JP2018536482A - 中性子捕捉療法用ビーム整形体 - Google Patents

中性子捕捉療法用ビーム整形体 Download PDF

Info

Publication number
JP2018536482A
JP2018536482A JP2018526537A JP2018526537A JP2018536482A JP 2018536482 A JP2018536482 A JP 2018536482A JP 2018526537 A JP2018526537 A JP 2018526537A JP 2018526537 A JP2018526537 A JP 2018526537A JP 2018536482 A JP2018536482 A JP 2018536482A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
neutron
neutrons
target
capture therapy
thermal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018526537A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6831844B2 (ja
Inventor
▲劉▼渊豪
▲陳▼▲韋▼霖
李珮▲儀▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Neuboron Medtech Ltd
Original Assignee
Neuboron Medtech Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CN201510836182.0A external-priority patent/CN106798969B/zh
Priority claimed from CN201520955634.2U external-priority patent/CN205339881U/zh
Application filed by Neuboron Medtech Ltd filed Critical Neuboron Medtech Ltd
Publication of JP2018536482A publication Critical patent/JP2018536482A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6831844B2 publication Critical patent/JP6831844B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1077Beam delivery systems
    • A61N5/1078Fixed beam systems
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/06Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
    • G21K1/067Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators using surface reflection, e.g. grazing incidence mirrors, gratings
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/10Scattering devices; Absorbing devices; Ionising radiation filters
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/10Scattering devices; Absorbing devices; Ionising radiation filters
    • G21K1/12Resonant absorbers or driving arrangements therefor, e.g. for Moessbauer-effect devices
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H3/00Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
    • H05H3/06Generating neutron beams
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H6/00Targets for producing nuclear reactions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1085X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/109Neutrons
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1092Details
    • A61N2005/1094Shielding, protecting against radiation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1092Details
    • A61N2005/1095Elements inserted into the radiation path within the system, e.g. filters or wedges
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K2201/00Arrangements for handling radiation or particles
    • G21K2201/06Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements
    • G21K2201/068Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements specially adapted for particle beams
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/12Arrangements for varying final energy of beam
    • H05H2007/125Arrangements for varying final energy of beam by mechanical means, e.g. stripping foils
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2277/00Applications of particle accelerators
    • H05H2277/10Medical devices
    • H05H2277/11Radiotherapy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

中性子源の放射フラックスと品質を向上させる、中性子捕捉療法用ビーム整形体(60,70)を提供する。ビーム整形体(60,70)は、ビーム入口(61,71)と、ターゲット(62,72)と、ターゲット(62,72)に隣接する減速体(63,73)と、減速体(63,73)の周囲に配置される反射体(64,74)と、減速体(63,73)に隣接する熱中性子吸収体(65,75)と、ビーム整形体(60,70)内において設置されている放射線遮蔽体(66,76)と、ビーム出口(67,77)とを備える。ターゲット(62,72)とビーム入口(61,71)から入射した陽子ビームとの原子核反応により中性子が生成され、中性子により中性子ビームが形成され、中性子ビームは一つの主軸(X6,X7)を規定し、減速体(63,73)により、ターゲット(62,72)からの中性子が熱外中性子エネルギー領域に減速され、前記減速体(63,73)は、少なくとも1つのテーパ状の形状を含むように設けられ、減速体(63,73)は本体部(631,731)と本体部(631,731)の外周を囲む補足部(632,732)とを有し、前記補足部(632,732)の材料は本体部(631,731)の材料と異なり、反射体(64,74)は、熱外中性子ビーム強度を高めるため、主軸(X6,X7)から逸れた中性子を主軸(X6,X7)に導き、熱中性子吸収体(65,75)は、治療時に表層の正常組織への過度の線量を避けるために熱中性子の吸収に用いられ、放射線遮蔽体(66,76)は、非照射領域における正常組織への線量を減らすために漏れた中性子と光子の遮蔽に用いられる。

