JP6591318B2 - 中性子捕捉療法システム - Google Patents

Description

本発明は、中性子捕捉療法システムに関する。

特許文献１には、中性子線の照射によりがん治療を行う中性子捕捉療法システムが記載されている。この中性子捕捉療法システムでは、薬剤が投与された被照射体に中性子線が照射されることで治療が行われる。このような中性子捕捉療法システムを用いた治療においては、中性子線の照射前に、被照射体の血中薬剤濃度を把握することが求められていた。

国際公開第２０１２／０１４６７１号

ここで、被照射体の血中薬剤濃度を測定する方法として、被照射体から血液を採取し、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）を用いて分光分析を行う方法が挙げられるが、このような方法は、作業が煩雑であって手間がかかるという問題があった。また、治療台に試料を載置して当該試料に中性子線を照射して、中性子線と薬剤との反応により生じるガンマ線を測定することで、血中薬剤濃度を算出する方法も挙げられる。しかしながら、このような方法では、測定のために治療台が占有されてしまうことにより、システムの稼働効率が低下してしまうという問題が生じる。

そこで、本発明は、システムの稼働効率を低下させることなく、容易に被照射体の血中薬剤濃度を把握することができる中性子捕捉療法システムを提供することを目的とする。

本発明に係る中性子捕捉療法システムは、薬剤が投与された被照射体へ中性子線を照射する中性子捕捉療法システムであって、荷電粒子を加速させる加速部と、荷電粒子線の照射により中性子線を発生し、第１の部屋側へ中性子線の一部を第１の中性子線として照射する中性子線照射部と、第１の部屋に設けられ、被照射体が載置される治療台と、中性子線照射部で発生する中性子線の一部を、第２の中性子線として第１の部屋とは異なる第２の部屋へ輸送する中性子線輸送部と、第２の部屋に設けられ、試料が配置される試料配置部と、第２の部屋に設けられ、第２の中性子線と試料との反応により放出されるガンマ線を測定するガンマ線測定部と、を備える。

この中性子捕捉療法システムでは、中性子線照射部で発生する中性子線を第１の中性子線として被照射体へ照射することで、被照射体の治療を行う。また、中性子線照射部から照射される中性子線の一部は、中性子線輸送部により、第２の中性子線として第２の部屋へ輸送される。そして、第２の中性子線は、第２の部屋に設けられた試料配置部の試料に照射される。ガンマ線測定部が、試料から放出されるガンマ線を測定することで、試料中の薬剤濃度を算出することができる。当該結果に基づいて、被照射体の血中薬剤濃度を容易に把握することができる。また、中性子線照射部から照射される中性子線の一部である第２の中性子線を試料に照射するため、被照射体に対して治療を実施すると同時に他の被照射体に関連する試料中の薬剤濃度を測定することができる。従って、治療をより効率的に行うことができる。以上により、システムの稼働効率を低下させることなく、容易に被照射体の血中薬剤濃度を把握することができる。

中性子捕捉療法システムでは、中性子線照射部は、中性子線のエネルギを低減させる減速部を備え、中性子線輸送部の一端は、減速部の内部に接続されてもよい。減速部の内部は、試料の薬剤濃度の測定に十分な量の中性子線を得ることが出来る部位である。従って、中性子線輸送部の一端が減速部の内部に接続されることにより、簡単な構成で第２の中性子線を第２の部屋へ輸送することができる。

本発明に係る中性子捕捉療法システムは、薬剤が投与された被照射体へ中性子線を照射する中性子捕捉療法システムであって、荷電粒子を加速させる加速部と、加速部に接続され、荷電粒子線を輸送する第１の荷電粒子線輸送部と、第１の荷電粒子線輸送部から輸送される荷電粒子線の照射により中性子線を発生し、第１の部屋側へ中性子線の一部を第１の中性子線として照射する第１の中性子線照射部と、第１の部屋に設けられ、被照射体が載置される治療台と、第１の荷電粒子線輸送部から、荷電粒子線を分岐させる第２の荷電粒子線輸送部と、第２の荷電粒子線輸送部から輸送される荷電粒子線の照射により中性子線を発生し、第２の部屋側へ中性子線の一部を第２の中性子線として照射する第２の中性子線照射部と、第２の部屋に設けられ、試料が配置される試料配置部と、第２の部屋に設けられ、第２の中性子線と試料との反応により放出されるガンマ線を測定するガンマ線測定部と、を備える。

この中性子捕捉療法システムでは、第１の中性子線照射部で発生する中性子線を第１の中性子線として被照射体へ照射することで、被照射体の治療を行う。また、第２の荷電粒子線輸送部は、荷電粒子線を第１の荷電粒子線輸送部から分岐して第２の中性子線照射部へ輸送する。第２の荷電粒子線輸送部から輸送される荷電粒子線の照射により第２の中性子線照射部で発生する中性子線の一部は、第２の中性子線として第２の部屋へ照射される。そして、第２の中性子線は、第２の部屋に設けられた試料配置部の試料に照射される。ガンマ線測定部が、試料から放出されるガンマ線を測定することで、試料中の薬剤濃度を算出することができる。当該結果に基づいて、被照射体の血中薬剤濃度を容易に把握することができる。また、治療台が設けられた第１の部屋とは異なる第２の部屋で試料の測定を行うことができる。従って、第１の部屋にて被照射体に対して治療を実施すると同時に、第２の部屋にて、他の被照射体に関連する試料を測定するための準備等を行うことができる。従って、治療をより効率的に行うことができる。以上により、システムの稼働効率を低下させることなく、容易に被照射体の血中薬剤濃度を把握することができる。

