(57)【要約】【課題】放射線の照射によって生体が受けた放射線量を無線方式でリアルタイムに測定できる放射線量測定システムを提供すること。【解決手段】放射線の照射によって生体が受けた放射線量をリアルタイムに測定する放射線量測定システム１であって、シンチレーター２、シンチレーター２から生じる蛍光を検知する蛍光検知手段３および検知された蛍光の蛍光強度から放射線量を求めるデータ処理手段４を有して成り、シンチレーター２は生体５に埋め込まれて用いられ、シンチレーター２が埋め込まれた生体領域に対して放射線が照射されることによってシンチレーター２から発せられる蛍光を、生体外に設けた蛍光検知手段３が検知することを特徴とする放射線量測定システム。【選択図】図１
2008049145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の照射によって生体が受けた放射線量をリアルタイムに測定する放射線量測定システムであって、
放射線が照射されると発光するシンチレーター、
前記シンチレーターから発せられる蛍光を検知する蛍光検知手段、および
検知された蛍光の蛍光強度から放射線量を求めるデータ処理手段
を有して成り、
前記シンチレーターは生体に埋め込まれて用いられ、前記シンチレーターが埋め込まれた生体領域に対して放射線を照射し、前記シンチレーターから発せられる蛍光を、生体外に設けた前記蛍光検知手段が検知することを特徴とする放射線量測定システム。
【請求項２】
前記シンチレーターから発せられる蛍光が、人体透過性の比較的高い波長領域を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線量測定システム。
【請求項３】
前記シンチレーターから発せられる蛍光が、近赤外領域の波長を有することを特徴とする請求項２に記載の放射線量測定システム。
【請求項４】
前記シンチレーターから発せられる蛍光の波長領域が、６００〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線量測定システム。
【請求項５】
前記放射線が、一般の放射線治療に使用される電離放射線であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放射線量測定システム。
【請求項６】
前記シンチレーターが、Ａｌ２Ｏ３、ＬａＰＯ４、ＹＰＯ４、ＣａＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＣａＭｏＯ４およびＣａＳＯ４から成る群から選択される少なくとも１種以上の母体材料中にＣｒ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｔｍ、ＦｅおよびＺｎから成る群から選択される少なくとも１種以上の賦活剤を含んで成るシンチレーターであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放射線量測定システム。
【請求項７】
前記シンチレーターが、Ａｌ２Ｏ３から成る母体材料中に賦活剤としてＣｒを含んで成るシンチレーター、または、ＬａＰＯ４から成る母体材料中に賦活剤としてＮｄおよびＹｂを含んで成るシンチレーターであることを特徴とする請求項６に記載の放射線量測定システム。
【請求項８】
前記蛍光検知手段が、ＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の放射線量測定システム。
【請求項９】
前記データ処理手段において、前記シンチレーターへの放射線の照射により前記シンチレーターに与えられた照射エネルギーＥとその照射によって前記シンチレーターから発せられた蛍光の蛍光強度Ｉとの相関関係に基づいて放射線量を求めることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の放射線量測定システム。
【請求項１０】
前記生体に照射する放射線を発生する放射線発生装置を更に有して成るシステムであって、測定された放射線量に基づいて、前記放射線発生装置から発せられる放射線量を制御することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の放射線量測定システム。
【請求項１１】
前記生体が人体であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の放射線量測定システム。
【請求項１２】