Description

本発明はビーム整形体に関し、さらに詳しくは、中性子捕捉療法用ビーム整形体に関する。
原子科学の発展に従って、コバルト60、線形加速器、電子ビームなどの放射線療法は、すでにがん治療の主な手段の一つとなった。しかし、従来の光子または電子療法は、放射線そのものの物理的条件の制限で腫瘍細胞を殺すとともに、ビーム経路上の数多くの正常組織に損傷を与える。また、腫瘍細胞により放射線に対する感受性の度合いが異なっており、従来の放射線療法では、放射線耐性の高い悪性腫瘍(例、多形神経膠芽腫(glioblastoma multiforme)、黒色腫(melanoma))に対する治療効果が良くない。
腫瘍の周囲の正常組織への放射線損傷を軽減するすために、化学療法(chemotherapy)における標的療法が、放射線療法に用いられている。また、放射線耐性の高い腫瘍細胞に対し、現在では生物学的効果比(relative biological effectiveness, RBE)の高い放射線源が積極的に開発されている(例えば、陽子線治療、重粒子治療、中性子捕捉療法など)。このうち、中性子捕捉療法は、上記の2つの構想を結びつけたものである。例えば、ホウ素中性子捕捉療法では、ホウ素含有薬物が腫瘍細胞に特異的に集まり、高精度な中性子ビームの制御と合わせることで、従来の放射線と比べて、より良いがん治療オプションを提供する。
ホウ素中性子捕捉療法(Boron Neutron Capture Therapy, BNCT)はホウ素(10B)含有薬物が熱中性子に対し大きい捕獲断面積を持つ特性を利用し、10B(n,α)7Li中性子捕捉と核分裂反応により4Heと7Liという2種の重荷電粒子を生成する。図1と図2は、それぞれホウ素中性子捕捉の反応概略図と10B(n,α)7Li中性子捕捉の原子核反応式を示す。2種の重荷電粒子は平均エネルギーが2.33MeVであり、高い線エネルギー付与(Linear Energy Transfer, LET)及び短い射程という特徴を持つ。α粒子の線エネルギー付与と射程はそれぞれ150keV/μm、8μmであり、7Li重荷粒子の場合、それぞれ175keV/μm、5μmである。2種の粒子の合計射程が細胞のサイズに近いので、生体への放射線損害を細胞レベルに抑えられる。ホウ素含有薬物を選択的に腫瘍細胞に集め、適切な中性子源と合わせることで、正常組織に大きな損害を与えないで腫瘍細胞を部分的に殺せる。
ホウ素中性子捕捉療法の効果は、腫瘍細胞のある箇所でのホウ素含有薬物の濃度と熱中性子数によって決まるので、2次元放射線癌治療(binary cancer therapy)とも呼ばれる。このことから見れば、ホウ素含有薬物の開発の他に、中性子源の放射フラックスと品質の向上も、ホウ素中性子捕捉療法にとって非常に重要である。
中性子源の放射フラックスと品質を向上させるため、本発明の一観点では、中性子捕捉療法用ビーム整形体を提供し,ビーム整形体は、ビーム入口と、ターゲットと、ターゲットに隣接する減速体と、減速体の外を囲む反射体と、減速体に隣接する熱中性子吸収体と、ビーム整形体内に設けられた放射線遮蔽体と、ビーム出口と、を備え、ターゲットとビーム入口から入射した陽子ビームとの原子核反応により中性子が生成され、中性子により中性子ビームが形成され、中性子ビームは一つの主軸を規定し、減速体により、ターゲットからの中性子が熱外中性子エネルギー領域に減速され、減速体は、少なくとも1つのテーパ状の形状を含むように設けられ、前記減速体は本体部と本体部の外周を囲む補足部とを有し、補足部の材料は本体部の材料と異なり、反射体は、熱外中性子ビーム強度を高めるため、主軸から逸れた中性子を主軸に導き、熱中性子吸収体は、治療時に表層の正常組織への過度の線量を避けるために熱中性子の吸収に用いられ、放射線遮蔽体は、非照射領域における正常組織への線量を減らすために漏れた中性子と光子の遮蔽に用いられる。
さらに、前記本体部は、ターゲットに隣接するテーパ部とテーパ部に隣接する柱状部とを含み、前記補足部は、柱状部の外円周の表面を囲みかつテーパ部に連接することで、テーパ部とともに前記テーパ状を形成する。
ビーム整形体はさらに加速器ホウ素中性子捕捉療法に用いられる。
加速器ホウ素中性子捕捉療法では、加速器が陽子ビームを加速し、ターゲットは金属製で、陽子ビームは、ターゲットの原子核のクーロン反発力に打ち勝つエネルギーを有するまで加速され、ターゲットとの原子核反応により中性子を生成する。
ビーム整形体は中性子を熱外中性子エネルギー領域に減速し、熱中性子及び高速中性子の含有量を低減できる。熱外中性子エネルギー領域は0.5eV〜40keVであり、熱中性子エネルギー領域は0.5eVより小さく、高速中性子エネルギー領域は40keVより大きい。減速体は、高速中性子が主に作用し、熱外中性子がほとんど作用しない断面を有する材料で製作され、反射体は、中性子の反射性が高い材料で製作され、熱中性子吸収体は、熱中性子が主に作用する断面を有する材料で製作される。
好ましくは、減速体はDO、AlF、FluentalTM、CaF、LiCO、MgFとAlのうちの少なくとも一種で製作され、反射体はPb又はNiのうちの少なくとも一種で製作され、熱中性子吸収体はLiで製作され、熱中性子吸収体とビーム出口との間には、空気通路が設けられ、放射線遮蔽体は、光子遮蔽体と中性子遮蔽体とを含む。好ましくは、光子遮蔽体はPbで製作され、中性子遮蔽体はPE(ポリエチレン)で製作される。
好ましくは、補足部はZn、Mg、Al、Ti、La、Pb、Zr及びBiのうちのいずれか一種で製作される。
好ましくは、減速体は一つの柱状と柱状に隣接する一つのテーパ状を含む形状、または互いに隣接する反対向きの二つのテーパ状に設けられる。
さらに、前記本体部は柱状部と柱状部の両端に位置しかつ柱状部の両端に連接するテーパ部を含み、前記補足部は柱状部の外周を囲みかつ二つのテーパ部に連接されることにより、減速体を隣接する反対向きのテーパ状とする。
本発明の実施例に記載されている「柱体」または「柱状部」は、図面に示されている方向に沿って一方側から他方側まで、その外輪郭がほとんど変わらない構造である。外輪郭にある1つの輪郭線は線分であってもよく、例えば、円柱状の対応する輪郭線や、大きな曲率を有する線分に近い円弧や、大きな曲率を有する球体状の対応する輪郭線であってもよい。外輪郭の表面全体はなめらかでもよく、なめらかでなくてもよい。例えば、円柱状または大きな曲率を有する球体状の表面に凹凸部があってもよい。
本発明の実施例に記載されている「テーパ体」または「テーパ部」は、図面に示されている方向に沿って一方側から他方側まで、その外輪郭が段々と小さくなる構造である。外輪郭にある1つの輪郭線は線分であってもよく、例えば、円錐状の対応する輪郭線や、円弧や、球体状の対応する輪郭線であってもよい。外輪郭の表面全体はなめらかでもよく、なめらかでなくてもよい。例えば、円錐状または球体状の表面に凹凸部があってもよい。
