(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中性子捕捉療法で使用されるコリメータの三次元形状を示すコリメータ形状データを記憶するコリメータ形状記憶部と、
前記中性子捕捉療法の患者の三次元形状を示す患者形状データを記憶する患者形状記憶部と、
前記コリメータ形状記憶部に記憶された前記コリメータ形状データと、前記患者形状記憶部に記憶された前記患者形状データと、に基づいて、前記コリメータを介して前記患者に中性子線を照射したときの中性子線の分布のシミュレーション計算を行うシミュレーション部と、
前記コリメータの三次元形状を示すＣＴ画像データを取得するＣＴスキャナ装置と、を備え、
前記コリメータ形状記憶部は、
前記ＣＴスキャナ装置で取得された前記ＣＴ画像データを前記コリメータ形状データとして記憶する、
中性子捕捉療法シミュレーションシステム。
【請求項２】
前記コリメータ形状記憶部に記憶された前記コリメータ形状データと、前記患者形状記憶部に記憶された前記患者形状データと、のデータ合成処理によって、前記コリメータ及び前記患者を含む空間の三次元形状を示す合成形状データを作成するデータ合成部を備え、
前記シミュレーション部は、
前記データ合成部で作成された合成形状データに基づいて前記シミュレーション計算を実行する、請求項１に記載の中性子捕捉療法シミュレーションシステム。
【請求項３】
中性子捕捉療法で使用されるコリメータの三次元形状を示すコリメータ形状データを記憶するコリメータ形状記憶部と、
前記中性子捕捉療法の患者の三次元形状を示す患者形状データを記憶する患者形状記憶部と、
前記コリメータ形状記憶部に記憶された前記コリメータ形状データと、前記患者形状記憶部に記憶された前記患者形状データと、に基づいて、前記コリメータを介して前記患者に中性子線を照射したときの中性子線の分布のシミュレーション計算を行うシミュレーション部と、
前記コリメータ形状記憶部に記憶された前記コリメータ形状データと、前記患者形状記憶部に記憶された前記患者形状データと、のデータ合成処理によって、前記コリメータ及び前記患者を含む空間の三次元形状を示す合成形状データを作成するデータ合成部と、
実測された前記コリメータの三次元形状からコリメータ形状実測データを作成する実測データ作成部と、を備え、
前記シミュレーション部は、
前記データ合成部で作成された合成形状データに基づいて前記シミュレーション計算を実行し、
前記コリメータ形状記憶部は、
前記実測データ作成部で作成された前記コリメータ形状実測データを前記コリメータ形状データとして記憶する、中性子捕捉療法シミュレーションシステム。
【請求項４】
前記コリメータの三次元形状を撮影するコリメータ撮影部を備え、
前記実測データ作成部は、
前記コリメータ撮影部で取得される撮影データに基づいて前記コリメータ形状実測データを作成する、請求項３に記載の中性子捕捉療法シミュレーションシステム。
【請求項５】
前記コリメータは、複数の可動のリーフを備えるマルチリーフコリメータであり、
前記リーフのうち少なくとも一部のリーフは、前記中性子捕捉療法における中性子線の照射方向にスライド可能である、請求項１〜４の何れか１項に記載の中性子捕捉療法シミュレーションシステム。
【請求項６】
中性子捕捉療法で使用されるコリメータの三次元形状を示すコリメータ形状データを記憶するコリメータ形状記憶ステップと、
前記中性子捕捉療法の患者の三次元形状を示す患者形状データを記憶する患者形状記憶ステップと、
前記コリメータ形状記憶ステップで記憶された前記コリメータ形状データと、前記患者形状記憶ステップで記憶された前記患者形状データと、に基づいて、前記コリメータを介して前記患者に中性子線を照射したときの中性子線の分布のシミュレーション計算を行うシミュレーションステップと、
前記コリメータの三次元形状を示すＣＴ画像データをＣＴスキャナ装置で取得するＣＴ画像データ取得ステップと、を備え、
前記コリメータ形状記憶ステップでは、
