TWI816951B - 中子診斷裝置 - Google Patents

Abstract

一種中子診斷裝置，包括包含中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上之穩定元素的化合物、包含使中子減速之減速體的中子產生部、檢測γ射線的γ射線檢測部，該中子診斷裝置更包括：中子源，在該化合物被投入作為觀察對象之生命體後，在該化合物於所投入之該生命體中的正常組織與病變組織之間產生既定組織內濃度差的期間，對於該生命體照射中子；及輸出部，將該γ射線檢測部觀察經過該中子照射之該生命體內因為該化合物所包含之元素與該中子的反應而放出之γ射線的結果輸出。

Description

中子診斷裝置

本發明係關於中子診斷裝置。

本案根據2018年12月11日於美國提出申請的美國臨時專利申請案第62/777,776號主張優先權，並將其內容引用至此處。

正子斷層造影(PET，positron emission tomography)檢査，係投入以半衰期短的放射性同位素進行標幟的診斷藥劑，而檢測由放出正子的核所產生之γ射線。例如在以使用了¹⁸F的診斷藥劑進行檢測的情況，目標是在投入診斷藥劑後120分鐘以內進行拍攝。實際上拍攝需要30分鐘~40分鐘左右的時間，因此多數情況是在投入診斷藥劑後使受測者靜止1小時左右，再實施PET檢査(例如參照「非專利文獻1」)。

PET檢査中所使用的診斷藥劑中，係使用半衰期短的放射性同位素。在使用半衰期長的放射性同位素的情況中，在診斷藥劑被排出體外之前，受測者持續暴露於其中，而具有在受測者的體內輻射暴露量變大的疑慮。

因為半衰期短，因此診斷藥劑係在檢査即將開始之前才進行合成。因為係使用在檢査即將開始之前才進行合成的診斷藥劑，因此醫院內必須具備合成診斷藥劑的裝置，或是必須在大約1小時以內將診斷藥劑從製造處運送至醫院。

[先前技術文獻]

[非專利文獻]

[非專利文獻1]

「FDG PET，PET/CT診療指南2018」，[online]，日本核醫學會，[2019年3月28日檢索]，網址<URL：http：//jsnm.sakura.ne.jp/wp_jsnm/wp-content/uploads/2018/09/fdg_pet_petct_gl_2018_180918.pdf>

PET檢査中，以半衰期短的放射性同位素進行標幟的診斷藥劑，例如以使用了¹⁸F的診斷藥劑進行檢査的情況，必須在投入診斷藥劑後120分鐘以內進行拍攝。在投入後120分鐘內，診斷藥劑可能無法充分蓄積於病灶而以高濃度分布於其他部位。

又，使用半衰期短的放射性同位素的情況，必須在檢査即將開始之前才能合成診斷藥劑。為了在檢査即將開始之前合成診斷藥劑，醫院內必須具備合成診斷藥劑的裝置，或是必須在即將使用之前從診斷藥劑的製造處運送。

又，因為使用半衰期短的放射性同位素的診斷藥劑無法長期保管，因而無法大量生產來降低成本。

再者，診斷藥劑本身會成為γ射線源，為了投入體內，必須將其抑制在低於一定值。再者，在診斷藥劑排出至體外為止，必須避免接觸孕婦及嬰幼兒，且在如廁後要充分洗手等，而在生活上有所限制。

本發明係鑒於上述幾點而完成，其目的係提供一種可使投入診斷藥劑至拍攝為止的時間彈性的中子診斷裝置、以及中子診斷方法。

本發明的一態樣，係一種中子診斷裝置，其係包含由穩定元素所構成之化合物、中子產生部與γ射線檢測部的中子診斷裝置；該穩定元素具有中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上之穩定元素；該中子產生部具有使中子減速的減速體；該γ射線檢測部檢測γ射線；該中子診斷裝置包括：中子源，在該化合物投入作為觀察對象的生命體後，在該化合物於所投入之該生命體中的正常組織與病變組織之間產生既定組織內濃度差的期間，對於該生命體照射中子；及輸出部，將該γ射線檢測部觀察在經過該中子照射的該生命體內因為該化合物所包含的元素與該中子反應而放出之γ射線的結果輸出。

本發明之一態樣的中子診斷裝置中，投入該生命體的該化合物中，在與人的特定分子鍵結的分子標的物質之中，鍵結或含有中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的穩定元素，而該化合物被該生命體的病變部吸收或蓄積於其中。

本發明的一態樣之中子診斷裝置中，該化合物所包含的該中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的該穩定元素為硼(B)或釓(Gd)。

本發明的一態樣之中子診斷裝置中，該中子源，係進行中子照射時間為0.1秒以上10秒以下的脈衝照射。

本發明的一態樣之中子診斷裝置中，投入該生命體的該化合物，該中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的該穩定元素的含有比例，其濃度高於自然界中存在之同位素的含有比例。

