JP2017042311A - Neutron capture therapy system and control method for neutron capture therapy system - Google Patents

Neutron capture therapy system and control method for neutron capture therapy system Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the accuracy in calculating the concentration of a boron-containing agent.SOLUTION: A neutron capture therapy system 1 for projecting a neutron beam N onto a patient M who is administered with a boron-containing agent comprises: a neutron beam projection unit 4 for projecting the neutron beam N to the patient M; a gamma ray information acquisition unit 30 for acquiring first gamma ray information about the gamma ray G discharged from the patient M by the projection of the neutron beam N; and an agent concentration calculation unit 40 for calculating the concentration of the agent in the body of the patient M, using the first gamma ray information. The gamma ray information acquisition unit 30 includes a pair of detectors 31a, 31b arranged in paired positions across a region R where the patient M rests. The agent concentration calculation unit 40 calculates the concentration of the agent, using third gamma ray information, the third gamma ray information being obtained by excluding, from the first gamma ray information, second gamma ray information which is about gamma rays of a given energy respectively detected by the detectors 31a, 31b at the simultaneous time.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、中性子捕捉療法システム及び当該システムの制御方法に関する。   The present invention relates to a neutron capture therapy system and a control method for the system.

がん治療等における放射線治療法の1つとして、中性子線の照射によりがん治療を行うホウ素中性子捕捉療法(BNCT;Boron Neutron Capture Therapy)がある。ホウ素中性子捕捉療法では、ホウ素を含む薬剤を投与した患者の患部に中性子線を照射することで、がん細胞内でホウ素と中性子とが反応してアルファ線等が放出される。このアルファ線等によりがん細胞等が破壊される。   As one of radiotherapy methods in cancer treatment or the like, there is boron neutron capture therapy (BNCT) that performs cancer treatment by irradiation of neutron beams. In boron neutron capture therapy, irradiating a patient with a boron-containing drug with neutron rays causes boron and neutrons to react in the cancer cells to release alpha rays and the like. Cancer cells and the like are destroyed by the alpha rays.

国際公開第2012/014671号International Publication No. 2012/014671

ホウ素中性子捕捉療法は、中性子線とホウ素との反応を利用するため、患者体内の薬剤濃度をリアルタイムに測定することが望まれる。薬剤濃度の測定方法には、例えば、患者から血液を採取して、当該血液中における薬剤濃度を測定する方法がある。しかし、この方法では、1回の測定に15分程度の時間を要するため、患者体内の薬剤濃度をリアルタイムに測定することができない。   Since boron neutron capture therapy utilizes the reaction between neutrons and boron, it is desirable to measure the drug concentration in the patient in real time. As a method for measuring the drug concentration, for example, there is a method of collecting blood from a patient and measuring the drug concentration in the blood. However, in this method, since it takes about 15 minutes for one measurement, the drug concentration in the patient cannot be measured in real time.

そこで、薬剤濃度をリアルタイムに測定する方法として、断層画面を利用して患者体内に投与した放射性同位元素の分布を評価するシングルフォトエミッション法(SPECT法)の適用が検討されている。ホウ素中性子捕捉療法にSPECT法を適用する場合には、中性子線とホウ素との反応によって生じるガンマ線を利用する。しかし、患者に中性子線を照射すると、中性子線とホウ素との反応に伴うガンマ線の他に別の要因に伴うガンマ線も発生する。従って、SPECT法を用いてガンマ線を測定することでは、薬剤濃度の算出精度を向上させ難かった。   Therefore, as a method for measuring the drug concentration in real time, application of a single photoemission method (SPECT method) for evaluating the distribution of radioisotopes administered into a patient using a tomographic screen has been studied. When the SPECT method is applied to boron neutron capture therapy, gamma rays generated by the reaction between neutron rays and boron are used. However, when a patient is irradiated with neutrons, in addition to gamma rays associated with the reaction between neutron rays and boron, gamma rays associated with other factors are also generated. Therefore, it is difficult to improve the calculation accuracy of the drug concentration by measuring gamma rays using the SPECT method.

本発明は、ホウ素を含む薬剤濃度の算出精度の向上を図ることが可能な中性子捕捉療法システム及び当該システムの制御方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the neutron capture therapy system which can aim at the improvement of the calculation precision of the chemical | medical agent containing boron, and the control method of the said system.

本発明の一形態は、ホウ素を含む薬剤が投与された被照射体へ中性子線を照射する中性子捕捉療法システムであって、被照射体へ中性子線を照射する中性子線照射部と、中性子線の照射により被照射体から放出されるガンマ線に関する第1のガンマ線情報を取得するガンマ線情報取得部と、第1のガンマ線情報を利用して、被照射体内における薬剤の濃度を算出する薬剤濃度算出部と、を備え、ガンマ線情報取得部は、被照射体が配置される領域を挟んで対となる位置に設けられた一対の検出器を有し、薬剤濃度算出部は、第1のガンマ線情報から検出器のそれぞれで同時時刻に検出された所定のエネルギーのガンマ線に関する第2のガンマ線情報が除かれた第3のガンマ線情報を利用して、薬剤の濃度を算出する。   One aspect of the present invention is a neutron capture therapy system for irradiating an irradiated body to which an agent containing boron is administered with a neutron capture therapy system, a neutron beam irradiation unit for irradiating the irradiated body with a neutron beam, A gamma ray information acquisition unit that acquires first gamma ray information related to gamma rays emitted from the irradiated body by irradiation, and a drug concentration calculation unit that calculates the concentration of the drug in the irradiated body using the first gamma ray information; The gamma ray information acquisition unit includes a pair of detectors provided at a pair of positions across the region where the irradiated object is disposed, and the drug concentration calculation unit detects from the first gamma ray information. The concentration of the drug is calculated using the third gamma ray information obtained by removing the second gamma ray information relating to the gamma ray of the predetermined energy detected at the same time in each of the vessels.

ホウ素を含む薬剤が投与された被照射体に中性子線を照射すると、薬剤と中性子線との反応に伴うガンマ線と、別の要因に伴う成分を含むガンマ線とが発生する。中性子捕捉療法システムは、薬剤と中性子線との反応に伴うガンマ線の線量を利用して薬剤濃度を算出するが、別の要因に伴う成分を含むガンマ線は薬剤濃度の算出においてノイズになり得る。中性子捕捉療法システムにおいて、ノイズになり得るガンマ線の情報は、一対の検出器のそれぞれに対して同時時刻に入射した所定のエネルギーのガンマ線に関する第2のガンマ線情報として取得され、第1のガンマ線情報から除かれている。従って、第2のガンマ線情報が除かれた第3のガンマ線情報は、ノイズとなり得るガンマ線に関する情報が除かれている。そして、薬剤濃度算出部は、ノイズとなり得るガンマ線に関する情報が除かれた第3のガンマ線情報を利用して、薬剤の濃度を算出しているので、リアルタイム計測における薬剤濃度の算出精度を向上させることができる。   When irradiating a subject to which a drug containing boron is administered with neutron rays, gamma rays accompanying the reaction between the drug and neutron rays and gamma rays containing components due to other factors are generated. The neutron capture therapy system calculates the drug concentration using the dose of gamma rays associated with the reaction between the drug and the neutron beam. However, gamma rays including components due to other factors can be noise in the calculation of the drug concentration. In the neutron capture therapy system, information on gamma rays that can be noise is acquired as second gamma ray information relating to gamma rays of a predetermined energy incident on each of the pair of detectors at the same time, and is obtained from the first gamma ray information. It is excluded. Therefore, the third gamma ray information from which the second gamma ray information is removed excludes information on gamma rays that can be noise. The drug concentration calculation unit calculates the drug concentration by using the third gamma ray information from which information related to gamma rays that can be noise is removed, so that the calculation accuracy of the drug concentration in real-time measurement is improved. Can do.