前記ＣＴ画像データ取得ステップで取得された前記ＣＴ画像データを前記コリメータ形状データとして記憶する、
中性子捕捉療法シミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中性子捕捉療法シミュレーションシステム及び中性子捕捉療法シミュレーション方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、中性子捕捉療法（ＮＣＴ，Neutron  Capture  Therapy）が注目されている。中性子捕捉療法は、がん細胞に集積すると共に中性子線と反応する薬剤を患者へ予め投与し、当該患者へ中性子線を照射することで、がん治療を行うものである。中性子捕捉療法では、中性子線源で発生した中性子線を、開口を有して照射野を形成するコリメータを介して、患者へ照射する。従来の中性子捕捉療法装置では、ブロック体に貫通孔が設けられた筒形状のコリメータが用いられていたが、下記特許文献１では、コリメータに設けられた開口の形状が三次元的に変化（調整可能）な中性子線捕捉療法装置が記載されている。この装置は、複数のリーフ板からなるコリメータを備えており、少なくとも一部のリーフ板を中性子線の照射軸方向にスライド可能とすることで、コリメータに三次元的な形状を設定することが可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2013-208257号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の中性子捕捉療法においては、患者の正常組織に与えられる線量を低減し、主要組織に対する線量を向上させるべく、治療に先立って治療計画が作成される。治療計画の作成を支援するために、中性子捕捉療法の治療線量をシミュレーションするプログラムが存在するが、従来の筒形状のコリメータを用いる場合しか考慮されていない。つまり、三次元形状のコリメータを用いた場合のＮＣＴのシミュレーションは考慮されておらず、多数のリーフ板の位置が三次元的に変化するコリメータを模擬することはできず、特許文献１に記載のコリメータを用いた場合の治療計画を作成することは困難であった。
【０００５】
本発明は、三次元形状のコリメータを用いたＮＣＴ用のシミュレーションシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の中性子捕捉療法シミュレーションシステムは、中性子捕捉療法で使用されるコリメータの三次元形状を示すコリメータ形状データを記憶するコリメータ形状記憶部と、中性子捕捉療法の患者の三次元形状を示す患者形状データを記憶する患者形状記憶部と、コリメータ形状記憶部に記憶されたコリメータ形状データと、患者形状記憶部に記憶された患者形状データと、に基づいて、コリメータを介して患者に中性子線を照射したときの中性子線の分布のシミュレーション計算を行うシミュレーション部と、を備える。
【０００７】
本発明の中性子捕捉療法シミュレーション方法は、中性子捕捉療法で使用されるコリメータの三次元形状を示すコリメータ形状データを記憶するコリメータ形状記憶ステップと、中性子捕捉療法の患者の三次元形状を示す患者形状データを記憶する患者形状記憶ステップと、コリメータ形状記憶ステップで記憶されたコリメータ形状データと、患者形状記憶ステップで記憶された患者形状データと、に基づいて、コリメータを介して患者に中性子線を照射したときの中性子線の分布のシミュレーション計算を行うシミュレーションステップと、を備える。
【０００８】
これらのシステム及び方法によれば、コリメータの三次元形状と患者の三次元形状とに基づくシミュレーションが可能になる。
【０００９】