この中性子捕捉療法システムでは、第１の中性子線照射部は、中性子線のエネルギを低減させる減速部を備え、減速部と第１の部屋との間には、第１の中性子線の出力口となるコリメータが設けられ、第２の中性子線は減速部を介することなく第２の部屋の試料に照射され、ガンマ線はコリメータを介することなくガンマ線測定部により測定されてもよい。これにより、より簡単な構成で試料中の薬剤濃度を測定することができる。

この中性子捕捉療法システムは、第２の荷電粒子線輸送部の経路上に設けられ、第２の荷電粒子線輸送部を通過する荷電粒子線のエネルギを低下させるエネルギ低下部を更に備え、第２の中性子線照射部は、エネルギ低下部によりエネルギが低下された荷電粒子線が照射されることで熱中性子を発生させるリチウムからなるターゲットを有してもよい。これにより、中性子線（主に熱外中性子）を被照射体に照射する第１の中性子線照射部と、中性子線（主に熱中性子）を小動物に照射する第２の中性子線照射部と、を併設することができる。

本発明によれば、システムの稼働効率を低下させることなく、容易に被照射体の血中薬剤濃度を把握することができる中性子捕捉療法システムを提供することができる。

第１実施形態に係る中性子捕捉療法システムの配置を示す図である。 第１実施形態に係る中性子捕捉療法システムの中性子線照射部の近傍を示す図である。 図１のＡ部の拡大図である。 第１実施形態に係る中性子捕捉療法システムの第２の部屋の配置を示す図である。 第２実施形態に係る中性子捕捉療法システムの配置を示す図である。 第２実施形態に係る中性子捕捉療法システムで小動物の体中薬物濃度を測定する場合の第３の中性子線照射部の近傍を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る中性子捕捉療法システムについて説明する。図１は、第１実施形態に係る中性子捕捉療法システム１００の配置を示す図である。中性子捕捉療法システム１００は、ホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：Boron Ｎｅｕｔｒｏｎ Ｃａｐｔｕｒｅ Ｔｈｅｒａｐｙ）を用いたがん治療を行う装置である。中性子捕捉療法は、薬剤（ホウ素）が投与された被照射体Ｓ（患者）に対して中性子線を照射することによりがん治療を行うものである。図２は、第１実施形態に係る中性子捕捉療法システム１００の中性子線照射部の近傍を示す図である。図１及び２に示すように、中性子捕捉療法システム１００は、治療用の中性子線Ｎを発生させて照射するための中性子線発生部１０と、被照射体Ｓに第１の中性子線Ｎ１を照射するための第１の部屋３０Ａ，３０Ｂと、照射準備を行うための準備室５０Ａ，５０Ｂと、試料６１（血液）中の薬剤濃度を測定するための第２の部屋６０と、を備えている。

中性子線発生部１０は、中性子線Ｎを発生させ、第１の部屋３０Ａ，３０Ｂの室内に中性子線Ｎの一部を第１の中性子線Ｎ１として照射して被照射体Ｓへ第１の中性子線Ｎ１を照射可能に構成されている。なお、被照射体Ｓは患者に相当する。中性子線発生部１０は、荷電粒子を加速させる加速部１１（例えば、サイクロトロン）と、荷電粒子線Ｐの照射により中性子線Ｎを発生する中性子線照射部１２Ａ及び中性子線照射部１２Ｂと、荷電粒子線Ｐを中性子線照射部１２Ａ又は中性子線照射部１２Ｂまで輸送する荷電粒子線輸送部１３と、を備えている。加速部１１及び荷電粒子線輸送部１３は、Ｙ字状をなす荷電粒子線生成室１０ａの室内に配置されている。荷電粒子線生成室１０ａは、コンクリート製の遮蔽壁Ｗに覆われた閉鎖空間である。

加速部１１は、荷電粒子（例えば、陽子）を加速して、荷電粒子線Ｐ（例えば、陽子線）を作り出し、出射する。加速部１１は、例えば、ビーム半径４０ｍｍ、６０ｋＷ（＝３０ＭｅＶ×２ｍＡ）の荷電粒子線Ｐを生成する能力を有している。

荷電粒子線輸送部１３は、荷電粒子線Ｐを中性子線照射部１２Ａ又は中性子線照射部１２Ｂのうちのいずれか一方に選択的に出射する。荷電粒子輸送部１３は、加速部１１に接続された第１輸送部１４と、荷電粒子線Ｐの進行方向を切り替えるビーム方向切替器１５と、荷電粒子線Ｐを中性子線照射部１２Ａに輸送するための第２輸送部１６Ａと、荷電粒子線Ｐを中性子線照射部１２Ｂに輸送するための第３輸送部１６Ｂと、を有している。第２輸送部１６Ａは、ビーム方向切替器１５及び中性子線照射部１２Ａに接続されている。第３輸送部１６Ｂは、ビーム方向切替器１５及び中性子線照射部１２Ｂに接続されている。すなわち、荷電粒子線輸送部１３は、ビーム方向切替器１５において第２輸送部１６Ａと、第３輸送部１６Ｂとに分岐している。

