中子线照射装置及中子线照射装置的控制方法

摘要

本发明提供一种向被照射体照射中子线的中子线照射装置及中子线照射装置的控制方法，本发明的中子线照射装置具备：带电粒子线生成机构，其生成带电粒子线；中子线生成机构，其通过对靶照射带电粒子线来生成中子线；及测定机构，其用于在照射中子线时实时测定带电粒子线的照射剂量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种中子线照射装置及其控制方法。

背景技术

作为癌治疗等的放射线治疗之一，有通过中子线的照射进行癌治疗的硼中 子捕获治疗（BNCT:BoronNCT）。以往开发有用于进行该硼中子捕获治疗的中 子线照射装置（BNCT装置），例如在专利文献1中公开有如下装置：其由回旋 加速器等加速器生成质子线（带电粒子线），通过对铍等靶照射质子线来生成 中子线，并且将生成的中子线朝向患者等被照射体照射。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-233168号公报

在此，上述中子线照射装置中，例如通过预先对被照射体贴附中子线测定 用金丝，在中子线的照射中途取下金丝并测定该金丝的辐射化量，来测定照射 中途的中子线的照射剂量。并且根据该测定的照射剂量来控制（例如停止等） 中子线照射装置，以便使中子线以按照计划的照射剂量来照射至被照射体。

但是此时，例如若因某种原因而在测定金丝的辐射化量之后中子线的照射 剂量率有所变动，则无法与该种变动充分对应，而有使以按照计划的照射剂量 来将中子线照射至被照射体处一事变得困难之虞。因此，在上述中子线照射装 置中，要求能够提高照射至被照射体的中子线的照射剂量的精确度。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种能够提高中子线的照射剂量的精确度 的中子线照射装置及其控制方法。

为了解决上述课题，本发明人等经过深入研究的结果，发现如下事实：在 上述中子线照射装置中，对被照射体照射中子线时，若能够在线掌握中子线的 照射剂量，则例如也能够与中子线的照射剂量率的变动对应，而能够提高中子 线的照射剂量的精确度。并且，由于带电粒子线的照射剂量率与中子线的照射 剂量率之间存在有一定的相关关系，因此想到若在照射中子线时逐一测定带电 粒子线的朝向靶的照射剂量，则能够利用该种相关关系来在线适当地掌握中子 线的照射剂量，以至完成本发明。

即，本发明的一侧面所涉及的中子线照射装置，其向被照射体照射中子 线，其特征在于，具备：带电粒子线生成机构，其生成带电粒子线；中子线生 成机构，其通过对靶照射带电粒子线来生成中子线；及测定机构，其用于在照 射中子线时实时测定带电粒子线的照射剂量。

该中子线照射装置中，由于在照射中子线时，实时测定带电粒子线的照射 剂量，因此根据上述的理由，能够在线适当地掌握中子线的照射剂量，其结 果，能够提高中子线的照射剂量的精确度。

另外，优选根据通过测定机构测定得到的带电粒子线的照射剂量控制朝向 被照射体的中子线的照射。此时，按照在线掌握的中子线的照射剂量控制中子 线的照射。

另外，也有具备将通过测定机构测定得到的带电粒子线的照射剂量转换成 中子线的照射剂量的转换部的情况，此时，也有具备显示通过转换部转换的中 子线的照射剂量的显示机构的情况。通过具备显示机构，医师或操作员能够掌 握照射时的中子线的照射剂量。

另外，本发明的另一侧面所涉及的中子线照射装置，其向被照射体照射中 子线，其特征在于，具备：带电粒子线生成机构，其生成带电粒子线；中子线 生成机构，其通过对靶照射带电粒子线来生成中子线；及测定机构；其用于在 照射中子线时实时测定该中子线的照射剂量。

在该中子线照射装置中，由于在线适当地掌握中子线的照射剂量，因此根 据上述的理由，能够提高中子线的照射剂量的精确度。

另外，本发明的另一其他侧面所涉及的中子线照射装置的控制方法，该中 子线照射装置具备：生成带电粒子线的带电粒子线生成机构；及通过对靶照射 带电粒子线来生成中子线的中子线生成机构，并且向被照射体照射中子线，其 特征在于，该控制方法包含实时测定带电粒子线的照射剂量的测定工序。

