JP6754847B2

JP6754847B2 - 中性子治療装置

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Publication number: JP6754847B2
Application number: JP2018568672A
Authority: JP
Inventors: ▲劉▼渊豪
Original assignee: Neuboron Medtech Ltd
Current assignee: Neuboron Medtech Ltd
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2036-12-16
Also published as: WO2018006551A1; EP3456382A4; JP2019519333A; EP3456382B1; EP3456382A1; US20190105513A1; RU2707651C1; US10744345B2

Description

本発明は放射線照射装置に関し、特に中性子治療装置に関する。

ホウ素中性子捕捉治療装置に使用される中性子治療装置は、一般に、被照射体に対して複数の角度の照射を行う必要があるため、従来この複数の角度の照射を実現するために、一般に、中性子治療装置をある巨大な回転構造に固定させ、回転装置の回転により中性子治療装置の回転を駆動する。明らかに、中性子治療装置自体の構造が大きく、外部の回転装置により中性子治療装置の回転を駆動することに、中性子治療装置より大きな回転装置で実現する必要があり、かつ中性子治療装置および回転装置の回転を満たすことに非常に大きな空間を必要とし、装置全体が重いだけでなく、かつ実用性が低く、中性子治療装置の小型化に有利ではない。

複数角度の中性子放射線照射を行うことができる中性子治療装置を提供するために、本発明は一方では一種の中性子治療装置を提供することであり、前記中性子治療装置はビーム成形体、ビーム成形体内に設けられた中性子発生部、イオンビームを中性子発生部に伝達する管束、イオンビーム伝送方向を変更させる偏向電磁石、及びコリメータを含み、前記ビーム成形体は減速体及び減速体外周を囲んで設けられる反射体を含み、前記中性子発生部はイオンビームにより照射された後に中性子を発生し、前記減速体は中性子発生部から発生された中性子を熱外中性子エネルギー領域に減速し、前記反射体は逸脱した中性子を戻させることにより熱外中性子エネルギー領域内の中性子強度を向上させ、前記コリメータは中性子発生部が発生した中性子を集中的に照射し、前記中性子治療装置は被照射体を照射する照射空間を有し、前記ビーム成形体にビーム成形体から浸出された放射線を遮蔽するためのシールドが接続され、前記シールドはビーム成形体の運動につれて照射空間をカバーして照射空間を遮蔽することができる。

さらに、前記中性子治療装置はさらに支持フレームを含み、前記ビーム成形体が支持フレームに保持され、前記支持フレームの表面に凹んで設けられて照射空間と連通する収容空間を形成し、前記ビーム成形体、収容空間と照射空間との間に隙間を形成し、前記シールドが前記隙間をカバーする。

さらに、前記シールドは少なくとも二つの遮蔽部材を含み、前記遮蔽部材がビーム成形体の両側に位置し、各遮蔽部材の一端が前記支持フレームの他端に接続されて前記ビーム成形体に保持され、前記ビーム成形体が運動する時、ビーム成形体の片側に位置する遮蔽部材が伸び、ビーム成形体の他方の片側に位置する遮蔽部材が収縮する。

さらに、前記遮蔽部材は複数の端部同士が締結保持される遮蔽部で構成され、前記遮蔽部材が伸びる時、前記遮蔽部が逐次広げて互いに締結保持される。遮蔽部材が収縮する時、前記遮蔽部が逐次一体的に積み重ねる。

さらに、前記遮蔽部の互いに締結保持される端部に係止保持部が設けられ、前記係止保持部は前記遮蔽部の表面に移動しかつ隣接する係止保持部に互いに締結保持されて位置決めすることができる。

さらに、前記遮蔽部が円弧状に設置され、前記遮蔽部が逐次伸びた後に前記遮蔽部材が円弧状を示す。
さらに、前記収容空間の高さが前記シールドの厚さ以上であり、前記シールドの幅が前記収容空間の幅以上である。

さらに、前記シールドが前記ビーム成形体の両側に接続されかつ全体的に設置され、前記ビーム成形体が運動する時、前記シールドはビーム成形体とともに前記支持フレーム回りに回転しかつ常に前記ビーム成形体、収容空間と照射空間との間に形成された隙間をカバーする。

