TWI486189B - Neutron capture therapy with collimator and neutron capture therapy device - Google Patents

Neutron capture therapy with collimator and neutron capture therapy device Download PDF

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TWI486189B TW102106202A TW102106202A TWI486189B TW I486189 B TWI486189 B TW I486189B TW 102106202 A TW102106202 A TW 102106202A TW 102106202 A TW102106202 A TW 102106202A TW I486189 B TWI486189 B TW I486189B
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Description

中子捕捉療法用準直器及中子捕捉療法裝置
本發明係有關一種中子捕捉療法用準直器及中子捕捉療法裝置。
以往，如下述專利文獻1所示，已知有對患者體內的患部照射中子束之中子束照射裝置。在該裝置中，藉由向靶照射離子束(帶電粒子束)來使中子束產生，用減速裝置使產生之中子束減速之後朝向患者射出。
該裝置具有配置在減速裝置與患者之間的準直器。該準直器為由加入氟化鋰之聚乙烯材料構成之長方體形狀的構件，其中央設置有預定大小的中子輸出口。中子輸出口的大小配合每個患者的照射範圍的形狀而形成。從減速裝置射出之中子藉由通過準直器的中子輸出口而成形為預定照射範圍。
若患者的患部被中子束照射，則作為化合物預先被患部吸收之硼與中子束進行核反應，生成作為重帶電粒子束之α線(He線)和Li線，患部的細胞藉由該些粒子線而被破壞。在該裝置中，承載患者之載置台與準直器被設置 成能夠沿中子的輸出方向移動。藉由這種構成，容易進行準直器的中子輸出口與照射目標的對位，實現照射精確度的提高。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2009-189725號公報
上述治療法稱為中子捕捉療法(NCT；Neutron Capture Therapy)。一般，中子捕捉療法中，治療開始前，預先確定向患部照射之中子的中子束量。上述之以往的裝置實現了照射精確度的提高，但根據被照射之部位，長方體形狀的準直器與患者之間產生一定的間隔。因此，存在通過準直器之中子在到達患者體表之前散逸之情況。此時，照射於患部以外組織之中子束量就會增加。而且，相應時間內照射於患部之中子束量不足，將預定的中子束量照射於患部需要時間。
本發明的目的為提供一種中子捕捉療法用準直器及中子捕捉療法裝置，其能夠確保相應時間內照射於患部之中子束量並縮短照射時間。
解決上述課題之中子捕捉療法用準直器，係配合被照射體的照射目標設定中子束的照射範圍；其特徵為，具備複數個葉板，前述複數個葉板重疊在與中子束的照射方向正交之第1方向上；複數個葉板中至少一部分葉板，係能夠沿與照射方向正交且與第1方向正交之第2方向滑動，並且能夠在照射方向上滑動。
根據該中子捕捉療法用準直器，複數個葉板中至少一部分葉板能夠沿與照射方向正交之第2方向滑動，因此能夠相對於照射目標高精度地設定照射範圍。而且，至少一部分葉板亦能夠在照射方向上滑動，因此能夠以按照被照射體的照射部位的形狀之方式使葉板的邊緣靠近被照射體的表面。藉此，準直器與被照射體之間的間隔變窄，抑制中子的散逸。作為其結果，能夠確保相應時間內照射於患部之中子束量並縮短照射時間。
而且，在上述中子捕捉療法用準直器中，至少一部分葉板具有在第2方向上被分割之複數個分割葉板；複數個分割葉板能夠在照射方向上分別獨立地滑動。此時，即使在例如被照射體的照射部位橫跨第2方向而帶有球狀時，亦能夠使各分割葉板在照射方向上滑動，而使葉板的邊緣靠近照射部位的表面。藉此，進一步抑制中子的散逸。
