WO2023190523A1 - 中性子捕捉療法装置、及びコリメータ - Google Patents

中性子捕捉療法装置、及びコリメータ Download PDF

Info

Publication number
WO2023190523A1
WO2023190523A1 PCT/JP2023/012539 JP2023012539W WO2023190523A1 WO 2023190523 A1 WO2023190523 A1 WO 2023190523A1 JP 2023012539 W JP2023012539 W JP 2023012539W WO 2023190523 A1 WO2023190523 A1 WO 2023190523A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
collimator
neutron
moderator
hole
protrusion
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/012539
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
辰雄 馬場
泰基 中村
Original Assignee
住友重機械工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友重機械工業株式会社 filed Critical 住友重機械工業株式会社
Publication of WO2023190523A1 publication Critical patent/WO2023190523A1/ja

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy

Definitions

  • the present disclosure relates to a neutron capture therapy device and a collimator.
  • BNCT Boron Neutron Capture Therapy using a boron compound
  • boron neutron capture therapy that kills cancer cells by irradiating them with neutron beams.
  • boron neutron capture therapy boron, which has been incorporated into cancer cells in advance, is irradiated with neutron beams, and the resulting scattering of heavily charged particles selectively destroys cancer cells.
  • the neutron capture therapy device disclosed in Patent Document 1 slows down neutron beams generated at a target with a moderator, forms an irradiation field with a collimator, and irradiates the irradiated body with the neutron beams. Thereby, the neutron beam can be moderated to appropriate energy by the moderator.
  • the present disclosure aims to provide a neutron capture therapy device and a collimator that can increase the neutron flux irradiated to the irradiated object and shorten the treatment time.
  • a neutron capture therapy device includes an accelerator that generates a particle beam, a target that generates a neutron beam by reacting with the particle beam, and a hole that penetrates in the irradiation direction of the neutron beam.
  • a collimator that forms an irradiation field of neutron beams, and a moderator that slows down the neutron beam generated from the target, and a portion of the moderator is disposed inside the hole of the collimator.
  • the neutron capture therapy device includes a collimator that has a hole that penetrates in the neutron beam irradiation direction and forms an irradiation field for the neutron beam generated from the target. Therefore, the neutron beam passes through the hole of the collimator and is irradiated onto the irradiated object in an irradiation field that corresponds to the shape of the collimator. Furthermore, the neutron beam passes through a moderator at a predetermined distance from the target, so that the neutron beam is adjusted to have an appropriate energy and is irradiated onto the object to be irradiated. Here, a portion of the moderator is placed inside the hole of the collimator.
  • the target can be placed as close to the irradiated object as the moderator is placed inside the hole of the collimator.
  • the neutron flux irradiated to the irradiated object can be increased and the treatment time can be shortened.
  • At least a portion of the collimator may be removable. In this case, by replacing the collimator, it becomes possible to easily adjust the size of the moderator disposed inside the collimator.
  • the collimator has a protrusion that protrudes from the wall surface, and a moderator may be provided in the hole of the protrusion. In this case, it becomes possible to arrange the moderator at a position closer to the irradiated object than the wall surface, and it becomes possible to shorten the distance between the target and the irradiated object.
  • At least a portion of the protrusion may be removable from the wall surface. Thereby, a part of the collimator can be easily removed from the wall surface. That is, it becomes possible to easily adjust the size of the moderator placed in the hole of the collimator.
  • a moderator may be arranged in the hole of the protrusion in a range of more than half of the protrusion in the irradiation direction. As a result, the size of the moderator disposed in the hole of the protrusion can be increased, and the distance between the target and the object to be irradiated can be shortened accordingly.
  • the wall surface may extend perpendicularly to the irradiation direction.
  • the protrusion has a simple configuration that protrudes in the irradiation direction.
  • a gamma ray shielding material may be placed on the side of the irradiated object in the hole of the collimator.
  • the gamma ray shielding material is arranged downstream of the moderator in the irradiation direction. Therefore, by arranging the gamma ray shielding material in the hole on the side of the irradiated object, it is possible to secure a wide space in the hole in which the moderator can be placed.
  • a collimator according to the present disclosure is a collimator that forms a neutron beam irradiation field, and the collimator has a hole that penetrates in the neutron beam irradiation direction, and a moderator that slows down the neutrons inside the hole. is placed.
  • collimator According to the collimator according to the present disclosure, it is possible to obtain the same actions and effects as the above-mentioned neutron capture therapy device.
  • a neutron capture therapy device and a collimator that can increase the neutron flux irradiated to an irradiated object and shorten treatment time.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a neutron capture therapy device according to an embodiment of the present disclosure. It is a schematic diagram of a neutron generation part.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a neutron generating section according to a comparative example. It is a sectional view showing a collimator concerning a modification. It is a sectional view showing a collimator concerning a modification.
  • a neutron capture therapy device 1 shown in FIG. 1 is a device that performs cancer treatment using boron neutron capture therapy (BNCT).
  • BNCT boron neutron capture therapy
  • a tumor of a patient 50 on a treatment table 51 to which boron ( 10 B) has been administered is irradiated with a neutron beam N, for example.
  • the neutron capture therapy device 1 includes an accelerator 2.
  • the accelerator 2 accelerates charged particles such as negative ions and emits a charged particle beam R.
  • the accelerator 2 is configured by, for example, a cyclotron.
  • the charged particle beam R is a proton beam generated by stripping charges from negative ions.
  • the accelerator is not limited to a cyclotron, and may be a synchrotron, a synchrocyclotron, a linac, an electrostatic accelerator, or the like.
  • the charged particle beam R emitted from the accelerator 2 is sent to the neutron beam generating section M.
  • the neutron beam generating section M includes a beam duct 9 (transport route) and a target 10.
  • a charged particle beam R emitted from the accelerator 2 passes through a beam duct 9 and advances toward a target 10 placed at an end of the beam duct 9.
  • a plurality of quadrupole electromagnets 4 and scanning electromagnets 6 are provided along this beam duct 9. The plurality of quadrupole electromagnets 4 adjust the beam diameter of the charged particle beam R using, for example, electromagnets.