前記放射線量測定システムが放射線治療に際して用いられるシステムであり、前記シンチレーターが人体の病巣部または病巣部近傍に埋め込まれることを特徴とする請求項１１に記載の放射線量測定システム。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の放射線量測定システムに用いられるシンチレーター。
【請求項１４】
放射線の照射によって生体が受けた放射線量をリアルタイムに測定する放射線量測定方法であって、
（ｉ）シンチレーターが埋め込まれた生体領域に対して放射線を照射する工程、
（ｉｉ）工程（ｉ）の照射でシンチレーターから発せられる蛍光を生体外にて検知する工程、および
（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）で検知された蛍光の蛍光強度に基づいて、生体が受けた放射線量を求める工程
を含んで成る放射線量測定方法。
【請求項１５】
一般の放射線治療に用いられる電離放射線を照射することによって赤外領域の波長の蛍光を生じるシンチレーター。
【請求項１６】
近赤外領域の波長の蛍光を生じることを特徴とする請求項１５に記載のシンチレーター。
【請求項１７】
Ａｌ２Ｏ３、ＬａＰＯ４、ＹＰＯ４、ＣａＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＣａＭｏＯ４およびＣａＳＯ４から成る群から選択される少なくとも１種以上の母体材料中にＣｒ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｔｍ、ＦｅおよびＺｎから成る群から選択される少なくとも１種以上の賦活剤を含んで成ることを特徴とする請求項１５または１６に記載のシンチレーター。
【請求項１８】
Ａｌ２Ｏ３から成る母体材料中に賦活剤としてＣｒを含んで成ること、または、ＬａＰＯ４から成る母体材料中に賦活剤としてＮｄおよびＹｂを含んで成ることを特徴とする請求項１７に記載のシンチレーター。
【請求項１９】
放射線治療に際して人体内の照射部位が受けた放射線量を測定するために人体内の照射部位、または、その近傍に埋め込まれることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれかに記載のシンチレーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体が受けた放射線量をリアルタイムに測定するシステムに関する。より詳細には、本発明は、放射線治療に際して患者体内の照射部位が受けた放射線の総線量を非接触でリアルタイムに測定するシステムに関する。また、本発明は、そのようなシステムに用いることができるシンチレーターに関すると共に、シンチレーターを用いた放射線量の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療は、放射線が持つ電離作用で細胞増殖を阻止して悪性細胞・悪性腫瘍を死滅させることができるため、がん治療に広く採用されている。放射線治療技術は、近年急速に進歩している分野であり、定位放射線治療技術および強度変調放射線治療技術(ＩＭＲＴ技術)に始まって種々の技術が存在し、病巣部への照射精度は年々向上している。
【０００３】
放射線治療に際しては、具体的な治療計画が検討され、照射範囲および照射される放射線量などが決められるが、必ずしも治療計画通りに照射できているとは限らず、誤照射・過照射といった医療事故も少なからず生じている。このような医療事故の原因として考えられることは、治療時において患者の体内に入射された放射線量、つまり、患者が実際に受けた放射線量（被爆量）をリアルタイムに把握できていないことである。
【０００４】
現在、患者が受けた放射線量を測定するデバイスとしては、熱蛍光現象を利用した熱蛍光線量計（ＴＬＤ）がある。かかる線量計に用いられる熱蛍光素子は、放射線が照射されるとその結晶内で電子が励起されて捕獲中心に移り、その後、加熱すると蛍光を発するものである。発せられる蛍光量は、吸収した放射線量に比例するものであるため、患者が受けた放射線量をかかる蛍光量から求めることができる。しかしながら、熱蛍光線量計による放射線の測定では、熱蛍光素子を加熱するために、患者の体内に埋め込まれた熱蛍光素子を体外に出さなければならず、その作業経過時間によって、患者が受けた放射線量をリアルタイムに測定できないという欠点がある。
【０００５】
