JP2009189725A - 中性子線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コリメータの中性子取出口と照射目標との位置合わせを容易に行い、照射精度の向上を図ることを可能にした中性子線照射装置を提供する。
【解決手段】 中性子線照射装置１は、患者Ｐ体内の患部Ｔに中性子線を照射する装置であり、患者Ｐを載置する載置台２と、中性子を減速する減速装置３と、中性子を収束するコリメータ４とを備える。コリメータ４は、コリメータホルダ１０を介してカバー１１に固定され、載置台２とコリメータ４とは、中性子の取出方向Ｆに沿って減速装置３に対して移動可能に設けられている。中性子線照射装置１は、載置台２及びコリメータ４が減速装置３から離間した後、コリメータ４と減速装置３との間から患部ＴのＸ線画像を撮像するＣＲ撮像部２２を更に備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、中性子線照射装置に関する。

従来、中性子線照射装置として、特開平１１−５７０４３号公報に記載されたものが知られている。この公報に記載された中性子線照射装置は、加速器からの加速荷電粒子を複数方向に振り分ける偏向磁石と、加速荷電粒子の衝撃で中性子を発生するターゲットと、被照射体を載置する載置台に中性子を収束させるコリメータと、ターゲットとコリメータとの間に介在された中性子減速材とを備える。そして、偏向磁石で加速器からの加速荷電粒子を所定の割合で振り分け、照射する中性子の強度を調整することで、照射効果の向上が図られている。
特開平１１−５７０４３号公報

しかしながら、前述した従来の中性子線照射装置では、コリメータ、減速材及びターゲットは一体化されているので、被照射体を載置台にセットした後に、被照射体の後側から、コリメータの中性子取出口と被照射体における照射目標との位置関係の確認を行っている。このため、コリメータの中性子取出口と照射目標との位置合わせを容易に行うことができず、照射精度の向上を図り難いという問題があった。

本発明は、コリメータの中性子取出口と照射目標との位置合わせを容易に行い、照射精度の向上を図ることを可能にした中性子線照射装置を提供することを目的とする。

本発明に係る中性子線照射装置は、被照射体における照射目標に中性子線を照射する中性子線照射装置であって、被照射体を載置する載置台と、中性子を減速する減速材を有する減速装置と、減速装置によって減速された中性子を収束させて載置台側に取り出すコリメータと、を備え、コリメータと載置台とは、減速装置に対して相対的に移動可能に設けられていることを特徴とする。

本発明に係る中性子線照射装置では、コリメータと載置台とは、減速装置に対して相対的に移動可能に設けられているので、コリメータと載置台とを減速装置から離間させたり、接近させたりすることができる。従って、コリメータと載置台とを減速装置から離間させた後、コリメータを挟んで載置台の反対側からコリメータの中性子取出口と照射目標との位置関係を確認することが可能となる。その結果、コリメータの中性子取出口と照射目標との位置合わせを容易に行うことができ、照射精度の向上を図ることができる。そして、両者の位置合わせを行った後、コリメータと載置台とを減速装置に接近させて減速装置から中性子を出射させることで、照射目標に高精度に中性子線を照射することが可能となる。

本発明に係る中性子線照射装置において、コリメータと載置台とは、中性子の取出方向に沿って移動可能に設けられていることが好適である。
このようにすれば、中性子の取出方向に沿ってコリメータと載置台とを減速装置から離間させ、載置台の反対側からコリメータの中性子取出口と照射目標との位置合わせを行った後、中性子の取出方向の反対方向にコリメータと載置台とをスライドするだけで減速装置とを接近させることができるので、中性子取出口と照射目標との位置合わせ状態を維持することが可能となり、移動による両者の位置ズレの発生を防止することができる。

本発明に係る中性子線照射装置において、コリメータと載置台とが減速装置から離間した場合、コリメータと減速装置との間から載置台に載置された被照射体の照射目標のＸ線画像を撮像する撮像部を更に備えることが好適である。
このようにすれば、照射目標のＸ線画像に基づいてコリメータの中性子取出口と照射目標との位置関係を確認することができるので、両者の位置合わせを容易に行い、照射精度の向上を図り易くなる。

本発明に係る中性子線照射装置において、コリメータを支持するコリメータホルダを更に備え、コリメータホルダには、減速装置の先端部をその内部に収容するための凹部が設けられていることが好適である。
このようにすれば、コリメータと減速装置との位置合わせを容易、且つ精確に行うことができるので、照射精度を一層向上することが可能となる。

