JP7749850B2 - 電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療装置及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、電子線治療装置及びシステムに関し、特に患者の人体における皮下深部と球状の曲面部位など電子線の直線照射範囲から外れた部位まで電子線の方向と線量を調節しながら電子線の照射が可能であり、損失する電子線を最小化して消費電力を低減できる電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療装置及びシステムに関する。

近年、高齢化時代の到来に伴い、国民の生活水準が向上するにつれ、健康な生活を営むための病気の早期診断と治療への関心が次第に高まっている傾向にある。

特に、放射線治療装置は、病気の治療に放射線を用いる医療機器であって、Ｘ線、電子線、陽子線などの放射線を用いて癌のような悪性腫瘍組織の成長を遅延させるか、又は破壊する治療装置である。

ところが、人体の正常組織に高エネルギーを持つ放射線が過剰に照射される場合、正常な組織細胞が死滅するか、又は遺伝的な欠陥を招いたり、癌を発生させたりもする。

正常組織と腫瘍組織が近接している場合、放射線の副作用により放射線治療の線量を十分に照射できない不具合が発生する。

そのため、放射線治療の際に破壊する腫瘍が十分な放射線を受けるようにし、腫瘍を取り囲んでいる正常組織に対する損傷を最小化するように調節される必要がある。

腫瘍を治療する際の放射線治療の一種である電子線治療は、Ｘ線治療と比較したとき、人体の表面である皮膚及び皮膚層の下部である深部（例えば、皮下１～５ｃｍ）に高い放射線量を伝達できる。

また、治療ターゲットの深さよりも更に深い部位の正常組織に照射される放射線量を最小化できるという長所がある。

しかし、従来の電子線治療は、治療ターゲットの平面部位のみ治療が可能であり、子宮癌のような狭い通路への進入が必要な場合と、口腔癌のような電子線の直線照射範囲から外れた死角領域である部位への曲げ方向に照射が必要な場合は、治療が不可能であるという限界があった。

また、治療ターゲットの位置別に腫瘍の大きさや病気の進行の程度が異なり、放射線量を調節する必要があるが、従来の電子線治療は、位置別に放射線量の調節が難しいという短所があった。

特に、電子線を用いた手術中の放射線治療（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｔｒａｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｔｈｅｒａｐｙ、ｅｌｅｃｔｒｏｎ ＩＯＲＴ）の場合、乳癌、脳腫瘍などで治療ターゲットの表面に球状又はＵ字状に形成された曲面空間や、前立腺、肺、肝臓、膵臓、大腸などの臓器に対する最小限の切開手術、腹腔鏡／胸腔鏡手術、ロボット手術などで狭い通路を通じた深部空間に対する電子線治療が難しいという問題があった。

図１及び図２は、従来の電子線治療装置の動作を説明するそれぞれの断面図であって、図１は、電子線出力部１０、電子散乱部２０、第１アプリケータ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ／ｃｏｎｅ）３０、皮膚及び治療ターゲットを含み、図２は、電子線出力部１０、電子散乱部２０、第２アプリケータ４０、皮膚及び治療ターゲットを含む。

まず、図１において、電子線出力部１０は、電子線を生成して加速させて出力し、電子線出力部１０の下部に位置する電子散乱部２０にてこれの印加を受けて電子を散乱させて複数の電子線を放射する。

電子散乱部２０の下部に位置する第１アプリケータ３０は、電子散乱部２０で散乱させた複数の電子線の印加を受けてガイドし、電子線治療装置の外部に電子線が放射されないように遮蔽する。

第１アプリケータ３０を介してガイドされた複数の電子線は、皮膚及び治療ターゲットに照射される。

このとき、照射される複数の電子線の中には、図１に示すように、電子散乱部２０及び第１アプリケータ３０に吸収される電子線が多数存在して出力損失を招くという問題があった。

このような出力損失を勘案して、治療ターゲットに一定強度以上の電子線が到達するためには、電子線出力部１０で多くの電力が必要になり得る。

また、図１によると、治療ターゲット以外の皮膚や皮下組織に到達する電子線が多数存在し、正常組織に放射線がばく露することによって、患者の人体に有害であるという問題があった。

更に、図２によると、図１とは異なり、第２アプリケータ４０の幅が狭すぎて治療ターゲットの全領域にガイド及び照射されず、一部にのみガイド及び照射されることによって、電子線治療が不十分になるという限界があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、患者の人体における治療ターゲットのうち、皮下深部と球状の曲面部位、狭い通路への進入が必要な場合、電子線の直線照射範囲から外れた死角領域である部位まで電子線照射が必要な場合にも電子線の方向と線量を調節しながら治療が可能な電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療装置及びシステムを提供することにある。

