It is covered with S and formed as a flexible elongated wire having a diameter of about 2 to 3 mm. A terminal head 12 ′ is formed to a predetermined length by an extension member of an outer conductor 11c protruding from an end plate 11d provided at an end of the high voltage cable 11 ′, and a target material 16 is attached to the tip in the terminal head 12 ′. Inside the vacuum suction pipe P₁Are connected to form a vacuum chamber 14.
[0045]
Further, the end plate 11d to the conductor l₁And is projected into the vacuum chamber 14, and a cathode terminal 11a made of a filament (not shown) for generating an electron beam is formed at the tip thereof to form an electron beam generator. The electron beam generated at the cathode terminal 11a collides with the metal target to generate X-rays, which are transmitted through the target material and emitted to the back surface. An X-ray transmission tube 21 having the same diameter is rotatably connected to the end of the terminal head 12 ′ by a connecting member 18.
[0046]
The X-ray transmission tube 21 is the same member as that of the second embodiment, and receives and transmits generated X-rays from the incident-side transmission window 22 and radiates from the emission-side transmission window 23. The operation handle 25 can be operated to change the irradiation direction and position of the emitted X-rays. Vacuum suction tube P₁May be provided by being inserted through the insulating material 11b in the high voltage cable 11 ′, but may be provided along the outside of the high voltage cable 11 ′ and connected to the inside at the position of the vacuum chamber 14 for safety. . Also, an optical fiber transmission line C for illumination and image light₂, C_ThreeAre provided along the X-ray transmission tube 21.
[0047]
The X-ray transmission tube 21 is thinly coated with gold as in the second embodiment, and the inside communicates with the vacuum chamber 14 and is kept in a vacuum state.
[0048]
In the second and third embodiments, the elongated X-ray irradiator has been mainly described. However, it will be described that the radiation therapy apparatus including the elongated X-ray irradiator is configured in the same manner as the first embodiment. Since it is needless to say, the same reference numerals are given to the same components and the description thereof is omitted.
[0049]
The vacuum pump unit 2, the illumination lamp unit 3, and the image light photoelectric conversion unit 4 are the same as those in the first and second embodiments, but the elongated X-ray irradiator 10 'is extrapolated. Since it is a mold, the cooling pump unit, the transmission pipe for the cooling medium, and the operation wire are not provided. The high voltage source 1 ′ in this example is supplied with a high voltage pulse voltage of several hundred kV (about 50 to 200 kV). The pulse high voltage is a high repetitive voltage having a pulse width of several μSec to several mmSec and a pulse interval of about 10 to 100 Hz. The size of the high voltage cable 11 ′ is also an elongated cable having a diameter of several mm (2 to 3 mm) or less. In other configurations, the same members as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The high voltage source 1 ′ may be a high voltage that causes a continuous CW high voltage to act.
[0050]
The elongated X-ray irradiator 10 ′ of the third embodiment having the above-described configuration and the radiotherapy apparatus including the same are high in the vacuum chamber 14 in the terminal head 12 ′ of the extrapolated X-ray irradiator 10 ′. An electron beam generated from the cathode terminal 11 a by applying a voltage collides with the target material 16 to generate X-rays. The X-rays pass through the target material 16 and are emitted to the back surface, and pass through the X-ray transmission tube 21. The target part is irradiated from the output side end. The operation after the X-rays are generated is the same as in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0051]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the elongated X-ray irradiator of the first invention of this application, X-rays are generated by the laser light in the terminal head at the end of the composite cable inserted into the body, and from the convergence window portion. Since the target site is irradiated after being converged to a predetermined size, a necessary dose of X-rays can be generated in the immediate vicinity of the affected area, and the affected area can be efficiently irradiated without being attenuated. It is extremely inexpensive and safe, and a very remarkable effect is obtained that even a deep part of the body or an elderly person can use it with little burden on the body.
[0052]
Even in the extrapolated elongated X-ray irradiator, X-rays are generated by the terminal head outside the body, and the X-rays are sent into the body through the X-ray transmission tube to irradiate the affected area. The same effect as that of the present invention can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of a radiotherapy apparatus including an elongated X-ray irradiator (interpolation type) according to a first embodiment.
Fig. 2 Cross section of composite cable
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a terminal head.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a partial modification of the terminal head ((a) elliptical focus type, (b) non-converging type).
FIG. 5 is an overall schematic configuration diagram of a radiotherapy apparatus including a modification of a laser light transmission path.
FIG. 6A is an overall schematic configuration diagram of a radiotherapy apparatus including an elongated X-ray irradiator (extrapolation type) according to a second embodiment.
FIG. 6B is an overall schematic configuration diagram of a radiotherapy apparatus including the elongated X-ray irradiator (extrapolation type) according to the third embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Laser generation unit
2 Vacuum pump unit
3 Lamp unit
4 Photoelectric conversion unit
5 Cooling pump unit
6 Operating means
7a Image display
10 Slender X-ray irradiation tool
11 Composite cable
12 Terminal head
13 Casing
14 Vacuum chamber
15 Condensing means
16 Target material
17 Convergence window

