(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-01
(54)【発明の名称】放射線照射システム
(51)【国際特許分類】
A61N 5/10 20060101AFI20230125BHJP
【ＦＩ】
A61N5/10 M
A61N5/10 H
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022531429
(86)(22)【出願日】2020-11-02
(85)【翻訳文提出日】2022-05-27
(86)【国際出願番号】 CN2020125833
(87)【国際公開番号】W WO2021129158
(87)【国際公開日】2021-07-01
(31)【優先権主張番号】201911343833.7
(32)【優先日】2019-12-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520417207
【氏名又は名称】中硼（厦▲門▼）医▲療▼器械有限公司
【氏名又は名称原語表記】Ｎｅｕｂｏｒｏｎ Ｔｈｅｒａｐｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２０６０ Ｗｅｎｇｊｉａｏ Ｗｅｓｔ Ｒｏａｄ， Ｈａｉｃａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ Ｘｉａｍｅｎ， Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖａｎｃｅ， ３６１０２６ Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100169904
【弁理士】
【氏名又は名称】村井 康司
(74)【代理人】
【識別番号】100132698
【弁理士】
【氏名又は名称】川分 康博
(72)【発明者】
【氏名】▲貢▼秋平
(72)【発明者】
【氏名】▲陳▼▲韋▼霖
【テーマコード（参考）】
4C082
【Ｆターム（参考）】
4C082AA01
4C082AC07
4C082AE01
4C082AG32
4C082AG42
4C082AJ16
4C082AJ20
4C082AL06
4C082AN02
4C082AP12
4C082AR05
(57)【要約】
本発明は、放射線生成装置及び載置台を含み、放射線生成装置で生成されたビームを載置台上の被照射体に照射する放射線照射システムを提供し、放射線照射システムは、載置台を支持し、位置決め機構を含む載置台位置決め装置を更に含み、位置決め機構は、リニア軸を含み、載置台位置決め装置は、リニア軸に沿って平行移動することができ、リニア軸の延び方向は、放射線生成装置で生成されたビームの照射方向に平行である。本発明の放射線照射システムでは、載置台の位置決め過程において、載置台位置決め装置全体は、放射線生成装置で生成されたビームの照射方向に平行な方向に沿って平行移動し、載置台位置決め装置の大部分は、リニア軸とビーム出口との間の空間に位置し、載置台位置決め装置の各部材が放射線の照射により生成した放射性、及び引き起こされた耐用年数の短縮を抑える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
放射線生成装置及び載置台を含み、前記放射線生成装置で生成されたビームを前記載置台上の被照射体に照射する放射線照射システムであって、前記載置台を支持し、位置決め機構を含む載置台位置決め装置を更に含み、前記位置決め機構は、リニア軸を含み、前記載置台位置決め装置は、前記リニア軸に沿って平行移動することができ、前記リニア軸の延び方向は、前記放射線生成装置で生成されたビームの照射方向に平行である、ことを特徴とする放射線照射システム。
【請求項2】
前記位置決め機構は、ロボットアームを更に含み、前記ロボットアームは、前記リニア軸と載置台との間に設置され、前記載置台を前記リニア軸に接続し、前記載置台をロボットアームと共に前記リニア軸に沿って平行移動させる、ことを特徴とする請求項１に記載の放射線照射システム。
【請求項3】
照射室を更に含み、前記リニア軸は、前記照射室の天井に取り付けられ、前記ロボットアーム全体は、前記照射室の床に向かって延びる、ことを特徴とする請求項２に記載の放射線照射システム。
【請求項4】
前記リニア軸は、固定されたスライドレールと、前記ロボットアームに接続されたブラケットとを含み、前記ブラケットは、前記スライドレールに沿って摺動し、前記スライドレールと前記ブラケットとの摺動表面から前記放射線生成装置のビーム出口の中心までの、前記摺動表面に垂直な方向における距離は、２メートルより小さい、ことを特徴とする請求項２に記載の放射線照射システム。
【請求項5】
前記ロボットアームは、前記ブラケットに固定接続された第１のアームと、前記第１のアームに枢動可能に接続され、第１の枢動軸を定義する第２のアームと、前記第２のアームに枢動可能に接続され、第２の枢動軸を定義する第３のアームと、前記第３のアームに枢動可能に接続され、第３の枢動軸を定義する第４のアームと、前記第４のアームに枢動可能に接続され、第４の枢動軸を定義する第５のアームと、前記第５のアームに枢動可能に接続され、第５の枢動軸を定義する第６のアームと、前記第６のアームに枢動可能に接続され、第６の枢動軸を定義する第７のアームとを含む、ことを特徴とする請求項４に記載の放射線照射システム。
【請求項6】
前記第７のアームは、前記載置台に固定接続され、前記第２の、第３の、第５の枢動軸は、前記摺動表面に平行であり、前記第４の枢動軸は、前記第３の枢動軸に垂直であり、前記第１の、第６の枢動軸は、前記摺動表面に垂直である、ことを特徴とする請求項５に記載の放射線照射システム。
【請求項7】
前記載置台位置決め装置を制御し、ユーザインタフェース、システム制御モジュール及び位置決め制御モジュールを含む制御装置を更に含み、前記ユーザインタフェースは、前記システム制御モジュールに接続され、前記システム制御モジュールは、前記位置決め制御モジュールに接続される、ことを特徴とする請求項２に記載の放射線照射システム。
