Ｘ線照射装置及びＸ線照射方法
【課題】大規模な施設を要することなくＭＲＴ用のＸ線ビームを生成することができる。
【解決手段】子ビームが照射されると制動Ｘ線をＸ線ビームＸとして出射する金属ターゲット５と、スリット状のＸ線透過部６ａを有し、Ｘ線ビームＸの一部分がＸ線透過部６ａを透過し、Ｘ線透過部６ａ以外の領域に入射したＸ線ビームＸを遮蔽するように、金属ターゲット５のＸ線ビームＸの出射方向下流側に配置されたＸ線遮蔽体６と、出射されるＸ線ビームＸの発生点の径がＸ線透過部６ａの入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを金属ターゲット５に照射する電子ビーム発生装置と、を具備する。
【解決手段】子ビームが照射されると制動Ｘ線をＸ線ビームＸとして出射する金属ターゲット５と、スリット状のＸ線透過部６ａを有し、Ｘ線ビームＸの一部分がＸ線透過部６ａを透過し、Ｘ線透過部６ａ以外の領域に入射したＸ線ビームＸを遮蔽するように、金属ターゲット５のＸ線ビームＸの出射方向下流側に配置されたＸ線遮蔽体６と、出射されるＸ線ビームＸの発生点の径がＸ線透過部６ａの入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを金属ターゲット５に照射する電子ビーム発生装置と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を照射するＸ線照射装置及び当該Ｘ線照射装置におけるＸ線照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、がんの治療法として、Ｘ線ビームを幅がμｍ単位のスリットを透過させて得られるマイクロビームを生成し、このマイクロビームを腫瘍に対して照射する治療法（ＭＲＴ；Microbeam Radiation Therapy）が提案されている。この治療法では、正常細胞を破壊せずにがん細胞のみを破壊することができるという優れた治療効果が得られることが様々な実験により報告されている。
【０００３】
このＭＲＴに関する技術として、非特許文献１及び２には、高エネルギーの電子等の荷電粒子が磁場中でローレンツ力により曲がるときに電磁波を放射する現象を利用し、この放射された電磁波である放射光（Ｘ線ビーム）を複数の線状の放射線遮蔽スリットを透過させることで、ＭＲＴ用のＸ線ビームを生成する手法が開示されている。
【０００４】
一方、特許文献１には、電子ビームを加速する線形加速器において、電子ビームのビーム電流、ビーム速度及びビーム径を測定し、それらの測定値に応じてソレノイドコイルによる磁場を制御し、電子ビームを低エミッタンス化する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−７６９９１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】”スリット状マイクロビームに対する細胞致死効果とその回復現象におけるがん抑制遺伝子p53正常型がん細胞と以上型がん細胞の違い”、［online］、平成２２年、［平成２３年９月３０日検索］、インターネット＜ URL ：http://www.spring8.or.jp/pdf/ja/MBTU/H20/14.pdf＞
【非特許文献２】” マイクロビーム治療に関する基礎研究”、放医研ニュース, No. 134,、［online］、平成２０年、［平成２３年９月３０日検索］、インターネット＜ URL ：http://www.nirs.go.jp/report/nirs_news/200801/hik10p.htm＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記非特許文献１及び２に開示されている技術を実施するためには放射光を生成するための大規模な放射光施設が必要となるため、当該技術を実施できる場所が限定されてしまう。日本において最も多い死亡原因となっているがんの患者が、当該技術を利用したＭＲＴを受けるためには、大規模な放射光施設に行かなければならず、不便である。そのため、ＭＲＴ治療用の装置が一般病院に設置されることが望まれている。
【０００８】
しかしながら、ＭＲＴ用のＸ線ビームを生成するためには奥行きが長く幅の狭い放射線遮蔽スリットが用いられるが、上記放射光から得られる並行なＸ線ビーム等を除き、一般的な放射線源から得られるＸ線ビーム（コーンビーム）ではスリットの透過効率が減少するため、治療に供する線量を得るためには、莫大な線源出力を必要とし、発熱や遮蔽など、装置を構成するための問題が多く発生する。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、大規模な施設を要することなくＭＲＴ用のＸ線ビームを生成することができるＸ線照射装置及びＸ線照射方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係るＸ線照射装置は、請求項１に記載したように、電子ビームが照射されると制動Ｘ線をＸ線ビームとして出射する金属ターゲットと、スリット状のＸ線透過部を有し、前記Ｘ線ビームの一部分が前記Ｘ線透過部を透過し、前記Ｘ線透過部以外の領域に入射したＸ線ビームを遮蔽するように、前記金属ターゲットの前記Ｘ線ビームの出射方向下流側に配置されたＸ線遮蔽体と、出射される前記Ｘ線ビームの発生点の径が前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記金属ターゲットに照射する電子ビーム発生装置と、を具備している。
【００１１】
請求項１に記載のＸ線照射装置によれば、金属ターゲットにより、電子ビームが照射されると制動Ｘ線がＸ線ビームとして出射され、スリット状のＸ線透過部を有し前記金属ターゲットの前記Ｘ線ビームの出射方向下流側に配置されたＸ線遮蔽体により、前記Ｘ線ビームの一部分が前記Ｘ線透過部で透過され、前記Ｘ線透過部以外の領域に入射したＸ線ビームが遮蔽される。ここで、本発明では、電子ビーム発生装置により、出射される前記Ｘ線ビームの発生点の径が前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームが前記金属ターゲットに照射される。
【００１２】
このように、請求項１に記載のＸ線照射装置によれば、Ｘ線ビームの発生点の径がＸ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを金属ターゲットに照射することによりＸ線ビームを生成し、当該Ｘ線ビームをスリット状のＸ線透過部に入射させているので、高線量の線状のＸ線ビームを生成することができる結果、大規模な施設を要することなくＭＲＴ用のＸ線ビームを生成することができる。
【００１３】
ところで、上記Ｘ線遮蔽体を用いてＸ線ビームの形状を絞る場合、上記Ｘ線透過部の変換効率を高くするためには、Ｘ線ビームのＸ線発生点（以下、単に焦点とも言う。）の大きさを極力小さくすることが望ましい。
【００１４】
しかし、現状では、入口部の幅が小さく奥行き方向に長いスリットを使用している等の理由により、当該変換効率を高くすることは難しいため、高輝度のＸ線ビームを発生させる必要が生じてしまう。この場合には、金属ターゲットにおけるＸ線の焦点での発熱が非常に大きくなり、ターゲットにおけるＸ線の焦点部分が破壊されてしまう場合があるという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項２に記載したように、前記電子ビーム発生装置により出射された前記電子ビームの形状を、前記金属ターゲットに照射される前段階で、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に長い形状になるように制御する制御手段をさらに具備するようにしても良い。これにより、金属ターゲットにおける電子エネルギーの集中を回避でき、金属ターゲットの破壊を防止することができる、という効果を奏する。
【００１６】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項３に記載したように、前記電子ビーム発生装置から出射される前記電子ビームを、前記金属ターゲットへの照射位置が、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に対応する方向に移動するように制御する制御手段、または、請求項４に記載したように、前記電子ビーム発生装置から出射される前記電子ビームの出射角度を変化させることにより、前記電子ビームの前記金属ターゲットへの照射位置が移動するように制御する制御手段を備えるようにしても良い。
【００１７】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項５に記載したように、前記制御手段は、前記電子ビームの出射角度を変化させる際、当該変化の速度に応じて電荷量が変化するように前記電子ビームを制御するようにしても良い。これにより、線量が均一な電子ビームを生成することができる、という効果を奏する。
【００１８】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項６に記載したように、前記金属ターゲットを、前記電子ビームが照射された場合に前記電子ビームにより前記金属ターゲットが損傷しない最小限の厚さとなるように形成するようにしても良い。これにより、金属ターゲット内での電子拡散の影響を低くすることができる結果、より変換効率を向上させることができる、という効果を奏する。
【００１９】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項７に記載したように、前記電子ビーム発生装置の筐体または外部筐体に熱結合され、前記金属ターゲットの少なくとも一部に接するように設けられた熱伝導部材をさらに具備するようにしても良い。これにより、ターゲットの高温化を抑制することができる結果、金属ターゲットの破壊を防止することができる、という効果を奏する。
【００２０】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項８に記載したように、前記熱伝導部材は、前記金属ターゲットにおいて前記Ｘ線ビームが照射される領域を囲むように設けられるようにしても良い。これにより、より効果的に金属ターゲットの破壊を防止することができる、という効果を奏する。
【００２１】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項９に記載したように、前記Ｘ線透過部は、入口部の幅が２０μｍ以上１ｍｍ以下であるようにしても良い。これにより、ＭＲＴに適したＸ線ビームを生成することができる、という効果を奏する。
【００２２】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項１０に記載したように、前記電子ビームの線量は、前記Ｘ線透過部を透過した前記Ｘ線ビームの線量が１Ｇｙ以上１０００Ｇｙ以下となるとともに、前記Ｘ線遮蔽体の前記Ｘ線透過部以外の領域で遮蔽されずに透過した前記Ｘ線ビームの線量が前記Ｘ線透過部を透過した前記Ｘ線ビームの線量の１／１０００以上１／１０以下となるように決定されるようにしても良い。これにより、ＭＲＴに適したＸ線ビームを生成することができる、という効果を奏する。
【００２３】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項１１に記載したように、前記金属ターゲットから出射されるＸ線ビームはコーン状に拡がるＸ線ビームであり、前記Ｘ線遮蔽体は、前記Ｘ線透過部の奥行き方向の延長上に前記Ｘ線ビームの発生点が位置するように各々異なる位置に前記Ｘ線透過部が複数設けられているようにしても良い。これにより、金属ターゲットから出射されたＸ線ビームから効率的にＭＲＴ用のＸ線ビームを生成することができる、という効果を奏する。
【００２４】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項１２に記載したように、前記Ｘ線遮蔽体は、複数の平板状の遮蔽部材が組み合わされて形成されるようにしても良い。これにより、簡易にＸ線遮蔽体を製作することができる、という効果を奏する。
【００２５】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項１３に記載したように、前記複数の前記Ｘ線透過部の各々を、各々前記Ｘ線ビームが入射する入口部から出射される出口部に向かって徐々に広くなるように形成するようにしても良い。これにより、Ｘ線遮蔽体に入射したＸ線ビームのＸ線透過部における透過率を向上させることができる、という効果を奏する。
【００２６】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項１４に記載したように、前記複数の前記Ｘ線透過部の入口部の幅を調整する第１の調整手段をさらに備えるようにしても良い。これにより、Ｘ線ビームの線量等に応じてＸ線透過部の入口部の幅を調整することができる、という効果を奏する。
【００２７】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項１５に記載したように、前記Ｘ線ビームの発生点及び前記Ｘ線遮蔽体の前記複数の前記Ｘ線透過部の相互の位置関係を調整する第２の調整手段をさらに備えるようにしても良い。これにより、Ｘ線ビームの発生点及びＸ線透過部の相互の位置関係を調整することができる、という効果を奏する。
【００２８】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項１６に記載したように、隣り合う遮蔽部材の対応する面との間に前記Ｘ線透過部を形成する面を各々備えた複数の遮蔽部材を、形成されたＸ線透過部の各々の奥行き方向の延長上に前記Ｘ線ビームの発生点が位置するように配列して前記Ｘ線遮蔽体を構成するようにしても良い。これにより、簡易にＸ線遮蔽体を製作することができる、という効果を奏する。
【００２９】
一方、上記目的を達成するために、請求項１７に記載のＸ線照射方法は、電子ビームが照射されると制動Ｘ線をＸ線ビームとして出射する金属ターゲットと、前記金属ターゲットの前記Ｘ線ビームの出射方向下流側において前記Ｘ線ビームが入射する際のビーム径より入口部の幅が小さいスリット状のＸ線透過部を有し、前記Ｘ線ビームの一部分が前記Ｘ線透過部を透過し、前記Ｘ線透過部以外の領域に入射したＸ線ビームを遮蔽するＸ線遮蔽体と、前記電子ビームを前記金属ターゲットに照射する際、出射される前記Ｘ線ビームの発生点の径が前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記ターゲットに照射する電子ビーム発生装置とを具備するＸ線照射装置におけるＸ線照射方法であって、前記電子ビーム発生装置により出射された電子ビームの形状を、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に長い形状になるように制御する制御ステップと、前記制御ステップにて形状が制御された前記電子ビームを、前記金属ターゲットに照射することで前記Ｘ線ビームを出射させる出射ステップと、前記出射ステップにて出射されたＸ線ビームを、前記Ｘ線透過部を透過させる透過ステップと、を備えたＸ線照射方法である。
【００３０】
