TW201813685A - 中子捕獲治療系統及中子捕獲治療用治療計劃系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種中子捕獲治療系統及中子捕獲治療用治療計劃系統。本發明的目的在於考慮到照射位置的偏移而進行適當的基於中子捕獲治療之治療。中子捕獲治療系統（1）具備控制部（50），前述控制部（50）作為劑量分佈輸出部而動作，該劑量分佈輸出部係依據位置測定部（40）所測定之患者（S）的位置的位置偏移量來輸出對該患者（S）照射之中子束（N）的劑量分佈。因此，能夠考慮到照射位置的偏移而進行適當的基於中子捕獲治療之治療。又，能夠迅速地輸出考慮到照射位置的偏移之劑量分佈。又，藉由估計實際的劑量分佈，在多向照射的情況下能夠考慮到投與劑量的不足來設定下次的照射條件。又，即使為單向照射的情況下，亦能夠作為治療實績來積蓄準確的資料。

Description

中子捕獲治療系統及中子捕獲治療用治療計劃系統

本申請主張基於2016年9月23日申請之日本專利申請第2016-185797號的優先權。其申請的全部內容作為參考援用於本說明書中。 　　本發明係有關一種中子捕獲治療系統及中子捕獲治療用治療計劃系統。

作為使用放射線之治療方法，已知有照射中子束殺滅癌細胞之中子捕獲治療、亦即硼中子捕獲治療（BNCT：Boron Neutron Capture Therapy）。在硼中子捕獲治療中，對預先讓癌細胞攝入之硼照射中子束，利用藉此產生之重帶電粒子的飛散選擇性地破壞癌細胞。在該些中子捕獲治療中，通常是對被載置於治療台之患者照射中子束（例如，參閱專利文獻1。）。 （先前技術文獻） （專利文獻） 　　專利文獻1：日本特開2014-195505號公報

（本發明所欲解決之課題） 　　在如上述的中子捕獲治療中，可能在照射放射線中患者會移動，導致產生照射位置的偏移。因此，要求即使產生照射位置的偏移的情況下亦能夠進行適當的治療之中子捕獲治療系統。 　　因此，本發明的目的在於提供能夠考慮到照射位置的偏移進行適當的治療之中子捕獲治療系統及中子捕獲治療用治療計劃系統。 （用以解決課題之手段） 　　為了解決上述課題，本發明之中子捕獲治療系統具備：治療台，供載置被照射體；中子束照射部，對被載置於治療台之被照射體照射中子束；位置測定部，測定被載置於治療台之被照射體的位置；及劑量分佈輸出部，依據位置測定部所測定之被照射體的位置的位置偏移量來輸出對該被照射體照射之中子束的劑量分佈。 　　依本發明之中子捕獲治療系統，位置測定部能夠測定被載置於治療台之被照射體的位置。又，劑量分佈輸出部依據位置測定部所測定之被照射體的位置的位置偏移量來輸出向被照射體照射之中子束的劑量分佈。因此，劑量分佈輸出部能夠輸出考慮到照射位置的偏移之劑量分佈。藉由以上，能夠考慮到照射位置的偏移進行適當的治療。 　　本發明之中子捕獲治療系統中，可進一步具備記憶部，其針對每一個被載置於治療台之被照射體的位置偏移量，預先儲存有與該位置偏移量對應之中子束的劑量分佈，劑量分佈輸出部係從記憶部取得向被照射體照射之中子束的劑量分佈。因為儲存有預測預備位置偏移之資料，劑量分佈輸出部能夠迅速地輸出考慮到照射位置的偏移之劑量分佈。 　　又，本發明之中子捕獲治療用治療計劃系統，係進行向被照射體照射中子束之中子捕獲治療的治療計劃，其具備：照射條件設定部，設定照射條件；劑量分佈運算部，依據照射條件設定部所設定之照射條件運算出預測向被照射體照射之劑量分佈；及輸出部，輸出劑量分佈運算部所產生之運算結果，劑量分佈運算部，係對使前述被照射體的位置從基準位置偏移預定量之複數個模式，運算出劑量分佈。 　　依本發明之中子捕獲治療用治療計劃系統，劑量分佈運算部對使被照射體的位置從基準位置偏移預定量之複數個模式，能夠運算出預測向被照射體照射之劑量分佈。因此，能夠考慮到照射中的照射位置的偏移，建立適當的治療計劃。又，藉由進行依據該種治療計劃之治療，能夠考慮到照射位置的偏移而進行適當的治療。 （發明之效果） 　　依本發明，能夠考慮到照射位置的偏移而進行適當的基於中子捕獲治療之治療。