  • the scanning electromagnet 6 scans the charged particle beam R and controls the irradiation of the charged particle beam R onto the target 10. This scanning electromagnet 6 controls the irradiation position of the charged particle beam R with respect to the target 10 .
  • the neutron capture therapy device 1 includes a neutron generation unit 100 that generates neutron beams N by irradiating a target 10 with a charged particle beam R and emits the neutron beams N toward a patient 50.
  • the neutron generator 100 includes a target 10, a shield 8, a moderator 39, and a collimator 20.
  • the target 10 is irradiated with a charged particle beam R and generates a neutron beam N.
  • the target 10 is a solid member made of a material that generates a neutron beam when irradiated with a charged particle beam.
  • the target 10 is made of, for example, beryllium (Be), lithium (Li), tantalum (Ta), or tungsten (W), and has a solid disk shape with a diameter of 160 mm, for example. Note that the target 10 is not limited to a disk shape, but may have another shape.
  • the moderator 39 slows down the neutron beam N generated by the target 10 (reduces the energy of the neutron beam N).
  • the moderator 39 may have a layered structure consisting of a layer 39A that mainly slows down fast neutrons included in the neutron beam N, and a layer 39B that mainly moderates epithermal neutrons included in the neutron beam N.
  • a substance having a large total cross-sectional area for neutrons of 40 keV or more is used.
  • examples of the material of the moderator 39 include CaF 2 , MgF 2 , AlF 3 , D 2 O, and polyethylene.
  • the shielding body 8 is used to shield the generated neutron beam N and gamma rays, etc. generated due to the generation of the neutron beam N, so that they are not emitted to the outside.
  • the shield 8 is provided so as to surround the moderator 39.
  • the upper and lower parts of the shield 8 extend upstream of the charged particle beam R from the moderator 39.
  • the material of the gamma ray shielding material of the shielding body 8 As the material of the gamma ray shielding material of the shielding body 8, a substance having a large total cross-sectional area with respect to gamma rays is employed. Examples of materials for gamma ray shielding materials include lead, iron, and the like.
  • the collimator 20 shapes the irradiation field of the neutron beam N, and has an opening 20a through which the neutron beam N passes.
  • the collimator 20 is, for example, a block-shaped member having a hole 21 in the center.
  • the irradiation axis of the charged particle beam R may be referred to as a reference line CL.
  • This reference line CL becomes the center position in irradiation with the neutron beam N.
  • irradiation direction D1 it shall be the irradiation direction of the charged particle beam R and the neutron beam N.
  • the shield 8 includes a main body 11, an outer layer 12, and a wall 13.
  • the main body portion 11 is arranged so as to surround the reference line CL.
  • the main body portion 11 has holes 11a and 11b extending along the reference line CL.
  • the hole 11a is arranged on the upstream side in the irradiation direction D1, and the hole 11b is arranged on the downstream side.
  • the hole 11a is an internal space that guides the charged particle beam R toward the target 10.
  • the hole 11b is an internal space in which the moderator 39 is placed.
  • the outer layer 12 is arranged on the outer periphery of the main body part 11 in a direction perpendicular to the reference line CL.
  • the wall portion 13 is arranged at the end of the main body portion 11 on the downstream side in the irradiation direction D1.
  • the wall portion 13 extends perpendicularly to the reference line CL.
  • the wall portion 13 functions as a partition wall that separates the accelerator chamber 101 (see FIG. 1) where the accelerator 2 is placed and the treatment room 102 where the treatment table 51 (see FIG. 1) is placed.
  • the wall surface 13a of the wall portion 13 on the downstream side in the irradiation direction D1 extends perpendicularly to the irradiation direction D1 in the treatment room 102.
  • the wall surface 13b of the wall portion 13 on the upstream side in the irradiation direction D1 extends perpendicularly to the irradiation direction D1 in the accelerator chamber 101.
  • the wall portion 13 is connected to the floor at the lower end and to the ceiling at the upper end. The floor and ceiling also act as radiation shields.
  • a collimator 20 is formed on the wall portion 13 at the position of the reference line CL.
  • the collimator 20 is configured by forming a hole 21 in the wall 13 that penetrates in the irradiation direction D1.
  • the hole 21 has inner peripheral surfaces 21a, 21b, and 21c in order from the upstream side to the downstream side in the irradiation direction D1.
  • the inner circumferential surface 21a is a cylindrical surface having the same inner diameter as the inner diameter of the hole 11b of the main body portion 11.
  • the inner circumferential surface 21b is a surface having an inclined cross-sectional shape such that the inner diameter becomes smaller toward the downstream side in the irradiation direction D1.
  • the inner circumferential surface 21c is a cylindrical surface having a smaller inner diameter than the inner circumferential surface 21a.
  • the collimator 20 has a constricted portion 22 that protrudes toward the inner circumference from the inner circumferential surface 21a.
  • the aperture section 22 narrows down the range of the irradiation field of the neutron beam N.
  • the aperture portion 22 may be configured as a separate member from the wall portion 13 at the boundary line BL.
  • the constricted portion 22, which is a separate member is fitted into the inner circumferential surface 21a of the wall portion 13.
  • the constriction portion 22 may be removable from the wall portion 13 or may be fixed to the wall portion 13 in a non-removable manner.
  • the constricted portion 22 may be formed integrally with other portions of the wall portion 13. In this case, the material of the wall portion 13 is continuous without any break at the boundary line BL.
  • the layers 39A and 39B of the moderator 39 are provided in the hole 11b of the main body 11.
  • the target 10 is placed in the hole 11a of the main body 11.
  • the moderator 39 has a layer 39C disposed inside the hole 21 of the collimator 20.
  • the layer 39C is provided in the collimator 20 at a location corresponding to the inner circumferential surface 21a and the inner circumferential surface 21b.
  • the outer peripheral surface of the layer 39C is provided so as to be in contact with the inner peripheral surfaces 21a and 21b of the hole 21.
  • a gamma ray shielding material 26 is arranged on the patient 50 side in the hole 21 of the collimator 20. Specifically, a gamma ray shielding material 26 for shielding gamma rays is provided inside the hole 21 at a location corresponding to the inner circumferential surface 21c. In addition, when the aperture part 22 is removable from the wall part 13, the portion of the layer 39C corresponding to the inner circumferential surface 21b and the gamma ray shielding material 26 may be removable together with the aperture part 22.
