CN109715249B - 中子捕捉疗法系统 - Google Patents

Abstract

中子捕捉疗法系统具备：治疗台，载置被照射体；中子线照射部，对载置于治疗台的被照射体照射中子线；位置测定部，测定载置于治疗台的被照射体的位置；及剂量分布输出部，根据由位置测定部测定的被照射体的位置的位置偏移量，输出对该被照射体照射的中子线的剂量分布。

Description

中子捕捉疗法系统

技术领域

本发明涉及一种中子捕捉疗法系统及中子捕捉疗法用治疗计划系统。

背景技术

作为使用放射线的治疗方法，已知有照射中子线杀灭癌细胞的中子捕捉疗法即硼中子捕捉疗法(BNCT：Boron Neutron Capture Therapy)。在硼中子捕捉疗法中，对预先放入癌细胞的硼照射中子线，通过由此产生的重带电粒子的飞散选择性地破坏癌细胞。该中子捕捉疗法中，通常为对载置于治疗台上的患者照射中子线(例如，参考专利文献1。)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-195505号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

如上述的中子捕捉疗法中，有时在照射放射线的过程中发生患者移动，照射位置偏移的情况。因此，要求即使发生照射位置的偏移的情况下也能够进行适当的治疗的中子捕捉疗法系统。

因此，本发明的目的在于提供能够考虑到照射位置的偏移而进行适当的治疗的中子捕捉疗法系统及中子捕捉疗法用治疗计划系统。

用于解决技术课题的手段

为了解决上述课题，本发明的一方式所涉及的中子捕捉疗法系统具备：治疗台，载置被照射体；中子线照射部，对载置于治疗台的被照射体照射中子线；位置测定部，测定载置于治疗台的被照射体的位置；及剂量分布输出部，根据由位置测定部测定的被照射体的位置的位置偏移量来输出对该被照射体照射的中子线的剂量分布。

根据中子捕捉疗法系统，位置测定部能够测定载置于治疗台的被照射体的位置。并且，剂量分布输出部根据由位置测定部测定的被照射体的位置的位置偏移量来输出对被照射体照射的中子线的剂量分布。因此，剂量分布输出部能够输出考虑到照射位置的偏移的剂量分布。通过以上方案，能够考虑到照射位置的偏移而进行适当的治疗。

中子捕捉疗法系统中，也可以形成为，还具备存储部，该存储部针对载置于治疗台的被照射体的位置偏移量的每个，预先存储有与该位置偏移量对应的中子线的剂量分布，剂量分布输出部从存储部获取对被照射体照射的中子线的剂量分布。因存储有预先预测位置偏移的数据，因此剂量分布输出部能够迅速地输出考虑到照射位置的偏移的剂量分布。

并且，本发明的一方式所涉及的中子捕捉疗法用治疗计划系统进行对被照射体照射中子线的中子捕捉疗法的治疗计划，该中子捕捉疗法用治疗计划系统具备：照射条件设定部，设定照射条件；剂量分布运算部，根据通过照射条件设定部设定的照射条件，运算预测对被照射体照射的剂量分布；及输出部，输出剂量分布运算部的运算结果，剂量分布运算部对使所述被照射体的位置从基准位置偏移预设的量的多个模式，运算剂量分布。

根据中子捕捉疗法用治疗计划系统，剂量分布运算部对使被照射体的位置从基准位置偏移预设的量的多个模式，能够运算预测对被照射体照射的剂量分布。因此，能够考虑到照射过程中的照射位置的偏移，建立适当的治疗计划。并且，通过进行基于该治疗计划的治疗，能够考虑到照射位置的偏移而进行适当的治疗。

发明效果

根据本发明，能够考虑到照射位置的偏移而进行适当的基于中子捕捉疗法的治疗。

附图说明

图1是表示本实施方式的中子捕捉疗法系统的结构的图。

图2是表示图1的中子捕捉疗法系统中的中子线照射部附近的图。

图3的(a)是表示使用X射线透射图像的位置测定部的图。图3的 (b)是表示使用红外线传感器的位置测定部的图。图3的(c)是表示使用摄像机的位置测定部的图。

图4是图1的中子捕捉疗法用治疗计划系统的框结构图。

图5是表示治疗计划的步骤的流程图。

图6是表示位置偏移的评价步骤的流程图。

图7是表示位置偏移的予测模式的参数值的图。

图8是表示位置偏移的予测模式的参数值的图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明所涉及的中子捕捉疗法用治疗计划系统及具备该中子捕捉疗法用治疗计划系统的中子捕捉疗法系统进行说明。另外，各图中对相同部分或等同部分标注相同符号以省略重复说明。

