技术领域
本发明涉及一种中子捕捉疗法装置。
背景技术
作为癌症治疗等中的放射线治疗之一，有通过照射中子束而进行肿瘤治疗的中子捕捉疗法。在中子捕捉疗法中，事先对患者供给带有肿瘤累积性的中子捕捉元素化合物。其后，通过对患者的肿瘤照射中子束，中子与中子捕捉元素化合物反应而产生放射线，进行肿瘤治疗。
作为与这种中子捕捉疗法有关的技术文献，有国际公开第2012/014671号公报。该公报中揭示了如下的中子束照射装置，即该中子束照射装置具备：中子束生成部，其通过将带电粒子束照射于靶而生成中子束；及测定机构，其用于在中子束的照射过程中实时地测定带电粒子束的照射剂量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/014671号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
在所述以往的装置中，通过在中子束的照射过程中实时地测定带电粒子束的照射剂量以实现中子束的照射精确度的提高。然而，仅测定中子束生成之前的带电粒子束的照射情况而已，仍有改善的余地。
从而，本技术领域中，希望提供一种能够实现中子束照射精确度的提高的中子捕捉疗法装置。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述课题，本发明的一个方面为一种向被照射体照射中子束的中子捕捉疗法装置，其中，具备：加速器，其射出带电粒子束；中子束生成部，其具有通过被照射带电粒子束而生成中子束的靶；电流值检测机构，其检测照射于靶的带电粒子束的电流值；及伽马射线剂量测定机构，其测定通过带电粒子束的照射而从中子束生成部产生的伽马射线的剂量。
根据本发明的一个方面所涉及的中子束捕捉疗法装置，检测照射于靶的带电粒子束的电流值，并且测定通过带电粒子束的照射而在中子束生成部产生的伽马射线的剂量，因此能够检测中子束生成之前的带电粒子束的照射情况和中子束生成之后的伽马射线的产生情况这两者，与仅检测出带电粒子束的照射情况的以往的情况相比较，能够提高中子束的照射精确度。
在上述中子捕捉疗法装置中，还可具备中子束计算机构，该中子束计算机构依据电流值检测机构的检测结果和伽马射线剂量测定机构的测定结果，来计算在中子束生成部生成的中子束的剂量。
根据该中子捕捉疗法装置，依据电流值检测机构的检测结果和伽马射线剂量测定机构的测定结果，能够计算出朝向患者的中子束的剂量，因此能够判定是否为按照治疗计划的中子束的剂量，有利于提高中子束的照射精确度。
在上述中子捕捉疗法装置中，还可具备控制机构，其依据中子束计算机构的计算结果来控制带电粒子束对靶的照射。
根据该中子捕捉疗法装置，依据中子束计算机构的计算结果，来控制带电粒子束对靶的照射，因此能够对中子束的照射进行控制以便成为按照治疗计划的剂量，能够提高照射于患者的中子束的照射精确度。
在上述中子捕捉治疗装置中，还可具备判定机构，其依据电流值检测机构的检测结果和伽马射线剂量测定机构的测定结果，来判定中子束的生成是正常或异常。
根据该中子捕捉疗法装置，依据电流值检测机构的检测结果和伽马射线剂量测定机构的测定结果，来判定中子束的生成正常或异常，因此能够检测出与带电粒子束的照射剂量相比，伽马射线的剂量过多的情况等在中子束的生成中产生了异常的情况。
并且，在上述中子捕捉疗法装置中，判定机构还可以在判定为中子束的生成为异常时，停止对靶照射带电粒子束。
根据该中子束捕捉疗法装置，当判定出中子束的生成为异常时，停止对靶照射带电粒子束，因此能够抑制未按照治疗计划的剂量的中子束被照射于患者。