さらに、前記シールドの幅が前記収容空間の幅以上である。
さらに、前記支持フレームは第一支持部を含み、前記第一支持部に第一レールが設けられ、前記ビーム成形体が第一レールに保持され、前記第一レールが第一支持部の表面に凹んで設けられて照射空間と連通する前記収容空間を形成し、前記第一支持部が円弧状に設置され、前記第一レールが第一支持部と同一円心である円弧状に設置される。

従来技術に比べ、本願は以下の有益な効果を有する。本出願はビーム成形体、収容空間と照射空間との間に形成された隙間にシールドを設置することにより、中性子治療装置の照射治療過程中にビーム成形体から浸出された放射線を遮蔽し、中性子治療装置の全体の美しくにも役立つ。

本発明の別の態様は、回転できる中性子治療装置も開示し、前記中性子治療装置は、ビーム成形体と、ビーム成形体に設けられた中性子発生部と、イオンビームを中性子発生部に伝達する管束と、イオンビームの伝達方向を変化させる偏向電磁石と、コリメータとを含み、前記ビーム成形体は、減速体および減速体の外周に囲んで設けられる反射体を含み、前記中性子発生部は、イオンビームにより照射された後に中性子を発生し、前記減速体は、中性子発生部から発生された中性子を予め設定されたエネルギースペクトルに減速させ、前記反射体は、逸脱した中性子を戻させることで予め設定されたエネルギースペクトル内の中性子強度を向上させ、前記コリメータは中性子発生部から発生された中性子を集中照射し、前記中性子治療装置は、被照射体を照射する空間を有し、前記管束は、軸線を有し、前記ビーム成形体は、管束の軸線回りに回転することができ、これにより、照射空間中の被照射体に対して異なる角度の照射を行う。

さらに、前記中性子治療装置は、支持フレームをさらに含み、前記ビーム成形体は支持フレームに保持され、ビーム成形体は管束の軸線回りに回転すると共に支持フレーム上で移動する。

さらに、前記管束は、第一管束および第一管束に接続された第三管束を含み、前記軸線は、第一管束の第一軸線および第三管束の第二軸線を含み、前記ビーム成形体は、第一管束の第一軸線または第三管束の第二軸線回りに回転することができる。

さらに、前記第一管束と第三管束との間に第一夾角を形成し、前記第一夾角の大きさは変化可能であり、これにより、ビーム成形体と照射空間中の被照射体との位置関係を調整する。

さらに、前記支持フレームは、第一支持部を含み、照射空間は、第一支持部の下に位置し、前記第一支持部に第一レールが設けられ，前記ビーム成形体は、支持フレームの第一レールに保持され、前記第一レールは、支持フレームに凹設されることにより、照射空間と連通する収納空間を形成し、前記コリメータは収納空間から照射空間に延在する。

さらに、前記第一支持部は、円弧状に設けられ、前記第一レールは第一支持部同じ中心を有する円弧状に設けられ、前記第一レールは第一支持部の円弧面から凹設して形成される。

さらに、前記管束は、第二管束をさらに含み、前記第二管束は、中性子発生部に接続され、前記第二管束と第三管束との間に第二夾角を形成し、前記第二夾角の大きさは変化可能であり、それにより、ビーム成形体と照射空間中の被照射体との位置関係を調整する。

さらに、前記偏向磁石は、支持フレームに保持され、前記偏向磁石は、第一管束と第三管束との間に位置する第一偏向磁石と、第二管束と第三管束との間に位置する第二偏向磁石とを含み、前記第一管束中のイオンビームの伝達方向は、第一偏向磁石によって変化した後に第三管束に伝達され、第三管束中のイオンビームの伝達方向は、第二偏向磁石によって変化した後に第二管束に伝達され、第二管束中のイオンビームは中性子発生部に照射し、中性子放射線装置の照射に用いられる中性子ビームを発生する。

さらに、前記支持フレームに第二偏向磁石を支持するための第二支持部がさらに設けられ、前記第二支持部に第二レールが設けられ、ビーム成形体が第一レール内で移動する時に、前記第二支持部は第二レール内で移動する。