ホウ素中性子捕捉反応の概略図である。 10B(n,α)7Li中性子捕捉の原子核反応式である。 本発明の第1実施形態の中性子捕捉療法用ビーム整形体の平面概略図である。減速体と反射体の間に隙間通路が設けられている。 本発明の第2実施形態の中性子捕捉療法用ビーム整形体の平面概略図である。減速体は、2つのテーパ部を含み、第1実施形態の隙間通路には減速体の材料が充填されている。 本発明の第3実施形態の中性子捕捉療法用ビーム整形体の平面概略図である。減速体は、2つのテーパ部を含む。第1実施形態の隙間通路には、反射体の材料が充填されている。 中性子エネルギーと中性子角度との二重微分による中性子収率図である。 本発明の第4実施形態の中性子捕捉療法用ビーム整形体の平面概略図である。減速体は柱状部からなる。 本発明の第5実施形態の中性子捕捉療法用ビーム整形体の平面概略図である。減速体は、柱状部+テーパ部からなる。 本発明の第6実施形態の中性子捕捉療法用ビーム整形体の平面概略図である。2つのテーパ部は、材料の異なる本体部と補足部を含む。 本発明の第7実施形態の中性子捕捉療法用ビーム整形体の平面概略図である。減速体は、テーパ部+柱状部からなり、テーパ部は、材料の異なる本体部と補足部とで形成される。
中性子捕捉療法は効果的ながん治療の手段として、近年ではその適用が増加しており、そのうち、ホウ素中性子捕捉療法が最も一般的なものとなった。ホウ素中性子捕捉療法に用いられる中性子は原子炉または加速器で供給できる。本発明の実施形態は加速器ホウ素中性子捕捉療法(Accelerated-based Boron Neutron Capture Therapy)を例とする。加速器ホウ素中性子捕捉療法の基本モジュールは、一般的に荷電粒子(陽子、デューテリウム原子核など)の加速に用いられる加速器、ターゲット、熱除去システム及びビーム整形体を含む。加速後の荷電粒子と金属ターゲットとの作用により中性子が生成され、必要な中性子収率及びエネルギー、提供可能な加速荷電粒子のエネルギー及び電流、及び、金属ターゲットの物理的・化学的特性などにより、適切な原子核反応が選定される。よく検討されている原子核反応は7Li(p,n)7Be及び9Be(p,n)9Bであり、この両方はすべて吸熱反応でエネルギー閾値がそれぞれ1.881MeVと2.055MeVである。ホウ素中性子捕捉療法の理想的中性子源はkeVエネルギーレベルの熱外中性子なので、理論的には、エネルギーが閾値よりやや高い陽子によるリチウムターゲットへの衝撃で、比較的低いエネルギーの中性子が生成され、あまり多くの減速処理を要しないで臨床適用が可能になる。しかし、リチウム(Li)及びベリリウム(Be)の2種のターゲットは、閾値エネルギーの陽子と作用する断面が大きくないので、十分な中性子束を確保するために、一般的には比較的高いエネルギーを持つ陽子で原子核反応を引き起こされる。
理想的なターゲットには、中性子収率が高く、生成した中性子のエネルギー分布が熱外中性子エネルギー領域(後ほど詳細に説明)に近く、強い透過性のある放射線をあまり多く生成せず、安全かつ簡単で操作しやすく、耐高温性を持つなどの特性が必要とされるが、実際にすべての要件を満たす原子核反応は見つからないので、本発明の実施形態ではリチウムターゲットを採用する。ただし、この分野の技術者がよく知っていることとして、ターゲットの材料に、上記の金属材料を除くその他の金属材料を採用できる。
熱除去システムの要件は、選定された原子核反応により異なる。例えば、7Li(p,n)7Beの場合、金属ターゲット(リチウム)の低い融点と低い熱伝導率により、熱除去システムの要件は9Be(p,n)9Bより厳しくなる。本発明の実施形態では、7Li(p,n)7Beの原子核反応を採用する。
ホウ素中性子捕捉療法の中性子源は原子炉或いは加速器による荷電粒子とターゲットとの原子核反応によるものであり、生成するのはすべて混合放射線場である。即ち、ビームは低エネルギーから高エネルギーまでの中性子及び光子を含む。深部腫瘍のホウ素中性子捕捉療法について、熱外中性子を除くその他の放射線の含有量が多ければ多いほど、正常組織での非選択的線量沈着の割合も大きくなるので、これらの不必要な線量を引き起こす放射線をできる限り低減する必要がある。エアビームの品質要素の他、中性子による人体における線量分布をさらに理解するために、本発明の実施形態は、人間の頭部組織の人工器官を用いて線量を算出し、そして人工器官におけるビームの品質要素を中性子ビーム設計の参考とする。後ほど詳細に説明する。
国際原子力機関(IAEA)は臨床ホウ素中性子捕捉療法に用いられる中性子源について、エアビームの品質要素に関する五提案を出している。この五提案は異なる中性子源の長所と短所を比較するために利用できる他、中性子生成経路の選定及びビーム整形体の設計をする時の参考として利用できる。この五提案は次の通りである。
・熱外中性子束(epithermal neutron flux)> 1x109 n/cm2s
・高速中性子汚染(fast neutron contamination)< 2x10-13 Gy-cm2/n
・光子汚染(photon contamination)< 2x10-13 > Gy-cm2/n
・熱中性子束と熱外中性子束との比(thermal to epithermal neutron flux ratio)< 0.05
・中性子流とフラックスとの比(epithermal neutron current to flux ratio) > 0.7
注:熱外中性子エネルギー領域は0.5eV〜40keVであり、熱中性子エネルギー領域は0.5eVより小さく、高速中性子エネルギー領域は40keVより大きい。
1.熱外中性子束:
中性子束と腫瘍におけるホウ素含有薬物の濃度とで臨床治療の時間が決まる。腫瘍におけるホウ素含有薬物の濃度が十分に高ければ、中性子束への要求を緩められる。それに対し、腫瘍におけるホウ素含有薬物の濃度が低ければ、高フラックスの熱外中性子で腫瘍に十分な線量を与える必要がある。IAEAの提案では、熱外中性子束について、平方センチメートル当たり1秒の熱外中性子が109個より多いことを求めている。既存のホウ素含有薬物にとって、このフラックスでの中性子ビームで治療時間を大体1時間以内に抑えられる。短い治療時間で、位置決めと快適さの改善、及び、腫瘍におけるホウ素含有薬物の限られた滞留時間の効果的利用に貢献できる。
2.高速中性子汚染:
高速中性子は、正常組織への不必要な線量を引き起こすので、汚染とみなされる。この線量と中性子エネルギーとには、正の相関関係があるので、中性子ビームの設計において、できる限り高速中性子の含有量を減らす必要がある。高速中性子汚染は、単位熱外中性子束に伴う高速中性子の線量と定義される。IAEAは、高速中性子汚染を2x10-13 Gy-cm2/nより小さくすることを推奨している。
3.光子汚染(γ線汚染):
γ線は強い透過性の放射線に属し、非選択的にビーム経路にあるすべての組織で線量沈着を引き起こすので、γ線の含有量を減らすことも中性子ビームの設計の必要条件である。γ線汚染は、単位熱外中性子束に伴うγ線の線量と定義される。IAEAは、γ線汚染を2x10-13 Gy-cm2/nより小さくすることを推奨している。
4.熱中性子束と熱外中性子束との比:
熱中性子は、減衰速度が速く、透過性も弱く、人体に入ると大部分のエネルギーが皮膚組織に沈着するので、黒色腫など皮膚腫瘍にホウ素中性子捕捉療法の中性子源として熱中性子を使用する場合以外、例えば脳腫瘍などの深部腫瘍の場合、熱中性子の含有量を減らす必要がある。IAEAは、熱中性子束と熱外中性子束との比を0.05より小さくすることを推奨している。
5.中性子流とフラックスとの比:
中性子流とフラックスとの比は、ビームの方向性を示す。その比が大きいほど、ビームの前向性が強くなる。強い前向性を持つ中性子ビームでは、中性子の発散による周辺の正常組織への線量を減らせる他、治療可能デプス及び位置決め姿勢の柔軟性を向上させることができる。IAEAは、中性子流とフラックスとの比を0.7より大きくすることを推奨している。