他の放射線測定デバイスとしては電離箱式線量計があり、特に口腔、膀胱または直腸といった臓器に対して用いられている。かかる線量計では、電離箱への放射線照射に起因して、その線量率に比例した電離電流が生じるので、その電離電流から放射線量が測定される。しかしながら、この電離箱式線量計を用いた放射線量測定は、精度が高いものの有線方式であるため、体外と通じた管腔臓器に対してしか利用することができないという欠点がある。
【０００６】
この他にも、半導体を患者の悪性腫瘍内に埋め込む線量計であって、半導体に照射された線量を無線信号の形で外部に出力させる線量計も存在する。しかしながら、このような線量計は、例えば特許文献１および特許文献２に開示されている方法などを参照すると分かるように、リアルタイムに放射線量を測定することはできない。また、かかる線量計を用いた装置は比較的大きく、かつ、その電力消費量も比較的多いのが現状である。尚、特許文献１および特許文献２で開示されている「無線信号の形で外部に出力させて情報を得る」という構想自体は、電波を用いた方法として既に考案されているものである（非特許文献１参照）。
【０００７】
ところで、放射線の検出にシンチレーターが使用されることはあるが、シンチレーター自体が体内に埋め込まれて使用されることはなかった。なぜなら、シンチレーターは、例えば非特許文献２に示すように、可視光領域の波長の蛍光を生じるものと認識されており、生じる蛍光が生体を透過せず、生体外で蛍光を検出できないと考えられていたからである。
【特許文献１】特表２００２−５２５１５３号公報
【特許文献２】米国特許（ＵＳ−Ｂ１）第６４０２６８９号明細書
【非特許文献１】ＷＧ Ｓｃａｎｌｏｎ，ＮＥ Ｅｖａｎｓ，ＧＣ Ｃｒｕｍｌｅｙ ａｎｄ ＺＭ ＭｃＣｒｅｅｓｈ Ｌｏｗ−ｐｏｗｅｒｒａｄｉｏ ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ：ｔｈｅ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｆｏｒ ｒｅｍｏｔｅ ｐａｔｉｅｎｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ, Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｅｌｅｍｅｄｉｃｉｎｅ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃａｒｅ １９９６；２；１８５−１９１
【非特許文献２】日立化成工業株式会社のホームページ、「機能性材料関連製品」欄の「カーボン・セラミックス」、単結晶シンチレーター「ＧＳＯ」［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１８年６月１０日検索］、インターネット〈http://www.hitachi-chem.co.jp/japanese/products/cc/017.html〉
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものである。つまり、本発明の課題は、放射線の照射によって生体が受けた放射線量をリアルタイムに無線方式により測定できる放射線量測定システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、
放射線の照射によって生体が受けた放射線量をリアルタイムに測定する放射線量測定システムであって、
放射線が照射されると発光するシンチレーター、
シンチレーターから生じる蛍光を検知する蛍光検知手段、および
検知された蛍光の蛍光強度から放射線量を求めるデータ処理手段
を有して成り、
シンチレーターは生体に埋め込まれて用いられ、シンチレーターが埋め込まれた生体領域に対して放射線を照射し、シンチレーターから生体外へと発せられる蛍光を、生体外に設けた蛍光検知手段が検知することを特徴とするシステム（かかるシステムは「体内埋め込み型リアルタイム式線量計装置」と呼ぶことができる）
を提供する。
【００１０】
本明細書において「放射線量」とは、放射線の照射によって生体内に入射した放射線の総線量を意味しており、生体が実際に受けた被爆量（例えば「Ｇｙ」で表される放射線量）を実質的に意味している。また、本明細書において「リアルタイム」とは、例えば従来技術の「熱蛍光線量計」のように放射線が照射された後に放射線量が測定されるのではなく、生体に放射線が照射されている際に放射線量が測定されることを実質的に意味するものである。
【００１１】