并且，在上述中子捕捉疗法装置中，还可以具备使中子束生成部中所生成的中子束减速的减速件、和以包围减速件的方式进行设置的屏蔽体，伽马射线剂量测定机构具有检测伽马射线的伽马射线检测部，伽马射线检测部在靶的周围设置在比减速件更位于带电粒子束的上游侧的位置。
根据该中子捕捉疗法装置，伽马射线检测部在靶的周围设置在比减速件更位于带电粒子束的上游侧的位置，因此从中子束生成部产生的伽马射线在被其他部件遮挡之前便能够被检测出来。这有助于提高伽马射线的检测精确度。并且，伽马射线检测部的维护也变得容易。
或者，在上述中子捕捉疗法装置中，还可以具备使中子束生成部中所生成的中子束减速的减速件、和以包围减速件的方式设置的屏蔽体，伽马射线剂量测定机构具有检测伽马射线的伽马射线检测部，伽马射线检测部设置于减速件与屏蔽体之间。
根据该中子捕捉疗法装置，由于是在中子束行经其内部的减速件和包围减速件的屏蔽体之间设置有伽马射线检测部，因此在中子束的前进方向上能够捕捉伽马射线，能够进行有利于中子束的测定的伽马射线的检测。并且，在该中子捕捉疗法装置中能够抑制伽马射线的检测遗漏，因此能够抑制异常状态的检测遗漏。
并且，在上述中子捕捉疗法装置中，还可以具备：具有用于对中子束的照射场进行整形的开口的准直器、和测定中子束的剂量的中子剂量测定机构，中子剂量测定机构具有检测中子束的中子束检测部，中子束检测部设置于准直器的内部，并向开口露出。
根据该中子捕捉疗法装置，检测中子束的中子束检测部设置于准直器内部，并且向中子束所通过的准直器的开口露出，因此不会遮挡中子束的前进路径，便能够检测出朝向患者的中子束。
发明效果
根据本发明的一个方面所涉及的中子捕捉疗法装置，能够提高中子束的照射精确度。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的中子捕捉疗法装置的图。
图2是表示设置于准直器内部的中子束检测部的剖视图。
图3(a)是用于说明依据伽马射线的量以及质子的量的关系来做异常判定的图。图3(b)是用于说明依据中子的量和质子的量的关系来做异常判定的图。
图4是表示第2实施方式所涉及的中子捕捉疗法装置的图。
具体实施方式
以下，参考附图，详细地说明有关本发明的优选实施方式。
[第1实施方式]
如第1图所示，第1实施方式所涉及的中子捕捉疗法装置1为使用硼中子捕捉疗法(BNCT：Boron Neutron Capture Therapy)的为了进行癌症治疗等而被使用的装置，例如，向已被供给硼(10B)的患者(被照射体)50的肿瘤照射中子束N。
中子捕捉疗法装置1具备回旋加速器2。回旋加速器2是使负离子等带电粒子加速而制造出带电粒子束R的加速器。在本实施方式中，带电粒子束R是从负离子剥离电荷而生成的质子束。该回旋加速器2具有例如生成束流半径40mm、60kW(＝30MeV×2mA)的带电粒子束R的能力。另外，加速器并不限定于回旋加速器，也可为同步加速器或同步回旋加速器、直线加速器等。
从回旋加速器2射出的带电粒子束R被送往中子束生成部M。中子束生成部M由射束导管3和靶7所构成。从回旋加速器2射出的带电粒子束R通过射束导管3并朝向配置于射束导管3的端部的靶7前进。沿该射束导管3设置有多个四极电磁铁4、电流监视器(电流值检测机构)5以及扫描电磁铁6。多个四极电磁铁4例如利用电磁铁来进行调整带电粒子束R的束轴。
电流监视器5实时地检测照射于靶7的带电粒子束R的电流值(即，电荷、照射剂量率)。电流监视器5使用不会影响带电粒子束R就能够测定电流的非破坏型DCCT(DC Current Transformer)。电流监视器5将检测结果向后述的控制部20输出。另外，所谓“剂量率”是指每单位时间的剂量。