人工器官で組織内の線量分布を取得され、正常組織及び腫瘍の線量−デプス曲線により、人工器官におけるビーム品質要素が導き出される。以下の3つのパラメータは異なる中性子ビーム療法の治療効果の比較に利用できる。
1.効果的治療デプス:
腫瘍線量は最大正常組織線量と等しいデプスである。このデプスより後ろでは、腫瘍細胞が受ける線量は最大正常組織線量より小さいので、ホウ素中性子捕捉上の優位性がなくなる。このパラメータは中性子ビームの透過性を示し、効果的治療デプスが大きいほど、治療可能な腫瘍のデプスが深くなる。単位はcmである。
2.効果的治療デプスの線量率:
即ち、効果的治療デプスにおける腫瘍線量率であり、最大正常組織線量率と等しい。正常組織で受け取る総線量は、与えられ得る腫瘍総線量に影響する要因であるので、このパラメータで治療時間が決まる。効果的治療デプスの線量率が大きいほど、腫瘍に一定の線量を与える必要な照射時間が短くなる。単位はcGy/mA-minである。
3.効果的治療線量比:
脳表面から効果的治療デプスまでに、腫瘍と正常組織とが受け取る平均線量の比は効果的治療線量比と呼ばれる。平均線量は線量−デプス曲線の積分により算出できる。効果的治療線量比が大きいほど、当該中性子ビームの治療効果がよくなる。
ビーム整形体の設計における比較根拠として、IAEAによるエアビームの品質要素の5提案、及び上記の3つのパラメータの他に、本発明の実施形態では、中性子ビーム線量のパフォーマンスの優劣を評価するための以下のパラメータを利用する。
1.照射時間≦30min(加速器で使用する陽子流は10mA)
2.30.0RBE-Gy治療可能なデプス≧7cm
3.最大腫瘍線量≧60.0RBE-Gy
4.最大正常脳組織線量≦12.5RBE-Gy
5.最大皮膚線量≦11.0RBE-Gy
注:RBE(Relative Biological Effectiveness)は生物学的効果比であり、光子及び中性子による生物学的効果が異なるため、等価線量を算出するために、上記の線量に異なる組織の生物学的効果比を掛ける。
中性子源の放射フラックス及び品質を向上させるように、本発明の実施形態は、中性子捕捉療法用ビーム整形体の改良に関するものであり、好ましいものとして、加速器ホウ素中性子捕捉療法用ビーム整形体の改良に関するものである。図3に示すように、本発明の第1実施形態の中性子捕捉療法用ビーム整形体10は、ビーム入口11と、ターゲット12と、ターゲット12に隣接する減速体13と、減速体13の周囲に配置される反射体14と、減速体13に隣接する熱中性子吸収体15と、ビーム整形体10内において設置されている放射線遮蔽体16と、ビーム出口17と、を備える。ターゲット12とビーム入口11から入射した陽子ビームとの原子核反応により中性子が生成され、中性子により中性子ビームが形成され、中性子ビームは1つの主軸Xを規定する。減速体13により、ターゲット12からの中性子が熱外中性子エネルギー領域に減速される。反射体14は、熱外中性子ビーム強度を高めるため、主軸Xから逸れた中性子を主軸Xに導く。熱外中性子束を向上させるために減速体13と反射体14の間に隙間通路18が設けられる。熱中性子吸収体15は、治療時の表層の正常組織への過度の線量を避けるために熱中性子の吸収に用いられる。放射線遮蔽体16は、非照射領域における正常組織への線量を減らすために漏れた中性子と光子との遮蔽に用いられる。
好ましくは、ターゲット12は金属で製作される。加速器ホウ素中性子捕捉療法では、陽子ビームは、加速器により、陽子ビームがターゲットの原子核のクーロン反発力に打ち勝つエネルギーを有するまで加速され、ターゲット12との7Li(p,n)7Be原子核反応により中性子を生成する。ビーム整形体10は、中性子を熱外中性子エネルギー領域に減速し、かつ、熱中性子及び高速中性子の含有量を低減する。減速体13は、高速中性子が作用する断面が大きくかつ熱外中性子が作用する断面が小さい材料で製作される。言い換えれば、減速体13は、高速中性子が主に作用し、熱外中性子がほとんど作用しない断面を有する材料で製作される。好ましいものとして、減速体13は、D2O、AlF3、フルエンタル(Fluental)、CaF2 、Li2CO3、MgF2やAl2O3のうちの少なくとも1種で製作される。反射体14は中性子の反射性が高い材料で製作される。好ましいものとして、反射体14は、PbまたはNiのうちの少なくとも1種で製作される。熱中性子吸収体15は、熱中性子が作用する断面が大きい材料で製作される。好ましいものとして、熱中性子吸収体15は、6Liで製作され、熱中性子吸収体15とビーム出口17との間に空気通路19が設けられる。放射線遮蔽体16は、光子遮蔽体161と中性子遮蔽体162とを含む。好ましいものとして、放射線遮蔽体16は鉛(Pb)で製作され、中性子遮蔽体162はポリエチレン(PE)で製作される。
減速体13は、互いに隣接する反対向きの2つのテーパ部を含む。具体的には、減速体13の外面は、第1のテーパ部と、第1のテーパ部と隣接する第2のテーパ部とを含む。第1のテーパ部の先細り方向は、第2のテーパ部の先細り方向と反対である。図3に示すように、減速体13の左側は、左側に向かって次第に小さくなるテーパ状であり、減速体13の右側は、右側に向かって次第に小さくなるテーパ状である。2つのテーパ部は互いに隣接する。好ましいものとして、減速体13の左側は左側に向かって次第に小さくなるテーパ状とするが、右側をその他の形状(例えば、柱状など)とし、テーパ部に隣接する形に設けることもできる。反射体14は減速体13の周囲に密接に配置され、減速体13と反射体14の間に隙間通路18が設けられる。いわゆる隙間通路18は、固体材料が充填されず、中性子ビームが容易に通過できる空のスペースである。当該隙間通路18は、空気通路或いは真空通路にすることができる。減速体13に隣接して設置される熱中性子吸収体15は、薄い6Li材料で製作される。放射線遮蔽体16におけるPbで製作した光子遮蔽体161は、反射体14と一体に設置でき、或いは別々に設置することもできる。また、放射線遮蔽体16におけるPEで製作した中性子遮蔽体162は、ビーム出口17に近い箇所に設置することができる。熱中性子吸収体15とビーム出口17との間に空気通路19が設けられ、継続的に主軸Xから逸れた中性子を主軸Xに導き熱外中性子ビーム強度を高めることができる。人工器官Bをビーム出口17から約1cm離れた箇所に設置する。この分野の技術者がよく知っていることとして、光子遮蔽体161はその他の材料で製作可能であり、光子を遮蔽する役割を果たせばよく、また、中性子遮蔽体162もその他の材料で製作可能であり、別の箇所に設置でき、漏れた中性子を遮蔽する役割を果たせばよい。