本發明的一態樣之中子診斷裝置中，該中子源，係在包含該中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上之該穩定元素的該化合物投入生命體開始經過3小時以上之後，再照射該中子。

本發明的一態樣之中子診斷裝置中，該中子源，係在該化合物投入該生命體之後，在所投入之該生命體中的正常組織與病變組織之間，該化合物的組織內濃度差成為1比2.0以上的期間，照射該中子。

本發明的一態樣之中子診斷裝置中，投入該生命體的該化合物中，在被腫瘤組織吸收的葡萄糖與蓄積於腫瘤組織的葡萄糖的任一者或兩者之中，鍵結或含有該中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的該穩定元素。

本發明的一態樣之中子診斷裝置中，投入該生命體的該化合物具有含硼化合物，而在與人的特定分子鍵結的分子標的物質之中，或是被腫瘤組織吸收的葡萄糖與蓄積於腫瘤組織的葡萄糖的任一者或兩者之中，鍵結或含有一或多個含硼化合物。

本發明的一態樣，係一種中子診斷方法，係由具備包含中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上之穩定元素的化合物、包含使中子減速之減速體的中子產生部及檢測γ射線的γ射線檢測部的中子診斷裝置所執行；該中子診斷方法包括下述步驟：在該化合物投入作為觀察對象之生命體後，在該化合物於所投入之該生命體中的正常組織與病變組織之間產生既定組織內濃度差的期間，對於該生命體照射中子的步驟；及將該γ射線檢測部觀察經過該中子照射之該生命體內因為該化合物所包含的元素與該中子反應而放出之γ射線的結果輸出的步驟。

根據本發明的實施態樣，可提供一種可使投入PET檢査用的診斷藥劑之後到拍攝之前的時間彈性的中子診斷裝置、及中子診斷方法。

100、500:中子診斷裝置

101、400-1~400-8:中子源

102:減速體

103:中子產生部

200-1~200-6、420-1~420-16:γ射線攝影機

300:解析裝置

410-1~410-8:減速材

NB:中子

BT:腦瘤

PA:患者

IA:含硼的分子標的診斷劑

S1~S4:步驟

[圖1]係顯示第1實施態樣之中子診斷裝置之一例的示意圖。

[圖2]係用以說明硼之中子捕捉反應的圖。

[圖3]係顯示中子診斷方法的動作之一例的圖。

[圖4]係顯示以PET診斷裝置所得的影像之一例的圖。

[圖5]係由本實施態樣之中子診斷裝置所得之影像之一例的圖。

[圖6A]係顯示第2實施態樣之中子診斷裝置之一例的示意圖。

[圖6B]係顯示第2實施態樣之中子診斷裝置之一例的示意圖。

接著，參照圖示說明實施態樣之中子診斷裝置及中子診斷方法。以下說明的實施態樣僅為一例，應用本發明的實施態樣，並不限於以下的實施態樣。

另外，用以說明實施態樣的所有圖中，具有相同功能者係使用相同符號，並省略重複的說明。

又，本案中所指的「根據XX」，係指「至少根據XX」，亦包含除了XX以外並根據其他要件的情況。又，「根據XX」，並不限於直接使用XX的情況， 亦包含根據對於XX進行演算或加工之結果的情況。「XX」為任意的要件(例如，任意的資訊)。

(第1實施態樣)

(中子診斷裝置)

圖1係顯示第1實施態樣之中子診斷裝置之一例的示意圖。

第1實施態樣之中子診斷裝置100，係對於患者照射中子NB。在對於患者照射中子NB之前，對患者投入包含中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的穩定元素之穩定元素所構成之化合物，並且在將該化合物投入患者之後經過既定的時間。

化合物中，在與人的受器、調節因子、抗原等的人的特定分子鍵結的分子標的物質之中，鍵結或含有、或同時鍵結且含有中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的穩定元素。此處，分子標的物質之一例，為人源嵌合抗體或人源化抗體等。化合物，係被腫瘤等病變部吸收與蓄積於其中的任一者或兩者。作為一例，化合物中，在被腫瘤組織吸收的葡萄糖類與蓄積於腫瘤組織的葡萄糖類的任一者或兩者之中，鍵結或含有、或同時鍵結且含有中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的穩定元素。