以下，參閱附圖對本發明之中子捕獲治療用治療計劃系統及具備該中子捕獲治療用治療計劃系統進行說明。另外，各圖中相同部分或相當部分標註相同符號並省略重複說明。 　　首先，使用圖1及圖2說明本實施形態之中子捕獲治療系統的概要。如圖1及圖2所示，進行使用硼中子捕獲治療之癌症治療之中子捕獲治療系統1，係對投與了含硼（¹⁰ B）之藥劑之患者S（被照射體）的硼聚積之部位照射中子束來進行癌症治療之系統。中子捕獲治療系統1具有：對束縛在治療台3之患者S照射中子束N來進行患者S的癌症治療之照射室2。 　　將患者S束縛在治療台3等之準備作業於照射室2外的準備室（未圖示）實施，束縛有患者S之治療台3從準備室被移動到照射室2。又，中子捕獲治療系統1具備：治療台3，載置患者S；中子束產生部10，產生治療用中子束N；中子束照射部20，在照射室2內向被載置於治療台3之患者S照射中子束N；位置測定部40，測定被載置於治療台3之患者S的位置；控制部50作為劑量分佈輸出部而動作，該劑量分佈輸出部係依據位置測定部40所測定之患者S的位置的位置偏移量來輸出向該患者S照射之中子束N的劑量分佈；顯示部41，顯示從控制部50輸出之資訊；及後述的治療計劃系統100。另外，照射室2被屏蔽壁W覆蓋，但為了供患者或作業人員等通過而設置有通道及門45。 　　在此，位置偏移量，係指實際上藉由位置測定部40所測定之患者S的位置（姿勢）從基準位置偏移之量。在以下的說明中，基準位置係指藉由治療計劃系統100治療時判斷為最適合之患者的姿勢，但並不限定於此，只要為能夠作為運算、測定位置偏移時的基準之位置，則可任意設定。另外，位置偏移量可以藉由三維方向的移動成分和旋轉成分來表示，亦可以僅藉由任一個成分來表示。 　　中子束產生部10具備：加速帶電粒子來射出帶電粒子束L之加速器11；傳輸由加速器11所射出之帶電粒子束L之射束傳輸線路12；掃描帶電粒子束L來控制帶電粒子束L對靶8的照射位置之帶電粒子束掃描部13；藉由照射帶電粒子束L而引起核反應以產生中子束N之靶8；及測定帶電粒子束L的電流之電流監測器16。加速器11及射束傳輸線路12配置於呈大致矩形形狀之帶電粒子束生成室14的室內，該帶電粒子束生成室14係被混凝土製的屏蔽壁W覆蓋之空間。另外，帶電粒子束生成室14設置有供維修作業人員通過之通道及門46。另外，帶電粒子束生成室14不限定於大致矩形形狀，亦可以係其他形狀。例如，當從加速器至靶的路徑為L字狀時，帶電粒子束生成室14亦可以設為L字狀。並且，帶電粒子束掃描部13例如控制帶電粒子束L對靶8的照射位置，電流監測器16測定照射於靶8之帶電粒子束L的電流。 　　加速器11係將質子等帶電粒子加速而生成質子束等帶電粒子束L者。本實施形態中，採用迴旋加速器作為加速器11。另外，可代替迴旋加速器使用同步加速器、同步迴旋加速器或直線加速器等其他加速器作為加速器11。 　　射束傳輸線路12的一端（上游側的端部）連接於加速器11。射束傳輸線路12具備調整帶電粒子束L之射束調整部15。射束調整部15具有：對帶電粒子束L的軸進行調整之水平型轉向電磁鐵及水平垂直型轉向電磁鐵；抑制帶電粒子束L的發散之四極電磁鐵；進行帶電粒子束L的整形之四向狹縫等。另外，射束傳輸線路12只要具有傳輸帶電粒子束L之功能即可，可不具備射束調整部15。 　　藉由射束傳輸線路12傳輸之帶電粒子束L，係藉由帶電粒子束掃描部13控制照射位置而照射於靶8。另外，亦可將帶電粒子束掃描部13省略，使帶電粒子束L始終照射於靶8的相同部位。 　　靶8受到帶電粒子束L的照射而產生中子束N。靶8例如由鈹（Be）、鋰（Li）、鉭（Ta）或鎢（W）構成且呈板狀。其中，靶並不限定於板狀，亦可以為液狀等。靶8所產生之中子束N藉由中子束照射部20而向照射室2內的患者S照射。 　　中子束照射部20具備：將從靶8射出之中子束N減速之減速材21；及屏蔽中子束N及γ射線等放射線以免放射到外部之屏蔽體22，由該減速材21和屏蔽體22構成減速器。 　　