JP7368024B2

JP7368024B2 - Ｂｎｃｔ治療システム

Info

Publication number: JP7368024B2
Application number: JP2022505911A
Authority: JP
Inventors: 雄二古久保
Original assignee: J Beam
Current assignee: J Beam
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2023-10-24
Anticipated expiration: 2041-02-26
Also published as: US20230141303A1; JPWO2021182127A1; WO2021182127A1

Description

本発明は、ＢＮＣＴ治療システムに関する。

ホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：ＢｏｒｏｎＮｅｕｔｒｏｎＣａｐｔｕｒｅＴｈｅｒａｐｙ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、加速器中性子源と、加速器中性子源が発生する中性子を減速させる減速体とを備え、患者にはホウ素薬剤が投与され、減速体が減速させた中性子が患者の患部へ照射されることによって患者の患部の吸収線量によって、薬剤治療効果比（ＣＢＥ）が４以上となるようにしている。

特開２０１９－２１６８７２号公報

特許文献１では、薬剤治療効果比を高めるような構成としているが、中性子を患者のどの部分に照射するか等の中性子の照射態様は、医学物理士や医者等により決められており、精度が低かった。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、治療対象者の診断データに基づいて、中性子の照射態様を策定することができるＢＮＣＴ治療システムを提供することを目的とする。

［１］本発明のＢＮＣＴ治療システムは、中性子を照射する複数の中性子照射装置を用いて中性子補足療法を行うＢＮＣＴ治療システムであって、
前記中性子照射装置による中性子照射を制御する中性子照射制御部と、
治療対象者の診断データに基づいて、前記中性子照射制御部による前記中性子照射装置の中性子照射制御態様を策定する中性子照射制御策定部と、
を備え、
前記治療対象者の診断データは、治療対象者にバイオマーカーを投与した場合の吸収線量の全身分布データを含み、
前記中性子照射制御策定部は、
前記治療対象者のバイオマーカー投与時の吸収線量の全身分布データを取得し、
前記治療対象者の全身分布データに基づいて、吸収線量の多い部分を中性子照射範囲として決定し、
前記中性子照射範囲における腫瘍部を特定し、
特定した腫瘍部のサイズ情報に基づいて、同様の腫瘍部のサイズ情報を有する場合に実行された前記複数の中性子照射装置の中性子照射制御態様を取得するプロセスを経て、
前記中性子照射制御部による前記複数の中性子照射装置の中性子照射制御態様を策定することを特徴とする。

本発明のＢＮＣＴ治療システムによれば、治療対象者の診断データに基づいて、中性子照射制御部による中性子照射装置の中性子照射制御態様を策定することができる。これにより、医学物理士や医者等により中性子照射制御態様を決めるものに比べて、個人の技量によるバラツキがなく、安定した高精度の中性子照射制御態様を策定することができる。

［２］前記中性子照射制御策定部により策定された中性子照射制御態様に基づいて前記中性子照射装置を制御した場合に得られる治療線量分布を算出し、算出した治療線量分布に基づいて前記策定された中性子照射制御態様を検証する検証装置を備えることが好ましい。

上記構成によれば、実際に治療対象者に中性子照射を行う前に、策定された中性子照射制御態様を検証することができる。

［３］前記中性子照射装置を監視する監視装置を備えることが好ましい。

上記構成によれば、中性子照射装置が正しく動作しているかを監視することができる。

ＢＮＣＴ治療システムを示す概略図。第１～第６中性子照射装置を示す図。中性子照射装置とベースと移動台とを示す概略の側面図。バイオマーカー投与時の吸収線量の全身分布データ。患者の全身データを示す図。中性子照射範囲を入力した患者の全身データを示す図。照射シーケンスを示す図。中性子照射範囲におけるＸ－Ｙ平面の線量分布を示す図。Ｘ－Ｙ平面の線量分布を患者ＰＡの輪郭情報に重畳して表示した図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。

なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。

図１は、実施形態のＢＮＣＴ治療システム２の一例を示す図である。以下では、一例として、ホウ素薬剤がＢＰＡである場合について説明する。ここで、ＢＰＡは、^１０Ｂを含んだ化合物である。また、以下では、説明の便宜上、患者の患部のうち、がん細胞を含む部分を腫瘍部又は単に腫瘍と称し、がん細胞を含まない部分を正常組織と称して説明する。

ＢＮＣＴ治療システム２は、中性子補足療法を行うものであり、中性子を照射する第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆと、第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆによる中性子照射を制御する制御装置４とを有するヘクサトロン３を備える。ヘクサトロン３（第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆ）と、制御装置４とは、例えば、病院に配置されて使用される。

