TWI579017B - Neutron capture therapy device - Google Patents

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TWI579017B TW105109233A TW105109233A TWI579017B TW I579017 B TWI579017 B TW I579017B TW 105109233 A TW105109233 A TW 105109233A TW 105109233 A TW105109233 A TW 105109233A TW I579017 B TWI579017 B TW I579017B
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Description

中子捕捉療法裝置
本發明係有關一種中子捕捉療法裝置。
目前，作為用於射出中子束來滅殺癌細胞的中子捕捉療法的裝置已知有專利文獻1中所記載之中子捕捉療法裝置。專利文獻1中所記載之中子捕捉療法裝置具備射出帶電粒子線的加速器2、及藉由照射帶電粒子線而生成中子束的靶5。該中子捕捉療法裝置藉由設置在加速器中的電子剝離器7(stripper)來測定從加速器射出之帶電粒子線的強度(電流值)。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：國際公開WO2007/093965號說明書
上述專利文獻1中所記載之中子捕捉療法裝置中，藉由使用設置在加速器2的內部的電子剝離器7，測定從加 速器2射出之帶電粒子線的電流值。然而，在從加速器2的出口開始與靶5之間帶電粒子線的電流值有時會降低，且無法用上述專利文獻1中所記載之中子捕捉療法裝置來檢測到該減少現象。此時，預先設定之劑量的帶電粒子線未照射於靶5，有可能不生成預先設定之劑量的帶電粒子線。藉此，有可能無法按照治療方案將中子束照射於被照射體。
因此，本發明的目的在於提供一種中子捕捉療法裝置。前述中子捕捉療法裝置在帶電粒子線的傳輸中發生損失的情況下，能夠進行適當的治療。
為了解決上述課題，本發明之中子捕捉療法裝置具備：加速器，射出帶電粒子線；中子束生成部，受到帶電粒子線的照射生成中子束；射束傳輸線路，將從加速器射出之帶電粒子線傳輸至中子束生成部；第1電流測定部，測定帶電粒子線的電流；第2電流測定部，在比第1電流測定部更靠下游側測定帶電粒子線的電流；以及控制部，依據由第1電流測定部測定之第1電流值以及由第2電流測定部測定之第2電流值控制加速器；在第1電流值與第2電流值之間的差分大於預先設定之臨限值的情況下，控制部對來自加速器的帶電粒子線的射出進行控制。
本發明之中子捕捉療法裝置具備測定帶電粒子線的電流的第1電流測定部，及在比第1電流測定部更靠下游側 測定帶電粒子線的電流的第2電流測定部。依這種結構，在第2電流測定部與第1電流測定部之間發生帶電粒子線的電流值降低的情況下，在第1電流值與第2電流值之間產生差分。藉此，在該差分大於臨限值的情況下，藉由控制部對來自加速器的帶電粒子線的射出進行控制，而能夠與帶電粒子線的電流值的降低對應地進行適當的控制。藉此，能夠在帶電粒子線的傳輸中發生電流值降低的情況下進行適當的治療。
並且，在本發明之中子捕捉療法裝置中，在第1電流值與第2電流值之間的差分大於預先設定之臨限值的情況下，控制部停止來自加速器的帶電粒子線的射出亦可。藉此，在發生帶電粒子線的電流值降低的情況下，能夠中斷治療本身。藉此，能夠減少構成射束傳輸線路的構件的放射化，且控制構成射束傳輸線路的構件的劣化。
並且，在本發明之中子捕捉療法裝置中，第1電流測定部設置於比設置在射束傳輸線路中的最上游側的電磁鐵更靠上游側即可。基於電磁鐵的不良狀態等有可能發生帶電粒子線的電流值降低。藉此，藉由第1電流測定部設置於比設置在射束傳輸線路中的最上游側的電磁鐵更靠上游側，能夠監視射束傳輸線路中的所有電磁鐵的影響，因此能夠提高檢測帶電粒子線的電流值的降低的可靠性。
