(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収線量を測定するための方法であって、
エネルギーの範囲が選択され、
線量Ｈのタイプが選択され、
所定のタイプの放射線検出器（１４）が使用され、
前記放射線検出器によって測定されたスペクトル（ｄｎ／ｄＥ）Ｓが、所定のタイプの様々な入射放射線Ｓに対して確立され、ここで、前記入射放射線の各々のエネルギーは、前記選択された範囲内にあると共に、前記入射放射線の各々の線量は、既知であって、
線量増分とエネルギーＥｄ［ｉ］の対応関係である重み関数Ｆ（Ｅ）が前記スペクトル（ｄｎ／ｄＥ）Ｓから確立され、ここで、前記エネルギーＥｄ［ｉ］は、前記放射線検出器における前記入射放射線Ｓの入射粒子の各相互作用よって堆積されたエネルギーである一方、前記線量増分は、人間内で前記入射放射線Ｓによって生成された線量増分であり、
人間によって吸収された平均吸収線量は、前記重み関数Ｆ（Ｅ）を確立する役割をする前記所定のタイプの放射線検出器と同一の線量計によって測定されて前記線量Ｈのタイプで表される、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記エネルギーの範囲の最低エネルギーは、５０ｋｅＶ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記選択された線量Ｈのタイプは、Ｈｐ（０．０７）である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記放射線検出器（１４）は、Ｘ線とγ線検出器である、請求項１から３のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記放射線検出器（１４）は、多画素光子計数器、シリコン検出器及びシンチレータ光電子増倍管組立体から選択される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記重み関数は、各放射線Ｓに対して次式を解くことで確立され、
【数１】
0006502860.tif 000008
ここで、ＨＳは、前記スペクトルと関連する線量を表わし、
（ｄｎ／ｄＥ）Ｓは、前記放射線Ｓに対するエネルギーＥとエネルギーＥ＋ｄＥとの間で記録されたカウント数を表わし、
ΔＥは、前記スペクトルに対するエネルギー測定ピッチを表わす、
請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
請求項１から６のうちいずれか一項に記載の方法を実行するように特に構成された線量を測定するためのシステムであって、
前記所定のタイプの前記放射線検出器と同一であって、受け取った放射線を表す信号を提供可能な線量計（２２）と、
前記重み関数Ｆ（Ｅ）が記憶されると共に、前記線量計によって提供される信号を処理して前記平均吸収線量をいつでも決定するように設けられた電子処理装置（２４）と、
を備えるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出器、詳細にはＸ線又はγ線検出器によって線量を測定する方法に関する。
【０００２】
本発明は、また、この方法を用いて線量を測定するシステムに関する。
【０００３】
本発明は、詳細には、フローサイトメトリ、高エネルギー物理及び原子物理計装の分野に適用可能である。
【背景技術】
【０００４】
国際機関によって多くの放射線線量測定量が定義されている（詳細には、吸収線量、１０ｍｍ又は７０μｍでの個人線量、一方向フラックス下の線量、スタッフに垂直の線量、又は全方向フラックスでの線量）。これらの量は、一般に、関係機関によって形状及び性質が定義されたファントムの特定点において所定の媒質（多くの場合、軟繊維）に吸収された線量の表現に基づく。
【０００５】
これらのどの測定量も測定可能な線量計を設計するには、課された条件にできるだけ近づけるか、その応答を補正するために機器を倍増させることが推奨される。
【０００６】
種々の既知の線量測定技術について以下に述べる。
【０００７】
高エネルギーＸ線量測定（放射線療法）では、一般に使用される検出器は、空気電離箱である。空気は、光子にとって１００ｋｅＶ〜数ＭｅＶのエネルギー範囲で組織と等価な媒質である。絶対線量測定では、電離箱は、水（組織と等価なファントム）に浸漬される。電離箱の使用とその特性は、吸収線量の測定のために優れた特性を提供する。