首先，使用图1及图2说明本实施方式所涉及的中子捕捉疗法系统的概要。如图1及图2所示，进行使用硼中子捕捉疗法的癌症治疗的中子捕捉疗法系统1是对给予了含硼(¹⁰B)药剂的患者S(被照射体)的聚集硼的部位照射中子线来进行癌症治疗的系统。中子捕捉疗法系统1具有对固定在治疗台3的患者S照射中子线N来进行患者S的癌症治疗的照射室 2。

在照射室2外部的准备室(未图示)进行将患者S固定在治疗台3等的准备作业，固定有患者S的治疗台3从准备室被移动到照射室2。并且，中子捕捉疗法系统1具备：治疗台3，载置患者S；中子线产生部 10，产生治疗用中子线N；中子线照射部20，在照射室2内对载置于治疗台3的患者S照射中子线N；位置测定部40，测定载置于治疗台3的患者 S的位置；控制部50，作为剂量分布输出部而动作，该剂量分布输出部根据由位置测定部40测定的患者S的位置的位置偏移量来输出对该患者S 照射的中子线N的剂量分布；显示部41，显示从控制部50输出的信息；及后述的治疗计划系统100。另外，照射室2被屏蔽壁W遮蔽，但为了供患者或作业人员等通过，设置有通道及门45。

在此，位置偏移量是指实际上通过位置测定部40测定的患者S的位置(姿势)从基准位置偏移的量。在以下的说明中，基准位置是指通过治疗计划系统100治疗时判断为最适合的患者的姿势，但并不限定于此，只要能够作为运算/测定位置偏移时的基准的位置，则可任意设定。另外，位置偏移量可以通过三维方向的移动分量和旋转分量来表示，还可以仅通过其中一个分量来表示。

中子线产生部10具备：加速带电粒子来射出带电粒子线L的加速器 11；传输由加速器11所射出的带电粒子线L的射束传输线路12；扫描带电粒子线L来进行带电粒子线L对靶8的照射位置的控制的带电粒子线扫描部13；通过照射带电粒子线L而引起核反应以产生中子线N的靶8；及测定带电粒子线L的电流的电流监视器16。加速器11及射束传输线路12配置于呈大致矩形形状的带电粒子线生成室14的室内，该带电粒子线生成室14是被混凝土制的屏蔽壁W遮蔽的空间。另外，在带电粒子线生成室14设置有用于供维修的作业人员通过的通道及门46。另外，带电粒子线生成室14不限定于大致矩形形状，也可以是其他形状。例如，当从加速器至靶的路径为L字形时，带电粒子线生成室14也可以设为L字形。并且，带电粒子线扫描部13例如控制带电粒子线L对靶8的照射位置，电流监视器16测定照射于靶8的带电粒子线L的电流。

加速器11将质子等带电粒子加速而生成质子线等带电粒子线L。本实施方式中，采用回旋加速器作为加速器11。另外，可代替回旋加速器使用同步加速器、同步回旋加速器或直线加速器等其他加速器作为加速器11。

射束传输线路12的一端(上游侧的端部)连接于加速器11。射束传输线路12具备调整带电粒子线L的射束调整部15。射束调整部15具有：对带电粒子线L的轴进行调整的水平型转向电磁铁及水平垂直型转向电磁铁；抑制带电粒子线L的发散的四极电磁铁；进行带电粒子线L的整形的四向狭缝等。另外，射束传输线路12只要具有传输带电粒子线L的功能即可，可不具备射束调整部15。

通过射束传输线路12传输的带电粒子线L通过带电粒子线扫描部13 控制照射位置而照射于靶8。另外，也可将带电粒子线扫描部13省略，使带电粒子线L始终照射于靶8的相同部位。

靶8通过被照射带电粒子线L而产生中子线N。靶8例如由铍 (Be)、锂(Li)、钽(Ta)或钨(W)构成且呈板状。其中，靶并不限定于板状，也可以为液状等。靶8所产生的中子线N由中子线照射部20 而向照射室2内的患者S照射。

中子线照射部20具备：使从靶8射出的中子线N减速的减速件21；及屏蔽中子线N及γ射线等放射线以免放射到外部的屏蔽体22，通过该减速件21和屏蔽体22构成减速器。

减速件21例如为由多个不同材料构成的层叠结构，减速件21的材料根据带电粒子线L的能量等诸条件适当选择。具体而言，例如，当来自加速器11的输出为30MeV的质子线且作为靶8使用铍靶时，减速件21的材料可以是铅、铁、铝或氟化钙。

