Neutron irradiation system

本発明は、中性子線照射システムに関する。

がん治療等における放射線治療の１つとして、中性子線の照射によりがん治療を行う硼素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：BoronNCT）がある。 従来、この硼素中性子捕捉療法を行うための中性子線照射システム（ＢＮＣＴシステム）が開発されており、例えば特許文献１には、荷電粒子線が照射されて中性子線を発生させる中性子線発生部（ターゲット）と、照射する中性子線を収束させる中性子線収束部と、患者等の被照射体を載置する載置台と、を備えたものが開示されている。 この特許文献１に記載された中性子線照射システムでは、中性子線発生部で発生させた中性子線を、中性子線収束部を介して載置台上の被照射体へと照射することが図られている。 また、この中性子線照射システムでは、減速体を含む収容部によって中性子線発生部が収容されて構成されている。

ここで、上記中性子線照射システムを用いて被照射体へ中性子線を照射する場合、例えば中性子線の照射直後においては，中性子線発生部、収容部、及び中性子線収束部が比較的放射化していることが多く、載置台に医師等が近寄るためには、かかる放射化が減衰するのを待つ必要がある。 よって、上記中性子線照射システムでは、作業効率が低くなってしまうおそれがある。

そこで、本発明は、作業効率を高めることができる中性子線照射システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る中性子線照射システムは、被照射体へ中性子線を照射する中性子線照射システムであって、荷電粒子線が照射されて中性子線を発生させる中性子線発生部と、減速体を少なくとも含み、中性子線発生部を収容する収容部と、被照射体へ照射する中性子線を収束させる中性子線収束部と、被照射体を載置する載置台と、中性子線発生部、収容部及び中性子線収束部に対して載置台を接近及び離間するように相対移動させる相対移動手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の中性子線照射システムでは、例えば中性子線の照射直後においても、放射化した中性子線発生部、収容部及び中性子線収束部に対して載置台を離間させることで、放射化の悪影響を受けずに載置台に医師等が近寄ることが可能となり、放射化が減衰するのを待つ必要性を低減することができる。 よって、本発明によれば、作業効率を高めることが可能となる。

また、中性子線発生部と載置台とを中性子線の照射時における位置関係に対して互いに離間させた状態にて中性子線発生部と載置台との間に配置される第１放射線遮蔽扉を備えたことが好ましい。 これにより、中性子線発生部と載置台との間で、放射線を効果的に遮蔽することができる。

また、相対移動手段は、中性子線発生部と中性子線収束部とを互いに接近及び離間するように相対移動させることが好ましい。 この場合、例えば中性子線発生部から載置台上の被照射体を離した状態で、被照射体と中性子線収束部との位置合わせを行うことができる。

このとき、中性子線発生部と中性子線収束部とを中性子線の照射時における位置関係に対して互いに離間させた状態にて中性子線発生部と中性子線収束部との間に配置される第２放射線遮蔽扉を備えたことが好ましい。 これにより、中性子線発生部と載置台との間で、放射線を効果的に遮蔽することができる。

また、上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、相対移動手段は、レールを含む構成が挙げられる。

また、収容部を埋め込むように収容する放射線遮蔽壁を備えたことが好ましい。 この場合、中性子線発生部からの意図しない放射線が被照射体側に及ばないように放射線を効果的に遮蔽することができる。

また、相対移動手段は、中性子線発生部と収容部とを互いに接近及び離間するように相対移動させることが好ましい。 この場合、メンテナンスの際、相対移動手段によって中性子線発生部と収容部とを互いに離間するよう相対移動させることで、中性子線発生部及び収容部に容易にアクセスすることが可能となり、例えば周辺部位や機器を取り外すことなく簡便に収容部の保守又は交換等を行うことができる。 よって、中性子線照射システムのメンテナンスを容易に行うことが可能となる。

