JP2019524357A - 医用画像に基づく放射シールド装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
好ましく、放射線治療装置は、さらに治療台を含み、放射線は、シールド体を通過した後に治療台上の患者の病変組織に作用し、シールド体は、被照射体の表面または治療台またはコリメータに固定される。
図1に示すとおり、本実施例中の放射線治療装置は好ましく硼素中性子捕獲治療装置100であり、中性子生成装置10、ビーム整形体20、コリメータ30、治療台40を含む。中性子生成装置10はアクセラレーター11とターゲットTを含み、アクセラレーター11は帯電粒子(例えば陽子、デューテリウム核など)に対して加速し、陽子線のような帯電粒子線Pを生成し、帯電粒子線PはターゲットTに照射しかつターゲットTと作用して中性子線(中性子ビーム)Nを生成し、ターゲットTは好ましく金属ターゲットである。必要な中性子生成率とエネルギー、提供可能な加速した帯電粒子エネルギーと電流の大きさ、金属ターゲットの物理化学的性質などの特性に従って適切な核反応を選択し、常に討論される核反応は7Li(p,n)7Be及9Be(p,n)9Bがあり、この2種類の反応はいずれも吸熱反応である。2種類の核反応のエネルギー閾値はそれぞれ1.881MeVと2.055MeVであり、硼素中性子捕獲治療の理想的な中性子源はkeVエネルギーランクの熱外中性子であるため、理論上にエネルギーが閾値よりただ少し高い陽子を使用してリチウム金属ターゲットを砲撃すれば、相対的な低エネルギーの中性子を生成することができ、余計な減速処理を必要とせずに臨床に使うことができるが、リチウム金属(Li)とベリリウム金属(Be)の2種類のターゲットと閾値エネルギーの陽子作用断面が高くなく、十分に大きな中性子束を生成するために、一般的には高エネルギーの陽子を選択して核反応を誘発する。理想的なターゲットは高い中性子生成率、生成した中性子エネルギーの分布が熱外中性子エネルギー領域に近接し(以下に詳細に描述される)、余計な強い透過性のある放射を生成せず、安全で安くて操作しやすくかつ耐高温などの特性を備えるべきであるが、実際にはすべての要求に合致する核反応を見つけることができず、本発明の実施例にはリチウム金属で作製されたターゲットを採用する。しかし当業者が熟知するように、ターゲットTの材料はリチウム、ベリリウム以外の金属材料で作製されてもよく、例えばタンタル(Ta)またはタングステン(W)などから形成される;ターゲットTは円板状であってもよく、また他の固体形状であってもよく、また液体材料(液体金属)を使用してもよい。アクセラレーター11は直線アクセラレーター、旋回アクセラレーター、同期アクセラレーター、同期旋回アクセラレーターであってもよく、中性子生成装置10は原子炉であってもよくアクセラレーターとターゲットを採用しない。硼素中性子捕獲治療の中性子源の由来は原子炉またはアクセラレーター帯電粒子とターゲットの核反応にもかかわらず、生成したのは実際にいずれも混合放射場であり、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、光子を含む。深部腫瘍に対する硼素中性子捕獲治療は、熱外中性子を除き、他の放射線含有量は多ければ多いほど、正常組織の非選択的な用量沈殿を引き起こす比率が大きくなって、そのためこれらの不必要な用量を引き起こす放射を可能な限り下げるべきである。また、被照射体の正常組織にとって、各種の放射線が多すぎ、同様に不必要な用量沈殿を引き起こすことを避けるべきである。
S1:医用画像走査装置51によって患者200の照射部分を走査し、かつ、前記照射部分の医用画像ボクセルデータを出力する;
S2:データ処理および三次元モデリング装置52は、S1で得られた医用画像ボクセルに基づいて三次元プロステーシス組織モデルを確立する;
S3:データ処理および三次元モデリング装置52は、S2で得られた三次元プロステーシス組織モデルデータに基づいてシールド体三次元モデルを確立する;
S4:シールド体三次元モデルデータを3Dプリンターに入力してシールド体53をプリントする;
S5:シールド体を取り付けて位置決めする。
以上では、当業者が本発明を理解しやすいよう、本発明の説明的な発明を実施するための形態を描述している。当業者であれば、本発明は発明を実施するための形態の範囲に限らず、変更が添付の特許請求の範囲により限定され決定される本発明の精神の範囲内にあれば、これらの変更は明らかに、いずれも本発明の要求した保護範囲内にあることは明らかであろう。
Claims (14)
- 被照射体の正常組織に対する放射線照射装置の放射をシールドするために用いられる、医用画像に基づく放射シールド装置であって、
前記被照射体の照射部分を走査し、かつ、医用画像ボクセルデータを出力する医用画像走査装置と、
前記医用画像ボクセルデータに基づいて三次元プロステーシス組織モデルを確立し、かつ、前記三次元プロステーシス組織モデルに基づいてシールド体三次元モデルを確立する、データ処理および三次元モデリング装置と、
前記シールド体三次元モデルデータを3Dプリンターに入力してプリントして形成され、放射線照射装置と照射部分との間に位置するシールド体と、
を備えることを特徴とする、
