(57)【要約】【課題】水ファントム計測装置との差異を低減した放射線測定装置および粒子線治療装置ならびに粒子線の線量分布演算方法を提供する。【解決手段】放射線に反応して電荷を発生するセンサーを複数備えた放射線計測装置１０１は、信号処理装置２０５を備えている。信号処理装置２０５は陽子線照射装置１０２がビームエネルギーの切り替え時に発生するエネルギー切り替え信号を利用し、センサーから出力された電荷の積算値をエネルギー毎に分割して主制御装置２０６に保存する。主制御装置２０６は保存された電荷の積算値からエネルギー毎に深部線量分布を算出する。更に、主制御装置２０６は深部線量分布からエネルギー毎にそれぞれ飛程を算出し、飛程に依存する補正係数を用いてエネルギー毎に深部線量分布を補正する。最後に、補正された深部線量分布を足し合わせる。【選択図】  図２
2015072243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子線照射装置が照射する粒子線を検出する放射線計測装置であって、
前記粒子線に対して反応して電荷を発生させるセンサー要素を複数有するセンサー部と、
前記センサー部のセンサー要素で発生させた電荷を前記センサー要素毎に独立に収集し、積算処理する信号処理装置と、
この信号処理装置での積算処理によって求められた積算値から線量分布を求める主制御装置とを備え、
前記信号処理装置は、前記粒子線照射装置から入力された信号を受信するタイミング毎に前記センサー要素の各々から出力された電荷を前記センサー要素毎に独立して積算する積算部と、この積算部で積算した積算値を前記主制御装置に対して出力する出力部とを有し、
前記主制御装置は、前記信号処理装置から入力された前記タイミング毎の前記積算値を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された前記積算値から前記タイミング毎の線量分布を求める第１演算部と、この第１演算部により求めた前記タイミング毎の線量分布を補正し、この補正した線量分布を足し合わせる第２演算部とを有する
ことを特徴とする放射線計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線計測装置において、
前記信号処理装置は、照射する前記粒子線のエネルギーが切り替わる際に、前記粒子線照射装置から前記信号の入力を受ける
ことを特徴とする放射線計測装置。
【請求項３】
請求項１に記載の放射線計測装置において、
前記信号処理装置は、前記粒子線の照射スポットが切り替わる際に、前記粒子線照射装置から前記信号の入力を受ける
ことを特徴とする放射線計測装置。
【請求項４】
請求項１に記載の放射線計測装置において、
前記主制御装置の前記第２演算部における前記線量分布の補正を、照射する粒子線のエネルギーに依存する係数を用いて行う
ことを特徴とする放射線計測装置。
【請求項５】
請求項１に記載の放射線計測装置において、
前記センサー部は、前記粒子線の進行方向に対して前記センサー要素を複数積層した構造を有しており、
前記主制御装置は、前記第１演算部により求めた前記タイミング毎の線量分布から前記粒子線の飛程を求める第３演算部を更に有する
ことを特徴とする放射線計測装置。
【請求項６】
前記粒子線照射装置と、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線計測装置とを備えた
ことを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項７】
請求項６に記載の粒子線治療装置において、
前記粒子線照射装置は、飛程変調ホイールを備え、
前記粒子線照射装置は、前記飛程変調ホイールの厚みが切り替わる際に、前記放射線計測装置の前記信号処理装置に対して信号を出力する
ことを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項８】
請求項６に記載の粒子線治療装置において、
前記粒子線照射装置は、前記主制御装置に対してビームエネルギーの値を出力する
ことを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項９】
粒子線照射装置が照射する粒子線の線量分布を演算する方法であって、
前記粒子線に対して反応して電荷を発生するセンサー要素を複数有するセンサー部を前記粒子線の進行方向に対して配置する工程と、
前記センサー部に対して前記粒子線を照射して、前記センサー部の前記センサー要素で発生した電荷を前記センサー要素毎に独立に収集し、前記粒子線照射装置から入力された信号を受信するタイミング毎に前記センサー要素の各々から出力された電荷を前記センサー要素毎に独立して積算処理して積算値を演算する工程と、
この積算値演算工程において積算された前記積算値から、前記粒子線照射装置から入力された信号を受信したタイミング毎の線量分布を演算する工程と、
この線量分布演算工程において演算された前記タイミング毎の線量分布を補正する補正工程と、
この補正工程で補正した線量分布を足し合わせる工程と、
を備えることを特徴とする粒子線の線量分布演算方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の粒子線の線量分布演算方法において、
前記補正工程では、前記線量分布の補正を、照射する粒子線のエネルギーに依存する係数を用いて行う
ことを特徴とする粒子線の線量分布演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子線を始めとした放射線を検出可能な放射線計測装置と、それを備えた粒子線治療装置ならびに粒子線の線量分布演算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子線治療では、スキャニング照射法が普及しつつある。
このスキャニング照射法は、標的を微少領域（以下、スポット）に分割して考え、スポット毎に細径（１σ＝３〜２０ｍｍ）のビームを照射する。あるスポットに既定の線量が付与されると、ビームの照射を停止し、次のスポットに向けてビームを走査する。ビームをビーム進行方向（以下、深さ方向）に対して垂直な方向（以下、横方向）に走査する場合は、走査電磁石を用いる。ある深さについてすべてのスポットに既定線量が付与されると、ビームを深さ方向に走査する。ビームを深さ方向に走査する場合は、加速器もしくはレンジシフタでビームのエネルギーを変更する。最終的に、全てのスポット、即ち標的全体に一様な線量が付与される。
【０００３】
このとき、粒子線治療装置が正しく調整されているか否かについて、操作者は放射線計測装置を利用してビームの照射位置、深部線量分布などを計測し、その結果を分析することで判断する。
【０００４】