化合物所包含的穩定元素，可鍵結或含有、或同時鍵結且含有BSH(Disodiummercaptoundecahydrododecaborate)、碳硼烷、BPA(硼苯丙胺酸，Borono-phenylalanine)等的含硼化合物。亦即，化合物具有含硼化合物，在與人的腫瘤細胞中發現的受器、調節因子、抗原等的人的特定分子鍵結的分子標的物質之中，或是被腫瘤組織吸收的葡萄糖類與蓄積於腫瘤組織的葡萄糖類中的一者或兩者之中，鍵結或含有、或同時鍵結且含有含硼化合物。化合物中， 以1分子以上的複數分子之高濃度鍵結或含有、或同時鍵結且含有含硼化合物。此處，分子標的物質的一例，係人源嵌合抗體或人源化抗體等。

又，化合物中，中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的穩定元素的含有比例，濃度高於自然界存在的同位素的含有比例。

化合物所包含的中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的穩定元素為硼(B)或釓(Gd)。

在本實施態樣中，接著說明使用以穩定元素硼(¹⁰B)標幟特定物質的硼藥劑作為包含中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上之穩定元素的穩定元素所構成之化合物的一例的情況。

既定的時間，係在將化合物投入患者後，在化合物於投入化合物之生命體中的正常組織與病變組織之間產生組織內濃度差的期間。具體而言，既定的時間，係化合物投入患者的生命體後，在該生命體中的正常組織與病變組織之間，化合物的組織內濃度差成為1比2.0以上，更佳為1比2.5以上的期間。作為在生命體中的正常組織與病變組織之間化合物的組織內濃度差成為1比2.0以上、更佳為1比2.5以上的期間之一例，係在將由包含中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上之穩定元素的穩定元素所構成之化合物投入生命體後經過3小時以上之後的時間。

中子診斷裝置100，係以設於患者周圍的γ射線攝影機，檢測對於患者照射中子NB所產生的γ射線。由γ射線攝影機所檢測的γ射線，在解析裝置中可視化。

如圖1所示，中子診斷裝置100，包括中子產生部103；及γ射線攝影機200-1至γ射線攝影機200-6。中子產生部103，包括中子源101與減速體102。

第1實施態樣中，接著說明診斷具有腦瘤之患者PA的情況以作為一例。圖1中，左圖為顯示患者PA與γ射線攝影機200-1至γ射線攝影機200-6之間的位置關係。圖1的左圖中，省略中子產生部103。圖1中，右圖係顯示左圖中A1-A2之剖面的示意圖。

中子源101產生中子NB。

減速體102，係將中子源101所產生之中子NB減速至最適合診斷之能量為止。經過減速體102減速的中子NB，被照射至患者PA。圖1的右圖所示之例中，患者PA為腦瘤BT的患者，因此係對於患者PA的頭部照射中子NB。

γ射線攝影機200-1至γ射線攝影機200-6，分別係以圍繞患者PA的頭部的方式設置。γ射線攝影機200-1至γ射線攝影機200-6分別與解析裝置300連接。

以下，γ射線攝影機200-1至γ射線攝影機200-6之中，將任意的γ射線攝影機記載為γ射線攝影機200。

γ射線攝影機200的一例，包括放射線檢測器、前端電路、收集電路、遮蔽體及針孔準直器。

放射線檢測器，檢測入射的γ射線。放射線檢測器的一例，係將複數的放射線檢測元件2維(m×n的矩陣狀，m為m>0的整數，n為n>0的整數)排列的位置有感型的檢測器。作為複數的放射線檢測元件，例如，可使用矽、鍺、CdTe、CdZnTe、TlBr、HgI₂、GaAs等的半導體元件。γ射線入射半導體元件的情況，該半導體元件與γ射線產生相互作用，而對於前端電路輸出脈衝狀的電子信號。另外，作為複數的放射線檢測元件，分別亦可使用將光元件(光電子倍增管、光二極體、崩潰光二極體、蓋格模式崩潰光二極體等)與NaI(Tl)、CsI(Tl)、GSO(Ce)、LSO(Ce)、BGO等的結晶閃爍器結合者。

前端電路，取得放射線檢測器輸出之電子信號，再將所取得之電子信號與檢測到該γ射線的放射線檢測元件之元件ID配對，進而輸出至後段的收集電路。複數的放射線檢測元件，分別配對既有的元件ID。藉由將從放射線檢測器輸入的電子信號與檢測到γ射線的放射線檢測元件的元件ID配對，可在m×n的矩陣之中特定檢測到γ射線的放射線檢測元件。

收集電路，對於從前端電路輸入的電子信號，依序執行前置增幅處理、波形整形處理、峰值保持處理、AD轉換處理等，而轉換成數位的峰值資訊。收集電路，蓄積由轉換電子信號所得之峰值資訊，再將蓄積的峰值資訊輸出至解析裝置300。峰值資訊中，將元件ID、檢測時刻、放射線的能量等彼此相關連。

