JP2013208257A - 中性子捕捉療法用コリメータ及び中性子捕捉療法装置 - Google Patents

Abstract

【課題】時間あたりに患部に照射される中性子線量を確保し、照射時間を短縮することができる中性子捕捉療法用コリメータ及び中性子捕捉療法装置を提供する。
【解決手段】コリメータ６では、複数のリーフ板１３Ｂを左右方向Ｘに沿ってスライド可能とすることにより、患部Ｔに対して照射野Ｆを精度良く設定する。さらに、リーフ板１３Ｂの分割リーフ板１５を照射方向Ｙにもスライド可能とすることにより、照射部位の形状に沿うように、分割リーフ板１５を患者Ｐの体表に近づけることができる。これによって、コリメータ６と患者Ｐとの間の間隔を狭め、中性子の散逸を抑制する。その結果として、時間あたりに患部Ｔに照射される中性子線量を確保し、照射時間を短縮する。
【選択図】図３

Description

本発明は、中性子捕捉療法用コリメータ及び中性子捕捉療法装置に関する。

従来、下記特許文献１に示されるように、患者の体内の患部に対して中性子線を照射する中性子線照射装置が知られている。この装置では、ターゲットにイオンビーム（荷電粒子線）を照射することにより中性子線を発生させ、発生した中性子線を減速装置で減速させた後に患者に向けて出射する。

この装置は、減速装置と患者との間に配置されたコリメータを有している。このコリメータは、フッ化リチウム入りポリエチレン材料からなる直方体形状の部材であり、その中央には、所定の大きさの中性子取出口が設けられている。中性子取出口の大きさは、患者毎に照射範囲の形状に合わせて形成されている。減速装置から出射された中性子は、コリメータの中性子取出口を通ることによって所定の照射範囲に成形される。

患者の患部に中性子線が照射されると、予め患部に化合物として取り込まれたホウ素と中性子線が核反応し、重荷電粒子線であるα線（Ｈｅ線）とＬｉ線とが生成され、これらの粒子線により患部の細胞が破壊される。この装置では、患者を載せる載置台とコリメータとが、中性子の取出方向に沿って移動可能に設けられている。このような構成により、コリメータの中性子取出口と照射目標との位置合わせを容易に行い、照射精度の向上を図っている。

２００９−１８９７２５号公報

上記した治療法は、中性子捕捉療法（ＮＣＴ；Neutron Capture Therapy）と呼ばれる。通常、中性子捕捉療法では、治療開始前に患部に照射する中性子の中性子線量が予め決められている。上記した従来の装置では、照射精度の向上が図られているものの、照射される部位によっては、直方体形状のコリメータと患者との間に一定の間隔が生じる。そのため、コリメータを通った中性子が、患者の体表に到達するまでに散逸する場合がある。その場合、患部以外の組織に照射される中性子線量が増えてしまう。また、時間あたりに患部に照射される中性子線量が不足することとなり、所定の中性子線量を患部に照射するのに時間を要してしまう。

本発明は、時間あたりに患部に照射される中性子線量を確保し、照射時間を短縮することができる中性子捕捉療法用コリメータ及び中性子捕捉療法装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決した中性子捕捉療法用コリメータは、被照射体における照射目標に合わせて中性子線の照射範囲を設定する中性子捕捉療法用コリメータであって、中性子線の照射方向と直交する第１方向に重ねられた複数のリーフ板を備え、複数のリーフ板のうち少なくとも一部のリーフ板は、照射方向に直交し且つ第１方向に直交する第２方向に沿ってスライド可能であると共に、照射方向にスライド可能であることを特徴とする。

この中性子捕捉療法用コリメータによれば、複数のリーフ板のうち少なくとも一部のリーフ板は照射方向に直交する第２方向に沿ってスライド可能であるため、照射目標に対して照射範囲を精度良く設定することができる。さらに、少なくとも一部のリーフ板は、照射方向にもスライド可能であるため、被照射体の照射部位の形状に沿うように、リーフ板の辺縁を被照射体の表面に近づけることができる。これによって、コリメータと被照射体との間の間隔が狭められ、中性子の散逸が抑制される。その結果として、時間あたりに患部に照射される中性子線量が確保され、照射時間を短縮することができる。

