JP7061867B2

JP7061867B2 - 放射線遮蔽構造

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Publication number: JP7061867B2
Application number: JP2017228580A
Authority: JP
Inventors: 和明小迫
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2022-05-16
Anticipated expiration: 2037-11-29
Also published as: JP2019097630A

Description

本発明は、医療用リニアック等の放射線発生装置の周囲に設ける放射線遮蔽構造に関する。

ガン治療用の医療機器として、放射線によって患部を照射するために用いる医療用リニアックが知られている。例えば、特許文献１（特許第５３３４５８２号公報）には、Ｘ線、ガンマ線、電子、陽子、ヘリウムイオン、炭素イオン、その他の重イオンまたは中性子を含む放射線ビームを発生することができるリニアック（線型加速器）が開示されている。

放射線を照射する医療用リニアックが設置される照射室では、放射線を遮蔽するために放射線遮蔽構造が設けられる。例えば、特許文献２（特開２０１０－１５１６１７号公報）には、放射線源を収容する照射室の放射線遮蔽構造において、鉄筋コンクリート造の壁構造躯体の室内側に立設され放射線を遮蔽する壁遮蔽部材と、壁構造躯体の上部に構造的に一体形成された鉄筋コンクリート造の天井構造躯体の上に敷設され放射線を遮蔽する天井遮蔽部材と、を備え、壁遮蔽部材の上端部に、室内側に突出する突出部を形成する点が開示されている。
特許第５３３４５８２号公報特開２０１０－１５１６１７号公報

医療用リニアックなどの放射線源の周囲に設けられる放射線遮蔽構造５について説明する。図７は従来の放射線遮蔽構造５の構造を透過的にみた斜視図である。また、図８は従来の放射線遮蔽構造５における所定の水平面による断面概略図である。図７及び図８は同じ放射線遮蔽構造５を、視点を変えて見たものである。また、図９は他の従来の放射線遮蔽構造５における所定の水平面による断面概略図である。

ここで、医療用リニアックの動作の概略と、医療用リニアックから放射される放射線のその遮蔽構造の基本的構成について図７及び図８を参照して説明する。

なお、図７及び図８においては、医療用リニアックの具体的な詳細構成については図示省略している。また、以下、放射線源として医療用リニアックが設置された医療用リニアック設置室１を遮蔽する放射線遮蔽構造５を例に説明するが、本発明は他の放射線源が設置された部屋を遮蔽する場合にも適用することができる。

医療用リニアック設置室１に設置される医療用リニアック（全体は不図示）の医療用リニアックヘッド部５０内には、ターゲットＴ（不図示）が設けられている。不図示の加速器で１０ＭｅＶ（或いは、１５ＭｅＶ）を越えるエネルギーで加速された粒子を、ターゲットＴに衝突させることで、γ線や中性子などの放射線を発生させる。

ターゲットＴで発生した放射線は、金属コリメータ（不図示）などによって絞られ、アイソセンター（ＩｓｏＣｅｎｔｅｒ；ＩＣ）位置での治療に供される。治療台３の上には、患者の患部がアイソセンターＩＣと重なるように、患者が寝かされることが想定されている。

医療用リニアックヘッド部５０は、アイソセンターＩＣを中心に、Ａ方向又はＢ方向に３６０°回動可能に構成されており、医療用リニアックヘッド部５０の回動軌道上の任意の位置からアイソセンターＩＣに対して、放射線の照射を行うことができるようになっている。

医療用リニアック設置室１においては、上記のような医療用リニアックヘッド部５０から放射される放射線を遮蔽するために放射線遮蔽構造５が設けられているが、この放射線遮蔽構造５は、鉄などの金属による金属遮蔽部３０と、この金属遮蔽部３０を覆うようにコンクリートからなるコンクリート遮蔽部４０とから構成されている。