本発明が解決しようとする課題は、以上で言及した課題に限定されず、言及していない更に他の課題は、以下の記載から通常の技術者が明確に理解できる。

上述した技術的課題を達成するための本発明に係る電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療装置は、電子線を発生及び加速させて出力する電子線出力部と、一側が前記電子線出力部と接続し、前記電子線出力部から出力された電子線の印加を受けてカテーテルの中空トンネルを介して通過させるカテーテル部と、前記カテーテルの中空トンネルを介して通過する電子線を屈折させるための磁場を発生させる磁場発生部と、前記電子線出力部、前記カテーテル及び前記磁場発生部の有機的な動きの自由度を提供する関節駆動部とを含み、前記カテーテル部は、制御部の制御に応答して前記カテーテルの移動及び回転角度を調節できる。

このとき、前記カテーテル部は、前記制御部の制御に応答して前記カテーテルの位置を一定の深さで固定させた状態で、前記磁場発生部の屈折角度を調節して治療ターゲットに照射される電子線の分布を調節できる。

また、前記カテーテル部は、前記制御部の制御に応答して前記磁場発生部を前記カテーテルの上下移動、左右移動及び回転によって共に移動させながら治療ターゲットに照射される電子線の分布を調節できる。

一方、前記電子線出力部は、ペンシルビーム状の電子線を出力できる。

また、前記磁場発生部は、前記カテーテルの一側の両端に永久磁石、電磁石及び前記永久磁石と電磁石が共に用いられるハイブリッドのうちの何れか１つの形態の第１磁極及び第２磁極をそれぞれ装着することができる。即ち、前記磁場発生部は、前記永久磁石の形態の場合、前記第１磁極と第２磁極の位置及び前記第１磁極と第２磁極との間の距離調節によって前記電子線の屈折角度を調節できる。更に、前記磁場発生部は、前記電磁石の形態の場合、パルス型電磁石として電子線パルスと同期化されて磁場を発生させ、前記発生した磁場の強度及び方向調節によって前記電子線の屈折角度を調節できる。

また、上述した技術的課題を達成するための本発明に係る電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療システムは、電子線を発生及び加速させてペンシルビーム状に出力し、前記出力された電子線をカテーテルの中空トンネルを通過させて治療ターゲットに照射する電子線治療装置と、前記電子線治療装置と離間して前記電子線治療装置を遠隔制御する制御部と、前記制御部の制御に応答して電子線治療装置に必要な電源電圧を供給する電源部とを含み、前記電子線治療装置は、前記制御部の制御に応答して前記カテーテルの移動及び回転角度を調節して前記カテーテルを駆動させることができる。

このとき、前記制御部は、前記電子線のエネルギー強度、線量、速度及び出力タイミング、前記電子線治療装置内の磁場発生部で発生する磁場の強度、方向及び出力タイミングを制御できる。

また、前記制御部は、前記カテーテルの位置が一定の深さで固定された状態で前記磁場発生部の屈折角度を調節して、治療ターゲットに照射される電子線の分布を調節するように制御できる。

更に、前記制御部は、前記磁場発生部が前記カテーテルの上下移動、左右移動及び回転によって共に移動しながら治療ターゲットに照射される電子線の分布を調節するように制御できる。

また、前記磁場発生部は、前記カテーテルの一側の両端に永久磁石、電磁石及び前記永久磁石と電磁石が共に用いられるハイブリッドのうちの何れか１つの形態の第１磁極及び第２磁極をそれぞれ装着することができる。即ち、前記磁場発生部は、前記永久磁石の形態の場合、前記第１磁極と第２磁極の位置及び前記第１磁極と第２磁極との間の距離調節によって前記電子線の屈折角度を調節できる。更に、前記磁場発生部は、前記電磁石の形態の場合、パルス型電磁石として電子線パルスと同期化されて磁場を発生させ、前記発生した磁場の強度及び方向調節によって前記電子線の屈折角度を調節できる。

また、前記電子線治療装置は、前記電子線を出力する電子線出力部と離間した状態で、前記電子線出力部を通じて前記電子線の印加を受けられるモジュール型装置として製作可能である。

本発明によると、電子散乱部及びアプリケータが不要であることにより、損失又は漏洩する電子線を最小化できるため、同一の電子線の出力を目標とする場合は、電子線出力部で消費する電力を低減でき、同一の電力消費時には、電子線の出力を向上させることができるという効果を奏する。