また、上記中性子捕捉療法用コリメータにおいて、少なくとも一部のリーフ板は、第２方向に分割された複数の分割リーフ板を有し、複数の分割リーフ板は、照射方向にそれぞれ独立してスライド可能である。この場合、例えば被照射体の照射部位が第２方向にわたって丸みを帯びている場合においても、各分割リーフを照射方向にスライドさせて、リーフ板の辺縁を照射部位の表面に近づけることができる。これによって、中性子の散逸がより一層抑制される。

上記課題を解決した中性子捕捉療法用コリメータは、被照射体における照射目標に合わせて中性子線の照射範囲を設定する中性子捕捉療法用コリメータであって、中性子線の照射方向と直交する第１方向に複数枚重ねられると共に、複数枚のうち少なくとも一部は照射方向及び第１方向と直交する第２方向に少なくとも４つの分割リーフ板に分割されたリーフ板と、リーフ板を第２方向に沿ってスライド可能に支持する第２方向支持部と、第２方向に分割された分割リーフ板のうちの内側の分割リーフ板を照射方向に沿ってスライド可能に支持する照射方向支持部と、を備えたことを特徴とする。

この中性子捕捉療法用コリメータによれば、内側の分割リーフ板は、照射方向にもスライド可能であるため、被照射体の照射部位の形状に沿うように、リーフ板の辺縁を被照射体の表面に近づけることができる。これによって、コリメータと被照射体との間の間隔が狭められ、中性子の散逸が抑制される。その結果として、時間あたりに患部に照射される中性子線量が確保され、照射時間を短縮することができる。

また、照射方向支持部は、照射方向に沿ってスライド可能に支持された分割リーフ板に隣接する分割リーフ板に設けられると共に、照射方向に沿ってスライド可能に支持された分割リーフ板の端部を係止する係止部である。この場合、外側の分割リーフ板が照射方向支持部を兼ねるので、内側の分割コリメータを支持する部材を別に用意する必要がなくなる。従って、コリメータ全体の大型化を抑制することができる。

上記課題を解決した中性子捕捉療法装置は、中性子線を発生させる中性子線発生部と、上記の中性子捕捉療法用コリメータと、中性子捕捉療法用コリメータを支持するコリメータ支持部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、時間あたりに患部に照射される中性子線量を確保し、照射時間を短縮することができる。

本発明の一実施形態に係るコリメータを備える中性子線照射装置の概略構成を示す側面図である。 図１のコリメータを通る中性子が被照射体の照射目標に照射される状態を示す概念図である。 （ａ）はコリメータの正面図、（ｂ）はコリメータの側面図である。 （ａ）はリーフ板によって形成された照射野と照射目標を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿った断面図である。 （ａ）は本発明の他の実施形態に係るコリメータの断面図、（ｂ）は従来のコリメータの断面図である。

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。以下の説明では、実施形態に係る中性子捕捉療法用コリメータを備えた中性子線照射装置について説明する。

図１および図２に示されるように、中性子線照射装置１は、患者（被照射体）Ｐの患部（照射目標）Ｔに対して中性子線照射する中性子捕捉療法装置である。この中性子線照射装置１は、予め患部Ｔに化合物として取り込ませたホウ素（^１０Ｂ）と中性子との核反応により、患部Ｔの細胞を選択的に破壊するホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ；Boron Neutron Capture Therapy）用の装置である。中性子線照射装置１は、患者Ｐを載置する移動台２と、中性子を減速する減速装置３と、中性子を発生させるターゲット（中性子線発生部）７と、移動台２と減速装置３との間に設けられたコリメータ台（コリメータ支持部）４とを備えている。また、中性子線照射装置１は、患者Ｐの患部ＴのＸ線画像を撮像するためのＣＲシステム８を備えている。

移動台２は、患者Ｐが座る載置台２ａを有している。この載置台２ａは、形状を変えることにより、その上に患者Ｐが横たわることもできるよう構成されている。この移動台２は、上下方向（垂直方向）、左右方向（水平方向であって、減速装置３に近接離間する方向）、および前後方向（水平方向であって、左右方向に垂直な方向）に移動可能となっている。

ターゲット７は、加速器（不図示）より出射されたイオンビーム（例えば、陽子線）が照射されることで中性子を発生させる。減速装置３は、ターゲット７で発生した中性子を減速させる。減速装置３で減速させられた中性子は、患者Ｐ側へ出射される。遮蔽壁Ｗは、コンクリート等から構成され、患者Ｐや治療室外への不必要な放射線照射を防止する。減速装置３の先端部３ａは、遮蔽壁Ｗを貫通している。この先端部３ａは、コリメータ台４が移動して減速装置３に接近することにより、コリメータ台４の背面側に進入可能になっている。コリメータ台４に関し、「背面側」はイオンビームの上流側であり、「正面側」は患者Ｐ側である。