また、所定のエネルギーは、511keVであり、第3のガンマ線情報は、478keVのエネルギーを有するガンマ線に関する情報であってもよい。被照射体に中性子線が照射されると、被照射体内に取り込まれたホウ素と中性子線とが反応して、アルファ線及びリチウムが放出される。放出されたリチウムからは、エネルギーが478keVであるガンマ線が放出される。従って、エネルギーが478keVであるガンマ線の線量は、ホウ素を含む薬剤濃度に対応している。一方、被照射体に中性子線が照射されると、被照射体に含まれた粒子と中性子線との反応により電子及び陽電子が発生し、また、中性子線と粒子(水素、窒素等)との反応により生じる高エネルギー(1MeV以上)のガンマ線と物質(被照射体や装置中の鉛等の構造物)との反応により電子及び陽電子が発生する。そして、これらの電子および陽電子の対消滅が生じる。この対消滅では、エネルギーが511keVであるガンマ線が放出される。この対生成は、ホウ素とは別の粒子と中性子線とが反応して生じることもある。従って、エネルギーが511keVであるガンマ線は、薬剤と中性子線との反応とは別の要因に伴う成分を含むため、エネルギーが511keVであるガンマ線は、薬剤濃度を算出する場合にはノイズとなり得る。そこで、中性子捕捉療法システムでは、ノイズとなり得るエネルギーが511keVであるガンマ線に関する情報を除き、薬剤と中性子線との反応に伴うエネルギーが478keVであるガンマ線に関する情報を利用しているので、ホウ素を含む薬剤濃度の算出精度を向上させることができる。   The predetermined energy may be 511 keV, and the third gamma ray information may be information regarding gamma rays having an energy of 478 keV. When the irradiated body is irradiated with a neutron beam, boron and neutron beam taken into the irradiated body react to release alpha rays and lithium. Gamma rays having an energy of 478 keV are emitted from the released lithium. Therefore, the dose of gamma rays with an energy of 478 keV corresponds to the drug concentration containing boron. On the other hand, when the irradiated object is irradiated with a neutron beam, electrons and positrons are generated by the reaction between the particles contained in the irradiated object and the neutron beam, and the neutron beam and particles (hydrogen, nitrogen, etc.) Electrons and positrons are generated by the reaction between high energy (1 MeV or more) gamma rays generated by the reaction and substances (structures such as lead in the irradiated object and apparatus). And the annihilation of these electrons and positrons occurs. In this pair annihilation, gamma rays having an energy of 511 keV are emitted. This pair production may be caused by a reaction between a particle other than boron and a neutron beam. Therefore, since the gamma ray whose energy is 511 keV includes a component accompanying a factor different from the reaction between the drug and the neutron beam, the gamma ray whose energy is 511 keV can be a noise when calculating the drug concentration. Therefore, in the neutron capture therapy system, except for information on gamma rays whose energy that can be noise is 511 keV, information on gamma rays whose energy associated with the reaction between the drug and neutron rays is 478 keV. Concentration calculation accuracy can be improved.

また、ガンマ線情報取得部は、被照射体が配置される領域と検出器との間に配置されたコリメータを更に備えてもよい。このコリメータは、被照射体から放出されるガンマ線を透過し、被照射体に由来しないガンマ線を遮蔽する。従って、検出器から出力されるガンマ線情報の信号ノイズ比を高めることができる。   The gamma ray information acquisition unit may further include a collimator disposed between the region where the irradiated object is disposed and the detector. The collimator transmits gamma rays emitted from the irradiated body and shields gamma rays not derived from the irradiated body. Therefore, the signal-to-noise ratio of the gamma ray information output from the detector can be increased.

本発明の別の形態は、ホウ素を含む薬剤が投与された被照射体へ中性子線を照射する中性子捕捉療法システムの制御方法であって、被照射体へ中性子線を照射する工程と、被照射体が配置される領域を挟んで対となる位置に設けられた一対の検出器を利用して、中性子線の照射により被照射体から放出されるガンマ線に関する第1のガンマ線情報を取得する工程と、第1のガンマ線情報から検出器のそれぞれで同時時刻に検出された所定のエネルギーのガンマ線に関する第2のガンマ線情報が除かれた第3のガンマ線情報を利用して、薬剤の濃度を算出する工程と、を有する。   Another aspect of the present invention is a method for controlling a neutron capture therapy system for irradiating an irradiated body to which an agent containing boron is administered, the step of irradiating the irradiated body with a neutron beam, Obtaining a first gamma ray information relating to a gamma ray emitted from the irradiated body by irradiation with a neutron beam using a pair of detectors provided at a pair of positions across the region where the body is disposed; The step of calculating the concentration of the drug using the third gamma ray information obtained by removing the second gamma ray information relating to the gamma ray of the predetermined energy detected at the same time by each of the detectors from the first gamma ray information. And having.

この制御方法によれば、中性子捕捉療法システムと同様に、リアルタイム計測におけるホウ素を含む薬剤濃度の算出精度を向上させることができる。   According to this control method, similarly to the neutron capture therapy system, it is possible to improve the calculation accuracy of the drug concentration containing boron in real-time measurement.

本発明によれば、ホウ素を含む薬剤濃度の算出精度の向上を図ることが可能な中性子捕捉療法システム及び当該システムの制御方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the neutron capture therapy system which can aim at the improvement of the calculation precision of the chemical | medical agent containing boron, and the control method of the said system are provided.

本発明の一実施形態の中性子捕捉療法システムを示す概略図である。It is the schematic which shows the neutron capture therapy system of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の中性子捕捉療法システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the neutron capture therapy system of one Embodiment of this invention. 図1における薬剤濃度算出部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the chemical | medical agent concentration calculation part in FIG. 本発明の一実施形態における中性子捕捉療法システムの制御方法の主要なステップを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the main steps of the control method of the neutron capture therapy system in one Embodiment of this invention. 患者から放出されるガンマ線のスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the spectrum of the gamma ray emitted from a patient. 変形例に係る中性子捕捉療法システムが備えるガンマ線情報取得部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the gamma ray information acquisition part with which the neutron capture therapy system which concerns on a modification is provided.

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1に示される中性子捕捉療法システム1は、ホウ素中性子捕捉療法を用いたがん治療を行うシステムである。中性子捕捉療法システム1は、例えばホウ素(10B)を含む薬剤が投与された患者(被照射体)Mの腫瘍に中性子線Nを照射する。 A neutron capture therapy system 1 shown in FIG. 1 is a system that performs cancer treatment using boron neutron capture therapy. The neutron capture therapy system 1 irradiates a tumor of a patient (irradiated body) M, for example, to which a drug containing boron ( 10 B) is administered with neutron beams N.

中性子捕捉療法システム1は、加速器2、ビーム輸送装置3、中性子線照射部4、及び薬剤投与部17を備える。加速器2は例えばサイクロトロンである。加速器2は、水素イオン等の荷電粒子を加速して、陽子線(陽子ビーム)を荷電粒子線Pとして作り出す。ここで加速器2は、例えば、ビーム半径が40mmであり、60kW(=40MeV×2mA)の荷電粒子線Pを生成する能力を有する。なお、加速器2は、サイクロトロンに限られず、例えばシンクロトロン、シンクロサイクロトロン、ライナック等でもよい。   The neutron capture therapy system 1 includes an accelerator 2, a beam transport device 3, a neutron beam irradiation unit 4, and a drug administration unit 17. The accelerator 2 is, for example, a cyclotron. The accelerator 2 accelerates charged particles such as hydrogen ions to produce a proton beam (proton beam) as a charged particle beam P. Here, for example, the accelerator 2 has a beam radius of 40 mm and has a capability of generating a charged particle beam P of 60 kW (= 40 MeV × 2 mA). The accelerator 2 is not limited to a cyclotron, and may be, for example, a synchrotron, a synchrocyclotron, a linac, or the like.

加速器2から出射された荷電粒子線Pは、ビーム輸送装置3に導入される。ビーム輸送装置3は、ビームダクト5、四極電磁石6、電流モニタ7及び走査電磁石8を有する。ビームダクト5の一端側には加速器2が接続され、ビームダクト5の他端側には中性子線照射部4が接続される。荷電粒子線Pは、ビームダクト5内を通り、中性子線照射部4に向かって進行する。   The charged particle beam P emitted from the accelerator 2 is introduced into the beam transport device 3. The beam transport device 3 includes a beam duct 5, a quadrupole electromagnet 6, a current monitor 7, and a scanning electromagnet 8. The accelerator 2 is connected to one end side of the beam duct 5, and the neutron beam irradiation unit 4 is connected to the other end side of the beam duct 5. The charged particle beam P travels through the beam duct 5 toward the neutron beam irradiation unit 4.