従来の放射線計測装置として、深さ方向に複数の平行平板電離箱を積層した構造を持ち、粒子線の深部線量分布を一度に計測できる多層電離箱が知られている（特許文献１，非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１５３８３３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】M.Shimbo, et al., “Development of a Multi-layer Ion Chamber for Measurement of Depth Dose Distributions of Heavy-ion Therapeutic Beam for Individual Patients”, NIPPON ACTA RADIOLOGICA 2000 60 274-279
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の多層電離箱は、粒子線の深部線量分布を一度に計測でき、水ファントム計測装置と比較して線量計測の時間を短縮できる利点がある。
なお、水ファントム計測装置とは、水槽中に小型のセンサーを設置した放射線計測装置である。この水ファントム計測装置では、センサーはモーターにより水槽内部を自由に移動できるが、深部線量分布計測の際にはセンサーを走査して線量分布を１点ずつ測定する必要があり、治療装置の性能確認には長時間を要するとの欠点がある。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載したような多層電離箱は、水と異なる材質で構成されているために、多層電離箱で測定した深部線量分布と水ファントム計測装置で測定した深部線量分布には差異が生じる。
【０００９】
ここで、粒子線治療では水中の線量分布を基準として装置が調整されるため、従来は飛程や深部線量分布の再現性といった一部の確認項目にのみ多層電離箱を適用することが可能だった。
【００１０】
そのため、多層電離箱に代表される複数のセンサーを備えた放射線測定装置を、粒子線治療装置の性能確認おいてより多くの確認項目に対して適用し、治療装置の性能確認の時間を短縮することが求められる。
【００１１】
本発明の目的は、水ファントム計測装置との差異を低減した放射線計測装置とそれを備えた粒子線治療装置ならびに粒子線の線量分布演算方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、粒子線照射装置が照射する粒子線を検出する放射線計測装置であって、前記粒子線に対して反応して電荷を発生させるセンサー要素を複数有するセンサー部と、前記センサー部のセンサー要素で発生させた電荷を前記センサー要素毎に独立に収集し、積算処理する信号処理装置と、この信号処理装置での積算処理によって求められた積算値から線量分布を求める主制御装置とを備え、前記信号処理装置は、前記粒子線照射装置から入力された信号を受信するタイミング毎に前記センサー要素の各々から出力された電荷を前記センサー要素毎に独立して積算する積算部と、この積算部で積算した積算値を前記主制御装置に対して出力する出力部とを有し、前記主制御装置は、前記信号処理装置から入力された前記タイミング毎の前記積算値を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された前記積算値から前記タイミング毎の線量分布を求める第１演算部と、この第１演算部により求めた前記タイミング毎の線量分布を補正し、この補正した線量分布を足し合わせる第２演算部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、多層電離箱に代表される複数の放射線センサーを備えた放射線測定器において、水ファントム計測装置との差異を低減した高精度な線量計測が可能となる。従って、より多くの確認項目に対して多層電離箱を適用可能になり、治療装置の性能確認の時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による粒子線治療装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による放射線計測装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による放射線計測装置に用いるセンサー部の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による放射線計測装置のセンサー部に用いる電荷収集用プリント基板の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による放射線計測装置のセンサー部に用いる高電圧印加用プリント基板の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態による陽子線照射装置および放射線計測装置の動作を含めた体積照射時のＰＤＤ測定の流れを示すフロー図である。
【図７】本発明の一実施形態による粒子線治療装置の照射野形成装置に備わる飛程変調ホイールの概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の放射線計測装置とそれを備えた粒子線治療装置ならびに粒子線の線量分布演算方法の実施形態を、図面を用いて説明する。
【００１６】
スキャニング照射法を採用する粒子線照射装置は、横方向に対して指示通りの位置にビームを照射できるように走査電磁石等が調整される。さらに、ビームの飛程が指示通りとなるように加速器等が調整される。飛程とは、媒質中におけるビームの到達深度を示し、ビームの入射エネルギーに依存する。
【００１７】
一般的に、粒子線照射装置の調整結果を確認するために、放射線計測装置によりビームの照射位置および深部線量分布等が計測される。単一エネルギーの粒子線が形成する深部線量分布はブラッグカーブと呼ばれる。飛程はブラッグカーブから算出される。また、体積照射時には、横方向の線量分布も計測される。体積照射とは、前述のスキャニング照射法の手順に従い、被照射体の任意の領域（患部、標的と呼ばれる）に均一な線量分布を形成することである。
【００１８】
放射線計測装置は、主に放射線に反応して電気信号を出力するセンサーと、信号処理装置とで構成される。代表的なセンサーとしては、電離箱がある。
電離箱は２つの電極で電離層（材質は空気、希ガス等）を挟み込んだ構造を有する。一方の電極に高電圧を印加して電離層に電場を形成し、ビームの照射時に電離層で発生した電離電荷を収集する。電離電荷量は電離層におけるビームのエネルギー損失量［ＭｅＶ］に比例する。また、エネルギー損失量は電離箱を設置した位置の線量に比例する。信号処理装置は電離箱で発生した電荷をデジタル値に変換し、ディスプレイなどに表示する。さらに、ハードディスクドライブなどの記録装置に記録する。
【００１９】
深さ方向に複数の平行平板電離箱を積層した構造の放射線計測装置を多層電離箱と称する。平行平板電離箱は、２枚の板状電極で電離層を平行に挟み込んだ構造を有する。電離層から得られた電荷量（単位［Ｃ］）に換算係数Ｎ（単位［Ｇｙ／Ｃ］）を乗じると、線量Ｄ（単位［Ｇｙ］）が算出される。