さらに、前記支持フレームに第三支持部がさらに設けられ、前記第一偏向磁石は、第三支持部に保持され、前記第一管束は、加速器と第一偏向磁石との間に固定され、前記第二管束は、ビーム成形体と第二偏向磁石との間に接続され、前記第三管束は、第一偏向磁石と第二偏向磁石との間に接続される。

従来技術に比べ、本願は以下の有益な効果を有する。本出願は、支持フレーム、ビーム成形体および偏向磁石を設けることによって、中性子治療装置全体がそれ自体の構造を回転すれば、中性子治療装置全体の異なる角度の照射を実現することができ、構造がシンプルであり、回転しやすく、実現しやすい。

本願において支持フレームが設けられない概略図。本願の中性子発生部の断面図。本願において支持フレームを設けた後の概略図。本願の実施例におけるビーム成形体は第一レールに保持される概略図。ビーム成形体が支持部の第一レールに保持される上面図。本願の他の角度の概略図。本願の第一夾角ａ１が変化する時の概略図。本願の第二夾角ａ２が変化する時の概略図。本願の支持フレームの他の実施形態の概略図。本願の一実施形態におけるシールドの断面図。本願のビーム成形体が第一レールである位置までに移動する時のシールドの状態図。本願のビーム成形体が第一レールで他の位置までに移動する時のシールドの状態図。図８における前記シールドが伸びる時の上面図。本願の他の実施形態におけるシールドの断面図。図１４における前記ビーム成形体がある位置までに移動する時にシールドの状態図。図１０における前記シールドの上面図。

以下は図面を参照して本発明をさらに詳細に説明し、同業者が明細書の文字を参照すれば実施できるようにする。
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であって、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）を例として、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、中性子発生部、熱除去システム及びビーム整形アセンブリを含んで、その中で加速後の荷電粒子と金属中性子発生部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、金属中性子発生部の物理的・化学的特性などにより、適切な原子核反応が選定されて、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ある。エネルギー閾値がそれぞれ1.881MeVと2.055MeVであって、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中性子発生部への衝撃で、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できるが、リチウム（Li）及びベリリウム（Be）の2種の中性子発生部は、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。

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して、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っており、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であって、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て、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前提で、腫瘍細胞を部分的に殺せるという目的を達成する。

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に関わらず、生成するのはすべて混合放射線場であって、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んでおり、深部腫瘍のホウ素中性子捕捉療法に対して、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して、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成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。

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のに対し、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て、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て、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。

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、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て、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。

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って、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て、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。

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。

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し、その比が大きいほど、ビームの前向性が強くなり、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。

図１は本願の中性子治療装置１００であり、前記ビーム成形体１０と、ビーム成形体１０に設けられた中性子発生部１１と、イオンビームＰを加速器２００から中性子発生部１１に伝達する管束と、及びイオンビーム中のイオンビームの伝達方向を変化させる偏向磁石３０と、を含む。前記ビーム成形体１０は、減速体１２および減速体１２の外周を囲んで設けられる反射体１３を含み、前記中性子発生部１１は、前記減速体１２に埋め込まれる（図２参照）。前記ビーム成形体１０は、ビーム出口を有し、前記ビーム出口が位置する端面Ａにコリメータ４０が設けられる。

図３に示すとおり、前記中性子治療装置１００は、さらに、被照射体Ｍを照射するための照射空間５０とビーム成形体１０を支持するための支持フレーム６０とを含む。前記支持フレーム６０は、第一支持部６１を含み、前記第一支持部６１上に第一レール６１１が設けられ、製造しやすいように前記第一支持部６１および第一レール６１１を同じ中心を有する円弧状構造に設ける。他の実施形態において、ビーム成形体１０が照射空間５０に対してより多く位置変化できるように、第一支持部６１および第一レール６１１を他の形状に設けることができる。ここでは具体的な説明を省略する。前記ビーム成形体１０は、第一レール６１１に保持され、かつ第一レール６１１内に移動することができ、それにより、中性子治療装置が照射空間５０内の被照射体Ｍに対して異なる角度の照射を行うことができるようにする。