四極電磁石6は、ビームダクト5に沿って複数設けられ、電磁石を用いて荷電粒子線Pのビーム軸調整を行う。電流モニタ7は荷電粒子線Pの電流値(電荷、照射線量率)をリアルタイムで検出する。電流モニタ7には、荷電粒子線Pに影響を与えずに電流測定可能な非破壊型のDCCT(DC Current Transformer)が用いられている。すなわち、電流モニタ7は、荷電粒子線Pに接触することなく(非接触で)、荷電粒子線Pの電流値を検出することができる。なお、「線量率」とは、単位時間当たりの線量を意味する。   A plurality of quadrupole electromagnets 6 are provided along the beam duct 5 and adjust the beam axis of the charged particle beam P using the electromagnets. The current monitor 7 detects the current value (charge, irradiation dose rate) of the charged particle beam P in real time. The current monitor 7 uses a non-destructive DCCT (DC Current Transformer) capable of measuring current without affecting the charged particle beam P. That is, the current monitor 7 can detect the current value of the charged particle beam P without contacting the charged particle beam P (without contact). “Dose rate” means a dose per unit time.

電流モニタ7は、具体的には、中性子線照射部4のターゲット9に照射される荷電粒子線Pの電流値を精度よく検出するため、四極電磁石6による影響を排除すべく、四極電磁石6より下流側(荷電粒子線Pの下流側)で走査電磁石8の直前に設けられている。すなわち、走査電磁石8はターゲット9に対して常時同じところに荷電粒子線Pが照射されないように走査するため、電流モニタ7を走査電磁石8よりも下流側に配設するには大型の電流モニタ7が必要となる。これに対し、電流モニタ7を走査電磁石8よりも上流側に設けることで、電流モニタ7を小型化することができる。   Specifically, the current monitor 7 uses a quadrupole electromagnet 6 to eliminate the influence of the quadrupole electromagnet 6 in order to accurately detect the current value of the charged particle beam P irradiated to the target 9 of the neutron beam irradiation unit 4. It is provided immediately before the scanning electromagnet 8 on the downstream side (downstream side of the charged particle beam P). That is, since the scanning electromagnet 8 always scans the target 9 so that the charged particle beam P is not irradiated to the same place, a large current monitor 7 is required to dispose the current monitor 7 downstream of the scanning electromagnet 8. Is required. On the other hand, the current monitor 7 can be reduced in size by providing the current monitor 7 on the upstream side of the scanning electromagnet 8.

走査電磁石8は、荷電粒子線Pを走査させ、ターゲット9に対する荷電粒子線Pの照射制御を行うものである。この走査電磁石8は、荷電粒子線Pのターゲット9に対する照射位置を制御する。   The scanning electromagnet 8 scans the charged particle beam P and controls irradiation of the charged particle beam P to the target 9. The scanning electromagnet 8 controls the irradiation position of the charged particle beam P with respect to the target 9.

中性子線照射部4は、荷電粒子線Pがターゲット9に照射されることにより中性子線Nを発生させ、患者Mに向かって中性子線Nを出射する。中性子線照射部4は、ターゲット9、遮蔽体10、減速材11及びコリメータ12を備えている。   The neutron beam irradiation unit 4 generates a neutron beam N by irradiating the target 9 with the charged particle beam P, and emits the neutron beam N toward the patient M. The neutron beam irradiation unit 4 includes a target 9, a shield 10, a moderator 11, and a collimator 12.

ターゲット9は、荷電粒子線Pの照射を受けて中性子線Nを生成する。ここでのターゲット9は、例えば、ベリリウム(Be)、リチウム(Li)、タンタル(Ta)、又はタングステン(W)等により形成され、例えば直径160mmの円板状を成している。ターゲット9は、円板状に限らず、他の固体形状でもよく、液状のもの(液体金属)を用いてもよい。   The target 9 receives a charged particle beam P and generates a neutron beam N. The target 9 here is made of, for example, beryllium (Be), lithium (Li), tantalum (Ta), tungsten (W), or the like, and has a disk shape with a diameter of 160 mm, for example. The target 9 is not limited to a disk shape, but may be another solid shape or a liquid (liquid metal).

減速材11は、ターゲット9で生成された中性子線Nを減速させて、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11は、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11A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11Bと、からなる積層構造を有している。   The moderator 11 decelerates the energy of the neutron beam N by decelerating the neutron beam N generated by the target 9. The moderator 11 includes a first moderator 11A that mainly decelerates fast neutrons contained in the neutron beam N, and a second moderator 11B that mainly decelerates epithermal neutrons contained in the neutron beam N. It has a laminated structure.

遮蔽体10は、発生させた中性子線N、当該中性子線Nの発生に伴ってターゲット9にて生じたガンマ線等の二次的な放射線、及び中性子線Nが減速材11によって減速される際に減速材11にて生じるガンマ線等の二次的な放射線を遮蔽し、これらの放射線が患者Mが居る照射室側へ放出されることを抑制する。遮蔽体10は、減速材11を囲むように設けられている。   The shield 10 is generated when the moderator 11 decelerates the generated neutron beam N, secondary radiation such as gamma rays generated at the target 9 as the neutron beam N is generated, and the neutron beam N. Secondary radiation such as gamma rays generated in the moderator 11 is shielded, and release of these radiations to the irradiation room side where the patient M is present is suppressed. The shield 10 is provided so as to surround the moderator 11.

コリメータ12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12aを有する。コリメータ12は、例えば中央に開口12aを有するブロック状の部材である。   The collimator 12 shapes the irradiation field of the neutron beam N, and has an opening 12a through which the neutron beam N passes. The collimator 12 is a block-shaped member having an opening 12a at the center, for example.

薬剤投与部17は、患者Mへの中性子線Nの照射中に、患者Mへホウ素(10B)を含む薬剤を投与する。薬剤投与部17は、ホウ素を含む薬剤を送り出す送出部と、患者へ指す針部と、送出部と針部とを接続してホウ素を含む薬剤を輸送する輸送部と、等を有する。中性子線Nとの反応により患者Mの体内のホウ素は減少するため、薬剤投与部17は、中性子線Nの照射中に患者Mへホウ素を供給して補充する。 The drug administration unit 17 administers a drug containing boron ( 10 B) to the patient M while the patient M is irradiated with the neutron beam N. The drug administration unit 17 includes a delivery unit that delivers a drug containing boron, a needle unit that points to the patient, a transport unit that connects the delivery unit and the needle unit, and transports a drug containing boron, and the like. Since boron in the body of the patient M decreases due to the reaction with the neutron beam N, the drug administration unit 17 supplies and replenishes the patient M with boron during irradiation with the neutron beam N.

中性子捕捉療法システム1は制御装置20(図2参照)を備える。制御装置20は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等から構成されており、中性子捕捉療法システム1を総合的に制御する電子制御ユニットである。   The neutron capture therapy system 1 includes a control device 20 (see FIG. 2). The control device 20 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like, and is an electronic control unit that comprehensively controls the neutron capture therapy system 1.

中性子捕捉療法システム1は、ガンマ線情報取得部30と、薬剤濃度算出部40を更に備える。ガンマ線情報取得部30は、患者Mから放出されるガンマ線に関する情報を取得する。薬剤濃度算出部40は、当該情報を利用して、患者Mにおけるホウ素濃度(薬剤濃度)を算出する。これらガンマ線情報取得部30及び薬剤濃度算出部40は、単一エネルギーのガンマ線を測定して、ホウ素濃度の分布を測定するホウ素分布計測システム(PG(Prompt−γ)−SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography))を構成する。   The neutron capture therapy system 1 further includes a gamma ray information acquisition unit 30 and a drug concentration calculation unit 40. The gamma ray information acquisition unit 30 acquires information on gamma rays emitted from the patient M. The drug concentration calculation unit 40 calculates the boron concentration (drug concentration) in the patient M using the information. The gamma ray information acquisition unit 30 and the drug concentration calculation unit 40 measure single energy gamma rays to measure the boron concentration distribution (PG (Prompt-γ) -SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography). )).