隙間通路を設けたビーム整形体と、隙間通路を設けないビーム整形体との違いを比較するために、それぞれ図4及び図5のように、減速体を隙間通路に充填する第2実施形態と、反射体を隙間通路に充填する第3実施形態とを示す。図4において、ビーム整形体20は、ビーム入口21と、ターゲット22と、ターゲット22に隣接する減速体23と、減速体23の周囲に配置される反射体24と、減速体23に隣接する熱中性子吸収体25と、ビーム整形体20内において設置されている放射線遮蔽体26と、ビーム出口27と、を備える。ターゲット22とビーム入口21から入射した陽子ビームとの原子核反応により中性子が生成され、中性子により中性子ビームが形成され、中性子ビームは1つの主軸X1を規定する。減速体23により、ターゲット22からの中性子が熱外中性子エネルギー領域に減速される。反射体24は、熱外中性子ビーム強度を高めるために主軸X1からずれた中性子を主軸X1に導く。減速体23は互いに隣接する反対向きの2つのテーパ部を有する。具体的には、減速体23の外面は、第1のテーパ部と、第1のテーパ部と隣接する第2のテーパ部とを含む。第1のテーパ部の先細り方向は、第2のテーパ部の先細り方向と反対である。減速体23の左側は、左側に向かって次第に小さくなるテーパ状であり、減速体23の右側は、右側に向かって次第に小さくなるテーパ状である。2つのテーパ部は互いに隣接する。熱中性子吸収体25は、治療時の表層の正常組織への過度の線量を避けるために熱中性子の吸収に用いられる。放射線遮蔽体26は、非照射領域における正常組織への線量を減らすために漏れた中性子と光子の遮蔽に用いられる。
好ましいものとして、第2実施形態のターゲット22、減速体23、反射体24、熱中性子吸収体25及び放射線遮蔽体26は、第1実施形態と同様とすることができる。放射線遮蔽体26は、鉛(Pb)で製作した光子遮蔽体261、及び、ポリエチレン(PE)で製作した中性子遮蔽体262を含み、当該中性子遮蔽体262はビーム出口27に設置することができる。熱中性子吸収体25とビーム出口27との間には、空気通路28が設けられる。人工器官B1は、ビーム出口27から約1cm離れた箇所に設置される。
図5において、ビーム整形体30は、ビーム入口31と、ターゲット32と、ターゲット32に隣接する減速体33と、減速体33の周囲に配置される反射体34と、減速体33に隣接する熱中性子吸収体35と、ビーム整形体30内において設置されている放射線遮蔽体36と、ビーム出口37と、を備える。ターゲット32とビーム入口31から入射した陽子ビームとの原子核反応により中性子が生成され、中性子により中性子ビームが形成され、中性子ビームは1つの主軸X2を規定する、減速体33によりターゲット32からの中性子が熱外中性子エネルギー領域に減速される。反射体34は、熱外中性子ビーム強度を向上させるため主軸X2から逸れた中性子を主軸X2に導く。減速体33は互いに隣接する反対向きの2つのテーパ部を有する。具体的には、減速体33の外面は、第1のテーパ部と、第1のテーパ部と隣接する第2のテーパ部とを含む。第1のテーパ部の先細り方向は、第2のテーパ部の先細り方向と反対である。減速体33の左側は左側に向かって次第に小さくなるテーパ状であり、減速体33の右側は右側に向かって次第に小さくなるテーパ状である。2つのテーパ部は互いに隣接する。熱中性子吸収体35は、治療時の表層の正常組織への過度の線量を避けるために熱中性子の吸収に用いられる。放射線遮蔽体36は、非照射領域における正常組織への線量を減らすために漏れた中性子と光子の遮蔽に用いられる。
好ましいものとして、第3実施形態のターゲット32、減速体33、反射体34、熱中性子吸収体35及び放射線遮蔽体36は、第1実施形態と同様とすることができる。放射線遮蔽体36は、鉛(Pb)で製作した光子遮蔽体361、及び、ポリエチレン(PE)で製作した中性子遮蔽体362を含み、当該中性子遮蔽体362はビーム出口37に設置することができる。熱中性子吸収体35とビーム出口37との間には、空気通路38が設けられる。人工器官B2は、ビーム出口37から約1cm離れた箇所に設置される。
次にMCNPソフト(アメリカロスアラモス国立研究所(LosAlamos National Laboratory)が開発したモンテカルロ法を元にした、複雑な三次元形状における中性子、光子、荷電粒子または結合中性子/光子/荷電粒子輸送問題の算出のためのユニバーサルパッケージ)を用いたこの3つの実施形態についてのシミュレーション結果である。
表1は、この3つの実施形態でのエアビームの品質要素のパフォーマンスを示す(下表における各名詞の単位は同上なので、ここでは説明しない。以下同じ)。
Figure 2018536482
表2は、この3つの実施形態での線量のパフォーマンスを示す。
Figure 2018536482
表3は、この3つの実施形態での中性子ビーム線量のパフォーマンスの優劣を評価するパラメータのシミュレーション結果を示す。
Figure 2018536482
注:上記の3つの表から見れば、ビーム整形体の減速体と反射体との間に隙間通路を設けると、その中性子ビームによる治療効果が最も良い。
リチウムターゲットからの中性子は比較的高い前向的平均エネルギーを示す特性を持つ。図6に示すように、中性子の散乱角度が0°〜30°となる場合、平均中性子エネルギーは約478keVであるが、中性子の散乱角度が30°〜180°となる場合、平均中性子エネルギーはわずか290keVである。ビーム整形体の幾何学的形状を変更することにより、前向き中性子と減速体との多くの衝突を実現するとともに、横向き中性子が少ない衝突でビーム出口に到着すると、理論的には中性子の減速を最適化し、効果的に熱外中性子束を向上させることができる。次にビーム整形体の幾何学的形状に手をつけ、ビーム整形体の異なる幾何学的形状により、熱外中性子束への影響を評価する。
図7は第4実施形態のビーム整形体の幾何学的形状を示す。ビーム整形体40は、ビーム入口41と、ターゲット42と、ターゲット42に隣接する減速体43と、減速体43の周囲に配置される反射体44と、減速体43に隣接する熱中性子吸収体45と、ビーム整形体40内において設置されている放射線遮蔽体46と、ビーム出口47と、を備える。ターゲット42とビーム入口41から入射した陽子ビームとの原子核反応により中性子が生成される。減速体43により、ターゲット42からの中性子が熱外中性子エネルギー領域に減速される。反射体44は、熱外中性子ビーム強度を高めるため、逸れた中性子を元の方向に導く。減速体43は柱状である。好ましいものとして、減速体43は円柱状である。熱中性子吸収体45は、治療時の表層の正常組織への過度の線量を避けるために熱中性子の吸収に用いられる。放射線遮蔽体46は、非照射領域における正常組織への線量を減らすために漏れた中性子と光子の遮蔽に用いられる。熱中性子吸収体45とビーム出口47との間に空気通路48が設けられる。
図8は第5実施形態のビーム整形体の幾何学的形状を示す。ビーム整形体50は、ビーム入口51と、ターゲット52と、ターゲット52に隣接する減速体53と、減速体53の周囲に配置される反射体54と、減速体53に隣接する熱中性子吸収体55と、ビーム整形体50内において設置されている放射線遮蔽体56と、ビーム出口57と、を備える。ターゲット52とビーム入口51から入射した陽子ビームとの原子核反応により中性子が生成され、中性子により中性子ビームが形成され、中性子ビームは1つの主軸X3を規定する。減速体53により、ターゲット52からの中性子が熱外中性子エネルギー領域に減速される。反射体54は、熱外中性子ビーム強度を高めるために主軸X3から逸れた中性子を主軸X3に導く。減速体53の外面は、円筒部と、円筒部に隣接するテーパ部とを有する。減速体53の左側は柱状であり、減速体53の右側は右側に向かって次第に小さくなるテーパ状であり、両者は互いに隣接する。熱中性子吸収体55は、治療時の表層の正常組織への過度の線量を避けるために熱中性子の吸収に用いられる。放射線遮蔽体56は、非照射領域における正常組織への線量を減らすために漏れた中性子と光子の遮蔽に用いられる。