減速材21例如成為包括複數個不同材料之積層結構，減速材21的材料依據帶電粒子束L的能量等諸條件適當選擇。具體而言，例如，當來自加速器11之輸出為30MeV之質子束且作為靶8使用鈹靶時，減速材21的材料可以使用鉛、鐵、鋁或氟化鈣。 　　屏蔽體22以包圍減速材21之方式設置，具有屏蔽中子束N及伴隨中子束N的產生而產生之γ射線等放射線以免放射到屏蔽體22的外部之功能。屏蔽體22的至少一部分可埋入於隔開帶電粒子束生成室14與照射室2之壁W1，亦可不埋入於壁W1。又，照射室2與屏蔽體22之間設置有構成照射室2的側壁面的一部分之壁體23。壁體23上設置有成為中子束N的輸出口之準直器安裝部23a。在該準直器安裝部23a固定著用於規定中子束N的照射範圍之準直器31。另外，也可以不在壁體23設置準直器安裝部23a，而在後述治療台3上安裝準直器31。 　　以上的中子束照射部20，帶電粒子束L照射於靶8，隨此靶8產生中子束N。藉由靶8所產生之中子束N通過減速材21內時被減速，從減速材21射出之中子束N通過準直器31而照射向被載置於治療台3之患者S。在此，作為中子束N，可使用能量比較低的熱中子束或超熱中子束。 　　治療台3作為中子捕獲治療中載置患者之載置台而發揮功能，能夠在載置患者S之狀態下從準備室（未圖示）移動到照射室2。治療台3具備：構成治療台3的基座之基座部32；能夠使基座部32在地面上移動之腳輪33；用於載置患者S之頂板34；及用於使頂板34對於基座部32相對移動之驅動部35。另外，亦可不使用腳輪33而將基座部32固定在地板上。 　　位置測定部40測定被載置於治療台3之患者S的位置。並且，將患者S相對於基準位置之位置偏移量發送至後述的控制部50。亦即，位置測定部40根據由後述的治療計劃系統100取得之患者的姿勢，如果患者S沒有移動則判斷為沒有位置偏移（位置偏移量為零）。另外，位置測定部40可以構成為測定中子束的照射結束之後的患者S的位置來求出位置偏移量，亦可以構成為持續測定中子束的照射中的位置。又，亦可以構成為位置測定部40將位置資訊發送至控制部50，控制部50算出位置偏移量。 　　如圖3（a）～圖3（c）所示，作為位置測定部40例如包含：使用X射線透射影像之方式、使用紅外線感測器之方式及使用基於光學攝像機之攝影影像之方式。在圖3（a）所示之方式中，使用X射線管201和檢測器202來拍攝患者S的X射線透射影像，與治療計劃用CT影像I進行匹配，藉此測定位置偏移量。在圖3（b）所示之方式中，由紅外線感測器203測量至患者S的取樣位置的距離，與治療計劃用CT影像I進行比較，藉此測定位置偏移量。在圖3（c）所示之方式中，從藉由光學攝像機204拍攝之患者S的攝影影像來檢測身體表面，與治療計劃用CT影像I進行比較，藉此測定位置偏移量。 　　控制部50進行中子捕獲治療系統1的各種控制處理。控制部50藉由例如CPU、ROM、及RAM等構成。控制部50與加速器11、光束調整部15、帶電粒子束掃描部13、電流監測器16及位置測定部40電連接。又，控制部50與治療計劃系統100電連接。治療計劃系統100進行向患者S照射中性子之中子捕獲治療的治療計劃。治療計劃系統100向控制部50輸出與治療計劃有關之資料。藉由以上，控制部50依據從治療計劃系統100輸出之治療計劃、及從電流監測器16輸出之檢測結果來控制加速器11、光束調整部15、及帶電粒子束掃描部13。 　　另外，控制部50作為劑量分佈輸出部而動作，該劑量分佈輸出部係依據位置測定部40所測定之患者S相對於基準位置之位置偏移量來輸出向該患者S照射之中子束N的劑量分佈。具體而言，在後述的治療計劃系統100內的記憶部104，針對每一個被載置於治療台3之患者S的位置偏移量，預先儲存有向與該位置偏移量對應之位置的患者S照射之中子束的劑量分佈。控制部50從記憶部104取得與位置測定部40所測定之位置對應之劑量分佈。 　　