図４から図６に示すとおり、一実施例として、前記第一レール６１１を第一支持部６１の円弧外面に設けられる。前記照射空間５０は、第一支持部６１の下に位置し、前記第一レール６１１は、第一支持部６１の円弧外面から凹設して照射空間５０と連通する収納空間６１２を形成する。前記反射体１３の外面にビーム成形体１０の両側に位置する保持部１３１が延在され、前記保持部１３１は、前記第一レール６１１に保持され、かつ第一レール６１１に沿って移動し、前記コリメータ４０は、収納空間６１２から照射空間５０に延在する。当然で、中性子治療装置全体の小型化のために、反射体の表面に保持部を設けなくてもよく、コリメータが設けられたビーム成形体の端面Ａを第一レール６１１と係合させ、前記端面は、直接第一レール６１１に保持され、かつ端面Ａの第一レール６１１での移動により、中性子治療装置１００が被照射体Ｍに対して異なる角度の照射を行うようにする。

他の実施形態として、前記照射空間５０は、第一支持部６１の下に設けられなくてもよく、第一支持部６１の片側に位置し、保持部はビーム成形体１０から延ばしてビーム成形体１０の片側に位置し、前記保持部は、第一レール６１１に保持され、かつ第一レール６１１内で移動する。このとき、ビーム成形体１０のビーム出口は、照射空間５０’に向け、ビーム成形体１０が第一レール６１１内で移動する時に、中性子治療装置１００は、照射空間５０’内の被照射体（図示せず）に対して異なる角度の照射を行うことができる。
前記第一レールは、さらに、前記第一支持部の前端面に設けられてもよい。前記保持部は、反射体の外面から延ばしてビーム成形体の片側に位置し、前記保持部は、第一レールに保持され、かつ第一レール内で移動する。当然で、また他の多くの実施形態を有することができ、例えば、保持部を設けなく、反射体を該第一レールに直接保持されて保持部として、反射体を第一レールに沿って移動させることにより、中性子治療装置が照射空間中の被照射体に対して異なる角度の照射を行うことさえできればよい。ここでは詳細な説明を省略する。
前記管束２０は、軸線を有し、前記管束２００は、加速器２００に固定された第一管束２１と、中性子発生部１１に固定された第三管束２２と、及び第一管束２１と第三管束２２との間に接続された第二管束２３と、を含む。前記軸線は、第一管束２１の第一軸線Ｉおよび第二管束２３の第二軸線ＩＩを含む。前記偏向磁石３０は、第一偏向磁石３１および第二偏向磁石３２を含む。前記第一管束２１の一端は、加速器２００に接続され、他端は第一偏向磁石３１に接続され、前記第二管束２３の一端は、第一偏向磁石３１に接続され、他端は第二偏向磁石３２に接続され、第三管束２２の一端は第一偏向磁石３１に接続され、他端は第二偏向磁石３２に接続され、かつ、第一管束２１と第二管束２３との間に接続される。前記ビーム成形体１０は、第一管束２１の第一軸線Ｉまたは第三管束２２の第二軸線ＩＩ回りに回転でき、これにより、ビーム成形体１０が照射空間５０中の被照射体への照射角度を変化する。第一管束２１中のイオンビームＰの伝達方向は、第一偏向磁石３１によって偏向された後に第二管束２３に伝達し、第二管束２３中のイオンビームＰの伝達方向は、第二偏向磁石３２によって偏向された後に第三管束２２に伝達し、第三管束２２中のイオンビームＰは、中性子発生部１１に伝達されて、中性子治療装置１００が被照射体を照射する時に必要な中性子ビームを発生する。

前記支持部６０に、さらに、第一支持部６１の上に位置する第二支持部６２が設けられ、前記第二偏向磁石３２は、第二支持部６２に保持され、前記第二支持部６２に、第二偏向磁石３２がビーム成形体１０に伴って移動するのを許可される第二レール６２１が設けられる。前記第二レール６２１の具体的な構造は、前記文献中のビーム成形体１０を保持し、かつビーム成形体１０の移動を許可するための第一レール６１１の構造を参照することができ、ここで、具体的な説明を省略する。第二支持部６２も図７に示すとおり、第一支持部６１の後に設けられる。