好ましいものとして、第5実施形態のターゲット52、減速体53、反射体54、熱中性子吸収体55及び放射線遮蔽体56は第1実施形態と同様とすることができる。放射線遮蔽体56は、鉛(Pb)で製作した光子遮蔽体561、及び、ポリエチレン(PE)で製作した中性子遮蔽体562を含み、当該中性子遮蔽体562はビーム出口57に設置することができる。熱中性子吸収体55とビーム出口57との間に空気通路58が設けられる。人工器官B3は、ビーム出口57から約1cm離れた箇所に設置される。
次にMCNPソフトを用いて行われた、第2実施形態の2つのテーパ体を含む減速体、第4実施形態の柱体を含む減速体、及び第5実施形態の柱体+テーパ体を含む減速体についてのシミュレーション結果を示す。
この3つの実施形態でのエアビームの品質要素のパフォーマンスを示す。
Figure 2018536482
表5は、この3つの実施形態での線量のパフォーマンスを示す。
Figure 2018536482
表6は、この3つの実施形態での中性子ビーム線量のパフォーマンスの優劣を評価するパラメータのシミュレーション結果を示す。
Figure 2018536482
注:上記の3つの表から見れば、減速体が少なくとも1つのテーパ体(テーパ部)を含むと、その中性子ビームによる治療効果が比較的良い。
図9は本願の第6実施例を示す。ビーム整形体60は、ビーム入口61と、ターゲット62と、ターゲット62に隣接する減速体63と、減速体63の周囲に配置される反射体64と、減速体63に隣接する熱中性子吸収体65と、ビーム整形体60内に設けられた放射線遮蔽体65と、ビーム出口67と、を備える。ターゲット62とビーム入口61から入射した陽子ビームとの原子核反応により中性子が生成され、中性子により中性子ビームが形成され、中性子ビームは一つの主軸X6を規定する。減速体63により、ターゲット62からの中性子が熱外中性子エネルギー領域に減速される。反射体64は、熱外中性子ビーム強度を高めるため、主軸X6から逸れた中性子を主軸X6に導く。減速体63と反射体64との間には、隙間通路68が設けられ、熱中性子吸収体65とビーム出口67との間には、空気通路69が設けられている。該実施形態は第3実施例を改善した実施例である。具体的な改善点は下記の通りである。減速体63を互いに隣接する反対向きのテーパ状に設ける。該減速体63は、本体部631と、本体部632の外周を囲む補足部632を含む。本体部631は、柱状部633と柱状部633の両端に位置しかつ柱状部633に連接する二つのテーパ部634を含む。補足部632は、柱状部633の外周を囲みかつ二つのテーパ部634に連接されることにより、減速体63を隣接する反対向きのテーパ状とする。
図10は本願の第7実施例を示す。ビーム整形体70は、ビーム入口71と、ターゲット72と、ターゲット72に隣接する減速体73と、減速体73の周囲に配置される反射体74と、減速体73に隣接する熱中性子吸収体75と、ビーム整形体70内に設けられた放射線遮蔽体76と、ビーム出口77と、を備える。ターゲット72とビーム入口71から入射した陽子ビームとの原子核反応により中性子が生成され、中性子により中性子ビームが形成され、中性子ビームは一つの主軸X7を規定する。減速体73により、ターゲット72からの中性子が熱外中性子エネルギー領域に減速される。反射体74は、熱外中性子ビーム強度を高めるため、主軸X7から逸れた中性子を主軸X7に導く。熱中性子吸収体75とビーム出口77との間には、空気通路78が設けられている。該実施例と第6実施例の共通点は、減速体73の左側が何れもテーパ部734と柱状部733とで形成された本体部731と、補足部732と、によって形成されたテーパ状の構造であることにある。その相違点は、第6実施例では、減速体63の右側が左側のテーパ状に隣接する反対向きのテーパ状であるのに対し、第7実施例では、減速体73の右側が左側のテーパ状に隣接する反対向きの柱状であることにある。即ち、第7実施例において、減速体73を一つのテーパ状と一つの柱状部が隣接する構造に設ける。
第6実施例及び第7実施例において、前記減速体63(73)の本体部631(731)は、DO、AlF、フルエンタル(Fluental)、CaF、LiCO、MgF及びAlの少なくとも一種で製作され、補足部632(732)はZn、Mg、Al、Ti、La、Pb、Zr及びBiのうちのいずれか一種で製作される。また、補足部632(732)の材料は、本体部631(731)の材料と異なる。
以下は、MCNPソフトウェアを用いて、第6実施例と第7実施例において本体部にMgFを採用し、補足部分にそれぞれZn、Mg、Al、Ti、La、Pb、ZrとBiが用いられた場合のシミュレーション計算である(また、対比のため、補足部に本体部と同じ材料MgFを用いたもの)。
表7では、この二つの実施例における中性子ビーム線量のパフォーマンスの優劣を評価するためパラメータのシミュレーション数値を示した。
Figure 2018536482
表7に示すように、本体部と補足部とに何れもMgFを用いる場合に対して、MgF材料で本体部を製作し、ZnとTiとでそれぞれ補足部を製作する場合、中性子ビーム線量の治療可能なデプスを改善できる。MgF材料で本体部を製作し、La、Pb、Zr、Biで補足部を製作する場合、中性子ビーム線量の照射時間は改善できる。MgF材料で本体部を製作し、Mg又はAlで補足部を製作する場合、中性子ビーム線量の照射時間と治療可能なデプスを何れも改善できる。したがって、好ましくは、減速体の本体部631(731)は、MgF材料で製作され、補足部632(732)はMgまたはAlで製作される。
且つ、表7に示したZn、Mg、Al、Ti、La、Pb、Zr及びBiの材料は取得しやすい。これらの材料で補足部を製作することにより、減速体の製造コストを大幅に低減することができる。
本発明の実施例に記載されている「柱体」または「柱状」は、図面に示されている方向に沿って一方側から他方側までその外輪郭の全体的な流れがほとんど変わらない構造である。外輪郭にある1つの輪郭線は線分であってよく、例えば、円柱状の対応する輪郭線や、大きな曲率を有する線分に近い円弧や、大きな曲率を有する球体状の対応する輪郭線であってもよい。外輪郭の表面全体はなめらかでもよく、なめらかでなくてもよい。例えば、円柱状または大きな曲率を有する球体状の表面に凹凸部があってもよい。
本発明の実施例に記載されている「テーパ体」または「テーパ状」は、図面に示されている方向に沿って一方側から他方側までその外輪郭の全体的な流れが段々と小さくなる構造である。外輪郭にある1つの輪郭線は線分であってよく、例えば、円錐状の対応する輪郭線や、円弧や、球体状の対応する輪郭線であってもよい。外輪郭の表面全体はなめらかでもよく、なめらかでなくてもよい。例えば、円錐状または球体状の表面に凹凸部があってもよい。
前記は、本発明の具体的な実施形態に過ぎず、本発明の開示する中性子捕捉療法用ビーム整形体は以上の実施例に記載の内容及び図面に示す構造に限定されるものではない。当業者であれば、本発明の基礎上で、そのうちの部材の材料、形状及び位置に対して行われる明らかな変更、置き換え又は修正は、いずれも本発明の特許請求の範囲内にある。したがって、本発明の保護範囲は特許請求の範囲によって定義されるべきである。