医用画像に基づく放射シールド装置。 - 前記シールド体三次元モデルは、前記三次元プロステーシス組織モデルに基づき、前記放射線照射装置のデータ情報、および、放射線照射装置と照射部分との間の位置関係を結びつけて確立される、ことを特徴とする、
請求項1に記載の医用画像に基づく放射シールド装置。 - 前記シールド体の材料は、中性子シールド材料および光子シールド材料の少なくとも1種を含み、前記シールド体は、前記被照射体の表面に固定され、前記被照射体の表面外形と相互に整合する、ことを特徴とする、
請求項1に記載の医用画像に基づく放射シールド装置。 - 前記シールド体は、中心スルーホールを有し、前記中心スルーホールの直径と、前記被照射体体内の病変組織のビームに垂直な方向における最大のサイズとの比率区間は1−2であり、前記シールド体の最大の厚みの数値範囲は3−20mmであり、前記シールド体の外面の面積範囲は10−200cm2である、ことを特徴とする、
請求項3に記載の医用画像に基づく放射シールド装置。 - 前記放射線照射装置の生成した放射線がシールド体を通過した後に減衰される比率は≧50%であり、シールド体を通過した後の放射線の正常組織に対する放射深度の、シールド体を通過しない放射線の正常組織に対する放射深度に対する比率は≦50%である、ことを特徴とする、
請求項1に記載の医用画像に基づく放射シールド装置。 - 放射線照射装置とシールド体とを含み、前記放射線照射装置は、被照射体を照射し、照射部分を形成し、前記シールド体は、前記放射線照射装置と照射部分との間に位置し、かつ、3Dプリンターでプリントして形成される、ことを特徴とする
放射線治療装置。 - 前記放射線治療装置は、三次元映像走査装置と、データ処理および三次元モデリング装置と、をさらに含み、
前記三次元映像走査装置は、前記照射部分を走査し、かつ、三次元データを出力し、
前記データ処理および三次元モデリング装置は、前記三次元データに基づいて照射部分三次元モデルを確立し、かつ、前記照射部分三次元モデルに基づいてシールド体三次元モデルを確立し、
前記シールド体は、前記シールド体三次元モデルデータを3Dプリンターに入力してプリントして形成される、
ことを特徴とする、請求項6に記載の放射線治療装置。 - 前記放射線治療装置は、医用画像走査装置と、データ処理および三次元モデリング装置と、をさらに含み、
前記医用画像走査装置は、前記照射部分を走査し、かつ、医用画像ボクセルデータを出力し、
前記データ処理および三次元モデリング装置は、前記医用画像ボクセルデータに基づいて三次元プロステーシス組織モデルを確立し、かつ、前記三次元プロステーシス組織モデルに基づいてシールド体三次元モデルを確立するし、
前記シールド体は、前記シールド体三次元モデルデータを3Dプリンターに入力してプリントして形成される、
ことを特徴とする、請求項6に記載の放射線治療装置。 - 前記放射線照射装置は、放射線生成装置、ビーム整形体、およびコリメータを含み、
前記放射線生成装置は、放射線を生成することができ、
前記ビーム整形体は、前記放射線生成装置が生成した放射線のビーム品質を調整することができ、前記ビーム整形体は、ビーム出口を含み、
前記コリメータは、前記ビーム整形体を経過した放射線を集めることができ、
前記シールド体は、前記コリメータまたはビーム出口と、照射部分との間に位置する、ことを特徴とする、請求項6または8に記載の放射線治療装置。 - 前記放射線治療装置は、硼素中性子捕獲治療装置であり、前記被照射体は、がん患者であり、前記放射線生成装置は、中性子生成装置であり、前記中性子生成装置は、アクセラレーターとターゲットとを含み、前記アクセラレーターは、帯電粒子を加速し、中性子は、前記加速した帯電粒子とターゲットとが作用して生成される、ことを特徴とする、
請求項9に記載の放射線治療装置。 - 前記患者の正常組織が前記硼素中性子捕獲治療過程中に受け取る放射用量は、18Gyより小さい、ことを特徴とする、
請求項10に記載の放射線治療装置。 - 前記放射線治療装置は、さらに治療台を含み、前記放射線は、前記シールド体を通過した後に前記治療台上の患者の病変組織に作用し、前記シールド体は、被照射体の表面または前記治療台または前記コリメータまたは前記ビームの出口に固定される、ことを特徴とする、
請求項9または10に記載の放射線治療装置。 - 医用画像走査装置によって被照射体の照射部分を走査し、かつ、前記照射部分の医用画像ボクセルデータを出力するステップと、
前記医用画像ボクセルデータに基づいて三次元プロステーシス組織モデルを確立するステップと、
前記三次元プロステーシス組織モデルに基づいてシールド体三次元モデルを確立するステップと、
前記シールド体三次元モデルデータを3Dプリンターに入力してシールド体をプリントするステップと、
シールドを取り付けて位置決めするステップと、を含む、
ことを特徴とする、医用画像に基づく放射シールド方法。 - 前記三次元プロステーシス組織モデルデータに基づいてシールド体三次元モデルを確立するステップには、さらに、放射線照射装置のデータ情報および放射線照射装置と照射部分との位置関係を収集または入力して、三次元プロステーシス組織モデルデータを結びつけてシールド体三次元モデルを確立し、かつ、シールド体の取り付け位置を決定することを含む、ことを特徴とする、
請求項13に記載の医用画像に基づく放射シールド方法。
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