  • the neutron capture therapy device 1 has a collimator 20 that has a hole 21 penetrating in the irradiation direction D1 of the neutron beam N and forms an irradiation field of the neutron beam N generated from the target 10. Therefore, the neutron beam N passes through the hole 21 of the collimator 20 and is irradiated onto the patient 50 in an irradiation field that corresponds to the shape of the collimator 20. Further, the neutron beam N passes through the moderator 39 at a predetermined distance from the target 10 and is irradiated to the patient 50 in a state where the energy is adjusted to an appropriate level.
  • the neutron capture therapy device according to the comparative example does not have the moderator 39 inside the hole 21 of the collimator 20.
  • a gamma ray shielding material is arranged on the inner peripheral surface 21a of the collimator 20 on the most upstream side in the irradiation direction D1.
  • the dimension in the irradiation direction D1 between the target 10 and the wall surface 13a at this time is defined as L3.
  • the target 10 can be placed as close to the patient 50 as the moderator 39 is placed inside the hole 21 of the collimator 20.
  • layer 39C of moderator 39 disposed inside hole 21 of collimator 20 has dimension L2. Therefore, the dimension L1 between the target 10 and the wall surface 13a in the irradiation direction D1 can be made shorter by the dimension L2 than the dimension L3 of the comparative example. That is, in this embodiment, the target 10 can be placed closer to the patient 50 by the dimension L2 than in the comparative example.
  • the neutron flux could be increased by about 10% under the same condition.
  • the neutron flux irradiated to the patient 50 can be increased and the treatment time can be shortened. Further, by reducing the distance between the target 10 and the patient 50, the neutron capture therapy device 1 can be made smaller.
  • At least a portion of the collimator 20 may be removable. In this case, by replacing the collimator 20, it becomes possible to easily adjust the size of the moderator 39 arranged inside the collimator 20.
  • a gamma ray shielding material 26 may be placed on the patient 50 side in the hole 21 of the collimator 20.
  • the gamma ray shielding material 26 is arranged on the downstream side of the moderator 39 in the irradiation direction D1. Therefore, by arranging the gamma ray shielding material 26 on the patient 50 side in the hole 21, a large space can be secured in the hole 21 in which the moderator 39 can be placed.
  • the collimator 20 is a collimator 20 that forms an irradiation field for the neutron beam N, and the collimator 20 has a hole 21 penetrating in the irradiation direction D1 of the neutron beam N.
  • a moderator 39 for moderating the neutron beam N is arranged.
  • the same functions and effects as those of the neutron capture therapy device 1 described above can be obtained.
  • the configuration of the neutron capture therapy device 1 described above is only an example, and can be changed as appropriate.
  • the structure of the collimator 20 is not limited to the above embodiment.
  • a collimator 20 shown in FIG. 4 may be employed.
  • the collimator 20 includes an inner circumferential surface 21a of the wall portion 13 and a protrusion 40.
  • the protruding portion 40 protrudes from the wall surface 13a of the wall portion 13.
  • the protrusion 40 has a truncated conical cylindrical structure.
  • the protrusion 40 has an upstream end 40c and a downstream end 40d in the irradiation direction D1.
  • the upstream end 40c is attached while being in contact with the wall surface 13a of the wall portion 13.
  • the diameter of the inner peripheral surface 40a is the same as the diameter of the inner peripheral surface 21a of the wall portion 13.
  • the diameter of the inner peripheral surface 40a and the outer peripheral surface 40b decreases from the end 40c to the end 40d.
  • a gamma ray shielding material 26 is arranged on the patient 50 side in the hole 21 of the protrusion 40.
  • the gamma ray shielding material 26 is arranged at the downstream end 40d of the protrusion 40.
  • the hole 21 of the protrusion 40 is provided with a layer 39D of moderator 39.
  • the layer 39D of the moderator 39 extends from the upstream end 40c of the protrusion 40 to the gamma ray shielding material 26.
  • a moderator 39 is arranged in the hole 21 of the protrusion 40 in a range of more than half of the protrusion 40 in the irradiation direction D1.
  • the protrusion 40 is removable from the wall surface 13a.
  • An end 40c of the protruding portion 40 on the downstream side in the irradiation direction D1 can be removed from the wall surface 13a of the wall portion 13.
  • the layer 39D of the moderator 39 inside the hole 21 of the protrusion 40 and the gamma ray shielding material 26 can also be removed from the wall 13 together with the protrusion 40.
  • the protrusion 40 relative to the wall 13 is replaceable depending on the amount of moderator 39 required.
  • the protrusion 40 shown in FIG. 4 may be changed to the protrusion 40 shown in FIG. 5(a) or the protrusion 40 shown in FIG. 5(b).
  • the protrusion 40 shown in FIG. 5(a) has a layer 39E that is thinner than the layer 39D of the moderator 39 of the protrusion 40 shown in FIG. 4(b).
  • the layer 39E is arranged at a position spaced further downstream from the end 40c of the protrusion 40 in the irradiation direction D1.
  • the moderator 39 may be arranged in the hole 21 of the protrusion 40 in a range of one-third or more of the protrusion 40 in the irradiation direction D1.
  • the protrusion 40 shown in FIG. 5(b) does not have the moderator 39.
  • the collimator 20 has the protrusion 40 that protrudes from the wall surface 13a, and the moderator 39 may be provided in the hole 21 of the protrusion 40. In this case, it becomes possible to arrange the moderator 39 at a position closer to the patient 50 than the wall surface 13a, and it becomes possible to shorten the distance between the target 10 and the patient 50.
  • At least a portion of the protrusion 40 may be removable from the wall surface 13a. Thereby, a part of the collimator 20 can be easily removed from the wall surface 13a. That is, it becomes possible to easily adjust the size of the moderator 39 disposed in the hole 21 of the collimator 20.
  • the moderator 39 may be arranged in the hole 21 of the protrusion 40 in a range of more than half of the protrusion 40 in the irradiation direction D1. As a result, the moderator 39 disposed in the hole 21 of the protrusion 40 can be made larger, so the distance between the target 10 and the patient 50 can be shortened accordingly.
  • the wall surface 13a may extend perpendicularly to the irradiation direction D1.
  • the protrusion 40 has a simple configuration that protrudes in the irradiation direction D1.
  • SYMBOLS 1 Neutron capture therapy device, 2... Accelerator, 9... Beam duct (transport route), 10... Target, 13a... Wall surface, 20... Collimator, 21... Hole, 26... Gamma ray shielding material, 39... Moderator, 40... protrusion.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