ビーム方向切替器１５は、スイッチング電磁石を利用して荷電粒子線Ｐの進行方向を制御するものである。なお、ビーム方向切替器１５には、荷電粒子線Ｐを正規の軌道から外してビームダンプ（不図示）に導くことが可能になっている。ビームダンプは、治療前などにおいて荷電粒子線Ｐの出力確認を行うことができる。なお、中性子捕捉療法システム１００は、ビームダンプを備えていない構成であってもよく、この場合、ビーム方向切替器１５は、ビームダンプには接続されていないことになる。

第１輸送部１４、第２輸送部１６Ａ及び第３輸送部１６Ｂのそれぞれは、荷電粒子線Ｐのためのビーム調整部１７を含んでいる。ビーム調整部１７は、荷電粒子線Ｐの軸調整のための水平型ステアリング及び水平垂直型ステアリング、荷電粒子線Ｐの発散を抑制するための四重極電磁石、及び荷電粒子線Ｐの整形のための四方向スリット等を含んでいる。なお、第１輸送部１４、第２輸送部１６Ａ及び第３輸送部１６Ｂのそれぞれは、ビーム調整部１７を備えていない構成であってもよい。

なお、第２輸送部１６Ａ及び第３輸送部１６Ｂは、必要に応じて電流モニタを含んでもよい。電流モニタは、中性子線照射部１２Ａ及び中性子線照射部１２Ｂに照射される荷電粒子線Ｐの電流値（つまり、電荷，照射線量率）をリアルタイムで測定するものである。また、第２輸送部１６Ａ及び第３輸送部１６Ｂは、必要に応じて荷電粒子線走査部１８を含んでもよい。荷電粒子線走査部１８は、荷電粒子線Ｐを走査し、後述するターゲットＴに対する荷電粒子線Ｐの照射制御を行うものである。荷電粒子線走査部１８は、例えば、荷電粒子線ＰのターゲットＴに対する照射位置を制御する。

図２は、中性子捕捉療法システム１００の中性子線照射部１２Ａの近傍を示す図である。ここで、中性子線照射部１２Ａと中性子線照射部１２Ｂとは互いに同様の構成を有する。従って、以下より中性子線照射部１２Ａについて説明をし、中性子線照射部１２Ｂの説明を省略する。中性子線照射部１２Ａは、荷電粒子線Ｐの照射により中性子線Ｎを発生し、第１の部屋３０Ａ側へ中性子線Ｎの一部を第１の中性子線Ｎ１として照射する。図２に示すように、中性子線照射部１２Ａは、中性子線Ｎを生成するためのターゲットＴと、中性子線Ｎを減速するための減速部１２ａと、遮蔽体１２ｂと、を含んでいる。なお、減速部１２ａ及び遮蔽体１２ｂは、モデレータを構成する。

ターゲットＴは、荷電粒子線Ｐの照射を受けて中性子線Ｎ（主に熱外中性子）を発生させるものである。ターゲットＴは、荷電粒子線Ｐが照射されることで、周囲に向けて中性子線Ｎを発生するものである。ターゲットＴから発生する中性子線Ｎの量は、ターゲットＴの中心部付近が最大で、ターゲットＴから周囲に離れると共に小さくなる。ターゲットＴは、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）により形成され、直径１６０ｍｍの円板状をなしている。

減速部１２ａは、ターゲットＴから出射される中性子線Ｎを減速させ、中性子線Ｎのエネルギを低減させるものである。減速部１２ａにより減速されて所定のエネルギに低減された中性子線Ｎは治療用中性子線とも呼ばれる。減速部１２ａは、例えば異なる複数の材料から成る積層構造とされている。減速部１２ａの材料は、荷電粒子線Ｐのエネルギ等の諸条件によって適宜選択される。例えば、加速部１１からの出力が３０ＭｅＶの陽子線であり、ターゲットＴとしてベリリウムターゲットを用いる場合には、減速部１２ａの材料は、鉛、鉄、アルミニウム、又はフッ化カルシウムとすることができる。また、加速部１１からの出力が１１ＭｅＶの陽子線であり、ターゲットＴとしてベリリウムターゲットを用いる場合には、減速部１２ａの材料は、重水（Ｄ２Ｏ）又はフッ化鉛とすることができる。また、加速部１１からの出力が２．８ＭｅＶの陽子線であり、ターゲットＴとしてリチウムターゲットを用いる場合には、減速部１２ａの材料は、フルエンタール（商品名；アルミニウム、フッ化アルミ、フッ化リチウムの混合物）とすることができる。また、加速部１１からの出力が５０ＭｅＶの陽子線であり、ターゲットＴとしてタングステンターゲットを用いる場合には、減速部１２ａの材料は、鉄又はフルエンタールとすることができる。

遮蔽体１２ｂは、中性子線Ｎ及び当該中性子線Ｎの発生に伴って生じたガンマ線等の放射線が外部へ放出されないよう遮蔽するものであり、荷電粒子線生成室１０ａと第１の部屋３０Ａとを隔てる壁Ｗ１に少なくともその一部が埋め込まれている。

中性子線Ｎ中には、速中性子線、熱外中性子線、及び熱中性子線が含まれており、またガンマ線も伴っている。このうちの熱中性子線が、主に、被照射体Ｓの体内の腫瘍中に取り込まれたホウ素と核反応して有効な治療効果を発揮する。なお、中性子線Ｎのビームに含まれる熱外中性子線の一部も、被照射体Ｓの体内で減速されて上記治療効果を発揮する熱中性子線となる。熱中性子線は、０．５ｅＶ以下のエネルギの中性子線である。