本発明によれば、コリメータの中性子取出口と照射目標との位置合わせを容易に行い、照射精度の向上を図ることを可能にした中性子線照射装置を提供することを目的とする。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る中性子線照射装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１に示すように、中性子線照射装置１は、患者（被照射体）Ｐの体内の患部（照射目標）Ｔに対して中性子線を照射する装置である。この中性子線照射装置１は、患者Ｐを載置する載置台２と、中性子を減速する減速装置３と、載置台２と減速装置３との間に設けられたコリメータ４とから主として構成されている。

載置台２は、患者Ｐが座る座部５と、座部５に対し立設された背もたれ６と、背もたれ６の上端に設置された頭部保持部７とを備える。この載置台２は、支持部８により支持されると共に上下、左右、前後方向に移動可能となっている。

減速装置３は、その内部に設置されたターゲット１５（図３参照）にイオンビームを照射することで、中性子を発生させ、発生した中性子を減速させた後に患者Ｐ側へ出射させるものである。この減速装置３は、台座９にスライド可能に支持される。遮蔽壁Ｗは、コンクリートから形成され、患者Ｐへの不必要な放射線照射を防止する。減速装置３の先端部３ａは、遮蔽壁Ｗを貫通し、コリメータホルダ１０の内部に入り込んでいる。

コリメータ４は、載置台２とコリメータホルダ１０との間に配置され、減速装置３から出射された中性子を収束させて、中性子の取出方向Ｆに取り出すものである。図２に示すように、このコリメータ４は、フッ化リチウム入りポリエチレン材料によって直方体形状に形成されている。コリメータ４の中央には、患部Ｔの形状に合わせた大きさを有する中性子取出口４ａが設けられている。減速装置３から出射された中性子は、この中性子取出口４ａを通って患者Ｐの患部Ｔに照射される。

コリメータ４は、それを支持するコリメータホルダ１０を介しカバー１１に固定されている。コリメータホルダ１０は、アルミニウムから構成され、その減速装置３に面する側には、減速装置３の先端部３ａの形にマッチした凹部１０ａが設けられている。カバー１１は、ガラス繊維強化プラスチックからなり、その減速装置３に隣接する側は遮蔽壁Ｗに当接されている。減速装置３の先端部３ａは、コリメータホルダ１０の凹部１０ａに入り込み、コリメータホルダ１０及びカバー１１に覆われている。また、放射線等の漏れを防止するため、この先端部３ａとコリメータホルダ１０との間の隙間は、鉛シールドされることが好適である。

コリメータ４と載置台２とは、減速装置３に対して一体化的に移動可能に設けられている。具体的には、コリメータ４及びコリメータホルダ１０を固定するカバー１１と、載置台２を支持する支持部８とは、これらの下に設置された移動ベース２５に固定され、移動ベース２５は、その内部に設けられた移動手段２６によって中性子の取出方向Ｆ及びその反対方向に往復移動可能にされている。そして、コリメータ４及び載置台２は、移動ベース２５の往復移動に伴い減速装置３から離間したり、減速装置３に接近したりすることになる。移動手段２６として、直線運動に適したＬＭガイド（Linear Motion Guide）が挙げられる。

また、中性子線照射装置１は、患者Ｐの患部ＴのＸ線画像を撮像するＣＲ（Computed Radiography）撮像部２２を備える。このＣＲ撮像部２２は、載置台２と減速装置３との間に配置されたカバー１１の上方に設置されたＸ線管２３と、載置台２の頭部保持部７の後方に配置されたイメージングプレート２４と、Ｘ線画像を処理し表示する画像表示部（図示せず）とから構成されている。

図３に示すように、減速装置３は、円柱形状を呈し、中心軸Ｌ方向に沿って延在する円筒状のターゲット収容部１２と、中央位置に配置されると共に中心軸Ｌ方向に延びる減速材１３と、減速材１３とターゲット収容部１２とを周りから取り囲む反射材１４とから主として構成されている。

ターゲット１５は、ターゲット収容部１２の内部に収容され、ベリリウム、リチウム、タンタル、タングステンなどの材質が用いられる。イオンビームが照射されると、全方向に中性子を発生し、発生した中性子のうちの一部が減速材１３に入射する。イオンビームとして、陽子や重陽子などが挙げられる。

減速材１３は、それぞれ異なる材料からなる第１の減速層１６と第２の減速層１７と第３の減速層１８と第４の減速層１９とを備え、ターゲット１５から発生した高エネルギーを有する中性子のうち、入射されてきた中性子を熱又は熱外と呼ばれる低いエネルギーの中性子まで減速させる。これらの減速層１６〜１９は、それぞれ円板状に形成され、中心軸Ｌ方向に沿って中性子の入射側から出射側にかけて第１の減速層１６、第２の減速層１７、第３の減速層１８、第４の減速層１９の順番で配置されている。