遮蔽體，係用以防止通過入射孔以外的γ射線入射放射線檢測器，其係由鉛或鎢等遮蔽γ射線之能力優良的材料所構成。又，遮蔽體中，在靠近γ射線之測量對象之一側的端部，即前端設有針孔準直器的狀態下，形成有矩形的內部空間，在所形成之內部空間的後端，設有放射線檢測器。

針孔準直器裝設於遮蔽體之前端，其中央具有入射孔(針孔)。另外，入射孔的直徑可調整，可因應該直徑調整γ射線的檢測感度及位置解析能力。若直徑變窄，則具有位置解析能力提升、檢測感度下降的傾向。

解析裝置300，接收γ射線攝影機200-1至γ射線攝影機200-6分別輸出的峰值資訊。解析裝置300，根據所接收之峰值資訊中相關連的元件ID，特定與檢測γ射線之放射線檢測元件的元件ID對應的γ射線之入射方向。接著，解析裝置300，根據分別從γ射線攝影機200-1至γ射線攝影機200-6輸入的峰值資訊， 產生放射線資訊。此處，放射線檢測元件配置的位置(排列)，預先與元件ID相關連而儲存於記憶部。

解析裝置300，亦可每入射一次γ射線即進行一次處理。藉此，可算出每個γ射線之入射方向(每個放射線檢測元件)各自的計數率，亦即每單位時間內γ射線的檢測次數。

再者，解析裝置300，根據γ射線的入射方向及計數率等，製作γ射線影像。此處，γ射線影像，例如係以二維顯示γ射線的入射方向並且以不同色調表示γ射線之入射量的影像。

診斷係以下述方法進行。

預先對於具有腦瘤BT的患者PA投入含硼的分子標的診斷劑IA(以下稱為「硼探針」)。硼探針由穩定元素所構成，因此沒有在體內曝露(Internal Exposure)的疑慮，無需考慮放射性同位素的半衰期。硼探針蓄積於腦瘤BT，在正常組織內的濃度降低。具體而言，硼探針蓄積於腦瘤BT，在將硼探針投入患者PA後經過3小時的情況，腫瘤部之硼探針的濃度與正常組織之硼探針的濃度其比例成為2.0以上比1。以下，將正常組織與病變組織之間化合物的組織內濃度差夠高的期間稱為「Diagnostic Time Window(診斷時間帶)」。以中子診斷裝置100進行的診斷，係在Diagnostic Time Window中實施。患者PA被引導至中子診斷裝置100。

中子源101產生中子NB。中子源101，在第1時間的期間照射所產生之中子NB，在第1時間的期間進行照射之後，於第2時間的期間停止。中子源101，在第2時間的期間停止之後，再次照射第1時間的期間。亦即，中子源101重複第1時間之期間的照射與第2時間之期間的停止。第1時間的一例為0.1秒至10秒。亦即，中子源101係以0.1秒至10秒作為中子NB照射時間而進行脈衝照射。 藉由這樣的構成，可將中子NB對於患者PA之人體的暴露時間抑制在所需之最低限度。

中子源101所產生之中子NB，藉由減速體102降低至適合¹⁰B(n,α)⁷Li核反應的能量等級，降低至適合¹⁰B(n,α)⁷Li核反應之能量等級的中子NB(中子束)，到達蓄積有硼探針的腦瘤部。中子NB到達蓄積有硼探針的腦瘤部後，藉由硼之中子捕捉反應而產生γ射線。

圖2係用以說明硼之中子捕捉反應的圖。中子束NB到達蓄積有硼探針的腦瘤部，藉此¹⁰B與中子產生核反應。因為¹⁰B與中子產生核反應，放出⁴He原子核(α射線)與⁷Li原子核，進一步產生478keV的瞬發γ射線。回到圖1繼續說明。

中子診斷裝置100，以患者周圍的γ射線攝影機200-1至γ射線攝影機200-6檢測產生之γ射線。γ射線攝影機200-1至γ射線攝影機200-6分別檢測滿足散射能量與吸收能量的和為478keV±5%之條件的γ射線。γ射線攝影機200-1至γ射線攝影機200-6，將峰值資訊輸出至解析裝置300。

解析裝置300，接收γ射線攝影機200-1至γ射線攝影機200-6分別輸出之峰值資訊，根據所接收之峰值資訊，製作γ射線影像。亦即，解析裝置300，根據γ射線攝影機200-1至γ射線攝影機200-6分別輸出之峰值資訊，導出患者PA體內產生γ射線的位置，根據所導出的產生γ射線的位置，製作診斷用影像。

(中子診斷方法)

圖3係顯示中子診斷方法之動作的一例。參照圖3，說明使用中子診斷裝置100產生診斷用影像的處理。

(步驟S1)

對於具有腦瘤BT的患者PA投入硼探針。

(步驟S2)