ここで、患者Mから放出されるガンマ線について説明する。図5(a)及び図5(b)は、中性子線Nを患者Mに照射したときに患者Mから放出されるガンマ線のスペクトルを示すグラフA1,A2である。図5(b)は、図5(a)のエリアSを拡大したものである。図5(a)及び図5(b)の横軸は、ガンマ線のエネルギーを示す。縦軸は単位時間に検出されたカウント数を示す。図5(a)に示されるように、患者Mに中性子線Nを照射した場合、互いにエネルギーが異なる複数の種類のガンマ線G1〜G5が放出される。これら複数の種類のガンマ線G1〜G5は、第1のガンマ線情報として示される。これらガンマ線G1〜G5のうち、本実施形態では、ガンマ線G1とガンマ線G2に注目する。なお、以下の説明において、患者Mから放出されるガンマ線G1〜G5を、ガンマ線Gと記載する。   Here, the gamma rays emitted from the patient M will be described. FIGS. 5A and 5B are graphs A1 and A2 showing spectra of gamma rays emitted from the patient M when the patient M is irradiated with the neutron beam N. FIG. FIG. 5B is an enlarged view of the area S in FIG. The horizontal axes in FIGS. 5A and 5B indicate the energy of gamma rays. The vertical axis indicates the number of counts detected per unit time. As shown in FIG. 5A, when the patient M is irradiated with the neutron beam N, a plurality of types of gamma rays G1 to G5 having different energy are emitted. The plurality of types of gamma rays G1 to G5 are shown as first gamma ray information. Of these gamma rays G1 to G5, in the present embodiment, attention is paid to the gamma rays G1 and G2. In the following description, gamma rays G1 to G5 emitted from the patient M are referred to as gamma rays G.

ガンマ線G1は、エネルギーが478keVであり、ホウ素(薬剤)と中性子との反応により生じる。具体的には、ホウ素と中性子線Nとが反応すると、アルファ線及びリチウムが放出される。放出されたリチウムは励起状態であり、この励起状態から基底状態へ遷移するときに、エネルギーが478keVであるガンマ線が放出される。このガンマ線G1に関する情報は、第3のガンマ線情報として示される。   The gamma ray G1 has an energy of 478 keV and is generated by a reaction between boron (drug) and neutrons. Specifically, when boron reacts with neutron beam N, alpha rays and lithium are released. The released lithium is in an excited state, and gamma rays having an energy of 478 keV are emitted when transitioning from the excited state to the ground state. Information regarding this gamma ray G1 is indicated as third gamma ray information.

ガンマ線G2は、エネルギーが511keVである。ガンマ線G1(478keV)の近傍に存在する。ガンマ線G2は、一対のガンマ線であり、その進行方法は互いに逆方向(180度)であり、511keVのエネルギーを有する。このガンマ線G2に関する情報は、第2のガンマ線情報として示される。このガンマ線G2は、2つの発生機構が考えられている。まず、第1に、粒子(原子核)と中性子等の反応により生じるβ+崩壊に伴う陽電子に起因するものがある。この場合において、粒子と中性子等との反応は、いずれの元素における原子核が対象になるのか不明である。もう一つは、ガンマ線と物質(被照射体、鉛等の構成物)との相互作用で対生成された陽電子に起因するものである。この場合のガンマ線は、中性子と粒子(水素、窒素等)の反応によって発生し、1MeV以上のエネルギーを有する。この発生機構は、ガンマ線に起因するものであり、物質のあるところではどこでも発生し得る。   The gamma ray G2 has an energy of 511 keV. It exists in the vicinity of the gamma ray G1 (478 keV). The gamma rays G2 are a pair of gamma rays, and their traveling directions are opposite to each other (180 degrees) and have an energy of 511 keV. Information regarding this gamma ray G2 is indicated as second gamma ray information. Two generation mechanisms are considered for this gamma ray G2. First, there are those caused by positrons accompanying β + decay caused by the reaction between particles (nuclei) and neutrons. In this case, it is unclear which element is the target of the reaction between particles and neutrons. The other is due to the positrons generated by the interaction between the gamma rays and the substance (a constituent such as an irradiated body or lead). The gamma rays in this case are generated by the reaction between neutrons and particles (hydrogen, nitrogen, etc.) and have an energy of 1 MeV or more. This generation mechanism is caused by gamma rays and can be generated anywhere there is a substance.

図1に示されるように、ガンマ線情報取得部30は、薬剤濃度算出部40と接続され、取得した第1のガンマ線情報を薬剤濃度算出部40に出力する。ガンマ線情報取得部30は、一対の検出器31a,31bと、コリメータ32と、を有する。検出器31a,31bは、ガンマ線Gを検出した時に、パルス信号のような計数が可能な信号を出力するものであり、シンチレータ、電離箱、その他様々なガンマ線検出機器を使用することができる。検出器31a,31bは、患者Mが配置される領域Rを挟むように、患者Mの腫瘍の近傍おいて配置されている。例えば、検出器31から患者Mまでの距離は、40cm程度である。そして、検出器31a,31bは、コリメータ12の開口12aの中心軸線周りに所定の速度で回転可能に構成されている。   As shown in FIG. 1, the gamma ray information acquisition unit 30 is connected to the drug concentration calculation unit 40 and outputs the acquired first gamma ray information to the drug concentration calculation unit 40. The gamma ray information acquisition unit 30 includes a pair of detectors 31 a and 31 b and a collimator 32. The detectors 31a and 31b output a signal that can be counted, such as a pulse signal, when a gamma ray G is detected, and scintillators, ionization chambers, and other various gamma ray detection devices can be used. The detectors 31a and 31b are disposed in the vicinity of the tumor of the patient M so as to sandwich the region R where the patient M is disposed. For example, the distance from the detector 31 to the patient M is about 40 cm. The detectors 31 a and 31 b are configured to be rotatable at a predetermined speed around the central axis of the opening 12 a of the collimator 12.

コリメータ32は、患者Mが配置される領域Rと検出器31aとの間に配置され、検出器31aとの相対的な位置関係を維持しつつ、検出器31aと共に回転可能な構成を有する。従って、患者Mから放出されたガンマ線Gは、コリメータ32を介して検出器31aに入射する。コリメータ32は、患者Mに由来しないノイズとなり得るバックグラウンドのガンマ線が検出器31aに入射することを抑制する。コリメータ32は、鉛板により形成された本体と、本体に設けられた複数の細孔と、を有する。細孔は、患者Mから検出器31に向かう方向に沿って、本体を貫通する。なお、コリメータ32は、複数の細孔を有する構成に限定されることはなく、検出器31aに対するバックグラウンドのガンマ線の入射を抑制し得える種々の構成を採用し得る。例えば、コリメータ32は、いわゆるピンホールタイプと呼ばれる構成を有するものであってもよい。   The collimator 32 is disposed between the region R where the patient M is disposed and the detector 31a, and has a configuration capable of rotating together with the detector 31a while maintaining a relative positional relationship with the detector 31a. Accordingly, the gamma rays G emitted from the patient M enter the detector 31a via the collimator 32. The collimator 32 suppresses background gamma rays that may be noise not derived from the patient M from entering the detector 31a. The collimator 32 has a main body formed of a lead plate and a plurality of pores provided in the main body. The pore penetrates the main body along the direction from the patient M toward the detector 31. The collimator 32 is not limited to a configuration having a plurality of pores, and may employ various configurations that can suppress the incidence of background gamma rays on the detector 31a. For example, the collimator 32 may have a so-called pinhole type configuration.

薬剤濃度算出部40は、中性子線Nの照射中に患者Mの体内におけるホウ素濃度をリアルタイムで測定する。薬剤濃度算出部40は、中性子線Nとホウ素との反応で生じるガンマ線G1(478kev)に関する情報(第3のガンマ線情報)を利用して、ホウ素濃度を算出する。図3に示されるように、薬剤濃度算出部40は、同時計数回路41、ノイズ判定部42、カウンタ43及び濃度演算部44を有する。   The drug concentration calculation unit 40 measures the boron concentration in the body of the patient M in real time during irradiation with the neutron beam N. The drug concentration calculation unit 40 calculates the boron concentration by using information (third gamma ray information) regarding the gamma ray G1 (478 kev) generated by the reaction between the neutron beam N and boron. As shown in FIG. 3, the drug concentration calculation unit 40 includes a coincidence counting circuit 41, a noise determination unit 42, a counter 43, and a concentration calculation unit 44.

