(57)【要約】  本発明に係る粒子線治療装置９は、第１検出器リング１２ａと第２検出器リング１２ｂとを備えている。これらのいずれかが消滅γ線対を検出することになる。交点の付近から発生したγ線の一部は、第１検出器リング１２ａに備えられた第１放射線検出器に入射することになる。本発明の構成では、第１放射線検出器１ａの各々は、それらの入射面１４ａが消滅γ線対の発生する交点Ｐに向くように傾斜される。このようになっていると、γ線は、第１放射線検出器１ａにおける入射面１４ａに直角に近い角度で入射するので、γ線が蛍光に変換される可能性が高まる。このことは、光検出器による蛍光の検出を容易なものとする。したがって、第１放射線検出器１ａにおけるγ線の検出感度は高いものとなる。
2010016143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を蛍光に変換するとともに放射線を入射させる入射面を有するシンチレータと、前記蛍光を授受するライトガイドと、前記蛍光を検出する光検出器とが同一方向に積層されて放射線検出器が構成され、それらがリング状に配列されて構成されるリング状の検出器リングを少なくとも２つ有し、基軸を中心として旋回移動が可能であるとともに粒子線ビームを照射する粒子線照射手段とを備えた粒子線治療装置において、
２つの前記検出器リングは、その中心軸と前記基軸とが一致するように配置され、
２つの前記検出器リングの間には、前記粒子線ビームが通過させる通路が設けられており、
前記粒子線照射手段は、前記通路と前記基軸との交点に向かって前記粒子線ビームを照射するように、前記粒子線ビームの照射の方向を変更させながら旋回移動され、
一方の前記検出器リングを構成する前記放射線検出器の各々は、それらの入射面が前記交点に向くように傾斜されることを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子線治療装置において、
他方の前記検出器リングを構成する前記放射線検出器の各々は、それらの入射面が前記交点に向くように傾斜されることを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の粒子線治療装置において、前記入射面が前記交点に向くように傾斜された前記放射線検出器の各々には、前記放射線検出器を傾斜させる傾斜手段が配備され、
傾斜された前記放射線検出器の各々における前記基軸に対する傾斜の角度は、前記放射線検出器の入射面が前記交点に向いているときの角度である設定角度から、少なくとも所定の角度まで変更可能となっており、
前記所定の角度まで前記放射線検出器を傾斜させると、傾斜された前記放射線検出器が有する入射面の各々は、傾斜された前記放射線検出器で構成される前記検出器リングにおける前記基軸に沿った方向の中心に位置するとともに前記基軸に属する中心点に向くように傾斜されることを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項４】
請求項３に記載の粒子線治療装置において、前記傾斜手段が配備された前記放射線検出器の各々には、前記放射線検出器の各々を前記基軸に向かう方向に沿って進退させるシフト手段が備えられており、前記シフト手段によって、前記傾斜手段が配備された前記放射線検出器で構成される前記検出器リングの内径が変更可能となっていることを特徴とする粒子線治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粒子線ビームを被検体に照射することで治療を行う粒子線治療装置に関し、特に治療中において、粒子線ビームの照射領域をモニタリングすることができる粒子線治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガン治療などでは、被検体の病変部に放射線を照射することがある。この様な放射線治療において、粒子線ビームを使用した粒子線治療装置が開発されてきている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
このような粒子線治療装置について説明する。従来の粒子線治療装置５１は、図９に示すように、被検体Ｍを載置させる天板５２と、粒子線ビームを照射する粒子線源５３と、被検体Ｍの体内から発する消滅γ線対を検出する第１検出器リング５４，および第２検出器リング５５とを有している。粒子線源５３は、両検出器リング５４，５５の挟まれる位置に配置している。そして、粒子線源５３は、被検体Ｍの体軸を中心に被検体Ｍの周りを一周できるようになっている。すなわち、両検出器リング５４，５５の間に設けられた間隙は、粒子線ビームの通路となっている。【０００４】
両検出器リング５４，５５の構成について説明する。第１検出器リング５４は、ブロック状の放射線検出器６１がリング状に配列されて構成される。この放射線検出器６１は、図１０に示すように、放射線を蛍光に変換するシンチレータ６２と、蛍光を検出する光電子増倍管（以下、光検出器と呼ぶ）６３を備えている。シンチレータ６２は、直方体状のシンチレータ結晶Ｃが３次元的に配列されたものであり、光検出器６３は、蛍光がいずれのシンチレータ結晶Ｃから発したものであるのか弁別できるようになっている。すなわち、放射線検出器６１は、放射線がシンチレータ６２のどこに入射したのか弁別ができるようになっている。【０００５】
次に、従来の粒子線治療装置５１の断面図を示す。図１１に示すように、従来の粒子線治療装置５１における両検出器リング５４，５５は、放射線検出器６１を単純に配列した構成となっている。すなわち、シンチレータ６２が両検出器リング５４，５５の内側を向く構成となっている。具体的には、シンチレータ６２は、被検体Ｍの体軸方向Ａにおける同一位置を向くような構成となっている。【０００６】
粒子線治療装置５１を用いて放射線治療を行うときは、天板５２に載置された被検体Ｍに対して粒子線源５３から粒子線ビームが照射される。粒子線源５３は、粒子線ビームを照射しながら被検体Ｍの体軸周りを一周し、照射角度を変更しながら粒子線ビームを被検体Ｍに対して照射し続ける。粒子線は、被検体Ｍの体内でエネルギーを失う。その際に、粒子線がエネルギーを失った地点に位置する原子核は、β＋崩壊を起こす核種に変換される。この原子核は、β＋崩壊を起こし、陽電子を放出する。生じた陽電子は、その近傍に存在する電子に当たり、消滅する。そのときに、一対の消滅γ線対が生じる。この消滅γ線対は、被検体Ｍを貫通して両検出器リング５４，５５にて検出される。従来の粒子線治療装置５１は、この消滅γ線対が生じた場所を特定することで、粒子線ビームがエネルギーを失った地点を推測する。粒子線ビームがエネルギーを失った地点では、その付近の細胞は破壊されていることになる。こうして、粒子線ビームが正確に被検体Ｍの病変部を狙っているかがわかる。
【非特許文献１】「アイ・トリプルイー・ニュークリア・サイエンス・シンポジウム・コンフェレンス・レコード」(Nuclear Science Symposium Conference Record)（米国）、２００７年１１月、第５号、ｐ３６８８−３６９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の構成によれば、以下のような問題点がある。
すなわち、従来の構成によれば、粒子線源５３を通過させる通路を設ける必要があるので、消滅γ線対の検出感度が十分でないという問題点がある。すなわち、被検体Ｍの病変部の体軸方向Ａにおける位置と、粒子線源５３とは常に同一位置としなければならないという制約があるために、消滅γ線対の検出感度が犠牲となる。具体的には、検出器リングが有する消滅γ線対の検出感度は、消滅γ線対が検出器リングに入射した方向に強く依存する。【０００８】