具体而言，为了通过排除由四极电磁铁4所导致的影响来以高精度检测出照射于靶7的带电粒子束R的电流值，电流监视器5在比四极电磁铁4更位于下游侧(带电粒子束R的下游侧)处设置在扫描电磁铁6的刚刚前方。即，扫描电磁铁6始终以不对靶7的相同位置照射带电粒子束R的方式进行扫描，因此在比扫描电磁铁6更为下游侧配设电流监视器5时需要大型的电流监视器5。与此相对，通过在比扫描电磁铁6更为上游侧设置电流监视器5，能够使电流监视器5小型化。
扫描电磁铁6扫描带电粒子束R而进行带电粒子束R对靶7的照射控制。该扫描电磁铁6控制带电粒子束R对靶7的照射位置。
中子捕捉疗法装置1通过将带电粒子束R照射于靶7而产生中子束N，并朝向患者50射出中子束N。中子捕捉疗法装置1具备靶7、屏蔽体9、减速件8、准直器10及伽马射线检测部11。
并且，中子捕捉疗法装置1具备控制部20。控制部20由CPU[Central Processing Unit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[Random Access Memory]等构成，其为综合地控制中子捕捉疗法装置1的电子控制单元。
靶7接收带电粒子束R的照射而生成中子束N。这里的靶7例如是由铍(Be)、锂(Li)、钽(Ta)、钨(W)所形成，例如呈直径为160mm的圆板状。
减速件8使得在靶7生成的中子束N的能量减速。减速件8具有由第1减速件8A和第2减速件8B所构成的层叠结构，第1减速件8A主要使包含于中子束N中的快中子减速，第2减速件8B主要使包含于中子束N中的超热中子减速。
屏蔽体9对所产生的中子束N、以及伴随该中子束N的产生而生成的伽马射线等进行屏蔽以避免向外部释放。屏蔽体9以包围减速件8的方式设置。屏蔽体9的上部及下部比减速件8更往带电粒子束R的上游侧延伸，在这些延伸部位设置有伽马射线检测部11。
准直器10对中子束N的照射场进行整形，其具有中子束N所通过的开口10a。准直器10例如是在中央具有开口10a的块状部件。
伽马射线检测部11实时地检测通过带电粒子束R的照射而从中子束生成部M所产生的伽马射线。作为伽马射线检测部11能够采用闪烁器(Scintillator)、电离箱、其他各种伽马射线检测设备。在本实施方式中，伽马射线检测部11在靶7的周围设置在比减速件8更位于带电粒子束R的上游侧。
伽马射线检测部11分别配置于朝向带电粒子束R的上游侧延伸的屏蔽体9的上部以及下部的内侧。另外，伽马射线检测部11的数量并无特别的限定，可以是一个，也可以是三个以上。当设置三个以上的伽马射线检测部11时，能够以包围靶7的外周的方式以既定的间隔设置。伽马射线检测部11将伽马射线的检测结果向控制部20输出。伽马射线检测部11相当于权利要求书中所记载的伽马射线检测部。
图2是表示设置于准直器10的内部的中子束检测器12的剖视图。如图2所示，准直器10的内部设置有用于实时地检测通过准直器10的开口10a的中子束N的中子束检测器12。中子束检测器12的至少一部分设置于在准直器10上所形成的贯穿孔10b(在与开口10a正交的方向上形成的贯穿孔)中。中子束检测器12具有例如闪烁器13、光导14及光检测器15。
闪烁器13是将所入射的中子束N转换成光的荧光体。闪烁器13依据所入射的中子束N的剂量而其内部结晶会成为激发状态，并产生闪烁光。闪烁器13设置于准直器10的贯穿孔10b内，并于准直器10的开口10a露出。闪烁器13通过开口10a内的中子束N入射于闪烁器13而发光。闪烁器13相当于权利要求书中所记载的中子束检测部。