同時計数回路41は、2個の入力端子41a,41bを有し、入力端子41a,41bの両方へ同時時刻に信号が入力されたときに信号を出力する回路である。ここでいう「同時時刻」とは、厳密な同時時刻に限られることはなく、予め設定された期間内(例えば、10−8秒間)に入力端子41a,41bの両方へ信号が入力された場合も含む。同時計数回路41の入力端子41aには検出器31aが接続され、入力端子41bには検出器31bが接続される。そして、同時計数回路41は、入力端子41a,41bのそれぞれに検出器31a,31bから同時に信号が入力されたとき、信号をノイズ判定部42へ出力する。入力端子41a,41bのいずれか一方に信号が入力されたとき、換言すると、それぞれの入力端子41a,41bへの信号の入力が同時と判定されないときには、信号を出力しない。同時計数回路41から出力される信号は、検出器31a,31bで検出されたガンマ線Gが、対消滅により発生したガンマ線G2(511keV)であることを示す。 The coincidence counting circuit 41 has two input terminals 41a and 41b, and outputs a signal when a signal is input to both the input terminals 41a and 41b at the same time. The “simultaneous time” here is not limited to a strict simultaneous time, and a signal is input to both the input terminals 41a and 41b within a preset period (for example, 10-8 seconds). Including. A detector 31a is connected to the input terminal 41a of the coincidence circuit 41, and a detector 31b is connected to the input terminal 41b. The coincidence counting circuit 41 outputs a signal to the noise determination unit 42 when signals are simultaneously input from the detectors 31a and 31b to the input terminals 41a and 41b, respectively. When a signal is input to one of the input terminals 41a and 41b, in other words, when it is not determined that the signals are input to the input terminals 41a and 41b at the same time, no signal is output. The signal output from the coincidence circuit 41 indicates that the gamma ray G detected by the detectors 31a and 31b is a gamma ray G2 (511 keV) generated by pair annihilation.

ノイズ判定部42は、検出器31a,31bと、同時計数回路41と、カウンタ43とに接続されている。ノイズ判定部42は、同時計数回路41から出力された信号を利用して、検出器31a,31bから入力されたガンマ線信号の取捨選択を行う。ノイズ判定部42は、検出器31a,31bからガンマ線信号が入力され、且つ、同時計数回路41から信号が入力されたとき、検出器31a,31bから入力されたガンマ線信号はノイズであると判定し、当該ガンマ線信号を無視する。すなわち、ノイズ判定部42は、同時計数回路41から出力された信号及びガンマ線信号の入力に対して、何らの信号も出力しない。一方、ノイズ判定部42は、検出器31a,31bの何れか一方からガンマ線信号が入力され、同時計数回路41から信号が出力されないとき、当該ガンマ線信号を無視しない。すなわち、ノイズ判定部42は、検出器31a,31bの何れか一方に入力されたガンマ線信号をカウンタ43に出力する。   The noise determination unit 42 is connected to the detectors 31 a and 31 b, the coincidence circuit 41, and the counter 43. The noise determination unit 42 selects the gamma ray signals input from the detectors 31a and 31b using the signal output from the coincidence counting circuit 41. When the gamma ray signal is input from the detectors 31a and 31b and the signal is input from the coincidence counting circuit 41, the noise determination unit 42 determines that the gamma ray signal input from the detectors 31a and 31b is noise. Ignoring the gamma ray signal. That is, the noise determination unit 42 does not output any signal in response to the input of the signal output from the coincidence counting circuit 41 and the gamma ray signal. On the other hand, when the gamma ray signal is input from one of the detectors 31a and 31b and the signal is not output from the coincidence counting circuit 41, the noise determination unit 42 does not ignore the gamma ray signal. That is, the noise determination unit 42 outputs the gamma ray signal input to one of the detectors 31 a and 31 b to the counter 43.

カウンタ43は、ノイズ判定部42と、濃度演算部44に接続されている。カウンタ43は、ノイズ判定部42から出力されたガンマ線信号の数を数える。そして、所定期間ごとに、カウンタ43は、ガンマ線信号に含まれたエネルギーと、当該エネルギーにおけるカウント数との組み合わせを出力する。   The counter 43 is connected to the noise determination unit 42 and the density calculation unit 44. The counter 43 counts the number of gamma ray signals output from the noise determination unit 42. Then, for each predetermined period, the counter 43 outputs a combination of the energy included in the gamma ray signal and the count number of the energy.

濃度演算部44は、カウンタ43から定期的に出力される情報を利用して、ホウ素濃度を算出する。例えば、濃度演算部44は、ガンマ線信号に含まれたエネルギー値と、当該エネルギーにおけるカウント数とを含む複数の組み合わせデータから、ガンマ線スペクトル(図5参照)を算出する。そして、当該スペクトルにおいて、ガンマ線G1(478keV)をピークとする所定のエネルギ帯域の積分値(線量)を得る。この積分値を利用して、ホウ素濃度を算出する。そして、濃度演算部44は、ホウ素濃度を制御装置20に出力する。   The concentration calculation unit 44 calculates the boron concentration using information periodically output from the counter 43. For example, the concentration calculation unit 44 calculates a gamma ray spectrum (see FIG. 5) from a plurality of combination data including the energy value included in the gamma ray signal and the count number of the energy. Then, in the spectrum, an integrated value (dose) of a predetermined energy band having a peak at gamma ray G1 (478 keV) is obtained. The boron concentration is calculated using this integrated value. Then, the concentration calculation unit 44 outputs the boron concentration to the control device 20.

次に、図4に示すフローチャートを参照しつつ、中性子捕捉療法システム1の動作について説明する。   Next, the operation of the neutron capture therapy system 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

はじめに、薬剤投与部17からホウ素を含む薬剤の投与が開始される(工程S1)。続いて、中性子線照射部4から中性子線Nの照射が開始される(工程S2)。中性子線Nの照射中において、患者Mのがん細胞に取り込まれたホウ素と中性子線Nとが反応して、検出対象であるガンマ線G1(478keV)が放出される。また、中性子線Nの照射中において、除去対象であるガンマ線G2(511keV)が放出される。中性子捕捉療法システム1のガンマ線情報取得部30は、これらガンマ線G1,G2を含むガンマ線Gに関する第1のガンマ線情報を取得する(工程S3)。ガンマ線情報は、同時計数回路41及びノイズ判定部42に出力される。   First, administration of a drug containing boron is started from the drug administration unit 17 (step S1). Subsequently, irradiation with the neutron beam N is started from the neutron beam irradiation unit 4 (step S2). During irradiation with neutron beam N, boron and neutron beam N that have been taken into the cancer cells of patient M react with each other, and gamma rays G1 (478 keV), which are detection targets, are emitted. Further, during irradiation with the neutron beam N, gamma rays G2 (511 keV) to be removed are emitted. The gamma ray information acquisition unit 30 of the neutron capture therapy system 1 acquires first gamma ray information regarding the gamma rays G including these gamma rays G1 and G2 (step S3). The gamma ray information is output to the coincidence counting circuit 41 and the noise determination unit 42.

続いて、同時計数回路41からノイズ判定部42へ信号が出力されたか否かを判定する(工程S4)。ここで、信号が出力された場合、取得されたガンマ線情報は、一対のガンマ線G2(511ekV)を示すことがわかる。一方、信号が出力されない場合、取得されたガンマ線情報は、ガンマ線G1(478keV)、或いはガンマ線G3〜G5を示すことがわかる。以下、取得されたガンマ線情報が、ガンマ線G2(511ekV)を示す場合と、ガンマ線G1(478ekV)を示す場合と、について個々に説明する。   Subsequently, it is determined whether or not a signal is output from the coincidence circuit 41 to the noise determination unit 42 (step S4). Here, when a signal is output, it can be seen that the acquired gamma ray information indicates a pair of gamma rays G2 (511 ekV). On the other hand, when no signal is output, the acquired gamma ray information indicates the gamma ray G1 (478 keV) or gamma rays G3 to G5. Hereinafter, a case where the acquired gamma ray information indicates the gamma ray G2 (511 ekV) and a case where the acquired gamma ray information indicates the gamma ray G1 (478 ekV) will be described individually.