接著，參閱圖4對治療計劃系統100的結構進行詳細說明。圖4係表示治療計劃系統100的方塊結構之方塊結構圖。治療計劃系統100具備：進行各種資訊處理之處理部101；由操作人員輸入各種資訊之輸入部102；對操作人員輸出各種資訊之輸出部103；及在與處理部101之間進行各種資訊的收發之記憶部104。輸入部102由鍵盤、滑鼠等各種介面構成。輸出部103由顯示來自處理部101的各種資訊之顯示器等構成。記憶部104可儲存基於CT之影像，亦可儲存藉由處理部101運算出之治療計劃的資料等。 　　處理部101之功能為，依據患者S的影像及來自輸入部102的輸入資訊進行各種設定，並且依據該設定資訊運算出中子束對患者S的劑量分佈。在此，基於中子捕獲治療之治療，係對預先讓癌細胞攝入之硼照射中子束，藉由利用中子束與硼的核反應生成之重帶電粒子的飛散選擇性地破壞癌細胞之治療法。這樣，因為係伴隨核反應之治療法，為了掌握患者S被拍攝之影像中的劑量分佈，必須掌握在患者S的影像中各區域內的原子組成。因此，處理部101依據原子組成設定影像中的區域。 　　處理部101具備影像取得部110、照射條件設定部111及劑量分佈運算部112。 　　影像取得部110取得患者S的影像。影像取得部110藉由讀取儲存於記憶部104之影像來取得該影像。但是，影像取得部110亦可從外部設備直接取得影像。作為所取得之影像可採用CT影像等。 　　照射條件設定部111依據藉由操作人員輸入之資訊來設定患者S的姿勢、向患者S照射之照射位置（例如，等中心點坐標）、照射角度、照射粒子的能量、準直器直徑、從準直器至等中心點的距離等的照射條件。 　　劑量分佈運算部112，係依據照射條件設定部111所設定之照射條件，運算出預測向患者S照射之中子束的對劑量分佈。劑量分佈運算部112所產生之運算結果由輸出部103輸出。在此，劑量分佈運算部112，係對使患者S的位置從基準位置偏移預定量之複數個模式，運算出預測向患者S照射之劑量分佈。另外，上述的複數個模式，劑量分佈運算部112可以依據照射條件設定部111所設定之基準位置來運算，亦可以由照射條件設定部111進行設定。 　　具體而言，對患者S，取如圖2所示之XYZ坐標軸。並且，使用從基準位置向X,Y,Z軸向平行移動的位置偏移、及繞各軸旋轉之位置偏移量作為參數，預先設定複數個模式。在此，X軸方向表示中子束的照射方向（從靶8朝向準直器安裝部23a之方向），Y軸方向表示與地面水平的面內的與X軸垂直的方向，Z軸方向表示與地面垂直的方向。又，θ表示繞X軸的旋轉角度，φ表示繞Y軸的旋轉角度，表示繞Z軸的旋轉角度。 　　圖7及圖8表示將基準位置設為（δX,δY,δZ,δθ,δφ, δ）=（0,0,0,0,0,0）之從No.1至No.81的位置偏移的予測模式的參數值。這81個模式表示，對於將θ，φ，的位置偏移設為-5°,0°,5°之3個模式，分別將X,Y,Z方向的平行移動的位置偏移設為-5mm,0mm,5mm時的模式。另外，參數值並不限定於在此列舉者。亦能夠藉由操作人員進行任意地變更。另外，若模式的數量增加，則需要注意劑量分佈的運算量的增加。此時，關於位置偏移模式，亦可藉由使用簡略的運算方式來縮短運算時間。 　　接著，參閱圖5，對採用了治療計劃系統100之治療計劃的步驟進行說明。另外，以下說明中由操作人員進行之處理，是指治療計劃系統100通過輸出部103進行資訊輸入的要求，據此操作人員通過輸入部102進行輸入。 　　若開始治療計劃，則啓動治療計劃系統100（步驟S1）。 　　若藉由操作人員輸入患者影像（步驟S2），則處理部101要求輸入中子束的照射範圍（ROI：Region of Interest）。 　　若藉由操作人員輸入照射範圍（步驟S3），則照射條件設定部111依據在步驟S2及步驟S3中輸入之資訊來進行照射位置參數等的各種設定（步驟S4）。 　　接著，劑量分佈運算部112運算出中子捕獲治療中的劑量分佈（步驟S5）。