JP2016077812A - 中性子捕捉療法装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より高い精度での中性子線の照射が可能な中性子捕捉療法装置を提供する。
【解決手段】中性子捕捉療法装置１では、第２のＲＢＥ値を測定して、第１のＲＢＥ値に基づいて作成された治療計画を第２のＲＢＥ値に基づいて補正した後に、被照射体に対して照射する。これにより、当初の治療計画の作成に用いられた第１のＲＢＥ値に対して第２のＲＢＥ値が変動していたとしても、治療計画を補正した後に中性子線を照射するため高い精度での中性子線の照射が可能となった。
【選択図】図１

Description

本発明は、中性子捕捉療法装置に関する。

がん治療等における放射線治療の１つとして、中性子線の照射により腫瘍の治療を行う中性子捕捉療法がある。中性子捕捉療法では、例えばホウ素等の患者への腫瘍集積性を持たせた中性子捕捉元素化合物を事前に患者へ投与する。その後、患者の腫瘍に対して中性子を照射することにより、中性子と中性子捕捉元素化合物が反応して放射線が発生し、腫瘍の治療が行われる。

このような中性子捕捉療法で用いられる中性子捕捉療法装置として、特許文献１には、照射対象に向けて中性子線を出射する中性子出射装置と、中性子線を集束し中性子線の指向性を高めるコリメータとを備えた治療用中性子照射装置が記載されている。

中性子捕捉療法では、一般的に、被照射体としての患者に対して照射する中性子線の線量分布等を考慮した治療計画を予め作成する。そして、作成された治療計画に基づいて中性子線が患者に照射される。治療計画において重要となる中性子線の線量分布を計算する際には、生物に対する中性子線の効果を示す値である生物学的効果比（Relative Biological Effectiveness：ＲＢＥ）が用いられる。

特開２００４−２３３１６８号公報

従来、治療計画の作成には、中性子捕捉療法を行うための装置を設置する際に測定されたＲＢＥ、又は、長期点検時に測定されたＲＢＥが用いられている。しかしながら、ＲＢＥは周辺環境等によって変動する可能性がある。仮にＲＢＥが変動している状態で中性子線を照射すると、治療計画で想定していた照射条件とは異なる条件で中性子線を患者に対して照射することになる。このように、従来の中性子捕捉療法では、中性子線の照射精度の向上の余地がある。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、より高い精度での中性子線の照射が可能な中性子捕捉療法装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る中性子捕捉療法装置は、中性子線を被照射体に照射する中性子捕捉療法装置であって、予め設定した第１のＲＢＥ値に基づき作成された治療計画を記憶する治療計画記憶部と、第２のＲＢＥ値を測定するＲＢＥ値測定部と、第２のＲＢＥ値に基づいて治療計画を補正する治療計画補正部と、補正後の治療計画に基づき、被照射体へ中性子線を照射する中性子線照射部と、を備えることを特徴とする。

上記の中性子捕捉療法装置によれば、ＲＢＥ値測定部において新たに測定された第２のＲＢＥ値に基づいて、治療計画補正部において第１のＲＢＥ値に基づいて作成された治療計画の補正を行うため、治療計画の作成以降にＲＢＥが変動している場合であっても、高い精度での中性子線の照射が可能となる。

ここで、治療計画補正部は、治療計画により定められる中性子線の照射時間に［（第２のＲＢＥ値）／（第１のＲＢＥ値）］を乗じて、当該照射時間を補正する態様とすることができる。

この場合、中性子線の照射線量をより簡便に且つ確実に補正することができる。

本発明によれば、より高い精度での中性子線の照射が可能な中性子捕捉療法装置が提供される。

本発明の実施形態に係る中性子捕捉療法装置を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係る中性視線捕捉療法装置における治療計画の補正に関する手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係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）を用いたがん治療などを行うために用いられる装置であり、ホウ素（^１０Ｂ）が投与された被照射体としての患者５０の腫瘍へ中性子線Ｎを照射する。

中性子捕捉療法装置１は、サイクロトロン２を備えている。サイクロトロン２は、荷電粒子を加速して荷電粒子線Ｒを作り出す加速器である。このサイクロトロン２は、例えば、ビーム半径４０ｍｍ、６０ｋＷ（＝３０ＭｅＶ×２ｍＡ）の荷電粒子線Ｒを生成する能力を有している。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、ライナックなどであってもよい。

