JP2014190754A - 中性子線量測定装置及び中性子捕捉療法装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照射中に中性子線の線量を測定できると共に、検出器による中性子線の照射精度の低下を抑制できる中性子線量測定装置及び中性子捕捉療法装置を提供する。
【解決手段】本発明は、中性子線Ｎの線量を測定する中性子線量測定装置１０であって、中性子線Ｎが通過する開口Ｔを有する第１のシンチレータ２１と、第１のシンチレータ２１を外側から囲むように設けられた第２のシンチレータ２２と、第１のシンチレータ２１の検出結果及び第２のシンチレータ２２の検出結果に基づいて、開口Ｔを通過した中性子線Ｎの線量を算出する制御部Ｓと、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、中性子線量測定装置及び中性子捕捉療法装置に関する。

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腫瘍の治療を行う中性子捕捉療法がある。中性子捕捉療法では、患者へ腫瘍集積性を持たせた中性子捕捉元素化合物を事前に投与する。その後、患者の腫瘍に対して中性子を照射することにより、中性子と中性子捕捉元素化合物が反応して放射線が発生し、腫瘍の治療が行われる。

中性子捕捉療法においては、適切な線量の中性子線を腫瘍に照射する必要がある。このような中性子線の線量測定に関する技術文献として、例えば、特開２００４-２３３１６８号公報が知られている。この公報には、患者の患部の表面等に金線を装着し、中性子線の照射後に金線の一部を引き抜いて金線の放射化量を測定することにより、照射された中性子線の線量を測定する方法が示されている。

特開２００４-２３３１６８号公報

中性子捕捉療法においては、照射中に中性子線の線量を測定することが強く求められている。しかしながら、前述した従来の測定方法では、中性子線の照射後にしか、線量を測定することができなかった。また、前述した従来の測定方法では、中性子線の照射野上に金線を配置するため、金線の影響により中性子線の照射精度が低下する（計画通りの線量にならない）という問題もあった。

そこで、本発明は、照射中に中性子線の線量を測定できると共に、検出器の配置による中性子線の照射精度の低下を避けることができる中性子線量測定装置及び中性子捕捉療法装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、中性子線の線量を測定する中性子線量測定装置であって、中性子線が通過する開口を有する第１の中性子検出器と、第１の中性子検出器を外側から囲むように設けられた第２の中性子検出器と、第１の中性子検出器の検出結果及び第２の中性子検出器の検出結果に基づいて、開口を通過した中性子線の線量を算出する算出手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る中性子線量測定装置によれば、中性子線が通過する開口を有する第１の中性子検出器を外側（開口の反対側）から囲むように第２の中性子検出器が設けられているので、各検出器の開口からの距離（半径）と各検出器が検出した線量の関係から、開口を通過した中性子線の線量を算出することが可能となり、照射中に中性子線の線量の測定を行うことができる。しかも、この中性子線量測定装置によれば、患者の腫瘍等に向かう中性子線は検出器に妨げられることなく開口を通過するので、検出器の配置による中性子線の照射精度の低下を避けることができる。

また、本発明に係る中性子線量測定装置において、第１の中性子検出器は、開口を通過する中性子線の進行方向から見て円環形状をなしていてもよい。
この中性子線量測定装置によれば、開口中心から所定の半径を有する円環形状に第１の中性子検出器を構成することで、第１の中性子検出器の半径（開口からの距離）と第１の中性子検出器が検出した線量の関係がシンプルとなり、開口を通過した中性子線の線量測定に関する演算を容易にすることができる。

或いは、本発明に係る中性子線量測定装置において、第１の中性子検出器は、開口を通過する中性子線の進行方向から見て、多角形状の開口を有するフレーム形状をなしていてもよい。
この中性子線量測定装置によれば、第１の中性子検出器を多角形状の開口を有するフレーム形状とすることで、構成を簡素化できるため製造が容易になる。また、この中性子線量測定装置によれば、例えば、棒状の検出素子を複数組み合わせて容易に第１の中性子検出器を構成することができる。

また、本発明に係る中性子線量測定装置において、第１の中性子検出器は、開口を形成する複数の検出素子を有し、複数の検出素子のうち少なくとも一つは、開口を通過する中性子線の進行方向と直交する方向に移動可能であってもよい。
この中性子線量測定装置によれば、開口を形成する複数の検出素子から第１の中性子検出器を構成しているので、少なくとも一つの検出素子を中性子線の進行方向と直交する方向に移動させることで、開口の大きさを調整することができる。これにより、患者の患部に合わせて異なる大きさの照射野を形成する際に、第１の中性子検出器の開口を適切に調整することで、中性子線の照射野を妨げることなく十分な精度で線量及び線量分布の算出を行うことができる。