Claims (10)

  1. ビーム入口と、ターゲットと、前記ターゲットに隣接する減速体と、前記減速体の外を囲む反射体と、前記減速体に隣接する熱中性子吸収体と、前記ビーム整形体内に設けられた放射線遮蔽体と、ビーム出口と、を備え、前記ターゲットと前記ビーム入口から入射した陽子ビームとの原子核反応により中性子が生成され、前記中性子により中性子ビームが形成され、前記中性子ビームは一つの主軸を規定し、前記減速体により、前記ターゲットからの中性子が熱外中性子エネルギー領域に減速され、前記減速体は、少なくとも1つのテーパ状の形状を含むように設けられ、前記減速体は本体部と本体部の外周を囲む補足部とを有し、前記補足部の材料は本体部の材料と異なり、前記反射体は、熱外中性子ビーム強度を高めるため、前記主軸から逸れた中性子を前記主軸に導き、前記熱中性子吸収体は、治療時に表層の正常組織への過度の線量を避けるために熱中性子の吸収に用いられ、前記放射線遮蔽体は、非照射領域における正常組織への線量を減らすために漏れた中性子と光子の遮蔽に用いられる、ことを特徴とする、
    中性子捕捉療法用ビーム整形体。
  2. 前記本体部はターゲットに隣接するテーパ部とテーパ部に隣接する柱状部とを含み、前記補足部は、柱状部の外円周の表面を囲みかつテーパ部に連接することで、テーパ部とともに前記テーパ状を形成する、ことを特徴とする、
    請求項1に記載の中性子捕捉療法のビーム整形体。
  3. 前記ビーム整形体はさらに加速器ホウ素中性子捕捉療法に用いられる、ことを特徴とする、
    請求項1に記載の中性子捕捉療法のビーム整形体。
  4. 加速器ホウ素中性子捕捉療法では、加速器が陽子ビームを加速し、前記ターゲットは金属製で、前記陽子ビームは、ターゲットの原子核のクーロン反発力に打ち勝つエネルギーを有するまで加速され、前記ターゲットとの原子核反応により中性子を生成する、ことを特徴とする、
    請求項3に記載の中性子捕捉療法用ビーム整形体。
  5. 当該ビーム整形体は中性子を熱外中性子エネルギー領域に減速し、熱中性子及び高速中性子の含有量を低減でき、熱外中性子エネルギー領域は0.5eV〜40keVであり、熱中性子エネルギー領域は0.5eVより小さく、高速中性子エネルギー領域は40keVより大きく、前記減速体は、高速中性子が主に作用し、熱外中性子がほとんど作用しない断面を有する材料で製作され、前記反射体は、中性子の反射性が高い材料で製作され、前記熱中性子吸収体は、熱中性子が主に作用する断面を有する材料で製作される、ことを特徴とする、
    請求項1に記載の中性子捕捉療法用ビーム整形体。
  6. 前記減速体はDO、AlF、フルエンタル、CaF、LiCO、MgFとAlのうちの少なくとも一種で製作され、前記反射体はPb又はNiのうちの少なくとも一種で製作され、前記熱中性子吸収体はLiで製作され、前記熱中性子吸収体と前記ビーム出口との間には、空気通路が設けられ、前記放射線遮蔽体は、光子遮蔽体と中性子遮蔽体とを含む、ことを特徴とする、
    請求項4に記載の中性子捕捉療法用ビーム整形体。
  7. 前記補足部はZn、Mg、Al、Ti、La、Pb、Zr及びBiのうちのいずれか一種で製作される、ことを特徴とする、
    請求項4に記載の中性子捕捉療法用ビーム整形体。
  8. 前記減速体は一つのテーパ状と前記テーパ状に隣接する一つの柱状とを含む形状に設けられる、ことを特徴とする、
    請求項1に記載の中性子捕捉療法用ビーム整形体。
  9. 前記減速体は、互いに隣接する反対向きの二つのテーパ状に設けられる、ことを特徴とする、
    請求項1に記載の中性子捕捉療法用ビーム整形体。
  10. 前記本体部は柱状部と柱状部の両端に位置しかつ柱状部の両端に連接するテーパ部を含み、前記補足部は柱状部の外周を囲みかつ二つのテーパ部に連接されることにより、減速体を隣接する反対向きのテーパ状とする、
    請求項9に記載の中性子捕捉療法用ビーム整形体。
JP2018526537A 2015-11-26 2016-10-18 中性子捕捉療法用ビーム整形体 Active JP6831844B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510836182.0A CN106798969B (zh) 2015-11-26 2015-11-26 用于中子捕获治疗的射束整形体
CN201520955634.2 2015-11-26
CN201520955634.2U CN205339881U (zh) 2015-11-26 2015-11-26 用于中子捕获治疗的射束整形体
CN201510836182.0 2015-11-26
PCT/CN2016/102334 WO2017088606A1 (zh) 2015-11-26 2016-10-18 用于中子捕获治疗的射束整形体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018536482A true JP2018536482A (ja) 2018-12-13
JP6831844B2 JP6831844B2 (ja) 2021-02-17