また、本発明の中性子捕捉療法シミュレーションシステムは、コリメータ形状記憶部に記憶されたコリメータ形状データと、患者形状記憶部に記憶された患者形状データと、のデータ合成処理によって、コリメータ及び患者を含む空間の三次元形状を示す合成形状データを作成するデータ合成部を備え、シミュレーション部は、データ合成部で作成された合成形状データに基づいてシミュレーション計算を実行するようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明の中性子捕捉療法シミュレーションシステムは、コリメータのＣＴ画像データを取得するＣＴスキャナ装置を更に備え、コリメータ形状記憶部は、ＣＴスキャナ装置で取得されたＣＴ画像データをコリメータ形状データとして記憶するようにしてもよい。この構成によれば、ＣＴスキャン装置を用いることで、コリメータの三次元形状を示すコリメータ形状データを比較的容易に得ることができる。
【００１１】
また、本発明の中性子捕捉療法シミュレーションシステムは、実測されたコリメータの三次元形状からコリメータ形状実測データを作成する実測データ作成部を備え、コリメータ形状記憶部は、実測データ作成部で作成されたコリメータ形状実測データをコリメータ形状データとして記憶するようにしてもよい。
【００１２】
また、本発明の中性子捕捉療法シミュレーションシステムは、コリメータの三次元形状を撮影するコリメータ撮影部を備え、実測データ作成部は、コリメータ撮影部で取得される撮影データに基づいてコリメータ形状実測データを作成するようにしてもよい。
【００１３】
また、コリメータは、複数の可動のリーフを備えるマルチリーフコリメータであり、リーフのうち少なくとも一部のリーフは、中性子捕捉療法における中性子線の照射方向にスライド可能であるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、三次元形状のコリメータを用いたＮＣＴ用のシミュレーションシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の中性子捕捉療法シミュレーションシステムを示すブロック図である。
【図２】（ａ）はコリメータ形状データ、（ｂ）は患者形状データ、（ｃ）は合成形状データをそれぞれ示す概念図である。
【図３】中性子捕捉療法シミュレーションシステムの物理的な構成の一例を示すブロック図である。
【図４】第２実施形態の中性子捕捉療法シミュレーションシステムを示すブロック図である。
【図５】コリメータＣＴ画像データを示す概念図である。
【図６】ＢＮＣＴ装置を示す図である。
【図７】コリメータを通る中性子線が照射目標に照射される状態を示す概念図である。
【図８】（ａ）はコリメータの正面図、（ｂ）はコリメータの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る中性子捕捉療法シミュレーションシステムの実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、中性子捕捉療法シミュレーションシステム１０（以下、単に「シミュレーションシステム１０」又は「システム１０」と称する）の機能的要素をブロックで示すブロック図である。シミュレーションシステム１０は、例えば、図６に例示されるような中性子捕捉療法において、患者５３に向けて照射される中性子線Ｎの治療線量分布を算出するものである。特に、シミュレーションシステム１０は、後述するように三次元形状のコリメータ６５を使用する中性子捕捉療法のシミュレーションに用いられる。なお、図６に示される中性子線治療装置５１については後述する。
【００１８】
図１に示されるように、シミュレーションシステム１０は、ＣＴスキャナ装置５と演算処理部３とを備えている。ＣＴスキャナ装置５は、コンピューター断層撮影（Computed  Tomography）によって撮影対象物の三次元形状データであるＣＴ画像データを取得する。シミュレーションシステム１０のＣＴスキャナ装置５としては、公知のＣＴスキャナ装置を使用することができる。ＣＴスキャナ装置５では、中性子捕捉療法で使用されるコリメータ６５がＣＴ撮影され、当該コリメータ６５の三次元形状を示すコリメータＣＴ画像データＤ１０１が得られる。