【請求項8】
前記システム制御モジュールは、前記ユーザインタフェースから送信された命令を受信した後に命令を前記位置決め制御モジュールに伝送し、前記位置決め制御モジュールによって前記位置決め機構の移動を制御する、ことを特徴とする請求項７に記載の放射線照射システム。
【請求項9】
前記位置決め制御モジュールは、前記位置決め機構の位置情報を受信しかつ前記システム制御モジュールに送信することができ、前記システム制御モジュールは、前記ユーザインタフェースが前記位置決め機構の位置情報を指示するように制御する、ことを特徴とする請求項７に記載の放射線照射システム。
【請求項10】
前記載置台位置決め装置は、前記リニア軸及びロボットアームの移動を駆動する駆動機構を更に含み、前記位置決め制御モジュールは、前記駆動機構に接続され、前記駆動機構を制御する、ことを特徴とする請求項７に記載の放射線照射システム。
【請求項11】
前記駆動機構の運転状態又はデータは、前記位置決め制御モジュールにより前記システム制御モジュールにフィードバックされ、前記システム制御モジュール又は前記位置決め制御モジュールは、前記駆動機構の運転状態又はデータに基づいて前記駆動機構を制御し、前記システム制御モジュールは、前記駆動機構の運転状態又はデータを前記ユーザインタフェースに伝送して状態指示を行う、ことを特徴とする請求項１０に記載の放射線照射システム。
【請求項12】
前記載置台又は載置台位置決め装置には、前記システム制御モジュールに接続されたセンサーが設置され、前記システム制御モジュールは、前記センサーの信号を受信した後に前記位置決め制御モジュールに命令を送信して前記載置台位置決め装置の移動を制御し、前記センサーの信号を前記ユーザインタフェースに伝送して状態指示を行う、ことを特徴とする請求項７に記載の放射線照射システム。
【請求項13】
中性子捕捉療法システムであり、前記放射線生成装置は、中性子生成装置及びビーム整形体を含み、前記ビーム整形体は、前記中性子生成装置で生成された中性子線を所定のビーム品質に調整することができ、前記中性子生成装置で生成された中性子線は、前記ビーム整形体により前記載置台上の被照射体に照射される、ことを特徴とする請求項１に記載の放射線照射システム。
【請求項14】
前記中性子生成装置は、加速器及びターゲットを含み、前記加速器によって加速して生成された荷電粒子線は、前記ターゲットと作用して中性子線を生成する、ことを特徴とする請求項１３に記載の放射線照射システム。
【請求項15】
前記ビーム整形体は、反射体、減速体、熱中性子吸収体、放射遮蔽体及びビーム出口を含み、前記減速体は、前記ターゲットで生成された中性子を熱外中性子エネルギー領域に減速させ、前記反射体は、前記減速体を囲み、逸脱した中性子を前記減速体に導いて熱外中性子ビームの強度を向上させ、前記熱中性子吸収体は、治療時に浅層正常組織に対する余計な線量となることを避けるために、熱中性子を吸収し、前記放射遮蔽体は、前記ビーム出口以外の部分からしみ出る中性子及び光子を遮蔽する、ことを特徴とする請求項１３に記載の放射線照射システム。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、放射線照射システムに関する。
【背景技術】
【0002】
原子科学の発展に従って、コバルト６０、線形加速器、電子ビーム等の放射線療法は、すでにがん治療の主な手段の一つとなった。しかし、従来の光子又は電子療法は、放射線そのものの物理的条件の制限で腫瘍細胞を殺すとともに、ビーム経路上の数多くの正常組織に損傷を与える。また、腫瘍細胞により放射線に対する感受性の度合いが異なっており、従来の放射線療法では、放射線耐性の高い悪性腫瘍（例えば、多形神経膠芽腫（ｇｌｉｏｂｌａｓｔｏｍａ ｍｕｌｔｉｆｏｒｍｅ）、黒色腫（ｍｅｌａｎｏｍａ））に対する治療効果が良くない。
【0003】
腫瘍の周囲の正常組織の放射線損傷を軽減するすために、化学療法（ｃｈｅｍｏｔｈｅｒａｐｙ）における標的療法が、放射線療法に用いられている。また、放射線耐性の高い腫瘍細胞に対し、現在では生物学的効果比（ｒｅｌａｔｉｖｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ、ＲＢＥ）の高い放射線源が積極的に開発されている（例えば、陽子線治療、重粒子治療、中性子捕捉療法等）。このうち、中性子捕捉療法は、上記の２つの構想を結びつけたものである。例えば、ホウ素中性子捕捉療法では、ホウ素含有薬剤が腫瘍細胞に特異的に集まり、高精度な中性子ビームの制御と合わせることで、従来の放射線と比べて、より良いがん治療オプションを提供する。
【0004】
放射線療法において治療台位置決め装置によりビームを治療台上の被照射体の体内の腫瘍細胞と位置合わせすることにより、高精度な治療を実施すると共に、被照射体の腫瘍細胞の周囲の正常組織に対する放射線損傷を最大限に抑える。中性子捕捉療法の過程において、治療台位置決め装置は、中性子とガンマ線の混合放射線場に位置するため、中性子によって活性化されて二次放射が発生しやすくなると共に、放射線損傷により耐用年数が短くなる。
【0005】
したがって、上記課題を解決するために、新規な技術手段を提供する必要がある。
【発明の概要】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明に係る、放射線生成装置及び載置台を含み、前記放射線生成装置で生成されたビームを前記載置台上の被照射体に照射する放射線照射システムは、前記載置台を支持し、位置決め機構を含む載置台位置決め装置を更に含み、前記位置決め機構は、リニア軸を含み、前記載置台位置決め装置は、前記リニア軸に沿って平行移動することができ、前記リニア軸の延び方向は、前記放射線生成装置で生成されたビームの照射方向に平行である。載置台の位置決め過程において、載置台位置決め装置全体は、放射線生成装置で生成されたビームの照射方向に平行な方向に沿って平行移動し、載置台位置決め装置の大部分は、リニア軸とビーム出口との間の空間に位置し、載置台位置決め装置の各部材が放射線の照射により生成した放射性、及び引き起こされた耐用年数の短縮を抑える。