在该中子线照射装置的控制方法中，由于实时测定带电粒子线的照射剂 量，因此根据上述的理由，能够在线适当地掌握中子线的照射剂量，其结果， 能够提高中子线的照射剂量的精确度。

另外，优选包含根据在测定工序中测定得到的带电粒子线的照射剂量，控 制朝向被照射体的中子线的照射的控制工序。此时，按照在线适当地掌握的中 子线的照射剂量，控制中子线的照射。

另外，也有包含将在测定工序中测定得到的带电粒子线的照射剂量转换成 中子线的照射剂量的转换工序的情况，此时，也有包含显示在转换工序中所转 换得到的中子线的照射剂量的显示工序的情况。通过显示工序，医师或操作员 能够掌握照射时的中子线的照射剂量。

发明效果

根据本发明，能够提高中子线的照射剂量的精确度。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式所涉及的中子线照射装置的结构的图。

图2是表示图1的中子线照射装置中的中子线生成部的概要立体图。

图3是表示带电粒子线的照射线剂量率与中子线的照射线剂量率的关系的 图表。

图4是表示变形例所涉及的测定机构的图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外，在以下说 明中对相同或者对应的要素附加相同元件符号，并省略重复说明。另外，“上 游”“下游”的用语分别指所射出的带电粒子线及中子线的上游（回旋加速器 侧）、下游（被照射体侧）。

图1是表示本发明的一实施方式所涉及的中子线照射装置的结构的图，图 2是表示图1的中子线照射装置中的中子线生成部的概要立体图。如图1所 示，中子线照射装置1是例如用于进行利用中子线捕获治疗的癌治疗等而使用 的装置，向患者等被照射体40照射中子线N。

该中子线照射装置1具备回旋加速器10，回旋加速器10对质子等带电粒 子进行加速，产生质子线（质子射束）作为带电粒子线P。此处的回旋加速器 10例如具有生成射束半径40mm、60kW（＝30MeV×2mA）的带电粒子线P的能 力。

从回旋加速器10射出的带电粒子线P依序通过水平转向器12、4向切割 器（4-directional slit）14；水平垂直转向器16；四极电磁铁18、19、 20；90度偏转电磁铁22；四极电磁铁24；水平垂直转向器26；四极电磁铁 28；4向切割器30；电流监控器32；及带电粒子线扫描部34而导入至中子线 生成部36。通过该带电粒子线P在中子线生成部36中被照射至靶T，产生中 子线N。并且，中子线N被照射至治疗台38上的被照射体40。

水平转向器12、水平垂直转向器16、26例如利用电磁铁抑制带电粒子线 P的射束的发散。同样，四极电磁铁18、19、20、24、28例如利用电磁铁进行 带电粒子线P的射束轴调整。4向切割器14、30通过切割端部的射束来进行带 电粒子线P的射束整形。

90度偏转电磁铁22使带电粒子线P的行进方向偏转90度。另外，在90 度偏转电磁铁22设置有切换部42，能够通过切换部42使带电粒子线P从正规 轨道脱离而导入至射束收集器44。射束收集器44在治疗前等时进行带电粒子 线P的输出确认。

电流监控器32实时测定照射至靶T的带电粒子线P的电流值（即，电 荷、照射剂量率）。电流监控器32使用不对带电粒子线P产生影响且能够测 定电流的非破坏型DCCT（DC Current Transformer）。在该电流监控器32连 接有后述的控制器100。另外，“剂量率”是指每单位时间的剂量（以下相 同）。

带电粒子线扫描部34对带电粒子线P进行扫描并进行带电粒子线P对于 靶T的照射控制。此处的带电粒子线扫描部34例如控制带电粒子线P对于靶T 的照射位置或带电粒子线P的射束直径等。

如图2所示，中子线生成部36通过对靶T照射带电粒子线P而产生中子 线N，通过准直仪46射出该中子线N。中子线生成部36包含配设于使带电粒 子线P通过的射束导管48的下游端部的靶T、使通过靶T产生的中子线N减速 的减速件50、及以覆盖上述部件的方式设置的屏蔽体52而构成。