本発明の放射線量測定システムは、生体に埋め込まれたシンチレーターから発せられる蛍光を生体外に設けた蛍光検知手段で検知してリアルタイムで放射線量を測定することを特徴としている。つまり、本発明のシステムでは、シンチレーターから離れた場所からリアルタイムで放射線量をモニタすることができる。本発明の好ましい態様では、シンチレーターから発せられる蛍光が、赤外領域の波長を有しており、好ましくは近赤外領域の波長を有している。赤外領域の波長を有する蛍光は、生体構成物質（特にヘモグロビンまたは水）による吸収および／または散乱が比較的少ないので、生じた蛍光が生体内から生体外へと放射されることになり、生体外で蛍光を検知することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のシステムでは、放射線の照射で瞬時または実質的に同時に発せられる蛍光を検知して測定するために、放射線量をリアルタイムで測定することができる。また、発せられた蛍光は、生体外に設けた検知手段によって無線方式で検知するために、測定者は、放射線被爆を受けない遠隔の場所から放射線量を測定することができる。従って、本発明のシステムを放射線治療に用いた場合では、患者（より好ましくは患者の病巣部）が受けている放射線量を遠隔の操作室等からリアルタイムでモニタリングすることができ、誤照射・過照射などの医療事故を防ぐことができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下にて、本発明の放射線量測定システムを詳細に説明する。なお、かかるシステムの説明に含める形で本発明のシンチレーターの説明も併せて行う。
【００１４】
図１に、本発明の放射線量測定システムの主たる構成を模式的に示す。本発明のシステム１は、シンチレーター２、蛍光検知手段３およびデータ処理手段４を有して成る。シンチレーター２は、本発明の使用時に生体５に埋め込まれて使用される。放射線は、シンチレーター２が埋め込まれている生体領域に対して照射されることになり、その照射によってシンチレーター２から発せられる蛍光が、生体外に設けられた蛍光検知手段３で検知される。蛍光検知手段３で検知された蛍光はデータ処理手段４で処理され、その検知された蛍光の蛍光強度に基づいて、生体が受けた放射線量を求めている。
【００１５】
生体に照射される放射線は、癌治療などの一般の放射線治療に使用される電離放射線であることが好ましく、例えば、Ｘ線、γ線（ガンマ線）、電子線、陽子線または重粒子線などである。
【００１６】
生体に埋め込まれて使用されるシンチレーター２は、入力放射線に応じて発光するものであり、上記で例示したような放射線が照射されると蛍光を発するものである。生じる蛍光は、人体透過性の比較的高い波長領域を有していることが好ましく、例えば６００〜１０００ｎｍの波長領域を有している。より好ましくは、蛍光は、赤外領域の波長を有しており、更に好ましくは近赤外領域の波長を有している（尚、赤外波長領域に必ずしも厳密に限定される必要はなく、赤外領域の波長よりも僅かに短い波長または長い波長が蛍光に含まれていてもよく、上述のような６００〜１０００ｎｍの波長領域の他、例えば３〜１３００μｍの波長領域などが蛍光に含まれていてもよい）。生体内で生じ得る蛍光は、上述のような波長領域を有するので、生体構成物質によって蛍光が吸収されたり、散乱したりする現象が減じられ、生体外へと蛍光が放射されることになる。従って、本明細書において「人体透過性の比較的高い」とは、生体内で生じた蛍光が生体外へと放射されるように、生体構成物質によって蛍光が吸収・散乱する現象がより減じられている態様を実質的に意味している。
【００１７】
シンチレーターは、母体材料（好ましくは母体結晶）中に賦活剤を含んで成るシンチレーターであることが好ましく、例えば、酸化物、フッ化物、硫化物、オキシ硫化物、ケイ酸塩、リン酸塩、タングステン酸塩、アルミン酸塩、チタン酸塩、ジルコン酸塩、モリブデン酸塩、硫酸塩、ホウ酸塩およびガリウム酸塩から成る群から選択される少なくとも１種以上の母体材料中に、希土類元素、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、ＰｂおよびＣｒから成る群から選択される少なくとも１種以上の賦活剤を含んで成るシンチレーターであることが好ましい。より好ましくは、シンチレーターが、Ａｌ２Ｏ３、ＬａＰＯ４、ＹＰＯ４、ＣａＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＣａＭｏＯ４およびＣａＳＯ４から成る群から選択される少なくとも１種以上の母体材料中にＣｒ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｔｍ、ＦｅおよびＺｎから成る群から選択される少なくとも１種以上の賦活剤を含んで成るシンチレーターである。具体的なシンチレーター（「母体材料：賦活剤」として表す）としては、Ａｌ２Ｏ３：Ｃｒ、ＬａＰＯ４：（Ｎｄ，Ｙｂ）、ＹＰＯ４：（Ｎｄ，Ｙｂ）、ＣａＴｉＯ３：Ｎｄ、ＣａＺｒＯ３：Ｙｂ、ＣａＭｏＯ４：（Ｎｄ，Ｙｂ）、ＣａＳＯ４：Ｔｍ等を挙げることができる。