この多層電離箱は、粒子線の深部線量分布を一度に計測でき、水ファントム計測装置と比較して線量計測の時間を短縮できる利点がある。
上述のように、水ファントム計測装置とは、水槽中に小型のセンサーを設置した放射線計測装置であるが、線量測定には長時間を要するとの欠点がある。
【００２０】
多層電離箱はガラスエポキシ等の水と異なる材質で構成されている。従って、粒子線に対する核反応断面積やレンジストラグリングの大きさが水ファントム計測装置と異なり、多層電離箱で測定した深部線量分布と水ファントム計測装置で測定した深部線量分布とには差異が生じる。
【００２１】
そこで、本発明で提供される、水ファントム計測装置との差異を低減した、多層電離箱に代表される複数のセンサーを備えた放射線計測装置およびそれを備えた粒子線治療装置について以下説明する。
以下、図１〜図６を用いて、本発明の一実施形態による放射線計測装置および粒子線治療装置の構成および動作について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態による放射線計測装置を備えた粒子線治療装置の全体構成を示すブロック図である。
粒子線治療装置は、放射線計測装置１０１と、陽子線照射装置１０２とを備えている。
【００２３】
放射線計測装置１０１は、スキャニング照射法を用いる陽子線照射装置１０２の調整および性能評価を実施するため、陽子線照射装置１０２から照射されたビームの深部線量分布を計測する。詳しい構成等は後述する。
ここでは、粒子線照射装置として陽子線照射装置１０２を例に説明するが、陽子より質量の重い粒子（炭素線など）を用いた重粒子線照射装置にも本発明の放射線測定装置は適用できる。また、陽子線照射装置１０２もスキャニング照射法を用いる場合に限定される必要はなく、後述する散乱体照射法によって陽子線を照射する装置であってもよい。
【００２４】
図１に示すように、陽子線照射装置１０２は、陽子線発生装置１０３，陽子線輸送装置１０４および回転式照射装置１０５を有する。なお、本実施形態では回転ガントリーを備える回転式照射装置１０５を例に説明するが、照射装置は固定式であってもよい。
【００２５】
陽子線発生装置１０３は、イオン源１０６，前段加速器１０７（例えば、直線加速器）およびシンクロトロン１０８を有する。イオン源１０６で発生した陽子イオンは、まず、前段加速器１０７で加速される。前段加速器１０７から出射した陽子線（以下、ビーム）は、シンクロトロン１０８で所定のエネルギーまで加速された後、出射デフレクタ１０９から陽子線輸送装置１０４に出射される。最終的に、ビームは回転式照射装置１０５を経て放射線計測装置１０１に照射される。
回転式照射装置１０５は、回転ガントリー（図示せず）および照射野形成装置１１０を有する。回転ガントリーに設置された照射野形成装置１１０は、回転ガントリーと共に回転する。陽子線輸送装置１０４の一部は、回転ガントリーに取り付けられている。本実施形態では、陽子線の加速装置としてシンクロトロン１０８を採用したが、サイクロトロンや直線加速器であってもよい。
【００２６】
次に、本実施形態の照射野形成装置１１０によって実現される、スキャニング照射法の概要を説明する。
スキャニング照射法では、照射範囲を微少領域（スポット）に分割し、スポット毎にビームを照射する。スポットに既定線量が付与されると、照射を停止して次の既定スポットに向けてビームを走査する。横方向へのビーム走査には照射野形成装置１１０に搭載した２対の走査電磁石（図示せず）を用いる。
ある深さについてすべてのスポットに既定線量を付与すると、照射野形成装置１１０は深さ方向にビームを走査する。シンクロトロン１０８の条件変更もしくは照射野形成装置１１０等に搭載したレンジシフタ（図示せず）を用いることでビームのエネルギーを変更する。これにより、深さ方向へのビーム走査は実現される。
このような手順を繰り返し、最終的に一様な線量分布が形成される。
【００２７】
照射野形成装置１１０は、ビームの出射（照射）線量を検出するための線量モニタ１１２を備えている。ここでは、スポットに既定線量が付与されると照射を停止するとしたが、照射を停止せずに次のスポットに移動するラスター走査方式としても良い。
【００２８】
本実施形態では、走査電磁石を励磁しない状態においてビームの中心が通過する直線をビーム軸と定義する。また、回転式照射装置１０５の回転軸とビーム軸との交点をアイソセンタと定義する。スキャニング照射法では、アイソセンタ付近におけるビームの横方向広がりは１σ＝３ｍｍ〜２０ｍｍとなる。
【００２９】
放射線計測装置１０１は、患者カウチ１１４の上に設置される。患者カウチ１１４は、放射線計測装置１０１をビーム軸方向（Ｚ軸方向）に移動することができる。また、患者カウチ１１４は、放射線計測装置１０１をＺ軸方向と直交する２軸方向（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向）に移動することができる。
【００３０】
次に、図２を用いて、本実施形態による放射線計測装置１０１の詳細な構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態による放射線計測装置の詳細な構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００３１】
放射線計測装置１０１は、レンジシフタ２０１，レンジシフタ駆動制御装置２０２，センサー部２０３，高電圧電源２０４，信号処理装置２０５，主制御装置２０６を有する。
【００３２】
レンジシフタ２０１は、センサー部２０３のビーム進行方向（以下、深さ方向；Ｚ軸方向）の上流に位置し、水等価厚の異なる複数のエネルギー吸収体２０１Ａを備える。本実施形態では、エネルギー吸収体２０１Ａは、水等価厚０．２ｍｍ，０．４ｍｍ，０．８ｍｍ，１．６ｍｍ，３．２ｍｍの５枚である。レンジシフタ駆動制御装置２０２がレンジシフタ２０１に信号を送ると、レンジシフタ２０１はモーター（図示せず）を作動させてビーム通過位置上にエネルギー吸収体２０１Ａを挿入・排出する。ビームがエネルギー吸収体２０１Ａを通過すると、放射線計測装置１０１の計測位置は水等価厚の分だけ深さ方向に変化する。このようにして、本実施形態の放射線計測装置１０１は、深さ方向の計測位置を調整する。
調整可能な範囲は、５枚のエネルギー吸収体を組み合わせることで作ることのできる水等価厚となるため、０．２ｍｍ間隔で０．２ｍｍから６．２ｍｍである。
なお、エネルギー吸収体２０１Ａの素材、枚数、水等価厚は任意である。本実施形態では、エネルギー吸収体２０１ＡにＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂）製の板を用いる。ここで、物体の水等価厚とは、物体を通過した粒子線と等しいエネルギー損失量を粒子線に与えるために必要な水の厚みを示す。
【００３３】