【0007】
好ましくは、前記位置決め機構は、ロボットアームを更に含み、前記ロボットアームは、前記リニア軸と載置台との間に設置され、前記載置台を前記リニア軸に接続し、前記載置台をロボットアームと共に前記リニア軸に沿って平行移動させる。
【0008】
更に、前記放射線照射システムは、照射室を更に含み、前記リニア軸は、前記照射室の天井に取り付けられ、前記ロボットアーム全体は、前記照射室の床に向かって延びる。リニア軸は、天井に直接的に固定され、リニア軸固定機構、例えば、鋼構造ガントリーを別途設置せず、照射室内の鋼の使用量を減少させ、固定機構が放射線によって照射されて二次放射が発生することを回避する。
【0009】
更に、前記リニア軸は、固定されたスライドレールと、前記ロボットアームに接続されたブラケットとを含み、前記ブラケットは、前記スライドレールに沿って摺動し、前記スライドレールと前記ブラケットとの摺動表面から前記放射線生成装置のビーム出口の中心までの、前記摺動表面に垂直な方向における距離は、２メートルより小さい。載置台位置決め装置に十分な操作空間を提供し、載置台をビーム出口に対して所望の位置に位置決めする。また更に、前記ロボットアームは、前記ブラケットに固定接続された第１のアームと、前記第１のアームに枢動可能に接続され、第１の枢動軸を定義する第２のアームと、前記第２のアームに枢動可能に接続され、第２の枢動軸を定義する第３のアームと、前記第３のアームに枢動可能に接続され、第３の枢動軸を定義する第４のアームと、前記第４のアームに枢動可能に接続され、第４の枢動軸を定義する第５のアームと、前記第５のアームに枢動可能に接続され、第５の枢動軸を定義する第６のアームと、前記第６のアームに枢動可能に接続され、第６の枢動軸を定義する第７のアームとを含む。また更に、前記第７のアームは、前記載置台に固定接続され、前記第２の、第３の、第５の枢動軸は、前記摺動表面に平行であり、前記第４の枢動軸は、前記第３の枢動軸に垂直であり、前記第１の、第６の枢動軸は、前記摺動表面に垂直である。
【0010】
更に、前記放射線照射システムは、前記載置台位置決め装置を制御し、ユーザインタフェース、システム制御モジュール及び位置決め制御モジュールを含む制御装置を更に含み、前記ユーザインタフェースは、前記システム制御モジュールに接続され、前記システム制御モジュールは、前記位置決め制御モジュールに接続される。
【0011】
また更に、前記システム制御モジュールは、前記ユーザインタフェースから送信された命令を受信した後に命令を前記位置決め制御モジュールに伝送し、前記位置決め制御モジュールによって前記位置決め機構の移動を制御し、前記位置決め制御モジュールは、前記位置決め機構の位置情報を受信しかつ前記システム制御モジュールに送信することができ、前記システム制御モジュールは、前記ユーザインタフェースが前記位置決め機構の位置情報を指示するように制御し、前記載置台位置決め装置は、前記リニア軸及びロボットアームの移動を駆動する駆動機構を更に含み、前記位置決め制御モジュールは、前記駆動機構に接続され、前記駆動機構を制御する。また更に、前記駆動機構の運転状態又はデータは、前記位置決め制御モジュールにより前記システム制御モジュールにフィードバックされ、前記システム制御モジュール又は前記位置決め制御モジュールは、前記駆動機構の運転状態又はデータに基づいて前記駆動機構を制御し、前記システム制御モジュールは、前記駆動機構の運転状態又はデータを前記ユーザインタフェースに伝送して状態指示を行ってもよい。
【0012】
また更に、前記載置台又は載置台位置決め装置には、前記システム制御モジュールに接続されたセンサーが設置され、前記システム制御モジュールは、前記センサーの信号を受信した後に前記位置決め制御モジュールに命令を送信して前記載置台位置決め装置の移動を制御し、前記センサーの信号を前記ユーザインタフェースに伝送して状態指示を行う。前記センサーは、衝突防止センサーであり、前記衝突防止センサーは、前記載置台又は前記ロボットアームに設置され、機械センサー、光電センサー、レーダセンサー、超音波センサー、レーザ距離計等であってもよい。
【0013】
好ましくは、前記放射線照射システムは、中性子捕捉療法システムであり、前記放射線生成装置は、中性子生成装置及びビーム整形体を含み、前記ビーム整形体は、前記中性子生成装置で生成された中性子線を所定のビーム品質に調整することができ、前記中性子生成装置で生成された中性子線は、前記ビーム整形体により前記載置台上の被照射体に照射される。
【0014】
更に、前記中性子生成装置は、加速器及びターゲットを含み、前記加速器によって加速して生成された荷電粒子線は、前記ターゲットと作用して中性子線を生成する。
【0015】
更に、前記ビーム整形体は、反射体、減速体、熱中性子吸収体、放射遮蔽体及びビーム出口を含み、前記減速体は、前記ターゲットで生成された中性子を熱外中性子エネルギー領域に減速させ、前記反射体は、前記減速体を囲み、逸脱した中性子を前記減速体に導いて熱外中性子ビームの強度を向上させ、前記熱中性子吸収体は、治療時に浅層正常組織に対する余計な線量となることを避けるために、熱中性子を吸収し、前記放射遮蔽体は、前記ビーム出口以外の部分からしみ出る中性子及び光子を遮蔽する。
【0016】
本発明の放射線照射システムでは、載置台の位置決め過程において、載置台位置決め装置全体は、放射線生成装置で生成されたビームの照射方向に平行な方向に沿って平行移動し、載置台位置決め装置の大部分は、リニア軸とビーム出口との間の空間に位置し、載置台位置決め装置の各部材が放射線の照射により生成した放射性、及び引き起こされた耐用年数の短縮を抑える。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施例に係る中性子捕捉療法システムの概略構成図である。