屏蔽体22以包围减速件21的方式设置，具有屏蔽中子线N及伴随中子线N的产生而产生的γ射线等放射线以免放射到屏蔽体22的外部的功能。屏蔽体22的至少一部分可埋入于隔开带电粒子线生成室14与照射室 2的壁W1，也可不埋入于壁W1。并且，照射室2与屏蔽体22之间设置有构成照射室2的侧壁面的一部分的壁体23。壁体23上设置有成为中子线 N的输出口的准直器安装部23a。该准直器安装部23a中固定有用于规定中子线N的照射范围的准直器31。另外，可以不在壁体23设置准直器安装部23a，而在后述治疗台3上安装准直器31。

以上的中子线照射部20中，带电粒子线L照射于靶8，随此靶8产生中子线N。通过靶8而产生的中子线N在减速件21内通过时减速，从减速件21射出的中子线N通过准直器31而向载置于治疗台3的患者S照射。在此，作为中子线N，可使用能量比较低的热中子线或超热中子线。

治疗台3作为中子捕捉疗法中载置患者的载置台而发挥功能，能够在保持载置患者S的状态下从准备室(未图示)移动到照射室2。治疗台3 具备：构成治疗台3的基座的基座部32；能够使基座部32在地面上移动的脚轮33；用于载置患者S的顶板34；及用于使顶板34相对于基座部32 相对地移动的驱动部35。另外，也可不使用脚轮33而将基座部32固定在地板上。

位置测定部40测定载置于治疗台3的患者S的位置。并且，将相对于患者S的基准位置的位置偏移量发送至后述的控制部50。即，若患者S 没有从由后述的治疗计划系统100获取的患者的姿势移动，则位置测定部 40判定为没有位置偏移(位置偏移量为零)。另外，位置测定部40也可以测定中子线的照射结束之后的患者S的位置来求出位置偏移量，也可以构成为持续测定中子线的照射中的位置。并且，也可以为位置测定部40 将位置信息发送至控制部50，控制部50算出位置偏移量。

如图3的(a)～图3的(c)所示，作为位置测定部40具有例如使用X射线透射图像的方式、使用红外线传感器的方式及使用基于光学摄像机的摄影图像的方式。在图3的(a)所示的方式中，使用X射线管201 和检测器202来拍摄患者S的X射线透射图像，与治疗计划用CT图像I 进行匹配，由此测定位置偏移量。在图3的(b)所示的方式中，由红外线传感器203测量患者S至取样位置的距离，与治疗计划用CT图像I进行比较，由此测定位置偏移量。在图3的(c)所示的方式中，从通过光学摄像机204拍摄的患者S的摄影图像来检测体表，与治疗计划用CT图像I进行比较，由此测定位置偏移量。

控制部50进行中子捕捉疗法系统1的各种控制处理。控制部50由例如CPU、ROM、及RAM等构成。控制部50与加速器11、射束调整部15、带电粒子线扫描部13、电流监视器16及位置测定部40电连接。并且，控制部50与治疗计划系统100电连接。治疗计划系统100进行向患者S照射中子的中子捕捉疗法的治疗计划。治疗计划系统100向控制部50输出治疗计划中涉及的数据。通过以上处理，控制部50根据从治疗计划系统100 输出的治疗计划、及从电流监视器16输出的检测结果来控制加速器11、射束调整部15、及带电粒子线扫描部13。

另外，控制部50作为根据由位置测定部40测定的患者S相对于基准位置的位置偏移量来输出对该患者S照射的中子线N的剂量分布的剂量分布输出部而动作。具体而言，后述的治疗计划系统100内的存储部104 中，针对载置于治疗台3的患者S的位置偏移量的每个，预先存储有对与该位置偏移量对应的位置的患者S照射的中子线的剂量分布。控制部50从存储部104获取与由位置测定部40测定的位置对应的剂量分布。

接着，参考图4对治疗计划系统100的结构进行详细说明。图4是表示治疗计划系统100的框结构的框结构图。治疗计划系统100具备：进行各种信息处理的处理部101；由操作人员输入各种信息的输入部102；对操作人员输出各种信息的输出部103；及在与处理部101之间进行各种信息的收发的存储部104。输入部102由键盘、鼠标等各种界面构成。输出部103由显示来自处理部101的各种信息的显示器等构成。存储部104可预先存储基于CT的图像，也可存储通过处理部101运算出的治疗计划的数据等。