本発明に係る中性子捕捉療法装置は、上述した何れかの中性子線量測定装置を備えることを特徴とする。
この中性子捕捉療法装置によれば、第１の中性子検出器の開口を通過した中性子線の線量を算出することが可能となり、照射中に中性子線の線量の測定を行うことができる。しかも、この中性子捕捉療法装置によれば、患者などの被照射体へ向かう中性子線は開口を通過するので、検出器が照射の妨げとならず、検出器の配置による中性子線の照射精度の低下を避けることができる。

本発明に係る中性子捕捉療法装置においては、中性子線の照射野を整形するコリメータを更に備え、中性子線量測定装置の第１の中性子検出器及び第２の中性子検出器は、コリメータの下流側に配置されていてもよい。
この中性子捕捉療法装置によれば、中性子線量測定装置の第１の中性子検出器及び第２の中性子検出器がコリメータの下流側に配置されているので、第１の中性子検出器及び第２の中性子検出器がコリメータの上流側に配置されている場合と比べて、測定後にコリメータによる照射野の整形で線量が低減することがない上、より患者に近い位置で中性子線の線量を測定することができるので、患者に照射される中性子線の線量を精度良く測定することができる。また、第１の中性子検出器及び第２の中性子検出器に中性子線が過剰に入射することが避けられる。

本発明に係る中性子線量測定装置及び中性子捕捉療法装置によれば、照射中に中性子線の線量を測定できると共に、検出器の配置による中性子線の照射精度の低下を避けることができる。

第１の実施形態に係る中性子捕捉療法装置を示す概略断面図である。 第１の実施形態に係る中性子線量測定装置を示す図である。 開口Ｔを通過する中性子線Ｎを説明するための図である。 開口Ｔを通過した中性子線Ｎの線量の測定を説明するためのグラフである。 第２の実施形態に係る中性子線量測定装置を示す斜視図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１に示されるように、第１の実施形態に係る中性子捕捉療法装置１は、ホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：Boron Neutron Capture Therapy）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、ホウ素（^１０Ｂ）が投与された患者５０の腫瘍Ｆへ中性子線Ｎを照射する。

中性子捕捉療法装置１は、サイクロトロン２を備えている。サイクロトロン２は、陰イオン等の荷電粒子を加速して、荷電粒子線Ｒを作り出す加速器である。このサイクロトロン２は、例えば、ビーム半径４０ｍｍ、６０ｋＷ（＝３０ＭｅＶ×２ｍＡ）の荷電粒子線Ｒを生成する能力を有している。なお、加速器は、サイクロトロンに限られず、シンクロトロンやシンクロサイクロトロン、ライナックなどであってもよい。

サイクロトロン２から出射された荷電粒子線Ｒは、ビームダクト３を通り、ターゲット６へ向かって進行する。このビームダクト３に沿って複数の四極電磁石４及び走査電磁石５が設けられている。複数の四極電磁石４は、例えば電磁石を用いて荷電粒子線Ｒのビーム軸調整を行うものである。また、走査電磁石５は、荷電粒子線Ｒを走査し、ターゲット６に対する荷電粒子線Ｒの照射制御を行うものである。この走査電磁石５は、荷電粒子線Ｒのターゲット６に対する照射位置を制御する。

中性子捕捉療法装置１は、荷電粒子線Ｒをターゲット６に照射することにより中性子線Ｎを発生させ、患者５０に向かって出射する。中性子捕捉療法装置１は、ターゲット６、遮蔽体７、減速材８、コリメータ９、及び中性子線量測定装置１０を備えている。

また、中性子捕捉療法装置１は、制御部（算出手段）Ｓを備えている。制御部Ｓは、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等からなる電子制御ユニットであり、中性子捕捉療法装置１を総合的に制御する。

制御部Ｓは、ターゲット６に照射される荷電粒子線Ｒの電流値（すなわち、電荷、照射線量率）をリアルタイムで測定する電流モニタＭを備えている。電流モニタＭとしては、例えば、荷電粒子線Ｒに影響を与えずに測定可能な非破壊型のＤＣＣＴ［Direct Current Current Transformer］が用いられる。