Claims

レーザ光の伝送ケーブル（Ｃ_１）、冷却媒体の伝送管（Ｐ_２）、及び真空吸引管（Ｐ_１）を少なくとも含む可撓性の複合ケーブル（１１）と、この複合ケーブル端に接続されるＸ線照射用の端末ヘッド（１２）とを備え、複合ケーブル（１１）は前記伝送ケーブル（Ｃ_１）、伝送管（Ｐ_１）、吸引管（Ｐ_２）を保護材（Ｓ）で囲んで一体化した細長ケーブルとし、端末ヘッド（１２）は中空部材内に吸引管（Ｐ_２）により吸引して真空チャンバ（１４）を形成し、この真空チャンバ（１４）内にＸ線発生用のターゲット材（１６）と集光手段（１５）とを設けて成り、前記端末ヘッド（１２）を体内に挿入し、伝送ケーブル（Ｃ_１）からのレーザ光を集光手段（１５）を介してターゲット材（１６）に照射し、これにより発生するＸ線を中空部材の一側壁に設けた収束窓部（１７）で収束、透過させて対象部位（Ｃａ）を照射するように構成した内挿型細長型Ｘ線照射具。A flexible composite cable (11) including at least a laser light transmission cable (C ₁ ), a cooling medium transmission pipe (P ₂ ), and a vacuum suction pipe (P ₁ ) is connected to this composite cable end. And an X-ray irradiation terminal head (12), and the composite cable (11) surrounds the transmission cable (C ₁ ), transmission pipe (P ₁ ), and suction pipe (P ₂ ) with a protective material (S). and integral elongate cable, terminal head (12) forms a vacuum chamber (14) and sucked by the suction pipe (P ₂₎ into the hollow member, the target for X-ray generated in the vacuum chamber (14) in A material (16) and a condensing means (15) are provided, the terminal head (12) is inserted into the body, and the laser light from the transmission cable (C ₁ ) is targeted via the condensing means (15). Generated by irradiating the material (16) An insertion type elongated X-ray irradiator configured to irradiate a target site (Ca) by converging and transmitting X-rays at a converging window (17) provided on one side wall of a hollow member.

前記複合ケーブル（１１）と端末ヘッド（１２）の直径をそれぞれ３ミリ以下のサイズとしたことを特徴とする請求項１に記載の内挿型細長型Ｘ線照射具。The interpolated elongated X-ray irradiator according to claim 1, wherein the diameter of each of the composite cable (11) and the terminal head (12) is 3 mm or less.