放射線遮蔽構造５を構成する金属遮蔽部３０は、放射線源である医療用リニアックから発生するγ線などの放射線を遮蔽する。一方で、γ線が金属遮蔽部３０に衝突することにより光核反応が起こり、中性子が発生するため、金属遮蔽部３０を極端に厚くすることはできず、コンクリート遮蔽部４０の厚みをある程度確保するようにして放射線の遮蔽を行う。

医療用リニアックなどの放射線源が設置される医療用リニアック設置室１においては、人が出入りするための出入口４と医療用リニアック設置室１との間に、迷路構造の通路２０が設置されることが多い。これは、前記室内で発生した放射線が出入口４に直達すると出入口４の開口部を遮蔽する装置が、大型化（可動式の大型遮蔽扉など）するためである。

図７及び図８に示す放射線遮蔽構造５は、前記のような迷路構造として１つの屈曲部２３（人が通路２０を進行する際の経路の角度が変わる箇所）が設けられた通路２０の例を示している。また、図９に示す放射線遮蔽構造５は、迷路構造として２つの屈曲部２３が設けられた通路２０の例を示している。

従来の迷路構造を有する通路２０における側壁が平面であり、屈曲部２３以外における、人が通路２０を進行する際の経路が直線状であることを特長としている。なお、図８及び図９に示す迷路構造における屈曲部２３の角度は９０°であるが、当該角度が９０°が以外のものでも迷路構造を構成することは可能である。

例えば、迷路構造として２つの屈曲部２３を有する放射線遮蔽構造５を医療用リニアック設置室１に適用した場合、１／１０００程度に漏洩ガンマ線の線量率を低減できる。しかしながら、それでも放射線障害防止法で規定されている管理区域境界線量以下とならないため、出入口４においては、鉛層とポリエチレン層から成る電動式の遮蔽扉１０の設置が必要とされる。しかしながら、このような遮蔽扉１０は重量物であるため、人力で移動することは容易ではない。このような遮蔽扉は、例えば、停電時などに入力で開閉することがとても困難である。

そこで、発明者は、特願２０１６－１６６４２９号において、図７乃至図９記載の放射線遮蔽構造５を改良したものを提案した。図１０は従来の提案に係る放射線遮蔽構造５の構造を透過的にみた斜視図であり、図１１は従来の提案に係る放射線遮蔽構造５における所定の水平面による断面概略図である。

図１０及び図１１に示す従来提案に係る放射線遮蔽構造５では、医療用リニアック設置室と出入口４との間を連通する通路の半分以上の経路が曲線状であるように構成した。このような構成によれば、出入口４における漏洩線量を下げることができ、病院等での一般公衆への放射線による被ばく量を低くできると共に、出入口における漏洩線量の低下に伴い、遮蔽扉１０を構成する鉛層やポリエチレン層を薄くすることができ、遮蔽扉１０の軽量化を図ることができた。

しかしながら、従来提案に係る放射線遮蔽構造５では、迷路構造部を相当大きくする必要があり、コンクリートなどの資材や、迷路構造部を含めた医療用リニアック設置室１の専有面積が増加してしまい、コストが増大してしまう、という問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するものであって、本発明に係る放射線遮蔽構造は、医療用リニアックなどの放射線源の周囲に設けられる放射線遮蔽構造であって、前記放射線源が設置される設置室と、前記設置室への進入、及び、前記設置室からの進出に利用される出入口と、前記設置室と前記出入口との間を連通する通路と、前記設置室と前記通路とを覆囲するコンクリート遮蔽部と、を有し、前記設置室の断面周縁が円の一部であると共に、前記通路の経路の一部が円弧状であることを特長とする。

また、本発明に係る放射線遮蔽構造は、前記通路の経路は、円弧状経路と、直線状経路とからなり、前記円の中心からの放射方向と、前記直線状経路の方向とが、平行でないことを特長とする造。