次に、図３を用いて、本実施形態による放射線計測装置１０１に用いるセンサー部２０３の構成について説明する。図３は、本発明の一実施形態による粒子線治療装置の放射線計測装置に用いるセンサー部の構成を示す斜視図である。なお、図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００３４】
図３に示すように、センサー部２０３は、電荷収集用プリント基板３０１と高電圧印加用プリント基板３０２を深さ方向（Ｚ軸方向）に交互に積層して構成される。電荷収集用プリント基板３０１と高電圧印加用プリント基板３０２の積層数は任意だが、各１枚ずつは最低限必要である。図示の例では、電荷収集用プリント基板３０１と高電圧印加用プリント基板３０２は、それぞれ３枚ずつ積層されているが、実際には、例えば、５０枚ずつ積層される。
【００３５】
電荷収集用プリント基板３０１と高電圧印加用プリント基板３０２の間には、スペーサ３０３が配置される。スペーサ３０３の挿入により、電荷収集用プリント基板３０１と高電圧印加用プリント基板３０２の間には電離層が形成される。スペーサ３０３は絶縁体である。
本実施形態では、電荷収集用プリント基板３０１と高電圧印加用プリント基板３０２がそれぞれ５１枚ずつ積層される場合、電離層の総数は１００層となる。電離層は電離ガスで満たされる。本実施形態では電離層を大気開放し、電離ガスとして空気を用いる。電離層を密封し、ガスボンベ等を用いてアルゴン等の電離ガスを循環させる構成でもよい。また、積層した電荷収集用プリント基板３０１，高電圧印加用プリント基板３０２およびスペーサ３０３はボルト３０４を用いて固定する。な電荷収集用プリント基板３０１，高電圧印加用プリント基板３０２およびスペーサ３０３を安定して積層・固定できる方法であれば、この方法に限らない。
【００３６】
電荷収集用プリント基板３０１と高電圧印加用プリント基板３０２は、深さ方向と直交する面（Ｘ−Ｙ平面）の両面に電極を蒸着したガラスエポキシ板である。電極の材質は、銅で、ニッケルと金でメッキされている。ただし、絶縁体であれば、基板はガラスエポキシに限らない。同様に、導体であれば電極は、銅、ニッケル、金に限らない。本実施形態では、電荷収集用プリント基板３０１と高電圧印加用プリント基板３０２の厚みがほぼ等しく、その水等価厚は共に４．０ｍｍとする。
【００３７】
次に、図４を用いて、本実施形態による放射線計測装置１０１のセンサー部２０３に用いる電荷収集用プリント基板３０１の構成について説明する。図４は、本発明の一実施形態による放射線計測装置１０１のセンサー部２０３に用いる電荷収集用プリント基板３０１の構成を示す斜視図である。なお、図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００３８】
図４に示すように、電荷収集用プリント基板３０１の裏表両面の電極は、３つの領域へ電気的に分割される。電荷収集用プリント基板３０１の中心を含む領域（中心領域）を小電極（第１電極）４０１、小電極４０１を取り囲む領域を大電極（第２電極）４０２、最も外側の領域をガード電極（第３電極）４０３とする。
小電極４０１は導線４０４Ａに接続し、大電極４０２は導線４０５Ａに接続し、ガード電極４０３は導線４０６Ａに接続する。小電極４０１に接続する導線４０４Ａと大電極４０２に接続する導線４０５Ａのもう一端は、基板の内層を通って信号処理装置２０５の入力側に接続する。つまり、導線４０４Ａが小電極４０１と信号処理装置２０５を接続し、導線４０５Ａが大電極４０２と信号処理装置２０５を接続する。ガード電極４０３に接続する導線４０６Ａの一端は接地する。
ガード電極４０３は高電圧印加用プリント基板３０２から小電極４０１および大電極４０２へのリーク電流を防止する。
なお、小電極４０１と大電極４０２が構成する電極は、放射線計測装置１０１中での散乱とドリフトによって横方向へ２次元ガウス分布状に広がったビーム（アイソセンタで１σ＝３〜２０ｍｍ）よりも十分大きな形状となっている。電荷収集用プリント基板３０１の電極は両面対称構造であり、表面と同様に裏面に面した電離層からも電荷を収集する。
導線４０６Ｂは、裏面側のガード電極に接続されるものであり、接地される。導線４０４Ｂは裏面側の小電極に接続され、また、導線４０５Ｂは裏面側の大電極に接続され、それぞれ、信号処理装置２０５に接続される。
また、電荷収集用プリント基板３０１の４隅には、図３に示したボルト３０４を通すためのボルト用穴ＢＨが形成されている。
【００３９】
次に、図５を用いて、本実施形態による放射線計測装置１０１のセンサー部２０３に用いる高電圧印加用プリント基板３０２の構成について説明する。図５は、本発明の一実施形態による放射線計測装置１０１のセンサー部２０３に用いる高電圧印加用プリント基板３０２の構成を示す斜視図である。なお、図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００４０】
図５に示すように、高電圧印加用プリント基板３０２の電極は、２つの領域へ電気的に分割される。中心領域を高電圧印加電極５０１、外側をガード電極５０２とする。
高電圧印加電極５０１は導線５０３Ａに接続し、ガード電極５０２は導線５０４Ａに接続する。導線５０３Ａは高電圧印加電極５０１と高電圧電源２０４を接続し、高電圧電源２０４からの高電圧（絶対値で数千Ｖ以下）を高電圧印加電極５０１に印加する。ガード電極５０２と接続する導線５０４Ａの一端は接地する。
ガード電極５０２は、高電圧印加用プリント基板３０２から電荷収集用プリント基板３０１の小電極４０１および大電極４０２へのリーク電流を防止する。
電荷収集用プリント基板３０１の小電極４０１および大電極４０２はほぼ０Ｖのため、電離層には深さ方向に電場が生じる。
高電圧印加用プリント基板３０２の電極は両面対称構造であり、表面と同様に裏面の高電圧印加電極にも高電圧が印加される。
導線５０４Ｂは、裏面側のガード電極に接続されるものであり、接地される。また、導線５０３Ｂは裏面側の高電圧印加電極に接続され、高電圧電源２０４に接続される。
また、高電圧印加用プリント基板３０２の４隅には、図３に示したボルト３０４を通すためのボルト用穴ＢＨが形成されている。
【００４１】
センサー部２０３が上記の構造であるため、本実施形態では、深さ方向に対し電荷収集用プリント基板３０１の中心からとなり合う高電圧印加用プリント基板３０２の中心までの部分がセンサー１つ分となる。センサー１つ分の水等価厚が平均４．０ｍｍであることから、レンジシフタ２０１を使用しない場合、本実施形態の放射線計測装置１０１は４．０ｍｍの間隔でブラッグカーブを計測できる。