【００１８】
上記のシンチレーターの製造方法としては、特に限定するものではないが、ゾル−ゲル法、水熱法、共沈法、ガス中蒸発法、固相溶解法またはＭＡ法（メカニカルアロイング法）を挙げることができる。一例を挙げて具体的に説明する。例えば固相溶解法では、シンチレーター材料を構成する元素の水酸化物や硝酸塩などを乳鉢やボールミルなどで乾式もしくは湿式で混合し、その後、所定の温度で焼成後、洗浄操作などを行い合成することによって本発明に係るシンチレーターを得ることができる。
【００１９】
シンチレーターは、特に限定されるものではないが、ビーズの形態で用いることが好ましい。このビーズ形態の粒子の場合、シンチレーターの粒径は、好ましくは０．１〜２０．０ｍｍ、より好ましくは０．５〜５．０ｍｍである。ここでいう「粒径」とは、例えば電子顕微鏡または光学顕微鏡等を用いて画像から読み取った直径である。なお、シンチレーターの好ましい粒径は、放射線または生体などの種類・条件に応じて変わり得るものであり、例えば放射線治療に用いられる場合では患者の病巣部（悪性腫瘍部）の態様に応じて変わり得るものであることを理解されよう。
【００２０】
シンチレーターは、適当なツールを用いて生体内に埋め込まれる。例えば、治療部位（即ち、照射部位もしくは病巣部）が生体内部の比較的深い位置にある場合、刺入針を生体外から刺入し、生体内の目的部位に針を進め、内筒針を用いて目的部位にシンチレーターを挿入することによって、生体にシンチレーターが埋め込まれる。シンチレーターを埋め込む箇所は、放射線が照射される生体領域であって、例えば、人体内の照射部位またはその近傍（例えば病巣部に接触している部位）であり、外部から放射線を照射できる限り特に制限はない。ここで、本明細書で用いる「埋め込む」とは、必ずしも生体内にシンチレーターが完全に埋め込まれる態様だけを指しているのではなく、シンチレーターの一部が生体外に露出している態様、更には、場合によってはシンチレーターが生体の表面（例えば皮膚）に設けられる態様をも指している。
【００２１】
蛍光検知手段３は、生体外に設けられており、シンチレーターから発せられる蛍光を生体外で検知できるようになっている。蛍光検知手段は、特に限定されるものではないが、Ｓｉフォトダイオード、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードもしくはＧｅフォトダイオード等のフォトダイオード、Ｓｉ系のＣＣＤカメラ（ＣＣＤ検出部の光電面がシリコンであるＣＣＤカメラ）、または、光電子倍増管であることが好ましい。特に、赤外領域の波長の蛍光を検知することを考慮すると、アバランシェタイプのＳｉフォトダイオードまたはＭＯ−ＣＣＤがより好ましい。尚、蛍光検知手段のＳ／Ｎ（ＳＮ比）を向上させるために、シンチレーターと蛍光検知手段との間に、集光用レンズおよび／または放射線の散乱光・外乱光をカットするフィルターを設けてもよい。更には、生体内に埋め込まれたシンチレーターに対して集光用レンズを設けたり、輝度向上および集光に資するシートを生体の皮膚表面に設けてもよい。
【００２２】
データ処理手段４は、蛍光検出手段３と同様に、生体外に設けられている。データ処理手段は、検知された蛍光からの情報を処理する機能を有しており、検知された蛍光の蛍光強度に基づいて放射線量を求めることができる。この際、生体内に埋め込まれたシンチレーターから発せられる蛍光の蛍光強度Ｉと生体が受けた放射線量Ｑとの相関関係（Ｑ＝ｆｎ（Ｉ））に関する検量線（図２参照）を予め得ておき、それに基づいて放射線量を求めることが好ましい。
【００２３】
相関関係（Ｑ＝ｆｎ（Ｉ））を得るには、例えば、シンチレーター自体への放射線の照射でシンチレーターに与えられた照射エネルギーＥと、その照射によってシンチレーターから発せられた蛍光の蛍光強度Ｉとの相関関係Ａ（Ｅ＝ｆｎＡ（Ｉ））が利用される（但し、シンチレーターに照射する放射線は、生体に照射する放射線と同じであることに留意されたい）。この場合、相関関係Ａ（Ｅ＝ｆｎＡ（Ｉ））から「シンチレーターが埋め込まれた生体領域に対して放射線が照射されることによって発せられる蛍光」についての蛍光強度Ｉ１に相当する照射エネルギーＥ１が求められ、その求められた照射エネルギーＥ１を生体が受けた放射線量Ｑ１と見なすことになる。ちなみに、生体が蛍光に与える影響を考慮して、相関関係Ａから求められる照射エネルギーＥ１に一定の換算係数を乗じて放射線量Ｑ１とすることが好ましい。この換算係数は、シンチレーターが埋め込まれる生体の種類および病巣部の態様などに応じて種々に変わり得るものであることに留意されたい。