【図2】本発明の実施例に係る中性子捕捉療法システムの治療台位置決め装置の概略構成図である。
【図4】本発明の実施例に係る中性子捕捉療法システムのモジュールの概略図である。
【図5】本発明の実施例に係る中性子捕捉療法システムの制御装置の固定コントローラのユーザインタフェースの概略図である。
【図6】本発明の実施例に係る中性子捕捉療法システムの制御装置の手持ち式コントローラのユーザインタフェースの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を更に詳細に説明することにより、当業者は明細書の文字を参照して実施することができる。
【0019】
図１に示すように、好ましくは、本実施例における放射線照射システムは、ホウ素中性子捕捉療法システム１００であり、中性子生成装置１０、ビーム整形体２０、コリメータ３０及び治療台４０を含む。中性子生成装置１０は、加速器１１とターゲットＴを含み、加速器１１は、荷電粒子（例えば陽子、デューテリウム核等）を加速し、陽子線のような荷電粒子線Ｐを生成し、荷電粒子線Ｐは、ターゲットＴに照射されて、ターゲットＴと作用して中性子線（中性子ビーム）Ｎを生成し、ターゲットＴは、好ましくは金属ターゲットである。必要な中性子収率及びエネルギー、提供可能な加速した荷電粒子のエネルギー及び電流の大きさ、金属ターゲットの物理化学的性質等の特性に応じて、適切な核反応を選択し、常に討論された核反応は、７Ｌｉ（ｐ，ｎ）７Ｂｅ及び９Ｂｅ（ｐ，ｎ）９Ｂがあり、この２種の反応はいずれも吸熱反応である。２種の核反応のエネルギー閾値はそれぞれ１．８８１ＭｅＶ及び２．０５５ＭｅＶであり、ホウ素中性子捕捉療法の理想的な中性子源がｋｅＶエネルギーレベルの熱外中性子であるため、理論的には、エネルギーが閾値よりわずかに高い陽子で金属リチウムターゲットを衝撃すれば、相対的な低エネルギーの中性子を生成することができ、余計な減速処理を必要とせずに臨床に用いることができるが、リチウム金属（Ｌｉ）及びベリリウム金属（Ｂｅ）の２種のターゲットと閾値エネルギーの陽子との作用断面が大きくないので、十分な中性子束を確保するために、一般的には、比較的高いエネルギーを持つ陽子で核反応を引き起こされる。理想的なターゲットは、中性子収率が高く、生成された中性子エネルギーの分布が熱外中性子エネルギー領域（以下に詳細に説明する）に近接し、余計な強い透過性のある放射線を生成せず、安全で安くて操作しやすくかつ耐高温等の特性を備えるべきであるが、実際には全ての要求に合致する核反応を見つけることができず、本発明の実施例においてリチウム金属で製造されたターゲットを採用する。しかしながら、当業者によく知られているように、ターゲットＴの材料は、リチウム、ベリリウム以外の金属材料で製造されてもよく、例えばタンタル（Ｔａ）又はタングステン（Ｗ）等で形成され、ターゲットＴは、円板状であってもよく、他の固体形状であってもよく、液体材料（液体金属）を使用してもよい。加速器１１は、線形加速器、サイクロトロン、シンクロトロン、シンクロサイクロトロンであってもよく、中性子生成装置１０は、加速器及びターゲットを採用しないで原子炉であってもよい。ホウ素中性子捕捉療法の中性子源の由来は原子炉又は加速器荷電粒子とターゲットとの核反応にもかかわらず、生成したのは実際にすべて混合放射線場であり、即ちビームは、低エネルギーから高エネルギーまでの中性子、光子を含む。深部腫瘍のホウ素中性子捕捉療法について、熱外中性子を除くその他の放射線の含有量が多ければ多いほど、正常組織での非選択的な線量沈着の割合も大きくなるので、これらの不必要な線量を引き起こす放射線をできる限り低減する必要がある。また、被照射体の正常組織について、様々な放射線が多すぎ、同様に不必要な線量沈着を引き起こすことを回避すべきである。
【0020】
中性子生成装置１０で生成された中性子ビームＮは、順次ビーム整形体２０とコリメータ３０を経過して治療台４０上の被照射体２００に照射される。ビーム整形体２０は、中性子生成装置１０で生成された中性子ビームＮのビーム品質を調整することができ、コリメータ３０は、中性子ビームＮを集め、中性子ビームＮに治療過程中に高い標的性を備えさせる。治療台４０及び被照射体２００の位置を調整することにより、ビームを被照射体２００の体内の腫瘍細胞Ｍに位置合わせしてもよく、これらの調整は、手動で操作してもよく、一連の制御機構により自動的に実現してもよい（以下に詳述する）。理解できるように、本発明では、コリメータを備えず、ビームがビーム整形体２０から出た後に治療台４０上の被照射体２００に直接的に照射されてもよい。
【0021】
ビーム整形体２０は、反射体２１、減速体２２、熱中性子吸収体２３、放射遮蔽体２４及びビーム出口２５を更に含み、中性子生成装置１０で生成された中性子のエネルギースペクトルが広いため、治療ニーズを満たす熱外中性子の以外、他の種類の中性子及び光子の含有量を可能な限り減らして操作者又は被照射体に傷害を引き起こすことを回避する必要があるため、中性子生成装置１０から出た中性子は、減速体２２を通してその中の高速中性子エネルギー（＞４０ｋｅＶ）を熱外中性子エネルギー領域（０．５ｅＶ～４０ｋｅＶ）に調整し、熱中性子（＜０．