ターゲット６は、荷電粒子線Ｒの照射を受けて中性子線Ｎを発生するものである。ここでのターゲット６は、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）やリチウム（Ｌｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）により形成され、直径１６０ｍｍの円板状を成している。

遮蔽体７は、発生させた中性子線Ｎ、及び当該中性子線Ｎの発生に伴って生じたガンマ線等を外部へ放出されないよう遮蔽するものである。減速材８は、中性子線Ｎのエネルギーを減速（減衰）させるものであり、遮蔽体７の内部に設けられている。減速材８は、中性子線Ｎに含まれる速中性子を主に減速させる第１の減速材８Ａと、中性子線Ｎに含まれる熱外中性子を主に減速させる第２の減速材８Ｂと、からなる積層構造を有している。

コリメータ９は、中性子線Ｎの照射野（中性子線Ｎの進行方向に直交する平面における照射範囲）を整形するものであり、中性子線Ｎが通過する開口９ａを有している。ターゲット６で発生した中性子線Ｎは、減速材８を通り抜けた後、このコリメータ９の開口９ａを一部が通過することで所定の照射野に整形される。

中性子線量測定装置１０は、治療台５１上の患者５０に照射される中性子線Ｎの線量及び線量分布を測定する装置である。ここで、図２は中性子線量測定装置１０を示す図である。図２に示す中性子線量測定装置１０は、中性子線Ｎの入射により発光するシンチレータ部２０と、シンチレータ部２０で生じた光を伝達するライトガイド部３０と、ライトガイド部３０により伝達された光を検出して電気信号を出力する光検出部４０と、を備えている。

シンチレータ部２０は、入射した中性子線Ｎを光に変換する蛍光体である。シンチレータ部２０は、コリメータ９の下流側（中性子線Ｎの進行方向における下流側）に配置されている。シンチレータ部２０は、入射した中性子線Ｎの線量に応じて内部結晶が励起状態となり、シンチレーション光を発生させる。

シンチレータ部２０は、円環形状に形成されており、その中央に開口Ｔを有している。開口Ｔは、コリメータ９の開口９ａより大きく形成されている。コリメータ９の開口９ａを通過した中性子線Ｎは、この開口Ｔを通過して患者５０へ向かう。図２に開口Ｔを通過する中性子線Ｎの進行方向Ｎ_Ｆを示す。進行方向Ｎ_Ｆは、開口Ｔを通過する中性子線Ｎの主たる進行方向を示しており、実際には様々な角度に進む中性子線Ｎが存在する。なお、特許請求の範囲における中性子線の進行方向とは、中性子線Ｎの主たる進行方向を意味している。中性子線Ｎの主たる進行方向とは、ターゲット６に照射される際の荷電粒子線Ｒの進行方向（正確には、走査電磁石５で何も走査しなかったときの荷電粒子線Ｒの進行方向）である。

ライトガイド部３０は、シンチレータ部２０で生じた光を伝達する部材である。ライトガイド部３０は、例えば、フレキシブルな光ファイバーの束などから構成されている。

光検出部４０は、ライトガイド部３０を通じてシンチレータ部２０で生じた光を検出し、電気信号を出力するものである。光検出部４０には、例えば光電子増倍管や光電管など各種の光検出機器を採用することができる。光検出部４０は、制御部Ｓと接続されており、光検出時に電子信号を制御部Ｓに出力する。

図３は、開口Ｔを通過する中性子線Ｎを説明するための図である。図３に示されるように、中性子線Ｎは、コリメータ９の開口９ａを通り抜けて照射野が整形された後も、進行と共に径方向（進行方向Ｎ_Ｆと直交する方向）に拡散するため、中性子線Ｎの一部はシンチレータ部２０に設けられた開口Ｔを通り抜けずにシンチレータ部２０へと入射する。シンチレータ部２０に中性子線Ｎが入射し、シンチレータ部２０の内部結晶が励起状態になると、中性子線Ｎの線量に応じた光が生じ、ライトガイド部３０を通じて光検出部４０に光が検出される。光検出部４０は、検出した光に応じて電気信号を制御部Ｓに出力する。

続いて、図２を参照してシンチレータ部２０、ライトガイド部３０、及び光検出部４０の構成について説明する。図２に示されるように、シンチレータ部２０は、４つのシンチレータ２１〜２４から構成されている。シンチレータ２１〜２４は、それぞれが開口Ｔを通過する中性子線Ｎの進行方向Ｎ_Ｆから見て円環形状をなす部材である。シンチレータ２１〜２４は、進行方向Ｎ_Ｆに直交する平面内で同心円状に配置されている。なお、円環形状は正円の環形状に限られず、長円や楕円等の環形状も含まれる。