従って、請求項１７に記載のＸ線照射方法によれば、請求項２に記載の発明と同様に作用するので、請求項２に記載の発明と同様に、大規模な施設を要することなくＭＲＴ用のＸ線ビームを生成することができると共に、金属ターゲットの破壊を防止することができる、という効果を奏する。
【００３１】
また、上記目的を達成するために、請求項１８に記載のＸ線照射方法は、電子ビームが照射されると制動Ｘ線をＸ線ビームとして出射する金属ターゲットと、前記金属ターゲットの前記Ｘ線ビームの出射方向下流側において前記Ｘ線ビームが入射する際のビーム径より入口部の幅が小さいスリット状のＸ線透過部を有し、前記Ｘ線ビームの一部分が前記Ｘ線透過部を透過し、前記Ｘ線透過部以外の領域に入射したＸ線ビームを遮蔽するＸ線遮蔽体と、前記電子ビームを前記金属ターゲットに照射する際、出射される前記Ｘ線ビームの発生点の径が前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記ターゲットに照射する電子ビーム発生装置とを具備するＸ線照射装置におけるＸ線照射方法であって、前記電子ビーム発生装置により出射された前記電子ビームを、前記金属ターゲットへの照射位置が、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に移動するように制御する制御ステップと、前記制御ステップにて制御された前記電子ビームを、前記金属ターゲットに照射することで前記Ｘ線ビームを出射する出射ステップと、前記出射ステップにて出射されたＸ線ビームを、前記Ｘ線透過部を透過させる透過ステップと、を備えたＸ線照射方法である。
【００３２】
従って、請求項１８に記載のＸ線照射方法によれば、請求項３に記載の発明と同様に作用するので、請求項３に記載の発明と同様に、大規模な施設を要することなくＭＲＴ用のＸ線ビームを生成することができると共に、金属ターゲットの破壊を防止することができる、という効果を奏する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、大規模な施設を要することなくＭＲＴ用のＸ線ビームを生成することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態に係るＸ線照射装置の全体の構成を示す上面図である。
【図２】実施形態に係る遮蔽体を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置において、遮蔽体を透過したＸ線ビームの位置と相対線量との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置において、遮蔽体を透過したＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図である。
【図４】第１実施形態に係るＸ線照射装置１の要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。
【図５】第１実施形態に係るＸ線照射装置の要部を示す斜視図である。
【図６】（Ａ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置における遮蔽体に入射する直前のＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図であり、（Ｂ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置における遮蔽体を透過した直後のＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図である。
【図７】第２実施形態に係るＸ線照射装置の要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。
【図８】第２実施形態に係るＸ線照射装置における偏向磁石の配置例を示す図である。
【図９】第２実施形態に係るＸ線照射装置の要部を示す斜視図である。
【図１０】（Ａ）は、第２実施形態に係るＸ線照射装置における遮蔽体に入射する直前のＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図であり、（Ｂ）は、第２実施形態に係るＸ線照射装置における遮蔽体を透過した直後のＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図である。
【図１１】第３実施形態に係るＸ線照射装置の要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。
【図１２】第３実施形態に係るＸ線照射装置における交流磁石の構成を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面概略図である。
【図１３】本実施形態に係るＸ線照射装置により実行されるＸ線制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】第３実施形態に係るＸ線照射装置の要部を示す斜視図である。
【図１５】（Ａ）は、第３実施形態に係るＸ線照射装置における遮蔽体に入射する直前のＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図であり、（Ｂ）は、第３実施形態に係るＸ線照射装置における遮蔽体を透過した直後のＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図である。
【図１６】第３実施形態に係るＸ線照射装置において、交流磁石に加える電圧の一例を示すグラフである。
【図１７】（Ａ）は、第４実施形態に係るＸ線照射装置のターゲットの構成を示す正面図であり、（Ｂ）は、第４実施形態に係るＸ線照射装置のターゲットの構成を示す拡大側面図である。
【図１８】第５実施形態に係るＸ線照射装置の要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。
【図１９】第５実施形態に係るＸ線照射装置の遮蔽体を示す斜視図である。
【図２０】（Ａ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置の要部を示す概略上面図であり、（Ｂ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置の要部の別例を示す概略上面図である。
【図２１】（Ａ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置において、遮蔽体を透過したＸ線ビームの位置と相対線量との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置において、遮蔽体を透過したＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図である。
【図２２】第５実施形態に係るＸ線照射装置において、遮蔽体を透過したＸ線ビームのビームプロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
〔第１実施形態〕
以下、第１実施形態に係るＸ線照射装置について添付図面を用いて詳細に説明する。
【００３６】
図１は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１の全体の構成を示す上面図である。
【００３７】
図１に示すように、Ｘ線照射装置１は、電子ビームｅを生成する電子銃２ａ、生成された電子ビームｅを低エミッタンス化しつつ加速させる低エミッタンス加速器２ｂ、及び、加速された低エミッタンス電子ビーム（以下、単に電子ビームｅとも言う。）を外部に誘導するビームダクト２を備えている。また、Ｘ線照射装置１は、制御装置３を備えていて、制御装置３は、電子銃２ａによる電子ビームｅの生成、低エミッタンス加速器２ｂにより加速される電子ビームｅのビーム電流、ビーム速度及びビーム径の測定、及びそれらの測定値に応じたソレノイドコイルによる磁場調整等の制御を行う。
【００３８】
ビームダクト２の内部に到達した電子ビームｅは、電子出射窓４を介して外部に出射される。電子出射窓４は、Ｔｉ、Ｂｅ等の薄い金属板で形成されている。ビームダクト２の内部は真空に保たれており、電子出射窓４は、ビームダクト２の内部に空気が進入して電子の動きを極力妨げないようにビームダクト２の内部と外界とを仕切っている。
【００３９】
ビームダクト２の電子ビームｅの出射方向の下流側には、ターゲット５が設けられている。ターゲット５は、Ｗ、Ｔａ等の重金属で形成され、電子出射窓４を介して照射された電子ビームｅが衝突した際に、当該衝突に応じて制動Ｘ線を発生させる。発生した制動Ｘ線は、衝突点の前方に円錐状に広がってＸ線ビームとして放射される。
【００４０】
また、ターゲット５は、ビームダクト２から出射された電子ビームｅが照射された場合に損傷しない最小限の厚さとなるように形成されている。これにより、ターゲット５内での電子拡散の影響を小さくすることでターゲット５の損傷を防止しつつ、ターゲット５の厚さを極力薄く形成することができる。
【００４１】
ターゲット５のＸ線ビームＸの出射方向の下流側には、Ｘ線ビームＸの一部を透過させるスリット６ａを有する遮蔽体６が設けられている。スリット６ａは、入口部の幅が、Ｘ線ビームＸのビーム径より小さくなるように形成されている。
【００４２】
図２は、第１実施形態に係る遮蔽体６を示す斜視図である。図２に示すように、本実施形態に係る遮蔽体６は、概略直方体とされ、各々Ｘ線ビームＸを遮蔽する能力が高い重金属（本実施形態では、Ｗ）で構成された複数（本実施形態では、２つ）の遮蔽ユニット６ｂが組み合わされて構成されている。
【００４３】
本実施形態に係る遮蔽体６では、２つの遮蔽ユニット６ｂが、互いの１つの面が所定の間隙を空けて対向するように配置されており、当該間隙によってＸ線ビームＸを透過させるスリット６ａが形成されている。
【００４４】
このように、本実施形態に係るＸ線照射装置１では、Ｘ線ビームＸをスリット６ａが形成された遮蔽体６に照射し、照射されたＸ線ビームＸのうちのスリット６ａを透過した線状のＸ線ビームＸを患者に照射することにより、ＭＲＴに利用することができる。
【００４５】
本発明者らの鋭意検討の結果、Ｘ線ビームＸを用いてＭＲＴを行う場合、照射するＸ線ビームの幅が２０μｍ以上１ｍｍ以下とすると組織に破壊を発生させることなく細胞の核のみが消失する現象が発生することが判明しているので、スリット６ａの幅を２０μｍ以上１ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４６】
また同様に、本発明者らの鋭意検討の結果、ＭＲＴを行う場合には、電子ビームｅの線量は、スリット６ａを透過したＸ線ビームＸの線量が１Ｇｙ以上１０００Ｇｙ以下となるとともに、遮蔽体６のスリット６ａ以外の領域で遮蔽されずに透過したＸ線ビームＸの線量がスリット６ａを透過したＸ線ビームＸの線量の１／１０００以上１／１０以下となるように決定されると良いことが判明している。
【００４７】
なお、遮蔽体６は、上記構成に限定されず、遮蔽ユニット６ｂが各々１つ以上の平面部（本実施形態では、図２の平面部６ｃ）を有する形状で形成され、各々の遮蔽ユニット６ｂの平面部６ｃが略平行になるように対面し、かつ間隙ができるように配置されることによりスリット６ａが形成されていれば良い。あるいは、遮蔽体６が１つの遮蔽ユニット６ｂで構成され、当該遮蔽ユニット６ｂに奥行き方向に貫通するスリットが設けられていても良い。
【００４８】
また、スリット６ａは、上記間隙に限定されず、Ｘ線に透過性を有する素材により形成されていても良い。この場合には、隣接する遮蔽ユニット６ｂ間に、上記間隙の代わりに当該素材が配置される。
【００４９】
図３（Ａ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１において、遮蔽体６を透過したＸ線ビームＸの位置と相対線量との関係を示すグラフであり、図３（Ｂ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１において、遮蔽体６を透過したＸ線ビームＸの出射方向から見た形状の一例を示す図である。
【００５０】
図３（Ａ）に示すように、遮蔽体６に入射したＸ線ビームＸは、スリット６ａに入射したＸ線のみが透過するため、ｘ方向におけるスリット６ａが設けられている位置において鋭いピークを有し、図３（Ｂ）に示すように、スリット６ａの入口部の形状に略合致した形状である線状となるＸ線ビームＸが形成される。
【００５１】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００５２】
なお、本実施形態に係るＸ線照射装置１では、スリット６ａを一つのみ有する遮蔽体６を用いて１本の線状のＸ線ビームＸを生成し、患者の照射対象領域に対して位置をずらしつつ複数回照射することによりＭＲＴを実施する場合について説明する。
【００５３】
図４は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１の要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ターゲット５により放射されたＸ線ビームＸは、Ｘ線ビームＸの下流に配置されている遮蔽体６に入射し、当該遮蔽体６に入射したＸ線ビームＸは遮蔽体６によりｘ方向について絞られた後、これによって得られた線状のＸ線ビームＸが腫瘍Ｃに照射される。
【００５４】
図５は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１の要部を示す斜視図である。また、図６（Ａ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１における遮蔽体６に入射する直前のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状を示す図であり、図６（Ｂ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１における遮蔽体６を透過した直後のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状を示す図である。
【００５５】
図５に示すように、ターゲット５に衝突することで放射されたＸ線ビームＸは円錐状に拡がるため、図６（Ａ）に示すように、遮蔽体６に入射する直前のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状は円状となる。一方、遮蔽体６に入射したＸ線ビームＸは、遮蔽体６により線状に絞られるため、図６（Ｂ）に示すように、遮蔽体６に入射した直後のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状は線状となる。
【００５６】
なお、本実施形態に係るＸ線照射装置１では、スリット６ａを一つのみ有する遮蔽体６を用いて１本の線状のＸ線ビームＸを生成し、患者の照射対象領域に対して位置をずらしつつ複数回照射することによりＭＲＴ実施する場合について説明したが、これに限定されず、スリットを複数有する遮蔽体を用いて複数本の線状のＸ線ビームを生成して、１度に広範囲の領域にＸ線ビームＸを照射する形態としても良い。
【００５７】
また、電子ビームを低エミッタンス化しない電子線加速器を使用した場合、電子ビームのビーム径が大きくなってしまうため、ターゲットにおける焦点が大きくなり、同一電荷の焦点輝度が低下し、スリットを透過するＸ線量が低下してしまう。
【００５８】