靶T接受带电粒子线P的照射来产生中子线N。此处的靶T例如通过铍 （Be）形成，并且成为直径160mm的圆板状。减速件50使中子线N的能量减 速，例如设为由不同的多个材料构成的层叠结构。屏蔽体52以不使所产生的 中子线N及随该中子线N的产生而生成的伽玛射线等向外部放出的方式而屏 蔽，并安装于底板54。

回到图1，在中子线照射装置1中，如上述具备能够实时测定带电粒子线 P的电流值的电流监控器32，在该电流监控器32连接有控制器100。

在带电粒子线P的射束路径中，电流监控器32设置于回旋加速器10与中 子线生成部36之间。具体而言，为了高精确度地测定照射于靶T的带电粒子 线P的照射剂量，并且为了排除因90度偏转电磁铁22造成的不良影响，在带 电粒子线P的射束路径中，电流监控器32设置于90度偏转电磁铁22与中子 线生成部36之间。尤其，本实施方式的电流监控器32更优选配设于带电粒子 线P的射束路径的下游侧（即，中子线生成部36侧）且紧靠带电粒子线扫描 部34的前方。带电粒子线扫描部34由于对靶T扫描带电粒子线P，因此为了 将电流监控器32配设于比带电粒子线扫描部34更靠下游侧，需要大型的电流 监控器32。相对于此，通过将电流监控器32配设于比带电粒子线扫描部34更 靠上游侧能够使电流监控器32小型化。

控制器100包含控制部102和显示部104而构成。控制部102从通过电流 监控器32测定的带电粒子线P的电流值求出中子线N的照射剂量，并且根据 该照射剂量控制中子线N的照射，例如通过CPU、ROM及RAM等构成。显示部 104显示由控制部102求出的中子线N的照射剂量，例如利用显示器或监控 器。

在此，本实施方式的中子线照射装置1中，通过电流监控器32及控制器 100，例如利用带电粒子线P的电流值与中子线N的照射剂量率之间的比例关 系（参考图3）执行以下控制（控制方法）。

即，向靶T照射从回旋加速器10射出的带电粒子线P，并且通过靶T生成 的中子线N正当照射至被照射体40时，通过电流监控器32实时测定带电粒子 线P的电流值。与此同时，通过控制部102按时间逐次积分被测定的带电粒子 线P的电流值，并实时测定带电粒子线P的照射剂量。同时，按照下述（1） 式将该带电粒子线P的照射剂量转换成中子线N的照射剂量。即，由带电粒子 线P的照射剂量计算中子线N的照射剂量。由此，在照射中子线N时，在线测 定其照射剂量。

中子线的照射剂量∝∫I（t）dt……（1）

其中，I：带电粒子线的电流值

接着，在显示部104显示被转换的中子线N的照射剂量，并向医师等操作 员告知该中子线N的照射剂量。并且，当计算出的中子线N的照射剂量达到计 划值（预定照射的规定照射剂量）时，通过控制部102例如使回旋加速器10 的功能停止而停止带电粒子线P的生成，并且使中子线N的生成及朝向被照射 体40的照射停止。

以上，在本实施方式中，并非直接测定中子线N其本身，而是实时测定照 射至靶T之前的带电粒子线P的照射剂量，由此能够在线（实时）适当地测定 并掌握中子线N的照射剂量。其结果，例如即使在照射中子线N时照射剂量率 有所变动，也可以与该种变动相对应，而成为能够朝向被照射体40可靠且高 精确度地照射与计划值相应量的照射剂量的中子线N。即，在照射中子线N 时，若检测出照射剂量率降低，则加长照射时间，相反，照射中子线N时，若 检测出照射剂量率增大，则缩短照射时间，由此能够可靠且高精确度地照射与 计划值相应量的照射剂量的中子线N。由此，根据本实施方式，能够提高中子 线N的照射剂量的精确度。

另外，在该种实施方式中，能够在线掌握中子线N的照射剂量，因此，无 需如以往在掌握中子线N的照射剂量时暂时停止中子线N的照射，并且，也能 够抑制因中子线N的照射剂量不足而进行再照射的情况。由此，根据本实施方 式，能够使治疗时间（至照射结束为止的时间）缩短，且能够提高装置工作效 率。