シンチレータ２１〜２４は、第１のシンチレータ２１、第２のシンチレータ２２、第３のシンチレータ２３、第４のシンチレータ２４の順に大きな半径を有している。なお、シンチレータ２１〜２４の径方向の厚さは、同じであってもよく、異なっていてもよい。シンチレータ２１〜２４には、^６Ｌｉガラスシンチレータ、ＬｉＣＡＦシンチレータ、^６ＬｉＦを塗布したプラスチックシンチレータ、^６ＬｉＦ／ＺｎＳシンチレータ等を採用できる。なお、シンチレータ２１〜２４は、必ずしも同種のシンチレータである必要はない。

第１のシンチレータ２１は、最も半径の円環形状の小さいシンチレータである。この第１のシンチレータ２１の中央に開口Ｔが形成されている。第１のシンチレータ２１は、ライトガイド部３０を構成する第１のライトガイド３１と接続されている。この第１のライトガイド３１は、光検出部４０を構成する第１の光検出器４１と接続されている。中性子線Ｎが第１のシンチレータ２１に入射すると、第１のシンチレータ２１内で生じた光が第１のライトガイド３１を通じて第１の光検出器４１に検出され、電気信号が制御部Ｓに出力される。

第２のシンチレータ２２は、第１のシンチレータ２１を外側から囲むように設けられた円環形状のシンチレータである。第２のシンチレータ２２は、第１のシンチレータ２１の外周に沿って配置されており、その内周面は第１のシンチレータ２１の外周面と接している。第２のシンチレータ２２と第１のシンチレータ２１との間は遮光されており、第１のシンチレータ２１の光は第２のシンチレータ２２に侵入しない。なお、第１のシンチレータ２１及び第２のシンチレータ２２は、互いに離間して所定の隙間を形成するように設けられていてもよい。

第２のシンチレータ２２は、ライトガイド部３０を構成する第２のライトガイド３２と接続されている。この第２のライトガイド３２は、光検出部４０を構成する第２の光検出器４２と接続されている。中性子線Ｎが第２のシンチレータ２２に入射すると、第２のシンチレータ２２内で生じた光が第２のライトガイド３２を通じて第２の光検出器４２に検出され、電気信号が制御部Ｓに出力される。第１のシンチレータ２１及び第２のシンチレータ２２は、それぞれ特許請求の範囲に記載の第１の中性子検出器及び第２の中性子検出器に相当する。

第３のシンチレータ２３は、第２のシンチレータ２２を外側から囲むように設けられた円環形状のシンチレータである。第３のシンチレータ２３は、第２のシンチレータ２２の外周に沿って配置されており、その内周面は第２のシンチレータ２２の外周面と接している。第３のシンチレータ２３と第２のシンチレータ２２との間は遮光されており、第２のシンチレータ２２の光は第３のシンチレータ２３に侵入しない。なお、第２のシンチレータ２２及び第３のシンチレータ２３は、互いに離間して所定の隙間を形成するように設けられていてもよい。

第３のシンチレータ２３は、ライトガイド部３０を構成する第３のライトガイド３３と接続されている。この第３のライトガイド３３は、光検出部４０を構成する第３の光検出器４３と接続されている。中性子線Ｎが第３のシンチレータ２３に入射すると、第３のシンチレータ２３内で生じた光が第３のライトガイド３３を通じて第３の光検出器４３に検出され、電気信号が制御部Ｓに出力される。

同様に、第４のシンチレータ２４は、第３のシンチレータ２３を外側から囲むように設けられた最も半径の大きい円環形状のシンチレータである。第４のシンチレータ２４は、第４のシンチレータ２４の外周に沿って配置されており、その内周面は第４のシンチレータ２４の外周面と接している。第４のシンチレータ２４と第３のシンチレータ２３との間は遮光されており、第３のシンチレータ２３の光は第４のシンチレータ２４に侵入しない。なお、第３のシンチレータ２３及び第４のシンチレータ２４は、互いに離間して所定の隙間を形成するように設けられていてもよい。