前記ビーム成形体１０は、被照射体によって異なる必要な照射角度に基づいて第一レール６１１で移動し、ビーム成形体１０が第一軸線Ｉ回りに回転する時に、前記第三管束２２は、ビーム成形体１０につれて移動し、第二偏向磁石３２は、第三管束２２の駆動により第二レール６２１内で移動し、これにより、中性子治療装置１００が照射空間５０中の被照射体に対する異なる角度の照射が実現される。当然で、前記ビーム成形体１０を第二管束２３の第二軸線ＩＩ回りに回転する構造に設けることは、ビーム成形体１０が照射空間５０中の被照射体に対する複数角度の照射を実現することもでき、ここで、詳細な説明を省略する。

図７および図８に示すとおり、前記第一管束２１と第二管束２３との間に第一夾角ａ１を形成し、第二管束２３と第三管束との間に第二夾角ａ２を形成し、前記第一夾角ａ１および第二夾角ａ２の大きさはいずれも変化することができ、実際の必要に応じて第一夾角ａ１および第二夾角ａ２中のいずれか１つまたは２つを夾角の大きさが変化可能な構造に設置し、ビーム成形体１０の照射角度への制限を低減させる。

前記中性子治療装置１００は、さらに、第一偏向磁石３１を固定するための第三支持部６３を有し、前記第三支持部６３は、図９に示すとおり、支持フレーム６１上に直接設けられてもよく、また図３に示すとおり、直接地面に固定されてもよい。

以下は、本願の実施形態中の中性子治療装置全体の回転過程について詳細に説明する。
まず、被照射体の具体的な状態に基づいて照射方向を決定し、決定された後の照射方向に基づいてビーム成形体１０を第一レール６１１内で該角度の照射を行うことができる位置まで移動させて、前記第三管束２２は、ビーム成形体１０につれてある具体的な位置まで移動した後に位置決めする。

続いて、第一管束２１の位置、第三管束２２の位置および第二管束２３の位置に基づいて、第一偏向磁石３１および第二偏向磁石３２の偏向方向を決定する。第一管束２１の位置が固定され、第三管束２２の位置はビーム成形体１０移動位置によって決定され、第二管束２３が第一管束２１と第三管束２２との間に位置し、かつ第二偏向磁石３２および第一偏向磁石３１がいずれも管束の一端に固定されたため、第二管束２３の位置は、第一管束と第三管束の位置によって決定された後の空間内で獲得できる任意の位置であって、決定された後の３つの管束の位置によって第一偏向磁石３１および第二偏向磁石３２の偏向方向を決定し、加速器２００から伝達されたイオンビームＰを中性子発生部１１に伝達させる。

第一管束２１中のイオンビームＰの伝達方向は、第一偏向磁石３１によって変化した後に第二管束２３に伝達され、第二管束２３中のイオンビームＰの伝達方向は、さらに、第二偏向磁石３２によって変化した後に第三管束２２に伝達され、第三管束２２中のイオンビームＰは、直接中性子発生部１１に照射し、中性子ビームを発生し、前記中性子ビームは、被照射体を照射する。

注意すべきことは、本願の前記ビーム成形体自体に遮断機能を備えるが、被照射体に対して照射治療を行う過程中によりよい遮断効果を得るために、照射空間を遮断するシールドを追加的に設けられてもよい。特に、前記第一レール６１１が第一支持部６１の表面から凹設して照射空間５０と連通する収納空間６１２を形成する場合に（図５参照）、ビーム成形体１０、収納空間６１２と照射空間５０との間に隙間を形成し、この隙間は、一方で、中性子治療装置の全体的美観に影響に及ぼし、もう一方で照射過程中の放射線の漏れを増加する可能性があり、したがって、収納空間６１２を遮断し、かつ照射過程中に照射空間５０を遮断するシールド７０（７０’）を設ける必要がある。

以下は、図面を参照し、シールド７０（７０’）の具体的な構造について説明し、前記シールド７０（７０’）は、ビーム成形体１０の移動につれて移動し、かつ照射空間５０を遮断することができる。

図１０および図１１に示すとおり、前記シールド７０は、ビーム成形体１０の移動方向に沿って延伸または収縮可能な遮断部材７１を含む。前記遮断部材７１は、それぞれ前記ビーム成形体１０の両側に位置し、各遮断部材７１の一端は前記支持フレーム６０に接続され、他端は前記ビーム成形体１０に接続される。