５ｅＶ）を可能な限り減らす必要があり、減速体２２は、高速中性子との作用断面が大きく、熱外中性子との作用断面が小さい材料で製造され、好ましい実施例として、減速体２２は、Ｄ２Ｏ、ＡｌＦ３、ＦｌｕｅｎｔａｌＴＭ、ＣａＦ２、Ｌｉ２ＣＯ３、ＭｇＦ２及びＡｌ２Ｏ３のうちの少なくとも１種で製造され、反射体２１は、減速体２２を囲み、かつ減速体２２を通過して周辺へ拡散した中性子を中性子ビームＮに反射して中性子の利用率を向上させ、中性子反射能力が高い材料で製造され、好ましい実施例として、反射体２１は、Ｐｂ又はＮｉのうちの少なくとも１種で製造され、減速体２２は、後部に熱中性子吸収体２３を有し、熱中性子との作用断面が大きい材料で製造され、好ましい実施例として、熱中性子吸収体２３は、Ｌｉ－６で製造され、減速体２２を通過した熱中性子を吸収して中性子ビームＮにおける熱中性子の含有量を減少させ、治療時に浅層正常組織に対する余計な線量となることを避け、理解できるように、熱中性子吸収体は、減速体と一体であってもよく、減速体の材料にＬｉ－６が含まれ、放射遮蔽体２４は、ビーム出口２５以外の部分からしみ出る中性子及び光子を遮蔽し、放射遮蔽体２４の材料は、光子遮蔽材料と中性子遮蔽材料のうちの少なくとも１種を含み、好ましい実施例として、放射遮蔽体２４の材料は、光子遮蔽材料の鉛（Ｐｂ）と中性子遮蔽材料のポリエチレン（ＰＥ）を含む。コリメータ３０がビーム出口２５の後部に設置され、コリメータ３０から出た熱外中性子ビームは、被照射体２００に照射され、浅層正常組織を通した後に熱中性子に減速されて腫瘍細胞Ｍに到着する。理解できるように、ビーム整形体２０は、更にその他の構造であってもよく、治療に必要な熱外中性子ビームを取得すればよく、説明しやすいために、コリメータ３０が設置される場合、コリメータ３０の出口は、後述するビーム出口２５と見なすこともできる。
【0022】
被照射体２００はホウ素（Ｂ－１０）含有薬剤を服用するか又は注射された後、ホウ素含有薬剤は、腫瘍細胞Ｍに選択的に集め、次にホウ素（Ｂ－１０）含有薬剤が熱中性子に対して高い捕捉断面を有する特性を利用して、１０Ｂ（ｎ，α）７Ｌｉ中性子捕捉及び核分裂反応により、４Ｈｅと７Ｌｉという２種の重荷電粒子を生成する。２種の荷電粒子の平均エネルギーは約２．３３ＭｅＶであり、高い線エネルギー付与（Ｌｉｎｅａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ、ＬＥＴ）及び短い飛程という特性を有し、α粒子の線エネルギー付与と飛程は、それぞれ１５０ｋｅＶ／μｍ、８μｍであり、７Ｌｉ重荷電粒子は、１７５ｋｅＶ／μｍ、５μｍであり、２種の粒子の総飛程は、約１つの細胞の大きさに相当するので、生体への放射線損傷を細胞レベルに限定することができ、正常組織にあまりにも大きな損傷を与えない前提で、腫瘍細胞を局所的に殺す目的を達成することができる。
【0023】
本実施例において、被照射体２００とビーム出口２５との間には、ビーム出口２５から出たビームによる被照射体の正常組織への放射を遮蔽する放射遮蔽装置５０が更に設置され、理解できるように、放射遮蔽装置５０を設置しなくてもよい。ホウ素中性子捕捉療法システム１００は、コンクリート構造の建築物内に全体的に収容され、具体的には、ホウ素中性子捕捉療法システム１００は、照射室１０１と荷電粒子ビーム生成室１０２を更に含み、治療台４０上の被照射体２００は、照射室１０１内に中性子ビームＮ照射による治療を受け、荷電粒子ビーム生成室１０２は、加速器１１を少なくとも部分的に収容し、ビーム整形体２０は、照射室１０１と荷電粒子ビーム生成室１０２の隔壁１０３内に少なくとも部分的に収容される。理解できるように、隔壁１０３は、照射室１０１と荷電粒子ビーム生成室１０２を完全に隔てるものであってもよく、照射室１０１と荷電粒子ビーム生成室１０２を部分的に隔てるものであってもよく、照射室１０１と荷電粒子ビーム生成室１０２が連通する。ターゲットＴは、１つ又は複数であってもよく、荷電粒子線Ｐは、好ましくは、選択的にそのうちの１つ又はいくつかのターゲットＴと作用するか又は同時に複数のターゲットＴと作用して、１つ又は複数の治療用中性子ビームＮを生成する。ターゲットＴの数量に応じて、ビーム整形体２０、コリメータ３０、治療台４０も１つ又は複数であってもよく、複数の治療台が同一の照射室内に設置されてもよく、治療台ごとに個別の照射室を設置してもよい。照射室１０１と荷電粒子ビーム生成室１０２は、コンクリート壁Ｗ（隔壁１０３を含む）で囲まれた空間であり、コンクリート構造は、ホウ素中性子捕捉療法システム１００の動作過程において漏洩した中性子及び他の放射線を遮蔽することができる。ホウ素中性子捕捉療法システム１００は、準備室、制御室及び他の治療を補助するための空間（図示せず）を更に含んでもよく、照射室ごとに１つの準備室を配置してもよく、準備室は、照射治療を行う前に被照射体を治療台に固定し、ホウ素薬を注射し、治療計画をシミュレーションする等の準備作業を行うものであり、準備室と照射室との間に連絡通路が設置され、準備仕事が完了した後に被照射体を直接的に照射室に押し込むか又はレールを介して制御機構により被照射体が自動的に照射室に入るように制御する。制御室は、加速器、ビーム輸送部、治療台位置決め装置等を制御し、照射過程全体を制御して管理し、管理者は、制御室内に複数の照射室を同時に監視することができる。
【0024】
【0025】
中性子捕捉療法システム１００は治療台位置決め装置６０及び制御装置７０を更に含み、治療台４０は、治療台位置決め装置６０によって支持され、制御装置７０は、治療台位置決め装置６０を制御する。図２及び図３に示すように、一実施例において、治療台位置決め装置６０は、位置決め機構６１を含み、位置決め機構６１は、リニア軸６１１及びロボットアーム６１２を含み、ロボットアーム６１２は、リニア軸６１１と治療台４０との間に設置され、治療台４０をリニア軸６１１に接続し、治療台４０及びロボットアーム６１２を共にリニア軸６１１に沿って平行移動させることができる。本実施例において、リニア軸６１１は、照射室１０１の天井１０１１に取り付けられ、ロボットアーム６１２全体は、照射室１０１の床１０１２に向かって延び、理解できるように、リニア軸６１１を他の表面、例えば壁又は床に取り付けられてもよく、リニア軸６１１の構造は、天井１０１１に固定されたスライドレール６１１１、及びロボットアーム６１２に接続されたブラケット６１１２であり、ブラケット６１１２は、スライドレール６１１１に沿って摺動し、理解できるように、他の構造であってもよい。