【００２４】
なお、「放射線の照射でシンチレーターに与えられた照射エネルギーＥ」（例えば、単位「Ｇｙ」）というものは、シンチレーター自体に放射線を照射した時間Ｔ（例えば、単位「分」）と、放射線発生装置から発せられる単位時間当りの放射線線量である線量率Ｒ（例えば、単位「Ｇｙ／分」）とを乗じることによって予め求められるものであるため（即ち、Ｅ＝Ｔ×Ｒ）、照射エネルギーＥと蛍光強度Ｉとの相関関係Ａ（Ｅ＝ｆｎＡ（Ｉ））は、シンチレーターに放射線を照射した時間Ｔと、シンチレーターへの照射で生じた蛍光の蛍光強度Ｉとの相関関係Ｂ（Ｉ＝ｆｎＢ（Ｔ））から間接的に求めることができる。
【００２５】
ここで、具体的なデータ処理手段の例を挙げるとすると、例えば、市販のパソコン、または、ＦＡ用途もしくは放射線発生装置（以下で説明する）に付随するデータ処理装置などである。つまり、上述のような放射線量の算出は、マイクロプロセッサやデジタルシグナルプロセッサ等を含んだコンピュータシステムで作動するソフトウェア上で実現することができる。尚、データ処理手段には、測定された放射線量を表示するディスプレイを設けてよく、これによって、生体が受けている放射線量をリアルタイムでモニタリングすることができる。
【００２６】
本発明のシステムは、生体に照射させる放射線を発生する放射線発生装置を更に有していることが好ましい。この場合、測定された放射線量に基づいて、放射線発生装置から発せられる放射線量を制御または停止することができる。つまり、測定された放射線量に基づいて、放射線発生装置の放射線をフィードバック制御できる。フィードバック制御量を決定する機能は、上記のデータ処理手段が有していることが好ましく、そのようなデータ処理手段が放射線治療装置の制御部分（より具体的には「放射線の発生を制御する部分」）と連動していることが好ましい。放射線発生装置は、特に制限はなく、生体に対して放射線を照射できるものであれば、いずれの種類の放射線発生装置であってもよい。例えば、本発明のシステムを放射線治療に用いる場合では、放射線発生装置としてライナックまたはリニアック等の放射線治療器が適している。換言すれば、本発明のシステムを癌治療に用いる場合では、癌の治療用の放射線発生装置が用いられることになる。フィードバック制御が可能であると、治療計画で定められた放射線量に適合するように、放射線発生装置の放射線を制御または調節することができる（例えば、放射線発生装置から発せられる放射線の線量率Ｒ［Ｇｙ／分］を変えることができる）。または、治療計画で定められた放射線量が照射された時点で、放射線の照射を停止することができ、これにより、過照射などの医療事故を防ぐことができる（即ち、照射部位が過剰照射にならないように放射線発生装置からの放射線発生が自動的に停止するように制御できる）。
【００２７】
次に、本発明のシステムを放射線治療に用いた場合（即ち、本発明のシステムを人体に用いた場合）について説明する。本発明のシステム１を放射線治療に用いた態様を図３に示す。図示するように、シンチレーター２は、患者６の体内に埋め込まれて使用される。がん治療では、シンチレーター２が患者６の病巣部（悪性腫瘍部）の近傍または病巣部内に埋め込まれることになる。シンチレーター２の埋め込みは、放射線を照射させる直前に外科的手術により埋め込まれることが好ましい。尚、患者６に埋め込むシンチレーター２に対しては、患者６の体に悪影響が出ないように適当な処理を施してもよい。
【００２８】
放射線治療時には、電子直線加速器（リニアック）、シンクロトロンやサイクロトロン、ベータトロンなどの円形加速器、その他の放射線治療器７からＸ線またはγ線、電子線、陽子線、粒子線、その他の放射線が患者の病巣部に照射されるが、かかる病巣部の近傍または病巣部内にはシンチレーター２が存在しているので、シンチレーター２に起因して蛍光が生じることになる。生じた蛍光は、患者６の体外に設けられている蛍光検知手段３で検知された後、検知された蛍光の強度がデータ処理手段４で処理されることによって、患者６が受けた放射線量をリアルタイムに得ることができる。得られた放射線量は、放射線治療器７をフィードバック制御するのに用いてもよい。つまり、測定された放射線量と治療計画で定められた放射線量との差分に基づいて、適切な放射線量になるように、放射線治療器７から発せられる放射線を制御してもよい。また、リアルタイムに得られる測定量をディスプレイに表示させることによって、患者が受けている放射線量を放射線治療時にモニタリングすることができるので、患者６が実際に放射線を受けているのか否かをその場で確認することができると共に、患者６が所望の放射線量を受けた時点をもって放射線照射を停止することができる。