並且，在本發明之中子捕捉療法裝置中，加速器係加速負離子者，其具備從被加速的負離子剝離電子而轉換成陽離子的剝離部，第1電流測定部可以由剝離部構成。藉 此，能夠測定比射束傳輸線路更靠上游側的加速器內部的帶電粒子線的電流值。藉此，能夠提高檢測帶電粒子線的電流值降低的可靠性。
依本發明，能夠提供一種中子捕捉療法裝置。前述中子捕捉療法裝置在帶電粒子線的傳輸中發生電流值降低的情況下，能夠進行適當的治療。
1‧‧‧中子捕捉療法裝置
10‧‧‧加速器
11‧‧‧第1電流測定部
32‧‧‧第2電流測定部
48‧‧‧射束傳輸線路
100‧‧‧控制部
T‧‧‧靶
第1圖係示出本實施形態之中子捕捉療法裝置的方塊圖的概要結構圖。
第2圖係簡略示出本實施形態之中子捕捉療法裝置的主要部分的概要結構圖。
以下，參閱附圖對本發明之中子捕捉療法裝置的實施形態進行說明。另外，在以下說明中，對相同或者相應的要件標註相同元件符號，省略重複的說明。
首先，利用第1圖，對本發明之中子捕捉療法裝置的概要進行說明。第1圖係示出本實施形態之中子捕捉療法裝置的方塊構成的概要結構圖。本實施形態之中子捕捉療法裝置，例如係採用硼中子捕捉療法進行癌治療的中子捕捉療法裝置。如第1圖所示，中子捕捉療法裝置1向注射 有硼(10B)的患者等的被照射體40照射中子束N。中子捕捉療法裝置1具備有加速器10、中子束生成部36、射束傳輸線路48、第1電流測定部11、第2電流測定部32及控制部100。
加速器10係加速帶電粒子且作為帶電粒子線P射出之加速器。在本實施形態中，作為加速器10採用了迴旋加速器。加速器10，例如具有生成射束半徑為40mm、60kW(=30MeV×2mA)的帶電粒子線P的能力。另外，作為加速器10，可以使用同步加速器、同步迴旋加速器或者直線加速器等的其他加速器來代替迴旋加速器。
本實施形態中，加速器10係加速負離子者，其具備從被加速的負離子剝離電子而轉換成陽離子的鋁箔剝離器(剝離部)9，被鋁箔剝離器9剝離電子而從負離子轉換成之陽離子，係作為帶電粒子線P向加速器10的外側射出。第1電流測定部11由鋁箔剝離器9構成。由於鋁箔剝離器9能夠從剝離之電子測定電流值，因此，將該電流值作為第1電流值輸出至控制部100。
從加速器10射出之帶電粒子線P通過射束傳輸線路48。射束傳輸線路48成為真空狀態。射束傳輸線路48從上游側朝向下游側依次設置有水平型轉向器12、4向切割器14、水平垂直型轉向器16、四極電磁鐵18、19、20、90度偏轉電磁鐵22、四極電磁鐵24、水平垂直型轉向器26、四極電磁鐵28、4向切割器30、第2電流測定部32、及帶電粒子線掃描部34。藉此，帶電粒子線P依次 通過水平型轉向器12、4向切割器14、水平垂直型轉向器16、四極電磁鐵18、19、20、90度偏轉電磁鐵22、四極電磁鐵24、水平垂直型轉向器26、四極電磁鐵28、4向切割器30、第2電流測定部32、帶電粒子線掃描部34而引導至中子束生成部36。該帶電粒子線P在中子束生成部36中照射於靶T，因此，產生中子束N。中子束N照射於治療台38上的被照射體40。
另外，由加速器10中的鋁箔剝離器9構成之第1電流測定部11，係設置於比設置在射束傳輸線路48中的最上游側的電磁鐵(在此，為水平型轉向器12)更靠相對於帶電粒子線P的射束傳輸方向的上游側。
水平型轉向器12、水平垂直型轉向器16、26例如係使用電磁鐵來控制帶電粒子線P的射束發散者。同樣地，四極電磁鐵18、19、20、24、28例如係使用電磁鐵來進行帶電粒子線P的射束軸的調整者。4向切割器14、30係藉由切掉端的射束來進行帶電粒子線P的射束的整形者。
90度偏轉電磁鐵22係將帶電粒子線P的行進方向偏轉成90度者。另外，90度偏轉電磁鐵22設置有切換部42，能夠藉由切換部42使帶電粒子線P從正常的軌道脫離並引導至射束收集器44。射束收集器44在治療前等對帶電粒子線P的輸出進行確認。另外，射束傳輸線路48並不限定於以上結構。例如，可以省略各電磁鐵(的一部分)，亦可以省略射束收集器44。並且，可以將射束傳 輸線路設成直線狀或Y字形，而不是L字形。
第2電流測定部32係對照射於靶T之帶電粒子線P的電流值(亦即，電荷、照射劑量率)進行實時測定者。第2電流測定部32無需與帶電粒子線P接觸而使用能夠測定電流的非破壞型(非接觸型)的DCCT(DC Current Transformer)即可。該第2電流測定部32將所測定之電流值作為第2電流值輸出至控制部100。