また、ＢＮＣＴ治療システム２は、患者ＰＡ（治療対象者）の診断データに基づいて、治療計画（制御装置４による第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆの中性子照射制御態様）を策定するＨＯＰ（ＨｅｘａＶｉｓｉｏｎＯｎｃｏｌｏｇｙＰａｎｅｌ）５と、各部を監視するＨＳＰ（ＨｅｘａＶｉｓｉｏｎＳＣＡＤＡＰａｎｅｌ）６と、システム全体を管理する管理部７とを備える。ＨＯＰ５と、ＨＳＰ６と、管理部７とは、例えば、ヘクサトロン３（第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆ）を製造・販売する会社に設置されて使用される。各部は、例えば、ＩｎｔｅｒｎａｌＬＡＮで接続されている。

第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆは、同じ構造の装置であり、第１中性子照射装置３Ａを例に説明を行う。

第１中性子照射装置３Ａは、加速器中性子源１１と、減速体１２とを備える。減速体１２の一例は、厚さ１０［ｃｍ］～２０［ｃｍ］のフッ化アルミニウム（ＡｌＦ_３）を含んで構成される。

加速器中性子源１１は、中性子を発生させる。加速器中性子源１１の一例は、静電加速器を含んで構成される。ここで、加速器中性子源１１の中性子源強度は、例えば、４．０×１０^１０～８．０×１０^１０［ｎｅｕｔｒｏｎｓ／ｓｅｃ］程度である。

減速体１２は、加速器中性子源１１が発生した中性子を、治療に最適なエネルギーまで減速させる。減速体１２により減速された中性子は、患者ＰＡの腫瘍に照射される。図３に示される例では、患者ＰＡが、例えば腹部に腫瘍のある患者であり、中性子が、患者ＰＡの腹部の皮膚表面の所定の領域から、患部ＰＡの腫瘍へ照射される。

ＢＮＣＴにおいて、点滴などで患者ＰＡに、中性子照射腫瘍部に溜まる特徴を持つ薬剤とホウ素とを化合したＢＰＡ（ホウ素薬剤）が投与されると、患者ＰＡの腫瘍部が、投与されたＢＰＡを取り込む。ＢＰＡを取り込んだ腫瘍部に中性子（熱中性子）が照射されると、腫瘍部内でホウ素と中性子との核反応で放射線（例えば、アルファ線、^７Ｌｉなど）が発生する。発生した放射線は、腫瘍部にダメージを与える。その結果、ＢＮＣＴでは、腫瘍部が高い選択性で破壊される。

第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆから中性子線が患者ＰＡの患部に照射された場合、中性子と当該患部に含まれる水素原子核、窒素原子核、ＢＰＡに含まれるホウ素原子核が核反応を起こし、核反応の結果生じた陽子線、炭素原子核線、アルファ線、リチウム原子核線などの高エネルギー粒子線が患部組織にエネルギーを付与する。また、この場合、当該患部には、第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆによる中性子線の照射に伴って生成されたガンマ線のうちの一部のガンマ線のエネルギーが吸収される。

ヘクサトロン３（第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆ）は、病院に設けられた照射室内に配置される。この照射室には、ベース１６と、このベース１６に水平方向に移動可能に取り付けられた移動台１７と、この移動台１７を移動させる移動部１８とが設けられている。

移動台１７は、患者ＰＡが乗せられ、第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆで囲まれた部分を水平方向（図３における左右方向）に移動可能に設けられている。移動台１７は、中性子線を通過可能に設けられている。移動部１８は、制御装置４により駆動が制御される。

ＨＯＰ５は、患者ＰＡの診断データに基づいて、治療計画（制御装置４による第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆの中性子照射制御態様）を策定するものであり、メモリ（図示せず）に記憶された治療計画策定プログラムを読み込んで、治療計画を策定する。

ＨＳＰ６は、ヘクサトロン３（第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆ）、制御装置４、ＨＯＰ５等を監視する。

管理部７は、ヘクサトロン３（第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆ）、制御装置４、ＨＯＰ５、ＨＳＰ６に加えて、周知の放射線エリアモニタ、出入管理システム、冷却システム、ガス・真空システム等（いずれも図示せず）を監視する。また、管理部７には、ＨＯＰ５により治療計画を策定する場合の用いる各種臨床データが保存されている。臨床データは随時アップデートされる。

患者ＰＡに対して治療を行う病院では、患者ＰＡにバイオマーカー投与時の吸収線量の全身分布データ（Ｐｌａｎａｒ画像（ＤＩＣＯＭ））（図４参照）を取得する。また、病院では、患者ＰＡのＣＴ画像やＭＲＩ画像を取得する。そして、病院は、患者ＰＡの診断データとして、患者ＰＡのＰｌａｎａｒ画像（ＤＩＣＯＭ）、ＣＴ画像、及びＭＲＩ画像を、ＨＯＰ５に送信する。なお、ＣＴ画像及びＭＲＩ画像は、少なくとも一方を送信すればよい。