また、患者の人体における平面部位だけでなく、皮下深部と球状の曲面部位までも十分に電子線治療が可能になり、治療ターゲット領域のうち医療従事者が意図する領域に対して放射線量を調節しながら正確かつ適切に電子線治療を行えるという効果を奏する。

更に、ペンシルビーム状の電子線を生成するので、磁場が必要な空間の大きさが小さくなって磁場発生部の小型化が可能になることにより、患者の人体内部の狭い空間にも治療装置の進入が可能になるという効果を奏する。

また、手術中の放射線治療時に用いられる場合、漏洩電子線の減少により患者及び医療従事者に対する放射線ばく露のリスクが軽減し、電子線の出力増加により手術中の放射線治療時間が短縮するという効果を奏する。

本発明の効果は、以上で言及した効果に限定されず、言及していない更に他の効果は、以下の記載から通常の技術者が明確に理解できる。

従来の電子線治療装置の動作を説明する断面図である。 従来の電子線治療装置の動作を説明する断面図である。 本発明に係る電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療システムの概略的な構成図である。 本発明に係る電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療装置の動作を説明する概略的な断面図である。 図４に示した磁気調整電子線治療装置１００と曲面治療ターゲットに対して製作した実験模型を示す図である。 図４に示した磁気調整電子線治療装置内の磁場発生部１４０の上下移動によって平面治療ターゲットａ及び曲面治療ターゲットｂに照射される電子線の多様な態様による断面図である。 図４に示した磁気調整電子線治療装置内の磁場発生部１４０の左右移動によって治療ターゲットに照射される電子線の多様な様態による断面図である。 図４に示した磁気調整電子線治療装置内の磁場発生部１４０の屈折角度によって平面治療ターゲットａ及び曲面治療ターゲットｂに照射される電子線の多様な態様による断面図である。 図４に示した磁気調整電子線治療装置をモジュール型に製作して磁場発生部を装着した状態を多角度で示す図である。 図４に示した磁気調整電子線治療装置をモジュール型に製作して磁場発生部を装着した状態を多角度で示す図である。 図４に示した磁気調整電子線治療装置をモジュール型に製作して磁場発生部を装着した状態を多角度で示す図である。 図４に示した電子線出力部１１０及びカテーテル１３０、磁場発生部１４０を用いて磁場による電子線を多角度に屈折させることができることを示す図である。 図８に示した実験結果、被写体４００に表示された電子線の痕跡を示す図である。 図８に示した実験結果、被写体４００に表示された電子線の痕跡を示す図である。 図８に示した実験結果、被写体４００に表示された電子線の痕跡を示す図である。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すれば明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に具現することができる。但し、本実施例は本発明の開示を完全なものにし、本発明の属する技術分野における通常の技術者に本発明の範疇を完全に理解させるために提供されるものであり、本発明は請求項の範疇により定義されるに過ぎない。

本明細書で用いられた用語は、実施例を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数型は特に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素以外に１つ以上の他の構成要素の存在又は追加を排除しない。明細書全体に亘って同一の図面符号は同一の構成要素を示し、「及び／又は」は言及された構成要素のそれぞれ及び１つ以上の全ての組み合わせを含む。たとえ、「第１」、「第２」などが多様な構成要素を叙述するために用いられていても、これらの構成要素は、これらの用語により制限されないのはもちろんである。これらの用語は、単に１つの構成要素を他の構成要素と区別するために用いる。従って、以下で言及される第１構成要素は、本発明の技術的思想内で第２構成要素でもあり得るのは言うまでもない。

他の定義がなければ、本明細書で用いられる全ての用語（技術及び科学的用語を含む）は、本発明の属する技術分野における通常の技術者が共通して理解できる意味として用いられる。また、一般に用いられる辞典に定義されている用語は、明白に特に定義されていない限り、理想的に又は過度に解釈されない。

空間的に相対的な用語である「下（ｂｅｌｏｗ）」、「真下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」などは図示されているように、１つの構成要素と他の構成要素との相関関係を容易に記述するために使用され得る。空間的に相対的な用語は図示されている方向に加えて使用時又は動作時に構成要素の互いに異なる方向を含む用語として理解されるべきである。例えば、図示されている構成要素をひっくり返す場合、他の構成要素の「下（ｂｅｌｏｗ）」又は「真下（ｂｅｎｅａｔｈ）」と記述されている構成要素は、他の構成要素の「上（ａｂｏｖｅ）」に置かれることができる。従って、例示的な用語である「下」は、下と上の方向を何れも含むことができる。構成要素は他の方向にも配向されることができ、これにより空間的に相対的な用語は配向によって解釈されることができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図３は、本発明に係る電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療システムの概略的な構成図であって、電子線治療装置１００、制御部２００及び電源部３００を含む。