本実施形態では、電荷収集用プリント基板３０１と高電圧印加用プリント基板３０２の実際の厚みを、それぞれ約２ｍｍとする。さらに、電離層となる電荷収集用プリント基板３０１と高電圧印加用プリント基板３０２との間の空間の厚さを２ｍｍとする。従って、センサー１つ分の実際の厚さは、水等価厚（平均４．０ｍｍ）と等しい。このように、水等価厚と実際の厚みを等しく設計すると、測定値のフルエンス補正が不要となる。粒子線治療では、ビームは点線源から一様に照射されると近似でき、単位面積あたりのビーム粒子数（フルエンス）は点線源からの距離の２乗に反比例して減少する。従って、あるセンサーにおいてセンサー部２０３の表面からの実際の距離と水等価で換算した距離が異なる場合は、粒子数の差の補正（フルエンス補正）が必要となる。但し、本発明はフルエンス補正と併用可能なため、センサーの厚さと水等価厚が必ずしも一致している必要はない。
【００４２】
図２において、信号処理装置２０５は、積算部２０５ａおよび出力部２０５ｂを備える。
積算部２０５ａは、粒子線照射装置１０２から入力された信号を受信するタイミング毎に、センサー部２０３の各層の小電極および大電極が収集した電離電荷を独立に積算する。
【００４３】
粒子線照射装置１００には、スポット毎のビームの照射量を監視するため、照射野形成装置１１０内のビーム通過位置に線量モニタ１１２が備えられている。線量モニタ１１２は、平行平板型電離箱であり、この線量モニタ１１２により生成された電離層中でのビームのエネルギー損失量に比例した電離電荷についても信号処理装置２０５に出力する。信号処理装置２０５の積算部２０５ａは、線量モニタ（図示せず）から出力された電離電荷も積算する。
【００４４】
さらに、信号処理装置２０５は、センサー部２０３の各層の小電極および大電極が収集した電離電荷および線量モニタ１１２で収集した電離電荷の積算結果を積算部２０５ａにおいて数値化し、出力部２０５ｂを介して主制御装置２０６に送信する。
【００４５】
主制御装置２０６は線量モニタ１１２から得られた積算値でセンサー部２０３から得た積算値を規格化して線量分布を求めるとともに、ビーム照射量の変動に起因する計測結果のバラつきを補正する。
【００４６】
この主制御装置２０６は、記憶部２０６ａ、第１演算部２０６ｂ、第２演算部２０６ｃ、第３演算部２０６ｄを備える。
記憶部２０６ａは、信号処理装置２０５から入力された、粒子線照射装置１０２から入力された信号を受信したタイミング毎の積算値を記憶する。
第１演算部２０６ｂは、この記憶部２０６ａに記憶されたセンサ部２０３における積算値と線量モニタ１１２における積算値とから、タイミング毎の線量分布を求める。
第２演算部２０６ｃは、この第１演算部２０６ｂにより求めたタイミング毎の線量分布を補正するとともに、この補正した線量分布を足し合わせる。第２演算部２０６ｃは、この線量分布の補正を粒子線のエネルギーに依存する補正係数Ｃ（Ｅ，ｘ）を用いて行う。
第３演算部２０６ｄは、第１演算部２０６ｂにより求めたタイミング毎の線量分布から粒子線の飛程を求める。
【００４７】
電荷収集用プリント基板３０１の電極が２重同心円形状であるので、本発明の放射線測定装置１０１は深部線量百分率（ＰＤＤ：Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ  Ｄｅｐｔｈ  Ｄｏｓｅ）と積分深部線量（ＩＤＤ：Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｅｐｔｈ  Ｄｏｓｅ）の２種類の深部線量分布を計測できる。
ＰＤＤとは、深さ方向のある軸（一般的には、ビーム軸）上の放射線の線量分布を示す。一方、ＩＤＤは横方向に線量を積分し、深さ毎に示した分布を示す。
小電極４０１からの信号のみを用いる事で、本実施形態の放射線測定装置１０１はＰＤＤを測定できる。一方、小電極４０１に大電極４０２の信号を加算することで、本実施形態の放射線測定装置１０１はＩＤＤを測定できる。
ただし、本発明において電荷収集用プリント基板３０１の電極形状は任意である。例えば、横方向の線量分布形状を計測するため電極をピクセル又はストリップ状に分割し、分割した其々の電極から独立に電離電荷を取り出す構成としてもよい。また、電離層内に所望の電場分布を形成可能であれば、高電圧印加用プリント基板３０２の電極形状も任意である。
【００４８】
本実施形態のように、電離層と、電離層を挟んで配置した２枚の電極で構成される放射線センサーを電離箱と称する。本実施形態のセンサー部２０３は、電離箱を深さ方向に積層した構造といえる。
【００４９】
なお、本発明では、電離箱を半導体検出器やシンチレーションカウンタに置き換えることができる。即ち、センサー部２０３が深さ方向に半導体検出器やシンチレーションカウンタを積層した構造であっても、本実施形態と同様の効果が得られる。これら２つの装置は内部で生じた放射線のエネルギー損失に反応して電気信号を出力する。
一般に、半導体検出器はｐ型半導体とｎ型半導体を接合した半導体素子である。放射線センサーとしての使用時には素子に逆電圧を印加して接合部の空乏層を拡大させる。空乏層は電離層の役割を示し、放射線が入射するとそのエネルギー損失量に比例した数の正孔・電子対を生成する。正孔・電子対は空乏層内の電場の向きに従ってドリフトし、電離箱と同様にｐ型およびｎ型半導体に接続した電極から電荷として信号処理装置２０５へ出力される。
シンチレーションカウンタは、蛍光物質（ＮａＩ結晶、ＧＳＯ結晶、有機ＥＬなど）と光検出器（光電子増倍管など）で構成される放射線センサーである。蛍光物質は電離層の役割を示し、放射線が入射するとそのエネルギー損失量に比例した量の蛍光を発する。光検出器は発光量に比例した電荷を生成し、信号処理装置２０５へ出力する。
【００５０】
次に、本実施形態の放射線計測装置１０１を用いて陽子線のＩＤＤを計測する手順を説明する。
【００５１】
まず、陽子線照射装置１０２の照射室において、放射線計測装置１０１を患者カウチ１１４上に固定する。
次に、患者カウチ１１４を可動させ、患者位置決め用レーザーマーカを基準として放射線計測装置１０１の位置決めを行う。本実施形態では、ビーム軸がセンサー部２０３各層の小電極４０１の中心を通過するように位置決めする。
位置決め完了後、操作者は主制御装置２０６を通してレンジシフタ駆動制御装置２０２，高電圧電源２０４，信号処理装置２０５の電源を投入する。レンジシフタ２０１の全てのエネルギー吸収体２０１Ａはビーム通過位置から外れた状態で待機する。
【００５２】
次に、操作者は主制御装置２０６に所望の計測間隔を設定する。本実施形態では、ビームの入射エネルギーが高い条件、すなわち太いブラッグピークが得られる場合でのＩＤＤ計測を想定して計測間隔を比較的広めの１．０ｍｍに設定する。さらに、操作者は主制御装置２０６から陽子線照射装置１０２の照射条件（ビームエネルギー，照射スポット位置，照射スポット数等）を設定し、ビーム照射開始を指示する。
信号処理装置２０５は電荷の積算を開始し、操作者が主制御装置２０６に設定した条件に従って放射線計測装置１０１にビームが照射される。本実施形態のＩＤＤ計測ではビーム軸上の１スポットに対してビームを照射するため、照射野形成装置１１０に備わる走査電磁石は励磁されない。
【００５３】