Family

ID=58763942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018526537A Active JP6831844B2 (ja) 2015-11-26 2016-10-18 中性子捕捉療法用ビーム整形体

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10639499B2 (ja)
EP (1) EP3369457B1 (ja)
JP (1) JP6831844B2 (ja)
RU (1) RU2717363C1 (ja)
TW (1) TWM543059U (ja)
WO (1) WO2017088606A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022528687A (ja) * 2019-04-17 2022-06-15 中硼(厦▲門▼)医▲療▼器械有限公司 中性子捕捉療法システム

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11024437B2 (en) 2015-05-06 2021-06-01 Neutron Therapeutics Inc. Neutron target for boron neutron capture therapy
JP6722281B2 (ja) * 2015-09-30 2020-07-15 南京中硼▲聯▼康医▲療▼科技有限公司Neuboron Medtech Ltd. 中性子捕捉療法に用いられるビーム整形体
EP3357536B1 (en) * 2015-11-12 2019-09-11 Neuboron Medtech Ltd. Neutron capture therapy system
US10462893B2 (en) 2017-06-05 2019-10-29 Neutron Therapeutics, Inc. Method and system for surface modification of substrate for ion beam target
JP7175964B2 (ja) * 2017-08-24 2022-11-21 南京中硼▲聯▼康医▲療▼科技有限公司 中性子捕捉療法システム
JP6947933B2 (ja) * 2017-12-15 2021-10-13 南京中硼▲聯▼康医▲療▼科技有限公司Neuboron Medtech Ltd. 中性子捕捉療法システム
CN110523007B (zh) * 2018-05-25 2024-04-19 中硼(厦门)医疗器械有限公司 中子捕获治疗系统
CN111821580A (zh) * 2019-04-17 2020-10-27 中硼(厦门)医疗器械有限公司 中子捕获治疗系统及用于中子捕获治疗系统的射束整形体
CN110085341B (zh) * 2019-05-16 2023-12-15 中国人民大学 一种中子单色器屏蔽装置
US11517769B2 (en) * 2019-07-10 2022-12-06 Ricoh Company, Ltd. Neutron beam transmission adjusting device comprising a neutron beam transmission unit including a neutron reactant, method for producing neutron beam transmission adjusting device, and neutron beam adjusting method
JP7292345B2 (ja) * 2021-03-11 2023-06-16 アデルファイ・テクノロジー・インコーポレイテッド 癌治療のためのビーム成形装置を有する中性子源

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007242422A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 中性子発生装置及び中性子照射システム
JP2009192488A (ja) * 2008-02-18 2009-08-27 Sumitomo Heavy Ind Ltd 減速材及び減速装置
CN104511096A (zh) * 2014-12-08 2015-04-15 南京中硼联康医疗科技有限公司 用于中子捕获治疗的射束整形体

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3778627A (en) * 1973-04-17 1973-12-11 Atomic Energy Commission High intensity, pulsed thermal neutron source
US4938916A (en) * 1982-12-13 1990-07-03 Ltv Aerospace And Defense Co. Flux enhancement for neutron radiography inspection device
US4599515A (en) * 1984-01-20 1986-07-08 Ga Technologies Inc. Moderator and beam port assembly for neutron radiography
US5433693A (en) * 1992-12-31 1995-07-18 Ott; Karl O. Neutron-capture therapy apparatus and method
FI92890C (fi) * 1993-06-14 1995-01-10 Otatech Oy Neutronien hidastinmateriaali ja sen käyttö
JP2006047115A (ja) * 2004-08-04 2006-02-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 中性子発生装置及びターゲット、並びに中性子照射システム
DE102005004248A1 (de) 2005-01-28 2006-08-03 Johann A. Krause Maschinenfabrik Gmbh Verfahren zur Ermittlung mindestens der Position eines bewegten Bauteils eines Antriebsaggregats, wie Verbrennungsmotor, Getriebe oder dergleichen
JP4827054B2 (ja) * 2006-03-08 2011-11-30 三菱重工業株式会社 中性子発生装置及び中性子照射システム
WO2008100269A2 (en) * 2006-06-09 2008-08-21 The Regents Of The University Of California Compact neutron source and moderator
JP5054335B2 (ja) * 2006-07-18 2012-10-24 株式会社日立製作所 ホウ素中性子捕捉療法用の医療装置
EP1895819A1 (en) * 2006-08-29 2008-03-05 Ion Beam Applications S.A. Neutron generating device for boron neutron capture therapy
RU2355305C1 (ru) * 2007-08-28 2009-05-20 Николай Викторович Анисимов Способ исследования органов грудной и/или брюшной полости методом магнитно-резонансной томографии
CN101829409B (zh) * 2009-03-13 2012-07-04 住友重机械工业株式会社 中子射线旋转照射装置
CN202236912U (zh) * 2011-03-02 2012-05-30 长春工业大学 基于d-t中子发射器的硼中子俘获治疗装置
US20120330084A1 (en) * 2011-06-27 2012-12-27 Richard Harris Pantell Neutron Source for Neutron Capture Therapy
TWI532056B (zh) 2013-10-15 2016-05-01 財團法人工業技術研究院 濾屏與中子束源
PL3032927T3 (pl) * 2014-12-08 2017-07-31 Neuboron Medtech Ltd. Zespół kształtowania wiązki do terapii wychwytu neutronów
CN205339881U (zh) * 2015-11-26 2016-06-29 南京中硼联康医疗科技有限公司 用于中子捕获治疗的射束整形体

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007242422A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 中性子発生装置及び中性子照射システム
JP2009192488A (ja) * 2008-02-18 2009-08-27 Sumitomo Heavy Ind Ltd 減速材及び減速装置
CN104511096A (zh) * 2014-12-08 2015-04-15 南京中硼联康医疗科技有限公司 用于中子捕获治疗的射束整形体

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022528687A (ja) * 2019-04-17 2022-06-15 中硼(厦▲門▼)医▲療▼器械有限公司 中性子捕捉療法システム
JP7312850B2 (ja) 2019-04-17 2023-07-21 中硼(厦▲門▼)医▲療▼器械有限公司 中性子捕捉療法システム

Also Published As

Publication number Publication date
US20180250524A1 (en) 2018-09-06
JP6831844B2 (ja) 2021-02-17
US10639499B2 (en) 2020-05-05
TWM543059U (zh) 2017-06-11
EP3369457A4 (en) 2018-10-17
RU2717363C1 (ru) 2020-03-23
EP3369457A1 (en) 2018-09-05
EP3369457B1 (en) 2019-11-27
WO2017088606A1 (zh) 2017-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6592135B2 (ja) 中性子捕捉療法用ビーム整形アセンブリ
JP6831844B2 (ja) 中性子捕捉療法用ビーム整形体
CN108042930B (zh) 用于中子捕获治疗的射束整形体
CN107497060B (zh) 用于中子捕获治疗的射束整形体
WO2017206485A1 (zh) 辐射剂量测量方法
JP6947933B2 (ja) 中性子捕捉療法システム
JP2019502455A (ja) 中性子捕捉療法用のビーム成形体
TW201902422A (zh) 用於中子捕獲治療的射束整形體
TWI806394B (zh) 中子捕獲治療系統及用於中子捕獲治療系統的射束整形體
JP2018535717A (ja) 中性子捕捉療法に用いられるビーム整形体
WO2019042137A1 (zh) 中子捕获治疗系统
CN106798969B (zh) 用于中子捕获治疗的射束整形体

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181221

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191223

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200107

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200310

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200714

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201111

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20201111

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20201201

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20201208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210129

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6831844

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250