電子線治療装置１００は、電子線出力部１１０、カテーテル部１２０、カテーテル１３０、磁場発生部１４０及び関節駆動部１５０を含む。

図３を参照して、本発明に係る電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療システムを概略的に説明すると、以下の通りである。

電子線治療装置１００は、ペンシルビーム状の電子線を生成及び加速させ、カテーテル１３０の中空トンネルを通過させて治療ターゲットに照射する。

制御部２００は、電子線治療装置１００と離間して電子線治療装置１００及び電源部３００を遠隔制御できるユーザ端末であって、キーボード、マウスなどの入力手段とディスプレイ部などの出力手段を備える。

即ち、制御部２００は、電子線出力部１１０から出力される電子線のエネルギー強度、線量、速度及び出力タイミングと、電子線治療装置１００内の磁場発生部１４０から発生する磁場の強度、方向及び出力タイミングを制御する。

電源部３００は、制御部２００の制御に応答して電子線治療装置１００に必要な電源電圧を供給する。

図４は、本発明に係る電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療装置の動作を説明する概略的な断面図であって、電子線出力部１１０、カテーテル部１２０、カテーテル１３０、磁場発生部１４０、皮膚及び治療ターゲットを含む。

図５は、図４に示した電子線治療装置１００と曲面治療ターゲットＴに対して製作した実験模型の写真であって、電子線出力部１１０、カテーテル部１２０、カテーテル１３０、磁場発生部１４０及び治療ターゲット模型を含む。

治療ターゲット模型において、下部に位置するＵ字状の白色領域は、患者の身体内部の空間を模型化したものであり、白色領域内部の黄緑色領域Ｔは、放射線治療が必要な治療ターゲットを模型化したものである。

図６は、図４に示した磁気調整電子線治療装置１００内の磁場発生部１４０の上下移動によって平面治療ターゲットa及び曲面治療ターゲットｂに照射される電子線の多様な様態による断面図であって、磁場発生部１４０-１～１４０-６、皮膚及び治療ターゲットを含む。

図７は、図４に示した磁気調整電子線治療装置１００内の磁場発生部１４０の左右移動によって治療ターゲットに照射される電子線の多様な態様による断面図であって、磁場発生部１４０-１'～１４０-３'、皮膚及び治療ターゲットを含む。

図８は、図４に示した磁気調整電子線治療装置内の磁場発生部１４０の屈折角度によって平面治療ターゲットa及び曲面治療ターゲットｂに照射される電子線の多様な様態による断面図であって、磁場発生部１４０-７、１４０-８、皮膚及び治療ターゲットを含む。

図３乃至図８を参照して、本発明に係る電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療装置の各構成要素の構成と機能を概略的に説明すると、以下の通りである。

電子線出力部１１０は、電子線を生成して加速させて出力する。

カテーテル部１２０は、一側（上側）が電子線出力部１１０の下部と接続し、他側（下側）がカテーテル１３０と接続し、電子線出力部１１０から出力された電子線の印加を受けて、カテーテル１３０の中空トンネル１３５を介して通過させる。

磁場発生部１４０は、カテーテル１３０の一側（下側）に接続し、カテーテル１３０の中空トンネル１３５を介して通過する電子線を屈折させるための磁場を発生させる。

関節駆動部１５０は、一側が電子線出力部１１０に接続し、電子線出力部１１０、カテーテル１３０及び磁場発生部１４０の有機的な動きの自由度を提供する。

このとき、カテーテル部１２０は、制御部２００の制御に応答してカテーテル１３０の移動及び回転角度を調節してカテーテル１３０を駆動させる。

図９ａ乃至図９ｃは、図４に示した磁気調整電子線治療装置をモジュール型に製作して磁場発生部を装着した状態を多角度で示す図であって、図９ａは、図４に示した磁気調整電子線治療装置のうち磁場発生部の位置を所定の（又は既に設定された）角度で側部を下方撮影した状態を示し、図９ｂは、所定の（又は既に設定された）角度で上部を下方撮影した状態を示し、図９ｃは、正面から磁気調整電子線治療装置の下部を撮影した状態を示すものであって、カテーテル１３０及び磁場発生部１４０を含み、磁場発生部１４０は、第１及び第２磁極１４１、１４２を含む。