判定是否已經過既定的時間。亦即，對於患者PA投入硼探針之後，判定是否已成為Diagnostic Time Window。已成為Diagnostic Time Window的情況，患者PA被引導至中子診斷裝置100。

(步驟S3)

中子源101產生中子NB，並重複在第1時間的期間照射所產生之中子NB、在第2時間之期間停止。中子束NB到達蓄積有硼探針的腦瘤部，藉由硼之中子捕捉反應而產生γ射線。

(步驟S4)

中子診斷裝置100，以患者周圍的γ射線攝影機200-1至γ射線攝影機200-6檢測產生之γ射線。γ射線攝影機200-1至γ射線攝影機200-6，將檢測產生之γ射線所得之峰值資訊輸出至解析裝置300。解析裝置300，接收γ射線攝影機200-1至γ射線攝影機200-6分別輸出的峰值資訊，根據接收的峰值資訊，製作γ射線影像。

(第1實施態樣之中子診斷裝置的效果)

比較由本實施態樣之中子診斷裝置100所得之診斷影像與由PET診斷裝置所得之影像，藉此說明本實施態樣之中子診斷裝置100的效果。

圖4係顯示由PET診斷裝置所得的影像之一例的圖。圖4中，以顏色的濃度表示診斷藥劑的聚集。具體而言，顏色依照診斷藥劑之聚集從弱到強而變濃。圖4中，投入線量為200MBq左右。圖4中，以圓圍住的部分為腫瘤。腫瘤部分以外，顏色濃的部分為2kBq/ml左右的區域。亦即，即使在腫瘤以外的部分仍可檢測到高劑量的γ射線。

根據圖4可知，係在血管及正常組織中亦殘留有PET檢査用之診斷藥劑的狀態下進行攝影。又可知是在診斷藥劑並未完全聚集於腫瘤組織的狀態下即進行攝影。因此無法僅以γ射線強度判斷是否為腫瘤，故診斷需要醫師高度的經驗與技術。

圖5係顯示由本實施態樣之中子診斷裝置所得之影像的一例的圖。圖5中，以顏色的濃度表示診斷藥劑的聚集。具體而言，顏色依照診斷藥劑的聚集從弱至強而變濃。圖5中，熱中子束為1.0×10⁸n/cm²/sec。又，¹⁰B濃度為100ppm。圖5中，以圓圍住的部分為腫瘤。腫瘤部分與顏色較濃的部分幾乎一致，該部分為2MBq/ml左右的區域。與圖4相比，出現強度1000倍左右的信號。

根據圖5可知，係在硼探針聚集於腫瘤組織的狀態下進行攝影。因為得到腫瘤部分明確的診斷影像，因此無須依據醫師的技術即可進行正確的診斷。又，亦可檢測出在PET診斷中無法檢測到的5mm以下的腫瘤。

上述第1實施態樣中，雖說明患者PA具有腦瘤的情況，但不限於此例。例如，亦可應用於患者PA具有以肺癌、大腸癌等的癌症為中心之疾病的情況。

上述第1實施態樣中，雖說明中子診斷裝置100具有6台γ射線攝影機200的情況，但不限於此例。例如，中子診斷裝置100所具備之γ射線攝影機的台數可為1台至5台，亦可為7台以上。

上述第1實施態樣中，雖說明使用以穩定元素硼(¹⁰B)進行標幟特定物質的硼藥劑的情況作為包含中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上之穩定元素的穩定元素所構成之化合物的一例，但並不限於此例。例如，針對使用以釓(Gd)進行標幟的釓藥劑的情況亦相同。

上述第1實施態樣中，可藉由中子源101輸出之中子束NB的強度、照射中子NB的第1時間、照射中子NB之第1時間的重複次數的至少一者，來調整中子診斷裝置100產生之γ射線的強度。藉由調整所產生之γ射線的強度，可使解析裝置300中顯示的γ射線影像適於觀察。

根據第1實施態樣，將包含中子捕獲截面積大的穩定元素的穩定元素所構成之化合物投入生命體，並對於生命體照射中子NB，檢測藉由中子反應所產生之γ射線。該實施態樣中，因為使用穩定元素所構成的化合物作為診斷藥劑，可解除以往由PET檢査用之診斷藥劑中的放射性同位素之半衰期決定的攝影期間所造成的限制，藉由在診斷藥劑充分蓄積於病灶部的期間進行拍攝，可得到能夠明確判別正常組織的診斷影像。亦即，因為可彈性地使從投入至檢査為止的時間變長等，可瞄準診斷藥劑充分蓄積於病灶而在與正常組織之間產生濃度差的期間進行檢査。因此，無論有無解讀影像的技術，皆可提升檢査精度。