<ガンマ線G2(511ekV)である場合:工程S4:YES>
電子と陽電子の対消滅により、一対のガンマ線G2(511keV)が発生すると、一方が検出器31aに入射すると共に、他方が検出器31bに入射する。ガンマ線G2の入射により、検出器31a,31bのそれぞれから、ガンマ線情報が同時計数回路41に同時時刻に入力される。続いて、同時計数回路41から出力信号がノイズ判定部42へ出力される。続いて、ノイズ判定部42は、当該信号に基づいて(工程S4:YES)、検出器31a,31bから出力されたガンマ線信号が一対のガンマ線G2を示すものと判定する。そして、ノイズ判定部42は、検出器31a,31bから出力されたガンマ線信号を無視し(工程S5)、再び工程S3,S4を実施する。
<In the case of gamma ray G2 (511 ekV): Step S4: YES>
When a pair of gamma rays G2 (511 keV) are generated by the annihilation of electrons and positrons, one is incident on the detector 31a and the other is incident on the detector 31b. With the incidence of the gamma ray G2, gamma ray information is input to the coincidence counting circuit 41 from the detectors 31a and 31b at the same time. Subsequently, an output signal is output from the coincidence circuit 41 to the noise determination unit 42. Subsequently, the noise determination unit 42 determines that the gamma ray signals output from the detectors 31a and 31b indicate a pair of gamma rays G2 based on the signal (step S4: YES). And the noise determination part 42 ignores the gamma-ray signal output from the detectors 31a and 31b (process S5), and implements process S3 and S4 again.

<ガンマ線G1(478keV)である場合:工程S4:NO>
ホウ素と中性子とが反応してガンマ線G1(478keV)が発生すると、ガンマ線G1は、例えば、一方の検出器31aだけに入射する。ガンマ線G1の入射により、検出器31aから、ガンマ線情報が同時計数回路41に入力される。この場合には、同時計数回路41から信号は出力されず、当該信号がノイズ判定部42へ出力されない。続いて、ノイズ判定部42は、同時計数回路41から信号が入力されないこと基づいて(工程S4:NO)、検出器31aから出力されたガンマ線信号が検出対象であるガンマ線G1を示す情報であると判定する。そして、ノイズ判定部42は、ガンマ線情報をカウンタ43に出力する(工程S6)。
<In the case of gamma ray G1 (478 keV): Step S4: NO>
When boron and neutrons react to generate gamma rays G1 (478 keV), the gamma rays G1 enter, for example, only one detector 31a. The gamma ray information is input to the coincidence counting circuit 41 from the detector 31a by the incidence of the gamma ray G1. In this case, no signal is output from the coincidence counting circuit 41, and the signal is not output to the noise determination unit 42. Subsequently, based on the fact that no signal is input from the coincidence counting circuit 41 (step S4: NO), the noise determination unit 42 is information indicating that the gamma ray signal output from the detector 31a indicates the gamma ray G1 to be detected. judge. And the noise determination part 42 outputs gamma ray information to the counter 43 (process S6).

続いて、カウンタ43は、カウント数nを1だけ増加させる(工程S7)。続いて、薬剤濃度算出部40は、所定時間が経過したか否かを判定する(工程S8)。所定時間経過していない場合には(工程S8:NO)、再び工程S3〜S8を実施する。所定時間経過した場合には(工程S8:YES)、カウント数nとガンマ線情報(エネルギー値)を濃度演算部44に出力する(工程S9)。続いて、濃度演算部44は、カウント数nとガンマ線情報とにより得られるガンマ線スペクトルを利用して、ホウ素濃度を算出する(工程S10)。続いて、薬剤濃度算出部40は、中性子線Nの照射が終了したか否かを判定する(工程S11)。照射が終了していない場合には(工程S11:NO)、カウント数nを初期化(n=0)し(工程S12)、再び工程S3〜S11を実施する。照射が完了した場合には、ホウ素濃度の算出処理を停止する(工程S13)。   Subsequently, the counter 43 increases the count number n by 1 (step S7). Subsequently, the drug concentration calculation unit 40 determines whether or not a predetermined time has elapsed (step S8). If the predetermined time has not elapsed (step S8: NO), steps S3 to S8 are performed again. When the predetermined time has elapsed (step S8: YES), the count number n and gamma ray information (energy value) are output to the concentration calculation unit 44 (step S9). Subsequently, the concentration calculation unit 44 calculates a boron concentration using a gamma ray spectrum obtained from the count number n and gamma ray information (step S10). Subsequently, the drug concentration calculation unit 40 determines whether or not the irradiation with the neutron beam N has been completed (step S11). If irradiation has not been completed (step S11: NO), the count number n is initialized (n = 0) (step S12), and steps S3 to S11 are performed again. When the irradiation is completed, the boron concentration calculation process is stopped (step S13).

次に中性子捕捉療法システム1の作用効果について説明する。   Next, the effect of the neutron capture therapy system 1 will be described.

ホウ素を含む薬剤が投与された患者Mに中性子線Nを照射すると、ホウ素と中性子線との反応に伴うガンマ線G1(478keV)と、別の要因に伴う成分を含むガンマ線G2(511keV)とが発生する。中性子捕捉療法システム1は、ホウ素と中性子線との反応に伴うガンマ線G1の線量を利用してホウ素濃度を算出するが、別の要因に伴う成分を含むガンマ線G2はホウ素濃度の算出においてノイズになり得る。中性子捕捉療法システム1において、ノイズになり得るガンマ線G2の情報は、一対の検出器31a,31bのそれぞれに対して同時時刻に入射した所定のエネルギー(511keV)のガンマ線G2に関する第2のガンマ線情報として取得され、第1のガンマ線情報から除かれている。従って、第2のガンマ線情報が除かれた第3のガンマ線情報は、ノイズとなり得るガンマ線G2に関する情報が除かれている。そして、薬剤濃度算出部40は、ノイズとなり得るガンマ線G2に関する情報が除かれた第3のガンマ線情報を利用して、ホウ素濃度を算出している。従って、中性子捕捉療法システム1及び中性子捕捉療法システムの制御方法によれば、リアルタイム計測におけるホウ素濃度の算出精度を向上させることができる。   When a patient M to whom a drug containing boron is administered is irradiated with a neutron beam N, a gamma ray G1 (478 keV) associated with the reaction between boron and the neutron beam and a gamma ray G2 (511 keV) including a component associated with another factor are generated. To do. The neutron capture therapy system 1 calculates the boron concentration using the dose of the gamma ray G1 associated with the reaction between boron and the neutron beam, but the gamma ray G2 including a component due to another factor becomes noise in calculating the boron concentration. obtain. In the neutron capture therapy system 1, information on the gamma ray G2 that can be noise is second gamma ray information on the gamma ray G2 having a predetermined energy (511 keV) incident on each of the pair of detectors 31a and 31b at the same time. Acquired and excluded from the first gamma ray information. Accordingly, the third gamma ray information from which the second gamma ray information has been removed excludes information relating to the gamma ray G2 that may be noise. Then, the drug concentration calculation unit 40 calculates the boron concentration by using the third gamma ray information from which information related to the gamma ray G2 that can be noise is removed. Therefore, according to the control method of the neutron capture therapy system 1 and the neutron capture therapy system, it is possible to improve the calculation accuracy of the boron concentration in the real-time measurement.

より具体的には、図5(b)に示されるように、ホウ素濃度を算出するためのガンマ線G1(478keV)の近傍には、ノイズとなり得るガンマ線G2(511keV)が存在する。ガンマ線G2は、β+崩壊で生成された陽電子、或いは、ガンマ線と物質との相互作用で対生成された陽電子に起因する。β+崩壊で生成される陽電子は、ホウ素との中性子との反応では発生しないため、ノイズになり得る。また、ガンマ線と物質との相互作用で対生成された陽電子は、物質のあるところではどこでも発生し得る。そうすると、ホウ素と中性子との反応により対生成された陽電子よりも、ホウ素以外の物質との中性子との反応により対生成された陽電子の方が多くなると考えられるので、ノイズになり得る。従って、ガンマ線G2のカウント数は、ガンマ線G1のカウント数よりも極端に大きくなり(グラフA1参照)、ガンマ線G1の裾野にガンマ線G2の裾野が重複する。   More specifically, as shown in FIG. 5B, there is a gamma ray G2 (511 keV) that can be noise in the vicinity of the gamma ray G1 (478 keV) for calculating the boron concentration. The gamma ray G2 is caused by a positron generated by β + decay, or a positron generated by the interaction between a gamma ray and a substance. Positrons generated by β + decay are not generated by the reaction of boron with neutrons, and can be noise. Moreover, the positron generated by the interaction between the gamma ray and the substance can be generated anywhere in the substance. In this case, it is considered that the number of positrons generated by the pair reaction due to the reaction with the neutron with a substance other than boron is larger than the number of positrons generated by the reaction between the boron and the neutron. Therefore, the count number of the gamma ray G2 becomes extremely larger than the count number of the gamma ray G1 (see graph A1), and the base of the gamma ray G2 overlaps the base of the gamma ray G1.