コリメータ台４には、移動台２側に突出するようにしてコリメータ（中性子捕捉療法用コリメータ）６が設けられている。このコリメータ６は、減速装置３から出射された中性子を所定の形状（照射範囲）に成形して、中性子を照射方向Ｙに取り出すためのものである。コリメータ台４は、前後方向に移動可能になっている。コリメータ台４の背面には、減速装置３の先端部３ａを受け入れる凹部が形成されている。コリメータ台４は、背面側の凹部に先端部３ａが進入した状態で使用される。治療の際には、患者Ｐを載置した載置台２ａをコリメータ台４の前面側に近接させ、患者Ｐの患部Ｔに対面するようにコリメータ６が配置される。

図２および図３に示されるように、コリメータ６は、患者Ｐの患部Ｔの領域に合わせて、中性子線の照射範囲である照射野Ｆを設定する。コリメータ６は、直方体状の外形をなしている。コリメータ６は、照射方向Ｙと直交する上下方向（第１方向）Ｚに積み重ねられた複数のリーフ板１３Ａ，１３Ｂを有している。言い換えれば、複数のリーフ板１３Ａ，１３Ｂは、その板厚方向に沿って並んでいる。なお、複数のリーフ板１３Ａ，１３Ｂを、左右方向Ｘに沿って並べてもよい。各リーフ板１３Ａ，１３Ｂは、フッ化リチウム入りポリエチレンからなり、長方形板状をなしている。これらの複数のリーフ板１３Ａ，１３Ｂは、コリメータホルダ１１内に保持されてリーフ板群１３を構成している。

コリメータホルダ１１とリーフ板群１３との間には、リーフ板１３Ａ，１３Ｂを案内するための複数の突起１６を有する案内部材（第２方向支持部）１２が配置されている。案内部材１２に当接する各リーフ板１３Ａ，１３Ｂの照射方向Ｙの端部は、案内部材１２の突起１６に嵌合可能な凹凸形状をなしている。

本実施形態のコリメータ６にあっては、リーフ板群１３の上端部および下端部に配置されたリーフ板１３Ａ（図３の例では上下４枚ずつ）は、左右方向Ｘに２分割された板材である。リーフ板群１３の上端部および下端部を除く中間部に配置されたリーフ板１３Ｂは、左右方向（第２方向）Ｘに分割された片側につき２枚の分割リーフ板１４，１５から構成されている。より具体的には、分割リーフ板１４および分割リーフ板１５は、左右方向Ｘに並設されている。分割リーフ板１４が外側（すなわちコリメータホルダ１１寄り）に配置されており、この分割リーフ板１４に隣接して、分割リーフ板１５が内側（すなわち照射野Ｆ寄り）に配置されている。分割リーフ板１４および分割リーフ板１５は、一体となって左右方向Ｘにスライド可能になっている。このようにリーフ板１３Ｂが左右方向Ｘにスライド可能であることにより、照射野Ｆの形状および大きさを任意に設定することができる。なお、リーフ板１３Ａは、左右方向Ｘに２分割される場合に限られず、たとえば４分割であってもよい。

さらに、コリメータ６においては、リーフ板１３Ｂの分割リーフ板１５は、照射方向Ｙにもスライド可能になっている。図３および図４に示されるように、分割リーフ板１４に当接する分割リーフ板１５の端面には、左右方向Ｘに突出すると共に照射方向Ｙに延在する突出部１７が形成されている。一方、分割リーフ板１５に当接する分割リーフ板１４の端面には、照射方向Ｙ方向に延びる溝部（照射方向支持部）１８が形成されている。分割リーフ板１４および分割リーフ板１５は、溝部１８に突出部１７が嵌入した状態で、それぞれ照射方向Ｙにスライド自在になっている。

以上の構成を有するコリメータ６は、左右方向Ｘおよび照射方向Ｙにスライド自在な２軸スライド型多葉コリメータである。コリメータ６では、リーフ板群１３の外形を左右方向Ｘおよび照射方向Ｙに自在に変化させることができる。

患者Ｐの患部Ｔを治療する際には、照射部位の形状を予め調べておき、その形状に沿うように各リーフ板１３Ａ，１３Ｂの位置を調整する。各リーフ板１３Ａ，１３Ｂの位置は、取扱者により、手動にて調整される。そして、位置調整済みのコリメータ６に対して患者Ｐの照射部位を近接させ、予め決められた中性子線量にて、患部Ｔに向けて中性子線を照射する。