控制部100具有控制中子捕捉療法裝置1整體的動作的功能，例如由CPU、ROM及RAM等構成。並且，控制部100依據由第1電流測定部11測定之第1電流值以及由第2電流測定部32測定之第2電流值控制加速器10。
帶電粒子線掃描部34係掃描帶電粒子線P，並對相對於靶T之帶電粒子線P的照射進行控制者。在此的帶電粒子線掃描部34，例如，控制相對於靶T的帶電粒子線P的照射位置及帶電粒子線P的射束直徑等。藉由帶電粒子線掃描部34使帶電粒子線P進行擺動動作或者藉由使帶電粒子線P的射束直徑變大，從而在靶T上的帶電粒子線P的照射區域被擴展。另外，擺動動作係指使恆定的射束直徑的帶電粒子線P的射束軸週期性地移動，並藉由該週期性地移動擴展相對於靶T的帶電粒子線P的照射面積的動作。
中子束生成部36藉由將帶電粒子線P照射於靶T而生成中子束N，並經由準直器(未圖示)射出該中子束N。中子束生成部36具備有配設於傳輸帶電粒子線P的 射束傳輸線路48的下遊端部的靶T。另外，中子束生成部36可以構成為包含將由靶T所生成之中子束N減慢之減速材、及以覆蓋這些的方式設置的屏蔽體。
接著，參閱第2圖對控制部100的動作進行詳細的說明。第2圖係簡略示出本實施形態之中子捕捉療法裝置1的主要部分的概要結構圖。第2圖中，作為電磁鐵4示出水平型轉向器12、水平垂直型轉向器16、四極電磁鐵18、19、20、90度偏轉電磁鐵22、四極電磁鐵24、水平垂直型轉向器26、及四極電磁鐵28等。
本實施形態中，控制部100具備運算由第1電流測定部11測定之第1電流值與第2電流測定部32之間的差分的運算部51，及將該差分與預先設定之規定的臨限值進行比較之運算部52。控制部100藉由運算部51和運算部52的運算，在第1電流值與第2電流值之間的差分大於預先設定之臨限值的情況下，對來自加速器10的帶電粒子線P的射出進行控制。
具體而言，運算部51電連接於第1電流測定部11，並獲取從該第1電流測定部11輸出之第1電流值。並且，運算部51電連接於第2電流測定部32，並獲取從該第2電流測定部32輸出之第2電流值。運算部51運算第1電流值與第2電流值的差分，並輸出至運算部52。在此，在帶電粒子線P藉由射束傳輸線路48被傳輸之途中，發生電流值降低之情況下，第2電流值比第1電流值變低。並且，電流值的降低量越大，第1電流值與第2電 流值的差分變得越大。另外，作為發生電流值降低之原因，可以舉出由於帶電粒子線P的發散及掃描，帶電粒子線P的一部分碰撞於構成射束傳輸線路48的真空管的壁部而消失的情況等。
運算部52電連接於運算部51，並獲取從運算部51輸出之電流值的差分。並且，運算部52電連接於記憶體等，並獲取儲存於該記憶體等的臨限值。運算部52將電流值的差分與臨限值進行比較。在電流值差分大於預先設定之臨限值的情況下，運算部51將對來自加速器10的帶電粒子線P的射出進行控制的控制訊號輸出至該加速器10。在電流值的差分大於預先設定之臨限值的情況下，運算部52可以輸出停止來自加速器10的帶電粒子線的射出之控制訊號。
在射束傳輸線路48中發生帶電粒子線P的電流值降低的情況下，照射於被照射體40的中子束N的劑量降低。藉此，為了補償帶電粒子線P的電流值的降低，運算部52可以以延長中子束的照射時間的方式，輸出延長加速器10的射出時間的控制訊號，亦可以輸出增加加速器10的離子源所發出的離子量的控制訊號。另外，可以適當設定臨限值。例如，可以設定為從加速器10射出之帶電粒子線P的電流值的設定值的2~5%之間的值。
接著，對本實施形態之中子捕捉療法裝置1的作用/效果進行說明。
本實施形態之中子捕捉療法裝置1具備測定帶電粒子 線P的電流的第1電流測定部11，及在比第1電流測定部11更靠下游側測定帶電粒子線P的電流的第2電流測定部32。依這種結構，在第2電流測定部32與第1電流測定部11之間發生帶電粒子線P的電流值降低的情況下，在第1電流值與第2電流值之間產生差分。藉此，在該差分大於臨限值的情況下，藉由控制部100對來自加速器10的帶電粒子線P的射出進行控制，而能夠與帶電粒子線P的電流值的降低對應地進行適當的控制。藉此，能夠在帶電粒子線P的傳輸中發生電流值降低的情況下進行適當的治療。