仮に、被検体Ｍの体軸方向Ａについて第１検出器リング５４と消滅γ線対が生じた消滅点との位置が同一であれば、消滅γ線対は、体軸方向Ａについて略直角の角度で第１検出器リング５４に進入する。すると、図１２（ａ）に示すように、消滅γ線対の対をなす一γ線の内の一方は、シンチレータ６２の入射面から入射し、光検出器６３に向かう。すると、γ線が光検出器６３に向かうまでに肉厚のシンチレータ６２を通過するので、γ線は、確実に蛍光に変換され、γ線の検出感度は、高いものとなる。【０００９】
一方、粒子線治療装置５１が有する両検出器リング５４，５５は、粒子線源５３の通過する通路を避けて設けられている。被検体Ｍの病変部の体軸方向Ａにおける位置と、粒子線源５３とは、粒子線源５３の回転に係らず常に同一位置としなければならないので、被検体Ｍの体軸方向Ａにおける粒子線ビームがエネルギーを失う地点と、両検出器リング５４，５５の位置とは互いに異なっている。つまり、消滅γ線対は、体軸方向Ａについて斜め方向から第１検出器リング５４に進入する。すると、図１２（ｂ）に示すように、γ線は、シンチレータ６２の入射面６２ａから光検出器６３に向かうとは限らず、シンチレータ６２の側面に向かうものが現れる。すると、消滅γ線対を構成するγ線の中には、シンチレータ６２の中央部を迂回してシンチレータ６２の側面から出射するものが現れる。この様なγ線は、蛍光に変換されることがないので、結局、放射線検出器６１で検出されることはない。【００１０】
つまり、消滅γ線対が体軸方向Ａについて斜め方向から第１検出器リング５４に進入すると、シンチレータ６２が有する体軸方向Ａの側端部においては、γ線の進路上のシンチレータ６２の厚みが不足する。シンチレータ６２の入射面６２ａから入射したγ線は、シンチレータ６２の中央部を迂回し、直ちにシンチレータ６２の側面に向かうからである。【００１１】
粒子線治療装置５１における被検体Ｍから放出されるγ線は、消滅γ線対を放出させるような放射性薬剤を被検体Ｍに投与して、その分布をイメージングするＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｏｒｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置と比べると、ごく僅かで、その線量は、例えば、ＰＥＴ装置の１／１０００〜１／１００程度である。【００１２】
つまり、粒子線治療装置５１において消滅γ線対の検出感度を向上させることは、被検体の病変部において消滅γ線対が生じていることを正確に確認することにつながり、有効な治療を行うことのできる粒子線治療装置５１を開発する上で、重大な課題となる。【００１３】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、粒子線ビームを通過させる通路を有する粒子線治療装置において、粒子線ビームがエネルギーを失う地点と、検出器リングの位置とが被検体の体軸方向において互いに異なっていたとしても、消滅放射線対の検出感度が高い粒子線治療装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は、この様な目的を達成するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る粒子線治療装置は、放射線を蛍光に変換するとともに放射線を入射させる入射面を有するシンチレータと、蛍光を授受するライトガイドと、蛍光を検出する光検出器とが同一方向に積層されて放射線検出器が構成され、それらがリング状に配列されて構成されるリング状の検出器リングを少なくとも２つ有し、基軸を中心として旋回移動が可能であるとともに粒子線ビームを照射する粒子線照射手段とを備えた粒子線治療装置において、２つの検出器リングは、その中心軸と基軸とが一致するように配置され、２つの検出器リングの間には、粒子線ビームが通過させる通路が設けられており、粒子線照射手段は、通路と基軸との交点に向かって粒子線ビームを照射するように、粒子線ビームの照射の方向を変更させながら旋回移動され、一方の検出器リングを構成する放射線検出器の各々は、それらの入射面が交点に向くように傾斜されることを特徴とするものである。【００１５】
［作用・効果］本発明に係る粒子線治療装置は、少なくとも２つの検出器リングを備えている。これらのいずれかが消滅放射線対を検出することになる。消滅放射線を構成する放射線の一部は、一方の検出器リングを構成する放射線検出器に入射することになる。本発明の構成では、一方の検出器リングを構成する放射線検出器が有する入射面の各々は、消滅放射線対の発生する交点に向くように傾斜される。これにより、交点の付近から放射された消滅放射線対を構成する放射線は、直角に近い角度で一方の検出器リングを構成する放射線検出器の有する入射面に進入し、光検出器の側に向かう。すると、シンチレータと光検出器とが積層された方向に沿って放射線が進むことになる。このようになっていれば、放射線がシンチレータの側面から出射することを防止することができる。両検出器リングの消滅放射線線対の検出感度は、消滅放射線対が両検出器リングに入射した方向に強く依存する。本発明は、放射線は、一方の検出器リングを構成する放射線検出器における入射面に直角に近い角度で入射するので、放射線は、確実にシンチレータの中央部を通過し、放射線が蛍光に変換される可能性が高まる。このことは、光検出器による蛍光の検出を容易なものとする。したがって、第１放射線検出器における放射線の検出感度は高いものとなる。【００１６】
また、上述の他方の検出器リングを構成する放射線検出器の各々は、それらの入射面が交点に向くように傾斜されればより望ましい。【００１７】
［作用・効果］上述の構成によれば、粒子線治療装置における消滅放射線対の検出感度を更に高めることができる。すなわち、上記構成によれば、一方の検出器リングを構成する放射線検出器の各々は、それらの入射面が消滅放射線対の発生する交点に向くように傾斜されるのみならず、他方の検出器リングを構成する放射線検出器の各々も、それらの入射面が消滅放射線対の発生する交点に向くように傾斜される。すなわち、他方の検出器リングにおいても、交点の付近から放射された消滅放射線対を構成する放射線は、直角に近い角度で他方の検出器リングを構成する放射線検出器の有する入射面に進入し、光検出器の側に向かう。したがって、他方の検出器リングを構成する放射線検出器における放射線の検出感度は高いものとなる。つまり、上述の構成によれば、粒子線治療装置における消滅放射線対の検出感度を更に高めることができる。【００１８】
また、上述の入射面が交点に向くように傾斜された放射線検出器の各々には、放射線検出器を傾斜させる傾斜手段が配備され、傾斜された放射線検出器の各々における基軸に対する傾斜の角度は、放射線検出器の入射面が交点に向いているときの角度である設定角度から、少なくとも所定の角度まで変更可能となっており、所定の角度まで放射線検出器を傾斜させると、傾斜された放射線検出器が有する入射面の各々は、傾斜された放射線検出器で構成される検出器リングにおける基軸に沿った方向の中心に位置するとともに基軸に属する中心点に向くように傾斜されればより望ましい。【００１９】