第４のシンチレータ２４は、ライトガイド部３０を構成する第４のライトガイド３４と接続されている。この第４のライトガイド３４は、光検出部４０を構成する第４の光検出器４４と接続されている。中性子線Ｎが第４のシンチレータ２４に入射すると、第４のシンチレータ２４内で生じた光が第４のライトガイド３４を通じて第４の光検出器４４に検出され、電気信号が制御部Ｓに出力される。

このように構成された中性子線量測定装置１０では、開口Ｔの周囲のシンチレータ２１〜２４に入射した中性子線Ｎの中性子数を検出し、各シンチレータ２１〜２４の半径（開口Ｔの中心からの距離）と各シンチレータ２１〜２４が検出した中性子数の関係に基づいて、開口Ｔを通過した中性子線Ｎの線量及び線量分布を算出（測定）する。

なお、シンチレータ２１〜２４は、互いに取り外し可能に構成されている。例えば、開口Ｔを大きくしたい場合には、第１のシンチレータ２１を外すことで、第２のシンチレータ２２の内側を新たな開口Ｔとすることができる。その他、シンチレータの数は四つに限られず、二つ以上であればよく、五つ以上設けてもよい。

図４は、開口Ｔを通過した中性子線Ｎの線量の算出（測定）を説明するためのグラフである。図４に示すグラフの縦軸は中性子数を示し、横軸はシンチレータの半径を示している。図４において、Ｐ１は第１のシンチレータ２１の検出結果、Ｐ２は第１のシンチレータ２２の検出結果、Ｐ３は第１のシンチレータ２３の検出結果、Ｐ４は第１のシンチレータ２４の検出結果である。また、開口Ｔを通過した中性子線Ｎの中性子数の算出結果をＱ１，Ｑ２として示す。

図４に示されるように、中性子線Ｎは、ビーム径の中心に近いほど中性子数が多くなり、ビーム径の中心から離れるほど中性子数が少なくなる。そこで、制御部Ｓでは、シンチレータ２１〜２４の検出結果Ｐ１〜Ｐ４に基づき、検出された中性子数と開口Ｔの中心（ビーム径の中心）からの距離に関するフィット関数を導き、このフィット関数を用いて開口Ｔを通過した中性子線Ｎの中性子数の算出結果Ｑ１，Ｑ２を取得する。制御部Ｓは、算出結果Ｑ１，Ｑ２に基づいて、開口Ｔを通過した中性子線Ｎの線量及び線量分布（開口Ｔの中心からの距離に対する中性子線Ｎの線量の分布）を得る。

なお、開口Ｔを通過した中性子線Ｎの線量及び線量分布の算出手法は、上述したものに限られない。例えば、周知の数学的手法により、シンチレータ２１〜２４の検出結果Ｐ１〜Ｐ４から算出結果Ｑ１，Ｑ２や線量等を求めてもよい。また、シンチレータ２１〜２４の検出結果Ｐ１〜Ｐ４と開口Ｔを通過した中性子線Ｎの線量等の対応関係を示すデータマップを制御部Ｓが予め記憶しており、このデータマップを利用して、開口Ｔを通過した中性子線Ｎの線量を算出してもよい。

次に、以上説明した第１の実施形態に係る中性子捕捉療法装置１（中性子線量測定装置１０）の作用効果について説明する。

第１の実施形態に係る中性子捕捉療法装置１によれば、中性子線Ｎが通過する開口Ｔを有する第１のシンチレータ２１を外側から囲むようにシンチレータ２２〜２４が設けられているので、各シンチレータ２１〜２４の半径と各シンチレータ２１〜２４が検出した中性子数の関係から、開口Ｔを通過した中性子線Ｎの線量及び線量分布を算出（測定）することが可能となる。しかも、この中性子捕捉療法装置１では、中性子線Ｎの線量及び線量分布を測定するために、中性子線Ｎの照射を止める必要がなく、照射中に中性子線Ｎの線量の測定をリアルタイムで行うことができる。更に、この中性子捕捉療法装置１によれば、患者５０の腫瘍Ｆに照射される中性子線Ｎはシンチレータ２１〜２４に妨げられることなく開口Ｔを通過するので、シンチレータ２１〜２４の配置による中性子線Ｎの照射精度の低下を抑えることができる。

また、この中性子線量測定装置１によれば、中性子線Ｎが通過する開口Ｔをシンチレータ２０が有する構成とすることで、中性子線Ｎの照射野の外側に一点，二点の中性子検出器を配置して測定する場合と比べて、中性子線Ｎの線量の測定精度を大きく向上させることができる。