本実施形態のコリメータ６によれば、複数のリーフ板１３Ｂは照射方向Ｙに直交する左右方向Ｘに沿ってスライド可能であるため、患部Ｔに対して照射野Ｆを精度良く設定することができる。さらに、リーフ板１３Ｂの分割リーフ板１５は、照射方向Ｙにもスライド可能であるため、照射部位の形状に沿うように、分割リーフ板１５の辺縁を患者Ｐの体表Ｐａに近づけることができる。これによって、コリメータ６と患者Ｐとの間の間隔が狭められ、中性子の散逸が抑制される。その結果として、時間あたりに患部Ｔに照射される中性子線量が確保され、照射時間を短縮することができる。このことは、治療時における患者Ｐの負担の軽減にも寄与する。

中性子は、比較的散逸し易い性質を有する。従来のコリメータでは、外形を変えることはできなかったため、照射部位の形状に応じてコリメータの端面をフィットさせることは困難であった。本実施形態のコリメータ６によれば、患者Ｐの体表Ｐａとリーフ板１３Ａ，１３Ｂとの間の隙間を限りなく小さくし、散逸しようとする中性子を遮断することができる。これにより、中性子線量の適正化を図ることができる。

また、リーフ板１３Ｂが備える複数の分割リーフ板１５が、照射方向Ｙにそれぞれ独立してスライド可能であるため、例えば患者Ｐの照射部位が左右方向Ｘにわたって丸みを帯びている場合においても、各分割リーフ１４，１５を照射方向Ｙにスライドさせて、リーフ板１４，１５の辺縁を照射部位の体表Ｐａに近づけることができる（図４参照）。これによって、中性子の散逸がより一層抑制される。

図５（ａ）は、他の実施形態に係るコリメータの断面図、図５（ｂ）は、従来のコリメータの断面図である。図５（ａ）に示すコリメータ２０のリーフ板２３が図３に示したコリメータ６のリーフ板１３Ｂと違う点は、片側につき３枚構成とされた分割リーフ板２４，２５，２６を備えた点と、各分割リーフ板２４〜２６の患者Ｐとは反対側かつ内側の角部が切り欠かれることにより、各分割リーフ板２４〜２６にテーパー部２４ａ〜２６ａが形成された点である。分割リーフ板２４，２５，２６のうち、分割リーフ板２４を除いた分割リーフ板２５，２６が照射方向Ｙにスライド可能になっている。

図５（ａ）に示されるように、各分割リーフ板２４〜２６がテーパー部２４ａ〜２６ａを有することと、分割リーフ板２５，２６が照射方向Ｙにスライドすることにより、全体として中性子が入射してくる方向をより広くとることができる。図５（ａ）では、患者Ｐの首部Ｇに存在する患部Ｔ（たとえば腫瘍）に中性子線を照射する場合について示している。患者Ｐの首部Ｇは、顎部Ｈと肩部Ｅとの間にある。このような場合でも、患者Ｐの体表Ｐａに密着するように分割リーフ板２５，２６がスライドすることによって体表面とコリメータ２０の間隙からの中性子の散逸を防止することができる。これらの効果によって高い線量率照射が可能となり照射の短時間化が図られる。さらには、中性子の入射側において斜めにカットされたテーパー構造を有するため、入射する中性子の方向を広く取ることができ、患部Ｔへの照射に寄与する可能性のある中性子を多く利用することができる。

一方、図５（ｂ）に示される従来のコリメータ５０では、リーフ板と患者Ｐの体表Ｐａとの間隙から中性子が散逸してしまい、中性子線源が無駄になってしまう。

コリメータの基本的役割は、照射領域以外の放射線をカットし正常組織への曝射を無視できる量以下にすることである。従来の放射線治療（例えば、Ｘ線治療や陽子線治療）は基本的に一点から放射され直進する放射線を照射領域に合わせてコリメートするもので、平板状のコリメータを照射体表面から数ｃｍ離れたところにセットする。中性子の場合、原子炉であっても加速器であってもそのほとんどは散乱線でありコリメータに比べて大変大きな領域からコリメータ方向に降り注ぐものを利用することになる。中性子の場合、点線源ではなく体積線源となるため、腫瘍からコリメータ開孔を見込む角度（立体角）が大きく、より広い線源領域からの中性子を利用できることが線量率を大きくするための条件となる。同時にコリメータと照射体表面との間隙からの中性子の散逸を防止できればその成分の線量率の増加に反映でき、散逸した中性子が領域外の部分を曝射することを避けることができる。この中性子の利用効率の上昇が本発明の実施形態に係る中性子コリメータ６，２０の１つの効果である。もう１つの効果は、照射領域外の部分をカットし正常組織の被ばくを低減すること、並びにこの低減措置と相反する線量率増大の要求との相関を考慮した照射の最適化を諮ることである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。