［作用・効果］上記構成によれば、粒子線治療装置にＰＥＴ装置の機能を追加させることができる。すなわち、上記構成は、放射線検出器を傾斜させる傾斜手段が設けられている。これによって、放射線検出器の基軸に対する傾斜を粒子線の治療にふさわしい設定角度から、ＰＥＴ検診にふさわしい所定の角度まで変更させることができる。そして、所定の角度まで放射線検出器を傾斜させると、検出器リングに設けられた放射線検出器のシンチレータが有する入射面の各々は、検出器リングにおける基軸に沿った方向の中心に位置するとともに基軸に属する中心点に向くように傾斜される。つまり、ＰＥＴ検診時において、被検体の関心部位の基軸における位置を検出器リングと同一とすると、被検体から出射される消滅放射線を構成する放射線は、放射線検出器の有する入射面に直角に近い角度で入射する。つまり、放射線は、確実にシンチレータの中央部を通過し、放射線が蛍光に変換される可能性が高まる。このことは、光検出器による蛍光の検出を容易なものとする。したがって、放射線検出器における放射線の検出感度は高いものとなる。【００２０】
また、上記構成によれば、両方の検出器リングを傾斜された放射線検出器で構成することにより、粒子線治療装置にＰＥＴ装置の機能を追加させる際に、その検出感度は更に高いものとなる。すなわち、上記構成は、他方の検出器リングを構成する放射線検出器にも傾斜手段が設けられている。したがって、他方の検出器リングを構成する放射線検出器の基軸に対する傾斜を粒子線の治療にふさわしい設定角度から、ＰＥＴ検診にふさわしい所定の角度まで変更させることができる。ＰＥＴ検診時において、被検体の関心部位の基軸における位置を他方の検出器リングを構成する検出器リングと同一とすると、被検体から出射される消滅放射線を構成する放射線は、他方の検出器リングを構成する放射線検出器の有する入射面に直角に近い角度で入射する。したがって、他方の検出器リングを構成する放射線検出器における放射線の検出感度は高いものとなる。【００２１】
また、上述の傾斜手段が配備された放射線検出器の各々には、放射線検出器の各々を基軸に向かう方向に沿って進退させるシフト手段が備えられており、シフト手段によって、傾斜手段が配備された放射線検出器で構成される検出器リングの内径が変更可能となっていればより望ましい。【００２２】
［作用・効果］上記構成によれば、粒子線治療時における消滅放射線対の高い検出感度を維持した状態で、ＰＥＴ検診時における消滅放射線対の検出感度を高いものとすることができる。すなわち、上記構成は、一方の検出器リングを構成する放射線検出器の各々を基軸に向かう方向に沿って進退させるシフト手段が備えられている。これにより、ＰＥＴ検診において、一方の検出器リングの内径を最小として、ＰＥＴ検診時の消滅放射線対の検出感度を高めることができる。消滅放射線対の検出感度、および空間分解能は、検出器リングの内径に依存し、内径が小さいほど検出感度、空間分解能ともに高くなる。ＰＥＴ検診において、一方の検出器リングの内径は、最小となっているので、薬剤分布のイメージングを行ううえで最適な設定となる。上述の状態から、粒子線治療を行おうとして基軸に対する一方の検出器リングを構成する放射線検出器の傾斜を設定角度としようとすると、隣接する放射線検出器同士が干渉してしまう。上記構成は、それを防ぐためシフト手段が備えられている。すなわち、傾斜させる前に、あらかじめ隣接する一方の検出器リングを構成する放射線検出器が干渉しないように、一方の検出器リングの内径を拡大させておくことができる。そして、基軸に対する一方の検出器リングを構成する放射線検出器の傾斜を設定角度とした後、シフト手段によって一方の検出器リングの内径を可能な限り小さくすれば、粒子線治療時における消滅放射線対の検出感度を高いものとすることができる。【００２３】
また、上記構成によれば、粒子線治療時における消滅放射線対の高い検出感度を維持した状態で、ＰＥＴ検診時における消滅放射線対の検出感度を更に高いものとすることもできる。すなわち、上記構成は、他方の検出器リングを構成する放射線検出器の各々を基軸に向かう方向に沿って進退させるシフト手段が備える構成とすることもできる。これにより、ＰＥＴ検診時、または粒子線治療時において、他方の検出器リングの内径をそれぞれに対応した好適なものとして、消滅放射線対の検出感度を高めることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る粒子線治療装置は、２つの検出器リングを備えている。これらのいずれかが消滅放射線対を検出することになる。交点の付近から発生した放射線は、一方の検出器リングを構成する放射線検出器、または他方の検出器リングを構成する放射線検出器に入射することになる。本発明の構成では、一方の検出器リングを構成する放射線検出器の各々は、それらの入射面が消滅放射線対の発生する交点に向くように傾斜される。そして、他方の検出器リングを構成する放射線検出器の各々は、それらの入射面が上述の交点に向くように傾斜される構成とすることもできる。交点の付近から放射された消滅放射線対を構成する放射線は、直角に近い角度で一方の検出器リングを構成する放射線検出器、または他方の検出器リングを構成する放射線検出器の有する入射面に進入し、光検出器の側に向かう。すると、シンチレータと光検出器とが積層された方向に沿って放射線が進むことになる。このようになっていれば、放射線がシンチレータの側面から出射することを防止することができる。両検出器リングの消滅放射線線対の検出感度は、消滅放射線対が両検出器リングに入射した方向に強く依存する。本発明は、放射線は、一方の検出器リングを構成する放射線検出器、他方の検出器リングを構成する放射線検出器における入射面に直角に近い角度で入射するので、放射線は、確実にシンチレータの中央部を通過し、放射線が蛍光に変換される可能性が高まる。このことは、光検出器による蛍光の検出を容易なものとする。したがって、一方の検出器リングを構成する放射線検出器における放射線の検出感度は高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１に係る放射線検出器の斜視図である。
【図２】実施例１に係る粒子線治療装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図３】実施例１に係る検出器リングの構成を説明する機能ブロック図である。
【図４】実施例１に係る放射線検出器の傾斜について説明する模式図である。
【図５】実施例１に係る放射線検出器の傾斜について説明する模式図である。
【図６】実施例１に係る放射線検出器の移動について説明する模式図である。
【図７】実施例１に係る粒子線治療装置の動作を説明するフローチャートである。
【図８】実施例１に係る粒子線治療装置の動作を説明する模式図である。
【図９】従来構成に係る粒子線治療装置の斜視図である。
【図１０】従来構成に係る粒子線治療装置の斜視図である。
【図１１】従来構成に係る粒子線治療装置の断面図である。
【図１２】従来構成に係る粒子線治療装置の構成を説明する平面図である。
【符号の説明】
【００２６】
Ｂ              基軸
Ｐ              交点
θ              設定角度
１ａ            第１放射線検出器（放射線検出器）
１ｂ            第２放射線検出器（放射線検出器）
１３            粒子線源（粒子線照射手段）
１２ａ          第１検出器リング（一方の検出器リング）
１２ｂ          第２検出器リング（他方の検出器リング）
１４ａ，１４ｂ  入射面
４０ａ          第１ギア（傾斜手段）