また、本発明に係る放射線遮蔽構造は、前記通路の経路は、円弧状経路と、直線状経路とからなり、前記円の中心からの放射方向と、前記直線状経路の方向とが、平行であることを特長とする。

また、本発明に係る放射線遮蔽構造は、前記直線状経路は２つあり、前記直線状経路方向の２つの線分がなす角のうち小さい方の角が６０°であることを特徴とする。

また、本発明に係る放射線遮蔽構造は、前記直線状経路は２つあり、前記直線状経路方向の２つの線分がなす角のうち小さい方の角が１０５°であることを特徴とする。

本発明に係る放射線遮蔽構造によれば、迷路構造部の専有面積を抑制でき、これに併せて、迷路構造部を構成するためのコンクリートなどの資材も抑制でき、コストを低減することが可能となる。

本発明の実施形態に係る放射線遮蔽構造５における所定の水平面による断面概略図である。本発明の実施形態に係る放射線遮蔽構造５の効果を説明するシミュレーション図である。本発明の他の実施形態に係る放射線遮蔽構造５における所定の水平面による断面概略図である。本発明の他の実施形態に係る放射線遮蔽構造５の効果を説明するシミュレーション図である。本発明の他の実施形態に係る放射線遮蔽構造５における所定の水平面による断面概略図である。本発明の他の実施形態に係る放射線遮蔽構造５の効果を説明するシミュレーション図である。従来の放射線遮蔽構造５の構造を透過的にみた斜視図である。従来の放射線遮蔽構造５における所定の水平面による断面概略図である。他の従来の放射線遮蔽構造５における所定の水平面による断面概略図である。従来の提案に係る放射線遮蔽構造５の構造を透過的にみた斜視図である。従来の提案に係る放射線遮蔽構造５における所定の水平面による断面概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る放射線遮蔽構造５における所定の水平面による断面概略図である。本発明の実施形態に係る放射線遮蔽構造５は、医療用リニアックなどの放射線源の周囲に設けられことが想定されるものである。

本発明に係る放射線遮蔽構造５では、医療用リニアック設置室１と出入口４との間を連通する通路２０に迷路構造を採用して、出入口４における線量率を低減するが、低減効果をより高めるようにしている。

なお、当該断面概略図については、従来技術で説明した放射線遮蔽構造５の見方と同様のものである。また、医療用リニアック設置室１に設置される医療用リニアックの構成についても、従来技術の説明と同様のものを想定している。

本発明に係る放射線遮蔽構造５は、医療用リニアック設置室１の断面周縁が円の一部である構成を採用している。そして、これに伴い、通路２０の経路が円弧状をなすようにしている。前記円の中心は図において×印で示されている。また、この×印を通る紙面に垂直な線分をｚ軸として定義する。

ここで、経路は、通路２０の主要な進行方向に垂直な仮想平面と通路の床とが交わる線分の中点をつないだものとして定義される。図１において、矢印は進行方向の一例を示している。そして、この矢印で示される進行方向に垂直な仮想平面は、図１において２点鎖線で示されている。また、当該仮想面が床とが交わる線分も、図１においては、前記と同じ２点鎖線で示される。この線分の中点がなす軌跡が、両矢印を有する点線で示す経路である。

なお、本実施形態では、医療用リニアック設置室１の断面周縁が円の一部であると共に、通路２０の経路が円弧状である構成としているが、本発明に係る放射線遮蔽構造５は、医療用リニアック設置室１の断面周縁が楕円の一部であると共に、通路２０の経路が楕円弧状である構成としてもよい。

本発明においては、放射線遮蔽構造５の医療用リニアック設置室１の側壁面を円柱形状または楕円形状とすることにより、付帯する迷路構造も円柱形状または楕円形状の一部となって放射線漏洩の少ない迷路とするようにしている。

本実施形態における断面周縁の前記円の中心からの放射方向（前記円の半径方向）を１点鎖線で示す。そうすると、図１に示す通路２０のうち迷路出入口の２つの直線状経路の方向は、前記円の中心からの放射方向と平行でない。