そこで、本実施形態に係るＸ線照射装置１では、電子出射窓４から出射される電子ビームｅのビーム径、すなわちこれに対応するＸ線ビームＸの焦点の径がスリット６ａの入口部の長手方向（ｙ方向）に沿った長さより短くなるよう制御装置３により制御される。また、Ｘ線ビームＸの焦点は、スリット６ａの幅（短手方向すなわちｘ方向に沿った長さ）の２倍以下となるように制御されることが好ましい。これにより、同一電荷の焦点輝度が低下するのを防ぐことでスリットを透過するＸ線量の低下を防止でき、Ｘ線ビームＸを患者に照射することにより優れた治療効果が得られる。
【００５９】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａについて添付図面を用いて詳細に説明する。第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａは、第１実施形態に係るＸ線照射装置１におけるビームダクト２の周囲に偏向磁石７が設けられたものである。なお、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６０】
図７は、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａの要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第２実施形態のＸ線照射装置１Ａは、ビームダクト２の周囲に、偏向磁石７が設けられている。
【００６１】
図８は、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａにおける偏向磁石７の配置例を示す図である。図８に示すように、偏向磁石７は、４重極電磁石であり、２つのＮ磁石７ａ、２つのＳ磁石７ｂを備えている。電子ビームｅの出射方向に対して垂直な同一面上において、Ｎ磁石７ａは、ｘ方向から角度を４５度傾けた方向で電子ビームｅを挟んで各々対向するように配置されると共に、Ｓ磁石７ｂは、Ｎ磁石７ａに対して垂直となる方向に電子ビームｅを挟んで各々対向するように配置される。偏向磁石７により電子ビームｅをｘ方向に収束させることにより、電子ビームｅはｙ方向に引き伸ばされ、ｙ方向に長い線状の形状となる。
【００６２】
図９は、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａの要部を示す斜視図である。また、図１０（Ａ）は、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａにおける遮蔽体６に入射する直前のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状を示す図であり、図１０（Ｂ）は、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａにおける遮蔽体６を透過した直後のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状を示す図である。
【００６３】
図９に示すように、電子ビームｅが偏向磁石７によりｙ方向に引き伸ばされた状態でターゲット５に衝突し、これによってターゲット５から放射されたＸ線ビームＸは円錐状に拡がるため、図１０（Ａ）に示すように、遮蔽体６に入射する直前のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状は、ｙ方向に引き伸ばされた楕円状となる。一方、遮蔽体６に入射したＸ線ビームＸは、遮蔽体６により線状に絞られるため、図１０（Ｂ）に示すように、遮蔽体６に入射した直後のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状は線状となる。
【００６４】
このように、Ｘ線ビームＸの焦点の径がスリット６ａの入口部の長手方向に沿った長さより短くなるように調整された電子ビームｅを、ターゲット５に衝突する手前でスリット６ａの形状に合わせてｙ方向に引き伸ばすことにより、ターゲット５における電子エネルギーの集中が低減され、ターゲット５の損傷を防止することができる。
【００６５】
また、Ｘ線ビームＸの出射方向から見た形状を遮蔽体６のスリット６ａの入口部の形状に近づけることにより、遮蔽ユニット６ｂに遮蔽されて無駄に捨てられるＸ線ビームＸを少なくすることでスリット６ａを透過するＸ線ビームＸが増加する結果、より高線量のＸ線ビームＸを腫瘍Ｃに照射させることができる。さらに、Ｘ線ビームＸの焦点（電子ビームｅのビーム径に対応）を小さく（本実施形態では、電子ビームｅの径がスリット６ａの長手方向に沿った長さより短い）することで、スリット６ａを透過するＸ線ビームＸの生成に寄与する電子ビームｅの電子量を増加させることにより、単位時間当たりの電子密度を下げても平板ビーム変換効率を落とすことなく、高出力なＸ線ビームを発生させることができる。
【００６６】
なお、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａでは、偏向磁石７として４極電磁石を有する物を適用したが、これに限定されず、偏向磁石７として永久磁石を有するものを適用しても良い。この場合、２つのＮ磁石及び２つのＳ磁石により上記と同様に構成される。
【００６７】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂについて添付図面を用いて詳細に説明する。第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂは、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａにおけるビームダクト２の周囲に、偏向磁石７の代わりに交流磁石８が設けられたものである。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６８】
図１１は、第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂの要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第２実施形態のＸ線照射装置１Ｂは、ビームダクト２の周囲に、制御装置３に接続された交流磁石８が設けられている。なお、制御装置３は、少なくともＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えている。
【００６９】
図１２は、第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂにおける交流磁石８の構成を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面概略図である。図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、交流磁石８は、制御装置３の制御に基づいてコイル８ｂに電流を流すことにより交流磁石８は磁化し、一方の端部がＮ極、他方の端部がＳ極の極性を帯びる。
【００７０】
本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂの交流磁石８は、電子ビームｅの出射方向に対して垂直な同一面において、双方の端部がｙ方向において電子ビームｅを挟んで各々対向するように配置される。交流磁石８に電流が流れていない状態では、図１２（Ｂ）に示す（ａ）のように、電子ビームｅは入射方向に沿ってそのまま直進するが、制御装置３により交流磁石８の一方の端部がＮ極、他方の端部がＳ極になるようにコイル８ｂに電流が流れるように制御されると、図１２（Ｂ）に示す（ｂ）のように、電子ビームｅの進行方向はフレミングの左手の法則に従って曲げられる。
【００７１】
また、この状態から、制御装置３により上記一方の端部をＮ極からＳ極に、上記他方の端部がＳ極からＮ極になるようにコイル８ｂに流れる電流が変化するように制御させると、図１２（Ｂ）に示す（ｃ）のように、電子ビームｅの進行方向は、フレミングの法則に従って入射方向に対して上記（ｂ）の反対側に曲げられる。このように交流磁石８の極性を変化させることにより、電子ビームｅの出射角度をｙ方向に掃引するように変化させ、電子ビームｅのターゲット５における照射位置をｙ方向に掃引させる。
【００７２】
ここで、本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂが、Ｘ線制御処理を行う際の流れについて説明する。図１３は、本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂの交流磁石８の制御装置３のＣＰＵにより実行されるＸ線制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムは制御装置３に備えられた記録媒体であるＲＯＭの所定領域に予め記憶されている。
【００７３】
ステップＳ１０１において、制御装置３は、コイル８ｂの一方向に所定の電圧値の電圧を印加する。当該所定の電圧値は、予め定められた電圧値であり、当該電圧値を示す情報が制御装置３のＲＯＭに記憶されている。
【００７４】
ステップＳ１０３において、制御装置３は、コイル８ｂの他方向に所定の電圧値の電圧を印加する。当該所定の電圧値は、予め定められた電圧値（本実施形態では、ステップＳ１０１における所定の電圧値と同一の値）であり、当該電圧値を示す情報が制御装置３のＲＯＭに記憶されている。
【００７５】
ステップＳ１０５において、制御装置３は、電圧制御終了のタイミングが到来したか否かを判定する。本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂでは、電圧制御終了のタイミングは、患者に対してＸ線ビームＸを照射する期間として予め定められた期間が予め設定されて制御装置３のＲＯＭに記憶されている。なお、電圧制御終了のタイミングは、これに限定されず、例えばユーザの指示入力に基づいて電圧制御終了のタイミングを特定しても良い。
【００７６】
このように、本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂでは、上記ステップＳ１０１乃至Ｓ１０５の処理により、交流磁石８に磁場を発生させるとともに両端部の極性を連続的に切り替えることで、電子ビームｅをｙ方向に掃引させる。
【００７７】
図１４は、第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂの要部を示す斜視図である。また、図１５（Ａ）は、第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂにおける遮蔽体６に入射する直前のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状を示す図であり、図１５（Ｂ）は、第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂにおける遮蔽体６を透過した直後のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状を示す図である。
【００７８】
図１４に示すように、電子ビームｅが交流磁石８によりｙ方向に掃引された状態でターゲット５に衝突し、これによってターゲット５から放射されたＸ線ビームＸは円錐状に拡がるため、図１５（Ａ）に示すように、遮蔽体６に入射する直前のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状は、円状の形状がｙ方向に掃引された形状となる。一方、遮蔽体６に入射したＸ線ビームＸは、遮蔽体６により線状に絞られるため、図１５（Ｂ）に示すように、遮蔽体６に入射した直後のＸ線ビームＸの形状はスリット６ａの入口の形状に合致した線状となる。
【００７９】
このように、Ｘ線ビームＸの焦点の径がスリット６ａの入口部の長手方向に沿った長さより短くなるように調整された電子ビームｅを、ターゲット５に衝突する手前でスリット６ａの形状に合わせてｙ方向に掃引することにより、ターゲット５における電子エネルギーの集中が低減され、ターゲット５の損傷を防止することができる。
【００８０】
また、第２実施形態と同様に、Ｘ線ビームＸの出射方向から見た形状を遮蔽体６のスリット６ａの入口部の形状に近づけることにより、遮蔽ユニット６ｂに遮蔽されて無駄に捨てられるＸ線ビームＸを少なくすることでスリット６ａを透過するＸ線ビームＸが増加する結果、より高線量のＸ線ビームＸを腫瘍Ｃに照射させることができる。さらに、Ｘ線ビームＸの焦点を小さく（本実施形態では、電子ビームｅの径がスリット６ａの長手方向に沿った長さより短い）することで、スリット６ａを透過するＸ線ビームＸの生成に寄与する電子ビームｅの電子量を増加させることにより、単位時間当たりの電子密度を下げても平板ビーム変換効率を落とすことなく、高出力なＸ線ビームを発生させることができる。
【００８１】
ところで、電子ビームｅをｙ方向に掃引した場合、一般的に、電子ビームｅの掃引範囲における中心側が両端側に比べて電子密度が高くなる。一方で、コイル８ｂにサイン波の電圧を加えると、電子ビームｅの掃引範囲における両端側の電子密度が高くなる。
【００８２】
そこで、本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂでは、電子ビームｅの出射角度の変化の速度に応じて電荷量が変化するように、コイル８ｂに三角波の電圧を加えることにより、ｙ電子ビームｅの掃引範囲において電子密度が均一になるように電子ビームｅの掃引を行う。
【００８３】
図１６は、第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂにおいて、交流磁石に加える電圧の一例を示すグラフである。図１６に示すように、交流磁石８のコイル８ｂに、通常のサイン波ではなく三角波の電圧が加えられる。これにより、電子密度が均一な電子ビームｅが得られる。
【００８４】
〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係るＸ線照射装置１について添付図面を用いて詳細に説明する。第４実施形態に係るＸ線照射装置１は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１におけるターゲット５に熱伝導部材９が設けられたものである。なお、第１実施形態乃至第３実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８５】
図１７（Ａ）は、第４実施形態に係るＸ線照射装置１のターゲット５の構成を示す正面図であり、図１７（Ｂ）は、第４実施形態に係るＸ線照射装置１のターゲット５の構成を示す拡大側面図である。
【００８６】
図１７（Ａ）に示すように、ターゲット５における電子ビームｅが照射される領域の周囲を囲むように、熱伝導部材９が設けられている。熱伝導部材９は、熱伝導率が高いＣｕ、Ａｇ、ＡｕまたはＡｌ等で形成されている。また、図１７（Ｂ）に示すように、熱伝導部材９は、例えばターゲット５の端部の一部を挟み込むようにしてターゲット５とともに鋳込まれることにより、ターゲット５と一体的に形成される。また、熱伝導部材９は、外部筐体（本実施形態では、低エミッタンス加速器２ｂまたはビームダクト２）に熱結合されることにより、ターゲット５に発生した熱を吸収して外部筐体に逃がすことでターゲット５の高熱化を抑制する。