図５に示すように、ＨＯＰ５は、患者ＰＡのＰｌａｎａｒ画像（ＤＩＣＯＭ）に基づいて、患者ＰＡの全身データを作成して表示部（図示せず）に表示し、この患者ＰＡの全身データにおいて、頭頂部をゼロとしたＺ軸を生成する。例えば、患者ＰＡの身長が１７２ｃｍである場合、頭頂部をＺ＝ゼロとすると、足裏部がＺ＝１７２ｃｍとなる。

ＨＯＰ５は、バイオマーカー投与時のＰｌａｎａｒ画像（ＤＩＣＯＭ）、ＣＴ画像、及びＭＲＩ画像に基づいて、治療計画としての中性子の照射シーケンスを作成する。

中性子の照射シーケンスの作成として、図６に示すように、ＨＯＰ５は、バイオマーカー投与時の吸収線量の全身分布を表すＰｌａｎａｒ画像（ＤＩＣＯＭ）、ＣＴ画像、及びＭＲＩ画像に基づいて、中性子照射範囲（本実施形態では、Ｚ＝６２ｃｍを中心とした所定範囲）を決定する。例えば、バイオマーカー投与時のＰｌａｎａｒ画像（ＤＩＣＯＭ）において、バイオマーカーの吸収線量が多い部分を、Ｚ軸上における中性子照射範囲（Ｚ＝６２ｃｍを中心とした所定範囲）とする。なお、ＨＯＰ５の管理者と患者ＰＡの担当医とが相談して、バイオマーカー投与時のＰｌａｎａｒ画像（ＤＩＣＯＭ）、ＣＴ画像、及びＭＲＩ画像に基づいて、中性子照射範囲を決定するようにしてもよい。

ここで、患者ＰＡに腫瘍部に溜まる特徴を持つ薬剤とホウ素とを化合したＢＰＡ（ホウ素薬剤）を投与した場合、腫瘍部のホウ素濃度が高くなる。バイオマーカーの吸収線量は、ホウ素濃度と比例することから、バイオマーカーの吸収線量が多い部分は、ホウ素濃度の高い腫瘍部となる。

次に、ＨＯＰ５は、バイオマーカー投与時のＰｌａｎａｒ画像（ＤＩＣＯＭ）、ＣＴ画像、及びＭＲＩ画像に基づいて、中性子照射範囲（Ｚ＝６２ｃｍを中心とした所定範囲）における腫瘍部を特定する。そして、ＨＯＰ５は、特定した腫瘍部の情報（サイズ等）に基づいて、管理部７に保存された各種臨床データを参照して、同様の腫瘍部の情報（サイズ等）を有する場合に実行された第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆの中性子照射制御態様（図７参照）を取得する。

図７に示す第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆの中性子照射制御態様は、４回（４クール）中性子照射を行うもので、各クールにおける第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆの照射時間を有する。なお、各クール間は、所定時間の時間を空けるようにされている。

このように、ＨＯＰ５は、治療計画としての中性子の照射シーケンスとして、患者ＰＡのＺ軸上における中性子照射範囲の中心（Ｚ＝６２ｃｍ）と、第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆの中性子照射制御態様を取得する。

次に、ＨＯＰ５は、上記のように策定した治療計画としての中性子の照射シーケンスの妥当性を確認する。

先ず、ＨＯＰ５は、バイオマーカー投与時の吸収線量の全身分布を表すＰｌａｎａｒ画像（ＤＩＣＯＭ）に基づいて、中性子照射範囲（Ｚ＝６２ｃｍを中心とした所定範囲）において、照射シーケンスとしての第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆの中性子照射制御態様で中性子照射を行った場合のＸ－Ｙ平面の線量分布を生成する。

ここでも、バイオマーカーの吸収線量が多い部分は、ホウ素濃度の高い腫瘍部となることを用いて、バイオマーカーの吸収線量が多い部分に中性子照射が行われた場合のＸ－Ｙ平面の線量分布を生成する。

図８に示すように、ＨＯＰ５は、中性子照射範囲（Ｚ＝６２ｃｍを中心とした所定範囲）におけるＸ－Ｙ平面の線量分布を表示部に表示し、このＸ－Ｙ平面の線量分布において、治療線量が所定値（例えば、１ＧｙＥ）未満の部分（バイオマーカーの吸収線量が少ない部分）を、例えば青色で表示し、治療線量が所定値（１ＧｙＥ）以上の部分（バイオマーカーの吸収線量が多い腫瘍部）を、例えば赤色（図８では黒色の２個の丸）で表示する。