４０ｂ          第１ギア（傾斜手段）
４１ａ          第１ウォーム（傾斜手段）
４１ｂ          第１ウォーム（傾斜手段）
４２ａ          第１ラック（シフト手段）
４２ｂ          第２ラック（シフト手段）
４３ａ          第１ピニオン（シフト手段）
４３ｂ          第２ピニオン（シフト手段）
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る粒子線治療装置の最良の形態について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２８】
まず、実施例１に係る粒子線治療装置の説明に先立って、実施例１に係る放射線検出器１の構成について説明する。図１は、実施例１に係る放射線検出器の斜視図である。図１に示すように、実施例１に係る放射線検出器１は、シンチレータ結晶層２Ｄ，シンチレータ結晶層２Ｃ，シンチレータ結晶層２Ｂ，およびシンチレータ結晶層２Ａの順にシンチレータ結晶層の各々がｚ方向に積層されて形成されたシンチレータ２と、シンチレータ２の下面に設けられ、シンチレータ２から発する蛍光を検知する位置弁別機能を備えた光電子増倍管（以下、光検出器とよぶ）３と、シンチレータ２と光検出器３との間に介在する位置には、蛍光を授受するライトガイド４とを備える。したがって、シンチレータ結晶層の各々は、光検出器３に向かう方向に積層されて構成されている。また、シンチレータ結晶層２Ａは、シンチレータ２における放射線の入射面１４となっている。言い換えれば、シンチレータ２の有する面のうち、光検出器３と対向する面が入射面となっている。なお、各々のシンチレータ結晶層２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは、光学的に結合され、各々の層間には、透過材ｔが設けられている。この透過材ｔの材料としては、シリコン樹脂からなる熱硬化性樹脂が使用できる。シンチレータ結晶層２Ａは、放射性線源から放射されるγ線の受光部となっており、ブロック状のシンチレータ結晶がシンチレータ結晶ａ（１，１）を基準としてｘ方向に３２個、ｙ方向に３２個マトリックス状に二次元配置された構成となっている。すなわち、シンチレータ結晶ａ（１，１）〜シンチレータ結晶ａ（１，３２）がｙ方向に配列して、シンチレータ結晶アレイを形成し、このシンチレータ結晶アレイがｘ方向に３２本配列してシンチレータ結晶層２Ａが形成される。なお、シンチレータ結晶層２Ｂ，２Ｃ，および２Ｄについてもシンチレータ結晶がシンチレータ結晶ｂ（１，１）、ｃ（１，１）、およびｄ（１，１）のそれぞれを基準としてｘ方向に３２個、ｙ方向に３２個マトリックス状に二次元配置された構成となっている。なお、シンチレータ結晶層２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの各々において、透過材ｔが互いに隣接するシンチレータ結晶の間にも設けられている。したがって、シンチレータ結晶の各々は、透過材ｔに取り囲まれていることになる。この透過材ｔの厚さは、２５μｍ程度である。なお、γ線は、本発明の放射線に相当する。【００２９】
また、シンチレータ２に備えられたシンチレータ結晶層２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄには、ｘ方向に伸びた第１反射板ｒと、ｙ方向に伸びた第２反射板ｓとが設けられている。この両反射板ｒ，ｓは、配列されたシンチレータ結晶の隙間に挿入されている。【００３０】
シンチレータ２は、γ線の検出に適したシンチレータ結晶が３次元的に配列されて構成されている。すなわち、シンチレータ結晶は、Ｃｅが拡散したＬｕ２（１−Ｘ）Ｙ２ＸＳｉＯ５（以下、ＬＹＳＯとよぶ）によって構成されている。シンチレータ結晶の各々は、シンチレータ結晶層に係らず、例えば、ｘ方向の長さが１．４５ｍｍ，ｙ方向の幅が１．４５ｍｍ，ｚ方向の高さが４．５ｍｍの直方体をしている。また、シンチレータ２が有する面のうち、ライトガイド４に接する４側面は、図示しない反射膜で被覆されている。また、光検出器３は、マルチアノードタイプであり、入射した蛍光のｘ，およびｙについての位置を弁別することができる。【００３１】
ライトガイド４は、シンチレータ２で発した蛍光を光検出器３に導くために設けられている。したがって、ライトガイド４は、シンチレータ２と光検出器３とに光学的に結合されている。また、光検出器３のシンチレータ２に離反した底面には、複数の接続端子３ｐが設けられている。この接続端子３ｐは、後述のブリーダユニット１６に接続される。【００３２】
次に、実施例１に係る粒子線治療装置９について説明する。図２は、実施例１に係る粒子線治療装置の構成を説明する機能ブロック図である。図２に示すように、実施例１に係る粒子線治療装置９は、被検体Ｍを載置する天板１０と、第１ガントリ１１ａと、第１ガントリ１１ａの内部に設けられた第１検出器リング１２ａとを備えている。また、粒子線治療装置９は、第２ガントリ１１ｂと、第２ガントリ１１ｂの内部に設けられた第２検出器リング１２ｂとを備えている。なお、第１検出器リング１２ａは、本発明の一方の検出器リングにに相当し、第２検出器リング１２ｂは、本発明の他方の検出器リングに相当する。【００３３】
天板１０は、被検体Ｍの体軸方向Ａに沿って摺動自在であるとともに、鉛直方向に沿って進退自在となっている。【００３４】
また、粒子線治療装置９は、さらに被検体Ｍの断層画像を取得するための各部が更に設けられている。具体的には、粒子線治療装置９は、両検出器リング１２ａ，１２ｂからのγ線の検出位置、検出強度、検出時間を表すγ線検出信号を受信し、消滅γ線対の同時計数を行う同時計数部２４と、同時計数部２４にて消滅γ線対であると判断された２つのγ線検出データから後述のＬＯＲを特定するＬＯＲ特定部２５と、関心部位Ｂの放射線断層画像を形成する画像形成部２６とを備えている。【００３５】
そして、実施例１に係る粒子線治療装置９は、粒子線ビームを照射する粒子線源１３を備える。粒子線源１３が照射する粒子は、例えば陽子、炭素核であるが、これに限られるものではない。この粒子線源１３は、粒子線源駆動機構３１によって駆動され、被検体Ｍの体軸方向Ａに沿った基軸Ｂを中心として旋回移動が可能となっている。この粒子線源駆動機構３１は、粒子線源駆動制御部３２によって制御される。また、粒子線源１３の粒子の照射は、粒子線源照射制御部３３によって制御される。そして、粒子線源１３の粒子の照射の方向は、変更されながら、粒子線源１３は、旋回移動される。具体的には、粒子線源１３は、旋回移動に係らず基軸Ｂに向かう方向に粒子線ビームを照射する。つまり、粒子線源１３は、旋回移動に係らず基軸Ｂに属する１点に向けて粒子線ビームを照射することになり、この点は、後述の交点Ｐである。【００３６】
また、第１検出器リング１２ａと、第２検出器リング１２ｂとは、被検体Ｍの体軸方向Ａに沿って配列されており、両検出器リング１２ａ，１２ｂの間には、粒子線源１３から照射された粒子線ビームが通過する通路Ｔが設けられている。粒子線源１３は、旋回移動するのであるから、この通路Ｔは、粒子線治療装置９の全体で見れば、円板状である。なお、粒子線源１３は、本発明の粒子線照射手段に相当する。【００３７】