【００２９】
以上、本発明のシステムおよびシンチレーターを中心に説明してきたが、以下では、放射線の照射によって生体が受けた放射線量をリアルタイムに測定する方法を中心に説明する。かかる方法は、
（ｉ）シンチレーターが埋め込まれた生体領域に対して放射線を照射する工程、
（ｉｉ）工程（ｉ）の照射でシンチレーターから発せられる蛍光を生体外にて検知する工程、および
（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）で検知された蛍光の蛍光強度に基づいて、放射線の照射によって生体が受けた放射線量を求める工程
を含んで成る。
【００３０】
工程（ｉ）では、シンチレーターが埋め込まれた生体領域に対して放射線が照射される。照射される放射線の種類は、特に制限はないものの、癌治療などの一般の放射線治療に使用される電離放射線が好ましい。そのような電離放射線としては、Ｘ線、γ線、電子線、陽子線または重粒子線などを挙げることができる。同様に、本発明の方法を放射線治療に用いる場合には「シンチレーターが埋め込まれた生体領域」は、患者の悪性腫瘍領域またはその近傍領域（例えば、かかる悪性腫瘍領域等の病巣部と接触している領域）となり得る。埋め込まれているシンチレーターは上記で例示したような放射線が照射されると蛍光を発するものである。特に、生じる蛍光が、赤外領域の波長を有していることが好ましい。具体的なシンチレーターについては、上記の本発明のシステムに関連して説明しているので、重複を避けるべく説明を省略する。
【００３１】
工程（ｉｉ）では、工程（ｉ）の照射によってシンチレーターから発せられる蛍光が生体外で検知される。蛍光の検知には、特に制限はなく、例えば検出された蛍光を電流信号または電気信号として取り出すことができるフォトダイオード（例えば、Ｓｉフォトダイオード、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードもしくはＧｅフォトダイオード）またはＣＣＤカメラ（Ｓｉ系のＣＣＤカメラ）などを用いることができる。尚、取り出した信号が小さい場合には信号の増幅処理を行ってもよい。
【００３２】
工程（ｉｉｉ）では、工程（ｉｉ）で検知された蛍光の蛍光強度に基づいて、放射線の照射によって生体が受けた放射線量が求められる。具体的には、例えば電流信号または電気信号として取り出した蛍光の蛍光強度から放射線量が算出される。放射線量の算出は、シンチレーターから生じる蛍光の蛍光強度Ｉと生体が受けた放射線量Ｑとの相関関係（Ｑ＝ｆｎ（Ｉ））に関する検量線（図２参照）を用いて、マイクロプロセッサやデジタルシグナルプロセッサ等を含んだコンピュータシステムで作動するソフトウェア上で実現することができる（尚、検量線自体は予め得ておく必要がある）。
【００３３】
本発明の方法では、必要に応じて、測定された放射線量に基づいて放射線発生装置からの放射線を制御することができる。従って、本発明の方法を放射線治療に用いた場合では、治療計画で定められた放射線量が照射された時点で放射線の照射を停止することができ、過照射などの医療事故を防ぐことができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、種々の改変がなされ得ることを当業者は容易に理解されよう。
【００３５】
例えば、本発明に係るシンチレーターは、放射線の照射により蛍光を発するものであるが、短い時間でエネルギーを放射する「蛍光」に限定されず、比較的長い時間にわたってエネルギーを放射する「燐光」を発するシンチレーターであってもかまわない。
【００３６】
また、本発明に係るシステムおよび方法で測定されるものは、生体（特に人体）が受けた放射線量であるが、必ずしもこれに限定されず、生体以外の物質・材料などが受けた放射線量も同様に測定することができる。
【実施例】
【００３７】
以下の実施例１および実施例２では、シンチレーターから発せられる蛍光の蛍光強度に基づいて、生体が受けた放射線量を測定できることを確認した。
【００３８】
《実施例１》
シンチレーター材料の調製