又，藉由使用穩定元素所構成的化合物，可大量生產診斷藥劑並長期保存，因此可穩定供給低價的診斷藥劑。

又，藉由使用穩定元素所構成的化合物，可解除因放射性同位素造成的體內輻射暴露及生活上的限制。

又，不會因為體內輻射暴露等而造成藥劑投入量的限制，因此可依照診斷所需要的量來投入藥劑。

又，因為只在照射中子NB時產生γ射線，因此不會因為放射性同位素導致輻射暴露。亦即，因為無內部輻射暴露，因此藥劑投入量無限制，可投入適合診斷病灶的濃度。

又，藉由調整照射之中子線的強度，可將產生之γ射線源的強度控制在最適合攝影的強度。亦即，藉由控制中子NB強度即可控制所得之γ射線強度，因此可更明確地設定能夠進行觀察的攝影條件。

(第2實施態樣)

(中子診斷裝置)

圖6A與圖6B係顯示第2實施態樣之中子診斷裝置之一例的示意圖。

第2實施態樣之中子診斷裝置500，包括中子源400-1至中子源400-8、減速材410-1至減速材410-8、γ射線攝影機420-1至γ射線攝影機420-16。

第2實施態樣中，接著說明患者PA具有腦瘤的情況作為一例。圖6A係顯示患者PA、中子源400-1至中子源400-8、減速材410-1至減速材410-8、γ射線攝影機420-1至γ射線攝影機420-8之間的位置關係。圖6B係顯示B1-B2之剖面的示意圖。

中子源400-1至中子源400-8分別係以圍住患者PA的方式配置。中子源400-1至中子源400-8分別產生中子，並使所產生之中子加速。

減速材410-1至減速材410-8，分別使中子源400-1至中子源400-8產生之中子減速至最適合診斷的能量。減速材410-1至減速材410-8的各一例為鐵氟龍材。由各減速材410-1至減速材410-8減速的中子照射至患者PA。圖6A與圖6B所示的例中，患者PA因為係腦瘤BT的患者，因此中子朝向患者PA的頭部照射。

γ射線攝影機420-1至γ射線攝影機420-16分別以圍住患者PA的方式設置。γ射線攝影機420-1至γ射線攝影機420-16分別與解析裝置300連接。圖6A與圖6B中 省略解析裝置300的圖示。γ射線攝影機420-1至γ射線攝影機420-16分別可應用γ射線攝影機200。

以下，中子源400-1至中子源400-8之中，將任意之中子源記載為中子源400。減速材410-1至減速材410-8之中，將任意的減速材記載為減速材410。

診斷係以下述方式進行。

預先對於具有腦瘤BT的患者PA投入硼探針。硼探針蓄積於腦瘤BT，降低正常組織內的濃度。具體而言，硼探針蓄積於腦瘤BT，在硼探針投入患者PA開始經過3小時以上的期間而成為Diagnostic Time Window的情況，腫瘤部的硼探針的濃度與正常組織的硼探針的濃度的比例成為2.0以上比1。在將硼探針投入患者PA開始經過3小時以上的期間，即Diagnostic Time Window，才開始由中子診斷裝置100所進行之診斷。患者PA被引導至中子診斷裝置100。

中子源400產生中子。中子源400，在第1時間的期間照射所產生之中子，在照射第1時間的期間後，於第2時間的期間停止。中子源101，在第2時間的期間停止後，在第1時間的期間進行照射。亦即，中子源400，重複第1時間之期間的照射與第2時間之期間的停止。此處，第1時間為0.1秒至10秒。藉由這樣的構成，可將中子對於患者PA之人體的暴露時間抑制在必要的最低限度。

在中子源400中產生的中子束，藉由減速材410下降到適合¹⁰B(n,α)⁷Li核反應的能量等級，下降到適合¹⁰B(n,α)⁷Li核反應的能量等級的中子束，到達蓄積有硼探針的腦瘤部。

中子束到達蓄積有硼探針的腦瘤部，藉由硼的中子捕捉反應，產生γ射線。

中子診斷裝置500，以患者周圍的γ射線攝影機420-1至γ射線攝影機420-16檢測產生之γ射線。γ射線攝影機420-1至γ射線攝影機420-16分別包括散射體(未圖示)與吸收體(未圖示)，檢測滿足散射能量與吸收能量的和成為478keV±5%之條件的γ射線。γ射線攝影機420-1至γ射線攝影機420-16將峰值資訊輸出至解析裝置300。

解析裝置300中，接收γ射線攝影機420-1至γ射線攝影機420-16分別輸出之峰值資訊，根據所接收之峰值資訊，製作γ射線影像。亦即，解析裝置300，根據γ射線攝影機420-1至γ射線攝影機420-16分別輸出的峰值資訊，導出患者體內產生γ射線的位置，根據所導出的γ射線產生位置，製作診斷用影像。