次に、以上のように構成される本発明に係る放射線遮蔽構造５の効果について説明する。図２は本発明の実施形態に係る放射線遮蔽構造５の効果を説明するシミュレーション図である。図２のコンター図で赤線は１ｍＳｖ／３月を表している。

なお、医療用リニアックと放射線遮蔽壁５における放射線のシミュレーション計算は、以下の条件で実施した。
計算コード：３次元モンテカルロ計算コードＭＣＮＰ５
断面積ライブラリ：光子と電子の相互作用ライブラリ（ＭＣＰＬＩＢ０４，ＥＬ０３）
輸送計算対象粒子：光子と電子
線源：１０ＭｅＶの電子ビーム
ターゲット：銅（１．５ｃｍ厚）
コリメータ：タングステン
医療用リニアック設置室１のコンクリート密度：２．１ｇ／ｃｍ³
金属遮蔽部３０の密度：７．８ｇ／ｃｍ³
最大使用線量：８０，００００Ｇｙ／３月
図２のコンター図によれば、医療用リニアック設置室１の出入口４における線量は、１０ｍＳｖ／３月程度となり、遮蔽扉を構成する鉛層やポリエチレン層を薄くすることができ、遮蔽扉の軽量化を図ることができ、かつ、迷路構造部をコンパクトに構成できる。

以上のような本発明に係る放射線遮蔽構造５によれば、迷路構造部の専有面積を抑制でき、これに併せて、迷路構造部を構成するためのコンクリートなどの資材も抑制でき、コストを低減することが可能となる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図３は本発明の他の実施形態に係る放射線遮蔽構造５における所定の水平面による断面概略図である。

図１に示す先の実施形態においては、通路２０のうち迷路出入口の２つの直線状経路の方向は、前記円の中心からの放射方向と平行でない構成となっていた。これに対して、図３に示す本実施形態においては、通路２０のうち迷路出入口を構成する２つの直線状経路の方向は、前記円の中心からの放射方向と平行となるように構成している。そして、本実施形態では、直線状経路方向の２つの線分がなす角のうち小さい方の角が６０°程度である設定とされている。

図４は本発明の他の実施形態に係る放射線遮蔽構造５の効果を説明するシミュレーション図である。なお、シミュレーション条件は先の実施形態と同様のものを使用している。また、図４のコンター図で赤線は１ｍＳｖ／３月を表している。

図４のコンター図によれば、医療用リニアック設置室１の出入口４における線量は、１０ｍＳｖ／３月程度となり、遮蔽扉を構成する鉛層やポリエチレン層を薄くすることができ、遮蔽扉の軽量化を図ることができ、かつ、迷路構造部をコンパクトに構成できる。

このような実施形態に係る放射線遮蔽構造５によっても、迷路構造部の専有面積を抑制でき、これに併せて、迷路構造部を構成するためのコンクリートなどの資材も抑制でき、コストを低減することが可能となる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図５は本発明の他の実施形態に係る放射線遮蔽構造５における所定の水平面による断面概略図である。

図５に示す本実施形態においても、図３に示す実施形態同様、通路２０のうち迷路出入口を構成する２つの直線状経路の方向は、前記円の中心からの放射方向と平行となるように構成している。そして、本実施形態では、直線状経路方向の２つの線分がなす角のうち小さい方の角が１０５°程度である設定とされている。

図６は本発明の他の実施形態に係る放射線遮蔽構造５の効果を説明するシミュレーション図である。なお、シミュレーション条件は先の実施形態と同様のものを使用している。また、図６のコンター図で赤線は１ｍＳｖ／３月を表している。

これまで説明した実施形態では、出入口４において、放射線障害防止令で定める１．３ｍＳｖ／３月以下の漏洩線量になっておらず、鉛層やポリエチレン層を用いた遮蔽扉の利用が不可欠であった。