处理部101具有根据患者S的图像及来自输入部102的输入信息进行各种设定，并且根据该设定信息运算中子线对患者S的剂量分布等的功能。在此，基于中子捕捉疗法的治疗是对预先放入癌细胞中的硼照射中子线，并通过利用中子线与硼的核反应生成的重带电粒子的飞散选择性地破坏癌细胞的治疗法。由于是如此的伴随核反应的治疗法，因此为了掌握拍摄有患者S的图像中的剂量分布，有必要事先掌握患者S在图像中各区域内的原子组成。因此，处理部101根据原子组成设定图像中的区域。

处理部101具备图像获取部110、照射条件设定部111及剂量分布运算部112。

图像获取部110获取患者S的图像。图像获取部110通过读取存储于存储部104的图像来获取该图像。但是，图像获取部110也可从外部设备直接读入图像。作为所获取的图像采用CT图像等。

照射条件设定部111根据通过操作人员输入的信息来设定患者S的姿势、对患者S照射的照射位置(例如，等中心点坐标)、照射角度、照射粒子的能量、准直器直径、从准直器至等中心点的距离等照射条件。

剂量分布运算部112根据通过照射条件设定部111设定的照射条件运算预测对患者S照射的中子线的剂量分布。剂量分布运算部112的运算结果通过输出部103输出。在此，剂量分布运算部112对使患者S的位置从基准位置偏移预设的量的多个模式，运算预测对患者S照射的剂量分布。另外，对于上述的多个模式，可以由剂量分布运算部112根据通过照射条件设定部111设定的基准位置来运算，也可以由照射条件设定部111进行设定。

具体而言，对患者S，取如图2所示的XYZ坐标轴。并且，预先设定将从基准位置向X、Y、Z轴方向平行移动的位置偏移、及绕各轴旋转的位置偏移量设为参数的多个模式。在此，X轴方向表示中子线的照射方向 (从靶8朝向准直器安装部23a的方向)，Y轴方向表示与地面水平的面内的与X轴垂直的方向，Z轴方向表示与地面垂直的方向。并且，θ表示绕X轴的旋转角度，φ表示绕Y轴的旋转角度，ψ表示绕Z轴的旋转角度。

图7及图8表示将基准位置设为(δX,δY,δZ,δθ,δφ,δψ)＝ (0,0,0,0,0,0)的从编号1至编号81的位置偏移的予测模式的参数值。该81模式表示，对于将θ、φ、ψ的位置偏移设为-5°、0°、5°的3 个模式，分别将X、Y、Z方向的平行移动的位置偏移设为-5mm、0mm、5mm 时的模式。另外，参数值并不限定于在此举出的值。通过操作人员也能够进行任意地变更。另外，若模式的数量增加，则需要注意剂量分布的运算量的增加。此时，关于位置偏移模式，通过使用简单的运算方式也可缩短运算时间。

接着，参考图5，对使用了治疗计划系统100的治疗计划的步骤进行说明。另外，以下说明中由操作人员进行的处理是指治疗计划系统100通过输出部103要求进行信息输入，据此操作人员通过输入部102进行输入。

若开始治疗计划，则起动治疗计划系统100(步骤S1)。

若通过操作人员输入患者图像(步骤S2)，则处理部101要求输入中子线的照射范围(ROI：Region of Interest)。

若通过操作人员输入照射范围(步骤S3)，则照射条件设定部111根据在步骤S2及步骤S3中输入的信息来进行照射位置参数等各种设定(步骤S4)。

接着，剂量分布运算部112对中子捕捉疗法中的剂量分布进行运算 (步骤S5)。已运算出的剂量分布通过输出部103输出，并且存储于存储部104(步骤S6)。由此，操作人员通过显示器等来确认剂量分布，并能够判断所输出的剂量分布是否合理。

接着，根据操作人员的输入设定所输出的剂量分布是否合理(步骤 S7)。此时，若进行表示为合理的输入，则前进至步骤S8的处理，若进行表示为不充分的输入，则返回到步骤S4的处理。

若通过操作人员进行表示剂量分布为合理的输入，则照射条件设定部 111相对于照射位置参数设定从基准位置的位置偏移的范围(步骤S8)。

接着，剂量分布运算部112对步骤S8中设定的位置偏移范围的剂量分布进行运算(步骤S9)。已运算出的剂量分布通过输出部103输出，并且存储于存储部104(步骤S10)。由此操作人员通过显示器等来确认位置偏移范围中的剂量分布，并能够判断所允许的位置偏移界限。