また、この中性子捕捉療法装置１によれば、シンチレータ２１〜２４のそれぞれが中性子線Ｎの進行方向Ｎ_Ｆから見て開口Ｔの中心から所定の半径を有する円環形状をなしているので、各シンチレータ２１〜２４の半径（開口Ｔの中心からの距離）と各シンチレータ２１〜２４の検出結果Ｐ１〜Ｐ４の関係がシンプルとなりフィット関数等を導きやすく、開口Ｔを通過した中性子線Ｎの線量及び線量分布の測定に関する演算を容易にすることができる。

更に、この中性子捕捉療法装置１によれば、シンチレータ２１〜２４がコリメータ９の下流側に配置されているので、シンチレータ２１〜２４がコリメータ９の上流側に配置されている場合と比べて、測定後にコリメータ９による照射野の整形で中性子線Ｎの線量が低減することがない上、より患者５０に近い位置で中性子線Ｎの線量を測定できる。その結果、患者５０に照射される中性子線Ｎの線量及び線量分布を精度良く測定することができる。また、この中性子捕捉療法装置１では、シンチレータ２１〜２４がコリメータ９の下流側に配置されているので、シンチレータ２１〜２４がコリメータ９の上流側に配置されている場合と比べて、中性子線Ｎがシンチレータ２１〜２４に過剰に入射することが避けられる。

［第２の実施形態］
図５に示されるように、第２の実施形態に係る中性子捕捉療法装置は、第１の実施形態に係る中性子捕捉療法装置１と比べて、中性子線量測定装置におけるシンチレータ部６０の構成が異なっている。

図５に示す第２の実施形態に係るシンチレータ部６０は、中央に四角形状の開口Ｔを有する井桁形状（フレーム形状）に構成されている。シンチレータ部６０は、第１のシンチレータ７０、第２のシンチレータ８０、第３のシンチレータ９０、第４のシンチレータ１００を有している。これらのシンチレータ７０，８０，９０，１００は、それぞれ棒状のシンチレータ素子が井桁形状に組まれて構成されている。シンチレータ７０，８０，９０，１００は、内側（開口Ｔ側）から外側に向かって、第１のシンチレータ７０、第２のシンチレータ８０、第３のシンチレータ９０、第４のシンチレータ１００の順に設けられている。

第１のシンチレータ７０は、４つの棒状のシンチレータ素子（検出素子）７１〜７４によって井桁形状に構成されており、中央の開口Ｔを形成している。具体的には、第１のシンチレータ素子７１及び第２のシンチレータ素子７２は、所定方向（例えば水平方向）に延在して互いに平行に配置されており、第３のシンチレータ素子７３及び第４のシンチレータ素子７４は、所定方向に直交する方向（例えば鉛直方向）に延在して互いに平行に配置されている。すなわち、シンチレータ素子７１〜７４は、四角形状の開口Ｔの各辺を形成している。

シンチレータ素子７１〜７４には、それぞれライトガイド１１１〜１１４が接続されている。ライトガイド１１１〜１１４は、図示しない４つの光検出器にそれぞれ接続されており、シンチレータ素子７１〜７４で生じた光はライトガイド１１１〜１１４を通じて光検出器に伝達される。

第２のシンチレータ８０は、井桁形状の第１のシンチレータ７０を外側から囲むように設けられている。第２のシンチレータ８０は、４つの棒状のシンチレータ素子（検出素子）８１〜８４によって井桁形状に構成されており、これらのシンチレータ素子８１〜８４は第１のシンチレータ７０を構成するシンチレータ素子７１〜７４の外側（開口Ｔと反対側）に配置されている。

具体的には、第２のシンチレータ８０における第１のシンチレータ素子８１は、第１のシンチレータ素子７１の外側に沿って配置されており、第２のシンチレータ素子８２は、第２のシンチレータ素子７２の外側に沿って配置されている。同様に、第３のシンチレータ素子８３は、第３のシンチレータ素子７３の外側に沿って配置されており、第４のシンチレータ素子８４は、第４のシンチレータ素子７４の外側に沿って配置されている。

シンチレータ素子８１〜８４には、それぞれライトガイド１２１〜１２４が接続されている。ライトガイド１２１〜１２４は、図示しない４つの光検出器にそれぞれ接続されており、シンチレータ素子８１〜８４で生じた光はライトガイド１２１〜１２４を通じて光検出器に伝達される。第１のシンチレータ７０及び第２のシンチレータ８０は、それぞれ特許請求の範囲に記載の第１の中性子検出器及び第２の中性子検出器に相当する。