【００８７】
このように、第４実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂは、熱伝導部材９によってターゲット５の高熱化を抑制することにより、ターゲット５の損傷を防止することができる。
【００８８】
〔第５実施形態〕
以下、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃについて添付図面を用いて詳細に説明する。第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃは、第１実施形態に係るＸ線照射装置１において、単一のスリット６ａを有する遮蔽体６の代わりに、複数のスリット６ａを有する遮蔽体６Ａを設けたものである。なお、第１実施形態乃至第４実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８９】
図１８は、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃの要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。図１８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ターゲット５により放射されたＸ線ビームＸは、下流にある遮蔽体６Ａに入射し、当該遮蔽体６Ａに入射したＸ線ビームＸは遮蔽体６の複数のスリット６ａによりｘ方向において絞られ、スリット６ａに入射し遮蔽体６を透過した複数の線状のＸ線ビームＸが腫瘍Ｃに照射される。
【００９０】
図１９は、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃの遮蔽体６Ａを示す斜視図である。図１９に示すように、遮蔽体６Ａは、Ｗ等のＸ線に対する遮蔽能力に優れた重金属で形成された複数（本実施形態では、６つ）の遮蔽ユニット６ｂで構成されている。遮蔽体６Ａでは、当該複数の遮蔽ユニット６ｂが各々間隙ができるように配置されることにより、複数のスリット６ａが形成されている。遮蔽体６に入射したＸ線ビームＸのうちのスリット６ａに入射したＸ線ビームＸは、遮蔽体６を透過して遮蔽体６の背部に到達するが、遮蔽体６に入射したＸ線ビームＸのうちの遮蔽ユニット６ｂに入射したＸ線ビームＸは、当該遮蔽ユニット６ｂに遮蔽されるため遮蔽体６の背部まで到達しない。
【００９１】
本実施形態に係る遮蔽体６は、各々Ｘ線ビームＸを遮蔽する能力が高い重金属（本実施形態では、Ｗ）で形成された２つの略板状の遮蔽ユニット６ｂが組み合わされて構成されている。
【００９２】
図２０（Ａ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃの要部を示す概略上面図である。図２０（Ａ）に示すように、遮蔽体６Ａの各々のスリット６ａは、スリット面の延長面上にＸ線ビームＸの焦点が位置するように各々異なる位置に設けられることで、遮蔽体６Ａは全体として扇状に形成されている。このようにＸ線ビームの放射方向に合わせてスリット６ａが設けられることにより、Ｘ線ビームＸがコーン状に拡がっていても、平行ビームと同等の板状ビーム変換効率が得られる。
【００９３】
また、図１９及び図２０（Ａ）に示すように、遮蔽体６Ａの各々のスリット６ａは、Ｘ線ビームＸの出射方向において、Ｘ線ビームＸが入射する入口部からＸ線ビームＸ出射する出口部に向かってスリット６ａの広さが広く（短手方向における長さが長く）なるように形成されている。これにより、スリット６ａに入射したＸ線ビームＸの一部がスリット６ａ内を進むにつれて入射時の直進方向から逸れる場合であっても、当該逸れたＸ線もスリット６ａを透過できる可能性が高くなるため、極力多くのＸ線についてスリット６ａを透過させることができる。
【００９４】
なお、本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃでは、複数のスリット６ａが、各々隣接する遮蔽ユニット６ｂの平面部６ｃにより形成される間隙である例を示したが、これに限定されない。
【００９５】
特に、Ｘ線ビームを放射線がん治療に利用するためには透過性の高い高エネルギーのＸ線ビームＸが必要となり、ＭＲＴ用の板状ビームを生成するためにタングステンなどの重金属を用いても厚さ１０ｃｍ程度の遮蔽体が必要となる。その厚みを幅１００μｍ以下で通り抜けるスリットを製作することは非常に難しい。そこで、この問題を解決するために、以下に示すような複数の平板を組み合わせる製作法を用いると良い。
【００９６】
図２０（Ｂ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃの要部の別例を示す概略上面図である。図２０（Ｂ）に示すように、遮蔽体６Ａは、平板状の遮蔽ユニット６ｄと平板状の補助部材６ｅとを複数組み合わせることで、形成されても良い。補助部材６ｅは、Ｘ線に対する遮蔽効果が低い素材で形成されていて、遮蔽体６Ａのうちの補助部材６ｅが設けられた領域に入射したＸ線ビームＸは、遮蔽されずに遮蔽体６Ａの背部に到達する。これにより、より簡易に遮蔽体６Ａを製作することができる。
【００９７】
図２１（Ａ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃにおいて、遮蔽体６Ａを透過したＸ線ビームＸの位置と相対線量との関係を示すグラフであり、図２１（Ｂ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃにおいて、遮蔽体６Ａを透過したＸ線ビームＸの形状を示す図である。
【００９８】
図２１（Ａ）に示すように、遮蔽体６Ａに入射したＸ線ビームＸは、スリット６ａに入射したＸ線ビームＸのみが透過するため、ｘ方向においてスリット６ａが設けられている複数の位置において鋭いピークを有し、図２１（Ｂ）に示すように、スリット６ａの入口部の形状に略合致した複数の線状のＸ線ビームＸが形成される。
【００９９】
図２２は、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃにおいて、遮蔽体６Ａを透過したＸ線ビームＸのビームプロファイルの一例を示す図である。一例として図２２に示すように、遮蔽体６Ａを透過した後の複数の線状のＸ線ビームＸにおいて、各ピークの幅は２５μｍ、各ピーク間のピッチは２００μｍ、Ｘ線ビームＸにおける最小の線量（遮蔽体６Ａにより遮蔽された領域の線量）がピークの線量の１％となる。
【０１００】
なお、本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃでは、遮蔽体６Ａにおける遮蔽ユニット６ｄが固定されているが、これに限定されず、Ｘ線ビームＸの線量や最終的に生成したいＸ線ビームＸの形状に応じて各々の遮蔽ユニット６ｄの位置を調整する調整手段を備えていても良い。これにより、各々のスリット６ａの位置、及び各々のスリット６ａのＸ線ビームの入口部の幅等が調整される。
【０１０１】
また、各スリット６ａの延長上にＸ線ビームＸの焦点が位置するように、ターゲット５におけるＸ線ビームＸの焦点の位置、及び、各遮蔽ユニット６ｂの位置を調整できるようにしても良い。これにより、Ｘ線ビームＸの焦点の位置、及び各々のスリット６ａの位置が調整される。
【０１０２】
ＭＲＴに必要な平板状のＸ線ビームは、太いＸ線ビームを遮蔽体のスリットを通すことによって生成される。板状のＸ線ビームを効率よく生成するためには、スリットのマルチ化が考えられる、通常のＸ線ビームはコーン状に拡がるが、複数のスリットが各々平行になるように設けられたマルチスリットを用いた場合には、中央側に位置するスリットはＸ線を透過させるが、両端側に位置するスリットはＸ線を透過できないため、マルチスリットの利点を有効活用できなかった。
【０１０３】
本実施形態に係るＸ線照射装置１では、各スリット６ａのＸ線ビームＸの奥行き方向を、Ｘ線ビームのコーン状の拡がりに合わせて決定することで、中央側に位置するスリット６ａのみならず両端側に位置するスリット６ａがＸ線を透過させるため、マルチスリットの利点を有効活用することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１、１Ａ乃至１Ｃ…Ｘ線照射装置，２…ビームダクト，２ａ…電子銃，２ｂ…低エミッタンス加速器，３…制御装置，４…電子出射窓，５…ターゲット，６、６Ａ…遮蔽体，６ａ…スリット，６ｂ、６ｄ…遮蔽ユニット，６ｃ…平面部，６ｅ…補助部材，７…偏向磁石，７ａ…Ｎ磁石，７ｂ…Ｓ磁石，８…交流磁石，８ｂ…コイル，９…熱伝導部材，Ｃ…腫瘍，ｅ…電子ビーム，Ｘ…Ｘ線ビーム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を照射するＸ線照射装置及び当該Ｘ線照射装置におけるＸ線照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、がんの治療法として、Ｘ線ビームを幅がμｍ単位のスリットを透過させて得られるマイクロビームを生成し、このマイクロビームを腫瘍に対して照射する治療法（ＭＲＴ；Microbeam Radiation Therapy）が提案されている。この治療法では、正常細胞を破壊せずにがん細胞のみを破壊することができるという優れた治療効果が得られることが様々な実験により報告されている。
【０００３】
このＭＲＴに関する技術として、非特許文献１及び２には、高エネルギーの電子等の荷電粒子が磁場中でローレンツ力により曲がるときに電磁波を放射する現象を利用し、この放射された電磁波である放射光（Ｘ線ビーム）を複数の線状の放射線遮蔽スリットを透過させることで、ＭＲＴ用のＸ線ビームを生成する手法が開示されている。
【０００４】
一方、特許文献１には、電子ビームを加速する線形加速器において、電子ビームのビーム電流、ビーム速度及びビーム径を測定し、それらの測定値に応じてソレノイドコイルによる磁場を制御し、電子ビームを低エミッタンス化する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−７６９９１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】”スリット状マイクロビームに対する細胞致死効果とその回復現象におけるがん抑制遺伝子p53正常型がん細胞と以上型がん細胞の違い”、［online］、平成２２年、［平成２３年９月３０日検索］、インターネット＜ URL ：http://www.spring8.or.jp/pdf/ja/MBTU/H20/14.pdf＞
【非特許文献２】” マイクロビーム治療に関する基礎研究”、放医研ニュース, No. 134,、［online］、平成２０年、［平成２３年９月３０日検索］、インターネット＜ URL ：http://www.nirs.go.jp/report/nirs_news/200801/hik10p.htm＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記非特許文献１及び２に開示されている技術を実施するためには放射光を生成するための大規模な放射光施設が必要となるため、当該技術を実施できる場所が限定されてしまう。日本において最も多い死亡原因となっているがんの患者が、当該技術を利用したＭＲＴを受けるためには、大規模な放射光施設に行かなければならず、不便である。そのため、ＭＲＴ治療用の装置が一般病院に設置されることが望まれている。
【０００８】
しかしながら、ＭＲＴ用のＸ線ビームを生成するためには奥行きが長く幅の狭い放射線遮蔽スリットが用いられるが、上記放射光から得られる並行なＸ線ビーム等を除き、一般的な放射線源から得られるＸ線ビーム（コーンビーム）ではスリットの透過効率が減少するため、治療に供する線量を得るためには、莫大な線源出力を必要とし、発熱や遮蔽など、装置を構成するための問題が多く発生する。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、大規模な施設を要することなくＭＲＴ用のＸ線ビームを生成することができるＸ線照射装置及びＸ線照射方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係るＸ線照射装置は、請求項１に記載したように、電子ビームが照射されると制動Ｘ線をＸ線ビームとして出射する金属ターゲットと、スリット状のＸ線透過部を有し、前記Ｘ線ビームの一部分が前記Ｘ線透過部を透過し、前記Ｘ線透過部以外の領域に入射したＸ線ビームを遮蔽するように、前記金属ターゲットの前記Ｘ線ビームの出射方向下流側に配置されたＸ線遮蔽体と、出射される前記Ｘ線ビームの発生点の径が前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記金属ターゲットに照射する電子ビーム発生装置と、を具備している。
【００１１】
請求項１に記載のＸ線照射装置によれば、金属ターゲットにより、電子ビームが照射されると制動Ｘ線がＸ線ビームとして出射され、スリット状のＸ線透過部を有し前記金属ターゲットの前記Ｘ線ビームの出射方向下流側に配置されたＸ線遮蔽体により、前記Ｘ線ビームの一部分が前記Ｘ線透過部で透過され、前記Ｘ線透過部以外の領域に入射したＸ線ビームが遮蔽される。ここで、本発明では、電子ビーム発生装置により、出射される前記Ｘ線ビームの発生点の径が前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームが前記金属ターゲットに照射される。
【００１２】
このように、請求項１に記載のＸ線照射装置によれば、Ｘ線ビームの発生点の径がＸ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを金属ターゲットに照射することによりＸ線ビームを生成し、当該Ｘ線ビームをスリット状のＸ線透過部に入射させているので、高線量の線状のＸ線ビームを生成することができる結果、大規模な施設を要することなくＭＲＴ用のＸ線ビームを生成することができる。
【００１３】
ところで、上記Ｘ線遮蔽体を用いてＸ線ビームの形状を絞る場合、上記Ｘ線透過部の変換効率を高くするためには、Ｘ線ビームのＸ線発生点（以下、単に焦点とも言う。）の大きさを極力小さくすることが望ましい。
【００１４】
しかし、現状では、入口部の幅が小さく奥行き方向に長いスリットを使用している等の理由により、当該変換効率を高くすることは難しいため、高輝度のＸ線ビームを発生させる必要が生じてしまう。この場合には、金属ターゲットにおけるＸ線の焦点での発熱が非常に大きくなり、ターゲットにおけるＸ線の焦点部分が破壊されてしまう場合があるという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項２に記載したように、前記電子ビーム発生装置により出射された前記電子ビームの形状を、前記金属ターゲットに照射される前段階で、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に長い形状になるように制御する制御手段をさらに具備するようにしても良い。これにより、金属ターゲットにおける電子エネルギーの集中を回避でき、金属ターゲットの破壊を防止することができる、という効果を奏する。