接着，根据操作人员的输入来设定所允许的位置偏移界限(步骤 S11)。根据该设定的界限，处理部101制作治疗计划报告书(步骤 S12)。已制作成的治疗计划报告书通过输出部103输出，并且存储于存储部104(步骤S13)。通过以上的步骤结束治疗计划。

中子捕捉疗法系统1根据上述治疗计划报告书进行基于中子捕捉疗法的治疗，并且根据位置测定部40的测定结果来输出实际上对患者S照射的中子线的剂量分布。

以下，参考图6对中子捕捉疗法系统1中的考虑到照射位置的偏移的剂量分布的输出步骤进行说明。

首先，控制部50根据通过治疗计划系统100制作的治疗计划报告书来开始中子线的照射(步骤S21)。

中子线的照射结束之后，控制部50通过位置测定部40来测定患者S 的相对于基准位置的位置偏移量(步骤S22)。

接着，控制部50从治疗计划系统100的存储部104读入将位置偏移量设为参数的多个模式中的剂量分布的数据。并且，控制部50从读入的剂量分布的数据选出与步骤S22中测定的位置偏移量最相近的模式的剂量分布(步骤S23)。

控制部50将步骤S23中选出的剂量分布作为实际上的剂量分布，来从输出部103输出(步骤S24)。即、控制部50作为根据由位置测定部 40测定的患者S的相对于基准位置的位置偏移量，输出对患者S照射的中子线的剂量分布的剂量分布输出部而动作。

通过以上步骤，能够输出考虑到照射位置的偏移的剂量分布。

接着，对本实施方式所涉及的中子捕捉疗法系统1的作用/效果进行说明。

首先，接受基于中子线捕捉疗法的治疗的患者有时不得不长时间采取不舒服的姿势。因此，有时中子线的照射过程中患者的姿势发生变动，而难以评价相对于患者的剂量分布是否按治疗计划进行。

相对于此，本实施方式所涉及的中子捕捉疗法系统1具备控制部50，该控制部50根据患者S的相对于基准位置的位置偏移量来输出对该患者S 照射的中子线N的剂量分布。控制部50根据由位置测定部40测定的被照射体的位置的位置偏移量来输出对患者S照射的中子线N的剂量分布。因此，控制部50能够输出考虑到照射位置的偏移的剂量分布。从而，能够考虑到因患者的姿势发生变动而引起的照射位置的偏移而进行适当的基于中子捕捉疗法的治疗。

并且，由于将预先预测的位置偏移的数据存储于存储部104，因此能够迅速地输出考虑到因患者的姿势的变动而引起的照射位置的偏移的剂量分布。如此通过估计实际的剂量分布，在多角度照射的情况下能够考虑到给予剂量的不足来设定下一次的照射条件。并且，即使为1角度照射的情况下，也能够作为实际治疗结果来积蓄准确的数据。

并且，根据本实施方式所涉及的治疗计划系统100，能够考虑到照射中的患者的姿势发生变动而引起的照射位置的偏移建立适当的治疗计划。因此，能够在中子线照射之前预测可允许的照射位置的偏移的范围，能够顾及在怎样的范围内移动才不会发生问题而进行基于中子线捕捉疗法的治疗。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本实施方式所涉及的中子捕捉疗法系统、及中子捕捉疗法用治疗计划系统并不限定于上述方案，能够进行各种变更。

符号说明

1-中子捕捉疗法系统，3-治疗台，S-患者，N-中子线，20-中子线照射部，40-位置测定部，50-控制部(剂量分布输出部)，100-治疗计划系统，103-输出部，104-存储部，111-照射条件设定部，112-剂量分布运算部。

Claims (1)

1.一种中子捕捉疗法系统，其具备：治疗台，载置被照射体；中子线照射部，对载置于所述治疗台的被照射体照射中子线；位置测定部，测定载置于所述治疗台的被照射体的位置；

剂量分布输出部，根据由所述位置测定部测定的被照射体的位置的偏移量，输出对该被照射体照射的中子线的剂量分布；及存储部，针对载置于所述治疗台的被照射体的每个所述偏移量，预先存储有与该偏移量对应的中子线的剂量分布，所述剂量分布输出部从所述存储部获取对所述被照射体照射的中子线的剂量分布。

Images