このとき、中性子線発生部は、設置床に固定されており、相対移動手段は、収容部を設置床に対し移動させることで、中性子線発生部と収容部とを相対移動させることが好ましい。 この場合、中性子線発生部に照射される荷電粒子線のビーム長を縮小させてシステムを小型化させることが容易になる。

本発明によれば、作業効率を高めることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る中性子線照射システムの構成を示す図である。

図１の中性子線照射システムにおける中性子線生成ユニット及び治療台を示す断面斜視図ある。

（ａ）は図１の中性子線照射システムのメンテナンス時を示す図、（ｂ）は図３（ａ）の続きを示す図である。

（ａ）は図１の中性子線照射システムの動作を説明するための図、（ｂ）は図４（ａ）の続きを示す図である。

（ａ）は図４（ｂ）の続きを示す図、（ｂ）は図５（ａ）の続きを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。 なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 また、「上流」「下流」の語は、出射する荷電粒子線及び中性子線の上流（サイクロトロン側）、下流（被照射体側）をそれぞれ意味している。

図１は、本発明の一実施形態に係る中性子線照射システムの構成を示す図である。 図１に示すように、中性子線照射システム１は、例えば、中性子捕捉療法を用いたがん治療などを行うために用いられる装置であり、患者等の被照射体３４へ中性子線Ｎを照射する。

この中性子線照射システム１は、サイクロトロン１０を備え、サイクロトロン１０は、陽子等の荷電粒子を加速して、陽子線（陽子ビーム）を荷電粒子線Ｐとして作り出す。 ここでのサイクロトロン１０は、例えば、ビーム半径４０ｍｍ、６０ｋＷ（＝３０ＭｅＶ×２ｍＡ）の荷電粒子線Ｐを生成する能力を有している。

サイクロトロン１０から取り出された荷電粒子線Ｐは、水平型ステアリング１２、４方向スリット１４、水平垂直型ステアリング１６、四重極電磁石１８，１９，２０、９０度偏向電磁石２２、四重極電磁石２４、水平垂直型ステアリング２６、四重極電磁石２８、４方向スリット３０を順次に通過し、中性子線生成ユニット１００に導かれる。 この荷電粒子線Ｐは、中性子線生成ユニット１００においてターゲット（中性子線発生部）Ｔに照射され、これにより、中性子線Ｎが発生される。 そして、中性子線Ｎは、治療台（載置台）３２上の被照射体３４へ照射される（図５参照）。

水平型ステアリング１２、水平垂直型ステアリング１６，２６は、例えば電磁石を用いて荷電粒子線Ｐのビームの軸調整を行うものである。 同様に、四重極電磁石１８，１９，２０，２４，２８は、例えば電磁石を用いて荷電粒子線Ｐのビームの発散を抑制するものである。 ４方向スリット１４，３０は、端のビームを切ることにより、荷電粒子線Ｐのビームの位置を検出するものである。

９０度偏向電磁石２２は、荷電粒子線Ｐの進行方向を９０度偏向するものである。 なお、９０度偏向電磁石２２には、切替部３６が設けられており、切替部３６によって荷電粒子線Ｐを正規の軌道から外してビームダンプ３８に導くことが可能になっている。 ビームダンプ３８は、治療前などにおいて荷電粒子線Ｐの出力確認を行う。

図２は図１の中性子線照射システムにおける中性子線生成ユニット及び治療台を示す断面斜視図、図３は図１の中性子線照射システムのメンテナンス時を示すフロー図、図４，５は図１の中性子線照射システムの動作を説明するためのフロー図である。 図２に示すように、中性子線生成ユニット１００は、荷電粒子線Ｐが照射されて中性子線Ｎを発生させるターゲットＴと、ターゲットＴを収容する収容部１０２と、中性子線Ｎを収束させる収束部（中性子線収束部）１０４と、を備えている。

ターゲットＴは、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）により形成され、直径１６０ｍｍの円板状を成している。 このターゲットＴは、荷電粒子線Ｐを通すビームダクト１０６の下流端部に配設されている。 ビームダクト１０６は、中性子線生成ユニット１００を設置する設置床Ｆに固定され、設置床Ｆに対し相対移動不能に構成されている。 つまり、ターゲットＴについても、設置床Ｆに対し相対移動不能で固定されている。