【００１６】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項３に記載したように、前記電子ビーム発生装置から出射される前記電子ビームを、前記金属ターゲットへの照射位置が、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に対応する方向に移動するように制御する制御手段、または、請求項４に記載したように、前記電子ビーム発生装置から出射される前記電子ビームの出射角度を変化させることにより、前記電子ビームの前記金属ターゲットへの照射位置が移動するように制御する制御手段を備えるようにしても良い。
【００１７】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項５に記載したように、前記制御手段は、前記電子ビームの出射角度を変化させる際、当該変化の速度に応じて電荷量が変化するように前記電子ビームを制御するようにしても良い。これにより、線量が均一な電子ビームを生成することができる、という効果を奏する。
【００１８】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項６に記載したように、前記金属ターゲットを、前記電子ビームが照射された場合に前記電子ビームにより前記金属ターゲットが損傷しない最小限の厚さとなるように形成するようにしても良い。これにより、金属ターゲット内での電子拡散の影響を低くすることができる結果、より変換効率を向上させることができる、という効果を奏する。
【００１９】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項７に記載したように、前記電子ビーム発生装置の筐体または外部筐体に熱結合され、前記金属ターゲットの少なくとも一部に接するように設けられた熱伝導部材をさらに具備するようにしても良い。これにより、ターゲットの高温化を抑制することができる結果、金属ターゲットの破壊を防止することができる、という効果を奏する。
【００２０】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項８に記載したように、前記熱伝導部材は、前記金属ターゲットにおいて前記Ｘ線ビームが照射される領域を囲むように設けられるようにしても良い。これにより、より効果的に金属ターゲットの破壊を防止することができる、という効果を奏する。
【００２１】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項９に記載したように、前記Ｘ線透過部は、入口部の幅が２０μｍ以上１ｍｍ以下であるようにしても良い。これにより、ＭＲＴに適したＸ線ビームを生成することができる、という効果を奏する。
【００２２】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項１０に記載したように、前記電子ビームの線量は、前記Ｘ線透過部を透過した前記Ｘ線ビームの線量が１Ｇｙ以上１０００Ｇｙ以下となるとともに、前記Ｘ線遮蔽体の前記Ｘ線透過部以外の領域で遮蔽されずに透過した前記Ｘ線ビームの線量が前記Ｘ線透過部を透過した前記Ｘ線ビームの線量の１／１０００以上１／１０以下となるように決定されるようにしても良い。これにより、ＭＲＴに適したＸ線ビームを生成することができる、という効果を奏する。
【００２３】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項１１に記載したように、前記金属ターゲットから出射されるＸ線ビームはコーン状に拡がるＸ線ビームであり、前記Ｘ線遮蔽体は、前記Ｘ線透過部の奥行き方向の延長上に前記Ｘ線ビームの発生点が位置するように各々異なる位置に前記Ｘ線透過部が複数設けられているようにしても良い。これにより、金属ターゲットから出射されたＸ線ビームから効率的にＭＲＴ用のＸ線ビームを生成することができる、という効果を奏する。
【００２４】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項１２に記載したように、前記Ｘ線遮蔽体は、複数の平板状の遮蔽部材が組み合わされて形成されるようにしても良い。これにより、簡易にＸ線遮蔽体を製作することができる、という効果を奏する。
【００２５】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項１３に記載したように、前記複数の前記Ｘ線透過部の各々を、各々前記Ｘ線ビームが入射する入口部から出射される出口部に向かって徐々に広くなるように形成するようにしても良い。これにより、Ｘ線遮蔽体に入射したＸ線ビームのＸ線透過部における透過率を向上させることができる、という効果を奏する。
【００２６】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項１４に記載したように、前記複数の前記Ｘ線透過部の入口部の幅を調整する第１の調整手段をさらに備えるようにしても良い。これにより、Ｘ線ビームの線量等に応じてＸ線透過部の入口部の幅を調整することができる、という効果を奏する。
【００２７】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項１５に記載したように、前記Ｘ線ビームの発生点及び前記Ｘ線遮蔽体の前記複数の前記Ｘ線透過部の相互の位置関係を調整する第２の調整手段をさらに備えるようにしても良い。これにより、Ｘ線ビームの発生点及びＸ線透過部の相互の位置関係を調整することができる、という効果を奏する。
【００２８】
また、本発明に係るＸ線照射装置において、請求項１６に記載したように、隣り合う遮蔽部材の対応する面との間に前記Ｘ線透過部を形成する面を各々備えた複数の遮蔽部材を、形成されたＸ線透過部の各々の奥行き方向の延長上に前記Ｘ線ビームの発生点が位置するように配列して前記Ｘ線遮蔽体を構成するようにしても良い。これにより、簡易にＸ線遮蔽体を製作することができる、という効果を奏する。
【００２９】
一方、上記目的を達成するために、請求項１７に記載のＸ線照射方法は、電子ビームが照射されると制動Ｘ線をＸ線ビームとして出射する金属ターゲットと、前記金属ターゲットの前記Ｘ線ビームの出射方向下流側において前記Ｘ線ビームが入射する際のビーム径より入口部の幅が小さいスリット状のＸ線透過部を有し、前記Ｘ線ビームの一部分が前記Ｘ線透過部を透過し、前記Ｘ線透過部以外の領域に入射したＸ線ビームを遮蔽するＸ線遮蔽体と、前記電子ビームを前記金属ターゲットに照射する際、出射される前記Ｘ線ビームの発生点の径が前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記ターゲットに照射する電子ビーム発生装置とを具備するＸ線照射装置におけるＸ線照射方法であって、前記電子ビーム発生装置により出射された電子ビームの形状を、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に長い形状になるように制御する制御ステップと、前記制御ステップにて形状が制御された前記電子ビームを、前記金属ターゲットに照射することで前記Ｘ線ビームを出射させる出射ステップと、前記出射ステップにて出射されたＸ線ビームを、前記Ｘ線透過部を透過させる透過ステップと、を備えたＸ線照射方法である。
【００３０】
従って、請求項１７に記載のＸ線照射方法によれば、請求項２に記載の発明と同様に作用するので、請求項２に記載の発明と同様に、大規模な施設を要することなくＭＲＴ用のＸ線ビームを生成することができると共に、金属ターゲットの破壊を防止することができる、という効果を奏する。
【００３１】
また、上記目的を達成するために、請求項１８に記載のＸ線照射方法は、電子ビームが照射されると制動Ｘ線をＸ線ビームとして出射する金属ターゲットと、前記金属ターゲットの前記Ｘ線ビームの出射方向下流側において前記Ｘ線ビームが入射する際のビーム径より入口部の幅が小さいスリット状のＸ線透過部を有し、前記Ｘ線ビームの一部分が前記Ｘ線透過部を透過し、前記Ｘ線透過部以外の領域に入射したＸ線ビームを遮蔽するＸ線遮蔽体と、前記電子ビームを前記金属ターゲットに照射する際、出射される前記Ｘ線ビームの発生点の径が前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記ターゲットに照射する電子ビーム発生装置とを具備するＸ線照射装置におけるＸ線照射方法であって、前記電子ビーム発生装置により出射された前記電子ビームを、前記金属ターゲットへの照射位置が、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に移動するように制御する制御ステップと、前記制御ステップにて制御された前記電子ビームを、前記金属ターゲットに照射することで前記Ｘ線ビームを出射する出射ステップと、前記出射ステップにて出射されたＸ線ビームを、前記Ｘ線透過部を透過させる透過ステップと、を備えたＸ線照射方法である。
【００３２】
従って、請求項１８に記載のＸ線照射方法によれば、請求項３に記載の発明と同様に作用するので、請求項３に記載の発明と同様に、大規模な施設を要することなくＭＲＴ用のＸ線ビームを生成することができると共に、金属ターゲットの破壊を防止することができる、という効果を奏する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、大規模な施設を要することなくＭＲＴ用のＸ線ビームを生成することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態に係るＸ線照射装置の全体の構成を示す上面図である。
【図２】実施形態に係る遮蔽体を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置において、遮蔽体を透過したＸ線ビームの位置と相対線量との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置において、遮蔽体を透過したＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図である。
【図４】第１実施形態に係るＸ線照射装置１の要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。
【図５】第１実施形態に係るＸ線照射装置の要部を示す斜視図である。
【図６】（Ａ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置における遮蔽体に入射する直前のＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図であり、（Ｂ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置における遮蔽体を透過した直後のＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図である。
【図７】第２実施形態に係るＸ線照射装置の要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。
【図８】第２実施形態に係るＸ線照射装置における偏向磁石の配置例を示す図である。
【図９】第２実施形態に係るＸ線照射装置の要部を示す斜視図である。
【図１０】（Ａ）は、第２実施形態に係るＸ線照射装置における遮蔽体に入射する直前のＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図であり、（Ｂ）は、第２実施形態に係るＸ線照射装置における遮蔽体を透過した直後のＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図である。
【図１１】第３実施形態に係るＸ線照射装置の要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。
【図１２】第３実施形態に係るＸ線照射装置における交流磁石の構成を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面概略図である。
【図１３】本実施形態に係るＸ線照射装置により実行されるＸ線制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】第３実施形態に係るＸ線照射装置の要部を示す斜視図である。
【図１５】（Ａ）は、第３実施形態に係るＸ線照射装置における遮蔽体に入射する直前のＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図であり、（Ｂ）は、第３実施形態に係るＸ線照射装置における遮蔽体を透過した直後のＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図である。
【図１６】第３実施形態に係るＸ線照射装置において、交流磁石に加える電圧の一例を示すグラフである。
【図１７】（Ａ）は、第４実施形態に係るＸ線照射装置のターゲットの構成を示す正面図であり、（Ｂ）は、第４実施形態に係るＸ線照射装置のターゲットの構成を示す拡大側面図である。
【図１８】第５実施形態に係るＸ線照射装置の要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。
【図１９】第５実施形態に係るＸ線照射装置の遮蔽体を示す斜視図である。
【図２０】（Ａ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置の要部を示す概略上面図であり、（Ｂ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置の要部の別例を示す概略上面図である。
【図２１】（Ａ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置において、遮蔽体を透過したＸ線ビームの位置と相対線量との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置において、遮蔽体を透過したＸ線ビームの出射方向から見た形状を示す図である。
【図２２】第５実施形態に係るＸ線照射装置において、遮蔽体を透過したＸ線ビームのビームプロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
〔第１実施形態〕
以下、第１実施形態に係るＸ線照射装置について添付図面を用いて詳細に説明する。
【００３６】
図１は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１の全体の構成を示す上面図である。
【００３７】
図１に示すように、Ｘ線照射装置１は、電子ビームｅを生成する電子銃２ａ、生成された電子ビームｅを低エミッタンス化しつつ加速させる低エミッタンス加速器２ｂ、及び、加速された低エミッタンス電子ビーム（以下、単に電子ビームｅとも言う。）を外部に誘導するビームダクト２を備えている。また、Ｘ線照射装置１は、制御装置３を備えていて、制御装置３は、電子銃２ａによる電子ビームｅの生成、低エミッタンス加速器２ｂにより加速される電子ビームｅのビーム電流、ビーム速度及びビーム径の測定、及びそれらの測定値に応じたソレノイドコイルによる磁場調整等の制御を行う。
【００３８】
ビームダクト２の内部に到達した電子ビームｅは、電子出射窓４を介して外部に出射される。電子出射窓４は、Ｔｉ、Ｂｅ等の薄い金属板で形成されている。ビームダクト２の内部は真空に保たれており、電子出射窓４は、ビームダクト２の内部に空気が進入して電子の動きを極力妨げないようにビームダクト２の内部と外界とを仕切っている。
【００３９】