そしてさらに、実施例１に係る粒子線治療装置９は、種々の制御部を統括的に制御する主制御部３５と、放射線断層画像を表示する表示部３６とを備えている。この主制御部３５は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより同時計数部２４，ＬＯＲ特定部２５，および画像形成部２６，粒子線源駆動制御部３２，および粒子線源照射制御部３３とを実現している。なお、主制御部３５は、後述の検出器傾斜駆動制御部４６と、検出器シフト駆動制御部４８をも実現している。【００３８】
次に、両検出器リング１２ａ，１２ｂについて説明する。第１検出器リング１２ａは、放射線検出器１がリング状に配列されて構成される。したがって、第１検出器リング１２ａの内孔の中心を貫くような第１中心軸を考えることができる。この第１中心軸は、仮想円状に放射線検出器１が配列されたものとして、その仮想円の中心を通過するとともに、第１検出器リング１２ａが有する内孔の延伸方向に沿った軸である。また、第２検出器リング１２ｂは、放射線検出器１がリング状に配列されて構成される。したがって、第２検出器リング１２ｂも第１検出器リング１２ａと同様な第２中心軸を考えることができる。第１検出器リング１２ａの有する第１中心軸は、上述の基軸Ｂと一致している。また、第２検出器リング１２ｂの有する第２中心軸も、上述の基軸Ｂと一致している。【００３９】
両検出器リング１２ａ，１２ｂの具体的な構成について説明する。図３は、実施例１に係る検出器リングの構成を説明する機能ブロック図である。第１検出器リング１２ａは、図３に示すように、第１放射線検出器１ａがリング状に配列されている。第１放射線検出器１ａには、それに電力を供給するブリーダユニット１６ａが付属され、第１放射線検出器１ａとブリーダユニット１６ａとは、一体的にＬ型の保持具２０ａにより保持される。第１放射線検出器１ａから見たときの保持具２０ａにおける裏面には、第１放射線検出器１ａから遠ざかるように張り出した張り出し部４４ａが設けられている。これは、第１ギア４０ａを保持する保持部となっている。この第１ギア４０ａは、第１ウォーム４１ａに噛み合っている。この第１ウォーム４１ａは、第１ラック４２ａに支持され、この第１ラック４２ａは、第１ピニオン４３ａに噛み合っている。なお、互いに噛み合った第１ギア４０ａ，および第１ウォーム４１ａは、本発明の傾斜手段に相当する。また、互いに噛み合った第１ラック４２ａ，および第１ピニオン４３ａは、本発明のシフト手段に相当する。【００４０】
また、図３に示すように、第２検出器リング１２ｂには、第１検出器リング１２ａと同様に、第２放射線検出器１ｂがリング状に配列されている。第２放射線検出器１ｂには、それに電力を供給するブリーダユニット１６ｂが付属され、第２放射線検出器１ｂとブリーダユニット１６ｂとは、一体的にＬ型の保持具２０ｂにより保持される。第２放射線検出器１ｂから見たときの保持具２０ｂにおける裏面には、第２放射線検出器１ｂから遠ざかるように張り出した張り出し部４４ｂが設けられている。これは、第２ギア４０ｂを保持する保持部となっている。この第２ギア４０ｂは、第２ウォーム４１ｂに噛み合っている。この第２ウォーム４１ｂは、第２ラック４２ｂに支持され、この第２ラック４２ｂは、第２ピニオン４３ｂに噛み合っている。なお、互いに噛み合った第２ギア４０ｂ，および第２ウォーム４１ｂは、本発明の傾斜手段に相当する。また、互いに噛み合った第２ラック４２ｂ，および第２ピニオン４３ｂは、本発明のシフト手段に相当する。【００４１】
そして、実施例１に係る粒子線治療装置９は、両放射線検出器１ａ，１ｂを駆動させて両放射線検出器１ａ，１ｂを傾斜させる検出器傾斜駆動機構４５と、これを制御する検出器傾斜駆動制御部４６とを備えている。また、両放射線検出器１ａ，１ｂを基軸Ｂに向かう方向に沿って進退させる検出器シフト駆動機構４７と、これを制御する検出器シフト駆動制御部４８とを備えている。検出器傾斜駆動機構４５，および検出器シフト駆動機構４７の具体的な構成としては、例えば、モータが挙げられるが、これに限られるものではない。【００４２】
次に、第１放射線検出器１ａの傾斜について説明する。図４は、実施例１に係る放射線検出器の傾斜について説明する模式図である。実施例１においては、粒子線源１３から照射される粒子線ビームが通過する通路Ｔと、基軸Ｂとが直交し、その直交する点を交点Ｐとしている。粒子線源１３は、基軸Ｂを中心に旋回移動されるので、基軸Ｂは、通路Ｔに直交することになる。そして、粒子線源１３から照射される粒子線ビームは、粒子線源１３の旋回移動に係らず常に交点Ｐに向けて照射されることになる。【００４３】
粒子線治療時においては、第１放射線検出器１ａは、この交点Ｐを基準に傾斜されている。具体的には、第１検出器リング１２ａを構成する第１放射線検出器１ａの各々は、その入射面１４ａの中心点である第１点Ｃａを通過し、入射面１４ａと直交する線を第１法線Ｌ１とすると、第１放射線検出器１ａは、傾斜されることにより、第１法線Ｌ１は、交点Ｐを通過している。つまり、交点Ｐから入射面１４ａを見たとき、入射面１４ａは、正面を向いている。粒子線治療時においては、粒子線ビームは、交点Ｐの付近に到達するので、消滅γ線対も交点Ｐの付近から放射される。第１法線Ｌ１が交点Ｐを通過する構成となっているので、交点Ｐの付近から放射されたγ線は、直角に近い角度で入射面１４ａに進入し、光検出器３ａ側に向かう。すると、γ線は、シンチレータ２ａが有するシンチレータ結晶層の各層を貫通するようにシンチレータを通過しようとする。このようになっていれば、γ線がシンチレータの側面から出射することを防止して、γ線は、確実に蛍光に変換される。【００４４】
また、図５に示すように、第２放射線検出器１ｂも第２放射線検出器と同様に傾斜している。具体的には、第２検出器リング１２ｂを構成する第２放射線検出器１ｂの各々は、その入射面１４ｂの中心点である第２点Ｃｂを通過し、入射面１４ｂと直交する線を第２法線Ｌ２とすると、第２放射線検出器１ｂは、傾斜されることにより、第２法線Ｌ２は、交点Ｐを通過している。つまり、交点Ｐから入射面１４ｂを見たとき、入射面１４ｂは、正面を向いている。粒子線治療時においては、粒子線ビームは、交点Ｐの付近に到達するので、消滅γ線対も交点Ｐの付近から放射される。実施例１のように、第２法線Ｌ２が交点Ｐを通過すると、交点Ｐの付近から放射されたγ線は、直角に近い角度で入射面１４ｂに進入し、光検出器３側に向かう。すると、γ線は、シンチレータ２ｂが有するシンチレータ結晶層の各層を貫通するようにシンチレータを通過しようとする。このようになっていれば、γ線がシンチレータの側面から出射することを防止して、γ線は、確実に蛍光に変換される。【００４５】
そして、実施例１に係る粒子線治療装置９は、第１放射線検出器１ａの傾斜の角度を変更することができる。すなわち、第１放射線検出器１ａは、検出器傾斜駆動機構４５によって駆動されて、第１ギア４０ａが回転されることにより、第１法線Ｌ１と、基軸Ｂとのなす傾斜の角度が変更できるようになっている。つまり、検出器傾斜駆動機構４５による第１放射線検出器１ａの傾斜に係らず第１法線Ｌ１は、基軸Ｂに常に交わるが、その交わる点は交点Ｐの位置から、基軸Ｂに沿って、第１検出器リング１２ａに近づく方向に移動する。そして、図５に示すように、第１放射線検出器１ａの入射面１４ｂは、基軸Ｂ方向における第１検出器リング１２ａの中心に位置するとともに基軸Ｂに属する第１中心点Ｃ１に向くように傾斜される。すなわち、第１法線Ｌ１と、基軸Ｂとのなす傾斜の角度は、直角まで変更が可能となっている。第１法線Ｌ１と基軸Ｂとが交わる点が交点Ｐの位置にあるときの第１法線Ｌ１と基軸Ｂとがなす傾斜の角度を設定角度θとすると、第１放射線検出器１ａの基軸Ｂに対する傾斜の角度は、設定角度θから直角まで変更が可能である。なお直角は、本発明における所定の角度の一例である。傾斜の角度を直角とすると、消滅γ線対を放出させるような放射性薬剤を被検体Ｍに投与して、その分布をイメージングするＰＥＴ装置として粒子線治療装置９を使用することができる。【００４６】