収容部１０２は、減速体１０８及び遮蔽材１１０を含んで構成されている。 減速体１０８は、ターゲットＴで発生された中性子線Ｎを減速させるものであり、例えば異なる複数の材料から成る積層構造とされている。 遮蔽材１１０は、減速体１０８を覆うよう設けられており、中性子線Ｎ及び該中性子線Ｎの発生に伴って生じたガンマ線等の放射線（以下、単に「放射線」という）を、外部へ放出されないよう反射／吸収して遮蔽する。

この収容部１０２では、上述したように、ターゲットＴが内部に収容されている。 具体的には、収容部１０２にて上流側に開口する開口１０２ａが形成され、この開口１０２ａ内にビームダクト１０６の下流端部が配置されることで、収容部１０２にターゲットＴが囲まれるよう収容されている。

収束部１０４は、照射する中性子線Ｎを収束させて当該中性子線Ｎの照射範囲を調整するものであり、中性子線Ｎのビーム路において収容部１０２よりも下流側に配置されている。 この収束部１０４は、コリメータ１０４ｘを含んで構成されている。 治療台３２は、被照射体３４（図５参照）を載置するものであり、中性子線Ｎのビーム路において収束部１０４よりも下流側に配置されている。

ここで、本実施形態の収容部１０２、収束部１０４及び治療台３２は、設置床Ｆに敷設された複数のレール１１４に沿って、それぞれ移動可能に構成されている。 すなわち、収容部１０２、収束部１０４及び治療台３２それぞれの下端部に設けられた車輪やスライダ等の摺動部１１６が、中性子線Ｎの照射方向（ビーム軸方向）に沿って延びるレール１１４に係合されている。 そして、例えばモータ等の駆動部１１７によって摺動部１１６が駆動され、収容部１０２、収束部１０４及び治療台３２がレール１１４上をそれぞれ移動可能とされている。 これにより、収容部１０２、収束部１０４及び治療台３２は、レール１１４に沿って設置床Ｆ上を独立して移動可能とされている。

その結果、収容部１０２、収束部１０４及び治療台３２は、ターゲットＴに対して、中性子線Ｎの照射方向に沿って接近及び離間するように相対移動可能とされている。 すなわち、治療台３２にあっては、ターゲットＴ、収容部１０２及び収束部１０４に対して、中性子線Ｎの照射方向に沿って接近及び離間可能となっている。 また、ここでは、収容部１０２、収束部１０４及び治療台３２は、上記のように独立して移動可能であることから、中性子線Ｎの照射方向に沿って互いに接近及び離間するように相対移動可能となっている。

よって、中性子線照射システム１のメンテナンスの際、図３（ａ），（ｂ）に示すように、収容部１０２をターゲットＴに対し離間するようレール１１４に沿って相対移動させることで、ターゲットＴ（ビームダクト１０６）を収容部１０２に非収容の状態にし、ターゲットＴ及び収容部１０２に容易にアクセスすることが可能となる。 従って、例えば周辺部位や周辺機器を取り外すことなく簡便に収容部１０２の保守又は交換等を行うことができ、中性子線照射システム１のメンテナンスを容易に行うことが可能となる。

特に、本実施形態では、上述したように、収束部１０４及び治療台３２についてもターゲットＴに対して相対移動可能とされている。 よって、メンテナンスの際、収束部１０４及び治療台３２もターゲットＴに対し離間するよう相対移動させることで、ターゲットＴ及び収容部１０２に一層容易にアクセスすることが可能となり、かかるメンテナンスを一層容易に行うことができる。