中性子捕捉療法装置は、粒子線を発生する加速器と、粒子線と反応することで中性子線を発生させるターゲットと、中性子線の照射方向に貫通する孔部を有し、ターゲットから発生した中性子線の照射野を形成するコリメータと、ターゲットから発生した中性子線を減速させる減速材と、を備え、減速材の一部は、コリメータの孔部の内部に配置される。

Description

中性子捕捉療法装置、及びコリメータ
　本開示は、中性子捕捉療法装置、及びコリメータに関する。
　中性子線を照射してがん細胞を死滅させる中性子捕捉療法として、ホウ素化合物を用いたホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：Boron Neutron Capture Therapy）が知られている。ホウ素中性子捕捉療法では、がん細胞に予め取り込ませておいたホウ素に中性子線を照射し、これにより生じる重荷電粒子の飛散によってがん細胞を選択的に破壊する。
　特許文献１に示す中性子捕捉療法装置は、ターゲットにて発生させた中性子線を減速材で減速させ、コリメータで照射野を形成して、被照射体へ中性子線を照射する。これにより、中性子線を減速材によって適切なエネルギーに減速することができる。
特開２０２０－１４６１１９号公報
　ここで、被照射体への負担を減らすために、中性子線の強度を増大し、治療時間を短縮することが望まれる。しかし、加速器、ターゲットの耐熱性などの制約により、ターゲットに照射できる粒子線の強度、ひいてはターゲットで発生する中性子線の強度には限界がある。そのため、ターゲットで発生する中性子線の強度を増大する以外の手法で、被照射体へ照射する中性子フラックスを上げることが求められる。
　従って、本開示は、被照射体へ照射する中性子フラックスを上げ、治療時間を短縮することができる中性子捕捉療法装置、及びコリメータを提供することを目的とする。
　本開示に係る中性子捕捉療法装置は、粒子線を発生する加速器と、粒子線と反応することで中性子線を発生させるターゲットと、中性子線の照射方向に貫通する孔部を有し、ターゲットから発生した中性子線の照射野を形成するコリメータと、ターゲットから発生した中性子線を減速させる減速材と、を備え、減速材の一部は、コリメータの孔部の内部に配置される。
　本開示に係る中性子捕捉療法装置は、中性子線の照射方向に貫通する孔部を有し、ターゲットから発生した中性子線の照射野を形成するコリメータを有する。そのため、中性子線は、コリメータの孔部を通過し、当該コリメータの形状に応じた照射野にて、被照射体に照射される。また、中性子線は、ターゲットから所定の距離の減速材を通過することで適切なエネルギーに調整された状態で、被照射体に照射される。ここで、減速材の一部は、コリメータの孔部の内部に配置される。そのため、減速材をコリメータの孔部の内部に配置した分だけ、ターゲットを被照射体の近くに配置することができる。ターゲットと被照射体の距離が近いほど中性子フラックスを上げることができる。以上より、被照射体へ照射する中性子フラックスを上げ、治療時間を短縮することができる。
　コリメータは、少なくとも一部が取り外し可能であってよい。この場合、コリメータを取り替えることで、当該コリメータの内部に配置される減速材の大きさを容易に調整することが可能となる。
　コリメータは、壁面から突出する突出部を有し、突出部の孔部に減速材が設けられてよい。この場合、壁面よりも被照射体に近い位置にも減速材を配置することが可能となり、ターゲットと被照射体との距離を近くすることが可能となる。
　突出部は、少なくとも一部が壁面から取り外し可能であってよい。これにより、コリメータの一部を壁面から容易に取り外すことができる。すなわち、コリメータの孔部に配置される減速材の大きさを容易に調整することが可能となる。
　突出部の孔部には、照射方向における突出部の半分以上の範囲に、減速材が配置されてよい。これにより、突出部の孔部に配置される減速材を大きくすることができるため、その分、ターゲットと被照射体との距離を近くすることができる。
　壁面は、照射方向に対して垂直に広がってよい。この場合、突出部は、照射方向に突出するようなシンプルな構成となる。
　コリメータの孔部における、被照射体側に、ガンマ線遮蔽材が配置されてよい。ガンマ線遮蔽材は減速材よりも照射方向の下流側に配置される。従って、ガンマ線遮蔽材を孔部において被照射体側に配置することで、孔部において減速材を配置可能なスペースを広く確保できる。
　本開示に係るコリメータは、中性子線の照射野を形成するコリメータであって、コリメータは、中性子線の照射方向に貫通する孔部を有し、孔部の内部には、中性子を減速させる減速材が配置される。
　本開示に係るコリメータによれば、上述の中性子捕捉療法装置と同趣旨の作用・効果を得ることができる。
　本開示によれば、被照射体へ照射する中性子フラックスを上げ、治療時間を短縮することができる中性子捕捉療法装置、及びコリメータを提供できる。
本開示の実施形態に係る中性子捕捉療法装置を示す概略図である。 中性子発生部の概略図である。 比較例に係る中性子発生部の概略図である。 変形例に係るコリメータを示す断面図である。 変形例に係るコリメータを示す断面図である。