サイクロトロン２から出射された荷電粒子線Ｒは、ビームダクト３を通り、ターゲット６へ向かって進行する。このビームダクト３に沿って複数の四極電磁石４及び走査電磁石５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のビーム軸調整を行うものである。また、走査電磁石５は、荷電粒子線Ｒを走査し、ターゲット６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５は、荷電粒子線Ｒのターゲット６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６に照射することにより中性子線Ｎを発生させ、患者５０に向かって出射する。中性子捕捉療法装置１は、ターゲット６、遮蔽体７、減速材８及びコリメータ９を備えている。

また、中性子捕捉療法装置１は、制御部３０を備えている。制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる電子制御ユニットであり、中性子捕捉療法装置１を総合的に制御する。

制御部３０は、治療計画記憶部３１、ＲＢＥ値測定部３２、及び治療計画補正部３３を備えるが、この点については後述する。

ターゲット６は、荷電粒子線Ｒの照射を受けて中性子線Ｎを発生するものである。ここでのターゲット６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、直径１６０ｍｍの円板状を成している。なお、ターゲット６は板状に限らず、他の固体形状や液状のものを用いてもよい。

遮蔽体７は、発生させた中性子線Ｎ、当該中性子線Ｎの発生に伴って生じたガンマ線等の二次的な放射線、及び減速材８により中性子線Ｎを減速（エネルギーを低減）させた際に生じるガンマ線等の二次的な放射線を外部（患者５０が載置される照射室）へ放出されないよう遮蔽するものである。減速材８は、中性子線Ｎを減速（減衰）させて、中性子線Ｎのエネルギーを低減させるものであり、遮蔽体７の内部に設けられている。減速材８は、例えば、中性子線Ｎに含まれる速中性子を主に減速させる第１の減速材８Ａと、中性子線Ｎに含まれる熱外中性子を主に減速させる第２の減速材８Ｂと、からなる積層構造とすることができる。遮蔽体７及び減速材８が、被照射体に対して中性子線Ｎを照射する中性子線照射部として機能する。

コリメータ９は、中性子線Ｎの照射野（中性子線Ｎの進行方向に直交する平面における照射範囲）を整形するものであり、中性子線Ｎが通過する開口９ａを有している。

以上の中性子捕捉療法装置１では、荷電粒子線Ｒがターゲット６に照射され、これに伴いターゲット６が中性子線Ｎを発生させる。ターゲット６によって発生した中性子線Ｎは、減速材８内を通過している際に減速され、減速材８から出射された中性子線Ｎは、コリメータ９を通過して治療台５１上の患者５０に照射される。中性子線Ｎとしては、比較的エネルギーが低い熱中性子線又は熱外中性子線を用いることができる。

ここで、制御部３０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では、制御部３０においてＲＢＥの数値に基づく治療計画の補正を行い、補正後の治療計画に基づいて患者５０に対して中性子線Ｎを照射する制御を行うことを特徴とする。

制御部３０の治療計画記憶部３１は、中性子線の照射対象となる患者の治療計画を記憶する機能を有する。治療計画記憶部３１にて記憶される治療計画は、予め設定されたＲＢＥの数値（第１のＲＢＥ値）に基づいて中性子線の線量分布が計算されたものである。具体的には、ＲＢＥの数値（第１のＲＢＥ値）は、中性子捕捉療法装置１の設置時又は半年〜１年毎程度に実施される点検時に測定されたものである。なお、後述の治療計画の補正に第１のＲＢＥ値が用いられるので、治療計画に当該治療計画の作成に用いられた第１のＲＢＥ値を特定する情報が含まれていることが好ましい。このような情報としては、第１のＲＢＥ値自体のほか、例えば第１のＲＢＥ値を識別する情報を治療計画に付与すると共に、制御部３０側で第１のＲＢＥ値を識別する情報に対応する第１のＲＢＥ値を保持する構成等が挙げられる。

治療計画の作成自体は中性子捕捉療法装置１で行われてもよいし、他の装置で行われてもよい。他の装置で治療計画が作成された場合、作成された治療計画を中性子捕捉療法装置１が取得して治療計画記憶部３１において記憶する。