ビームダクト２の電子ビームｅの出射方向の下流側には、ターゲット５が設けられている。ターゲット５は、Ｗ、Ｔａ等の重金属で形成され、電子出射窓４を介して照射された電子ビームｅが衝突した際に、当該衝突に応じて制動Ｘ線を発生させる。発生した制動Ｘ線は、衝突点の前方に円錐状に広がってＸ線ビームとして放射される。
【００４０】
また、ターゲット５は、ビームダクト２から出射された電子ビームｅが照射された場合に損傷しない最小限の厚さとなるように形成されている。これにより、ターゲット５内での電子拡散の影響を小さくすることでターゲット５の損傷を防止しつつ、ターゲット５の厚さを極力薄く形成することができる。
【００４１】
ターゲット５のＸ線ビームＸの出射方向の下流側には、Ｘ線ビームＸの一部を透過させるスリット６ａを有する遮蔽体６が設けられている。スリット６ａは、入口部の幅が、Ｘ線ビームＸのビーム径より小さくなるように形成されている。
【００４２】
図２は、第１実施形態に係る遮蔽体６を示す斜視図である。図２に示すように、本実施形態に係る遮蔽体６は、概略直方体とされ、各々Ｘ線ビームＸを遮蔽する能力が高い重金属（本実施形態では、Ｗ）で構成された複数（本実施形態では、２つ）の遮蔽ユニット６ｂが組み合わされて構成されている。
【００４３】
本実施形態に係る遮蔽体６では、２つの遮蔽ユニット６ｂが、互いの１つの面が所定の間隙を空けて対向するように配置されており、当該間隙によってＸ線ビームＸを透過させるスリット６ａが形成されている。
【００４４】
このように、本実施形態に係るＸ線照射装置１では、Ｘ線ビームＸをスリット６ａが形成された遮蔽体６に照射し、照射されたＸ線ビームＸのうちのスリット６ａを透過した線状のＸ線ビームＸを患者に照射することにより、ＭＲＴに利用することができる。
【００４５】
本発明者らの鋭意検討の結果、Ｘ線ビームＸを用いてＭＲＴを行う場合、照射するＸ線ビームの幅が２０μｍ以上１ｍｍ以下とすると組織に破壊を発生させることなく細胞の核のみが消失する現象が発生することが判明しているので、スリット６ａの幅を２０μｍ以上１ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４６】
また同様に、本発明者らの鋭意検討の結果、ＭＲＴを行う場合には、電子ビームｅの線量は、スリット６ａを透過したＸ線ビームＸの線量が１Ｇｙ以上１０００Ｇｙ以下となるとともに、遮蔽体６のスリット６ａ以外の領域で遮蔽されずに透過したＸ線ビームＸの線量がスリット６ａを透過したＸ線ビームＸの線量の１／１０００以上１／１０以下となるように決定されると良いことが判明している。
【００４７】
なお、遮蔽体６は、上記構成に限定されず、遮蔽ユニット６ｂが各々１つ以上の平面部（本実施形態では、図２の平面部６ｃ）を有する形状で形成され、各々の遮蔽ユニット６ｂの平面部６ｃが略平行になるように対面し、かつ間隙ができるように配置されることによりスリット６ａが形成されていれば良い。あるいは、遮蔽体６が１つの遮蔽ユニット６ｂで構成され、当該遮蔽ユニット６ｂに奥行き方向に貫通するスリットが設けられていても良い。
【００４８】
また、スリット６ａは、上記間隙に限定されず、Ｘ線に透過性を有する素材により形成されていても良い。この場合には、隣接する遮蔽ユニット６ｂ間に、上記間隙の代わりに当該素材が配置される。
【００４９】
図３（Ａ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１において、遮蔽体６を透過したＸ線ビームＸの位置と相対線量との関係を示すグラフであり、図３（Ｂ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１において、遮蔽体６を透過したＸ線ビームＸの出射方向から見た形状の一例を示す図である。
【００５０】
図３（Ａ）に示すように、遮蔽体６に入射したＸ線ビームＸは、スリット６ａに入射したＸ線のみが透過するため、ｘ方向におけるスリット６ａが設けられている位置において鋭いピークを有し、図３（Ｂ）に示すように、スリット６ａの入口部の形状に略合致した形状である線状となるＸ線ビームＸが形成される。
【００５１】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００５２】
なお、本実施形態に係るＸ線照射装置１では、スリット６ａを一つのみ有する遮蔽体６を用いて１本の線状のＸ線ビームＸを生成し、患者の照射対象領域に対して位置をずらしつつ複数回照射することによりＭＲＴを実施する場合について説明する。
【００５３】
図４は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１の要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ターゲット５により放射されたＸ線ビームＸは、Ｘ線ビームＸの下流に配置されている遮蔽体６に入射し、当該遮蔽体６に入射したＸ線ビームＸは遮蔽体６によりｘ方向について絞られた後、これによって得られた線状のＸ線ビームＸが腫瘍Ｃに照射される。
【００５４】
図５は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１の要部を示す斜視図である。また、図６（Ａ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１における遮蔽体６に入射する直前のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状を示す図であり、図６（Ｂ）は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１における遮蔽体６を透過した直後のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状を示す図である。
【００５５】
図５に示すように、ターゲット５に衝突することで放射されたＸ線ビームＸは円錐状に拡がるため、図６（Ａ）に示すように、遮蔽体６に入射する直前のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状は円状となる。一方、遮蔽体６に入射したＸ線ビームＸは、遮蔽体６により線状に絞られるため、図６（Ｂ）に示すように、遮蔽体６に入射した直後のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状は線状となる。
【００５６】
なお、本実施形態に係るＸ線照射装置１では、スリット６ａを一つのみ有する遮蔽体６を用いて１本の線状のＸ線ビームＸを生成し、患者の照射対象領域に対して位置をずらしつつ複数回照射することによりＭＲＴ実施する場合について説明したが、これに限定されず、スリットを複数有する遮蔽体を用いて複数本の線状のＸ線ビームを生成して、１度に広範囲の領域にＸ線ビームＸを照射する形態としても良い。
【００５７】
また、電子ビームを低エミッタンス化しない電子線加速器を使用した場合、電子ビームのビーム径が大きくなってしまうため、ターゲットにおける焦点が大きくなり、同一電荷の焦点輝度が低下し、スリットを透過するＸ線量が低下してしまう。
【００５８】
そこで、本実施形態に係るＸ線照射装置１では、電子出射窓４から出射される電子ビームｅのビーム径、すなわちこれに対応するＸ線ビームＸの焦点の径がスリット６ａの入口部の長手方向（ｙ方向）に沿った長さより短くなるよう制御装置３により制御される。また、Ｘ線ビームＸの焦点は、スリット６ａの幅（短手方向すなわちｘ方向に沿った長さ）の２倍以下となるように制御されることが好ましい。これにより、同一電荷の焦点輝度が低下するのを防ぐことでスリットを透過するＸ線量の低下を防止でき、Ｘ線ビームＸを患者に照射することにより優れた治療効果が得られる。
【００５９】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａについて添付図面を用いて詳細に説明する。第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａは、第１実施形態に係るＸ線照射装置１におけるビームダクト２の周囲に偏向磁石７が設けられたものである。なお、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６０】
図７は、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａの要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第２実施形態のＸ線照射装置１Ａは、ビームダクト２の周囲に、偏向磁石７が設けられている。
【００６１】
図８は、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａにおける偏向磁石７の配置例を示す図である。図８に示すように、偏向磁石７は、４重極電磁石であり、２つのＮ磁石７ａ、２つのＳ磁石７ｂを備えている。電子ビームｅの出射方向に対して垂直な同一面上において、Ｎ磁石７ａは、ｘ方向から角度を４５度傾けた方向で電子ビームｅを挟んで各々対向するように配置されると共に、Ｓ磁石７ｂは、Ｎ磁石７ａに対して垂直となる方向に電子ビームｅを挟んで各々対向するように配置される。偏向磁石７により電子ビームｅをｘ方向に収束させることにより、電子ビームｅはｙ方向に引き伸ばされ、ｙ方向に長い線状の形状となる。
【００６２】
図９は、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａの要部を示す斜視図である。また、図１０（Ａ）は、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａにおける遮蔽体６に入射する直前のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状を示す図であり、図１０（Ｂ）は、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａにおける遮蔽体６を透過した直後のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状を示す図である。
【００６３】
図９に示すように、電子ビームｅが偏向磁石７によりｙ方向に引き伸ばされた状態でターゲット５に衝突し、これによってターゲット５から放射されたＸ線ビームＸは円錐状に拡がるため、図１０（Ａ）に示すように、遮蔽体６に入射する直前のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状は、ｙ方向に引き伸ばされた楕円状となる。一方、遮蔽体６に入射したＸ線ビームＸは、遮蔽体６により線状に絞られるため、図１０（Ｂ）に示すように、遮蔽体６に入射した直後のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状は線状となる。
【００６４】
このように、Ｘ線ビームＸの焦点の径がスリット６ａの入口部の長手方向に沿った長さより短くなるように調整された電子ビームｅを、ターゲット５に衝突する手前でスリット６ａの形状に合わせてｙ方向に引き伸ばすことにより、ターゲット５における電子エネルギーの集中が低減され、ターゲット５の損傷を防止することができる。
【００６５】
また、Ｘ線ビームＸの出射方向から見た形状を遮蔽体６のスリット６ａの入口部の形状に近づけることにより、遮蔽ユニット６ｂに遮蔽されて無駄に捨てられるＸ線ビームＸを少なくすることでスリット６ａを透過するＸ線ビームＸが増加する結果、より高線量のＸ線ビームＸを腫瘍Ｃに照射させることができる。さらに、Ｘ線ビームＸの焦点（電子ビームｅのビーム径に対応）を小さく（本実施形態では、電子ビームｅの径がスリット６ａの長手方向に沿った長さより短い）することで、スリット６ａを透過するＸ線ビームＸの生成に寄与する電子ビームｅの電子量を増加させることにより、単位時間当たりの電子密度を下げても平板ビーム変換効率を落とすことなく、高出力なＸ線ビームを発生させることができる。
【００６６】
なお、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａでは、偏向磁石７として４極電磁石を有する物を適用したが、これに限定されず、偏向磁石７として永久磁石を有するものを適用しても良い。この場合、２つのＮ磁石及び２つのＳ磁石により上記と同様に構成される。
【００６７】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂについて添付図面を用いて詳細に説明する。第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂは、第２実施形態に係るＸ線照射装置１Ａにおけるビームダクト２の周囲に、偏向磁石７の代わりに交流磁石８が設けられたものである。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６８】
図１１は、第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂの要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第２実施形態のＸ線照射装置１Ｂは、ビームダクト２の周囲に、制御装置３に接続された交流磁石８が設けられている。なお、制御装置３は、少なくともＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えている。
【００６９】
図１２は、第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂにおける交流磁石８の構成を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面概略図である。図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、交流磁石８は、制御装置３の制御に基づいてコイル８ｂに電流を流すことにより交流磁石８は磁化し、一方の端部がＮ極、他方の端部がＳ極の極性を帯びる。
【００７０】
本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂの交流磁石８は、電子ビームｅの出射方向に対して垂直な同一面において、双方の端部がｙ方向において電子ビームｅを挟んで各々対向するように配置される。交流磁石８に電流が流れていない状態では、図１２（Ｂ）に示す（ａ）のように、電子ビームｅは入射方向に沿ってそのまま直進するが、制御装置３により交流磁石８の一方の端部がＮ極、他方の端部がＳ極になるようにコイル８ｂに電流が流れるように制御されると、図１２（Ｂ）に示す（ｂ）のように、電子ビームｅの進行方向はフレミングの左手の法則に従って曲げられる。
【００７１】
また、この状態から、制御装置３により上記一方の端部をＮ極からＳ極に、上記他方の端部がＳ極からＮ極になるようにコイル８ｂに流れる電流が変化するように制御させると、図１２（Ｂ）に示す（ｃ）のように、電子ビームｅの進行方向は、フレミングの法則に従って入射方向に対して上記（ｂ）の反対側に曲げられる。このように交流磁石８の極性を変化させることにより、電子ビームｅの出射角度をｙ方向に掃引するように変化させ、電子ビームｅのターゲット５における照射位置をｙ方向に掃引させる。
【００７２】