ビームの照射が完了すると、陽子線照射装置１０２は照射完了信号を信号処理装置２０５に送信する。照射完了信号を受信すると、信号処理装置２０５は電荷の積算を停止し、センサー部２０３各層の大電極４０２と小電極４０１から得られた電離電荷の積算値を数値化し、主制御装置２０６に送信する。また、線量モニタ１１２から得られた電離電荷の積算値も数値化し、主制御装置２０６に送信する。
主制御装置２０６は送信された積算値を記録する。さらに、主制御装置２０６は線量モニタ１１２から得られた積算値でセンサー部２０３から得られた積算値を規格化し、同様に記録する。記録完了後、信号処理装置２０５は自身に記録された全ての積算値をリセットする。
【００５４】
次に、主制御装置２０６は、レンジシフタ駆動制御装置２０２にエネルギー吸収体２０１Ａの挿入を指示する。本実施形態では、まず水等価厚０．２ｍｍと０．８ｍｍのエネルギー吸収体２０１Ａを挿入する。
エネルギー吸収体２０１Ａの挿入が完了すると、最初に操作者が設定した条件で、主制御装置２０６は陽子線照射装置１０２にビーム照射を再度指示する。
信号処理装置２０５は電荷の積算を開始し、放射線計測装置１０１にビームが照射される。
ビーム照射が完了し、照射完了信号を受信すると、信号処理装置２０５は電荷の積算を停止し、センサー部２０３各層の大電極４０２と小電極４０１から得られた電離電荷の積算値を数値化し、主制御装置２０６に送信する。また、線量モニタ１１２から得られた電離電荷の積算値も数値化し、主制御装置２０６に送信する。主制御装置２０６は送信された積算値を記録する。
さらに、主制御装置２０６は線量モニタ１１２から得られた積算値でセンサー部２０３から得られた積算値を規格化し、同様に記録する。記録完了後、信号処理装置２０５は自身に記録された全ての積算値をリセットする。
【００５５】
さらに、主制御装置２０６はレンジシフタ駆動制御装置２０２に水等価厚０．４ｍｍと１．６ｍｍのエネルギー吸収体２０１Ａの挿入を指示する。水等価厚０．２ｍｍと０．８ｍｍのエネルギー吸収体２０１Ａはビーム通過位置から排出される。
エネルギー吸収体２０１Ａの挿入・排出が完了すると、最初に操作者が設定した条件で、主制御装置２０６は陽子線照射装置１０２にビーム照射を再度指示する。計測間隔１．０ｍｍでブラッグカーブを計測するため、ビーム軸上に挿入したエネルギー吸収体２０１Ａの合計の水等価厚が０．０ｍｍ（ビーム通過位置からエネルギー吸収体２０１Ａを全て外した状態），１．０ｍｍ，２．０ｍｍ，３．０ｍｍとなるように計測を繰り返す。
このようにレンジシフタを動作させると、操作者は、４ｍｍ間隔でセンサーを有する本実施形態の放射線計測装置１０１を用いて、ＩＤＤを１ｍｍ刻みで計測することができる。
【００５６】
すべてのレンジシフタを駆動し終えたら、測定結果の処理を行う。
まず、挿入したエネルギー吸収体２０１Ａの水等価厚の合計値がｒのとき、電離層ｉに面する小電極４０１から得られた積算電荷をＱｓ（ｉ，ｒ）、大電極４０２から得られた積算電荷をＱｌ（ｉ，ｒ）とする。前述のように、これらの値は主制御装置２０６により線量モニタ１１２から得られた積算値で規格化されている。全ての計測が完了すると、主制御装置２０６は第１演算部２０６ｂにおいてＱｓ（ｉ，ｒ）とＱｌ（ｉ，ｒ）を加算してＩＤＤ（ｉ，ｒ）を演算する。即ち、
ＩＤＤ（ｉ，ｒ）＝Ｎ×（Ｑｓ（ｉ，ｒ）＋Ｑｌ（ｉ，ｒ））  …  （１）
である。Ｎは電荷から線量への換算係数で、操作者により主制御装置２０６に事前に登録される。また、電荷収集用プリント基板３０１，高電圧印加用プリント基板３０２および電離層の水等価厚は操作者によって事前に計測され、主制御装置２０６に登録されており、この情報に基づいて主制御装置２０６は第１演算部２０６ｂにおいてＩＤＤ（ｉ，ｒ）をＩＤＤ（ｘ）に変換する。ｘは水面からの深さである。
【００５７】
水ファントム計測装置との測定値の差異を低減するため、主制御装置２０６は第２演算部２０６ｃにおいて補正係数Ｃ（Ｅ，ｘ）を用いてＩＤＤ（ｘ）を補正する。即ち、
ＩＤＤ‘（ｘ）＝Ｃ（Ｅ，ｘ）×ＩＤＤ（ｘ）  …  （２）
である。ＩＤＤ‘（ｘ）は補正後の積分深部線量ＩＤＤを示す。Ｅはセンサー部２０３へのビームの入射エネルギー、ｘは水面からの深さを示す。水ファントム計測装置との差異は水とセンサー部２０３を構成する物質との核反応断面積の違い等に起因するため、補正係数Ｃ（Ｅ，ｘ）は水面からの深さｘと入射エネルギーＥに依存する。操作者はモンテカルロ計算等を用いて放射線測定装置１０１と水中の線量分布を求め、入射エネルギーＥと水面からの深さｘ毎に差異を数値化し、補正係数Ｃ（Ｅ，ｘ）を作成して事前に主制御装置２０６に登録する。補正係数Ｃ（Ｅ，ｘ）は関数で与えても良いし、テーブルで与えても良い。
また、水ファントム計測装置と放射線計測装置１０１の測定データに基づいて補正係数Ｃ（Ｅ，ｘ）を作成しても同様の効果が得られる。この場合、まず操作者は主制御装置２０６にＣ（Ｅ，ｘ）＝１を仮登録し、放射線計測装置１０１で補正なしの線量分布を測定する必要がある。
【００５８】
最後に、主制御装置２０６は、ディスプレイ（図示せず）に水面からの深さｘ毎のＩＤＤ‘（ｘ）を表示する。ディスプレイに表示された分布を確認・分析し、操作者は陽子線照射装置１０２の調整結果および性能を評価する。
【００５９】
以下、主制御装置２０６による入射エネルギーＥの算出手順について説明する。
まず、主制御装置２０６は得られたＩＤＤ（ｘ）からピーク値を算出し、ピーク値を１００％としてＩＤＤ（ｘ）を規格化する。さらに、第３演算部２０６ｄにおいてピークよりも深い領域で９０％線量の位置を求め、飛程Ｒとする。
次に、主制御装置２０６は事前に登録された入射エネルギーＥと飛程Ｒとの関係式から入射エネルギーＥを求める。入射エネルギーＥは飛程Ｒの関数で表すことができる。
なお、本実施形態では９０％線量位置を飛程としたが、８０％線量の位置等を飛程と定義して入射エネルギーＥとの関係式を新たに作成し、主制御装置２０６に登録する方法としても良い。
【００６０】
次に、主制御装置２０６は以上の手順で算出した入射エネルギーＥから補正係数Ｃ（Ｅ，ｘ）を求め、式（２）に従ってＬＤＤ（ｘ）を補正し、ＬＤＤ‘（ｘ）を算出する。
【００６１】
なお、本実施形態では補正係数をＣ（Ｅ，ｘ）としたが、入射エネルギーＥと飛程Ｒは一対一の関係にあるため、補正係数をＣ（Ｒ，ｘ）としても同様の効果が得られる。
【００６２】
また、ＬＤＤ（ｘ）とＬＤＤ‘（ｘ）の分布形状は異なる。補正前のＬＤＤ（ｘ）からより正しい飛程Ｒを算出するために、主制御装置２０６による補正に以下の手順を加えても良い。
１）  ＬＤＤ（ｘ）から飛程Ｒを算出する。
２）  算出した飛程Ｒに基づき、ＬＤＤ（ｘ）を補正する。
３）  ＬＤＤ‘（ｘ）から飛程Ｒを算出する。
４）  飛程Ｒの算出結果が収束するまで、２），３）の手順を繰り返す。
【００６３】