ガンマ線G1の裾野にガンマ線G2の裾野が重複するような測定結果から、カウント数が小さいガンマ線G1のピークを信号処理によって精度良く抽出することが難しい。中性子捕捉療法システム1によれば、ガンマ線G2に関するガンマ線情報は、薬剤濃度算出部40のノイズ判定部42により無視される。従って、図5(b)に示されるように、カウント数のピークを小さくすることが可能になる。カウント数の大きさと、裾野の拡がりとは所定の関係があるので、カウント数のピークが小さくなると、裾野の拡がりも狭くなる。従って、ガンマ線G1のカウント数を示すピークを精度良く抽出することが可能になるので、ホウ素濃度の算出精度を向上させることができる。なお、検出器31は、所定の計数効率でガンマ線Gを検出する。そうすると、一対のガンマ線G2が放出された場合に、一方の検出器31aでは検出されるが、他方の検出器31bでは検出されない場合が起こり得る。その場合には、ガンマ線G2はノイズとして残ることになる。   From the measurement result in which the base of the gamma ray G2 overlaps the base of the gamma ray G1, it is difficult to accurately extract the peak of the gamma ray G1 having a small count number by signal processing. According to the neutron capture therapy system 1, gamma ray information regarding the gamma ray G <b> 2 is ignored by the noise determination unit 42 of the drug concentration calculation unit 40. Accordingly, as shown in FIG. 5B, the peak of the count number can be reduced. Since the size of the count number and the spread of the base have a predetermined relationship, when the peak of the count number is small, the spread of the base is also narrowed. Therefore, the peak indicating the count number of the gamma rays G1 can be extracted with high accuracy, so that the calculation accuracy of the boron concentration can be improved. The detector 31 detects the gamma ray G with a predetermined counting efficiency. Then, when a pair of gamma rays G2 are emitted, there may occur a case where detection is performed by one detector 31a but not by the other detector 31b. In that case, the gamma ray G2 remains as noise.

また、所定のエネルギーは、511keVであり、第3のガンマ線情報は、478keVのエネルギーを有するガンマ線G1に関する情報である。患者Mに中性子線Nが照射されると、患者Mの体内に取り込まれたホウ素と中性子線Nとが反応して、アルファ線及びリチウムが放出される。放出されたリチウムからは、エネルギーが478keVであるガンマ線G1が放出される。従って、エネルギーが478keVであるガンマ線G1の線量は、ホウ素濃度に対応している。一方、患者Mに中性子線Nが照射されると、患者Mの体内に含まれた粒子と中性子線Nとの反応により電子及び陽電子が発生し、また、中性子線と粒子(水素、窒素等)との反応により生じる高エネルギー(1MeV以上)のガンマ線と物質(被照射体や装置中の鉛等の構造物)との反応により電子及び陽電子が発生する。そして、これらの電子および陽電子の対消滅が生じる。この対消滅では、エネルギーが511keVであるガンマ線G2が放出される。この対生成は、ホウ素とは別の粒子と中性子線Nとが反応して生じることもある。従って、エネルギーが511keVであるガンマ線G2はホウ素と中性子線との反応とは別の要因に伴う成分を含むため、エネルギーが511keVであるガンマ線G2は、ホウ素濃度を算出する場合にはノイズとなり得る。従って、中性子捕捉療法システム1では、ノイズとなり得るエネルギーが511keVであるガンマ線G2に関する情報を除き、ホウ素と中性子線との反応に伴うエネルギーが478keVであるガンマ線G1に関する情報を利用しているので、ホウ素濃度の算出精度を向上させることができる。   The predetermined energy is 511 keV, and the third gamma ray information is information on the gamma ray G1 having an energy of 478 keV. When the patient M is irradiated with the neutron beam N, boron and neutron beam N that have been taken into the body of the patient M react with each other, and alpha rays and lithium are released. From the released lithium, gamma rays G1 having an energy of 478 keV are released. Therefore, the dose of the gamma ray G1 whose energy is 478 keV corresponds to the boron concentration. On the other hand, when the patient M is irradiated with the neutron beam N, electrons and positrons are generated by the reaction between the particles contained in the patient M and the neutron beam N, and the neutron beam and particles (hydrogen, nitrogen, etc.). Electrons and positrons are generated by the reaction of high energy (1 MeV or more) gamma rays generated by the reaction with a substance (structure such as lead in the irradiated object or device). And the annihilation of these electrons and positrons occurs. In this pair annihilation, gamma rays G2 having an energy of 511 keV are emitted. This pair production may be caused by a reaction between a particle other than boron and the neutron beam N. Therefore, since the gamma ray G2 having an energy of 511 keV includes a component associated with a factor different from the reaction between boron and neutron rays, the gamma ray G2 having an energy of 511 keV can be a noise when calculating the boron concentration. Therefore, in the neutron capture therapy system 1, since information regarding the gamma ray G1 whose energy accompanying reaction with boron is 478 keV is used except for information regarding the gamma ray G2 whose energy that can be noise is 511 keV, boron is used. Concentration calculation accuracy can be improved.

ガンマ線情報取得部30は、患者Mが配置される領域Rと検出器31aとの間に配置されたコリメータ32を更に備える。このコリメータ32は、患者Mの体内から放出されるガンマ線G1〜G5を透過し、患者Mに由来しないガンマ線を遮蔽する。従って、検出器31aから出力されるガンマ線情報の信号ノイズ比を高めることができる。   The gamma ray information acquisition unit 30 further includes a collimator 32 disposed between the region R where the patient M is disposed and the detector 31a. The collimator 32 transmits gamma rays G1 to G5 emitted from the body of the patient M and shields gamma rays not originating from the patient M. Therefore, the signal-to-noise ratio of the gamma ray information output from the detector 31a can be increased.

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications as described below are possible without departing from the gist of the present invention.

例えば、図6に示されるように、ガンマ線情報取得部40Aは、患者Mが配置される領域Rを取り囲むように配置された複数の検出器33及び複数のコリメータ34を備えていてもよい。この構成によれば、検出器33及びコリメータ34を回転させる構成が不要になるので、ガンマ線情報取得部40Aの構成を簡易にできる。   For example, as illustrated in FIG. 6, the gamma ray information acquisition unit 40 </ b> A may include a plurality of detectors 33 and a plurality of collimators 34 disposed so as to surround a region R where the patient M is disposed. According to this configuration, the configuration for rotating the detector 33 and the collimator 34 is not required, so that the configuration of the gamma ray information acquisition unit 40A can be simplified.

また、中性子捕捉療法システム1は、中性子線検出部を備えていてもよい。中性子線検出部は、中性子線照射部4による中性子線Nの照射中に患者Mに照射される中性子線Nをリアルタイムで測定するためのものである。中性子線検出部は、例えばコリメータ12の開口12aを通過する中性子線Nをリアルタイムで検出する。中性子線検出部は、シンチレータ及び光検出器を有する。シンチレータは、入射した放射線(中性子線N、ガンマ線)を光に変換する蛍光体である。シンチレータは、入射した放射線の線量に応じて内部結晶が励起状態となり、シンチレーション光を発生させる。シンチレータとして、6Liガラスシンチレータ、LiCAFシンチレータ、6LiFを塗布したプラスチックシンチレータ、6LiF/ZnSシンチレータ等を使用することができる。光検出器は、シンチレータで発生した光を検出する。光検出器としては、例えば光電子増倍管や光電管など各種の光検出機器を採用することができる。光検出器は、光検出時に電気信号(検出信号)を制御装置20に出力する。   Moreover, the neutron capture therapy system 1 may include a neutron beam detection unit. The neutron beam detection unit is for measuring the neutron beam N irradiated to the patient M in real time during irradiation of the neutron beam N by the neutron beam irradiation unit 4. For example, the neutron beam detector detects the neutron beam N passing through the opening 12a of the collimator 12 in real time. The neutron beam detection unit includes a scintillator and a photodetector. The scintillator is a phosphor that converts incident radiation (neutron beam N, gamma beam) into light. In the scintillator, the internal crystal is excited according to the dose of incident radiation, and generates scintillation light. As the scintillator, a 6Li glass scintillator, a LiCAF scintillator, a plastic scintillator coated with 6LiF, a 6LiF / ZnS scintillator, or the like can be used. The photodetector detects light generated by the scintillator. As the photodetector, various types of photodetectors such as a photomultiplier tube and a photoelectric tube can be employed. The light detector outputs an electric signal (detection signal) to the control device 20 when light is detected.