解決上述課題之中子捕捉療法用準直器，其配合被照射體的照射目標設定中子束的照射範圍；其特徵為，具備：葉板，其在與中子束的照射方向正交之第1方向上重疊複數個，並且複數個中至少一部分是在與照射方向及第1 方向正交之第2方向上被分割為至少4個分割葉板；第2方向支撐部，其將葉板支撐為能夠沿第2方向滑動；及照射方向支撐部，其將在第2方向上被分割之分割葉板中的內側分割葉板支撐為能夠沿照射方向滑動。
根據該中子捕捉療法用準直器，內側的分割葉板亦能夠在照射方向上滑動，因此能夠以按照被照射體的照射部位的形狀之方式使葉板的邊緣靠近被照射體的表面。藉此，準直器與被照射體之間的間隔變窄，抑制中子的散逸。作為其結果，能夠確保相應時間內照射於患部之中子束量並縮短照射時間。
而且，照射方向支撐部設置在與能夠沿照射方向滑動地被支撐之分割葉板鄰接之分割葉板上，並且其為對能夠沿照射方向滑動地被支撐之分割葉板的端部進行卡止之卡止部。此時，外側的分割葉板兼作照射方向支撐部，因此無需另外準備支撐內側的分割葉板之構件。因此，能夠抑制準直器整體的大型化。
解決上述課題之中子捕捉療法裝置，具備：使中子束產生之中子束產生部；上述的中子捕捉療法用準直器；及支撐中子捕捉療法用準直器之準直器支撐部。
根據本發明，能夠確保相應時間內照射於患部之中子束量並縮短照射時間。
1‧‧‧中子束照射裝置
6、20‧‧‧準直器
13A、13B‧‧‧葉板
14、15‧‧‧分割葉板
F‧‧‧照射場(照射範圍)
P‧‧‧患者(被照射體)
T‧‧‧患部(照射目標)
X‧‧‧左右方向(第2方向)
Y‧‧‧照射方向
Z‧‧‧上下方向(第1方向)
第1圖係表示具備本發明的一實施形態之準直器之中子束照射裝置的概要結構之側視圖。
第2圖係表示通過第1圖的準直器之中子照射在被照射體的照射目標之狀態之概念圖。
第3圖，(a)係準直器的主視圖，(b)係準直器的側視圖。
第4圖，(a)係表示藉由葉板形成之照射場與照射目標之主視圖，(b)係沿(a)的IVB-IVB線之剖面圖。
第5圖，(a)係本發明的其他實施形態之準直器的剖面圖，(b)係以往的準直器的剖面圖。
以下，一邊參閱附圖，一邊對本發明的實施形態進行說明。在以下的說明中，說明有關具備實施形態之中子捕捉療法用準直器之中子束照射裝置。
如第1圖及第2圖所示，中子束照射裝置1係對患者(被照射體)P的患部(照射目標)T照射中子束之中子捕捉療法裝置。該中子束照射裝置1係藉由作為化合物預先被患部T吸收之硼(10 B)與中子的核反應，選擇性地破壞患部T的細胞之硼中子捕捉療法(BNCT；Boron Neutron Capture Therapy)用裝置。中子束照射裝置1具備：承載患者P之移動台2；使中子減速之減速裝置3；產生中子之靶(中子束產生部)7；及設置在移動台2與 減速裝置3之間之準直器台(準直器支撐部)4。並且，中子束照射裝置1具備用於拍攝患者P的患部T的X線圖像之CR系統8。
移動台2具有患者P所坐之載置台2a。該載置台2a構成為能夠藉由改變形狀來使患者P橫躺在其上。該移動台2能夠在上下方向(垂直方向)、左右方向(水平方向且與減速裝置3接近分開之方向)、及前後方向(水平方向且與左右方向垂直之方向)上移動。
靶7藉由被照射由加速器(未圖示)射出之離子束(例如質子束)來產生中子。減速裝置3使在靶7產生之中子減速。在減速裝置3中減速之中子向患者P側射出。屏蔽壁W由混凝土等構成，防止向患者P或治療室外之不必要之放射線照射。減速裝置3的前端部3a貫穿屏蔽壁W。藉由準直器台4移動而靠近減速裝置3，該前端部3a能夠進入準直器台4的背面側。關於準直器台4，「背面側」為離子束的上游側，「正面側」為患者P側。
準直器台4上以向移動台2側突出之方式設置有準直器(中子捕捉療法用準直器)6。該準直器6係用於將從減速裝置3射出之中子成形為預定形狀(照射範圍)並在照射方向Y上輸出中子者。準直器台4能夠在前後方向上移動。準直器台4的背面形成有收容減速裝置3的前端部3a之凹部。準直器台4在前端部3a進入背面側的凹部之狀態下而被使用。在進行治療時，以如下方式配置準直器6：使承載患者P之載置台2a接近準直器台4的正面側， 與患者P的患部T對置。
如第2圖及第3圖所示，準直器6按照患者P的患部T的區域，設定中子束的照射範圍即照射場F。準直器6的外形呈長方體狀。準直器6具有在與照射方向Y正交之上下方向(第1方向)Z上疊加之複數個葉板13A、13B。換言之，複數個葉板13A、13B沿其板厚方向排列。另外，亦可將複數個葉板13A、13B沿左右方向X排列。各葉板13A、13B由加入氟化鋰之聚乙烯構成，呈長方形板狀。該些複數個葉板13A、13B保持在準直器保持架11內而構成葉板組13。