ＲＢＥ値測定部３２は、中性子捕捉療法装置１において、患者に対する中性子線の照射を行う前にＲＢＥの数値（第２のＲＢＥ値）を測定する機能を有する。ここでの第２のＲＢＥ値の測定は、患者に対して治療計画に基づいた中性子線の照射を行う直前に行うことが好ましい。一般的に、治療計画は、患者への中性子線の照射の１〜数日前に作成される。本実施形態における第２のＲＢＥ値の測定は、治療計画の作成時以降であって、患者への中性子線の照射前に行われる。例えば、第２のＲＢＥ値の測定は、当該患者への治療（中性子線の照射）当日の朝に行うことができる。

第２のＲＢＥ値は、中性子捕捉療法装置１を用いて物理的に算出することができる。第２のＲＢＥ値の物理的な算出方法を以下に３つ示す。

第１の方法としては、中性子捕捉療法装置１における放射線のエネルギー分布を検出器によって測定し、これに基づいてＲＢＥ値を算出する方法が挙げられる。一般的にＲＢＥ値は線量率（電流値）の変化に応じて変動し、線量率が高くなるとＲＢＥ値が大きくなることが知られている。第１の方法では、これを利用して、エネルギー分布の変化及び線量率の変化を用いてＲＢＥ値を算出する。具体的には、人体等価のファントムを用いて、中性子線を出射した状態でのエネルギースペクトル（単位:ｃｏｕｎｔ／ｅＶ）を計測し、測定値をＲＢＥ値に変換する計算モデルを利用する方法である。

第２の方法は、中性子捕捉療法装置１における線エネルギー付与（Liner Energy Transfer：ＬＥＴ）を検出器により測定して、これに基づいてＲＢＥ値を算出する方法が挙げられる。ＲＢＥはＬＥＴに依存して変化することが知られている。第２の方法では、ＲＢＥのＬＥＴ依存性を利用して、ＬＥＴの測定結果からＲＢＥ値を算出する。具体的には、人体等価のファントムを用いて、中性子線を出射した状態でのＬＥＴ（単位：ｋｅＶ／μｍ）を計測し、測定値をＲＢＥ値に変換する計算モデルを利用する方法である。

第３の方法は、中性子捕捉療法装置１における線エネルギー（Liner Energy）を検出器により測定して、これに基づいてＲＢＥ値を算出する方法が挙げられる。ＲＢＥはLiner Energyとの間に対応関係があることがあり、この対応関係はＭＫモデルとして知られている。第３の方法では、ＲＢＥとLiner Energyとの対応関係を利用して、Liner Energyの測定結果からＲＢＥ値を算出する。具体的には、人体等価のファントムを用いて、中性子線を出射した状態でのLiner Energy（単位：ｋｅＶ／μｍ）を計測し、測定値をＲＢＥ値に変換する計算モデルを利用する方法である。

第１〜第３の方法の何れの方法によっても、ＲＢＥ値を算出することができる。なおＲＢＥ値の算出方法は上記の３種類に限定されず、他の方法を用いてもよい。

治療計画補正部３３は、ＲＢＥ値測定部３２で測定された第２のＲＢＥ値に基づいて、治療計画を補正する機能を有する。治療計画を補正する方法は特に限定されないが、例えば、治療計画により定められる中性子線の照射時間に［（第２のＲＢＥ値）／（第１のＲＢＥ値）］を乗じて照射時間を補正する方法が挙げられる。このように補正することで、補正後の治療計画では、第２のＲＢＥ値に基づいた照射時間が設定されるため、患者に対して照射する中性子線の線量をより高い精度で制御することができる。

なお、ＲＢＥ値測定部３２で測定された第２のＲＢＥ値と、治療計画の作成時に用いられた第１のＲＢＥ値との差が小さい場合には補正を不要とする構成としてもよい。

上記の中性子捕捉療法装置１による治療計画の修正及び照射に関する一連の処理について、図２を参照しながら説明する。まず、制御部３０の治療計画記憶部３１は治療計画を取得し（Ｓ０１）、治療計画記憶部３１にて保存する。次に、当該患者に対して治療計画に基づいた治療を行う前に、第２のＲＢＥ値の測定を行う（Ｓ０２）。第２のＲＢＥ値の測定方法は、上述の第１〜第３の方法等を用いることができる。