【０００８】
放射線治療を受ける患者の線量測定では、検出媒質は、一般に、シリコンであり、この材料は組織と等価でない。その場合、シリコン応答は、検出器を所望の「仮想」深さに配置することを可能にし、かつその応答関数を補償する平衡キャップによって補正される。そのような条件下で、線量計は、所定の深さ、所定の放射線品質、及び規定された方向に関して較正される。
【０００９】
放射性物質を取り扱う人々の線量測定の場合、エネルギーの範囲は、放射線治療に使用される範囲と全く異なる。一般に幾つかのランドで作成されるパッシブバッジは、例えばフッ化リチウムなどのフィルムや他の敏感な媒質を含む。各ランドは、所定の平衡キャップで覆われる。様々な検出器によってそれぞれ提供される個々の情報の同時利用によって、所望の量を取得できる。
【００１０】
特許文献１は、多元素線量測定システムについて述べている。特許文献２は、少なくとも２つの適切な検出器を用いて中性子スペクトルを決定するための方法及び装置について述べている。これらの両方の文献は、後で参照される。
【００１１】
更に、幾つかの線量計は、検出器（典型的には、固体検出器又はシンチレーション結晶型検出器）で測定されたスペクトルを利用する。スペクトルは、所定の時間取得され、一般に入射粒子フルエンスを評価するために分析され、即ち、スペクトルデコンボリューションが行なわれる。したがって、国際機関によって設定された伝達曲線を考慮して、吸収線量を所望の測定単位で決定できる。
【００１２】
これは、スペクトルデコンボリューションによる応答補正方法である。そのようなデコンボリューションを使用する線量測定方法は、特許文献３からも既知である。
【００１３】
これらの既知の方法は、経験的信号処理を使用しており、したがって、吸収線量を、少なくとも入射放射線のきわめて幅広いエネルギー範囲で、実時間で測定できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５５７２０２８号明細書
【特許文献２】米国特許第６４２３９７２号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／０１２７４６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の１つの目的は、この欠点を克服することである。これに対して、以上の既知の方法と異なり、１回限りで確立される重み関数を使用する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
正確には、本発明の目的は、吸収線量を測定する方法を提供することであり、
エネルギーの範囲が選択され、
線量タイプＨが選択され、
所定のタイプの放射線検出器（１４）が使用され、
前記検出器によって測定されたスペクトル（ｄｎ／ｄＥ）Ｓが、所定のタイプＳの様々な入射放射線に対して確立され、ここで、前記入射放射線の各々のエネルギーは、前記選択された範囲内にあると共に、前記入射放射線の各々の線量は、既知であって、
前記検出器（１４）に堆積された平均線量増分と平均エネルギーＥの対応関係である重み関数Ｆ（Ｅ）が前記スペクトル（ｄｎ／ｄＥ）Ｓから確立されることで、前記重み関数Ｆ（Ｅ）を確立する役割をする所定のタイプの放射線検出器と同一の線量計を備えた人は、量Ｈで表された平均吸収線量率をいつでも知ることができる。
【００１７】
したがって、本発明では、所定のタイプの単一の放射線検出器が使用され（本発明は分光器法に基づく）、一方、特許文献１と特許文献２によって開示された方法は、そのうちの少なくとも２つを必要とする。更に、特許文献１によって開示された方法は、本発明で行われるようにスペクトルを確立することができず、この既知の方法は、堆積されたエネルギーのスペクトルを測定できない。更に、この文献では、確立されたスペクトルから、本発明で使用される種類の重み関数を確立することが検討されておらず、この既知の方法では、量Ｌ１、Ｌ２…から重みが測定され、それぞれの量は、使用される検出器のうちの１つに堆積される全エネルギーに比例する。また、特許文献２は、中性子フラックスに関する特許文献１の変形に過ぎない。