準直器保持架11與葉板組13之間配置有用於導引葉板13A、13B之具有複數個突起16之導引構件(第2方向支撐部)12。抵接於導引構件12之各葉板13A、13B的照射方向Y上的端部呈能夠與導引構件12的突起16嵌合之凹凸形狀。
關於本實施形態的準直器6，配置在葉板組13的上端部及下端部之葉板13A(第3圖的例子中上下分別為4個)為被在左右方向X上2分割之板材。配置在葉板組13的除上端部及下端部以外之中間部之葉板13B，其在左右方向(第2方向)X上被分割之每單側由2個分割葉板14、15構成。更具體而言，分割葉板14及分割葉板15在左右方向X上並列設置。分割葉板14配置在外側(即靠近準直器保持架11)，分割葉板15與該分割葉板14鄰接並配置在內側(即靠近照射場F)。分割葉板14及 分割葉板15成為一體並能夠在左右方向X上滑動。如此，葉板13B能夠在左右方向X上滑動，藉此能夠任意設定照射場F的形狀及大小。另外，葉板13A不限定於在左右方向X上被2分割之情況，亦可為例如4分割。
另外，在準直器6中，葉板13B的分割葉板15亦能夠在照射方向Y上滑動。如第3圖及第4圖所示，抵接於分割葉板14之分割葉板15的端面上形成有在左右方向X上突出並且在照射方向Y上延伸之突出部17。另一方面，抵接於分割葉板15之分割葉板14的端面上形成有在照射方向Y方向上延伸之槽部(照射方向支撐部)18。分割葉板14及分割葉板15在突出部17嵌入槽部18之狀態下分別在照射方向Y上滑動自如。
具有以上的結構之準直器6係在左右方向X及照射方向Y上滑動自如之2軸滑動式多葉準直器。準直器6中，能夠使葉板組13的外形在左右方向X及照射方向Y上自如地改變。
當對患者P的患部T進行治療時，預先調查照射部位的形狀，以按照該形狀之方式對各葉板13A、13B的位置進行調整。藉由操作者手動調整各葉板13A、13B的位置。然後，使患者P的照射部位接近完成位置調整之準直器6，以預先確定之中子束量向患部T照射中子束。
依本實施形態的準直器6，複數個葉板13B能夠沿與照射方向Y正交之左右方向X滑動，因此能夠相對於患部T高精度地設定照射場F。而且，葉板13B的分割葉板 15亦能夠在照射方向Y上滑動，因此能夠以按照照射部位的形狀之方式使分割葉板15的邊緣靠近患者P的體表Pa。藉此，準直器6與患者P之間的間隔變窄，抑制中子的散逸。作為其結果，能夠確保相應時間內照射於患部T之中子束量並縮短照射時間。這還有助於減輕治療時之患者P的負擔。
中子具有較易散逸之性質。以往的準直器無法改變外形，因此很難按照照射部位的形狀使準直器的端面配合。依本實施形態的準直器6，能夠無限縮小患者P的體表Pa與葉板13A、13B之間的間隙，截斷欲散逸之中子。藉此，能夠實現中子束量的合理化。
而且，葉板13B所具備之複數個分割葉板15能夠在照射方向Y上分別獨立地滑動，因此即使當例如患者P的照射部位橫跨左右方向X而帶有球狀時，亦能夠使各分割葉板14、15在照射方向Y上滑動，使葉板14、15的邊緣靠近照射部位的體表Pa(參閱第4圖)。藉此，進一步抑制中子的散逸。
第5圖(a)係其他實施形態之準直器的剖面圖，第5圖(b)係以往的準直器的剖面圖。第5圖(a)所示之準直器20的葉板23與第3圖所示之準直器6的葉板13B的不同點如下：即具備設為每單側3個構成之分割葉板24、25、26；及各分割葉板24~26的與患者P的相反側且內側的角部被切掉，藉此在各分割葉板24~26形成錐部24a~26a。分割葉板24、25、26中，除分割葉板24以 外的分割葉板25、26能夠在照射方向Y上滑動。
如第5圖(a)所示，各分割葉板24~26具有錐部24a~26a，並且分割葉板25、26在照射方向Y上滑動，藉此整體上能夠更加拓寬中子入射進來之方向。第5圖(a)中，示出對在患者P的頸部G中存在之患部T(例如腫瘤)照射中子束之情況。患者P的頸部G在顎部H與肩部E之間。即便在該情況下，亦能夠使分割葉板25、26以與患者P的體表Pa緊貼之方式滑動，防止中子從體表面與準直器20的間隔散逸。藉由這種效果，能夠進行高劑量率照射，並實現照射的短時間化。而且，具有在中子的入射側傾斜地切掉之錐形結構，因此能夠拓寬入射之中子的方向，並且能夠較多利用具有有助於向患部T之照射之可能性之中子。