　以下、本開示の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　まず、本開示の実施形態に係る中性子捕捉療法装置の概要について図１を参照しつつ説明する。図１に示される中性子捕捉療法装置１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。中性子捕捉療法装置１では、例えばホウ素（１０Ｂ）が投与された治療台５１上の患者５０の腫瘍に中性子線Ｎを照射する。
　中性子捕捉療法装置１は、加速器２を備えている。加速器２は、負イオン等の荷電粒子を加速して、荷電粒子線Ｒを出射する。加速器２は、例えばサイクロトロンによって構成される。本実施形態において、荷電粒子線Ｒは負イオンから電荷を剥ぎ取って生成した陽子ビームである。この加速器２は、例えば、ビーム半径４０ｍｍ、６０ｋＷ（＝３０ＭｅＶ×２ｍＡ）の荷電粒子線Ｒを生成する。なお、加速器は、サイクロトロンに限られず、シンクロトロンやシンクロサイクロトロン、ライナック、静電加速器などであってもよい。
　加速器２から出射された荷電粒子線Ｒは、中性子線生成部Ｍへ送られる。中性子線生成部Ｍは、ビームダクト９（輸送経路）とターゲット１０とからなる。加速器２から出射された荷電粒子線Ｒは、ビームダクト９を通り、ビームダクト９の端部に配置されたターゲット１０へ向かって進行する。このビームダクト９に沿って複数の四極電磁石４、及び走査電磁石６が設けられている。複数の四極電磁石４は、例えば電磁石を用いて荷電粒子線Ｒのビーム径の調整を行うものである。
　走査電磁石６は、荷電粒子線Ｒを走査し、ターゲット１０に対する荷電粒子線Ｒの照射制御を行うものである。この走査電磁石６は、荷電粒子線Ｒのターゲット１０に対する照射位置を制御する。
　中性子捕捉療法装置１は、荷電粒子線Ｒをターゲット１０に照射することにより中性子線Ｎを発生させ、患者５０に向かって中性子線Ｎを出射する中性子発生部１００を有する。中性子発生部１００は、ターゲット１０、遮蔽体８、減速材３９、コリメータ２０を備えている。
　ターゲット１０は、荷電粒子線Ｒの照射を受けて中性子線Ｎを生成するものである。ターゲット１０は、荷電粒子線が照射されることで中性子線を発生させる材質によって形成される固体形状の部材である。具体的に、ターゲット１０は、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）やリチウム（Ｌｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）により形成され、例えば直径１６０ｍｍの円板状の固体形状をなしている。なお、ターゲット１０は、円板状に限らず、他の形状であってもよい。
　減速材３９は、ターゲット１０で生成された中性子線Ｎを減速させる（中性子線Ｎのエネルギーを低下させる）ものである。減速材３９は、中性子線Ｎに含まれる速中性子を主に減速させる層３９Ａと、中性子線Ｎに含まれる熱外中性子を主に減速させる層３９Ｂと、からなる積層構造を有していてよい。減速材３９の材料として、４０ｋｅＶ以上の中性子に対する全断面積が大きい物質が採用される。具体的に、減速材３９の材料として、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３，Ｄ２Ｏ，ポリエチレンなどが挙げられる。
　遮蔽体８は、発生させた中性子線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を外部へ放出されないよう遮蔽するものである。遮蔽体８は、減速材３９を囲むように設けられている。遮蔽体８の上部及び下部は、減速材３９より荷電粒子線Ｒの上流側に延在している。遮蔽体８の中性子遮蔽材の材料として、０．５ｅＶ以下の中性子に対する全断面積が大きい物質が採用される。中性子遮蔽材の材料の例として、Ｌｉ、ホウ素、カドミウム、ポリエチレンなどが挙げられる。遮蔽体８のガンマ線遮蔽材の材料として、ガンマ線に対する全断面積が大きい物質が採用される。ガンマ線遮蔽材の材料の例として、鉛、鉄などが挙げられる。
　コリメータ２０は、中性子線Ｎの照射野を整形するものであり、中性子線Ｎが通過する開口２０ａを有する。コリメータ２０は、例えば中央に孔部２１を有するブロック状の部材である。
　次に、図２を参照して、中性子発生部１００の構成について説明する。なお、以降の説明においては、荷電粒子線Ｒの照射軸を基準線ＣＬと称する場合がある。この基準線ＣＬは、中性子線Ｎの照射における中心位置となる。なお、以降の説明において「照射方向Ｄ１」と称した場合は、荷電粒子線Ｒ及び中性子線Ｎの照射方向であるものとする。図２に示すように、遮蔽体８は、本体部１１と、外層１２と、壁部１３と、を備える。