運算出之劑量分佈由輸出部103輸出，並且儲存於記憶部104（步驟S6）。藉此，操作人員藉由顯示器等來確認劑量分佈，並能夠判斷所輸出之劑量分佈是否妥當。 　　接著，設定依據操作人員的輸入所輸出之劑量分佈是否妥當（步驟S7）。此時，若所進行的輸入顯示為劑量分佈妥當，則向步驟S8的處理前進，若所進行的輸入顯示為不充分，則返回到步驟S4的處理。 　　若由操作人員所進行的輸入顯示為劑量分佈妥當，則照射條件設定部111對於照射位置參數設定相對於基準位置的位置偏移的範圍（步驟S8）。 　　接著，劑量分佈運算部112運算出步驟S8中所設定之位置偏移範圍的劑量分佈（步驟S9）。運算出之劑量分佈由輸出部103輸出，並且儲存於記憶部104（步驟S10）。藉此操作人員藉由顯示器等來確認位置偏移範圍中的劑量分佈，並能夠判斷所容許之位置偏移界限。 　　接著，依據操作人員的輸入來設定所容許之位置偏移界限（步驟S11）。依據所設定之界限，處理部101作成治療計劃報告書（步驟S12）。所作成之治療計劃報告書由輸出部103輸出，並且儲存於記憶部104（步驟S13）。藉由以上的步驟結束治療計劃。 　　中子捕獲治療系統1依據上述治療計劃報告書進行基於中子捕獲治療之治療，並且依據位置測定部40的測定結果來輸出實際上向患者S照射之中子束的劑量分佈。 　　以下，參閱圖6對中子捕獲治療系統1中的考慮到照射位置的偏移之劑量分佈的輸出步驟進行說明。 　　首先，控制部50依據藉由治療計劃系統100作成之治療計劃報告書來開始中子束的照射（步驟S21）。 　　中子束的照射結束之後，控制部50藉由位置測定部40來測定患者S相對於基準位置之位置偏移量（步驟S22）。 　　接著，控制部50從治療計劃系統100的記憶部104讀取以位置偏移量作為參數之複數個模式中的劑量分佈的資料。並且，控制部50從所讀取之劑量分佈的資料選出與在步驟S22中所測定之位置偏移量最接近之模式的劑量分佈（步驟S23）。 　　控制部50將步驟S23中選出之劑量分佈作為實際的劑量分佈，從輸出部103輸出（步驟S24）。亦即，控制部50作為劑量分佈輸出部而動作，該劑量分佈輸出部係依據位置測定部40所測定之患者S相對於基準位置之位置偏移量，輸出向患者S照射之中子束的劑量分佈。 　　藉由以上步驟，能夠輸出考慮到照射位置的偏移之劑量分佈。 　　接著，對本實施形態之中子捕獲治療系統1的作用/效果進行說明。 　　首先，接受基於中子束捕捉治療之治療的患者可能必須長時間成為拘束的姿勢。因此，可能在中子束的照射中患者的姿勢變動，難以評價對於患者之劑量分佈是否按照治療計劃進行。 　　相對於此，本實施形態之中子捕獲治療系統1具備控制部50，該控制部50依據患者S相對於基準位置之位置偏移量來輸出向該患者S照射之中子束N的劑量分佈。控制部50依據位置測定部40所測定之被照射體的位置的位置偏移量來輸出向患者S照射之中子束N的劑量分佈。因此，控制部50能夠輸出考慮到照射位置的偏移之劑量分佈。從而，能夠考慮到因患者的姿勢變動所引起之照射位置的偏移，而進行適當的基於中子捕獲治療之治療。 　　又，因為將預測位置偏移之資料預先儲存於記憶部104，能夠迅速地輸出考慮到因患者的姿勢變動所引起之照射位置的偏移之劑量分佈。如此般估計實際的劑量分佈，在多向（multifield）照射的情況下能夠考慮到投與劑量的不足來設定下次的照射條件。又，即使為單向照射的情況下，亦能夠作為治療實績來積蓄準確的資料。 　　又，依本實施形態之治療計劃系統100，能夠考慮到照射中的患者的姿勢變動所引起之照射位置的偏移而適當地建立治療計劃。因此，能夠在中子束照射之前預估可容許照射位置的偏移的範圍，能夠留意何種程度以內的活動不成問題而進行基於中子束捕捉治療之治療。 　　以上對本發明的實施形態進行了說明，但本實施形態之中子捕獲治療系統、及中子捕獲治療用治療計劃系統並不限定於上述，能夠進行各種變更。