本実施形態ではＩＤＤ（ｘ）から飛程Ｒを求め、飛程Ｒと照射ビームエネルギーＥの関係式から照射ビームエネルギーＥを算出する方法とした。しかしながら、陽子線照射装置１０２は照射ビームエネルギーＥの情報を備える。従って、陽子線照射装置１０２がビームエネルギーＥの情報を主制御装置２０６に出力し、主制御装置２０６がその情報に基づいて補正係数Ｃ（Ｅ，ｘ）を求める方法としても良い。
【００６４】
上述の本実施形態では、主制御装置２０６の第２演算部２０６ｃで用いる補正係数をＣ（Ｅ，ｘ）としたが、補正係数はこれに限定されず、深さ方向だけでなく横方向の線量分布も計測可能な放射線測定装置（例えば、荷収集用プリント基板３０１の電極をピクセル又はストリップ状に分割し、分割した其々の電極から独立に電離電荷を取り出す構成とすることで実現される）の場合は、補正係数をＣ（Ｅ，ｘ，ｙ，ｚ）とすることも考えられる。ここで、ｙ、ｚは横方向の位置を示す。本発明は、補正係数がこのような形であっても同様の効果が得られる。
【００６５】
また、本実施形態の放射線計測装置１０１を用いると、体積照射時のＰＤＤを精度よく計測できる。体積照射とは、前述のスキャニング照射法の手順に従い、被照射体の任意の領域（患部、標的と呼ばれる）に一様な線量分布を形成することである。
【００６６】
以下、体積照射時のＰＤＤ測定における陽子線照射装置１０２および放射線計測装置１０１の動作を図６を参照して説明する。図６は、陽子線照射装置１０２および放射線計測装置１０１の動作を含めた体積照射時のＰＤＤ測定の流れを示すフロー図である。
【００６７】
まず、ＩＤＤ測定と同様に、陽子線照射装置１０２の照射室において、放射線計測装置１０１を患者カウチ１１４上に固定する。
次に、患者カウチ１１４を可動させ、患者位置決め用レーザーマーカを基準として放射線計測装置１０１の位置決めを行う。本実施形態では、ビーム軸がセンサー部２０３各層の小電極４０１の中心を通過するように位置決めする。
位置決め完了後、操作者は主制御装置２０６を通してレンジシフタ駆動制御装置２０２，高電圧電源２０４，信号処理装置２０５の電源を投入する。レンジシフタ２０１の全てのエネルギー吸収体２０１Ａはビーム通過位置から外れた状態で待機する。
【００６８】
次に、操作者は主制御装置２０６に所望の計測間隔を設定する。本実施形態では、計測間隔を１．０ｍｍに設定する。さらに、操作者は主制御装置２０６から陽子線照射装置１０２の体積照射の条件（ビームエネルギー，照射スポット位置，照射スポット数等）を設定し（ステップＳ６０１）、これらの準備が完了したらビーム照射開始を指示する（ステップＳ６０２）。
信号処理装置２０５は電荷の積算を開始し、操作者が主制御装置２０６に設定した条件に従って放射線計測装置１０１にビームが照射される（ステップＳ６０３）。
【００６９】
１つめのスポットに既定線量が付与される（ステップＳ６０４）と、陽子線照射装置１０２はビームの照射を停止し、次の既定スポットがあるか否か（ある深さ（レイヤ）内の全てのスポットへの照射が終了したか否か）を判定する（ステップＳ６０５）。まだすべてのスポットへの照射が終了していないときは次の既定スポットに向けてビームを走査する（ステップＳ６０６）。ビームを横方向に走査する場合には、照射野形成装置１１０に備わる走査電磁石を用いる。
【００７０】
ステップＳ６０５において、ある深さ（レイヤ）についてすべてのスポットに既定線量が付与されると判定されたときは、陽子線照射装置１０２はビームの照射を停止し、信号処理装置２０５に対してエネルギー変更信号を送信する（ステップＳ６０７）。
【００７１】
エネルギー変更信号を受信すると、信号処理装置２０５は電荷の積算を停止し、センサー部２０３各層の大電極４０２と小電極４０１から得られた電離電荷の積算値を積算部２０５ａにおいて数値化し、出力部２０５ｂを介して主制御装置２０６に送信する。主制御装置２０６は送信された積算値を記憶部２０６ａにて記録する。記録完了後、信号処理装置２０５は自身に記録された全ての積算値をリセットする（ステップＳ６０８）。
【００７２】
その後、陽子線照射装置１０２は全ての深さ方向に対しての照射が終了したか（全レイヤへの照射が終了したか）否かを判定する（ステップＳ６０９）。終了していないときは、積算値のリセット後、信号処理装置２０５は電荷の積算を再開する。陽子線照射装置１０２はビームを深さ方向に走査し、次の深さのスポットに対してビーム照射を行うための条件設定を行い（ステップＳ６１０）、ビーム照射を再開し、ステップＳ６０２〜Ｓ６１０の処理を続行する。シンクロトロン１０８もしくは照射野形成装置１１０等に搭載したレンジシフタによりビームのエネルギーを変更することで、深さ方向へのビーム走査は実現される。
【００７３】
次の深さでは、先と同様に、すべてのスポットに既定線量が付与されると、陽子線照射装置１０２はビームの照射を停止し、信号処理装置２０５にエネルギー変更信号を送信する。エネルギー変更信号を受信すると、信号処理装置２０５は電荷の積算を停止し、センサー部２０３各層の大電極４０２と小電極４０１から得られた電離電荷の積算値を数値化し、主制御装置２０６に送信する。主制御装置２０６は送信された積算値を記録する。記録完了後、信号処理装置２０５は自身に記録された全ての積算値をリセットする。積算値のリセット後、信号処理装置２０５は電荷の積算を再開する。陽子線照射装置１０２はビームを深さ方向に走査し、次の深さのスポットに対してビーム照射を再開する。最終的に全てのスポットに一様な線量が付与される。
【００７４】
このように、陽子線照射装置１０２から出力されるエネルギー変更信号を利用することで、放射線計測装置１０１はビームのエネルギー毎に分割して電離電荷の積算値を取得し、主制御装置２０６に保存する。
【００７５】
ステップＳ６０９において全ての深さ方向に対しての照射が終了したと判定され、体積照射が完了したときは、陽子線照射装置１０２は照射完了信号を出力する。照射完了信号を受信すると、信号処理装置２０５は電荷の積算を停止し、センサー部２０３各層の大電極４０２と小電極４０１から得られた電離電荷の積算値を数値化し、主制御装置２０６に送信する。主制御装置２０６は送信された積算値を記録する。記録完了後、信号処理装置２０５は自身に記録された全ての積算値をリセットする。
【００７６】
次に、陽子線照射装置１０２は予め計画された全てのレンジシフタを駆動したか否かを判定する（ステップＳ６１１）。すべてのレンジシフタを駆動していないと判定されたときは、主制御装置２０６は、レンジシフタ駆動制御装置２０２にエネルギー吸収体２０１Ａの挿入を指示する（ステップＳ６１２）。
具体的には、本実施形態では、まず水等価厚０．２ｍｍと０．８ｍｍのエネルギー吸収体２０１Ａを挿入する。エネルギー吸収体２０１Ａの挿入が完了すると、最初に操作者が設定した条件で、主制御装置２０６は陽子線照射装置１０２にビーム照射を再度指示する。信号処理装置２０５は電荷の積算を開始し、放射線計測装置１０１にビームが照射される。ＩＤＤ計測と同様に、ビーム軸上に挿入したエネルギー吸収体２０１Ａの合計の水等価厚が０．０ｍｍ（ビーム通過位置からエネルギー吸収体２０１Ａを全て外した状態），１．０ｍｍ，２．０ｍｍ，３．０ｍｍとなるように計測を繰り返す。このようにレンジシフタを動作させると、操作者は、４ｍｍ間隔でセンサーを有する本実施形態の放射線計測装置１０１を用いて、ＰＤＤを１ｍｍ刻みで計測することができる。