コリメータ６５の三次元形状とは、コリメータを構成するリーフ板群のうち少なくとも一部のリーフ板が第１の方向（図８におけるＸ方向）に移動し、且つ、少なくとも他の一部のリーフ板が第１の方向と直行する第２の方向（図８におけるＹ方向）に移動した状態におけるコリメータ６５の形状である。また、ＣＴスキャナ装置５では、中性子捕捉療法の患者５３がＣＴ撮影され、当該患者５３の三次元形状を示す患者ＣＴ画像データＤ１０２が得られる。なお、ＣＴスキャナ装置５を用いたコリメータ６５の撮影（コリメータＣＴ画像データＤ１０１の取得）と、ＣＴスキャナ装置５を用いた患者５３の撮影（患者ＣＴ画像データＤ１０２の取得）と、は別々に行われる。この際、ＣＴスキャナ装置５は同一のものではなく、異なる２つのＣＴスキャナを用いてもよい。
【００１９】
演算処理部３は、コリメータ形状記憶部１１と、患者形状記憶部１２と、データ合成部１３と、データ変換部１４と、シミュレーション部１５と、結果出力部１６と、を備えている。
【００２０】
コリメータ形状記憶部１１は、コリメータ６５の三次元形状を示すコリメータ形状データＤ１０３を記憶する。ここでは、コリメータ形状記憶部１１は、ＣＴスキャナ装置５で得られた上記のコリメータＣＴ画像データＤ１０１を、コリメータ形状データＤ１０３として記憶する。患者形状記憶部１２は、患者５３の治療に係る部位の三次元形状を示す患者形状データＤ１０４を記憶する。ここでは、患者形状記憶部１２は、ＣＴスキャナ装置５で得られた上記の患者ＣＴ画像データＤ１０２を、患者形状データＤ１０４として記憶する。コリメータ形状データＤ１０３及び患者形状データＤ１０４は、例えば、ボクセルモデル（例えば立方体モデル）として記述される。なおこのとき、例えばＤＩＣＯＭ形式で得られたコリメータＣＴ画像データＤ１０１や患者ＣＴ画像データＤ１０２が、例えばボクセルモデルに変換されてコリメータ形状データＤ１０３及び患者形状データＤ１０４とされてもよい。
【００２１】
データ合成部１３は、コリメータ形状データＤ１０３と、患者形状データＤ１０４と、のデータ合成処理によって、コリメータ６５及び患者５３を含む空間の三次元形状を示す合成形状データＤ１０５を作成する、具体的なデータ合成処理の概念は次のようなものである。図２（ａ）に示されるように、コリメータ形状データＤ１０３は、コリメータ６５を示す実データ部Ｄ１０３ａと、それ以外の余白部Ｄ１０３ｂとで構成される。同様に、図２（ｂ）に示されるように、患者形状データＤ１０４は、患者５３を示す実データ部Ｄ１０４ａと、それ以外の余白部Ｄ１０４ｂとで構成される。データ合成部１３は、上述のような互いに干渉する余白部１０３ｂ，１０４ｂを適切に処理しながら２つの実データ部Ｄ１０３ａ，Ｄ１０４ａを合成し、図２（ｃ）に示されるように実データ部Ｄ１０３ａ，Ｄ１０４ａ及び余白部１０５ｂで構成される合成形状データＤ１０５を得る。なお、合成形状データＤ１０５上における実データ部Ｄ１０３ａと実データ部Ｄ１０４ａとの位置関係は、ＮＣＴにおけるコリメータ６５と患者５３との位置関係に対応させる。
【００２２】
このようなデータ合成処理は、公知の三次元データ処理によって実行可能である。ここで得られた合成形状データＤ１０５は、ＮＣＴ装置の中性子線照射領域に存在するコリメータ６５と患者５３とそれらの間を埋める空気層とを含めた物体全体の三次元形状を１つのデータで示すものである。上記の空気層は余白部Ｄ１０５ｂに対応する。合成形状データＤ１０５は、例えば、ボクセルモデルとして記述される。
【００２３】
図１に示されるように、データ変換部１４は、合成形状データＤ１０５のデータ形式変換を実行する。データ変換部１４は、合成形状データＤ１０５を、後述するシミュレーション部１５に入力可能なデータフォーマットに変換する。例えば、データ変換部１４は、合成形状データＤ１０５を、モンテカルロ放射線輸送コードに入力可能なデータフォーマットに変換する。なお、データ変換部１４は必須ではなく、合成形状データＤ１０５のフォーマットがそのままシミュレーション部１５に入力可能なものである場合には、データ変換部１４は省略可能である。
【００２４】