前記遮断部材７１は、エンドツイエンド係止された複数の遮断部７２で構成され、前記遮断部７２の互いに係止された端部に係止部７３が設けられ、前記係止部７３は、前記遮断部７２の表面で移動し、かつ隣接する係止部と互いに係止することができる。遮断部材７１が収縮する時に、前記遮断部７２は、１つずつ一体に堆積し、前記遮断部材７１が延伸する時に、前記遮断部７２は、１つずつ延伸し互いに係止して隣接する２つの遮断部７２を位置決めさせる。前記遮断部材７１が部分的に延伸する時に、つまり、図１０に示すとおり、一部の遮断部７２が延伸し、もう一部の遮断部７２は依然として一体に堆積し、要するに、前記遮断部７２は、ビーム成形体１０の移動につれて延伸または堆積する。

図１３および図１４に示すとおり、ビーム成形体１０が第一支持フレーム６１に対して移動する時に、ビーム成形体１０の片側に位置するシールド７１は、収縮して次第に一体に堆積し、ビーム成形体１０の他側に位置するシールド７１は、延伸して次第に展開する。前記遮断部７２が一体に堆積する時に、前記遮断部材７１の照射空間５０から離れた部分は、前記ビーム成形体１０に接続され、前記遮断部材７１の照射空間５０に近い部分は、前記支持フレーム６０に接続される。

前記のように、第一レール６１１は円弧状に設けられ、本実施形態において、また各単独の遮断部７２を円弧状に設けることにより、よりよい遮断効果を得る。前記遮断部７２は１つずつ展開した後に、前記遮断部材７１全体は円弧状を呈する。

照射過程において、放射の漏れを最大限に低減させるために、前記収納空間６１２の高さＨ１を前記シールド７０の厚さ（マークされず）以上に設定し、前記シールド７０の厚さは、複数の遮断部７２が一体に堆積した総厚さである。かつ、前記シールド７０の幅Ｗ２を前記収納空間６１２の幅Ｗ１以上に設定する。

図１５に示すとおり、本願のシールド７０’の他の実施形態である。前記シールド７０’は、前記ビーム成形体１０の両側に接続され、かつ前記照射空間５０を形成する。前記シールド７０’は、一体式設置であり、かつビーム成形体１０の移動につれて前記支持フレーム６１回りに回転することができ（図１６参照）、それにより、前記照射空間５０を遮断する。本実施形態において、前記シールド７０’は、前記収納空間６１２内に収納され、前記シールド７０’の幅Ｗ２は、前記収納空間６１２の幅Ｗ１以上であり、当然で、前記シールド７０’の厚さも前記収納空間６１２の高さＨ１以下に設定することができる。
シールド７０（７０’）の設置は、一方で、ビーム成形体１０から漏れた放射線を遮断することができ、もう一方で、照射空間５０、収納空間６１２とビーム成形体１０との間に形成された隙間を被覆することができ、美観に有利である。

また、さらに、前記シールドの外側にシールドから離れまたは近く、かつ前記シールドに当てることができる遮断壁（マークされず）を設けることができる。前記遮断壁がシールドから離れる時に、ビーム成形体１０は、実際の需要に応じて、前記支持フレーム６０上で回転して適切な照射位置を得て、前記シールドは、ビーム成形体１０の移動につれて移動し、かつ常に前記照射空間５０を被覆して照射空間５０を遮断し、前記ビーム成形体１０が適切な照射位置に位置した後に、前記遮断壁は、前記シールドに近く、かつ当て、前記ビーム成形体１０は、照射空間５０を照射し、前記シールドは、照射空間５０を遮断する。

遮断壁の設置は、一方で、シールドに支持力を提供し、支持フレームが受けた一部の支持力を共有し、もう一方で、シールドが遮断すると共に、照射過程中の発生した放射線を遮断することができ、遮断効果を向上させる。

本明細書における前記円弧状は、円上のある部分の円弧形状を含むだけでなく、複数の直線、規則的または不規則な曲線によって形成される同様の円弧の形状は、いずれも本願に記載される円弧状に属する。

理解すべきことは、本明細書に用いられる“備える”“含む”および“包括”などの用語は、１つまたは複数の他の成分または他の組み合わせの存在または追加を排除するものではない。