(中子診斷方法)

參照圖3說明中子診斷方法之動作的一例。

步驟S1中，對於具有腦瘤BT的患者PA投入硼探針。

步驟S2中，判定是否經過既定的時間。亦即，在對於患者PA投入硼探針後，判定是否成為Diagnostic Time Window。成為Diagnostic Time Window的情況，患者PA被引導至中子診斷裝置500。

步驟S3中，中子源400-1至中子源400-8分別產生中子，在第1時間之期間照射產生之中子，在第2時間之期間停止，並且重複第1時間與第2時間。中子束到達蓄積有硼探針的腦瘤部，進行硼的中子捕捉反應，藉此產生γ射線。

步驟S4中，中子診斷裝置500，以患者周圍的γ射線攝影機420-1至γ射線攝影機420-16分別檢測所產生之γ射線。γ射線攝影機420-1至γ射線攝影機420-16分別將檢測產生之γ射線所得到的峰值資訊輸出至解析裝置300。解析裝置300，接 收γ射線攝影機420-1至γ射線攝影機420-16分別輸出的峰值資訊，根據所接收之峰值資訊，製作γ射線影像。

上述第2實施態樣中，說明患者具有腦瘤的情況，但不限於此例。例如，可應用於患者具有以肺癌、大腸癌等的癌症為中心之疾病的情況。

上述第2實施態樣中，說明中子診斷裝置500包括16台γ射線攝影機420的情況，但不限於此例。例如，中子診斷裝置500包括之γ射線攝影機的台數可為1台至15台，亦可為17台以上。

上述第2實施態樣中，說明使用以穩定元素硼(¹⁰B)進行標幟特定物質之硼藥劑的情況作為包含中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上之穩定元素的穩定元素所構成之化合物的一例，但不限於此例。例如，使用以釓(Gd)進行標幟的釓藥劑的情況亦相同。

上述第2實施態樣中，中子診斷裝置500所產生之γ射線的強度，可藉由中子源400輸出的中子束之強度、照射中子的第1時間、照射中子的第1時間之重複次數的至少一者進行調整。藉由調整所產生之γ射線的強度，可使解析裝置300所表示之γ射線的影像適合觀察。

根據第2實施態樣，將由中子捕獲截面積大的穩定元素所構成之化合物投入生命體，對生命體照射中子，檢測由中子反應所產生之γ射線。藉由這樣的構成，因為使用穩定元素所構成的化合物作為診斷藥劑，因此不會被以往由PET檢査用之診斷藥劑中的放射性同位素之半衰期決定的拍攝期間限制，而可在診斷藥劑充分蓄積於病灶部的期間進行拍攝，可得到能夠明確判別正常組織的診斷影像。亦即，可彈性地使投入至檢査為止的時間變長等，可瞄準診斷 藥劑充分蓄積於病灶部而在正常組織之間產生濃度差的期間進行檢査。因此，無論是否具有判讀影像的技術，皆可提升檢査精度。

又，藉由使用穩定元素所構成的化合物，可大量生產診斷藥劑並且長期保存，而能夠穩定提供低價的診斷藥劑。

又，因為使用穩定元素所構成的化合物，可解除因為放射性同位素造成的體內輻射暴露或生活上的限制。

又，不會因為體內輻射暴露等導致藥劑投入量有所限制，因此可依照診斷所需的量來投入藥劑。

又，因為只有在照射中子時產生γ射線，因此不會因為放射性同位素造成輻射暴露。亦即，因為無內部輻射暴露，所以藥劑投入量無限制，可投入適合診斷病灶的濃度。

又，藉由調整照射之中子線的強度，可將所產生之γ射線源的強度控制在最適合攝影的強度。亦即，因為可控制中子強度而控制所得之γ射線強度，因此可設定能夠更明確觀察的攝影條件。

<構成例>

作為一構成例，中子診斷裝置係包括包含中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上之穩定元素的穩定元素所構成之化合物、包含使中子減速之減速體(實施態樣中為減速體102、減速材410-1~減速材410-8)的中子產生部(實施態樣中為中子產生部103)、檢測γ射線的γ射線檢測部(實施態樣中為γ射線攝影機200-1~γ射線攝影機200-6、γ射線攝影機420-1~γ射線攝影機420-16)的中子診斷裝置(實施態樣中為中子診斷裝置100、中子診斷裝置500)，其包含：中子源(實施態樣中為中子源101、中子源400-1~中子源400-8)，在化 合物在投入作為觀察對象的生命體後，在化合物於所投入之在生命體中的正常組織與病變組織之間產生既定組織內濃度差的期間(實施態樣中為Diagnostic Time Window)對於生命體照射中子；輸出部，將γ射線檢測部觀察經過中子照射的生命體內因化合物所包含之元素與中子反應而放出之γ射線的結果輸出。