シミュレーション部１５は、所定のシミュレーションプログラムに従ってシミュレーション計算を実行する。シミュレーション部１５は、データ変換部１４から引き渡された合成形状データＤ１０５を入力データとして、コリメータ６５を介して患者５３に中性子線を照射したときの中性子線の治療線量分布を算出する。シミュレーション部１５は、更に、患者５３の患部への治療線量が必要量に到達するための照射時間や、患者５３への許容上限線量に到達する照射時間や、それらの照射時間における患者５３の各部位の治療線量分布といった情報を算出してもよい。上記のシミュレーションプログラムとしては、公知のモンテカルロ放射線輸送コードを用いることができる。上記モンテカルロ放射線輸送コードの例として、ＭＣＮＰ、ＰＨＩＴＳ、ＧＥＡＮＴ４等が挙げられる。
【００２５】
結果出力部１６は、シミュレーション部１５によるシミュレーション計算の結果を、例えば画面表示やプリントアウトによって、ユーザに提示する。
【００２６】
ここで、演算処理部３の物理的な構成の一例について説明する。図３は、演算処理部３のハードウエア構成図である。演算処理部３は、物理的には、図に示すように、ＣＰＵ２１１、主記憶装置であるＲＡＭ２１２及びＲＯＭ２１３、ハードディスク等の補助記憶装置２１５、入力デバイスであるキーボード及びマウス等の入力装置２１６、ディスプレイ等の出力装置２１７、ネットワークカード等のデータ送受信デバイスである通信モジュール２１４などを含むコンピュータシステムとして構成されている。図１において説明した各機能は、図３に示すＣＰＵ２１１、ＲＡＭ２１２等のハードウエア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵ２１１の制御のもとで通信モジュール２１４、入力装置２１６、出力装置２１７を動作させるとともに、ＲＡＭ２１２や補助記憶装置２１５におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。
【００２７】
以上のようなシミュレーションシステム１０で行われる中性子捕捉療法シミュレーション方法は、以下に説明するＣＴスキャンステップと、コリメータ形状記憶ステップと、患者形状記憶ステップと、シミュレーションステップと、結果出力ステップと、を備える。
【００２８】
ＣＴスキャンステップでは、ＣＴスキャナ装置５によってコリメータ６５をスキャンしコリメータＣＴ画像データＤ１０１を取得し、更に、ＣＴスキャナ装置５によって患者５３をスキャンし患者ＣＴ画像データＤ１０２を取得する。コリメータ形状記憶ステップでは、上記コリメータＣＴ画像データＤ１０１を、コリメータ６５の三次元形状を示すコリメータ形状データＤ１０３として、コリメータ形状記憶部１１が記憶する。患者形状記憶ステップでは、上記患者ＣＴ画像データＤ１０２を、患者５３の三次元形状を示す患者形状データＤ１０４として、患者形状記憶部１２が記憶する。シミュレーションステップでは、上記コリメータ形状データＤ１０３と、患者形状データＤ１０４と、に基づいて得られた合成形状データＤ１０５に基づき、コリメータ６５を介して患者５３に中性子線を照射したときの中性子線の分布のシミュレーション計算を行う。結果表示ステップでは、シミュレーション部１５によるシミュレーション計算の結果が、例えば画面表示やプリントアウトによって、ユーザに提示される。
【００２９】
以上説明したシミュレーションシステム１０及びシミュレーション方法によれば、コリメータ６５の三次元形状と患者５３の三次元形状とに基づく中性子捕捉療法のシミュレーションが可能になり、三次元形状のコリメータを用いたＮＣＴ用のシミュレーションが可能になる。また、ＣＴスキャンによって比較的容易にコリメータ６５の形状をデータ化することができ、例えば、コリメータ６５の内部に空孔が存在する場合なども、その状況をモデル化することができる。また、コリメータ６５の基本設計が変更された場合にも、その変更に容易に対応可能である。また、コリメータ６５と患者５３とを一緒に１つのモデルとしてモンテカルロ放射線輸送コードで取扱うので、高精度なシミュレーションが可能になる。