本発明の実施形態は既に上記のように公開されたが、明細書と実施形態でリストされた応用に限られない。それは完全に色々な本発明に合う領域で応用できる。本領域を熟知する者に対して、容易にほかの訂正を実現できる。それで、請求項及び同一範囲で限定された一般概念において、本発明は特定の細部とここで示したと説明した図例に限られない。

Claims

中性子治療装置であって、ビーム成形体と、ビーム成形体内に設けられた中性子発生部と、イオンビームを中性子発生部に伝達する管束と、イオンビームの伝達方向を変化させる偏向電磁石と、コリメータとを含み、
前記ビーム成形体は、減速体および減速体の外周を囲んで設けられる反射体を含み、
前記中性子発生部は、イオンビームにより照射された後に中性子を発生し、
前記減速体は、中性子発生部から発生された中性子を熱外中性子エネルギー領域に減速させ、
前記反射体は、逸脱した中性子を戻して、熱外中性子エネルギー領域内の中性子強度を向上させ、
前記コリメータは中性子発生部が発生した中性子を集中的に照射し、
前記中性子治療装置は被照射体を照射する照射空間を有し、前記ビーム成形体にはビーム成形体から浸出された放射線を遮蔽するためのシールドが接続され、前記シールドはビーム成形体の運動につれて照射空間をカバーして照射空間を遮蔽することができ、
前記管束は、軸線を有し、
前記中性子治療装置はさらに支持フレームを含み、前記ビーム成形体は、前記支持フレームに保持され、
前記ビーム成形体は、前記軸線回りを回転すると共に前記支持フレーム上で移動する、
ことを特徴とする、
中性子治療装置。
前記支持フレームの表面に凹んで設けられて照射空間と連通する収容空間を形成し、前記ビーム成形体、収容空間と照射空間との間に隙間を形成し、前記シールドが前記隙間をカバーする、ことを特徴とする、
請求項１に記載の中性子治療装置。
前記シールドが少なくとも二つの遮蔽部材を含み、前記遮蔽部材がビーム成形体の両側に位置し、各遮蔽部材の一端が前記支持フレームの他端に接続されて前記ビーム成形体に保持され、前記ビーム成形体が運動する時、ビーム成形体の片側に位置する遮蔽部材が伸び、ビーム成形体の他方の片側に位置する遮蔽部材が収縮する、ことを特徴とする、
請求項２に記載の中性子治療装置。
前記遮蔽部材は複数の端部同士が締結保持される遮蔽部で構成され、前記遮蔽部材が伸びる時、前記遮蔽部は逐次広げて互いに締結保持され、遮蔽部材が収縮する時、前記遮蔽部は逐次一体的に積み重なる、ことを特徴とする、
請求項３に記載の中性子治療装置。
前記遮蔽部の互いに締結保持される端部に係止保持部が設けられ、前記係止保持部は前記遮蔽部の表面を移動しかつ隣接する係止保持部に互いに締結保持されて位置決めすることができる、ことを特徴とする、
請求項４に記載の中性子治療装置。
前記遮蔽部は円弧状に設置され、前記遮蔽部が逐次伸びた後に前記遮蔽部材が円弧状を示す、ことを特徴とする、
請求項４に記載の中性子治療装置。
前記収容空間の高さが前記シールドの厚さ以上であり、前記シールドの幅が前記収容空間の幅以上であることである、ことを特徴とする、
請求項３に記載の中性子治療装置。
前記シールドが前記ビーム成形体の両側に接続されかつ全体的に設置され、前記ビーム成形体が運動する時、前記シールドは、ビーム成形体とともに前記支持フレーム回りに回転し、かつ、常に前記ビーム成形体、収容空間と照射空間との間に形成された隙間をカバーする、ことを特徴とする、
請求項２に記載の中性子治療装置。
前記シールドの幅が前記収容空間の幅以上であることである、ことを特徴とする、
請求項８に記載の中性子治療装置。
前記支持フレームが第一支持部を含み、前記第一支持部に第一レールが設けられ、前記ビーム成形体が第一レールに保持され、前記第一レールが第一支持部の表面から凹んで設けられて照射空間と連通する前記収容空間を形成し、前記第一支持部が円弧状に設置され、前記第一レールは第一支持部と同一円心である円弧状に設置される、ことを特徴とする、
請求項２に記載の中性子治療装置。