図３は、図１のＡ部の拡大図である。図３に示すように、中性子捕捉療法システム１００は、中性子線輸送部２０を備えている。

中性子線輸送部２０は、中性子線照射部１２Ａで発生する中性子線Ｎの一部を、第２の中性子線Ｎ２として第１の部屋３０Ａとは異なる第２の部屋６０へ輸送するものである。中性子線輸送部２０は、例えば内部に空間２０ａが形成された管状を呈しており、その一端は減速部１２ａの内部に接続されている。遮蔽体１２ｂには、中性子線輸送部２０を挿入するための貫通穴１２ｃが形成されている。また、減速部１２ａには、貫通穴１２ｃと連通した穴部１２ｄが形成されている。中性子線輸送部２０は貫通穴１２ｃ及び穴部１２ｄに挿入される。これによって、中性子線輸送部２０の一端が、減速部１２ａの内部に接続される構成となっている。

中性子線輸送部２０としては、例えば中性子が物質の表面で全反射する性質を利用した中性子鏡を用いて中性子を輸送する中性子導管を用いることができる。この中性子導管は、例えば表面が研磨され高い平滑度を持ったガラス上にニッケル（Ｎｉ）など中性子に対して干渉性散乱断面積が大きく、吸収の小さい金属膜が形成された鏡面を反射面とする。また、中性子線輸送部２０として、上述のガラス上にニッケルとチタン（Ｔｉ）とが交互に積層されＮｉ／Ｔｉ多層膜が形成されたスーパーミラー導管を用いることもできる。

ターゲットＴは、荷電粒子線Ｐが照射された際、ターゲットＴを中心として周囲に向けて中性子線Ｎを発生する。ターゲットＴから減速部１２ａ方向に照射される中性子線Ｎは、減速部１２ａにより減速され、その一部は第１の中性子線Ｎ１として後述するコリメータ８６の開口８６ａを通して第１の部屋３０Ａの被照射体Ｓに照射される。一方、減速部１２ａにより減速された中性子線Ｎの一部は、第２の中性子線Ｎ２として中性子線輸送部２０により後述する第２の部屋６０へ輸送され、試料６１に照射される。なお、試料６１は被照射体Ｓの血液に相当する。

後述する第２の部屋６０にある試料６１に照射される第２の中性子線Ｎ２の必要な量は、第１の部屋３０Ａにある被照射体Ｓに照射される第１の中性子線Ｎ１の量に比べて小さい。例えば、第２の中性子線Ｎ２の量は第１の中性子線Ｎ１の量の１／１０００程度で十分である。このため、中性子線輸送部２０の一端はターゲットＴから離れた位置で減速部１２ａの内部に接続されてもよい。なお、中性子線輸送部２０の一端は、第１の部屋３０Ａにある被照射体Ｓに照射される第１の中性子線Ｎ１の量に影響を及ぼさない位置に接続されるのが好ましい。つまり、中性子線輸送部２０の一端は、減速部１２ａにおいてターゲットＴとコリメータ８６とを結んだ仮想的な連結線以外の位置に接続されるのが好ましい。

中性子線輸送部２０は、中性子線Ｎを輸送することができれば、その材質、形状、延び方等は特に限定されない。中性子線輸送部２０の断面形状は、円形であってもよく、矩形であってもよく、特に限定されることはない。また、図３では、中性子線輸送部２０は、直管状となっているが、これに限定されない。例えば、中性子線輸送部２０は、曲率を持った部材から形成されてもよい。また、中性子線輸送部２０は、例えば、二つ以上の直管又は曲率を持った部材が互いに交差するように連結することで形成されてもよい。

図１に示すように、第１の部屋３０Ａは、第２輸送部１６Ａが延びた方向の延長線上に配置されてよい。第１の部屋３０Ｂは、第３輸送部１６Ｂが延びた方向の延長線上に配置されてよい。なお、中性子線Ｎは、第２輸送部１６Ａ又は第３輸送部１６Ｂが延びた方向と交差する方向に取り出すこともできる。この場合には、第１の部屋３０Ａの配置は、第２輸送部１６Ａが延びた方向の延長線上に制限されることはなく、中性子線Ｎの取り出し方向に対応する位置に第１の部屋３０Ａを配置することができる。同様に、第１の部屋３０Ｂの配置も、第３輸送部１６Ｂが延びた方向の延長線上に制限されることはなく、中性子線Ｎの取り出し方向に対応する位置に第１の部屋３０Ｂを配置することができる。ここで、第１の部屋３０Ｂは第１の部屋３０Ａと同様の構成を有する。従って、以下より第１の部屋３０Ａについて説明し、第１の部屋３０Ｂの説明を省略する。

第１の部屋３０Ａは、第１の中性子線Ｎ１を被照射体Ｓに照射するために、被照射体Ｓが室内に配置される部屋である。第１の部屋３０Ａには、被照射体Ｓが載置される治療台８０が設けられている。第１の部屋３０Ａの大きさは、一例として幅３．５ｍ×奥行５ｍ×高さ３ｍである。第１の部屋３０Ａは、遮蔽壁Ｗ２に囲まれた遮蔽空間３０Ｓと、治療台８０を出入りさせるための扉Ｄ１とを備えている。扉Ｄ１は、遮蔽空間３０Ｓにおける放射線が連絡室４０Ａに放射されることを抑制することができる。