【００３０】
コリメータ６５の少なくとも一部のリーフ板を中性子線の照射方向へ移動させる場合、モータ等の機械的な駆動機構によりリーフ板を移動させることは難しい。このような場合には、リーフ板を手動により移動させる。機械的な駆動機構によりリーフ板を移動させる場合には駆動機構の制御値等からリーフ板の位置を容易に検出可能であるが、手動によりリーフ板を移動させる場合には、リーフ板の位置をリーフ板の移動時に検出することは困難である。そこで、ＣＴスキャナ装置を用いることで、少なくとも一部のリーフ板が中性子線の照射方向へ移動するコリメータであっても、リーフ板の位置を検出し、治療計画を作成することが可能となる。
【００３１】
（第２実施形態）
続いて、第２実施形態に係る中性子捕捉療法シミュレーションシステム３０（以下、単に「シミュレーションシステム３０」又は「システム３０」と称する）について説明する。図４は、シミュレーションシステム３０の機能的要素をブロックで示すブロック図である。この第２実施形態において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、図面に同一の符号を付す。以下では、第２実施形態における第１実施形態と相違する点を主に説明し、重複する説明は省略する。
【００３２】
図４に示されるように、シミュレーションシステム３０が備える演算処理部３３は、第１実測データ作成部４１を備えている。第１実測データ作成部４１は、ＣＴスキャナ装置５（コリメータ撮影部）で取得されるコリメータＣＴ画像データＤ１０１（撮影データ）に基づいてコリメータ形状実測データＤ１０７を作成する。具体的には、第１実測データ作成部４１は、コリメータ６５の開口部の幅ｈなどの各部位の寸法を実測し、コリメータ６５の三次元形状を、幾何学モデル（例えば、直方体、立方体、球体など）で記述されたコリメータ形状実測データＤ１０７として取得する。上記のコリメータ６５の各部位の寸法の実測は、図５に示されるように、コリメータＣＴ画像データＤ１０１の実データ部Ｄ１０１ａに基づいて、例えば、当該実データ部Ｄ１０１ａ上の各部位のピクセル数（例えば幅ｈに対応するピクセル数）を計数することで実行される。
【００３３】
演算処理部３３は、第１実測データ作成部４１に代えて第２実測データ作成部４２を備えてもよい。すなわち、図４に示されているように演算処理部３３が第１実測データ作成部４１と第２実測データ作成部４２とを両方備えることは必須ではなく、何れか一方を省略してもよい。第２実測データ作成部４２は、ユーザからのデータ入力を受け付ける。このとき、ユーザは、コリメータ６５の実物の開口部の幅ｈなどの各部位の寸法を手動で測定し測定値を入力する。そして、第２実測データ作成部４２は、入力された測定値データに基づいて、コリメータ６５の三次元形状を、幾何学モデル（例えば、直方体、立方体、球体など）で記述されたコリメータ形状実測データＤ１０７として取得する。
【００３４】
コリメータ形状記憶部１１は、第１実測データ作成部４１又は第２実測データ作成部４２で得られたコリメータ形状実測データＤ１０７を、コリメータ形状データＤ１０９として記憶する。このとき、コリメータ形状データＤ１０９が示すコリメータの位置と、患者形状データＤ１０４が示す患者の位置との位置関係が、ＮＣＴにおけるコリメータ６５と患者５３との位置関係に対応するようにする。
【００３５】
データ変換部１４は、幾何学モデルとして記述されたコリメータ形状データＤ１０９と、ボクセルモデルとして記述された患者形状データＤ１０４と、をシミュレーション部１５に入力可能なデータフォーマットに変換し、シミュレーション部１５に引き渡す。以降の処理は第１実施形態と同様に実行される。
【００３６】