【００１８】
本発明の目的である方法の好ましい実施形態によれば、エネルギーの範囲の最低エネルギーは、５０ｋｅＶ未満である。
【００１９】
選択された線量タイプＨは、Ｈｐ（０．０７）であることが好ましい。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によれば、検出器は、Ｘ線及びγ線検出器である。
【００２１】
検出器は、多画素光子計数器、シリコン検出器及びシンチレータ光電子増倍管組立体から選択されることが好ましい。
【００２２】
単一重み関数Ｆ（Ｅ）は、全ての放射線Ｓに対して次式を同時に解決することによって確立されうる。
【数１】
0006502860.tif 000002
ここで、ＨＳは、前記放射線Ｓと関連した線量を表わし、
（ｄｎ／ｄＥ）Ｓは、前記放射線Ｓに対するエネルギーＥで記録されたカウント数を表わし、
ΔＥは、スペクトルに対するエネルギー測定ピッチを表わす（これは、本明細書では、測定単位の均一性のために言及される）。
【００２３】
本発明は、本発明の目的である方法を用いて線量を測定するためのシステムにも関するものであって、当該システムは、
所定のタイプの放射線検出器と同一であって、受け取った放射線を表す信号を提供可能な線量計と、
重み関数Ｆ（Ｅ）が記憶されると共に、前記線量計によって提供される信号を処理して前記平均吸収線量をいつでも決定するように設けられた電子処理装置と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】所定の検出器媒質の幾つかの放射線量の吸収を示す概略図である。
【図２】線量Ｈが測定される別の媒質におけるこの線量の吸収を示す概略図である。
【図３】重み関数を決定することを可能にする機構の概略図である、
【図４】本発明の目的である線量を測定するシステムの特定の実施形態の概略図である。
【図５】例示的な重み関数のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、単に例示であり限定のためでなく、添付図面を参照して、以下に示す例示的な実施形態の説明を読むことでよりよく理解されるであろう。
【００２６】
以下では、本発明の方法目的の様々な例を示す。
【００２７】
この方法により、所定の検出器媒質２（実際の状況に対応し、入射放射線が参照数字４を有し、操作スタッフ又は等価ファントムが参照数字６を有する図１を参照）に吸収された線量を、例えばＨｐ（０．０７Ω）の場合に点８で初期量Ｈを測定しようとする別の媒質に伝達される（機関によって定義された理論状況に対応し入射放射線が参照数字１０を有し参照数字１２がファントムを表わす図２を参照）。
【００２８】
この初期量は、実験的に取得できるとは限らない。その目的のため、方法は、障害も制限もなしにスペクトルデコンボリューションによる補正に近づくことが分かった。詳細には、以下で、入射粒子フルエンスを全く評価しようとしていないことが分かる。
【００２９】
本発明によれば、検出器２（図１）に入射粒子（Ｘ光子又はγ光子）の各相互作用によって堆積されたエネルギーＥｄ［ｉ］が記録され（任意の単位ＡＵで表される）、この堆積されたエネルギーは、入射エネルギー測定と同じ単位で、較正によって設定された伝達関数Ｆ（即ち、重み関数）によって補正される。この場合、量Ｆ（Ｅｄ［ｉ］）は、初期量Ｈを測定しなければならない理論状況（図２）で入射放射線によって生成された線量増分に対応する。
【００３０】
重み関数を設定するために、検出器は、意図されたエネルギー範囲全体をカバーする１組の入射放射線にさらされる。この範囲は、線量計の意図された使用を表し、基準状態のこのエネルギー範囲で所望の量Ｈを測定又は計算することが可能である。
【００３１】
したがって、１組の放射線のうちの１つに対応する各入射スペクトルＳに関して、所望の量ＨＳ（例えばグレー又はシーベルトで表された）と検出器によって記録されたスペクトル（ｄｎ／ｄＥ）Ｓが得られる。記号（ｄｎ／ｄＥ）Ｓは、エネルギーＥで記録されたカウント数（又は、任意の単位で表された他の等価量）をより正確に表し、この数は、入射スペクトルＳの測定ピッチ（又は、任意の単位で表されたエネルギー又は等価量）で割られる。
【００３２】
関数Ｆ（Ｅ）は、各任意のスペクトルＳに対して次のように求められる。