また、第１の部屋３０Ａの室内には、カメラ３２が配置されている。カメラ３２は、第１の部屋３０Ａの室内における被照射体Ｓの様子を観察するためのものである。カメラ３２は、第１の部屋３０Ａの室内において被照射体Ｓを撮影可能な位置に配置されている。カメラ３２は、高精度の画像を取得する必要はなく、被照射体Ｓの状態を確認可能な画像を取得できればよい。カメラ３２には、例えばＣＣＤカメラを用いることができる。

図２に示すように、第１の部屋３０Ａと遮蔽体１２ｂとの間には、カバー（壁体）３１が設けられている。カバー３１は、第１の部屋３０Ａの側壁面の一部をなす。このカバー３１には、第１の中性子線Ｎ１の出力口となるコリメータ取付部３１ａが設けられている。コリメータ取付部３１ａは、後述するコリメータ８６をはめ込むための開口である。

コリメータ８６は、減速部１２ａと第１の部屋３０Ａとの間で、カバー３１のコリメータ取付部３１ａに設けられている。なお、本実施形態では、減速部１２ａとコリメータ８６との間には遮蔽体１２ｂが形成されている。コリメータ８６は、中性子線Ｎの照射範囲を規制するためのものである。コリメータ８６には、照射範囲を規定するための例えば円形の開口８６ａが設けられている。

図１に示すように、遮蔽壁Ｗ２は、第１の部屋３０Ａの室外から室内へ放射線が侵入すること、及び、室内から室外へ放射線が放出されることが抑制された遮蔽空間３０Ｓを形成する。すなわち、遮蔽壁Ｗ２は、第１の部屋３０Ａの室内から室外への第１の中性子線Ｎ１の放射を遮断するものである。この遮蔽壁Ｗ２は、荷電粒子線生成室１０ａを画成する遮蔽壁Ｗと一体に形成されていてもよい。また、遮蔽壁Ｗ２は、厚さが２ｍ以上のコンクリート製の壁であってもよい。荷電粒子線生成室１０ａと第１の部屋３０Ａの間には、荷電粒子線生成室１０ａと第１の部屋３０Ａとを隔てる壁Ｗ１が設けられている。この壁Ｗ１は、遮蔽壁Ｗの一部をなしている。

図４は、第１実施形態に係る中性子捕捉療法システム１００の第２の部屋６０の配置を示す図である。第２の部屋６０は、試料６１中の薬剤濃度を測定するための部屋である。図４（ａ）は、上方から見た図であり、図４（ｂ）は、横から見た図である。

図４に示すように、第２の部屋６０には、薬剤が含まれる試料６１、薬剤が含まれる試料６１が配置される試料配置部６２と、第２の中性子線Ｎ２と試料６１中の薬剤との反応により放出するガンマ線Ｇを測定するガンマ線測定部６３と、ガンマ線測定部配置部６４が設けられている。なお、薬剤としてホウ素を含む薬剤を用いることができる。

中性子線輸送部２０の他端は、第２の部屋６０に接続される。これにより、中性子線輸送部２０により輸送される第２の中性子線Ｎ２が、第２の部屋６０内の試料６１に照射される。

図４に示すように、ガンマ線測定部６３は、中性子線輸送部２０と試料６１との連結線（仮想）と交差する方向で試料６１に向けて配置される。中性子線輸送部２０の他端は、第２の部屋６０の一側壁に接続され、第２の部屋６０へ第２の中性子線Ｎ２を輸送する。そして、薬剤が含まれる試料６１は、第２の部屋６０へ輸送された第２の中性子線Ｎ２に照射される。試料６１中に含まれる薬剤は第２の中性子線Ｎ２と反応してガンマ線Ｇを放出する。ガンマ線測定部６３は、試料６１から放出されるガンマ線Ｇの量を測定する。ガンマ線測定部６３により測定されたガンマ線Ｇの量は試料６１中の薬剤濃度に換算される。

上述のように、中性子線輸送部２０により輸送された第２の中性子線Ｎ２の量は小さい。このため、第２の部屋６０と中性子線輸送部２０の間には、減速部１２ａが配置されなくてもよい。つまり、第２の中性子線Ｎ２は減速部１２ａを介することなく第２の部屋６０に設けられる試料６１に照射されてもよい。この場合、減速部１２ａが第２の中性子線Ｎ２の照射によりガンマ線を放出することがない。従って、減速部１２ａから放出されるガンマ線がノイズとしてガンマ線測定部６３により検出されることを防ぐために試料６１とガンマ線測定部６３との間にコリメータ８６が配置されなくてもよい。つまり、第２の中性子線Ｎ２と試料６１中の薬剤との反応により放出されるガンマ線Ｇはコリメータ８６を介することなくガンマ線測定部６３により測定されてもよい。

なお、第２の部屋６０の大きさは、試料６１、試料配置部６２、ガンマ線測定部６３及びガンマ線測定部配置部６４を配置することができ、試料６１を自由に取り入れることができる大きさであれば特に限定されない。また、第２の部屋６０は、第２の部屋６０の室外から室内へ放射線が侵入すること、及び、室内から室外へ放射線が放出されることが抑制された遮蔽空間を形成し、例えば遮蔽壁により囲まれてもよい。また、第２の部屋６０には、管理者が出入りすることが可能な扉（図示せず）が設けられている。また、第２の部屋６０の配置場所は特に限定されない。