【００７７】
これに対し、すべてのレンジシフタを駆動したと判定されたときは、測定結果の演算処理を行う。
【００７８】
まず、ｊ番目のエネルギーで照射されたビームに対する測定結果であって、挿入したエネルギー吸収体２０１Ａの水等価厚がｒのとき、信号処理装置２０５の積算部２０５ａは電離層ｉに面する小電極４０１から得られた積算電荷をＱｓ（ｉ，ｊ，ｒ）と演算する。ＩＤＤ計測と同様に、全ての計測が完了すると主制御装置２０６の第１演算部２０６ｂは以下の式に従って、Ｑｓ（ｉ，ｊ，ｒ）をＰＤＤ（ｉ，ｊ，ｘ）に変換する。
ＰＤＤ（ｉ，ｊ，ｒ）＝Ｎ×Ｑｓ（ｉ，ｊ，ｒ）  …  （３）
荷収集用プリント基板３０１，高電圧印加用プリント基板３０２および電離層の水等価厚は操作者によって事前に計測され、主制御装置２０６に登録されており、この情報に基づいて主制御装置２０６はＰＤＤ（ｉ，ｊ，ｒ）をＰＤＤ（ｊ，ｘ）に変換する（ステップＳ６１３）。なお、ｘは水面からの深さである。
【００７９】
ＩＤＤ計測と同様に、主制御装置２０６は、第３演算部２０６ｄにおいてＰＤＤ（ｊ，ｘ）から飛程Ｒを算出し、飛程ＲとビームエネルギーＥの関係式からビームエネルギーＥを求める。さらに、計算で得たビームエネルギーＥに基づいて補正係数Ｃ（Ｅ，ｘ）を求め、第２演算部２０６ｃにおいてＰＤＤ（ｊ，ｘ）を補正してＰＤＤ‘（ｊ，ｘ）を得る（ステップＳ６１４）。即ち、
ＰＤＤ’（ｘ）＝Ｃ（Ｅ，ｘ）×ＰＤＤ’（ｊ，ｘ）  …  （４）
である。さらに、主制御装置２０６の第２演算部２０６ｃにおいて以下の式に従ってＰＤＤ’（ｊ，ｘ）を足し合わせ、体積照射時のＰＤＤ’’（ｘ）を得る（ステップＳ６１５）。
ＰＤＤ’’（ｘ）＝ΣＰＤＤ’（ｊ，ｘ）  …  （５）
最後に、主制御装置２０６はディスプレイ２０８にＰＤＤ’’（ｘ）の測定結果を出力する（ステップＳ６１６）。
操作者はその結果を確認・分析して、陽子線照射装置１０２の調整結果および性能を評価する。
【００８０】
補正係数Ｃ（Ｅ，ｘ）はビームエネルギーＥに依存する。従って、前述の体積照射のように異なるエネルギーのビームが混在した条件で得た測定値に対しては、精度良く補正することが困難である。
しかしながら、本発明のように、陽子線照射装置１０２がビームエネルギーを変更するタイミングで信号処理装置２０５に対して信号を出力し、信号処理装置２０５が信号の入力したタイミング毎に分割して測定値を取得することで、体積照射時においてもエネルギー毎の線量計測が可能となる。従って、異なるエネルギーのビームが混在した体積照射時においても、補正係数Ｃ（Ｅ，ｘ）による補正が適用でき、高精度な線量計測が可能となる。
【００８１】
本発明は照射野形成装置１０１に飛程変調ホイール（ＲＭＷ）を備えた陽子線照射装置にも適用できる。図７は、飛程変調ホイールの概略図である。
【００８２】
図７に示すように、ＲＭＷ７０１は回転角度毎に厚みの異なる複数の羽７０２で構成される。ＲＭＷ７０１が回転軸７０３を中心に回転すると、特定の回転角度毎にビームは異なる厚みの板を通過することになる。即ち、特定の回転角度毎にビームのエネルギーが変更される。ＲＭＷ７０１の回転に伴って複数エネルギーのビームが照射されることで、深さ方向に一様な線量分布が形成される。ＲＭＷ７０１は一般的に散乱体照射法で使用され、タングステン板で形成された散乱体等を併用することで、横方向にも一様な線量分布を形成する。
【００８３】
本発明では、ＲＭＷ７０１に角度センサー７０４が設置される。操作者は、角度センサー７０４に羽７０２の厚みが変化する回転角度を登録する（例えば、０度、１０度、２０度、…）。角度センサー７０４はＲＭＷ７０１の回転角度を検知し、羽７０２の厚みが変化する角度のとき、エネルギー変更信号を信号処理装置２０５に送信する。信号処理装置は信号の入力したタイミングに分割して測定値を取得する。即ち、放射線計測装置１０１は羽７０２の厚み、即ちエネルギー毎に分割してデータを取得し、主制御装置２０６に保存する。前述のスキャニング照射法と同様の手順で得られた測定値を補正することで、高精度な線量計測が可能となる。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態によれば、多層電離箱に代表される複数の放射線センサーを備えた放射線測定器において、水ファントム計測装置との差異を低減した高精度な線量計測が可能となる。従って、より多くの確認項目に対して多層電離箱を適用可能になり、治療装置の性能確認の時間が短縮される。
【００８５】
なお、本発明は上記の実施形態に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。
【００８６】
例えば、エネルギー変更信号の送受信のタイミングではなく、あるスポットに既定線量が付与され、ビームの照射を停止したタイミングで陽子線照射装置１０１がスポット切り替え信号を信号処理装置２０５に出力し、信号処理装置２０５は信号の入力したタイミングに分割して測定値を取得するようにしてもよい。
即ち、スポット毎に分割して測定値を取得する方式としても、本発明と同様の効果が得られる。何故なら、１つのスポット内でビームエネルギーは一定のためである。
【符号の説明】
【００８７】
１０１…放射線計測装置
１０２…陽子線照射装置
１０３…陽子線発生装置
１０４…陽子線輸送装置
１０５…回転式照射装置
１０６…イオン源
１０７…前段加速器
１０８…シンクロトロン
１０９…出射デフレクタ
１１０…照射野形成装置
１１２…線量モニタ
１１４…患者カウチ
２０１…レンジシフタ
２０１Ａ…エネルギー吸収体
２０２…レンジシフタ駆動制御装置
２０３…センサー部
２０４…高電圧電源
２０５…信号処理装置
２０５ａ…積算部
２０５ｂ…出力部
２０６…主制御装置
２０６ａ…記憶部
２０６ｂ…第１演算部
２０６ｃ…第２演算部
２０６ｄ…第３演算部
３０１…電荷収集用プリント基板
３０２…高電圧印加用プリント基板
３０３…スペーサ
３０４…ボルト
４０１…小電極（第１電極）
４０２…大電極（第２電極）
４０３…ガード電極（第３電極）
４０４Ａ，４０４Ｂ，４０５Ａ，４０５Ｂ，４０６Ａ，４０６Ｂ，５０３Ａ，５０３Ｂ，５０４Ａ，５０４Ｂ…導線
５０１…高電圧印加電極
５０２…ガード電極
７０１…飛程変調ホイール（ＲＭＷ）
７０２…羽
７０３…回転軸
７０４…角度センサー
【図１】
2015072243.tif 000003
【図２】
2015072243.tif 000004
【図３】
2015072243.tif 000005
【図４】
2015072243.tif 000006
【図５】
2015072243.tif 000007
【図６】
2015072243.tif 000008
【図７】
2015072243.tif 000009