光导14是传递在闪烁器13所生成的光的部件。光导14例如由挠性光纤束等所构成。光检测器15对通过光导14而被传递的光进行检测。作为光检测器15能够采用例如光电增倍管或光电管等各种光检测设备。光检测器15在进行光检测时向控制部20输出电子信号。
另外，中子束检测器12未必一定要使用闪烁器13，也可采用电离箱等其他各种中子束检测设备。
控制部20具有剂量计算部(中子剂量计算机构)21、照射控制部(控制机构)22以及错误判定部(判定机构)23。
剂量计算部21依据电流监视器5、伽马射线检测部11以及中子束检测器12的检测结果，实时地测定(计算)照射过程中的中子束N的剂量。
具体而言，剂量计算部21依据电流监视器5的带电粒子束R的电流值的检测结果实时地测定(计算)照射于靶7的带电粒子束R的剂量。剂量计算部21将所测定的带电粒子束R的电流值对时间依次积分，实时地计算出带电粒子束R的剂量。
并且，剂量计算部21依据伽马射线检测部11的伽马射线的检测结果，实时地测定(计算)伽马射线的剂量。剂量计算部21与伽马射线检测部11一起构成权利要求书中所记载的伽马射线剂量测定机构。
同样，剂量计算部21依据中子束检测器12的中子束N的检测结果，测定(计算)通过准直器10的开口10a的中子束N的剂量。剂量计算部21与中子束检测器12一起构成权利要求书中记载的中子剂量测定机构。
剂量计算部21依据所算出的带电粒子束R的剂量、伽马射线的剂量以及中子束N的剂量，实时地综合计算在靶7产生的中子束N的剂量。并且，剂量计算部21也可依据所算出的带电粒子束R的剂量以及伽马射线的剂量，来校正中子束N的剂量的计算结果，进行可靠性更高的中子束N的剂量的计算。
照射控制部22依据剂量计算部21所算出的中子束N的剂量，来控制带电粒子束R对靶7的照射。照射控制部22通过控制带电粒子束R对靶7的照射，控制从靶7生成的中子束N对患者的照射。照射控制部22控制中子束N的照射，以使剂量计算部21所算出的中子束N的剂量符合预先设定的治疗计划。
错误判定部23依据剂量计算部21算出的带电粒子束R的剂量、伽马射线的剂量以及中子束N的剂量，来判定靶7中的中子束N的生成正常或异常。
在此，图3(a)是用于说明依据伽马射线的量以及质子的量的关系来做异常判定的图。图3(a)的纵轴表示伽马射线的量，图3(a)的横轴表示质子的量(与带电粒子束R的剂量对应)。并且，图3(b)是用于说明依据中子的量和质子的量的关系来做异常判定的图。图3(b)的纵轴表示中子束的量，图3(b)的横轴表示质子的量。
如图3(a)所示，照射于中子束生成部M的靶7的带电粒子束R的剂量与在中子束生成部M产生的伽马射线的剂量具有相关关系。因此，若中子束N的生成中产生异常的话，则可认为该关系中产生异常。由此，由所算出的伽马射线的量以及质子的量的关系能够判定中子束N的生成是正常或异常。
同样，关于图3(b)所示的中子的量与质子的量的关系，若中子束N的生成中产生异常的话，则也可认为在该关系中产生异常，因此能够判定中子束N的生成是正常或异常。图3(a)以及图3(b)表示各关系的正常范围以及异常例。
在图3(a)以及图3(b)所示的异常例中存在相关关系。例如，当由扫描电磁铁6所进行的带电粒子束R的扫描中产生了异常的情况下，带电粒子束R有可能照射于扫描电磁铁6与靶7之间的射束导管3之忧，而非照射于靶7的正确的位置。在带电粒子束R照射于射束导管3的期间，几乎不会生成中子束N，中子束N的剂量会降低，且在扫描电磁铁6与靶7之间的射束导管3会生成大量的伽马射线，因此伽马射线的剂量会增加。因此，如图3(a)以及图3(b)所示，会变成为伽马射线的剂量增大且中子束N的剂量降低的异常状态。另外，图3(a)以及图3(b)的正常范围以及异常例只不过是表示概要的示意图，并不对于本发明的内容做任何的限定。