準備室５０Ａ，５０Ｂは、第１の部屋３０Ａ，３０Ｂにおいて被照射体Ｓに第１の中性子線Ｎ１を照射するために必要な作業を実施するための部屋である。準備室５０Ａ，５０Ｂでは、例えば、治療台８０への被照射体Ｓの拘束や、コリメータ８６と被照射体Ｓとの位置合わせが実施される。

準備室５０Ａと第１の部屋３０Ａとの間、及び、準備室５０Ｂと第１の部屋３０Ｂとの間には、連絡室４０Ａ，４０Ｂが設けられている。連絡室４０Ａ，４０Ｂは、被照射体Ｓを拘束した治療台８０を準備室５０Ａ，５０Ｂと第１の部屋３０Ａ，３０Ｂとの間で移動させるための部屋である。

次に、中性子捕捉療法システム１００を用いた治療の流れを説明する。まず、管理者は、中性子捕捉療法システム１００による治療を行う前段階に係る準備を被照射体Ｓに対して行う。具体的には、被照射体Ｓに対してホウ素が含まれる薬剤を投与した後、被照射体Ｓの血液を試料６１として採取する。次に、採取された試料６１を第２の部屋６０に取り入れ、試料配置部６２に配置する。次に、管理者は、制御装置（図示せず）を操作して、第２の部屋６０への第２の中性子線Ｎ２の照射を開始する。なお、この際、第１の部屋３０Ａ又は３０Ｂで他の被照射体Ｓが治療を受けている。薬剤が含まれる試料６１は第２の中性子線Ｎ２に照射されガンマ線Ｇを放出する。ガンマ線測定部６３は、ガンマ線Ｇの量を測定し、これに基づいて試料６１に含まれる薬剤濃度を算出する。そして、算出された試料６１中の薬剤濃度は、例えば数値データとして表示部（図示せず）に表示され、管理者により確認される。管理者はこの試料６１中の薬剤濃度に基づいて、被照射体Ｓに照射する第１の中性子線Ｎ１の照射時間を制御装置に入力する。照射時間は一例として一時間程度である。

続いて、被照射体Ｓ及び作業者を準備室５０Ａへ誘導し、被照射体Ｓを治療台８０の上に横たわらせる。そして、作業者は、拘束具を用いて治療台８０に対して被照射体Ｓの身体を拘束する。次に、被照射体Ｓと、コリメータ８６との位置合わせを実施する。被照射体Ｓとコリメータ８６との位置合わせが終了した後に、治療台８０を第１の部屋３０Ａへ移動させ、コリメータ８６をカバー３１に設けられたコリメータ取付部３１ａに取り付ける。管理者は、制御装置を操作して、中性子線Ｎの照射を開始する。制御装置に予め入力された照射時間が経過すると、制御装置は自動的に中性子線Ｎの照射を停止する。以上により、中性子捕捉療法システム１００を用いた中性子捕捉療法が完了する。

以上のように、中性子捕捉療法システム１００では、中性子線照射部１２Ａで発生する中性子線Ｎを第１の中性子線Ｎ１として被照射体Ｓへ照射することで、被照射体Ｓの治療を行う。また、中性子線照射部１２Ａから照射される中性子線Ｎの一部は、中性子線輸送部２０により、第２の中性子線Ｎ２として第２の部屋６０へ輸送される。そして、第２の中性子線Ｎ２は、第２の部屋６０に設けられた試料配置部６２の試料６１に照射される。ガンマ線測定部６３が、試料６１から放出されるガンマ線Ｇを測定することで、試料６１中の薬剤濃度を算出することができる。当該結果に基づいて、被照射体Ｓの血中薬剤濃度を容易に把握することができる。また、中性子線照射部１２Ａから照射される中性子線Ｎの一部である第２の中性子線Ｎ２を試料６１に照射するため、被照射体Ｓに対して治療を実施すると同時に他の被照射体Ｓに関連する試料６１中の薬剤濃度を測定することができる。従って、治療をより効率的に行うことができる。以上により、システムの稼働効率を低下させることなく、容易に被照射体の血中薬剤濃度を把握することができる。

中性子捕捉療法システム１００では、中性子線照射部１２Ａは、中性子線のエネルギを低減させる減速部１２ａを備え、中性子線輸送部２０の一端は、減速部１２ａの内部に接続される。減速部１２ａの内部では、試料６１の薬剤濃度の測定に十分な量の中性子線を得ることが出来る部位である。従って、中性子線輸送部２０の一端が減速部１２ａの内部に接続されることにより、簡単な構成で第２の中性子線Ｎ２を第２の部屋６０へ輸送することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る中性子捕捉療法システムについて説明する。図５は、第２の実施形態に係る中性子捕捉療法システム１００Ａの構成を示す図である。図５に示すように、中性子捕捉療法システム１００Ａは、第２の荷電粒子線輸送部１９を更に備える点、及び第２の中性子線照射部１２Ｃを更に備える点で第１の実施形態に係る中性子捕捉療法システム１００と相違する。その他の構成は中性子捕捉療法システム１００と同様であるため、以下、重複する説明を省略する。