図２に戻り、中性子線照射システム１は、放射線を遮蔽するためのものとして、放射線遮蔽壁１１２と、第１及び第２放射線遮蔽扉１１８，１２０（図４参照）と、を備えている。 放射線遮蔽壁１１２は、その内部に収容部１０２を埋め込むよう収容する。 具体的には、放射線遮蔽壁１１２における収容部１０２の外形に沿った形状の貫通孔１１２ｘ内に、収容部１０２の全体を嵌め込むようにして配置し収容する。

図５（ｂ）に示すように、第１放射線遮蔽扉１１８は、ターゲットＴと治療台３２とを中性子線Ｎの照射時における位置関係（図４（ａ）参照）に対し互いに離間させた状態において、これらの間に配置されるよう開閉される。 また、図４（ｂ）に示すように、第２放射線遮蔽扉１２０は、ターゲットＴと収束部１０４とを中性子線Ｎの照射時における位置関係（図４（ａ）参照）に対し互いに離間させた状態において、これらの間に配置されるよう開閉される。 ここでの第１及び第２放射線遮蔽扉１１８，１２０は、鉛（Ｐｂ）等で形成されている。

次に、中性子線照射システム１の動作について説明する。 例えば図４（ａ）に示す初期状態の中性子線照射システム１にて、まず、図４（ｂ）に示すように、収束部１０４及び治療台３２を、ターゲットＴに対し所定距離以上離間するようにレール１１４に沿って相対移動させる。 そして、第２放射線遮蔽扉１２０を閉とすると共に、被照射体３４を治療台３２上に載せ、その後、収束部１０４と被照射体３４との間の位置合わせを行う。 なお、上記所定距離は、例えばターゲットＴ周辺の放射線の影響が極めて小さくなるような距離としている（以下の所定距離について同様）。

続いて、図５（ａ）に示すように、第２放射線遮蔽扉１２０を開とすると共に、収束部１０４及び治療台３２を、上記位置合わせの状態を保持したままターゲットＴに対し接近するようにレール１１４に沿って相対移動させる。 これにより、ターゲットＴ、収束部１０４及び治療台３２を、被照射体３４に中性子線Ｎが適正に照射される位置関係とする。 そして、サイクロトロン１０（図１参照）を作動させて荷電粒子線ＰをターゲットＴに照射することにより中性子線Ｎを発生させ、この中性子線Ｎを収束部１０４を介して被照射体３４へ照射する。

続いて、中性子線Ｎの照射後、図５（ｂ）に示すように、治療台３２をターゲットＴ、収容部１０２及び収束部１０４に対し所定距離以上離間するようにレール１１４に沿って相対移動させる。 そして、第１放射線遮蔽扉１１８を閉とする。 以上により、中性子線照射システム１の動作が終了することとなる。

以上、本実施形態の中性子線照射システム１では、中性子線Ｎの照射後にて治療台３２をターゲットＴ、収容部１０２及び収束部１０４に対して所定距離以上離間させている。 よって、中性子線Ｎの照射後、放射化の悪影響を受けずに治療台３２の下に医師や作業員等（以下、「医師等」という）が直ちに近寄ることが可能となり、かかる放射化が減衰するのを待つ必要性を低減することができる。 その結果、本実施形態によれば、中性子線照射システム１の作業効率（治療効率）を高めることが可能となる。 また、このように照射後に治療台３２を離間させることで、ターゲットＴ周辺の残留放射線の影響が被照射体３４に及ぶのも抑制することができる。

そして、この中性子線Ｎの照射後には、第１放射線遮蔽扉１１８が閉じられてターゲットＴ及び治療台３２間に配置されることから（図５（ｂ）参照）、ターゲットＴと治療台３２との間で放射線を効果的に遮蔽し、ターゲットＴ周辺の残留放射線の影響が被照射体３４に及ぶのを一層抑制することができる。

また、本実施形態では、上述したように、ターゲットＴと収束部１０４とについても互いに接近及び離間するように相対移動可能であり、中性子線Ｎの照射前にてターゲットＴから被照射体３４を離した状態で、被照射体３４（治療台３２）と収束部１０４との位置合わせが行われている。 よって、かかる位置合わせの際、ターゲットＴ周辺の残留放射線の影響が被照射体３４に及ぶのを抑制することができる。