　本体部１１は、基準線ＣＬを取り囲むように配置される。本体部１１には、基準線ＣＬに沿って延びる孔部１１ａ，１１ｂを有する。孔部１１ａは、照射方向Ｄ１の上流側に配置され、孔部１１ｂは下流側に配置される。孔部１１ａは、ターゲット１０へ向かう荷電粒子線Ｒを案内する内部空間である。孔部１１ｂは、減速材３９を配置するための内部空間である。外層１２は、基準線ＣＬと直交する方向における本体部１１の外周に配置される。
　壁部１３は、照射方向Ｄ１の下流側における本体部１１の端部に配置される。壁部１３は、基準線ＣＬに対して垂直に広がる。壁部１３は、加速器２が配置される加速器室１０１（図１参照）と、治療台５１（図１参照）が配置される治療室１０２と、を隔てる隔壁として機能する。壁部１３の照射方向Ｄ１の下流側の壁面１３ａは、治療室１０２において、照射方向Ｄ１に対して垂直に広がる。壁部１３の照射方向Ｄ１の上流側の壁面１３ｂは、加速器室１０１において、照射方向Ｄ１に対して垂直に広がる。なお、壁部１３は、下端において、床に接続され、上端において天井に接続される。床及び天井も、放射線を遮蔽する遮蔽体として機能する。
　壁部１３の基準線ＣＬの位置には、コリメータ２０が形成される。コリメータ２０は、壁部１３に照射方向Ｄ１に貫通する孔部２１を形成することによって構成される。孔部２１は、照射方向Ｄ１の上流側から下流側へ向かって順に内周面２１ａ，２１ｂ，２１ｃを有する。内周面２１ａは、本体部１１の孔部１１ｂの内径と同じ内径を有する円筒状の面である。内周面２１ｂは、照射方向Ｄ１の下流側へ向かうに従って内径が小さくなるように、傾斜した断面形状を有する面である。内周面２１ｃは、内周面２１ａよりも小さい内径を有する円筒状の面である。
　このような構成により、コリメータ２０は、内周面２１ａから内周側へ突出する絞り部２２を有する構成となる。絞り部２２は、中性子線Ｎの照射野の範囲を絞る。絞り部２２は、境界線ＢＬの箇所において、壁部１３とは別体の部材として構成されてよい。この場合、壁部１３の内周面２１ａに別部材の絞り部２２を嵌め込む。絞り部２２は、壁部１３に対して取り外し可能であってもよいし、取り外し不能に固定されていてもよい。または、絞り部２２は、壁部１３の他の部分と一体に形成されてよい。この場合、境界線ＢＬの箇所において、壁部１３の材料が切れ目無く連続している。
　減速材３９の層３９Ａ，３９Ｂは、本体部１１の孔部１１ｂに設けられる。本体部１１の孔部１１ａにターゲット１０が配置される。
　減速材３９は、上述の層３９Ａ，３９Ｂに加え、コリメータ２０の孔部２１の内部に配置される層３９Ｃを有する。層３９Ｃは、コリメータ２０のうち、内周面２１ａ、及び内周面２１ｂに対応する箇所に設けられる。層３９Ｃの外周面は、孔部２１の内周面２１ａ，２１ｂと接触するように設けられる。このような構成により、減速材３９の一部は、コリメータ２０の孔部２１の内部に配置される。
　コリメータ２０の孔部２１における、患者５０側に、ガンマ線遮蔽材２６が配置される。具体的に、孔部２１の内部のうち、内周面２１ｃに対応する箇所には、ガンマ線を遮蔽するガンマ線遮蔽材２６が設けられる。なお、絞り部２２が壁部１３に対して取り外し可能である場合、層３９Ｃにおける内周面２１ｂに対応する部分、及びガンマ線遮蔽材２６は、絞り部２２と共に取り外し可能であってよい。
　次に、本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１、及びコリメータ２０の作用・効果について説明する。
　本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１は、中性子線Ｎの照射方向Ｄ１に貫通する孔部２１を有し、ターゲット１０から発生した中性子線Ｎの照射野を形成するコリメータ２０を有する。そのため、中性子線Ｎは、コリメータ２０の孔部２１を通過し、当該コリメータ２０の形状に応じた照射野にて、患者５０に照射される。また、中性子線Ｎは、ターゲット１０から所定の距離の減速材３９を通過することで適切なエネルギーに調整された状態で、患者５０に照射される。
　ここで、図３を参照して、比較例に係る中性子捕捉療法装置について説明する。図３に示すように、比較例に係る中性子捕捉療法装置は、コリメータ２０の孔部２１の内部に減速材３９を有していない。ガンマ線遮蔽材がコリメータ２０の照射方向Ｄ１の最も上流側の内周面２１ａに配置されている。このときのターゲット１０と壁面１３ａとの照射方向Ｄ１の寸法をＬ３とする。
　これに対し、本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１において、減速材３９の一部は、コリメータ２０の孔部２１の内部に配置される。そのため、減速材３９をコリメータ２０の孔部２１の内部に配置した分だけ、ターゲット１０を患者５０の近くに配置することができる。例えば、図２では、コリメータ２０の孔部２１の内部に配置される減速材３９の層３９Ｃが寸法Ｌ２である。そのため、ターゲット１０と壁面１３ａとの照射方向Ｄ１の寸法をＬ１は、比較例の寸法Ｌ３よりも寸法Ｌ２だけ短くすることができる。すなわち、本実施形態においては、ターゲット１０を比較例よりも寸法Ｌ２だけ患者５０の近くに配置できる。ターゲット１０と患者５０の距離が近いほど中性子フラックスを上げることができる。例えば、図２に示す実施例に係るモデルと図３に示す比較例に係るモデルについて演算を行った結果、実施例に係るモデルでは、比較例に係るモデルに対して、減速材３９以外の条件を同じとした状態で、一割程度中性子フラックスを上げられることが確認できた。以上より、患者５０へ照射する中性子フラックスを上げ、治療時間を短縮することができる。また、ターゲット１０と患者５０の距離を近くすることで、中性子捕捉療法装置１の小型化を図ることができる。