このようなシミュレーションシステム３０によっても、前述のシミュレーションシステム１０と同様に、コリメータ６５の三次元形状と患者５３の三次元形状とに基づく中性子捕捉療法のシミュレーションが可能になり、三次元形状のコリメータを用いたＮＣＴ用のシミュレーションが可能になる。また、コリメータ６５の形状データを幾何学モデルとして取扱うので、少ないメモリー量で高速なシミュレーションが可能になる。また、照射方向の変更によりコリメータ６５と患者５３との位置関係が変更されても、モデリングのやり直しを最小限にすることができる。
【００３７】
上述した第１及び第２実施形態のシミュレーションシステム１０，３０は、例えば、図６に示されるような中性子線治療装置５１を用いたＢＮＣＴ(Boron  Neutron  Capture  Therapy)における治療線量分布の算出に使用することができ、治療計画に利用され得る。
【００３８】
中性子線治療装置５１は、ホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ）を用いたがん治療を行う装置であり、ホウ素１０（１０Ｂ）が投与された患者５３に対し中性子線Ｎを照射する。中性子線治療装置５１は、加速器５５（例えば、サイクロトロン）を備え、加速器５５は、荷電粒子（例えば、陽子）を加速して、荷電粒子線Ｐ（例えば、陽子線）を作り出し、出射する。ここでの加速器５５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。
【００３９】
加速器５５から出射された荷電粒子線Ｐは、電磁石５７が配置されたビーム輸送路５９を通過し、中性子線出力部６１に導かれる。中性子線出力部６１では、例えばベリリウム（Ｂｅ）からなるターゲットＴに荷電粒子線Ｐが照射されることで中性子線Ｎが出射される。当該中性子線Ｎがモデレータ６３で減速され、中性子線出力部６１の出射口６２に嵌め込まれたコリメータ６５の開口を通じて治療台６７上の患者５３に照射される。中性子線Ｎに含まれる熱中性子線が、主に、患者５３体内の腫瘍中に取り込まれたホウ素１０と核反応し、有効な治療効果を発揮する。なお、コリメータ６５は、中性子線出力部６１の出射口６２に嵌め込まれずに、出射口６２に隣接するように設けられてもよい。
【００４０】
続いて、図７及び図８を参照しながらコリメータ６５について説明する。コリメータ６５は、複数の可動のリーフを備えるマルチリーフコリメータであり、上記リーフのうち少なくとも一部のリーフは、中性子捕捉療法における中性子線の照射方向にスライド可能である。なお、厳密には中性子線は直進だけするものではなく、様々な方向で拡散するように進行する。本出願では、コリメータ６５の開口の延伸方向（または、中性子線出力部６１の出射口６２の延伸方向）を、「中性子線の出射方向」とする。コリメータ６５は、患者５３の患部Ｓの領域に合わせて開口Ｆを形成して中性子線の照射野を設定する。また、コリメータ６５は、その三次元形状が可変である。コリメータ６５は、患者５３の体表面のカーブに合わせた三次元形状に変形可能であり、患者５３との隙間を可能な限り小さくした状態で患者５３に密着するように設定される。具体的なコリメータ６５の構造は以下の通りである。
【００４１】
以下、図６〜図８に示されるように鉛直方向にＺ軸、中性子線の照射方向にＹ軸、Ｚ軸及びＹ軸の双方に直行する方向にＸ軸、を取ったＸＹＺ直交座標系を設定し、各部の位置関係等の説明にＸ，Ｙ，Ｚを用いる場合がある。コリメータ６５は直方体状の外形をなしている。コリメータ６５は、上下方向（Ｚ方向）に積み重ねられた複数のリーフ板７１Ａ，７１Ｂを有している。言い換えれば、複数のリーフ板７１Ａ，７１Ｂは、その板厚方向に沿って並んでいる。なお、複数のリーフ板７１Ａ，７１Ｂを、左右方向（Ｘ方向）に沿って並べてもよい。各リーフ板７１Ａ，７１Ｂは、フッ化リチウム入りポリエチレンからなり、長方形板状をなしている。これらの複数のリーフ板７１Ａ，７１Ｂは、コリメータホルダ７３内に保持されてリーフ板群７１を構成している。
【００４２】
コリメータホルダ７３とリーフ板群７１との間には、リーフ板７１Ａ，７１Ｂを案内するための複数の突起７５を有する案内部材７７が配置されている。案内部材７７に当接する各リーフ板７１Ａ，７１Ｂの照射方向の端部は、案内部材７７の突起７５に嵌合可能な凹凸形状をなしている。