図９に示すように、ＨＯＰ５は、上記Ｘ－Ｙ平面の線量分布を、患者ＰＡの輪郭情報（３Ｄデータ）に重畳して表示する。ＨＯＰ５は、バイオマーカー投与時のＰｌａｎａｒ画像（ＤＩＣＯＭ）、ＣＴ画像、及びＭＲＩ画像に基づいて、患者ＰＡの輪郭情報（３Ｄデータ）を生成する生成部を備える。

ＨＯＰ５の管理者や患者ＰＡの担当医等は、中性子照射範囲（Ｚ＝６２ｃｍを中心とした所定範囲）におけるＸ－Ｙ平面の線量分布、Ｘ－Ｙ平面の線量分布を治療対象者の輪郭情報（３Ｄデータ）に重畳したデータを確認して、治療計画としての中性子の照射シーケンスの妥当性を確認する。

例えば、腫瘍部ではない正常組織で、治療線量が所定値（１ＧｙＥ）以上となっている場合には、妥当性がないと判断し、腫瘍部のみ、治療線量が所定値（１ＧｙＥ）以上となっている場合には、妥当性があると判断する。なお、腫瘍部ではない正常組織で、治療線量が所定値（１ＧｙＥ）以上となっている場合には、妥当性があると判断し、腫瘍部のみ、治療線量が所定値（１ＧｙＥ）以上となっている場合には、妥当性がないと判断するようにしてもよい。

治療計画としての中性子の照射シーケンスに妥当性があると判断された場合、ＨＯＰ５は、照射シーケンスとして、患者ＰＡのＺ軸上における中性子照射範囲の中心（Ｚ＝６２ｃｍ）と、第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆの中性子照射制御態様とを、第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆが設置された病院に送信する。また、照射シーケンスの各情報は、管理部７に保存される。

また、照射シーケンスには、トータル線量（ホウ素線量＋ガンマ線量＋水素線量＋その他線量）の情報、照射シーケンスの具体的な治療プロトコル（治療計画書）、第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆの動作プログラム、移動台１７の動作プログラム等が含まれる。

病院に設置された制御装置４は、受信した照射シーケンスに基づいて、第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆ、移動台１７を動作させて、患者ＰＡに中性子照射を行う。この際、照射シーケンスに含まれる第１～第６中性子照射装置３Ａ～３Ｆの動作プログラム、移動台１７の動作プログラムを読み込んで動作させることで、容易に照射シーケンスに沿った中性子照射を行うことができる。

以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、ＢＮＣＴ治療システム２として、ＨＳＰ６、管理部７を加えているが、これらは、システムに含まないようにしてもよい。

上記実施形態では、中性子照射装置を６個設けているが、中性子照射装置は複数設けあれていればよく、２～５個、７個以上でもよい。

２…ＢＮＣＴ治療システム、３Ａ～３Ｆ…第１～第６中性子照射装置、４…制御装置、５…ＨＯＰ（中性子照射制御策定部）（検証装置）、６…ＨＳＰ（監視装置）、７…管理部

Claims

中性子を照射する複数の中性子照射装置を用いて中性子補足療法を行うＢＮＣＴ治療システムであって、
前記中性子照射装置による中性子照射を制御する中性子照射制御部と、
治療対象者の診断データに基づいて、前記中性子照射制御部による前記中性子照射装置の中性子照射制御態様を策定する中性子照射制御策定部と、
を備え、
前記治療対象者の診断データは、治療対象者にバイオマーカーを投与した場合の吸収線量の全身分布データを含み、
前記中性子照射制御策定部は、
前記治療対象者のバイオマーカー投与時の吸収線量の全身分布データを取得し、
前記治療対象者の全身分布データに基づいて、吸収線量の多い部分を中性子照射範囲として決定し、
前記中性子照射範囲における腫瘍部を特定し、
特定した腫瘍部のサイズ情報に基づいて、同様の腫瘍部のサイズ情報を有する場合に実行された前記複数の中性子照射装置の中性子照射制御態様を取得するプロセスを経て、
前記中性子照射制御部による前記複数の中性子照射装置の中性子照射制御態様を策定することを特徴とするＢＮＣＴ治療システム。
請求項１に記載のＢＮＣＴ治療システムにおいて、
前記中性子照射制御策定部により策定された中性子照射制御態様に基づいて前記中性子照射装置を制御した場合に得られる治療線量分布を算出し、算出した治療線量分布に基づいて前記策定された中性子照射制御態様を検証する検証装置を備えることを特徴とするＢＮＣＴ治療システム。
請求項１又は２に記載のＢＮＣＴ治療システムにおいて、
前記中性子照射装置を監視する監視装置を備えることを特徴とするＢＮＣＴ治療システム。