并且，错误判定部23也可不基于剂量计算部21的计算结果，而是由电流监视器5、伽马射线检测部11以及中子束检测器12的检测结果来直接判定中子束N的生成是正常或异常。错误判定部23例如可预先存储与正常范围内的各检测结果的关系性有关的数据图(Data map)，并通过对各检测结果与数据图进行对比，而能够判定中子束N的生成是正常或异常。
错误判定部23在判定为中子束N的生成为异常的情况下，停止对靶7照射带电粒子束R(从回旋加速器2射出带电粒子束R)。
接着，说明有关以上所述的第1实施方式所涉及的中子捕捉疗法装置1的作用效果。
根据第1实施方式所涉及的中子捕捉疗法装置1，检测照射于靶7的带电粒子束R的电流值，并且检测通过带电粒子束R对靶7的照射而与中子束N一并产生的伽马射线，因此能够检测在生成中子束N之前的带电粒子束R的照射情况和生成中子束N之后的伽马射线的产生情况这两者，能够提高中子束N的照射精确度。
即，若如同以往仅测定带电粒子束R的电流值的话，则例如存在带电粒子束R未照射于靶7的正确位置等异常的情况下，即使所测定的带电粒子束R的电流值正常，也仅能够获得低于原本应获得的剂量的中子束N的剂量。与此相对，在该中子捕捉疗法装置1中，测定通过带电粒子束R的照射而在中子束生成部M生成的伽马射线的剂量，由此能够检测这种异常。从而，在该中子捕捉疗法装置1中，与以往不同，在检测出如同上所述的异常的情况下，能够调整带电粒子束R的照射(照射位置和剂量)，或能够中断带电粒子束R的照射，而能够更为提高中子束N的照射精确度。
并且，根据该中子捕捉疗法装置1，依据电流监视器5以及伽马射线检测部11的检测结果，来计算朝向患者50的中子束N的剂量，因此能够判定是否为按照治疗计划的中子束N的剂量，有助于提高中子束的照射精确度。
并且，根据该中子捕捉疗法装置1，依据剂量计算部21的中子束N的剂量的计算结果，来控制带电粒子束R对靶7的照射，因此能够控制中子束N的照射，以便成为按照治疗计划的剂量，能够提高照射于患者的中子束的照射精确度。
并且，根据该中子捕捉疗法装置1，依据电流监视器5的检测结果和伽马射线检测部11的检测结果，来判定中子束N的生成是正常或异常，因此能够检测出与带电粒子束R的照射剂量相比伽马射线的剂量过多的情况等中子束N的生成中产生了异常的情况。
另外，根据该中子捕捉疗法装置1，当判定出中子束N的生成有异常的情况下，停止对靶7照射带电粒子束R，因此能够抑制不按照治疗计划的中子束N照射于患者50。
并且，根据该中子捕捉疗法装置1，伽马射线检测部11在靶7的周围配置在比减速件8更位于带电粒子束R的上游侧，因此在从靶7所产生的伽马射线被其他部件遮挡之前便能够检测伽马射线。这有助于提高伽马射线的剂量的测定精确度。并且伽马射线检测部11的维护也变得容易。
并且，根据该中子捕捉疗法装置1，检测中子束N的闪烁器13设置于准直器10的内部，并且向中子束N所通过的准直器10的开口10a露出，因此不会遮挡中子束N的前进路径便能够检测朝向患者50的中子束N。并且，根据该中子捕捉疗法装置1，还依据包括闪烁器13的中子束检测器12的检测结果来计算中子束N的剂量，因此与不具备中子束检测器12的情况相比，能够高精度地测定中子束N的剂量，能够提高中子束N的照射精确度。并且，在该中子捕捉疗法装置1中，通过还考量中子束检测器12的检测结果，能够以更高的精度判定中子束N的生成有无异常。