図１０は、図４に示した電子線出力部１１０及びカテーテル１３０、磁場発生部１４０を用いて磁場による電子線を多様な角度で屈折させることができることを示すものであって、電子線出力部１１０、カテーテル１３０、磁場発生部１４０及び被写体４００を含む。

図１１は、図１０に示した実験結果、被写体４００に表示された電子線の痕跡に対する写真である。

図３乃至図１１を参照して、本発明に係る電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療装置を詳細に説明すると、以下の通りである。

図３において、電子線出力部１１０は、電子線をペンシルビーム状に生成し、前記生成されたペンシルビーム状の電子線を加速させて出力する。

このとき、電子線のエネルギーは１～１５ＭｅＶに設定でき、直径は０.１～３ｃｍに設定できる。

カテーテル部１２０は、電子線出力部１１０の下部に接続し、電子線出力部１１０から出力された電子線の印加を受けてカテーテル１３０の移動及び回転角度を調節し、磁場発生部１４０の屈折角度を調節する。

カテーテル１３０は、中央部に円筒形の空き空間である中空トンネル１３５を備え、カテーテル部１２０の下部に接続し、図４に示すように、カテーテル部１２０の制御に応答して回転運動しながら電子線ビームを通過させる。

このとき、カテーテル１３０は、モジュール形態で電子線出力部１１０と独立して駆動されて個別に動くこともでき、電子線出力部１１０に一体型に固定されて共に上下移動しながら動くこともできる。

また、カテーテル１３０の内部を介して通過する電子線ビームの散乱を低減するために、ヘリウムガス又は真空などに気体組成の変更が可能である。

磁場発生部１４０は、カテーテル１３０の一端に接続し、カテーテル部１２０の制御に応答して屈折角度を調節するようにカテーテル１３０の内部空間を介して通過する電子線を屈折させるための磁場を発生させる。

磁場発生部１４０で発生した磁場によって屈折角度が調節される電子線は、図４に示すように、治療ターゲットの多様な部位に均一に照射され、電子線照射の分布が調節される。

このとき、磁場発生部１４０は、カテーテル１３０の上下移動によって共に移動しながら電子線照射の分布を調節することもでき、カテーテル１３０の位置を一定の深さで固定させた状態で屈折角度が調節されながら電子線照射の分布を調節することもできる。

即ち、図６の（ａ）に示すように、治療ターゲットが患者の身体部位の表面に存在する場合（例えば、皮膚癌、大きなサイズの臓器手術など）に、カテーテル１３０の上下移動によって磁場発生部１４０の位置が第１深さ乃至第３深さ１４０-１～１４０-３に変動して電子線の照射が行われることにより、平面形状を有する治療ターゲットの全ての部位に均一に治療を行うことができる。

また、図６の（ｂ）に示すように、治療ターゲットが患者の皮下から特定の深さに離れた位置にて球状の曲面に存在する場合（例えば、乳癌、脳腫瘍など）、カテーテル１３０の上下移動によって磁場発生部１４０の位置が第４深さ乃至第６深さ１４０-４～１４０-６に変動して電子線の照射が行われることにより、治療ターゲットの全ての部位に均一に治療を行うことができる。

または、図７に示すように、カテーテル１３０の左右移動によって磁場発生部１４０の位置が第１位置乃至第３位置１４０-１'～１４０-３'に変動し、磁場発生部１４０で発生する放射線量を既に設定された少なくとも１つの基準よりも小さい低線量又は前記基準よりも大きい高線量に調節するか、特定領域を回避しながら電子線の照射が行われることによって、平面形状（又は曲面形状）を有する治療ターゲット部位に位置別に異なる強度で治療を行うことができる。

または、図８の（ａ）に示すように、治療ターゲットが患者の皮膚表面に存在する場合であっても、カテーテル１３０の位置を既に設定された深さ１４０-７に固定させた状態で磁場発生部１４０の屈折角度を多様に調節しながら電子線の照射が行われることによって、平面形状を有する治療ターゲットの全ての部位に均一に治療を行うことができる。

また、図８の（ｂ）に示すように、治療ターゲットが患者の皮下から特定深さ離れた位置において球状の曲面に存在する場合であっても、カテーテル１３０の位置を既に設定された深さ１４０-８に固定させた状態で磁場発生部１４０の屈折角度を多様に調節しながら電子線の照射が行われることによって、球形の曲面形状を有する治療ターゲットの全ての部位に均一に治療を行うことができる。