1‧‧‧中子捕獲治療系統

3‧‧‧治療台

S‧‧‧患者

N‧‧‧中子束

20‧‧‧中子束照射部

40‧‧‧位置測定部

50‧‧‧控制部（劑量分佈輸出部）

100‧‧‧治療計劃系統

103‧‧‧輸出部

104‧‧‧記憶部

111‧‧‧照射條件設定部

112‧‧‧劑量分佈運算部

圖1係表示本實施形態的中子捕獲治療系統的結構之圖。 　　圖2係表示圖1的中子捕獲治療系統中的中子束照射部附近之圖。 　　圖3（a）係表示使用X射線透射影像之位置測定部之圖。圖3（b）係表示使用紅外線感測器之位置測定部之圖。圖3（c）係表示使用攝像機之位置測定部之圖。 　　圖4係圖1的中子捕獲治療用治療計劃系統的方塊結構圖。 　　圖5係表示治療計劃的步驟之流程圖。 　　圖6係表示位置偏移的評價步驟之流程圖。 　　圖7係表示位置偏移的予測模式的參數值之圖。 　　圖8係表示位置偏移的予測模式的參數值之圖。

Claims (3)

1. 一種中子捕獲治療系統，其具備： 　　治療台，供載置被照射體； 　　中子束照射部，對被載置於前述治療台之被照射體照射中子束； 　　位置測定部，測定被載置於前述治療台之被照射體的位置；及 　　劑量分佈輸出部，依據前述位置測定部所測定之被照射體的位置的位置偏移量，輸出對該被照射體照射之中子束的劑量分佈。
2. 如申請專利範圍第1項所述之中子捕獲治療系統， 　　進一步具備記憶部，其針對每一個被載置於前述治療台之被照射體的前述位置偏移量，預先儲存有與該位置偏移量對應之中子束的劑量分佈， 　　前述劑量分佈輸出部，係從前述記憶部取得向前述被照射體照射之中子束的劑量分佈。
3. 一種中子捕獲治療用治療計劃系統，係進行向被照射體照射中子束之中子捕獲治療的治療計劃，其具備： 　　照射條件設定部，設定照射條件； 　　劑量分佈運算部，依據前述照射條件設定部所設定之照射條件，運算出預測向前述被照射體照射之劑量分佈；及 　　輸出部，輸出前述劑量分佈運算部所產生之運算結果， 　　前述劑量分佈運算部，係對使前述被照射體的位置從基準位置偏移預定量之複數個模式，運算出前述劑量分佈。