【００４３】
コリメータ６５にあっては、リーフ板群７１の上端部および下端部に配置されたリーフ板７１Ａ（図３の例では上下４枚ずつ）は、Ｘ方向に２分割された板材である。リーフ板群７１の上端部および下端部を除く中間部に配置されたリーフ板７１Ｂは、Ｘ方向に分割された片側につき２枚の分割リーフ板７９，８０から構成されている。より具体的には、分割リーフ板７９および分割リーフ板８０は、Ｘ方向に並設されている。分割リーフ板７９が外側（すなわちコリメータホルダ７３寄り）に配置されており、この分割リーフ板７９に隣接して、分割リーフ板８０が内側（すなわち照射野寄り）に配置されている。分割リーフ板７９および分割リーフ板８０は、一体となってＸ方向にスライド可能になっている。このようにリーフ板７１ＢがＸ方向にスライド可能であることにより、開口Ｆ（照射野）の形状および大きさを任意に設定することができる。なお、リーフ板７１Ａは、Ｘ方向に２分割される場合に限られず、たとえば４分割であってもよい。
【００４４】
さらに、コリメータ６５においては、リーフ板７１Ｂの分割リーフ板８０は、Ｙ方向にもスライド可能になっている。図７および図８に示されるように、分割リーフ板７９に当接する分割リーフ板８０の端面には、Ｘ方向に突出すると共にＹ方向に延在する突出部８１が形成されている。一方、分割リーフ板８０に当接する分割リーフ板７９の端面には、Ｙ方向に延びる溝部８２が形成されている。分割リーフ板７９および分割リーフ板８０は、溝部８２に突出部８１が嵌入した状態で、それぞれＹ方向にスライド自在になっている。
【００４５】
以上の構成を有するコリメータ６５は、Ｘ方向およびＹ方向にスライド自在な２軸スライド型多葉コリメータである。コリメータ６５では、リーフ板群７１の外形をＸ方向およびＹ方向に自在に変化させることができる。
【００４６】
患者５３に中性子線を照射する際には、照射野の形状に沿うように各リーフ板７１Ａ，７１Ｂの位置を調整する。各リーフ板７１Ａ，７１Ｂの位置は、例えば、取扱者により、手動にて調整される。そして、位置及び形状が調整済みのコリメータ６５に対して患者５３の照射部位を近接させ、予め決められた中性子線量にて、コリメータ６５の開口Ｆを通じて中性子線を照射する。他の放射線と異なり、前述の通り、中性子線は様々な方向へ大きく拡散しながら進行する。コリメータ６５のリーフ板群７１をＸ方向だけでなくＹ方向へもスライドさせることで、コリメータ６５のリーフ板群７１と患者５３との隙間を小さくし、当該隙間からの中性子線の漏れを抑制することが可能となる。
【００４７】
以上、本発明の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たものであってもよい。各実施形態の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。例えば、図１又は図４に示されるＣＴスキャナ装置５に代えて、例えば３Ｄレーザスキャナ等の三次元計測装置を採用し、コリメータＣＴ画像データＤ１０１と同様のコリメータ６５の三次元形状データを取得してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
５…ＣＴスキャナ装置（コリメータ撮影部）、１０，３０…中性子捕捉療法シミュレーションシステム、１１…コリメータ形状記憶部、１２…患者形状記憶部、１３…データ合成部、１５…シミュレーション部、４１…第１実測データ作成部、４２…第２実測データ作成部、５３…患者、６５…コリメータ、７１Ａ，７１Ｂ、７９，８０…リーフ板、Ｄ１０１…コリメータＣＴ画像データ（撮影データ）、Ｄ１０３…コリメータ形状データ、Ｄ１０４…患者形状データ、Ｄ１０５…合成形状データ、Ｄ１０７…コリメータ形状実測データ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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