これにより、患者の人体における皮下深部と球状の曲面部位までも十分に電子線の治療が可能になり、治療ターゲット領域のうち医療従事者が意図する領域を全体的又は一部的に放射線量を調節しながら正確かつ適切に電子線治療を行えることになる。

このとき、十分な治療空間の確保のために、治療ターゲットと近接した空間に風船やプラスチック多面体などの補助医療機器を取り付けることもできる。

また、医療従事者に対する放射線ばく露のリスクのため、一般的に手術中の放射線治療の際に、医療従事者は患者と離れた別の空間にいなければならないことによって、手術中の放射線治療の時間が長くなるほど患者の危険度が増加するが、本発明による場合、手術中の放射線治療時間が短縮し、患者のリスクを軽減し得る。

磁場発生部１４０は、永久磁石、電磁石及び前記永久磁石と電磁石が共に用いられるハイブリッドのうちの何れか１つの形態で構成されることができる。

このとき、磁場発生部１４０が永久磁石の形態で構成される場合、電子線出力部１１０で生成される電子線の速度調節によって前記電子線の屈折角度は調節できる。

また、磁場発生部１４０が永久磁石の形態で構成される場合、第１及び第２磁極（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｏｌｅ）１４１、１４２の位置を調節して、第１及び第２磁極１４１、１４２が、電子線の通過する経路から外れるようにすることによって、電子線に及ぼす磁場発生部１４０での磁場の影響を低減させることができる。

更に、磁場発生部１４０が永久磁石の形態で構成される場合、第１及び第２磁極（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｏｌｅ）１４１、１４２の間の距離を調節して、前記電子線の屈折角度を調節できる。即ち、第１及び第２磁極１４１、１４２の間の距離を調節して、距離を遠くすると、磁場の強度が減少し、距離を近くすると、磁場の強度が増加する。

一方、磁場発生部１４０が電磁石で構成される場合、パルス型電磁石として電子線パルスと同期化されて磁場を発生させ、前記発生した磁場の強度及び方向調節によって前記電子線の屈折角度を調節できる。

これにより、同一の磁場の発生時に発熱を減少させることができ、同一の発熱条件の場合には、磁場の出力を増加させることができる。

磁場発生部１４０で発生する磁場の強度は、０.１～１.０テスラ（Ｔｅｓｌａ）に設定できる。

制御部２００は、電子線出力部１１０及び磁場発生部１４０の動作を制御するだけでなく、カテーテル１３０の移動距離及び速度、回転角度及び角速度、磁場発生部１４０の屈折角度を調節し、治療ターゲットの各部位に既に設定された放射線量が伝達されるように患部の位置別の放射線量を調節する。これにより、従来の電子線治療装置により治療が不可能であった球状、狭い通路、曲がった部位など多様な形状と位置の部位に対する電子線の治療が可能になる。

関節駆動部１５０は、一側が電子線出力部１１０に接続され、他側が電源部３００に接続され、電子線出力部１１０、カテーテル１３０及び磁場発生部１４０が有機的に動くように自由度を提供する。

このように、本発明の磁気調整電子線治療装置には、従来の電子線治療装置に備えられていた電子散乱部及びアプリケータが不要であることにより、電子線出力部１１０で発生する電子線のうち、電子散乱部及びアプリケータに吸収される電子線が存在せず、損失する電子線を最小化できるため、同一の出力を目標とする際には、電子線出力部１１０で消費する電力を低減でき、同一の電力消費時には、電子線の出力を向上させることができる。

そして、本発明の電子線治療装置１００は、電子線ペンシルビームを基にするが、一般に広い全体面積（例えば、４０×４０ｃｍ^２以上）を同時に治療していた従来の電子線治療に対して、本発明に係るペンシルビーム基盤の電子線治療は、狭い単位面積（例えば、０.５×０.５ｃｍ^２以下）を集中照射した後、順次、以後の位置に照射して全体面積を治療することに特徴がある。

また、従来の電子散乱部で放射線量の吸収比率が５０％前後であり、同時に、治療される面積が６、４００倍（従来の治療４０×４０ｃｍ^２面積に対してペンシルビーム治療面積０.５×０.５ｃｍ_２の倍数）減少することを考慮すると、各単位面積（０.５×０.５ｃｍ^２）を基準に治療速度が従来よりも１０、０００倍ほど増加することが分かる。