另一方面，第5圖(b)所示之以往的準直器50中，中子從葉板與患者P的體表Pa之間的間隔散逸，浪費中子束源。
準直器的基本作用為截斷照射區域以外的放射線，使向正常組織之曝射成為能夠忽略不計的量以下。以往的放射線治療(例如X線治療或質子束治療)基本上係將從一個點放射且直線前進之放射線按照照射區域進行準直者，將平板狀的準直器配置在從被照射體表面遠離數cm之位置。當為中子時，無論是原子爐或加速器，亦幾乎為散射線，利用的是從與準直器相比非常大之區域向準直器方向照射者。當為中子時，並非點線源而為體積線源，因此從 腫瘤觀察準直器開孔之角度(立體角)大，且能夠利用來自從更廣之線源區域之中子之情況成為用於提高劑量率之條件。同時若能夠防止中子從準直器與被照射體表面之間的間隔散逸，則能夠反映於其成份的劑量率的增加，並能夠避免散逸之中子曝射區域外的部分。該中子的利用效率的上升為本發明的實施形態之中子準直器6、20的一種效果。另一種效果為實現截斷照射區域外的部分且減少正常組織的被照射，以及與該減少措施相反之考慮有關劑量率增大的要求之照射的合理化。
以上，對本發明的實施形態進行了說明，但本發明並不限於上述實施形態。
例如分割葉板不限於2個或3個，可為4個以上。當分割葉板為3個以上時，能夠使除最外側(在左右方向X上的準直器保持架11側)的分割葉板以外者能夠在照射方向Y上滑動。另外，亦可使只有最內側(照射場F側)的分割葉板能夠在照射方向Y上滑動。而且，亦可分別具備與葉板13A及葉板13B的分割葉板14、15連接之驅動機構。作為驅動機構，能夠使用例如輥與馬達或活塞等。能夠藉由驅動機構，實現葉板13A、13B的移動及定位的自動化。
照射方向支撐部可為設置在分割葉板14之槽部18，亦可在分割葉板14的端部作為其他構件設置支撐機構。準直器台4亦可非獨立地設置，亦可例如在屏蔽壁W或減速裝置3設置支撐準直器之部分。
而且，不限於使用硼化合物之BNCT，亦可適用於使用其他元素之NCT。例如作為利用中子與釓(157 Gd等)的核反應之治療法中使用之準直器，亦可應用本發明。當從中子束產生部獲得之中子束的速度為適合治療之速度時，無需減速裝置。
6‧‧‧準直器
13‧‧‧葉板組
14‧‧‧分割葉板
15‧‧‧分割葉板
13A‧‧‧葉板
13B‧‧‧葉板
17‧‧‧突出部
18‧‧‧槽部
11‧‧‧準直器保持架
16‧‧‧突起
12‧‧‧導引構件

Claims (5)

  1. 一種中子捕捉療法用準直器，係配合被照射體的照射目標設定中子束的照射範圍；其特徵為：具備複數個葉板，前述複數個葉板重疊在與中子束的照射方向正交之第1方向上；複數個前述葉板中至少一部分的葉板，係能夠沿與前述照射方向正交且與前述第1方向正交之第2方向滑動，並且能夠在前述照射方向上滑動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之中子捕捉療法用準直器，其中，前述至少一部分的葉板具有在前述第2方向上被分割之複數個分割葉板；複數個前述分割葉板能夠在前述照射方向上分別獨立地滑動。
  3. 一種中子捕捉療法用準直器，係配合被照射體的照射目標設定中子束的照射範圍；其特徵為具備：葉板，其在與中子束的照射方向正交之第1方向上重疊複數個，並且複數個中至少一部分是在與前述照射方向及前述第1方向正交之第2方向上被分割成至少4個分割葉板；第2方向支撐部，其將前述葉板支撐為能夠沿第2方向滑動；及照射方向支撐部，其將在前述第2方向上被分割之分割葉板中的內側分割葉板支撐為能夠沿前述照射方向滑 動。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之中子捕捉療法用準直器，其中，前述照射方向支撐部設置在與能夠沿前述照射方向滑動地被支撐之分割葉板鄰接之前述分割葉板上，並且其為對能夠沿前述照射方向滑動地被支撐之分割葉板的端部進行卡止之卡止部。
  5. 一種中子捕捉療法裝置，具備：使中子束產生之中子束產生部；如申請專利範圍第1~4項中任一項所述之中子捕捉療法用準直器；及支撐前述中子捕捉療法用準直器之準直器支撐部。
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