次に、得られた第２のＲＢＥ値が、当初の治療計画に用いられた第１のＲＢＥ値と差があるか判定する（Ｓ０３）。具体的には、例えば、第１のＲＢＥ値と第２のＲＢＥ値との差が所定の閾値よりも大きいか否かに基づいて判定を行うことができる。ここで、第２のＲＢＥ値が第１のＲＢＥ値との差がある（Ｓ０３−ＹＥＳ）と判定された場合には、当初の治療計画について、第１のＲＢＥ値及び第２のＲＢＥ値に基づいた補正を行う（Ｓ０４）。

その後、治療計画に基づいて患者に中性子線の照射が行われる（Ｓ０５）。第２のＲＢＥ値が第１のＲＢＥ値との差がない（Ｓ０３−ＮＯ）と判定された場合には、当初の治療計画に基づいて中性子線の照射が行われる。また、第２のＲＢＥ値が第１のＲＢＥ値との差がある（Ｓ０３−ＹＥＳ）と判定された場合には、補正後の治療計画に基づいて中性子線の照射が行われる。以上により、中性子捕捉療法装置１による中性子線の照射が完了する。

このように、本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１では、第２のＲＢＥ値を測定して、これに基づいて第１のＲＢＥ値に基づいて作成された治療計画を補正することを特徴とする。

従来の中性子捕捉療法装置では、設置時又は点検時に測定される第１のＲＢＥ値に基づいて治療計画を作成することが一般的であった。しかしながら、ＲＢＥは周辺の環境に応じて変化する可能性がある。具体的には、荷電粒子線Ｒに係る照射電流値の日間変動、治療台近傍のレイアウト、気候の変化等がＲＢＥに影響を与えることが考えられる。特に中性子線は、周辺環境の変化（場の変化）の影響でＲＢＥが僅かながら（最大数％程度）変動する可能性が考えられる放射線である。

従来から、患者に対する中性子線の過度の照射とならないように治療計画を作成しているので、仮にＲＢＥ値が大きくなっていたとしても、患者に対して過度に中性子線を照射することは考えられない。しかしながら、ＲＢＥ値が小さくなっていた場合には、患者への１回の照射に対する治療効果が小さくなってしまうことが考えられる。

また、治療計画を作成する際には、ＲＢＥに基づいて患者への影響を検討した上で、中性子線の照射線量を決定する。したがって、中性子線の照射線量をより高い精度で制御しようとすると、ＲＢＥが変動した場合には、治療計画を再度作成することが望まれる。しかしながら、治療計画自体を再度作成することは、治療計画作成に係る時間及び作業量等を考えると現実的ではなかった。

これに対して、本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１では、ＲＢＥ値測定部３２によって新たに測定された第２のＲＢＥ値に基づいて治療計画の補正を行うため、治療計画の再作成よりもはるかに簡便な作業で、高い精度での中性子線の照射が可能となった。

特に、治療計画により定められる中性子線の照射時間に［（第２のＲＢＥ値）／（第１のＲＢＥ値）］を乗じて照射時間を補正する構成とすることで、中性子線の照射線量をより簡便に且つ確実に補正することができる。

以上、本発明の一実施形態に係る中性子捕捉療法装置１について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上記実施形態では、加速器から出射された荷電粒子線をターゲット６へ照射して中性子を生成する中性子捕捉療法装置１について説明したが、原子炉にて中性子を生成する装置にも適用することができる。

１…中性子捕捉療法装置、２…サイクロトロン、３…ビームダクト、４…四極電磁石、５…走査電磁石、６…ターゲット、７…遮蔽体、８…減速材 ９…コリメータ、３０…制御部、３１…治療計画記憶部、３２…ＲＢＥ値測定部、３３…治療計画補正部。

Claims (2)

1. 中性子線を被照射体に照射する中性子捕捉療法装置であって、
   予め設定した第１のＲＢＥ値に基づき作成された治療計画を記憶する治療計画記憶部と、
   第２のＲＢＥ値を測定するＲＢＥ値測定部と、
   前記第２のＲＢＥ値に基づいて前記治療計画を補正する治療計画補正部と、
   補正後の前記治療計画に基づき、前記被照射体へ中性子線を照射する中性子線照射部と、
   を備える中性子捕捉療法装置。
2. 前記治療計画補正部は、前記治療計画により定められる中性子線の照射時間に［（第２のＲＢＥ値）／（第１のＲＢＥ値）］を乗じて、当該照射時間を補正する請求項１記載の中性子捕捉療法装置。
   

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