そのため、一般的な放射線治療の出力が０.１Ｇｙ／sであり、特殊な条件では１０Ｇｙ／s程度であることを考慮すると、電子線ペンシルビームを基にする本発明の電子線治療装置１００は１、０００-１００、０００Ｇｙ／sの出力が可能であり、４０Ｇｙ／s以上の速度で治療時に発生すると知られているフラッシュ（ｆｌａｓｈ）効果が得られ、出力を一部下げると、小型に製作することが可能であり、移動が可能であるので、手術中の放射線治療にも利用できる。

電子線ペンシルビームは、カテーテル１３０を介して狭い空間への進入が可能であり、電子線ペンシルビームが小さい直径で照射されることによって、磁場が必要な空間の大きさも小さくなり、磁場発生部１４０の小型化も可能であり、カテーテルと磁場発生部の何れも患者の人体内部の狭い空間にも進入が可能になる。

なお、本発明の電子線治療装置１００は、図９ａ乃至図９ｃに示すように、電子線出力部１１０を含む単独型装置として製作できるだけでなく、図５に示すように、既存の電子線発生装置に離間して電子線の印加を受けられるモジュール型装置としても製作が可能であるという利点がある。

また、図９ａ乃至図９ｃに示すように、一定の形状を有するカテーテル１３０の一側の両端に、磁場発生部１４０の第１及び第２磁極１４１、１４２をそれぞれ装着する。

図１０に示すように、本発明の電子線治療装置１００を電子線出力部１１０と一体化させた状態で電子線を発生し、制御部２００で磁場発生部１４０の屈折角度を多様に調節しながら電子線を照射できる。

図１０に示すように、電子線治療装置１００が電子線出力部１１０と一体になった場合、カテーテル１３０及び磁場発生部１４０の回転は、カテーテル部１２０で制御され、上下移動は、電子線モジュール型治療装置１００全体が共に動く。

図１１ａに示すように、磁場が発生していない場合、被写体に表示された電子線の痕跡は、最も低い位置である第１位置Ｐ１に表示される。

図１１ｂに示すように、制御部２００の制御に応答して磁場発生部１４０で磁場が発生した場合は、中間の高さである位置第２位置Ｐ２に表示される。

図１１ｃに示すように、制御部２００の制御によって磁場発生部１４０の屈折角度を調節するか、及び／又は磁場発生部１４０の位置を調節して電子線が照射される高さを１.５ｃｍ上方に移動して電子線が照射された場合には、最も高い位置である第３位置Ｐ３に表示されることが確認できる。

このように、本発明は患者の人体における治療ターゲットのうち、皮下深部と球状の曲面部位、狭い通路への進入が必要な場合、電子線の直線照射範囲から外れた死角領域である部位まで電子線の照射が必要な場合にも電子線の方向と線量を調節しながら治療が可能な電子線ペンシルビーム基盤の電子線治療装置及びシステムを提供する。

これにより、電子散乱部及びアプリケータが不要であり、損失又は漏洩する電子線を最小化できるため、同一の電子線の出力を目標とする際には、電子線出力部で消費する電力を低減でき、同一の電力消費時には、電子線の出力を向上させることができる。

また、患者の人体における平面部位だけでなく、皮下深部と球状の曲面部位までも十分に電子線の治療が可能になり、治療ターゲット領域のうち医療従事者が意図する領域に対して放射線量を調節しながら正確かつ適切に電子線治療を行えることになる。

更に、ペンシルビーム状の電子線を生成するので、磁場が必要な空間の大きさが小さくなって磁場発生部の小型化が可能になることにより、患者の人体内部の狭い空間にも治療装置の進入が可能になる。

また、手術中の放射線治療時に用いられる場合、漏洩電子線の減少により患者及び医療従事者に対する放射線ばく露のリスクが軽減し、電子線の出力増加により手術中の放射線治療時間が短縮する。

以上、添付の図面を参照して、本発明の実施例を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の技術者は、本発明がその技術的思想や必須な特徴を変更することなく、他の具体的な形態に実施できるということが理解できる。従って、以上で述べた実施例は、あらゆる面で例示的なものであり、制限的ではないものとして理解すべきである。

Claims (13)