例えば、分割リーフ板は、２枚または３枚に限られず４枚以上であってもよい。分割リーフ板が３枚以上である場合、最も外側（左右方向Ｘにおけるコリメータホルダ１１側）の分割リーフ板以外のものを照射方向Ｙにスライド可能とすることができる。なお、最も内側（照射野Ｆ側）の分割リーフ板だけを照射方向Ｙにスライド可能としてもよい。また、リーフ板１３Ａおよびリーフ板１３Ｂの分割リーフ板１４，１５にそれぞれ接続された駆動機構を備えてもよい。駆動機構としては、たとえば、ローラとモータ、またはピストン等を用いることができる。駆動機構により、リーフ板１３Ａ，１３Ｂの移動および位置決めを自動化することができる。

照射方向支持部は、分割リーフ板１４に設けられた１４としても良く、分割リーフ板１４の端部に別部材として支持機構を設けても良い。コリメータ台４は、独立して設けられていなくても良く、例えば遮蔽壁Ｗや減速装置３にコリメータを支持する部分を設けても良い。

さらには、ホウ素化合物を用いるＢＮＣＴに限られず、他の元素を用いたＮＣＴに適用してもよい。例えば、中性子とガドリニウム（^１５７Ｇｄ等）との核反応を利用した治療法に用いられるコリメータとしても、本発明を適用することができる。中性子線発生部から得られた中性子線の速度が治療に適した速度である場合には、減速装置は不要である。

１…中性子線照射装置、６，２０…コリメータ、１３Ａ，１３Ｂ…リーフ板、１４，１５…分割リーフ板、Ｆ…照射野（照射範囲）、Ｐ…患者（被照射体）、Ｔ…患部（照射目標）、Ｘ…左右方向（第２方向）、Ｙ…照射方向、Ｚ…上下方向（第１方向）。

Claims (5)

1. 被照射体における照射目標に合わせて中性子線の照射範囲を設定する中性子捕捉療法用コリメータであって、
   中性子線の照射方向と直交する第１方向に重ねられた複数のリーフ板を備え、
   複数の前記リーフ板のうち少なくとも一部のリーフ板は、前記照射方向に直交し且つ前記第１方向に直交する第２方向に沿ってスライド可能であると共に、前記照射方向にスライド可能である
   ことを特徴とする中性子捕捉療法用コリメータ。
2. 前記少なくとも一部のリーフ板は、前記第２方向に分割された複数の分割リーフ板を有し、
   複数の前記分割リーフ板は、前記照射方向にそれぞれ独立してスライド可能である
   ことを特徴とする請求項１記載の中性子捕捉療法用コリメータ。
3. 被照射体における照射目標に合わせて中性子線の照射範囲を設定する中性子捕捉療法用コリメータであって、
   中性子線の照射方向と直交する第１方向に複数枚重ねられると共に、複数枚のうち少なくとも一部は前記照射方向及び前記第１方向と直交する第２方向に少なくとも４つの分割リーフ板に分割されたリーフ板と、
   前記リーフ板を第２方向に沿ってスライド可能に支持する第２方向支持部と、
   前記第２方向に分割された分割リーフ板のうちの内側の分割リーフ板を前記照射方向に沿ってスライド可能に支持する照射方向支持部と、
   を備えたことを特徴とする中性子捕捉療法用コリメータ。
4. 前記照射方向支持部は、前記照射方向に沿ってスライド可能に支持された分割リーフ板に隣接する前記分割リーフ板に設けられると共に、前記照射方向に沿ってスライド可能に支持された分割リーフ板の端部を係止する係止部である
   ことを特徴とする請求項３に記載の中性子捕捉療法用コリメータ。
5. 中性子線を発生させる中性子線発生部と、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の中性子捕捉療法用コリメータと、
   前記中性子捕捉療法用コリメータを支持するコリメータ支持部と、
   を備えることを特徴とする中性子捕捉療法装置。

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