　コリメータ２０は、少なくとも一部が取り外し可能であってよい。この場合、コリメータ２０を取り替えることで、当該コリメータ２０の内部に配置される減速材３９の大きさを容易に調整することが可能となる。
　コリメータ２０の孔部２１における、患者５０側に、ガンマ線遮蔽材２６が配置されてよい。ガンマ線遮蔽材２６は減速材３９よりも照射方向Ｄ１の下流側に配置される。従って、ガンマ線遮蔽材２６を孔部２１において患者５０側に配置することで、孔部２１において減速材３９を配置可能なスペースを広く確保できる。
　本実施形態に係るコリメータ２０は、中性子線Ｎの照射野を形成するコリメータ２０であって、コリメータ２０は、中性子線Ｎの照射方向Ｄ１に貫通する孔部２１を有し、孔部２１の内部には、中性子線Ｎを減速させる減速材３９が配置される。
　本開示に係るコリメータ２０によれば、上述の中性子捕捉療法装置１と同趣旨の作用・効果を得ることができる。
　本開示は、上述の実施形態に限定されるものではない。
　例えば、上述の中性子捕捉療法装置１の構成は一例に過ぎず、適宜変更可能である。
　コリメータ２０の構造は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、図４に示すコリメータ２０を採用してよい。図４（ａ）に示すように、コリメータ２０は、壁部１３の内周面２１ａと、突出部４０と、を備える。突出部４０は、壁部１３の壁面１３ａから突出する。突出部４０は、円錐台の筒状の構造を有する。突出部４０は、照射方向Ｄ１の上流側の端部４０ｃと、下流側の端部４０ｄを有する。上流側の端部４０ｃは、壁部１３の壁面１３ａに接触した状態にて、取り付けられる。内周面４０ａの直径は、壁部１３の内周面２１ａの直径と同じである。内周面４０ａ及び外周面４０ｂは、端部４０ｃから端部４０ｄへ向かうに従って、径が小さくなる。
　突出部４０の孔部２１における、患者５０側に、ガンマ線遮蔽材２６が配置される。ガンマ線遮蔽材２６は、突出部４０の下流側の端部４０ｄの位置に配置される。突出部４０の孔部２１には、減速材３９の層３９Ｄが設けられる。減速材３９の層３９Ｄは、突出部４０の上流側の端部４０ｃの位置から、ガンマ線遮蔽材２６の位置まで延びる。突出部４０の孔部２１には、照射方向Ｄ１における突出部４０の半分以上の範囲に、減速材３９が配置される。
　突出部４０は、壁面１３ａから取り外し可能である。突出部４０は、照射方向Ｄ１の下流側の端部４０ｃを壁部１３の壁面１３ａから取り外すことができる。この際、図４（ｂ）に示すように、突出部４０の孔部２１の内部の減速材３９の層３９Ｄ及びガンマ線遮蔽材２６も、突出部４０と共に壁部１３から取り外すことができる。
　壁部１３に対する突出部４０は、必要な減速材３９の量に応じて、交換可能である。例えば、図４に示す突出部４０から、図５（ａ）に示す突出部４０や図５（ｂ）に示す突出部４０へ変更してよい。図５（ａ）に示す突出部４０は、図４（ｂ）に示す突出部４０の減速材３９の層３９Ｄに比して薄い層３９Ｅを有する。層３９Ｅは、突出部４０の端部４０ｃよりも照射方向Ｄ１における下流側の位置へ離間した位置に配置される。このように、突出部４０の孔部２１には、照射方向Ｄ１における突出部４０の３分の１以上の範囲に、減速材３９が配置されてよい。図５（ｂ）に示す突出部４０は、減速材３９を有さない。
　以上のように、コリメータ２０は、壁面１３ａから突出する突出部４０を有し、突出部４０の孔部２１に減速材３９が設けられてよい。この場合、壁面１３ａよりも患者５０に近い位置にも減速材３９を配置することが可能となり、ターゲット１０と患者５０との距離を近くすることが可能となる。
　突出部４０は、少なくとも一部が壁面１３ａから取り外し可能であってよい。これにより、コリメータ２０の一部を壁面１３ａから容易に取り外すことができる。すなわち、コリメータ２０の孔部２１に配置される減速材３９の大きさを容易に調整することが可能となる。
　突出部４０の孔部２１には、照射方向Ｄ１における突出部４０の半分以上の範囲に、減速材３９が配置されてよい。これにより、突出部４０の孔部２１に配置される減速材３９を大きくすることができるため、その分、ターゲット１０と患者５０との距離を近くすることができる。
　壁面１３ａは、照射方向Ｄ１に対して垂直に広がってよい。この場合、突出部４０は、照射方向Ｄ１に突出するようなシンプルな構成となる。
　１…中性子捕捉療法装置、２…加速器、９…ビームダクト（輸送経路）、１０…ターゲット、１３ａ…壁面、２０…コリメータ、２１…孔部、２６…ガンマ線遮蔽材、３９…減速材、４０…突出部。