第２放射線検出器２ｂも同様に、傾斜の角度を変更することができる。すなわち、第２放射線検出器１ｂは、検出器傾斜駆動機構４５によって駆動されて、第２ギア４０ｂが回転されることにより、第２法線Ｌ２と、基軸Ｂとのなす傾斜の角度が変更できるようになっている。つまり、検出器傾斜駆動機構４５による第２放射線検出器１ｂの傾斜に係らず第２法線Ｌ２は、基軸Ｂに常に交わるが、その交わる点は交点Ｐの位置から、基軸Ｂに沿って、第２検出器リング１２ｂに近づく方向に移動する。そして、図５に示すように、第２放射線検出器１ｂの入射面１４ｂは、基軸Ｂ方向における第２検出器リング１２ｂの中心に位置するとともに基軸Ｂに属する第２中心点Ｃ２に向くように傾斜される。すなわち、第２法線Ｌ２と、基軸Ｂとのなす傾斜の角度は、直角まで変更が可能となっている。第２法線Ｌ２と基軸Ｂとが交わる点が交点Ｐの位置にあるときの第２法線Ｌ２と基軸Ｂとがなす角度を設定角度θとすると、第２放射線検出器１ｂの基軸Ｂに対する傾斜の角度は、設定角度θから直角まで変更が可能である。なお直角は、本発明における所定の角度の一例である。【００４７】
また、第１放射線検出器１ａは、基軸Ｂとの距離を調節できるようになっている。すなわち第１放射線検出器１ａは、検出器シフト駆動機構４７により、第１ピニオン４３ａが回転されることにより、図６に示すように、第１放射線検出器１ａの各々を基軸Ｂに向かう方向に沿って進退させることができる。これにより、第１検出器リング１２ａの内径が変更可能となっている。また、第２放射線検出器１２ｂも同様に、基軸Ｂとの距離を調節できるようになっている。すなわち、第２放射線検出器１ｂは、検出器シフト駆動機構４７により、第２ピニオン４３ｂが回転されることにより、図６に示すように、第２放射線検出器１ｂの各々を基軸Ｂに向かう方向に沿って進退させることができる。これにより、第２検出器リング１２ｂの内径が変更可能となっている。【００４８】
続いて、以上のような粒子線治療装置９の動作について説明する。実施例１に係る粒子線治療装置９を用いて粒子線治療を行うには、図７に示した以下の各ステップが順次、実行される。すなわち、被検体Ｍを天板１０に載置する載置ステップＳ１と、両放射線検出器１ａ，１ｂを基軸Ｂから遠ざける方向に移動させるシフトステップＳ２と、両放射線検出器１ａ，１ｂを基軸Ｂに対して傾斜させる傾斜ステップＳ３と、粒子線源１３を旋回させながら、粒子線ビームを照射させる照射ステップＳ４とを備えている。以降、これら各ステップについて、順を追って説明する。【００４９】
＜載置ステップＳ１，およびシフトステップＳ２＞
まず、被検体Ｍを粒子線治療装置９が有する天板１０に載置する。そして、天板１０を動作させることで被検体Ｍの病変部を交点Ｐの位置に合わせる（載置ステップＳ１）。実施例１において、両放射線検出器１ａ，１ｂの傾斜の角度は、直角となっているとする。この状態において、第１検出器リング１２ａが有する隣接したシンチレータ２について注目すると、隣接したシンチレータ２は、接触はしていないが、可能な限り接近している。ＰＥＴ装置として粒子線治療装置９を使用する際には、隣接したシンチレータ２を可能な限りを接近させることで、薬剤をイメージングするときの空間分解能が向上する。隣接したシンチレータ２の隙間を可能な限りなくすことで、消滅γ線対のカウント数を向上させることができるからである。両放射線検出器１ａ，１ｂを傾斜させるのに先立って、まずは、検出器シフト駆動制御部４８の制御にしたがって、両放射線検出器１ａ，１ｂを基軸Ｂから遠ざける方向に移動させる。こうすることで、両放射線検出器１ａ，１ｂを傾斜させたとしても、隣接する放射線検出器に干渉することなく、確実に傾斜の角度をθとすることができる。【００５０】
＜傾斜ステップＳ３＞
そして、検出器傾斜駆動制御部４６の制御にしたがって、両放射線検出器１ａ，１ｂを傾斜させる。傾斜の角度はθとなっている。しかし、図８に示すように、両法線Ｌ１，Ｌ２は、交点Ｐを通過しない。前段のシフトステップＳ２によって両放射線検出器１ａ，１ｂは、基軸Ｂから遠ざける方向に移動させたからである。そこで、両放射線検出器１ａ，１ｂを再び基軸Ｂに近づける方向に移動させる。こうして、両法線Ｌ１，Ｌ２は、交点Ｐを通過するようになる。このとき、第１検出器リング１２ａが有する隣接したシンチレータ２の隙間を可能な限り無くすように予めθ、および、両検出器リング１２ａ，１２ｂの間隔が設定されてれば、より空間分解能が高い粒子線治療装置９が提供できる。この様な事情は、第２検出器リング１２ｂにおいても同様である。【００５１】
＜照射ステップＳ４＞
そして、粒子線源駆動制御部３２，粒子線源照射制御部３３の制御により、粒子線源１３の旋回移動と、粒子線の照射とが開始される。この時点で、交点Ｐの付近では、消滅γ線対が生じている。この消滅γ線対は、第１検出器リング１２ａまたは、第２検出器リング１２ｂのいずれかで検出されることになる。具体的には、両検出器リング１２ａ，１２ｂが有する異なる２つのシンチレータ結晶において消滅γ線対が検出される。両検出器リング１２ａ，１２ｂは、γ線を検出したという検出データを同時計数部２４に送出する。同時計数部２４では、所定の時間的な幅を有するタイムウィンドウの中に、異なる２つのシンチレータ結晶から由来する検出データが収まった場合、これを消滅γ線対によるものであるとし、この回数をカウントする。これが、カウント数である。【００５２】
ＬＯＲ特定部２５においては、消滅γ線対の出射された方向を割り出す。すなわち、同時計数部２４によって同時と見なされた検出データには、どのシンチレータ結晶が蛍光を発したかという位置的な情報も含まれている。ＬＯＲ特定部２５では、この２つのシンチレータ結晶を結ぶ線分であるＬＯＲ（Ｌｉｎｅ  ｏｆ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を割り出し、ＬＯＲと、これに対応するカウント数を画像形成部２６に送出する。【００５３】
画像形成部２６は、ＬＯＲと、これに対応するカウント数を基に、被検体Ｍの断層面における消滅γ線対の発生分布をマッピングする。こうして形成された断層画像は、表示部３６にて表示される。消滅γ線対の発生分布を検討すれば、被検体Ｍの断層面における粒子線ビームがエネルギーを失った部位をモニタリングすることができる。こうして、粒子線治療装置９における粒子線ビームが確実に被検体Ｍの病変部で作用しているかどうかが確認できる。【００５４】
また、実施例１に係る粒子線治療装置９は、上述の粒子線治療とは別に、ＰＥＴ検診も可能となっている。このときは、粒子線源１３から粒子線が照射されることはなく、その代りに、消滅γ線対を放出させるような放射性薬剤を被検体Ｍに投与する。その分布を同時計数部２４，ＬＯＲ特定部２５，および画像形成部２６を用いてイメージングする。このときの両放射線検出器１ａ，１ｂの傾斜の角度は、直角とされる。そして、両検出器リング１２ａ，１２ｂの内径は、粒子線治療時よりも小さく設定され、具体的には、隣接したシンチレータ２は、接触はしていないが、可能な限り接近している。【００５５】