ここで、本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂが、Ｘ線制御処理を行う際の流れについて説明する。図１３は、本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂの交流磁石８の制御装置３のＣＰＵにより実行されるＸ線制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムは制御装置３に備えられた記録媒体であるＲＯＭの所定領域に予め記憶されている。
【００７３】
ステップＳ１０１において、制御装置３は、コイル８ｂの一方向に所定の電圧値の電圧を印加する。当該所定の電圧値は、予め定められた電圧値であり、当該電圧値を示す情報が制御装置３のＲＯＭに記憶されている。
【００７４】
ステップＳ１０３において、制御装置３は、コイル８ｂの他方向に所定の電圧値の電圧を印加する。当該所定の電圧値は、予め定められた電圧値（本実施形態では、ステップＳ１０１における所定の電圧値と同一の値）であり、当該電圧値を示す情報が制御装置３のＲＯＭに記憶されている。
【００７５】
ステップＳ１０５において、制御装置３は、電圧制御終了のタイミングが到来したか否かを判定する。本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂでは、電圧制御終了のタイミングは、患者に対してＸ線ビームＸを照射する期間として予め定められた期間が予め設定されて制御装置３のＲＯＭに記憶されている。なお、電圧制御終了のタイミングは、これに限定されず、例えばユーザの指示入力に基づいて電圧制御終了のタイミングを特定しても良い。
【００７６】
このように、本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂでは、上記ステップＳ１０１乃至Ｓ１０５の処理により、交流磁石８に磁場を発生させるとともに両端部の極性を連続的に切り替えることで、電子ビームｅをｙ方向に掃引させる。
【００７７】
図１４は、第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂの要部を示す斜視図である。また、図１５（Ａ）は、第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂにおける遮蔽体６に入射する直前のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状を示す図であり、図１５（Ｂ）は、第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂにおける遮蔽体６を透過した直後のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状を示す図である。
【００７８】
図１４に示すように、電子ビームｅが交流磁石８によりｙ方向に掃引された状態でターゲット５に衝突し、これによってターゲット５から放射されたＸ線ビームＸは円錐状に拡がるため、図１５（Ａ）に示すように、遮蔽体６に入射する直前のＸ線ビームＸの出射方向から見た形状は、円状の形状がｙ方向に掃引された形状となる。一方、遮蔽体６に入射したＸ線ビームＸは、遮蔽体６により線状に絞られるため、図１５（Ｂ）に示すように、遮蔽体６に入射した直後のＸ線ビームＸの形状はスリット６ａの入口の形状に合致した線状となる。
【００７９】
このように、Ｘ線ビームＸの焦点の径がスリット６ａの入口部の長手方向に沿った長さより短くなるように調整された電子ビームｅを、ターゲット５に衝突する手前でスリット６ａの形状に合わせてｙ方向に掃引することにより、ターゲット５における電子エネルギーの集中が低減され、ターゲット５の損傷を防止することができる。
【００８０】
また、第２実施形態と同様に、Ｘ線ビームＸの出射方向から見た形状を遮蔽体６のスリット６ａの入口部の形状に近づけることにより、遮蔽ユニット６ｂに遮蔽されて無駄に捨てられるＸ線ビームＸを少なくすることでスリット６ａを透過するＸ線ビームＸが増加する結果、より高線量のＸ線ビームＸを腫瘍Ｃに照射させることができる。さらに、Ｘ線ビームＸの焦点を小さく（本実施形態では、電子ビームｅの径がスリット６ａの長手方向に沿った長さより短い）することで、スリット６ａを透過するＸ線ビームＸの生成に寄与する電子ビームｅの電子量を増加させることにより、単位時間当たりの電子密度を下げても平板ビーム変換効率を落とすことなく、高出力なＸ線ビームを発生させることができる。
【００８１】
ところで、電子ビームｅをｙ方向に掃引した場合、一般的に、電子ビームｅの掃引範囲における中心側が両端側に比べて電子密度が高くなる。一方で、コイル８ｂにサイン波の電圧を加えると、電子ビームｅの掃引範囲における両端側の電子密度が高くなる。
【００８２】
そこで、本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂでは、電子ビームｅの出射角度の変化の速度に応じて電荷量が変化するように、コイル８ｂに三角波の電圧を加えることにより、ｙ電子ビームｅの掃引範囲において電子密度が均一になるように電子ビームｅの掃引を行う。
【００８３】
図１６は、第３実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂにおいて、交流磁石に加える電圧の一例を示すグラフである。図１６に示すように、交流磁石８のコイル８ｂに、通常のサイン波ではなく三角波の電圧が加えられる。これにより、電子密度が均一な電子ビームｅが得られる。
【００８４】
〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係るＸ線照射装置１について添付図面を用いて詳細に説明する。第４実施形態に係るＸ線照射装置１は、第１実施形態に係るＸ線照射装置１におけるターゲット５に熱伝導部材９が設けられたものである。なお、第１実施形態乃至第３実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８５】
図１７（Ａ）は、第４実施形態に係るＸ線照射装置１のターゲット５の構成を示す正面図であり、図１７（Ｂ）は、第４実施形態に係るＸ線照射装置１のターゲット５の構成を示す拡大側面図である。
【００８６】
図１７（Ａ）に示すように、ターゲット５における電子ビームｅが照射される領域の周囲を囲むように、熱伝導部材９が設けられている。熱伝導部材９は、熱伝導率が高いＣｕ、Ａｇ、ＡｕまたはＡｌ等で形成されている。また、図１７（Ｂ）に示すように、熱伝導部材９は、例えばターゲット５の端部の一部を挟み込むようにしてターゲット５とともに鋳込まれることにより、ターゲット５と一体的に形成される。また、熱伝導部材９は、外部筐体（本実施形態では、低エミッタンス加速器２ｂまたはビームダクト２）に熱結合されることにより、ターゲット５に発生した熱を吸収して外部筐体に逃がすことでターゲット５の高熱化を抑制する。
【００８７】
このように、第４実施形態に係るＸ線照射装置１Ｂは、熱伝導部材９によってターゲット５の高熱化を抑制することにより、ターゲット５の損傷を防止することができる。
【００８８】
〔第５実施形態〕
以下、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃについて添付図面を用いて詳細に説明する。第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃは、第１実施形態に係るＸ線照射装置１において、単一のスリット６ａを有する遮蔽体６の代わりに、複数のスリット６ａを有する遮蔽体６Ａを設けたものである。なお、第１実施形態乃至第４実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８９】
図１８は、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃの要部を示す概略図であり、（Ａ）は上面概略図であり、（Ｂ）は側面概略図である。図１８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ターゲット５により放射されたＸ線ビームＸは、下流にある遮蔽体６Ａに入射し、当該遮蔽体６Ａに入射したＸ線ビームＸは遮蔽体６の複数のスリット６ａによりｘ方向において絞られ、スリット６ａに入射し遮蔽体６を透過した複数の線状のＸ線ビームＸが腫瘍Ｃに照射される。
【００９０】
図１９は、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃの遮蔽体６Ａを示す斜視図である。図１９に示すように、遮蔽体６Ａは、Ｗ等のＸ線に対する遮蔽能力に優れた重金属で形成された複数（本実施形態では、６つ）の遮蔽ユニット６ｂで構成されている。遮蔽体６Ａでは、当該複数の遮蔽ユニット６ｂが各々間隙ができるように配置されることにより、複数のスリット６ａが形成されている。遮蔽体６に入射したＸ線ビームＸのうちのスリット６ａに入射したＸ線ビームＸは、遮蔽体６を透過して遮蔽体６の背部に到達するが、遮蔽体６に入射したＸ線ビームＸのうちの遮蔽ユニット６ｂに入射したＸ線ビームＸは、当該遮蔽ユニット６ｂに遮蔽されるため遮蔽体６の背部まで到達しない。
【００９１】
本実施形態に係る遮蔽体６は、各々Ｘ線ビームＸを遮蔽する能力が高い重金属（本実施形態では、Ｗ）で形成された２つの略板状の遮蔽ユニット６ｂが組み合わされて構成されている。
【００９２】
図２０（Ａ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃの要部を示す概略上面図である。図２０（Ａ）に示すように、遮蔽体６Ａの各々のスリット６ａは、スリット面の延長面上にＸ線ビームＸの焦点が位置するように各々異なる位置に設けられることで、遮蔽体６Ａは全体として扇状に形成されている。このようにＸ線ビームの放射方向に合わせてスリット６ａが設けられることにより、Ｘ線ビームＸがコーン状に拡がっていても、平行ビームと同等の板状ビーム変換効率が得られる。
【００９３】
また、図１９及び図２０（Ａ）に示すように、遮蔽体６Ａの各々のスリット６ａは、Ｘ線ビームＸの出射方向において、Ｘ線ビームＸが入射する入口部からＸ線ビームＸ出射する出口部に向かってスリット６ａの広さが広く（短手方向における長さが長く）なるように形成されている。これにより、スリット６ａに入射したＸ線ビームＸの一部がスリット６ａ内を進むにつれて入射時の直進方向から逸れる場合であっても、当該逸れたＸ線もスリット６ａを透過できる可能性が高くなるため、極力多くのＸ線についてスリット６ａを透過させることができる。
【００９４】
なお、本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃでは、複数のスリット６ａが、各々隣接する遮蔽ユニット６ｂの平面部６ｃにより形成される間隙である例を示したが、これに限定されない。
【００９５】
特に、Ｘ線ビームを放射線がん治療に利用するためには透過性の高い高エネルギーのＸ線ビームＸが必要となり、ＭＲＴ用の板状ビームを生成するためにタングステンなどの重金属を用いても厚さ１０ｃｍ程度の遮蔽体が必要となる。その厚みを幅１００μｍ以下で通り抜けるスリットを製作することは非常に難しい。そこで、この問題を解決するために、以下に示すような複数の平板を組み合わせる製作法を用いると良い。
【００９６】
図２０（Ｂ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃの要部の別例を示す概略上面図である。図２０（Ｂ）に示すように、遮蔽体６Ａは、平板状の遮蔽ユニット６ｄと平板状の補助部材６ｅとを複数組み合わせることで、形成されても良い。補助部材６ｅは、Ｘ線に対する遮蔽効果が低い素材で形成されていて、遮蔽体６Ａのうちの補助部材６ｅが設けられた領域に入射したＸ線ビームＸは、遮蔽されずに遮蔽体６Ａの背部に到達する。これにより、より簡易に遮蔽体６Ａを製作することができる。
【００９７】
図２１（Ａ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃにおいて、遮蔽体６Ａを透過したＸ線ビームＸの位置と相対線量との関係を示すグラフであり、図２１（Ｂ）は、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃにおいて、遮蔽体６Ａを透過したＸ線ビームＸの形状を示す図である。
【００９８】
図２１（Ａ）に示すように、遮蔽体６Ａに入射したＸ線ビームＸは、スリット６ａに入射したＸ線ビームＸのみが透過するため、ｘ方向においてスリット６ａが設けられている複数の位置において鋭いピークを有し、図２１（Ｂ）に示すように、スリット６ａの入口部の形状に略合致した複数の線状のＸ線ビームＸが形成される。
【００９９】
図２２は、第５実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃにおいて、遮蔽体６Ａを透過したＸ線ビームＸのビームプロファイルの一例を示す図である。一例として図２２に示すように、遮蔽体６Ａを透過した後の複数の線状のＸ線ビームＸにおいて、各ピークの幅は２５μｍ、各ピーク間のピッチは２００μｍ、Ｘ線ビームＸにおける最小の線量（遮蔽体６Ａにより遮蔽された領域の線量）がピークの線量の１％となる。
【０１００】
なお、本実施形態に係るＸ線照射装置１Ｃでは、遮蔽体６Ａにおける遮蔽ユニット６ｄが固定されているが、これに限定されず、Ｘ線ビームＸの線量や最終的に生成したいＸ線ビームＸの形状に応じて各々の遮蔽ユニット６ｄの位置を調整する調整手段を備えていても良い。これにより、各々のスリット６ａの位置、及び各々のスリット６ａのＸ線ビームの入口部の幅等が調整される。
【０１０１】
また、各スリット６ａの延長上にＸ線ビームＸの焦点が位置するように、ターゲット５におけるＸ線ビームＸの焦点の位置、及び、各遮蔽ユニット６ｂの位置を調整できるようにしても良い。これにより、Ｘ線ビームＸの焦点の位置、及び各々のスリット６ａの位置が調整される。
【０１０２】
ＭＲＴに必要な平板状のＸ線ビームは、太いＸ線ビームを遮蔽体のスリットを通すことによって生成される。板状のＸ線ビームを効率よく生成するためには、スリットのマルチ化が考えられる、通常のＸ線ビームはコーン状に拡がるが、複数のスリットが各々平行になるように設けられたマルチスリットを用いた場合には、中央側に位置するスリットはＸ線を透過させるが、両端側に位置するスリットはＸ線を透過できないため、マルチスリットの利点を有効活用できなかった。
【０１０３】
本実施形態に係るＸ線照射装置１では、各スリット６ａのＸ線ビームＸの奥行き方向を、Ｘ線ビームのコーン状の拡がりに合わせて決定することで、中央側に位置するスリット６ａのみならず両端側に位置するスリット６ａがＸ線を透過させるため、マルチスリットの利点を有効活用することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１、１Ａ乃至１Ｃ…Ｘ線照射装置，２…ビームダクト，２ａ…電子銃，２ｂ…低エミッタンス加速器，３…制御装置，４…電子出射窓，５…ターゲット，６、６Ａ…遮蔽体，６ａ…スリット，６ｂ、６ｄ…遮蔽ユニット，６ｃ…平面部，６ｅ…補助部材，７…偏向磁石，７ａ…Ｎ磁石，７ｂ…Ｓ磁石，８…交流磁石，８ｂ…コイル，９…熱伝導部材，Ｃ…腫瘍，ｅ…電子ビーム，Ｘ…Ｘ線ビーム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームが照射されると制動Ｘ線をＸ線ビームとして出射する金属ターゲットと、