【００３３】
【数２】
0006502860.tif 000003
【００３４】
ここで、ΔＥは、単純に示されたエネルギー測定ピッチを表し、測定単位の均一性を理由として単に言及される。
【００３５】
以下の点が言及する。
１）応答は、提供された任意の他の線量に関する上記の相等性に対応するカウント数に対して線形である（方程式系の線形性を保証する）。
【００３６】
２）関数Ｆ（Ｅ）は、必ずしも存在しない。当該システムは、きわめて多くの要因によって決定され、一般解を持たない。例えば、１，０２４チャネルに記録された１０個の基準スペクトルがある場合、当該システムは、１０個の式に１，０２４個の未知数を含む。その結果、決定される未知数の数が、基準スペクトルの数以上の場合、例えば最小二乗法によって解を求めることができる場合は、例えば、関数をビットに分解し、この関数を多項式底に基づいて定義できる。
【００３７】
３）関数Ｆ（Ｅ）は、入射イオン化放射線によって堆積されるエネルギーに現われる非線形性を補正することを目的とする。これらの非線形性は、次のものを有する可能性がある。
ａ）物理的原因：これは、例えば、組織に関する検出方法の非等価性、検出器の後方のファントムの厳密な欠如、検出器媒質が適切な深さになくかつ／又は適切な寸法を有していないことに関連する。
又は、
ｂ）実験的原因：検出器自体又は関連した読み出し電子回路に関連する。
【００３８】
４）関数Ｆ（Ｅ）は、所望の量Ｈの単位をカウント数で割ったものと同質である。これは、シーベルト／カウント又はグレイ／カウントで表される。
【００３９】
５）初期スペクトルのベースは任意のベースである。初期スペクトルは意図されたエネルギー場全体をカバーし、できるだけ濃密度であることが望ましい。そのために、当該放射線の組み合わせに関する単一結果ではなく、互いに異なり検出器で測定されたそれぞれのスペクトルを有する多数の放射線源を有することが好適になる。
【００４０】
いかなる場合も、前述の相等性を満たす関数が常にあるとは限らない場合に、例えば、検出器媒質の性質を変化させることによって、その関数に所望の精度で近づくことができる。
【００４１】
最終的に、重み関数、即ち補正関数が、一連の検出器と所定の所望の量Ｈに関して、１回限りで確立されることに留意されたい。これは、同じ幾何学形状と同じ検出器媒質を有し、この量Ｈを測定する全ての線量計に移行可能でなければならない。
【００４２】
検出器の較正は、きわめて短期間でよい。所定の期間、放射能が安定した所定の放射線源に検出器をさらすことで十分である。これは、検出器が行なうエネルギー測定の安定性を確認するのに必要かつ十分である。実際には、この検出器は、測定カウント数の安定性が計数率の不飽和によって保証されるようにパルス式に動作する。検出器が飽和しないように放射線源の大きさを適切に決定すれば十分である。
【００４３】
補正機能が確立された後、線量計は、パルス式に動作し、各相互作用ｉに関する堆積されたエネルギーＥｄ［ｉ］が記録される。その結果、検出器と関連した計算手段により以下が可能となる。
【００４４】
ａ）次式により、持続時間ΔＴでスペクトルにカウントを蓄積し、その期間の終わりに、所望の量を計算する。
【００４５】
【数３】
0006502860.tif 000004
【００４６】
又は、
ｂ）各相互作用について、次式で線量増分を計算する。
【００４７】
【数４】
0006502860.tif 000005
【００４８】
全ての事例において、平均線量率は、最終線量と初期線量との差を積分期間の持続時間で割ったものに相当する。それでも、蓄積期間が長い場合、第２の解（ｂ）は、高く有害な線量率の偏位がある場合に迅速な警報を生成できることに留意が必要である。
【００４９】
本発明の別の例を以下に述べる。
吸収線量を測定するために、エネルギーの範囲［Ｅｍｉｎ；Ｅｍａｘ］は、Ｅｍｉｎが５０ｋｅＶ未満の場合に、単なる例示であり限定するためではなく、Ｅｍｉｎ＝１０ｋｅＶ、Ｅｍａｘ＝１ＭｅＶとなるように選択される。線量率Ｈのタイプは、例えばＨｐ（０．０７）に選択される。使用されるＸ線及びγ線検出器は、多画素光子計数器（即ち、ＭＰＰＣ（商標登録））、又はシリコン検出器かシンチレータ光電子増倍管組立体でよい。