以上のように、実施例１に係る粒子線治療装置９は、第１検出器リング１２ａと第２検出器リング１２ｂとを備えている。これらのいずれかが消滅γ線対を検出することになる。交点Ｐの付近から発生したγ線の一部は、第１放射線検出器１ａに入射することになる。実施例１の構成では、第１放射線検出器１ａの各々は、それらの入射面１４ａが消滅γ線対の発生する交点Ｐに向くように傾斜される。交点Ｐの付近から放射された消滅γ線対を構成するγ線は、直角に近い角度で第１放射線検出器１ａの有する入射面１４ａに進入し、光検出器３の側に向かう。すると、シンチレータ２と光検出器３とが積層された方向に沿ってγ線が進むことになる。このようになっていれば、γ線がシンチレータ２の側面から出射することを防止することができる。両検出器リング１２ａ，１２ｂの消滅γ線線対の検出感度は、消滅γ線対が両検出器リング１２ａ，１２ｂに入射した方向に強く依存する。実施例１の構成は、γ線は、第１放射線検出器１ａにおける入射面１４ａに直角に近い角度で入射するので、γ線は、確実にシンチレータ２の中央部を通過し、γ線が蛍光に変換される可能性が高まる。このことは、光検出器３による蛍光の検出を容易なものとする。したがって、第１放射線検出器１ａにおけるγ線の検出感度は高いものとなる。【００５６】
また、実施例１の構成によれば、粒子線治療装置９における消滅γ線対の検出感度を更に高めることができる。すなわち、実施例１の構成によれば、第１放射線検出器１ａの各々は、それらの入射面１４ａが消滅γ線対の発生する交点Ｐに向くように傾斜されるのみならず、第２放射線検出器１ｂの各々も、それらの入射面１４ａが消滅γ線対の発生する交点Ｐに向くように傾斜される。すなわち、第２放射線検出器１ｂにより構成される第２検出器リング１２ｂにおいても、交点Ｐの付近から放射された消滅γ線対を構成するγ線は、直角に近い角度で第２放射線検出器１ｂの有する入射面１４ｂに進入し、光検出器３の側に向かう。したがって、第２放射線検出器１ｂにおけるγ線の検出感度は高いものとなる。つまり、実施例１の構成によれば、粒子線治療装置９における消滅γ線対の検出感度を更に高めることができる。【００５７】
また、実施例１の構成によれば、粒子線治療装置９にＰＥＴ装置の機能を追加させることができる。すなわち、実施例１の構成は、第１放射線検出器１ａを傾斜させる互いに噛み合った第１ギア４０ａ，および第１ウォーム４１ａが設けられている。これによって、第１放射線検出器１ａの基軸Ｂに対する傾斜を粒子線の治療にふさわしい設定角度θから、ＰＥＴ検診にふさわしい直角まで変更させることができる。そして、直角まで第１放射線検出器１ａを傾斜させると、第１検出器リング１２ａに設けられた第１放射線検出器ａのシンチレータ２が有する入射面１４ａの各々は、第１検出器リング１２ａにおける基軸Ｂに沿った方向の中心に位置するとともに基軸Ｂに属する第１中心点Ｃ１に向くように傾斜される。つまり、ＰＥＴ検診時において、被検体Ｍの関心部位の基軸Ｂにおける位置を第１検出器リング１２ａと同一とすると、被検体Ｍから出射される消滅γ線を構成するγ線は、第１放射線検出器１ａの有する入射面１４ａに直角に近い角度で入射する。つまり、γ線は、確実にシンチレータ２の中央部を通過し、γ線が蛍光に変換される可能性が高まる。このことは、光検出器３による蛍光の検出を容易なものとする。したがって、第１放射線検出器１ａにおけるγ線の検出感度は高いものとなる。【００５８】
そして、実施例１の構成によれば、粒子線治療装置９にＰＥＴ装置の機能を追加させる際に、更に検出の感度を向上させることができる。すなわち、実施例１の構成によれば、すなわち、実施例１の構成は、第２放射線検出器１ｂを傾斜させる互いに噛み合った第２ギア４０ｂ，および第２ウォーム４１ｂが設けられている。これにより、第２放射線検出器１ｂの基軸Ｂに対する傾斜を粒子線の治療にふさわしい設定角度θから、ＰＥＴ検診にふさわしい直角まで変更させることができる。ＰＥＴ検診時において、被検体Ｍの関心部位の基軸Ｂにおける位置を第２検出器リング１２ｂと同一とすると、被検体Ｍから出射される消滅γ線を構成するγ線は、第２放射線検出器１ｂの有する入射面１４ａに直角に近い角度で入射する。したがって、第２放射線検出器１ｂにおけるγ線の検出感度は高いものとなる。【００５９】
さらに、実施例１の構成によれば、粒子線治療時における消滅γ線対の高い検出感度を維持した状態で、ＰＥＴ検診時における消滅γ線対の検出感度を高いものとすることができる。すなわち、実施例１の構成は、第１放射線検出器１ａの各々を基軸Ｂに向かう方向に沿って進退させる互いに噛み合った第１ラック４２ａ，および第１ピニオン４３ａが備えられている。これにより、ＰＥＴ検診において、第１検出器リング１２ａの内径を最小として、ＰＥＴ検診時の消滅γ線対の検出感度を高めることができる。消滅γ線対の検出感度、および空間分解能は、検出器リングの内径に依存し、内径が小さいほど検出感度、空間分解能ともに高くなる。ＰＥＴ検診において、第１検出器リング１２ａの内径は、最小となっているので、薬剤分布のイメージングを行ううえで最適な設定となる。上述の状態から、粒子線治療を行おうとして基軸Ｂに対する第１放射線検出器１ａの傾斜を設定角度θとしようとすると、隣接する第１放射線検出器１ａが干渉してしまう。実施例１の構成は、それを防ぐため第１ラック４２ａ，および第１ピニオン４３ａが備えられている。すなわち、傾斜させる前に、あらかじめ隣接する第１放射線検出器１ａが干渉しないように第１検出器リング１２ａの内径を拡大させておくことができる。基軸Ｂに対する第１放射線検出器１ａの傾斜を設定角度θとした後、第１ラック４２ａ，および第１ピニオン４３ａによって第１検出器リング１２ａの内径を可能な限り小さくすれば、粒子線治療時における消滅γ線対の検出感度を高いものとすることができる。【００６０】
さらには、粒子線治療時における消滅γ線対の高い検出感度を維持した状態で、ＰＥＴ検診時における消滅γ線対の検出感度を更に高いものとすることができる。すなわち、実施例１の構成は、第２放射線検出器１ｂの各々を基軸Ｂに向かう方向に沿って進退させる互いに噛み合った第２ラック４２ａ，および第２ピニオン４３ａが備えられている。これにより、ＰＥＴ検診時、または粒子線治療時において、第２検出器リング１２ｂの内径をそれぞれに対応した好適なものとして、消滅γ線対の検出感度を高めることができる。【００６１】
本発明は、上述の実施例の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。【００６２】
（１）上述した実施例のいうシンチレータ結晶は、ＬＹＳＯで構成されていたが、本発明においては、その代わりに、ＧＳＯ（Ｇｄ２ＳｉＯ５）などのほかの材料でシンチレータ結晶を構成してもよい。本変形例によれば、より安価な放射線検出器が提供できる放射線検出器の製造方法が提供できる。【００６３】
（２）上述した実施例において、シンチレータには、シンチレータ結晶層が４層設けられていたが、本発明はこれに限らない。例えば、１層のシンチレータ結晶層で構成されるシンチレータを本発明に適応してもよい。その他、放射線検出器の用途に合わせて、自在にシンチレータ結晶層の層数を調節することができる。【００６４】
（３）上述した実施例において、蛍光検出器は、光電子増倍管で構成されていたが、本発明はこれに限らない。光電子増倍管に代わって、フォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなどを用いていもよい。
【図１】