[第2实施方式]
图4是表示第2实施方式所涉及的中子捕捉疗法装置31的图。如图4所示，第2实施方式所涉及的中子捕捉疗法装置31与第1实施方式相比，只有伽马射线检测部32相异。
具体而言，第2实施方式所涉及的中子捕捉疗法装置31中，伽马射线检测部32设置于减速件8与屏蔽体9之间。伽马射线检测部32以包围减速件8(第1减速件8A以及第2减速件8B)的周围的方式设置，其外侧由屏蔽体9包围。伽马射线检测部32的下游侧(中子束N的下游侧)环绕第2减速件8B的下游侧而到达准直器10的附近。
在以上所述的第2实施方式所涉及的中子捕捉疗法装置31中也可获得与第1实施方式相同的效果。并且，根据该中子捕捉疗法装置31，伽马射线检测部32设置于中子束N行经其内部的减速件8与包围减速件8的屏蔽体9之间，因此在中子束N的前进方向上能够捕捉伽马射线，能够进行有助于中子束N的测定的伽马射线的检测。另外，中子束N的前进方向是指:中子束N的主要前进方向。中子束N的主要前进方向是照射于靶7时的带电粒子束R的前进方向(准确来讲，用扫描电磁铁6未进行任何扫描时的带电粒子束R的前进方向)。
并且，在该中子捕捉疗法装置31中，在减速件8与屏蔽体9之间设置有伽马射线检测部32，因此能够抑制伽马射线的检测遗漏，从而能够抑制异常状态的检测遗漏。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，然而本发明并不限定于上述实施方式。例如，中子束检测部未必一定要具备闪烁器，也可为电离箱。并且，中子捕捉疗法装置未必一定要设置检测中子束的中子束检测部。
并且，伽马射线检测部的位置及形状并不限定于上述的情况。例如，伽马射线检测部无需设置于减速件与屏蔽体之间的整个区间，也可设置于局部。例如，伽马射线检测部也可配置于在第1减速件与屏蔽体之间所设置的凹坑等。该情况的伽马射线检测部的数量可为一个，也可为多个。在多个的情况下，能够以包围减速件的方式以既定的间隔设置。并且，伽马射线检测部可仅设置于第2减速件与屏蔽体之间，也可仅设置于准直器附近。
并且，本发明的一个方面所涉及的中子捕捉疗法装置无需依据带电粒子束的电流值的检测结果和伽马射线的检测结果，来进行判定中子束的生成是正常或异常，也可为如下方式，即例如在控制部的监视器中显示带电粒子束的电流值的检测结果、伽马射线的检测结果、中子束的检测结果，并由操作人员等来判断正常或异常。
并且，本发明的一个方面所涉及的中子捕捉疗法装置未必一定要依据带电粒子束的电流值的检测结果和伽马射线的检测结果，来计算中子束的剂量，而也可将这些检测结果仅利用于异常判定中。或者，也可将带电粒子束的电流值的检测结果及伽马射线的检测结果，仅利用于中子束剂量的计算中。
产业上的可利用性
根据本发明的一个方面，能够提供一种能够提高中子束的照射精确度的中子捕捉疗法装置。
符号说明
1、31-中子捕捉疗法装置，2-回旋加速器(加速器)，3-射束导管，4-四极电磁铁，5-电流监视器(电流值检测机构)，6-扫描电磁铁，7-靶，8-减速件，8A-第1减速件，8B-第2减速件，9-屏蔽体，10-准直器，10a-开口，10b-贯穿孔，11、32-伽马射线检测部(伽马射线检测部、伽马射线剂量测定机构)，12-中子束检测器，13-闪烁器(中子束检测部、中子剂量测定机构)，14-光导，15-光检测器，20-控制部，21-剂量计算部(中子剂量计算机构、伽马射线剂量测定机构、中子剂量测定机构)，22-照射控制部(控制机构)，23-错误判定部(判定机构)，50-患者(被照射体)，N-中子束，M-中子束生成部，R-带电粒子束