第１の減速層１６は鉛からなり、第２の減速層１７は鉄から構成されている。第２の減速層１７は、第１の減速層１６の外径よりも大きく形成されている。第３の減速層１８は、金属アルミニウムからなり、第２の減速層１７の外径よりも更に大きく形成されている。第４の減速層１９は、フッ化カルシウムを有する原料を溶融して得られたもので、第３の減速層１８と同じ寸法の外径を有するように形成されている。このように構成された減速材１３の外径は、中心軸Ｌ方向に沿って中性子の入射側から出射側に向かって大きくなっているので、減速材１３との衝突による中性子の散乱範囲の拡大に対応し減速材１３の断面積を大きくすることで、中性子の減速効果を向上させることができる。

反射材１４は、鉛からなり、それぞれ円環状に形成された５つの反射層１４Ａ〜１４Ｅを備える。この反射材１４は、中性子を内部に反射し、外部に漏れることを防止するものである。反射層１４Ａ〜１４Ｅは、中心軸Ｌ方向に沿って中性子の入射側から出射側にかけて順番に配置され、隣接する反射層１４Ａ〜１４Ｅ同士は密着して固定されている。

反射層１４Ａ〜１４Ｅは、隣接する反射層１４Ａ〜１４Ｅ同士を互いに嵌め込むために凹凸状に形成されている。例えば、反射層１４Ｃにおいて、反射層１４Ｂに隣接する側には、反射層１４Ｂの凸部を嵌め込むための凹部が設けられ、反射層１４Ｄに隣接する側には、反射層１４Ｄの凹部に嵌め込むための凸部が設けられている。このようにすれば、反射層１４Ａ〜１４Ｅの組み立てをする際に、隣接する反射層１４Ａ〜１４Ｅ同士の位置決めを容易に行うので、組み立て作業が簡単化される。更に、このように凹凸状に形成されることによって、隣接する反射層１４Ａ〜１４Ｅ同士の境目は凹凸状に形成されるので、境目が直線状に形成された場合と比べて中性子が境目を通って外部へ漏れるのを確実に防止することができる。

減速装置３の出射端には、フッ化リチウム入りポリエチレンからなる遮蔽材２０と、鉛からなる遮蔽材２１とが設けられている。遮蔽材２０は、円環状に形成され、第４の減速層１９に密着すると共に反射層１４Ｅに固定されて、必要としない中性子を遮蔽する。遮蔽材２１は、円板状に形成され、遮蔽材２０の外側に配置され、遮蔽材２０を介して反射層１４Ｅに固定されている。この遮蔽材２１は、ターゲット１５から発生するγ線等を遮蔽する役割を果たすものである。

以下、図４を参照して中性子線照射装置１の操作について説明する。

まず、図１に示すように、載置台２とコリメータ４とが減速装置３に接近する接近状態において、患者Ｐがコリメータ４に向かい合って載置台２に座る。ここでの接近状態とは、カバー１１は遮蔽壁Ｗに当接し、減速装置３の先端部３ａはコリメータホルダ１０の凹部１０ａに入り込む状態という。

次に、別途事前検討された治療計画に基づき、コリメータ４の中性子取出口４ａと患部Ｔとの位置関係を確認しながら、両者の位置合わせを実施する。例えば、両者の間に位置ズレが生じた場合、載置台２の支持部８を利用し患者Ｐの位置を上下、左右に移動させることで位置合わせを行う。

次に、位置合わせを行った後に、図４に示すように移動ベース２５を中性子の取出方向Ｆに移動させることで、載置台２及びカバー１１を減速装置３から離間させる。次に、ＣＲ撮像部２２のＸ線管２３を降下させ、減速装置３とカバー１１との間から患者Ｐの患部ＴにＸ線を照射し、イメージングプレート２４に患部Ｔの画像を記録させる。そして、撮像された患部ＴのＸ線画像がＣＲ撮像部２２の画像表示部に表示される。

コリメータ４の中性子取出口４ａと患部Ｔの位置合わせ及びＸ線撮影を行った後、Ｘ線管２３を上昇させて、移動ベース２５を利用し載置台２及びカバー１１を減速装置３に接近させる。次に、イオンビームをターゲット１５に照射し中性子を発生させて、患部Ｔに中性子線を照射する。そして、中性子線は、予め患部Ｔに取り込まれたホウ素化合物と核反応し、α線が生成され、生成されたα線は選択的に患部Ｔの細胞を破壊する。