また、中性子捕捉療法システム1の制御装置20は、ホウ素濃度制御部を備えていてもよい。制御装置20は、治療計画に関する情報中のホウ素濃度分布の設定値と薬剤濃度算出部40で算出したホウ素濃度の実測値とを対比し、双方が一致又は所定の差の範囲内に収まるか否かを判定する。例えば、治療計画に関する情報中のホウ素濃度分布の設定値と薬剤濃度算出部40で測定したホウ素濃度の実測値との差が判定閾値以上である場合には、所定の差の範囲内に収まらないと判定する。なお、ホウ素濃度分布は2次元又は3次元の所定の空間中の分布データであるため、当該空間を複数の範囲に区切り、区切った範囲ごとにホウ素濃度の設定値とホウ素濃度の実測値とを対比する。制御装置20は、対比した結果、中性子線Nの線量の実測値及びホウ素濃度分布の実測値が治療計画通り(又は治療計画から所定の差の範囲内に収まる)と判定した場合には、そのまま中性子線Nの照射を続けさせる。一方、中性子線Nの線量の実測値及びホウ素濃度分布の実測値が治療通りではない(又は治療計画から所定の差の範囲内に収まらない)と判定した場合には、薬剤投与部17からのホウ素の投与の調整又は中性子線Nの照射の調整を行う。   Moreover, the control apparatus 20 of the neutron capture therapy system 1 may include a boron concentration control unit. The control device 20 compares the set value of the boron concentration distribution in the information related to the treatment plan with the actual measured value of the boron concentration calculated by the drug concentration calculation unit 40, and whether or not both match or fall within a predetermined difference range. Determine whether. For example, when the difference between the set value of the boron concentration distribution in the information related to the treatment plan and the actual measured value of the boron concentration measured by the drug concentration calculation unit 40 is equal to or greater than the determination threshold, it does not fall within the predetermined difference range. Is determined. Since the boron concentration distribution is distribution data in a two-dimensional or three-dimensional predetermined space, the space is divided into a plurality of ranges, and a set value of boron concentration and an actual measured value of boron concentration are obtained for each divided range. Contrast. As a result of the comparison, when the measured value of the dose of neutron beam N and the measured value of the boron concentration distribution are determined to be in accordance with the treatment plan (or fall within a predetermined difference from the treatment plan), the control device 20 is left as it is. Continue irradiation with neutron beam N. On the other hand, when it is determined that the actual measured value of the dose of neutron beam N and the actual measured value of the boron concentration distribution are not in accordance with the treatment (or does not fall within a predetermined difference from the treatment plan), Adjustment of administration of boron or irradiation of neutron beam N is performed.

1…中性子捕捉療法システム、4…中性子線照射部、17…薬剤投与部、20…制御装置、30…ガンマ線情報取得部、31a,31b…検出器、32…コリメータ、40…薬剤濃度算出部、41…同時計数回路、42…ノイズ判定部、43…カウンタ、44…濃度演算部、G1…ガンマ線(478keV)、G2…ガンマ線(511keV)、M…患者(被照射体)、N…中性子線、R…患者が配置される領域。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Neutron capture therapy system, 4 ... Neutron irradiation part, 17 ... Drug administration part, 20 ... Control apparatus, 30 ... Gamma ray information acquisition part, 31a, 31b ... Detector, 32 ... Collimator, 40 ... Drug concentration calculation part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 41 ... Simultaneous counting circuit, 42 ... Noise determination part, 43 ... Counter, 44 ... Concentration calculating part, G1 ... Gamma ray (478 keV), G2 ... Gamma ray (511 keV), M ... Patient (irradiated body), N ... Neutron ray, R: Area where the patient is placed.

Claims (4)

ホウ素を含む薬剤が投与された被照射体へ中性子線を照射する中性子捕捉療法システムであって、
前記被照射体へ前記中性子線を照射する中性子線照射部と、
前記中性子線の照射により前記被照射体から放出されるガンマ線に関する第1のガンマ線情報を取得するガンマ線情報取得部と、
前記第1のガンマ線情報を利用して、前記被照射体内における前記薬剤の濃度を算出する薬剤濃度算出部と、を備え、
前記ガンマ線情報取得部は、前記被照射体が配置される領域を挟んで対となる位置に設けられた一対の検出器を有し、
前記薬剤濃度算出部は、前記第1のガンマ線情報から前記検出器のそれぞれで同時時刻に検出された所定のエネルギーのガンマ線に関する第2のガンマ線情報が除かれた第3のガンマ線情報を利用して、前記薬剤の濃度を算出する、中性子捕捉療法システム。
A neutron capture therapy system that irradiates a subject to which a drug containing boron is administered with a neutron beam,
A neutron beam irradiation unit that irradiates the irradiated body with the neutron beam;
A gamma ray information acquisition unit for acquiring first gamma ray information related to gamma rays emitted from the irradiated body by irradiation of the neutron beam;
A drug concentration calculation unit that calculates the concentration of the drug in the irradiated body using the first gamma ray information,
The gamma ray information acquisition unit has a pair of detectors provided at a pair of positions across an area where the irradiated object is disposed,
The drug concentration calculation unit uses third gamma ray information obtained by removing second gamma ray information related to gamma rays of predetermined energy detected at the same time by the detectors from the first gamma ray information. A neutron capture therapy system for calculating the concentration of the drug.
前記所定のエネルギーは、511keVであり、
前記第3のガンマ線情報は、478keVのエネルギーを有するガンマ線に関する情報である、請求項1に記載の中性子捕捉療法システム。
The predetermined energy is 511 keV,
The neutron capture therapy system according to claim 1, wherein the third gamma ray information is information relating to gamma rays having an energy of 478 keV.
前記ガンマ線情報取得部は、前記被照射体が配置される領域と前記検出器との間に配置されたコリメータを更に備える、請求項1又は2に記載の中性子捕捉療法システム。   The neutron capture therapy system according to claim 1, wherein the gamma ray information acquisition unit further includes a collimator disposed between a region where the irradiated object is disposed and the detector. ホウ素を含む薬剤が投与された被照射体へ中性子線を照射する中性子捕捉療法システムの制御方法であって、
前記被照射体へ前記中性子線を照射する工程と、
前記被照射体が配置される領域を挟んで対となる位置に設けられた一対の検出器を利用して、前記中性子線の照射により前記被照射体から放出されるガンマ線に関する第1のガンマ線情報を取得する工程と、
前記第1のガンマ線情報から前記検出器のそれぞれで同時時刻に検出された所定のエネルギーのガンマ線に関する第2のガンマ線情報が除かれた第3のガンマ線情報を利用して、前記薬剤の濃度を算出する工程と、を有する中性子捕捉療法システムの制御方法。
A method for controlling a neutron capture therapy system that irradiates an irradiated body to which an agent containing boron is administered with a neutron beam,
Irradiating the irradiated body with the neutron beam;
First gamma ray information relating to gamma rays emitted from the irradiated object by irradiation of the neutron beam using a pair of detectors provided at a pair of positions across the region where the irradiated object is disposed A process of obtaining
The concentration of the drug is calculated using third gamma ray information obtained by removing second gamma ray information related to gamma rays of a predetermined energy detected at the same time by each of the detectors from the first gamma ray information. And a method of controlling the neutron capture therapy system.
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