リニア軸は、天井１０１１に直接的に固定され、リニア軸固定機構、例えば、鋼構造ガントリーを別途設置せず、照射室内の鋼の使用量を減少させ、固定機構が中性子によって活性化されて二次放射が発生することを回避する。ロボットアーム６１２は、ブラケット６１１２と治療台４０とを接続する多軸ロボットアームであり、本実施例において、ブラケット６１１２に固定接続された第１のアーム６１２１と、第１のアーム６１２１に枢動可能に接続され、第１の枢動軸Ｌ１を定義する第２のアーム６１２２と、第２のアーム６１２２に枢動可能に接続され、第２の枢動軸Ｌ２を定義する第３のアーム６１２３と、第３のアーム６１２３に枢動可能に接続され、第３の枢動軸Ｌ３を定義する第４のアーム６１２４と、第４のアーム６１２４に枢動可能に接続され、第４の枢動軸Ｌ４を定義する第５のアーム６１２５と、第５のアーム６１２５に枢動可能に接続され、第５の枢動軸Ｌ５を定義する第６のアーム６１２６と、第６のアーム６１２６に枢動可能に接続され、第６の枢動軸Ｌ６を定義する第７のアーム６１２７とを含み、第７のアーム６１２７は治療台４０に固定接続される。治療台位置決め装置６０は、リニア軸６１１及びロボットアーム６１２の移動を駆動する駆動機構６２を更に含み、制御装置７０は、駆動機構６２を制御する。駆動機構６２、例えば、モータは、第２のアーム６１２２～第７のアーム６１２７が枢動軸Ｌ１～Ｌ６を中心として枢動するように駆動し、ブラケット６１１２及びブラケット６１１２に固定接続された第１のアーム６１２１は、スライドレール６１１１に沿って平行移動することにより、治療台４０を所望の位置に位置決めする。リニア軸６１１の延び方向６１１３は、ビーム出口２５から出て該治療台４０上の被照射体に照射された中性子ビームＮの方向に平行であり、このように、治療台の位置決め過程において、ロボットアーム６１２全体は、中性子ビームＮの方向に平行な方向に沿って平行移動し、ロボットアームの大部分は、スライドレールと中性子ビームの出口との間の空間に位置し、ロボットアームの各部材が中性子によって活性化されて生成した放射性、及び引き起こされた耐用年数の短縮を抑える。スライドレール６１１１とブラケット６１１２との摺動表面Ｓからビーム出口２５の中心までの、摺動表面Ｓに垂直な方向における距離Ｈは２メートルより小さく、治療台位置決め装置６０に十分な操作空間を提供し、治療台４０をビーム出口４０に対して所望の位置に位置決めする。本実施例において、摺動表面Ｓは、天井が位置する平面に平行であり、第２の枢動軸Ｌ２、第３の枢動軸Ｌ３、第５の枢動軸Ｌ５は、摺動表面Ｓに平行であり、第４の枢動軸Ｌ４は、第３の枢動軸Ｌ３に垂直であり、第１の枢動軸Ｌ１、第６の枢動軸Ｌ６は、摺動表面Ｓに垂直であり、このように治療台４０は、常に天井１０１１又は床１０１２に平行な状態を保持し、理解できるように、他の設置形態であってもよい。第５のアーム６１２５、第６のアーム６１２６、第７のアーム６１２７は、ロボットアーム６１２の手首部を形成し、治療台４０の、第５の枢動軸Ｌ５を中心とする傾斜角度及び第４の枢動軸Ｌ４、第６の枢動軸Ｌ６を中心とする回転角度を調整し、第１のアーム６１２１～第４のアーム６１２４及びリニア軸６１１は、治療台４０全体の空間座標位置を調整する。理解できるように、治療台位置決め装置６０は、更に他の設置を有してもよく、例えば、リニア軸６１１を含まなくて、又はロボットアーム６１２がより多く又はより少ないアームを含む。
【0026】
治療台４０又は治療台位置決め装置６０にセンサー８０が設置されてもよく、図４に示すように、センサー８０は、位置決め機構６１及び治療台４０に設置され、一実施例において、センサー８０は、治療台４０及びロボットアーム６１２に設置された衝突防止センサーであり、治療台又はロボットアームの縁部が他の物体に接触するか又は他の物体がセンサーの設定範囲に到達すると、センサーが信号を送信して制御装置７０に伝送するようにトリガーされ、制御装置７０は、駆動機構６２を制御して位置決め機構６１の移動を駆動することを停止し、即ち治療台４０の移動を停止するように制御する。衝突防止センサーは、機械センサー、光電センサー、レーダセンサー、超音波センサー、レーザ距離計等であってもよく、理解できるように、衝突防止センサーは、更に人感知信号を送信することができ、操作者は、感知された信号に基づいて手動で駆動機構の駆動を停止するように制御することができる、治療台の移動を停止するように制御するのではなく、他の安全操作を実行し、例えば、衝突前の逆向き移動を行ってもよい。より具体的には、治療台４０の外周の縁部及びロボットアーム６１２の第３のアーム６１２３、第４のアーム６１２４のハウジングに機械センサーが設置されてもよく、例えば、対応する位置に弾性保護カバーが設置され、保護カバー内に電子スイッチデバイスが設置され、移動過程において保護カバーが衝突すると、電子スイッチデバイスをトリガーして信号を送信し、或いは、治療台４０の背面にレーザレーダセンサーが取り付けられ、レーダの走査範囲を設定し、他の物体が指定範囲に到達することを走査すると、信号を送信する。理解できるように、衝突防止センサーは、他の位置に設置されてもよい。
【0027】