前記複合ケーブル（１１）に照明用の伝送ケーブル（Ｃ_２）と画像光用の伝送ケーブル（Ｃ_３）をそれぞれ含み、端末ヘッド（１２）内にこれら伝送ケーブル（Ｃ_２、Ｃ_３）の延長部を設けてその端末の一方を照明灯（１９）、他方を画像光を受光する受光部（２０）とし、照明灯（１９）からの光で対象部位（Ｃａ）の画像光を受光部（２０）で受光し、対象部位（Ｃａ）の位置、角度を確認してＸ線を照射し得るように端末ヘッド（１２）を構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の内挿型細長型Ｘ線照射具。The composite cable (11) includes a transmission cable (C ₂ ) for illumination and a transmission cable (C ₃ ) for image light, and an extension of these transmission cables (C ₂ , C ₃ ) in the terminal head (12). One of the terminals is an illuminating lamp (19), the other is a light receiving part (20) for receiving image light, and the light from the illuminating lamp (19) is used to receive the image light of the target part (Ca) with a light receiving part ( Interpolation according to claim 1 or 2, characterized in that the terminal head (12) is configured to receive the light at 20), confirm the position and angle of the target part (Ca) and irradiate X-rays. Type elongated X-ray irradiation tool.

前記複合ケーブル（１１）にプッシュ・プルワイヤを用いた操作ワイヤ（Ｗ）を含み、その操作ワイヤ（Ｗ）先端を端末ヘッド（１２）に係止させ、外部の操作手段から操作ワイヤ（Ｗ）を操作して端末ヘッド（１２）を屈曲自在としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内挿型細長型Ｘ線照射具。The composite cable (11) includes an operation wire (W) using a push-pull wire, the tip of the operation wire (W) is locked to the terminal head (12), and the operation wire (W) is externally operated. The insertion type elongated X-ray irradiator according to any one of claims 1 to 3, wherein the terminal head (12) is operated to be bendable.

伝送ケーブル（Ｃ_１）にレーザ光を送るレーザ発生ユニット（１）と、伝送管（Ｐ_２）に冷却媒体を輸送、回収する冷却ポンプユニット（５）と、吸引管（Ｐ_１）を介して真空チャンバ（１４）内を吸引する吸引ポンプユニット（２）とを前記請求項１乃至４のいずれかの内挿型細長型Ｘ線照射具の複合ケーブル（１１）に接続し、Ｘ線を端末ヘッド（１２）より放射して対象部位（Ｃａ）の照射を行なえるように構成した放射線治療装置。Via a laser generation unit (1) for sending laser light to the transmission cable (C ₁ ), a cooling pump unit (5) for transporting and collecting the cooling medium to the transmission pipe (P ₂ ), and a suction pipe (P ₁ ) The suction pump unit (2) for sucking the inside of the vacuum chamber (14) is connected to the composite cable (11) of the insertion- type elongated X-ray irradiator according to any one of claims 1 to 4, and the X-rays are terminated. A radiation therapy apparatus configured to radiate from a head (12) and to irradiate a target site (Ca).