另外，在僅用第2電流測定部32檢測帶電粒子線P的電流值的降低時，無法掌握是在加速器10(比鋁箔剝離器9更靠下游側的部位)產生了電流值降低(加速器10是否發生了異常)，還是在比鋁箔剝離器9更靠下游側產生了電流值降低(射束傳輸線路48是否發生了異常)。藉此，在檢測帶電粒子線P的電流值的降低，並中斷治療而進行維護時，不光是檢查射束傳輸線路48還需要檢查加速器10本體，從而增加成本和勞動力。另一方面，依本實施形態的中子捕捉療法裝置1，藉由至少檢測在第1電流測定部11(在此，係鋁箔剝離器9)與第2電流測定部32之間發生了帶電粒子線P的電流值降低，能夠掌握在加速器10和射束傳輸線路48的哪一方發生了異常，因此可以大幅降低維護時所需要的操作。
並且，本實施形態之中子捕捉療法裝置1中，在第1 電流值與第2電流值之間的差分大於預先設定之臨限值的情況下，控制部100停止自加速器10的帶電粒子線P的射出。藉此，帶電粒子線P在發生電流值降低的情況下，能夠中斷治療本身。藉此，能夠減少構成射束傳輸線路的構件的放射化，且控制構成射束傳輸線路的構件的劣化。
並且，在本實施形態之中子捕捉療法裝置1中，第1電流測定部11設置於比設置在射束傳輸線路48中的最上游側的電磁鐵4更靠上游側即可。由於電磁鐵4的不良狀態等有可能發生帶電粒子線P的電流值降低。藉此，藉由第1電流測定部11設置於比設置在射束傳輸線路48中的最上游側的電磁鐵4更靠上游側，能夠監視射束傳輸線路48中的所有電磁鐵4的影響，因此能夠提高檢測帶電粒子線P的電流值的降低的可靠性。
並且，在本實施形態之中子捕捉療法裝置1中，加速器10係加速負離子者，其具備從被加速的負離子剝離電子而轉換成陽離子的剝離部9。並且，第1電流測定部11由剝離部9構成。藉此，能夠測定比射束傳輸線路48更靠上游側的加速器10內部的帶電粒子線P的電流值。並且，不需新增用於檢測從加速器10射出之帶電粒子線P的電流值的組件，而能夠沿用現有的鋁箔剝離器9，因此能夠控制裝置結構變複雜的現象。
本發明並不限定於上述實施形態。
例如，第1電流測定部可以不由鋁箔剝離器構成，可以另設電流監視器等。並且，可以設有複數個設置在比第 2電流測定部更靠上游側的第1電流測定部。藉此，能夠掌握在射束傳輸線路的哪個位置發生了較大的電流值降低。
1‧‧‧中子捕捉療法裝置
10‧‧‧加速器
9‧‧‧鋁箔剝離器
11‧‧‧第1電流測定部
4‧‧‧電磁鐵
48‧‧‧射束傳輸線路
32‧‧‧第2電流測定部
T‧‧‧靶
P‧‧‧帶電粒子線
52‧‧‧運算部
51‧‧‧運算部
100‧‧‧控制部

Claims (3)

  1. 一種中子捕捉療法裝置，其具備：加速器，射出帶電粒子線；中子束生成部，受到前述帶電粒子線的照射而生成中子束；射束傳輸線路，將從前述加速器射出之前述帶電粒子線傳輸至前述中子束生成部；第1電流測定部，測定前述帶電粒子線的電流；第2電流測定部，在比前述第1電流測定部更靠下游側測定前述帶電粒子線的電流；以及控制部，依據由前述第1電流測定部測定之第1電流值以及由前述第2電流測定部測定之第2電流值控制前述加速器；在前述第1電流值與前述第2電流值之間的差分大於預先設定之臨限值的情況下，前述控制部對來自前述加速器的前述帶電粒子線的射出進行控制；前述加速器係加速負離子者，其具備從被加速的前述負離子剝離電子而轉換成陽離子的剝離部，前述第1電流測定部由前述剝離部構成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之中子捕捉療法裝置，其中，在前述第1電流值與前述第2電流值之間的差分大於預先設定之前述臨限值的情況下，前述控制部停止來自前述加速器的前述帶電粒子線的射出。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之中子捕捉療法裝置，其中，前述第1電流測定部設置於比設置在前述射束傳輸線路中的最上游側的電磁鐵更靠上游側。
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