制御装置７０は、操作者が治療台位置決め装置６０に対する制御に参加することを可能にする少なくとも１つのユーザインタフェース７１を含む。制御装置７０は、システム制御モジュール７２及び位置決め制御モジュール７３を更に含み、ユーザインタフェース７１は、システム制御モジュール７２に接続され、システム制御モジュール７２は、位置決め制御モジュール７３に接続され、位置決め制御モジュール７３は、駆動機構６２に接続され、駆動機構６２を制御する。システム制御モジュール７２は、ユーザインタフェース７１から送信された命令を受信した後、命令を位置決め制御モジュール７３に伝送し、位置決め制御モジュール７３は、位置決め機構６１の移動を自動的に制御し、位置決め機構６１の位置情報をシステム制御モジュール７２にフィードバックしてユーザインタフェース７１に伝送して状態指示を行う。駆動機構６２の運転状態又はデータも位置決め制御モジュール７３によりシステム制御モジュール７２にフィードバックされ、システム制御モジュール７２又は位置決め制御モジュール７３は、これらの情報に基づいて駆動機構６２を制御し、システム制御モジュール７２は、これらの情報をユーザインタフェース７１に伝送して状態指示を行うこともできる。センサー８０もシステム制御モジュール７２に接続され、システム制御モジュール７２は、センサー８０の信号を受信した後に位置決め制御モジュール７３に命令を送信して治療台位置決め装置６０の移動を制御し、センサー８０の信号をユーザインタフェース７１に伝送して状態指示を行う。理解できるように、システム制御モジュール７２と位置決め制御モジュール７３は、一体に統合されてもよく、他のハードウェア構成を有してもよい。
【0028】
一実施例において、ユーザインタフェース７１は、照射室内外で治療台位置決め装置６０及び治療台４０の移動を制御する、固定コントローラ７１１、手持ち式コントローラ７１２及びヒューマンコンピュータインタラクション制御インタフェース７１３を含む。固定コントローラ７１１は、照射室１０１の壁又は他の位置に固定され、図５に示すように、固定コントローラ７１１には、治療台４０を、シミュレーションされた被照射体の照射対象部位がビーム出口２５に対向する所定の位置に自動的に移動させるように制御する７つの所定位置ボタンが設置され、それぞれ、所定の位置Ａ（左顔、左顔がビーム出口に対向し、即ち左顔が中性子ビームＮの方向に垂直である）ボタン７１１１ａ、所定の位置Ｂ（右顔、右顔がビーム出口に対向し、即ち右顔が中性子ビームＮの方向に垂直である）ボタン７１１１ｂ、所定の位置Ｃ（左３０°、左顔と中性子ビームＮの方向との夾角が６０°である）ボタン７１１１ｃ、所定の位置Ｄ（左６０°、左顔と中性子ビームＮの方向との夾角が３０°である）ボタン７１１１ｄ、所定の位置Ｅ（頭頂、頭頂がビーム出口に対向し、即ち左、右顔が中性子ビームＮの方向に平行である）ボタン７１１１ｅ、所定の位置Ｆ（右３０°、右顔と中性子ビームＮの方向との夾角が６０°である）ボタン７１１１ｆ、所定の位置Ｇ（右６０°、右顔と中性子ビームＮの方向との夾角が３０°である）ボタン７１１１ｇであり、所定位置ボタンは、指示ランプを備えてもよく、治療台４０が所定の位置に移動すると、位置決め機構６１の位置情報（治療台４０に予め設定された基準点座標）が位置決め制御モジュール７３にフィードバックされ、位置決め制御モジュール７３は、該情報をシステム制御モジュール７２に送信し、システム制御モジュール７２は、対応する所定位置ボタンが点灯して提示するように制御することにより、操作者が治療台を所定の位置に到達させると誤って考えて、位置決め精度に影響を与えることを防止し、理解できるように、更に、必要に応じて他の所定位置ボタンを設置するか又は制御装置において位置が設定された所定位置ボタンを再設定してもよい。固定コントローラ７１１には、以下のボタン７１１２、７１１３、７１１６、７１１８、７１１９及び指示ランプ７１１４、７１１５、７１１７が更に設置される。リセットボタン７１１２は、治療台４０を、被照射体２００が治療台４０に上がる初期位置に自動的に移動させるように制御し、治療台移動速度切り替えボタン７１１３は、治療台４０の運転の速度レンジを設定し、位置決め制御モジュール７３は、レンジに基づいて駆動機構６２の運転速度を自動的に制御し、治療台衝突センサートリガー指示ランプ７１１４及びロボットアーム衝突センサートリガー指示ランプ７１１５については、治療台４０又はロボットアーム６１１が衝突した後にセンサー８０は、信号を送信するようにトリガーされ、システム制御モジュール７２は、信号を受信した後に位置決め制御モジュール７３に命令を送信して治療台位置決め装置６０が移動を停止するか又は衝突前の逆向き移動を行った後に停止するように制御し、対応する指示ランプが点灯して状態指示を行うように制御し、この場合、操作者は、制御装置により治療台の移動を継続するように制御することができず、衝突トリガー解消後継続動作ボタン７１１６については、治療台衝突センサートリガー指示ランプ７１１４又はロボットアーム衝突センサートリガー指示ランプ７１１５が点灯し、かつ治療台位置決め装置６０が移動を停止した後に操作者が手動で衝突を解消し、指示ランプ７１１４、７１１５が消灯するように制御し、この場合、継続動作ボタン７１１６を押すと、治療台位置決め装置６０が所定の位置又は初期位置に移動し続け、或いは操作者が他のユーザインタフェースを介して治療台の移動を制御し続けることができ、ストローク限界超過指示ランプ７１１７については、制御装置７０は、照射室１０１内の治療台４０及び治療台位置決め装置６０の運転範囲をシミュレーションし、例えば、照射室の壁、天井、床及びコリメータの外輪郭で安全動作空間をシミュレーションし、手動モード（以下に詳述する）では、治療台の移動を手動で制御する際に、治療台４０に予め設定された基準点座標がシミュレーションされた運転範囲を超えると、該情報が位置決め制御モジュール７３にフィードバックされ、位置決め制御モジュール７３は、該情報をシステム制御モジュール７２に送信し、システム制御モジュール７２は、ストローク限界超過指示ランプ７１１７が点灯して警報するように制御し、操作者は、現在の移動をすぐに停止することができ、手動／自動切り替えボタン７１１８は、治療台４０の移動の制御方式を選択し、自動モードで、所定位置ボタン７１１１ａにより治療台４０及び治療台位置決め装置６０がシミュレーションされた運転範囲内で自動的に移動するように制御することができ、位置決め制御モジュール７３がリニア軸６１１及びロボットアーム６１２の移動軌跡を自動的に計算し、手動モードで、治療台が設定された自由度で移動するように手動で制御することができ、本実施例において、手動制御ボタンは、手持ち式コントローラ７１２にのみ設置され、緊急停止ボタン７１１９については、治療台が移動する過程で不測の事態が発生し、例えば、被照射体が移動すると、緊急停止ボタン７１１９を押して治療台４０及び治療台位置決め装置６０の運転を停止し、不測の事態を解消した後に緊急停止ボタン７１１９を離して操作し続けて治療台を移動させることができる。理解できるように、ボタン及び切り替えボタンは、他の形態に置き換えられるか又は他の機能設定を有してもよく、異なる指示ランプは、異なる色を有してもよく、指示ランプは、ブザー音等の他の警報指示に置き換えられてもよい。