そして、この中性子線Ｎの照射前には、第２放射線遮蔽扉１２０が閉じられてターゲットＴ及び収束部１０４間に配置されることから（図４（ｂ）参照）、ターゲットＴと収束部１０４との間で放射線を効果的に遮蔽し、ターゲットＴ周辺の残留放射線の影響が被照射体３４に及ぶのを一層抑制することができる。

また、本実施形態では、上述したように、収容部１０２が埋め込まれるように放射線遮蔽壁１１２によって収容されている。 よって、ターゲットＴからの意図しない放射線が被照射体３４側に及ばないように当該放射線を効果的に遮蔽することができる。 例えば、開口１０２ａから下流側へ向かって収容部１０２外へ放出された放射線が、回り込むように上流側へと進行して被照射体３４に及ぶのを抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、上述したように、ターゲットＴと収容部１０２とを互いに接近及び離間するように相対移動させる相対移動手段として、レール１１４、摺動部１１６及び駆動部１１７を有している。 よって、メンテナンスの際、ターゲットＴと収容部１０２とを互いに離間するよう相対移動することでターゲットＴ及び収容部１０２に容易にアクセスすることができる。 その結果、中性子線照射システム１のメンテナンス容易化が実現可能となり、作業時間の短縮化が可能となる。 さらに、例えば収容部１０２に医師等がアクセスする場合、ターゲットＴから離れることになるため、ターゲットＴ周辺の残留放射線が医師等に及ぶのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上述したように、ターゲットＴが設置床Ｆに固定されており、収容部１０２を設置床Ｆに対し移動させてターゲットＴと収容部１０２とを相対移動させている。 よって、例えばサイクロトロン１０の配置上の制約又はメンテナンスの際の制約を低減でき、ターゲットＴに照射される荷電粒子線Ｐのビーム長を縮小させることが容易になる。 その結果、中性子線照射システム１を容易に小型化させることが可能となる。

以上において、レール１１４、摺動部１１６及び駆動部１１７が相対移動手段を構成する。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上記実施形態では、ターゲットＴを固定し当該ターゲットＴに対して収容部１０２を移動させているが、収容部１０２を固定し当該収容部１０２に対してターゲットＴを移動させてもよい。 同様に、収束部１０４を固定し当該収束部１０４に対してターゲットＴを移動させてもよく、治療台３２を固定し当該治療台３２に対してターゲットＴを移動させてもよい。

また、上記実施形態では、相対移動手段がレール１１４、摺動部１１６及び駆動部１１７を含んで構成されているが、これに限定されるものではなく、相対移動手段としては、種々のものを採用することできる。

また、上記実施形態では、第１及び第２放射線遮蔽扉１１８，１２０を備えているが、これに代えて、第１及び第２放射線遮蔽扉１１８，１２０双方の機能を合わせ持つような１つの放射線遮蔽扉を備えてもよい。 また、ターゲットＴとしては、ベリリウムに限定されず、リチウム（Ｌｉ）、タンタル（Ｔａ）やタングステン（Ｗ）等を用いてもよい。

また、上記実施形態では、ターゲットＴ、収容部１０２及び収束部１０４についても互いに相対移動可能に構成されているが、これらが互いに相対移動しない場合もあり、要は、ターゲットＴ、収容部１０２及び収束部１０４に対し治療台３２を相対移動させればよい。

１…中性子線照射システム、３２…治療台（載置台）、３４…被照射体、１０２…収容部、１０４…収束部（中性子線収束部）、１０８…減速体、１１２…放射線遮蔽壁、１１４…レール（相対移動手段）、１１６…摺動部（相対移動手段）、１１７…駆動部（相対移動手段）、１１８…第１放射線遮蔽扉、１２０…第２放射線遮蔽扉、Ｆ…設置床、Ｎ…中性子線、Ｐ…荷電粒子線、Ｔ…ターゲット（中性子線発生部）。