レーザ光の伝送ケーブル（Ｃ_１）、及び真空吸引管（Ｐ_１）を少なくとも含む可撓性の複合ケーブル（１１）と、この複合ケーブル（１１）端に接続されるＸ線照射用の端末ヘッド（１２）とを備え、複合ケーブル（１１）は前記伝送ケーブル（Ｃ_１）及び吸引管（Ｐ_１）を保護材で囲んで一体化した細長ケーブルとし、端末ヘッド（１２）は中空部材内に吸引管（Ｐ_１）により吸引して真空チャンバ（１４）を形成しているとともに、所定長さのＸ線伝送管（２１）が接続され、前記真空チャンバ（１４）内にＸ線発生用のターゲット材（１６）と集光部材（１５）とを設けて成り、前記Ｘ線伝送管（２１）を体内に挿入し、体外の端末ヘッド（１２）において、伝送ケーブル（Ｃ_１）からのレーザ光を集光部材（１５）を介してターゲット材（１６）に照射し、これにより発生するＸ線を前記Ｘ線伝送管（２１）へ送り、そのＸ線伝送管（２１）の出力側端に設けた収束窓部（１７）を経てＸ線を送り出し対象部位（Ｃａ）を照射するように構成した外挿型細長型Ｘ線照射具。A flexible composite cable (11) including at least a laser light transmission cable (C ₁ ) and a vacuum suction tube (P ₁ ), and an X-ray irradiation terminal head connected to the end of the composite cable (11) (12), and the composite cable (11) is an elongated cable in which the transmission cable (C ₁ ) and the suction pipe (P ₁ ) are surrounded by a protective material, and the terminal head (12) is placed in the hollow member. A vacuum chamber (14) is formed by sucking with a suction tube (P ₁ ) , and an X-ray transmission tube (21) having a predetermined length is connected to the vacuum chamber (14) for generating X-rays. A target material (16) and a light condensing member (15) are provided, the X-ray transmission tube (21) is inserted into the body, and a laser from the transmission cable (C ₁ ) is used in the terminal head (12) outside the body. Light is condensed through the condensing member (15) Irradiating the Getto member (16), thereby feeding the X-ray generated the X-ray transmission pipe (21), through the convergence window portion provided at the output end of the X-ray transmission tube (21) and (17) An extrapolated elongated X-ray irradiator configured to send out X-rays and irradiate a target site (Ca).

高電圧を伝送する可撓性の高電圧ケーブル（ｌ１’）及び可撓性の真空吸引管（Ｐ_１）と、高電圧ケーブル（ｌ１’）端に接続されるＸ線照射用の端末ヘッド（１２’）とを備え、高電圧ケーブル（ｌ１’）は高電圧を送る導体の外周を絶縁材、外導体、及び保護材で囲んだ細長ケーブルとし、端末ヘッド（１２’）は高電圧ケーブル（ｌ１’）の端に外導体を突出させた中空部材内にターゲット材（１６）を設け、その内部を吸引管（Ｐ_１）により吸引して真空チャンバ（１４）を形成し、このチャンバ（１４）内へ高電圧導体の端に陰極端子を形成し、端末ヘッドの端にはＸ線伝送管（２１）を接続し、そのＸ線伝送管（２１）を体内に挿入し、体外の端末ヘッド（１２’）において、高電圧ケーブル（ｌ１’）からの高電圧で陰極端子から電子ビームを放出させてターゲット材（１６）に衝突させ、これにより発生するＸ線を前記Ｘ線伝送管（２１）へ送り、そのＸ線伝送管（２１）の出力側端に設けた収束窓部（１７）を経てＸ線を送り出し対象部位（Ｃａ）を照射するように構成した外挿型細長型Ｘ線照射具。A flexible high voltage cable (l1 ′) and a flexible vacuum suction tube (P ₁ ) for transmitting a high voltage, and a terminal head for X-ray irradiation connected to the end of the high voltage cable (l1 ′) ( 12 ′), the high voltage cable (11 ′) is a long and narrow cable surrounded by an insulating material, an outer conductor, and a protective material, and the terminal head (12 ′) is a high voltage cable (12 ′). The target material (16) is provided in a hollow member with an outer conductor protruding from the end of l1 ′), and the inside thereof is sucked by a suction pipe (P ₁ ) to form a vacuum chamber (14). This chamber (14 ) A cathode terminal is formed at the end of the high-voltage conductor, an X-ray transmission tube (21) is connected to the end of the terminal head, the X-ray transmission tube (21) is inserted into the body, and the terminal head outside the body 'in the high-voltage cable (l1 (12)' electrons from the cathode terminal at a high voltage from) And to release over beam collide with the target material (16), thereby feeding the X-ray generated the X-ray transmission pipe (21), converging window provided on the output side end of the X-ray transmission tube (21) An extrapolated elongated X-ray irradiator configured to send out X-rays through the section (17) and irradiate the target site (Ca).