另外，在本实施方式中，通过控制部102使回旋加速器10的功能停止， 但是，也可以使设置于带电粒子线P的射束路径上的快门等可动来屏蔽带电粒 子线P的照射，只要能够停止中子线N的照射即可。另外，控制部102不仅进 行停止中子线N的照射的控制，还可以以按照在线测定的带电粒子线P的照射 剂量以及中子线N的照射剂量来增大或者缩小中子线N的照射剂量率的方式， 控制中子线N的照射。总而言之，控制部102只要根据带电粒子线P的照射剂 量控制朝向被照射体40的中子线N的照射即可。

顺便说一下，在本实施方式中，优选为在向被照射体40实际照射中子线N 之前，例如通过以带电粒子线P可靠地接触到靶T的方式通过带电粒子线扫描 部34扫描带电粒子线P等，而预先校正带电粒子线P的电流值与中子线N的 照射剂量率的上述比例关系（线性关系）的情况。

在以上内容中，回旋加速器10构成带电粒子线生成机构，中子线生成部 36构成中子线生成机构。电流监控器32及控制部102构成测定机构，控制部 102构成控制机构及转换部，显示部104构成显示机构。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方 式，可以在不变更各权利要求所述的宗旨的范围内变形，或者也可应用于其他 实施方式。

例如，作为靶T并不限定于铍，也可使用钽（Ta）或钨（W）等。另外， 在上述实施方式中，虽利用电流监控器32实时测定带电粒子线P的电流值， 但并不限定于此，例如也可通过如下方式来实时测定带电粒子线P的电流值。

如图4所示，在变形例所涉及的中子线照射装置中，连接于中子线生成部 36的上述射束导管48（参考图2）被分为下游侧（靶T侧）射束导管48x与上 游侧射束导管48y。并且，由陶瓷等绝缘体形成的环状的垫片56设置于这些射 束导管48x与48y之间，由此，下游侧射束导管48x相对于其他部位而被电性 绝缘。在该状态下，也可通过电流表58测定通过带电粒子线P照射至靶T而 在靶T处产生且从靶T流向下游侧射束导管48x的电流，由此，实时测定被照 射至靶T的带电粒子线P的照射剂量。另外，预先求出流向下游侧射束导管 48x的电流与照射至靶T的带电粒子线P的照射剂量的关系。

另外，在上述实施方式中，设为通过按时间来积分带电粒子线P的电流值 来实时测定带电粒子线P的照射剂量，并且按照上述（1）式将该带电粒子线P 的照射剂量转换成中子线N的照射剂量，但不限定于此。例如，也可将带电粒 子线P的电流值转换成中子线N的照射剂量率，并且按时间积分该中子线N的 照射剂量率来计算带电粒子线P的照射剂量。即使在此时，实际上也成为对带 电粒子线P的电流值进行积分，实时测定带电粒子线P的照射剂量。

另外，在上述实施方式中，利用回旋加速器10对带电粒子线进行加速， 但并不限定于回旋加速器，也可利用例如同步加速器、同步回旋加速器、直线 加速器等其他加速器。

另外，在上述实施方式中，利用90度偏转电磁铁22对带电粒子线P进行 90度偏转，但也可不设置90度偏转磁铁，而将带电粒子线P的射束路径上的 从回旋加速器10起至中子线生成部36为止的各部位设置成一条直线状。

另外，在上述实施方式中，当计算出的中子线N的照射剂量达到计划值 时，通过控制部102自动停止中子线N的照射，但是也可在由医师等操作员确 认显示于显示部104的中子线N的照射剂量之后，再由操作员手动操作来停止 中子线N的照射。

产业上的可利用性

根据本发明，能够提高中子线的照射剂量的精确度。

符号的说明：

1-中子线照射装置，10-回旋加速器（带电粒子线生成机构），32-电流监 控器（测定机构），36-中子线生成部（中子线生成机构），40-被照射体， 102-控制部（控制机构、测定机构、转换部），104-显示部（显示机构），N-- 中子线，P-带电粒子线，T-靶。