中性子線発生部１０は、荷電粒子を加速させる加速部１１（例えば、サイクロトロン）と、荷電粒子線Ｐの照射により中性子線Ｎを発生する第１の中性子線照射部１２Ａ，１２Ｂ及び第２の中性子線照射部１２Ｃと、荷電粒子線Ｐを第１の中性子線照射部１２Ａ又は１２Ｂまで輸送する第１の荷電粒子線輸送部１３と、荷電粒子線Ｐを第１の荷電粒子線輸送部１３から分岐し、第２の中性子線照射部１２Ｃまで輸送する第２の荷電粒子線輸送部１９と、を備えている。加速部１１、第１の荷電粒子線輸送部１３及び第２の荷電粒子線輸送部１９は、荷電粒子線生成室１０ａの室内に配置されている。なお、第２の荷電粒子線輸送部１９は、第１輸送部１４、第２輸送部１６Ａ又は第３輸送部１６Ｂと同様な構成を有する。

第２の荷電粒子線輸送部１９は、ビーム方向切替器１５に接続され、第１の荷電粒子線輸送部１３から荷電粒子線Ｐを分岐するものである。なお、本実施形態の第１の荷電粒子線輸送部１３は第１の実施形態の荷電粒子線輸送部１３と同様な構成を有する。

第２の中性子線照射部１２Ｃは、第２の荷電粒子線輸送部１９から輸送される荷電粒子線Ｐの照射により中性子線Ｎを発生し、第２の部屋６０にある薬剤（ホウ素）を含む試料６１（血液）へ中性子線Ｎの一部を第２の中性子線Ｎ２として照射するものである。第２の中性子線照射部１２Ｃの構成は、減速部１２ａ及び遮蔽体１２ｂを備えていない点以外は、第１の中性子線照射部１２Ａ，１２Ｂと同様である。

中性子捕捉療法システム１００Ａは、第１の中性子線照射部１２Ａで発生する中性子線Ｎを第１の中性子線Ｎ１として被照射体Ｓへ照射することで、被照射体Ｓの治療を行う。また、第２の荷電粒子線輸送部１９は、荷電粒子線Ｐを第１の荷電粒子線輸送部１３から分岐して第２の中性子線照射部１２Ｃへ輸送する。第２の荷電粒子線輸送部１９から輸送される荷電粒子線Ｐの照射により第２の中性子線照射部１２Ｃで発生する中性子線Ｎの一部は、第２の中性子線Ｎ２として第２の部屋６０へ照射される。そして、第２の中性子線Ｎ２は、第２の部屋６０に設けられた試料配置部６２の試料６１に照射される。ガンマ線測定部６３が、試料６１から放出されるガンマ線Ｇを測定することで、試料６１中の薬剤濃度を算出することができる。当該結果に基づいて、被照射体Ｓの血中薬剤濃度を容易に把握することができる。また、治療台８０が設けられた第１の部屋３０Ａとは異なる第２の部屋６０で試料６１の測定を行うことができる。従って、第１の部屋３０Ａにて被照射体Ｓに対して治療を実施すると同時に、第２の部屋６０にて、他の被照射体Ｓに関連する試料６１を測定するための準備等を行うことができる。よって、治療をより効率的に行うことができる。以上により、システムの稼働効率を低下させることなく、容易に被照射体Ｓの血中薬剤濃度を把握することができる。

中性子捕捉療法システム１００Ａでは、第１の中性子線照射部１２Ａは、中性子線のエネルギを低減させる減速部１２ａを備え、減速部１２ａと第１の部屋３０Ａとの間には、第１の中性子線Ｎ１の出力口となるコリメータ８６が設けられ、第２の中性子線Ｎ２は減速部１２ａを介することなく第２の部屋６０の試料に照射され、ガンマ線Ｇはコリメータ８６を介することなくガンマ線測定部６３により測定される。これにより、より簡単な構成で試料中の薬剤濃度を測定することができる。

なお、第１の実施形態及び第２の実施形態では、第２の部屋６０では、試料６１中の薬剤濃度を測定する例を説明したが、これに限定されない。例えば、小動物の体中薬物濃度を測定することも可能であり、様々な場面で利用することができる。

図６は、第２実施形態に係る中性子捕捉療法システム１００Ａで小動物の体中薬物濃度を測定する場合の第２の中性子線照射部１２Ｃの近傍を示す図である。小動物Ｋの体中薬物濃度を測定する際には、熱外中性子ではなく、熱中性子を照射した方が効率がよい。そこで、図６に示す構成では、小動物に対して熱中性子を照射している。図６に示すように、中性子捕捉療法システム１００Ａは、第２の荷電粒子線輸送部１９の経路上に第２の荷電粒子線輸送部１９を通過する荷電粒子線Ｐのエネルギを低下させるエネルギ低下部２１と、リチウムからなるターゲットＴを有する第２の中性子線照射部１２Ｃと、を備えている。

エネルギ低下部２１は、第２の荷電粒子線輸送部１９を通過する荷電粒子線Ｐのエネルギを低下させるものであり、例えば、グラファイト等の公知の材料により形成されている。なお、加速部１１から出射される荷電粒子線Ｐのエネルギが所望の低い値となっている場合には、エネルギ低下部２１を省略してもよい。低エネルギの荷電粒子線Ｐ（例えば、２ＭｅＶの陽子線）をリチウムからなるターゲットＴへ照射することで、熱中性子を効率よく生成することができる。生成された熱中性子は、中性子線輸送部２０を介して第２の中性子線Ｎ２として小動物Ｋへ照射される。第２の中性子線Ｎ２が照射されることで小動物Ｋから放出されるガンマ線Ｇは、ガンマ線測定部６３によって測定される。なお、ガンマ線測定部６３としてＳＰＥＣＴ装置を採用してもよい。ＳＰＥＣＴ装置を採用する場合には、小動物Ｋが配置される試料配置部６２及び小動物Ｋを囲むようにＳＰＥＣＴ装置が配置される。