1. 電子線を発生及び加速させて出力する電子線出力部と、
   一側が前記電子線出力部と接続し、前記電子線出力部から出力された電子線の印加を受けてカテーテルの中空トンネルを介して通過させるカテーテル部と、
   前記カテーテルの中空トンネルを介して通過する電子線を屈折させるための磁場を発生させる磁場発生部と、
   一側が前記電子線出力部に接続され、他側が電源部に接続され、前記電源部に対して、前記電子線出力部、前記カテーテル及び前記磁場発生部を移動させる関節駆動部と、
   を含み、
   前記カテーテル部は、
   制御部の制御に応答して前記カテーテルの移動及び回転角度を調節し、
   前記制御部の制御に応答して前記磁場発生部を前記カテーテルの上下移動、左右移動及び回転によって共に移動させながら治療ターゲットに照射される電子線の分布を調節できることを特徴とする、
   電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療装置。
2. 前記カテーテル部は、
   前記制御部の制御に応答して前記カテーテルの位置を一定の深さで固定させた状態で、前記磁場発生部の屈折角度を調節して治療ターゲットに照射される電子線の分布を調節することを特徴とする、請求項１に記載の電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療装置。
3. 前記電子線出力部は、
   ペンシルビーム状の電子線を出力することを特徴とする、請求項１に記載の電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療装置。
4. 前記磁場発生部は、
   前記カテーテルの一側の両端に永久磁石、電磁石及び前記永久磁石と電磁石が共に用いられるハイブリッドのうちの何れか１つの形態の第１磁極及び第２磁極がそれぞれ装着されることを特徴とする、請求項２に記載の電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療装置。
5. 前記磁場発生部は、
   前記永久磁石の形態の場合、前記第１磁極と第２磁極の位置及び前記第１磁極と第２磁極との間の距離調節によって前記電子線の屈折角度を調節することを特徴とする、請求項４に記載の電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療装置。
6. 前記磁場発生部は、
   前記電磁石の形態の場合、パルス型電磁石として電子線パルスと同期化されて磁場を発生させ、前記発生した磁場の強度及び方向調節によって前記電子線の屈折角度を調節することを特徴とする、請求項４に記載の電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療装置。
7. 電子線を発生及び加速させてペンシルビーム状に出力し、前記出力された電子線をカテーテルの中空トンネルを通過させて治療ターゲットに照射する電子線治療装置と、
   前記電子線治療装置と離間して前記電子線治療装置を遠隔制御する制御部と、
   前記制御部の制御に応答して前記電子線治療装置に必要な電源電圧を供給する電源部と、
   を含み、
   前記電子線治療装置は、前記制御部の制御に応答して前記カテーテルの移動及び回転角度を調節し、
   前記制御部は、
   前記電子線のエネルギー強度、線量、速度及び出力タイミング、前記電子線治療装置内の磁場発生部で発生する磁場の強度、方向及び出力タイミングを制御することを特徴とする、
   電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療システム。
8. 前記制御部は、
   前記カテーテルの位置が一定の深さで固定された状態で前記磁場発生部の屈折角度が調節されて、治療ターゲットに照射される電子線の分布が調節されるように制御することを特徴とする、請求項７に記載の電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療システム。
9. 前記制御部は、
   前記磁場発生部が前記カテーテルの上下移動、左右移動及び回転によって共に移動しながら治療ターゲットに照射される電子線の分布が調節されるように制御することを特徴とする、請求項７に記載の電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療システム。
10. 前記磁場発生部は、
    前記カテーテルの一側の両端に永久磁石、電磁石及び前記永久磁石と電磁石が共に用いられるハイブリッドのうちの何れか１つの形態の第１磁極及び第２磁極がそれぞれ装着されることを特徴とする、請求項７に記載の電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療システム。
11. 前記磁場発生部は、
    前記永久磁石の形態の場合、前記第１磁極と前記第２磁極の位置及び前記第１磁極と前記第２磁極との間の距離調節によって前記電子線の屈折角度を調節することを特徴とする、請求項１０に記載の電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療システム。
12. 前記磁場発生部は、
    前記電磁石の形態の場合、パルス型電磁石として電子線パルスと同期化されて磁場を発生させ、前記発生した磁場の強度及び方向調節によって前記電子線の屈折角度を調節することを特徴とする、請求項１０に記載の電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療システム。
13. 電子線を発生及び加速させてペンシルビーム状に出力し、前記出力された電子線をカテーテルの中空トンネルを通過させて治療ターゲットに照射する電子線治療装置と、
    前記電子線治療装置と離間して前記電子線治療装置を遠隔制御する制御部と、
    前記制御部の制御に応答して前記電子線治療装置に必要な電源電圧を供給する電源部と、
    を含み、
    前記電子線治療装置は、前記制御部の制御に応答して前記カテーテルの移動及び回転角度を調節し、
    前記電子線治療装置は、
    前記電子線を出力する電子線出力部と離間した状態で、前記電子線出力部を通じて前記電子線の印加を受けられるモジュール型装置として製作可能であることを特徴とする、電子線ペンシルビーム基盤の磁気調整電子線治療システム。