作為一構成例，中子診斷裝置中，投入生命體的化合物中，與人的特定分子鍵結的分子標的物質之中，鍵結或含有中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的穩定元素，而化合物被生命體的病變部吸收或蓄積於其中。

作為一構成例，中子診斷裝置中，化合物所包含的中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的穩定元素為硼(B)或釓(Gd)。

作為一構成例，中子診斷裝置中，中子源進行中子的照射時間在0.1秒以上10秒以下的脈衝照射。

作為一構成例，中子診斷裝置中，投入生命體的化合物中，中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的穩定元素的含有比例，其濃度高於自然界中存在之同位素的含有比例。

作為一構成例，中子診斷裝置中，中子源，係在包含中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的穩定元素的化合物投入生命體開始經過3小時以上之後，再照射中子。

作為一構成例，中子診斷裝置中，中子源係在化合物投入生命體後，於所投入之生命體中的正常組織與病變組織之間化合物的組織內濃度差成為1比2.0以上的期間，照射中子。

作為一構成例，中子診斷裝置中，投入生命體的化合物中，被腫瘤組織吸收的葡萄糖與蓄積於腫瘤組織的葡萄糖中的任一者或兩者之中，鍵結或含有中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的穩定元素。

作為一構成例，中子診斷裝置中，投入生命體的化合物具有含硼化合物；在與人的特定分子鍵結的分子標的物質之中、或是被腫瘤組織吸收的葡萄糖與蓄積於腫瘤組織的葡萄糖中的任一者或兩者之中，鍵結或含有一或多個含硼化合物。

以上，雖說明實施態樣，但該等的實施態樣僅提出作為例子，並未意圖限定發明之範圍。該等實施態樣，可以其他各種形態實施，在不脫離發明主旨的範圍內，可進行各種省略、取代、變更、組合。該等實施態樣，在包含於發明範圍及主旨的同時，亦包含於申請專利範圍中記載之發明及與其均等的範圍。

100:中子診斷裝置

101:中子源

102:減速體

103:中子產生部

200-1~200-6:γ射線攝影機

300:解析裝置

NB:中子

BT:腦瘤

PA:患者

IA:含硼的分子標的診斷劑

Claims (9)

1. 一種中子診斷裝置，包括包含中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上之穩定元素的穩定元素所構成之化合物、包含使中子減速之減速體的中子產生部、以及檢測γ射線之γ射線檢測部，該中子診斷裝置更包括：中子源，在該化合物被投入作為觀察對象之生命體後，於該化合物在所投入之該生命體中的正常組織與病變組織之間產生既定組織內濃度差的期間，對於該生命體照射中子；及輸出部，將該γ射線檢測部觀察經過該中子照射之該生命體內因為該化合物所包含之元素與該中子反應而放出之γ射線的結果輸出。
2. 如請求項1所述之中子診斷裝置，其中投入該生命體的該化合物中，在與人的特定分子鍵結的分子標的物質之中，鍵結或含有中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的穩定元素，且該化合物被該生命體的病變部吸收或蓄積於其中。
3. 如請求項1所述之中子診斷裝置，其中該化合物所包含的該中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的該穩定元素為硼(B)或釓(Gd)。
4. 如請求項1所述之中子診斷裝置，其中該中子源進行中子照射時間為0.1秒以上10秒以下的脈衝照射。
5. 如請求項1所述之中子診斷裝置，其中投入該生命體的該化合物中，該中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的該穩定元素的含有比例，其濃度高於自然界中存在的同位素之含有比例。
6. 如請求項1所述之中子診斷裝置，其中該中子源，係在包含該中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的該穩定元素的該化合物投入生命體後經過3小時以上之後照射該中子。
7. 如請求項1所述之中子診斷裝置，其中該中子源，係在從該化合物投入該生命體後該化合物在所投入之該生命體中的正常組織與病變組織之間的組織內濃度差成為1比2.0以上的期間，照射該中子。
8. 如請求項1所述之中子診斷裝置，其中，投入該生命體的該化合物中，在被腫瘤組織吸收的葡萄糖與蓄積於腫瘤組織的葡萄糖中的任一者或兩者之中，鍵結或含有該中子捕獲截面積在1000barn(1000×10^-28m²)以上的該穩定元素。
9. 如請求項1所述之中子診斷裝置，其中，投入該生命體的該化合物具有含硼化合物，而與人的特定分子鍵結的分子標的物質之中、或是被腫瘤組織吸收的葡萄糖與蓄積於腫瘤組織的葡萄糖中的任一者或兩者之中，鍵結或含有一或多個含硼化合物。

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