スリット状のＸ線透過部を有し、前記Ｘ線ビームの一部分が前記Ｘ線透過部を透過し、前記Ｘ線透過部以外の領域に入射したＸ線ビームを遮蔽するように、前記金属ターゲットの前記Ｘ線ビームの出射方向下流側に配置されたＸ線遮蔽体と、
出射される前記Ｘ線ビームの発生点の径が前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記金属ターゲットに照射する電子ビーム発生装置と、
を具備するＸ線照射装置。
【請求項２】
前記電子ビーム発生装置により出射された前記電子ビームの形状を、前記金属ターゲットに照射される前段階で、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に長い形状になるように制御する制御手段をさらに具備する
請求項１記載のＸ線照射装置。
【請求項３】
前記電子ビーム発生装置から出射される前記電子ビームを、前記金属ターゲットへの照射位置が、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に対応する方向に移動するように制御する制御手段をさらに具備する
請求項１記載のＸ線照射装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電子ビーム発生装置から出射される前記電子ビームの出射角度を変化させることにより、前記電子ビームの前記金属ターゲットへの照射位置が移動するように制御する
請求項３記載のＸ線照射装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記電子ビームの出射角度を変化させる際、当該変化の速度に応じて電荷量が変化するように前記電子ビームを制御する
請求項４記載のＸ線照射装置。
【請求項６】
前記金属ターゲットを、前記電子ビームが照射された場合に前記電子ビームにより前記金属ターゲットが損傷しない最小限の厚さとなるように形成した
請求項１乃至５の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項７】
前記電子ビーム発生装置の筐体または外部筐体に熱結合され、前記金属ターゲットの少なくとも一部に接するように設けられた熱伝導部材をさらに具備する
請求項１乃至６の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項８】
前記熱伝導部材は、前記金属ターゲットにおいて前記Ｘ線ビームが照射される領域を囲むように設けられた
請求項７記載のＸ線照射装置。
【請求項９】
前記Ｘ線透過部は、入口部の幅が２０μｍ以上１ｍｍ以下である
請求項１乃至８の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項１０】
前記電子ビームの線量は、前記Ｘ線透過部を透過した前記Ｘ線ビームの線量が１Ｇｙ以上１０００Ｇｙ以下となるとともに、前記Ｘ線遮蔽体の前記Ｘ線透過部以外の領域で遮蔽されずに透過した前記Ｘ線ビームの線量が前記Ｘ線透過部を透過した前記Ｘ線ビームの線量の１／１０００以上１／１０以下となるように決定される
請求項１乃至９の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項１１】
前記金属ターゲットから出射されるＸ線ビームはコーン状に拡がるＸ線ビームであり、
前記Ｘ線遮蔽体は、前記Ｘ線透過部の奥行き方向の延長上に前記Ｘ線ビームの発生点が位置するように各々異なる位置に前記Ｘ線透過部が複数設けられている
請求項１乃至１０の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項１２】
前記Ｘ線遮蔽体は、複数の平板状の遮蔽部材が組み合わされて形成される
請求項１１記載のＸ線照射装置。
【請求項１３】
前記複数の前記Ｘ線透過部の各々を、各々前記Ｘ線ビームが入射する入口部から出射される出口部に向かって徐々に広くなるように形成した
請求項１１または１２記載のＸ線照射装置。
【請求項１４】
前記複数の前記Ｘ線透過部の入口部の幅を調整する第１の調整手段をさらに備えた
請求項１１乃至１３の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項１５】
前記Ｘ線ビームの発生点及び前記Ｘ線遮蔽体の前記複数の前記Ｘ線透過部の相互の位置関係を調整する第２の調整手段をさらに備えた
請求項１１乃至１４の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項１６】
隣り合う遮蔽部材の対応する面との間に前記Ｘ線透過部を形成する面を各々備えた複数の遮蔽部材を、形成されたＸ線透過部の各々の奥行き方向の延長上に前記Ｘ線ビームの発生点が位置するように配列して前記Ｘ線遮蔽体を構成した
請求項１１乃至１５の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項１７】
電子ビームが照射されると制動Ｘ線をＸ線ビームとして出射する金属ターゲットと、前記金属ターゲットの前記Ｘ線ビームの出射方向下流側において前記Ｘ線ビームが入射する際のビーム径より入口部の幅が小さいスリット状のＸ線透過部を有し、前記Ｘ線ビームの一部分が前記Ｘ線透過部を透過し、前記Ｘ線透過部以外の領域に入射したＸ線ビームを遮蔽するＸ線遮蔽体と、前記電子ビームを前記金属ターゲットに照射する際、出射される前記Ｘ線ビームの発生点の径が前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記ターゲットに照射する電子ビーム発生装置とを具備するＸ線照射装置におけるＸ線照射方法であって、
前記電子ビーム発生装置により出射された電子ビームの形状を、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に長い形状になるように制御する制御ステップと、
前記制御ステップにて形状が制御された前記電子ビームを、前記金属ターゲットに照射することで前記Ｘ線ビームを出射させる出射ステップと、
前記出射ステップにて出射されたＸ線ビームを、前記Ｘ線透過部を透過させる透過ステップと、
を備えたＸ線照射方法。
【請求項１８】
電子ビームが照射されると制動Ｘ線をＸ線ビームとして出射する金属ターゲットと、前記金属ターゲットの前記Ｘ線ビームの出射方向下流側において前記Ｘ線ビームが入射する際のビーム径より入口部の幅が小さいスリット状のＸ線透過部を有し、前記Ｘ線ビームの一部分が前記Ｘ線透過部を透過し、前記Ｘ線透過部以外の領域に入射したＸ線ビームを遮蔽するＸ線遮蔽体と、前記電子ビームを前記金属ターゲットに照射する際、出射される前記Ｘ線ビームの発生点の径が前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記ターゲットに照射する電子ビーム発生装置とを具備するＸ線照射装置におけるＸ線照射方法であって、
前記電子ビーム発生装置により出射された前記電子ビームを、前記金属ターゲットへの照射位置が、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に移動するように制御する制御ステップと、
前記制御ステップにて制御された前記電子ビームを、前記金属ターゲットに照射することで前記Ｘ線ビームを出射する出射ステップと、
前記出射ステップにて出射されたＸ線ビームを、前記Ｘ線透過部を透過させる透過ステップと、
を備えたＸ線照射方法。
【請求項１】
電子ビームが照射されると制動Ｘ線をＸ線ビームとして出射する金属ターゲットと、
スリット状のＸ線透過部を有し、前記Ｘ線ビームの一部分が前記Ｘ線透過部を透過し、前記Ｘ線透過部以外の領域に入射したＸ線ビームを遮蔽するように、前記金属ターゲットの前記Ｘ線ビームの出射方向下流側に配置されたＸ線遮蔽体と、
出射される前記Ｘ線ビームの発生点の径が前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記金属ターゲットに照射する電子ビーム発生装置と、
を具備するＸ線照射装置。
【請求項２】
前記電子ビーム発生装置により出射された前記電子ビームの形状を、前記金属ターゲットに照射される前段階で、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に長い形状になるように制御する制御手段をさらに具備する
請求項１記載のＸ線照射装置。
【請求項３】
前記電子ビーム発生装置から出射される前記電子ビームを、前記金属ターゲットへの照射位置が、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に対応する方向に移動するように制御する制御手段をさらに具備する
請求項１記載のＸ線照射装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電子ビーム発生装置から出射される前記電子ビームの出射角度を変化させることにより、前記電子ビームの前記金属ターゲットへの照射位置が移動するように制御する
請求項３記載のＸ線照射装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記電子ビームの出射角度を変化させる際、当該変化の速度に応じて電荷量が変化するように前記電子ビームを制御する
請求項４記載のＸ線照射装置。
【請求項６】
前記金属ターゲットを、前記電子ビームが照射された場合に前記電子ビームにより前記金属ターゲットが損傷しない最小限の厚さとなるように形成した
請求項１乃至５の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項７】
前記電子ビーム発生装置の筐体または外部筐体に熱結合され、前記金属ターゲットの少なくとも一部に接するように設けられた熱伝導部材をさらに具備する
請求項１乃至６の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項８】
前記熱伝導部材は、前記金属ターゲットにおいて前記Ｘ線ビームが照射される領域を囲むように設けられた
請求項７記載のＸ線照射装置。
【請求項９】
前記Ｘ線透過部は、入口部の幅が２０μｍ以上１ｍｍ以下である
請求項１乃至８の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項１０】
前記電子ビームの線量は、前記Ｘ線透過部を透過した前記Ｘ線ビームの線量が１Ｇｙ以上１０００Ｇｙ以下となるとともに、前記Ｘ線遮蔽体の前記Ｘ線透過部以外の領域で遮蔽されずに透過した前記Ｘ線ビームの線量が前記Ｘ線透過部を透過した前記Ｘ線ビームの線量の１／１０００以上１／１０以下となるように決定される
請求項１乃至９の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項１１】
前記金属ターゲットから出射されるＸ線ビームはコーン状に拡がるＸ線ビームであり、
前記Ｘ線遮蔽体は、前記Ｘ線透過部の奥行き方向の延長上に前記Ｘ線ビームの発生点が位置するように各々異なる位置に前記Ｘ線透過部が複数設けられている
請求項１乃至１０の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項１２】
前記Ｘ線遮蔽体は、複数の平板状の遮蔽部材が組み合わされて形成される
請求項１１記載のＸ線照射装置。
【請求項１３】
前記複数の前記Ｘ線透過部の各々を、各々前記Ｘ線ビームが入射する入口部から出射される出口部に向かって徐々に広くなるように形成した
請求項１１または１２記載のＸ線照射装置。
【請求項１４】
前記複数の前記Ｘ線透過部の入口部の幅を調整する第１の調整手段をさらに備えた
請求項１１乃至１３の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項１５】
前記Ｘ線ビームの発生点及び前記Ｘ線遮蔽体の前記複数の前記Ｘ線透過部の相互の位置関係を調整する第２の調整手段をさらに備えた
請求項１１乃至１４の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項１６】
隣り合う遮蔽部材の対応する面との間に前記Ｘ線透過部を形成する面を各々備えた複数の遮蔽部材を、形成されたＸ線透過部の各々の奥行き方向の延長上に前記Ｘ線ビームの発生点が位置するように配列して前記Ｘ線遮蔽体を構成した
請求項１１乃至１５の何れか１項記載のＸ線照射装置。
【請求項１７】
電子ビームが照射されると制動Ｘ線をＸ線ビームとして出射する金属ターゲットと、前記金属ターゲットの前記Ｘ線ビームの出射方向下流側において前記Ｘ線ビームが入射する際のビーム径より入口部の幅が小さいスリット状のＸ線透過部を有し、前記Ｘ線ビームの一部分が前記Ｘ線透過部を透過し、前記Ｘ線透過部以外の領域に入射したＸ線ビームを遮蔽するＸ線遮蔽体と、前記電子ビームを前記金属ターゲットに照射する際、出射される前記Ｘ線ビームの発生点の径が前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記ターゲットに照射する電子ビーム発生装置とを具備するＸ線照射装置におけるＸ線照射方法であって、
前記電子ビーム発生装置により出射された電子ビームの形状を、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に長い形状になるように制御する制御ステップと、
前記制御ステップにて形状が制御された前記電子ビームを、前記金属ターゲットに照射することで前記Ｘ線ビームを出射させる出射ステップと、
前記出射ステップにて出射されたＸ線ビームを、前記Ｘ線透過部を透過させる透過ステップと、
を備えたＸ線照射方法。
【請求項１８】
電子ビームが照射されると制動Ｘ線をＸ線ビームとして出射する金属ターゲットと、前記金属ターゲットの前記Ｘ線ビームの出射方向下流側において前記Ｘ線ビームが入射する際のビーム径より入口部の幅が小さいスリット状のＸ線透過部を有し、前記Ｘ線ビームの一部分が前記Ｘ線透過部を透過し、前記Ｘ線透過部以外の領域に入射したＸ線ビームを遮蔽するＸ線遮蔽体と、前記電子ビームを前記金属ターゲットに照射する際、出射される前記Ｘ線ビームの発生点の径が前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った長さより短い電子ビームを前記ターゲットに照射する電子ビーム発生装置とを具備するＸ線照射装置におけるＸ線照射方法であって、
前記電子ビーム発生装置により出射された前記電子ビームを、前記金属ターゲットへの照射位置が、前記Ｘ線透過部の入口部の長手方向に沿った方向に移動するように制御する制御ステップと、
前記制御ステップにて制御された前記電子ビームを、前記金属ターゲットに照射することで前記Ｘ線ビームを出射する出射ステップと、
前記出射ステップにて出射されたＸ線ビームを、前記Ｘ線透過部を透過させる透過ステップと、
を備えたＸ線照射方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１３−９８０９０（Ｐ２０１３−９８０９０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４１５２０（Ｐ２０１１−２４１５２０）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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