また、第３のシンチレータ９０は、井桁形状の第２のシンチレータ８０を外側から囲むように設けられている。第３のシンチレータ９０は、４つの棒状のシンチレータ素子（検出素子）９１〜９４によって井桁形状に構成されており、これらのシンチレータ素子９１〜９４は第２のシンチレータ８０を構成するシンチレータ素子８１〜８４の外側（開口Ｔと反対側）に配置されている。

シンチレータ素子９１〜９４には、それぞれライトガイド１３１〜１３４が接続されている。ライトガイド１３１〜１３４は、図示しない４つの光検出器にそれぞれ接続されており、シンチレータ素子９１〜９４で生じた光はライトガイド１３１〜１３４を通じて光検出器に伝達される。

同様に、第４のシンチレータ１００は、井桁形状の第３のシンチレータ９０を外側から囲むように設けられ、最も外側に位置するシンチレータである。第４のシンチレータ１００は、４つの棒状のシンチレータ素子（検出素子）１０１〜１０４によって井桁形状に構成されており、これらのシンチレータ素子１０１〜１０４は第３のシンチレータ９０を構成するシンチレータ素子９１〜９４の外側（開口Ｔと反対側）に配置されている。

シンチレータ素子１０１〜１０４には、それぞれライトガイド１４１〜１４４が接続されている。ライトガイド１４１〜１４４は、図示しない４つの光検出器にそれぞれ接続されており、シンチレータ素子１０１〜１０４で生じた光はライトガイド１４１〜１４４を通じて光検出器に伝達される。

また、第２の実施形態に係るシンチレータ部６０は、各シンチレータ７０，８０，９０、１００を所定方向に移動させるリニアモータ（移動手段）１５１〜１５４を備えている。リニアモータ１５１〜１５４は、各シンチレータ７０，８０，９０、１００を中性子線Ｎの進行方向Ｎ_Ｆに直交する方向に移動させるものである。

具体的には、第１のリニアモータ１５１は、第１のシンチレータ素子７１，８１，９１，１０１を矢印Ａ１の示す方向に一体的に移動させるものである。第２のリニアモータ１５２は、第２のシンチレータ素子７２，８２，９２，１０２を矢印Ａ２の示す方向に一体的に移動させるものである。第３のリニアモータ１５３は、第３のシンチレータ素子７３，８３，９３，１０３を矢印Ａ３の示す方向に一体的に移動させるものである。第４のリニアモータ１５４は、第４のシンチレータ素子７４，８４，９４，１０４を矢印Ａ４の示す方向に一体的に移動させるものである。なお、シンチレータ部６０は、各シンチレータ素子を直線移動させるためのリニアガイドを備えていてもよい。

以上説明した第２の実施形態に係る中性子捕捉療法装置によれば、開口Ｔを形成する第１のシンチレータ７０を外側から囲むようにシンチレータ８０，９０、１００が設けられているので、各シンチレータ７０，８０，９０、１００における開口Ｔの中心からの距離と各シンチレータ７０，８０，９０、１００が検出する中性子数の関係から、開口Ｔを通過した中性子線Ｎの線量及び線量分布を測定することが可能となる。しかも、この中性子捕捉療法装置では、中性子線Ｎの線量及び線量分布を測定するために、中性子線Ｎの照射を止める必要がなく、照射中に中性子線Ｎの線量の測定をリアルタイムで行うことができる。更に、この中性子捕捉療法装置によれば、患者５０の腫瘍Ｆに照射される中性子線Ｎはシンチレータ７０，８０，９０、１００に妨げられることなく開口Ｔを通過するので、シンチレータ７０，８０，９０、１００の配置による中性子線Ｎの照射精度の低下を抑えることができる。

また、この中性子捕捉療法装置によれば、シンチレータ部６０を四角形状の開口Ｔを有する井桁形状とすることで構成を簡素化することができ、棒状のシンチレータ素子を組み合わせて容易にシンチレータ部６０を製造することができる。