【0029】
手持ち式コントローラ７１２により照射室内で治療台４０の移動状態を観察しやすくなり、操作者は、照射室内で移動して観察すると同時にコントローラ７１２上のボタンを操作して調整することができる。所定の位置Ａ～Ｇがシミュレーションされた被照射体モデルに基づいて予め設定され、被照射体の個体差を考慮しないものであるため、所定の位置に到達した後に治療台４０の位置を更に微調整することができ、図６に示すように、手持ち式コントローラ７１２に５組の軸運動ボタンが設置され、それぞれ、軸運動ボタン７１２１ａ～７１２１ｅである。軸運動ボタン７１２１ａ、７１２１ｂ、７１２１ｃは、治療台４０に予め設定された基準点がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿って移動するようにそれぞれ制御し、軸運動ボタン７１２１ｄは、治療台４０が第６の枢動軸Ｌ６を中心として回転するように制御し、軸運動ボタン７１２１ｅは、治療台４０及び治療台位置決め装置６０全体がリニア軸６１１（第７の軸）に沿って移動するように制御する。上記治療台及び治療台位置決め装置の運動座標系ＸＹＺは、中性子ビームＮの方向に沿ってビーム出口２５の中心から一定の距離離れた照射室の基準点を座標原点とする。手持ち式コントローラ７１２に固定コントローラ７１１と同じ操作ボタン又は状態指示ランプが更に設置されてもよく、本実施例において、手持ち式コントローラを容易に把持することによる空間制限のため、それぞれ、所定の位置Ａ（左顔）ボタン７１２２ａ、所定の位置Ｂ（右顔）ボタン７１２２ｂ及び所定の位置Ｃ（左３０°）ボタン７１２２ｃという３つの所定位置ボタンと、リセットボタン７１２３と、緊急停止ボタン７１２４とが設置される。手持ち式コントローラ７１２には、インターロックボタン７１２５が更に設置され、誤操作を防止するボタンとして、該インターロックボタン７１２５を押された（ロック解除された）場合のみ、手持ち式コントローラ７１２上の他のボタンが作用することができて、把持時の誤操作を防止し、手持ち式コントローラ７１２を使用しない場合、インターロックボタン７１２５をロックし、この場合に手持ち式コントローラ７１２上の他のボタンが作用しない。
【0030】
ヒューマンコンピュータインタラクション制御インタフェース７１３（図示せず）は、一般的なコンピュータソフトウェアプログラムインタフェースであってもよく、照射室外、例えば、制御室内に設置され、遠隔制御を実行することができ、固定コントローラ７１１及び手持ち式コントローラ７１２上の各動作を実行するコントロール、例えば、所定位置ボタン、手動軸運動ボタン、リセットボタン、速度切り替えボタン、手動／自動切り替えボタン、ストローク限界超過警報、衝突センサートリガー警報、継続動作ボタン、緊急停止ボタン等を含み、装置の起動、停止と、故障又は故障解消表示、故障リセットボタンと、例えば、各レンジの速度設定等のパラメータ設定と、衝突防止施設が故障した場合に治療台の位置決め及び治療を実行し続け、或いは作業者がシステムのデバッグを行うためのロボットアーム又は治療台の衝突防止システム機能遮蔽と、Ｉ／Ｏ点の状態表示と、を更に含んでもよくビームの制御、放射線検出等を更に含んでもよい。
【0031】
照射室１０１内には、ビーム照射位置を決定し、治療台位置決め装置６０を操作することによりビーム照射位置を、被照射体２００に対して準備室でシミュレーション位置決めを行う時に出来上がるマークと一致させるレーザ位置決め装置（図示せず）が更に設置される。更にカメラ（図示せず）等を設置して治療台４０の位置及び被照射体２００の画像をリアルタイムに収集し、データをシステム制御モジュール７２に伝送し、治療計画等の情報と比較し、結果に基づいてリアルタイムに調整するか又は他の治療制御を実行してもよい。システム制御モジュール７２は更に、他のデータ情報、例えば中性子生成装置のデータ、治療計画のデータ、被照射体の情報等を受信し、中性子生成装置等の他の装置を制御してもよい。
【0032】
本実施例におけるコンクリート壁は、厚さが１ｍ以上、密度が３ｇ／ｃ．ｃ．のホウ素含有重晶石コンクリート壁であり、ホウ素含有のコンクリートは、より優れた中性子吸収性能を有し、コンクリートの放射遮蔽効果を向上させる以外に、コンクリート中の金属材料が受ける中性子曝露量を低減することができる。理解できるように、他の厚さ又は密度を有するか又は他の材料に置き換えられてもよく、異なる部分のコンクリート壁の厚さ、密度又は材料は異なってもよい。理解できるように、本発明は、更に他のタイプの中性子照射システムに適用することができ、他の放射線照射システム、例えば、陽子療法システム、重イオン療法システム等に適用することもでき、この場合に中性子生成装置は、他の放射線生成装置に置き換えられてもよく、コンクリートの材料は必要に応じて置き換えられてもよく、治療台は、他の被照射体の載置台であってもよい。
【0033】
以上に本発明の例示的な具体的な実施形態を説明して、当業者が本発明を理解することを容易にするが、明らかに、本発明は具体的な実施形態の範囲に限定されず、当業者にとって、様々な変化が添付の特許請求の範囲で限定かつ決定される本発明の精神及び範囲内にあれば、これらの変化が明らかで、いずれも本発明の特許請求の範囲内にある。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【国際調査報告】