図６に示す中性子捕捉療法システム１００Ａによれば、第１の中性子線Ｎ１（主に熱外中性子）を被照射体に照射する第１の中性子線照射部１２Ａと、第２の中性子線Ｎ２（主に熱中性子）を小動物Ｋに照射する第２の中性子線照射部１２Ｃと、を併設することができる。

１１…加速部、１２Ａ，１２Ｂ…中性子線照射部（第１の中性子線照射部）、１２Ｃ…第２の中性子線照射部、１３…荷電粒子線輸送部（第１の荷電粒子線輸送部）、１９…第２の荷電粒子線輸送部、２０…中性子線輸送部、３０Ａ，３０Ｂ…第１の部屋、６０…第２の部屋、８０…治療台、８６…コリメータ、１００，１００Ａ…中性子捕捉療法システム、Ｎ…中性子線、Ｎ１…第１の中性子線、Ｎ２…第２の中性子線、Ｐ…荷電粒子線、Ｓ…被照射体（患者）、Ｔ…ターゲット。

Claims (3)

1. 薬剤が投与された被照射体へ中性子線を照射する中性子捕捉療法システムであって、
   荷電粒子を加速させる加速部と、
   荷電粒子線の照射により前記中性子線を発生し、第１の部屋側へ前記中性子線の一部を第１の中性子線として照射する中性子線照射部と、
   前記第１の部屋に設けられ、前記被照射体が載置される治療台と、
   前記中性子線照射部で発生する前記中性子線の一部を、第２の中性子線として前記第１の部屋とは異なる第２の部屋へ輸送する中性子線輸送部と、
   前記第２の部屋に設けられ、試料が配置される試料配置部と、
   前記第２の部屋に設けられ、前記第２の中性子線と前記試料との反応により放出されるガンマ線を測定するガンマ線測定部と、を備え、
   前記中性子線照射部は、前記中性子線のエネルギを低減させる減速部を備え、
   前記中性子線輸送部の一端は、前記減速部の内部に接続される中性子捕捉療法システム。
2. 薬剤が投与された被照射体へ中性子線を照射する中性子捕捉療法システムであって、
   荷電粒子を加速させる加速部と、
   前記加速部に接続され、荷電粒子線を輸送する第１の荷電粒子線輸送部と、
   前記第１の荷電粒子線輸送部から輸送される前記荷電粒子線の照射により前記中性子線を発生し、第１の部屋側へ前記中性子線の一部を第１の中性子線として照射する第１の中性子線照射部と、
   前記第１の部屋に設けられ、前記被照射体が載置される治療台と、
   前記第１の荷電粒子線輸送部から、前記荷電粒子線を分岐させる第２の荷電粒子線輸送部と、
   前記第２の荷電粒子線輸送部から輸送される前記荷電粒子線の照射により前記中性子線を発生し、第２の部屋側へ前記中性子線の一部を第２の中性子線として照射する第２の中性子線照射部と、
   前記第２の部屋に設けられ、試料が配置される試料配置部と、
   前記第２の部屋に設けられ、前記第２の中性子線と前記試料との反応により放出されるガンマ線を測定するガンマ線測定部と、を備え、
   前記第１の中性子線照射部は、前記中性子線のエネルギを低減させる減速部を備え、
   前記減速部と前記第１の部屋との間には、前記第１の中性子線の出力口となるコリメータが設けられ、
   前記第２の中性子線は減速部を介することなく前記第２の部屋の前記試料に照射され、前記ガンマ線はコリメータを介することなく前記ガンマ線測定部により測定される中性子捕捉療法システム。
3. 薬剤が投与された被照射体へ中性子線を照射する中性子捕捉療法システムであって、
   荷電粒子を加速させる加速部と、
   前記加速部に接続され、荷電粒子線を輸送する第１の荷電粒子線輸送部と、
   前記第１の荷電粒子線輸送部から輸送される前記荷電粒子線の照射により前記中性子線を発生し、第１の部屋側へ前記中性子線の一部を第１の中性子線として照射する第１の中性子線照射部と、
   前記第１の部屋に設けられ、前記被照射体が載置される治療台と、
   前記第１の荷電粒子線輸送部から、前記荷電粒子線を分岐させる第２の荷電粒子線輸送部と、
   前記第２の荷電粒子線輸送部から輸送される前記荷電粒子線の照射により前記中性子線を発生し、第２の部屋側へ前記中性子線の一部を第２の中性子線として照射する第２の中性子線照射部と、
   前記第２の部屋に設けられ、試料が配置される試料配置部と、
   前記第２の部屋に設けられ、前記第２の中性子線と前記試料との反応により放出されるガンマ線を測定するガンマ線測定部と、
   前記第２の荷電粒子線輸送部の経路上に設けられ、前記第２の荷電粒子線輸送部を通過する前記荷電粒子線のエネルギを低下させるエネルギ低下部と、を備え、
   前記第２の中性子線照射部は、前記エネルギ低下部によりエネルギが低下された前記荷電粒子線が照射されることで熱中性子を発生させるリチウムからなるターゲットを有する中性子捕捉療法システム。

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