これに対して、本実施形態では、出入口４において、放射線障害防止令で定める１．３ｍＳｖ／３月以下の漏洩線量となっているために、鉛層やポリエチレン層を用いた遮蔽扉が不要となると共に、迷路構造部の専有面積を抑制でき、これに併せて、迷路構造部を構成するためのコンクリートなどの資材も抑制でき、コストを低減することが可能となる、という効果を享受することができる。

本発明に係る放射線遮蔽構造５においては、放射線遮蔽構造５の医療用リニアック設置室１の側壁面を円柱形または楕円形状とすることにより、迷路構造もそれと同じ形状となり、出入口における放射線漏洩線量を従来のものよりも大幅に低減できるので、遮蔽扉に要求される遮蔽能を低くすることができる（すなわち、鉛板とホウ素入りポリエチレン板の厚さを薄くできる）。また、本発明の放射線遮蔽構造５は、放射線施設の資材コストと専有面積を小さくすることができる。直線状経路方向の２つの線分がなす角を７５°程度とすれば遮蔽扉ではなく、通常の銅製扉とすることが可能であり、手動による開閉ができ効率的な入退室ができるようになる。また、空調ダクトや配管スリーブに対する追加遮蔽（鉛巻や遮蔽棚）も必要なくなる可能性がある。

以上、本発明に係る放射線遮蔽構造によれば、迷路構造部の専有面積を抑制でき、これに併せて、迷路構造部を構成するためのコンクリートなどの資材も抑制でき、コストを低減することが可能となる。

１・・・医療用リニアック設置室
３・・・治療台
４・・・出入口
５・・・放射線遮蔽構造
１０・・・遮蔽扉
２０・・・通路
２３・・・屈曲部
３０・・・金属遮蔽部
４０・・・コンクリート遮蔽部
５０・・・医療用リニアックヘッド部
Ｔ・・・ターゲット
ＩＣ・・・アイソセンター

Claims

医療用リニアックなどの放射線源の周囲に設けられる放射線遮蔽構造であって、
前記放射線源が設置される設置室と、
前記設置室への進入、及び、前記設置室からの退出に利用される出入口と、
前記設置室と前記出入口との間を連通する通路と、
前記設置室と前記通路とを覆囲するコンクリート遮蔽部と、
を有し、
水平な断面図において、前記設置室と前記通路を分ける円弧形状の壁面を備え、
前記コンクリート遮蔽部の一部は前記壁面と同心の円弧形状とされ、該コンクリート遮蔽部の一部と前記壁面で前記通路として円弧状経路が構成されている
ことを特徴とする放射線遮蔽構造。
前記通路の経路は、円弧状経路と、前記円弧状経路から前記設置室へ繋がる第１直線状経路と、前記円弧状経路から前記出入口へ繋がる第２直線状経路と、を備え、
前記第１直線状経路と前記第２直線状経路は、平行に延びる

ことを特徴とする請求項１に記載の放射線遮蔽構造。
前記通路は、前記円弧状経路と、前記円弧状経路から前記設置室へ繋がる
第１直線状経路と、を備え、
前記第１直線状経路は、前記円の中心から前記第１直線状経路へ向かう放射方向に沿って延びる
ことを特徴とする請求項１に記載の放射線遮蔽構造。
さらに前記円弧状経路から前記出入口へ繋がる第２直線状経路を備え、
前記第２直線状経路は、前記円の中心から前記第２直線状経路へ向かう放射方向に沿って延びる
ことを特徴とする請求項３に記載の放射線遮蔽構造。
前記第１直線状経路の延びる方向と前記第２直線経路の延びる方向とのなす角が６０°である
ことを特徴とする請求項４に記載の放射線遮蔽構造。
前記第１直線状経路の延びる方向と前記第２直線経路の延びる方向とのなす角が１０５°である
ことを特徴とする請求項４に記載の放射線遮蔽構造。