種々のＸ及びγ入射放射線の検出器によって測定されたスペクトルＳが確立され、各エネルギーは、選択された範囲内にあり、それぞれの線量は既知であり、スペクトルＳから、検出器に堆積される平均線量増分と平均エネルギーＥの対応である重み関数Ｆ（Ｅ）が確立される。
【００５０】
図３は、Ｆ（Ｅ）の決定を可能にする概略図を示す。検出器１４（例えば、プラスチックシンチレータを備えたＭＰＰＣ（登録商標））を参照されたい。
【００５１】
検出器１４は、図示しない適切な手段により、パルス式に動作する。検出器１４は、種々の放射線Ｓに連続的に晒される。これにより、対応する放射線源が、検出器１４に連続的に対向配置される。図３では、放射線１８を放射する放射線源のうちの１つの放射線源１６が示されている。検出器１４は、電子処理手段２０を備える。電子処理手段２０は、様々な放射線に晒されたときに、検出器によって提供された信号を処理し、様々な対応するスペクトル（ｄｎ／ｄＥ）Ｓを確立し、関数Ｆ（Ｅ）を決定する。
【００５２】
図４は、本発明の目的である線量を測定するための例示的システムの概略図である。これは、図３の検出器１４と同一の線量計２２を含む。したがって、シンチレータを備えたＭＰＰＣ（商標登録）である。この線量計２２は、受け取る放射線２３を表す信号を提供できる。図中では線量計を持つ人間は示されていない。図３のシステムは、また、電子処理装置２４を備える。電子処理装置２４では、重み関数Ｆ（Ｅ）が記憶され、線量計２２によって提供された信号を処理し、人間が受ける平均吸収線量をいつでも決定するために提供される。装置２４は、この装置２４によって行なわれた計算の結果を表示するための手段２６を備える。
【００５３】
図５は例示的な重み関数を概略的に示している。横座標は、相互作用中にシンチレータによって生成されると共に、ＭＰＰＣ（登録商標）によって測定された光電子Ｎｐｈの数を示している。縦座標は、線量をカウント数で割ったものである量Ｄ＊を示しており、当該量は、マイクロシーベルト／カウント（μＳｖ／ｃｐｓ）で表される。
【００５４】
この関数を決定するために、本明細書の以下表に特性が示された５つの放射線源を用いる。
【００５５】
【表１】
0006502860.tif 000006
【００５６】
本例では、以下の形の重み関数を調べる。
【００５７】
【数５】
0006502860.tif 000007
【００５８】
ここで、Ｃｐは、処理装置２４のチャネル数を表し、Ｃ0は、この装置上のゼロエネルギーを表わすチャネルに相当する。
【００５９】
使用される放射線源により、以下の係数を得ることができる。
【００６０】
ａ0＝０．００１１７３０４９
ａ1＝０．０００６４１５９４
ａ2＝０．０４１８３５９６３
ａ3＝０．０８０１５６８３１
ａ4＝０．０４２９７６９８８
ａ5＝０．００３７２６０１８
ａ6＝０．００００００００２
Ｃ0＝４．９６５２８６４２１
【００６１】
以上から、図５に表わされた関数Ｆのグラフが導出される。
【００６２】
次に、実験室試験を行って較正関数Ｆを調整することができ、関数Ｆと関連した検出器の応答を、堆積された線量当量Ｈｐ（０．０７）を表す受動型線量計の応答にできるだけ近づけることができる。したがって、この較正は、実験室で行なわれた較正と、受動型線量計のエネルギーの応答を一体化する。
【００６３】
本発明の既に挙げた例では、Ｈｐ（０．０７）を実質的に考慮した。しかし、本発明は、Ｈｐ（０．０７）の使用に制限されない。任意の他のタイプの線量当量Ｈで実現できる。
【００６４】
更に、本発明の例では、Ｘ及びγ放射線の測定だけを考慮したが、本発明は、他の放射線（詳細には、電子放射線、陽子放射線）でも実現可能である。
【００６５】
当業者は、この概念が質（中性子、陽子、…）の違いか又は量（線量測定又は流量測定）の違いかに関係なく、挙げた例を他の放射線測定の概念に適用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１４：検出器
１６：放射線源
２０：電子処理手段
２２：線量計
２３：放射線
２４：電子処理装置
【図１】
0006502860.tif 000009
【図２】
0006502860.tif 000010
【図３】
0006502860.tif 000011
【図４】
0006502860.tif 000012
【図５】
0006502860.tif 000013