また、この中性子捕捉療法装置によれば、開口Ｔを形成する複数のシンチレータ素子からシンチレータ７０，８０，９０、１００を構成しているので、シンチレータ素子を中性子線Ｎの進行方向Ｎ_Ｆと直交する方向に移動させることで、開口Ｔの大きさを調整することができる。これにより、患者５０の腫瘍Ｆに合わせて異なる大きさの照射野を形成する際に、開口Ｔを適切に調整することで、中性子線Ｎの照射野を妨げることなく十分な精度で線量及び線量分布の測定を行うことができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、中性子検出器はシンチレータである必要はなく、電離箱であってもよい。また、第１の実施形態に係るシンチレータ部の形状は、円環形状ではなく、四角形枠状や三角形枠状を含む多角形枠状（フレーム形状）であってもよい。中心の開口の形状も円形状の他、多角形状やその他の形状とすることもできる。また、シンチレータ部を構成する複数のシンチレータは全てが円環形状や多角形枠状及び井桁形状を含むフレーム形状で統一されている必要はなく、これらが混在していてもよい。すなわち、円環形状のシンチレータの外側を四角形状のシンチレータが囲っていてもよく、その逆であってもよい。

また、シンチレータが円環形状をなす場合であっても、シンチレータが複数のシンチレータ素子（例えば弧形状のシンチレータ素子）から構成されていてもよい。この場合、開口を形成するシンチレータ素子の少なくとも一つを中性子線の進行方向に直交する方向に移動可能とすることで、開口の大きさを調整することができる。なお、必ずしもシンチレータ素子を移動させるリニアモータを備える必要はなく、手作業で調整してもよい。また、必ずしもシンチレータ素子の全てを移動可能に構成する必要はなく、開口を形成する少なくとも一つのシンチレータ素子が移動可能に構成されていればよい。

１…中性子捕捉療法装置 ２…サイクロトロン ３…ビームダクト ４…四極電磁石 ５…走査電磁石 ６…ターゲット ７…遮蔽体 ８…減速材 ９…コリメータ ９ａ…開口 １０…中性子線量測定装置 ２０…シンチレータ部 ２１…第１のシンチレータ（第１の中性子検出器） ２２…第２のシンチレータ（第２の中性子検出器） ２３…第３のシンチレータ ２４…第４のシンチレータ ３０…ライトガイド部 ３１…第１のライトガイド ３２…第２のライトガイド ３３…第３のライトガイド ３４…第４のライトガイド ４０…光検出部 ４１…第１の光検出器 ４２…第２の光検出器 ４３…第３の光検出器 ４４…第４の光検出器 ５０…患者 ５１…治療台 ６０…シンチレータ部 ７０…第１のシンチレータ（第１の中性子検出器） ７１，８１，９１，１０１…第１のシンチレータ素子（検出素子） ７２，８２，９２，１０２…第２のシンチレータ素子（検出素子） ７３，８３，９３，１０３…第３のシンチレータ素子（検出素子） ７４，８４，９４，１０４…第４のシンチレータ素子（検出素子） ８０…第２のシンチレータ（第２の中性子検出器） ９０…第３のシンチレータ １００…第４のシンチレータ Ｆ…腫瘍 Ｎ…中性子線 ＮＦ…進行方向 Ｒ…荷電粒子線 Ｓ…制御部（算出手段） Ｔ…開口

Claims (6)

1. 中性子線の線量を測定する中性子線量測定装置であって、
   中性子線が通過する開口を有する第１の中性子検出器と、
   前記第１の中性子検出器を外側から囲むように設けられた第２の中性子検出器と、
   前記第１の中性子検出器の検出結果及び前記第２の中性子検出器の検出結果に基づいて、前記開口を通過した中性子線の線量を算出する算出手段と、
   を備える中性子線量測定装置。
2. 前記第１の中性子検出器は、前記開口を通過する中性子線の進行方向から見て円環形状をなす、請求項１に記載の中性子線量測定装置。
3. 前記第１の中性子検出器は、前記開口を通過する中性子線の進行方向から見て、多角形状の前記開口を有するフレーム形状をなす、請求項１に記載の中性子線量測定装置。
4. 前記第１の中性子検出器は、前記開口を形成する複数の検出素子を有し、
   前記複数の検出素子のうち少なくとも一つは、前記開口を通過する中性子線の進行方向と直交する方向に移動可能である、請求項１〜３の何れか１項に記載の中性子線量測定装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の中性子線量測定装置を備える、中性子捕捉療法装置。
6. 中性子線の照射野を整形するコリメータを更に備え、
   前記中性子線量測定装置の前記第１の中性子検出器及び前記第２の中性子検出器は、前記コリメータの下流側に配置されている、請求項５に記載の中性子捕捉療法装置。
   

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