このように構成された中性子線照射装置１にあっては、載置台２とコリメータ４とは、減速装置３に対して移動可能に設けられているので、載置台２とコリメータ４とを減速装置３から離間させたり、接近させたりすることができる。従って、載置台２とコリメータ４とを減速装置３から離間させた後、コリメータ４を挟んで載置台２の反対側からコリメータ４の中性子取出口４ａと患部Ｔとの位置関係を確認することが可能となる。その結果、コリメータの中性子取出口４ａと患部Ｔとの位置合わせを容易に行うことができ、照射精度の向上を図ることができる。そして、両者の位置合わせを行った後、コリメータ４と載置台２とを減速装置３に接近させ減速装置３から中性子を出射させることで、患部Ｔに高精度に中性子線を照射することが可能となる。

また、載置台２とコリメータ４とは、中性子の取出方向Ｆに沿って移動可能に設けられているので、載置台２の反対側からコリメータ４の中性子取出口４ａと患部Ｔとの位置合わせを行った後、載置台２とカバー１１とを中性子の取出方向Ｆの反対方向にスライドするだけで減速装置３に接近させることができるため、コリメータの中性子取出口４ａと患部Ｔとの位置合わせ状態を維持することが可能となり、移動による両者の位置ズレの発生を防止することができる。加えて、コリメータホルダ１０には、減速装置３の先端部３ａをその内部に収容するための凹部１０ａが設けられているので、減速装置３とコリメータ４との位置合わせをする際に、凹部１０ａが減速装置３の先端部３ａを収容することで、両者の位置合わせを容易、且つ精確に行うことができ、照射精度を一層向上することができる。

更に、中性子線照射装置１はＣＲ撮像部２２を備え、このＣＲ撮像部２２は、載置台２とコリメータ４とが減速装置３から離間した場合、カバー１１と減速装置３との間から患者Ｐの患部ＴのＸ線画像を撮像することができる。そして、コリメータ４の中性子取出口４ａと患部Ｔとの位置合わせを容易に確認することができるので、照射精度の向上を図り易くなる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、中性子の発生源として、イオンビームを中性子発生ターゲット１５に照射することが挙げられたが、ターゲット１５を設けることなく、原子炉からの中性子線を直接導入するようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、ＣＲ撮影部２２を用いて撮像されたＸ線画像に基づき中性子取出口４ａと患部Ｔとの位置合わせの確認を行ったが、ＣＲ撮影部２２を利用せずに目視で両者の位置合わせを確認してもよい。また、載置台２とコリメータ４との移動は、中性子の取出方向Ｆに離間させるのに限らず、例えば、載置台２の反対側から中性子取出口４ａと患部Ｔとの位置関係を確認できるように、中性子の取出方向Ｆに直交する方向にずらしたり、あるいは載置台２及びコリメータ４が固定された移動ベース２５の一方の隅部を軸として移動ベース２５を回転させたりしてもよい。

本発明に係る中性子線照射装置の実施形態を示す概略図である。 コリメータを示す斜視図である。 減速装置の部分断面図である。 ＣＲ装置の撮像を説明する概略図である。

符号の説明

１…中性子線照射装置、２…載置台、３…減速装置、３ａ…先端部、４…コリメータ、４ａ…中性子取出口、１０…コリメータホルダ、１０ａ…凹部、２２…ＣＲ撮像部、Ｐ…患者（被照射体）、Ｔ…患部（照射目標）、Ｆ…中性子の取出方向。

Claims (4)

1. 被照射体における照射目標に中性子線を照射する中性子線照射装置であって、
   被照射体を載置する載置台と、
   中性子を減速する減速材を有する減速装置と、
   前記減速装置によって減速された中性子を収束させて前記載置台側に取り出すコリメータと、を備え、
   前記コリメータと前記載置台とは、前記減速装置に対して相対的に移動可能に設けられていることを特徴とする中性子線照射装置。
2. 前記コリメータと前記載置台とは、中性子の取出方向に沿って移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の中性子線照射装置。
3. 前記コリメータと前記載置台とが前記減速装置から離間した場合、前記コリメータと前記減速装置との間から前記載置台に載置された被照射体の照射目標のＸ線画像を撮像する撮像部を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の中性子線照射装置。
4. 前記コリメータを支持するコリメータホルダを更に備え、前記コリメータホルダには、前記減速装置の先端部をその内部に収容するための凹部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の中性子線照射装置。
   

Images