2010016143.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年1月13日(2011.1.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を蛍光に変換するとともに放射線を入射させる入射面を有するシンチレータと、前記蛍光を授受するライトガイドと、前記蛍光を検出する光検出器とが同一方向に積層されて放射線検出器が構成され、それらがリング状に配列されて構成されるリング状の検出器リングを少なくとも２つ有し、基軸を中心として旋回移動が可能であるとともに粒子線ビームを照射する粒子線照射手段とを備えた粒子線治療装置において、
２つの前記検出器リングは、その中心軸と前記基軸とが一致するように配置され、
２つの前記検出器リングの間には、前記粒子線ビームが通過させる通路が設けられており、
前記粒子線照射手段は、前記通路と前記基軸との交点に向かって前記粒子線ビームを照射するように、前記粒子線ビームの照射の方向を変更させながら旋回移動されるとともに、
一方の前記検出器リングを構成する前記放射線検出器の各々を前記入射面が前記交点に向くように傾斜させる傾斜手段を配備し、
傾斜された前記放射線検出器の各々における前記基軸に対する傾斜の角度は、前記放射線検出器の入射面が前記交点に向いているときの角度である設定角度から、少なくとも所定の角度まで変更可能となっており、
前記所定の角度まで前記放射線検出器を傾斜させると、傾斜された前記放射線検出器が有する入射面の各々は、傾斜された前記放射線検出器で構成される前記検出器リングにおける前記基軸に沿った方向の中心に位置するとともに前記基軸に属する中心点に向くように傾斜されることを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子線治療装置において、
他方の前記検出器リングを構成する前記放射線検出器の各々は、それらの入射面が前記交点に向くように傾斜されることを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項３】
請求項２に記載の粒子線治療装置において、前記傾斜手段が配備された前記放射線検出器の各々には、前記放射線検出器の各々を前記基軸に向かう方向に沿って進退させるシフト手段が備えられており、前記シフト手段によって、前記傾斜手段が配備された前記放射線検出器で構成される前記検出器リングの内径が変更可能となっていることを特徴とする粒子線治療装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る粒子線治療装置は、放射線を蛍光に変換するとともに放射線を入射させる入射面を有するシンチレータと、蛍光を授受するライトガイドと、蛍光を検出する光検出器とが同一方向に積層されて放射線検出器が構成され、それらがリング状に配列されて構成されるリング状の検出器リングを少なくとも２つ有し、基軸を中心として旋回移動が可能であるとともに粒子線ビームを照射する粒子線照射手段とを備えた粒子線治療装置において、２つの検出器リングは、その中心軸と基軸とが一致するように配置され、２つの検出器リングの間には、粒子線ビームが通過させる通路が設けられており、粒子線照射手段は、通路と基軸との交点に向かって粒子線ビームを照射するように、粒子線ビームの照射の方向を変更させながら旋回移動されるとともに、一方の検出器リングを構成する放射線検出器の各々を入射面が交点に向くように傾斜させる傾斜手段を配備し、傾斜された放射線検出器の各々における基軸に対する傾斜の角度は、放射線検出器の入射面が交点に向いているときの角度である設定角度から、少なくとも所定の角度まで変更可能となっており、所定の角度まで放射線検出器を傾斜させると、傾斜された放射線検出器が有する入射面の各々は、傾斜された放射線検出器で構成される検出器リングにおける基軸に沿った方向の中心に位置するとともに基軸に属する中心点に向くように傾斜されることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
［作用・効果］本発明に係る粒子線治療装置は、少なくとも２つの検出器リングを備えている。これらのいずれかが消滅放射線対を検出することになる。消滅放射線を構成する放射線の一部は、一方の検出器リングを構成する放射線検出器に入射することになる。本発明の構成では、一方の検出器リングを構成する放射線検出器が有する入射面の各々は、消滅放射線対の発生する交点に向くように傾斜される。これにより、交点の付近から放射された消滅放射線対を構成する放射線は、直角に近い角度で一方の検出器リングを構成する放射線検出器の有する入射面に進入し、光検出器の側に向かう。すると、シンチレータと光検出器とが積層された方向に沿って放射線が進むことになる。このようになっていれば、放射線がシンチレータの側面から出射することを防止することができる。両検出器リングの消滅放射線線対の検出感度は、消滅放射線対が両検出器リングに入射した方向に強く依存する。本発明は、放射線は、一方の検出器リングを構成する放射線検出器における入射面に直角に近い角度で入射するので、放射線は、確実にシンチレータの中央部を通過し、放射線が蛍光に変換される可能性が高まる。このことは、光検出器による蛍光の検出を容易なものとする。したがって、第１放射線検出器における放射線の検出感度は高いものとなる。
また、上記構成によれば、粒子線治療装置にＰＥＴ装置の機能を追加させることができる。すなわち、上記構成は、放射線検出器を傾斜させる傾斜手段が設けられている。これによって、放射線検出器の基軸に対する傾斜を粒子線の治療にふさわしい設定角度から、ＰＥＴ検診にふさわしい所定の角度まで変更させることができる。そして、所定の角度まで放射線検出器を傾斜させると、検出器リングに設けられた放射線検出器のシンチレータが有する入射面の各々は、検出器リングにおける基軸に沿った方向の中心に位置するとともに基軸に属する中心点に向くように傾斜される。つまり、ＰＥＴ検診時において、被検体の関心部位の基軸における位置を検出器リングと同一とすると、被検体から出射される消滅放射線を構成する放射線は、放射線検出器の有する入射面に直角に近い角度で入射する。つまり、放射線は、確実にシンチレータの中央部を通過し、放射線が蛍光に変換される可能性が高まる。このことは、光検出器による蛍光の検出を容易なものとする。したがって、放射線検出器における放射線の検出感度は高いものとなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
また、図４に示すように、第２放射線検出器１ｂも第２放射線検出器と同様に傾斜している。具体的には、第２検出器リング１２ｂを構成する第２放射線検出器１ｂの各々は、その入射面１４ｂの中心点である第２点Ｃｂを通過し、入射面１４ｂと直交する線を第２法線Ｌ２とすると、第２放射線検出器１ｂは、傾斜されることにより、第２法線Ｌ２は、交点Ｐを通過している。つまり、交点Ｐから入射面１４ｂを見たとき、入射面１４ｂは、正面を向いている。粒子線治療時においては、粒子線ビームは、交点Ｐの付近に到達するので、消滅γ線対も交点Ｐの付近から放射される。実施例１のように、第２法線Ｌ２が交点Ｐを通過すると、交点Ｐの付近から放射されたγ線は、直角に近い角度で入射面１４ｂに進入し、光検出器３側に向かう。すると、γ線は、シンチレータ２ｂが有するシンチレータ結晶層の各層を貫通するようにシンチレータを通過しようとする。このようになっていれば、γ線がシンチレータの側面から出射することを防止して、γ線は、確実に蛍光に変換される。
【国際調査報告】
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