Claims (8)

  1. 　粒子線を発生する加速器と、
    　前記粒子線と反応することで中性子線を発生させるターゲットと、
    　前記中性子線の照射方向に貫通する孔部を有し、前記ターゲットから発生した前記中性子線の照射野を形成するコリメータと、
    　前記ターゲットから発生した前記中性子線を減速させる減速材と、を備え、
    　前記減速材の一部は、コリメータの前記孔部の内部に配置される、中性子捕捉療法装置。
  2. 　前記コリメータは、少なくとも一部が取り外し可能である、請求項１に記載の中性子捕捉療法装置。
  3. 　前記コリメータは、壁面から突出する突出部を有し、前記突出部の前記孔部に前記減速材が設けられる、請求項１に記載の中性子捕捉療法装置。
  4. 　前記突出部は、少なくとも一部が前記壁面から取り外し可能である、請求項３に記載の中性子捕捉療法装置。
  5. 　前記突出部の前記孔部には、前記照射方向における前記突出部の半分以上の範囲に、前記減速材が配置される、請求項３に記載の中性子捕捉療法装置。
  6. 　前記壁面は、前記照射方向に対して垂直に広がる、請求項３に記載の中性子捕捉療法装置。
  7. 　前記コリメータの前記孔部における、被照射体側に、ガンマ線遮蔽材が配置される、請求項１に記載の中性子捕捉療法装置。
    。
  8. 　中性子線の照射野を形成するコリメータであって、
    　前記コリメータは、前記中性子線の照射方向に貫通する孔部を有し、
    　前記孔部の内部には、前記中性子線を減速させる減速材が配置される、コリメータ。
     
PCT/JP2023/012539 2022-03-29 2023-03-28 中性子捕捉療法装置、及びコリメータ WO2023190523A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-053834 2022-03-29
JP2022053834 2022-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023190523A1 true WO2023190523A1 (ja) 2023-10-05

Family

ID=88202579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/012539 WO2023190523A1 (ja) 2022-03-29 2023-03-28 中性子捕捉療法装置、及びコリメータ

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023190523A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018161449A (ja) * 2017-03-27 2018-10-18 株式会社八神製作所 中性子減速照射装置及び延長コリメータ
JP2020509919A (ja) * 2017-06-05 2020-04-02 南京中硼▲聯▼康医▲療▼科技有限公司Ｎｅｕｂｏｒｏｎ Ｍｅｄｔｅｃｈ Ｌｔｄ． 中性子捕捉治療用のビーム整形体

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018161449A (ja) * 2017-03-27 2018-10-18 株式会社八神製作所 中性子減速照射装置及び延長コリメータ
JP2020509919A (ja) * 2017-06-05 2020-04-02 南京中硼▲聯▼康医▲療▼科技有限公司Ｎｅｕｂｏｒｏｎ Ｍｅｄｔｅｃｈ Ｌｔｄ． 中性子捕捉治療用のビーム整形体

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10603516B2 (en) Neutron source for neutron capture therapy
US10532225B2 (en) Tumor surface dose enhancing radiotherapy apparatus using magnetic field
RU2734955C1 (ru) Блок формирования пучка для нейтронно-захватной терапии
RU2707651C1 (ru) Аппарат для нейтронной терапии
TWI686225B (zh) 中子捕獲治療系統
US10773104B2 (en) Neutron capture therapy system
RU2745081C1 (ru) Система нейтрон-захватной терапии
WO2015034058A1 (ja) 中性子制御装置及び中性子照射装置
JP6732244B2 (ja) 中性子減速照射装置
TWI806394B (zh) 中子捕獲治療系統及用於中子捕獲治療系統的射束整形體
JP5850362B2 (ja) 中性子線照射装置および当該装置の作動方法
US11986679B2 (en) Neutron capture therapy system
US10850130B2 (en) Neutron source for neutron capture therapy
WO2017146205A1 (ja) 中性子捕捉療法装置、及び中性子捕捉療法用ターゲット
WO2023190523A1 (ja) 中性子捕捉療法装置、及びコリメータ
JP7126733B2 (ja) 中性子捕捉療法のための中性子源
TWI818626B (zh) 中子捕獲治療系統
JP6266399B2 (ja) 中性子捕捉療法装置
WO2022210278A1 (ja) 中性子線発生装置、及び中性子線治療設備
JP7297341B1 (ja) 中性子捕捉療法装置
RU2781650C1 (ru) Система нейтрон-захватной терапии
KR102274044B1 (ko) 환자 치료위치를 고려한 감속집합체
TWI811649B (zh) 帶電粒子的照射控制裝置
EP3870283A1 (en) Neutron source for netrun capture therapy

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23780532

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1