実施例１ではＡｌ２Ｏ３：Ｃｒの化学組成から成る粉末形態のシンチレーター材料を用いた。かかるシンチレーター材料は固相溶解法で調製した。つまり、水酸化アルミニウム０．９７ｍｏｌと酸化クロム０．０１５ｍｏｌをボールミルで混合し、その後、大気中で１７００℃の温度で１２時間焼成を行うことで粉末形態のシンチレーター材料（平均粒径：２．０ｍｍ）を調製した。
【００３９】
蛍光特性および蛍光強度の確認試験
実施例１では、図４に示すような実験装置を用いた。まず、Ａｌ２Ｏ３：Ｃｒの化学組成から成る粉末形態のシンチレーター材料８をマイクロチューブ９に０．５ｍＬ仕込んだ。次いで、放射線治療器リニアックから４Ｇｙ／分の線量率で放射されるＸ線をシンチレーター材料に照射した。そして、シンチレーター材料８から１．５ｍ離れて配置されているＣＣＤカメラ１０（浜松ホトニクス製冷却型ＣＣＤカメラ、Ｃ−９２９９）でシンチレーター材料８から発せられた蛍光の蛍光強度を測定すると共に、分光計１１（オーシャンオプティクス社製ＵＳＢ２０００）で蛍光の分光特性を測定した。図５にＣＣＤカメラから得られた画像を示し、図６に生じた蛍光の分光スペクトルの結果を示す。また、図７には、Ｘ線照射時間とＣＣＤカメラで捕らえられた蛍光の発光量との関係を示す。
【００４０】
図５の結果からは、シンチレーターから発せられる蛍光をＣＣＤカメラで検知できることが確認され、図６の結果からは、蛍光のピーク波長が約７００ｎｍであり、蛍光が近赤外領域またはそれに近い領域の波長を有するものであることが分かった。また、図７においては、照射時間Ｔ[分]（但し図７では[秒]で示している）に放射線治療器から発せられる放射線の線量率Ｒ[４Ｇｙ／分]を乗じることによって照射エネルギーＥ（Ｅ＝Ｔ×Ｒ）が求められることから、照射エネルギーＥと蛍光強度Ｉとの相関関係Ａ（Ｅ＝ｆｎＡ（Ｉ））を得ることができ、その結果、生体に埋め込まれたシンチレーターから生じる蛍光の蛍光強度Ｉと生体が受けた放射線量Ｑとの相関関係（Ｑ＝ｆｎ（Ｉ））を得ることができることが示唆された。
【００４１】
《実施例２》
シンチレーター材料の調製
実施例２ではＬａＰＯ４：（Ｎｄ，Ｙｂ）の化学組成から成る粉末形態のシンチレーター材料を用いた。かかるシンチレーター材料は固相溶解法で調製した。つまり、酸化ランタン０．８ｍｏｌ、酸化ネオジウム０．０１ｍｏｌ、酸化イッテリビウム０．０１ｍｏｌおよび第一リン酸ナトリウム５ｍｏｌを自動乳鉢で１時間混合し、その後、１０００℃の温度で大気中焼成した。その後、水洗を繰り返すことで余剰のリン酸とナトリウムの化合物を除去することで粉末形態のシンチレーター材料（平均粒径：１．０ｍｍ）を調製した。
【００４２】
蛍光特性および蛍光強度の確認試験
実施例２では、図８に示すような実験装置を用いた。まず、ＬａＰＯ４：（Ｎｄ，Ｙｂ）の化学組成から成る粉末形態のシンチレーター材料８をマイクロチューブ９に０．４ｍＬ仕込んだ。次いで、放射線治療器リニアックから４Ｇｙ／分の線量率で放射されるＸ線をシンチレーター材料８に照射した。そして、光ファイバー１２を介して得られたシンチレーター材料８から発せられた蛍光を、ＰＤ１４（Ｓｉフォトダイオード、浜松ホトニクス社製Ｓ９２５−１５）で検知すると共に、分光計（オーシャンオプティクス社製ＵＳＢ２０００）で蛍光の分光特性を測定した。図９に蛍光の分光スペクトルの結果を示し、図１０に、Ｘ線照射時間とシンチレーター光量（蛍光強度）との関係を示す。
【００４３】
図９の結果から、蛍光のピーク波長が約９５０ｎｍであり、蛍光が赤外領域（特に近赤外領域）の波長を有するものであることが分かった。また、図１０においては、実施例１の場合と同様に、照射時間Ｔ[分]（但し図１０は[秒]で示している）に放射線治療器から発せられる放射線の線量率Ｒ[４Ｇｙ／分]を乗じることによって照射エネルギーＥ（Ｅ＝Ｔ×Ｒ）が求められることから、照射エネルギーＥと蛍光強度Ｉとの相関関係Ａ（Ｅ＝ｆｎＡ（Ｉ））を得ることができ、その結果、生体に埋め込まれたシンチレーターから生じる蛍光の蛍光強度Ｉと生体が受けた放射線量Ｑとの相関関係（Ｑ＝ｆｎ（Ｉ））を得ることができることが示唆された。
【００４４】
実施例１および実施例２の結果をまとめると次のようになる。本発明に係るシンチレーターから発せられる蛍光は、赤外領域・近赤外領域の波長を有するものであるために、生体構成物質による吸収および／または散乱が比較的少ないものである。従って、生体内に埋め込まれたシンチレーターから生じた蛍光は、生体外へと放射され、生体外で検知することができる。
【００４５】
《実施例３》
本発明に係るシンチレーターから発せられる蛍光が、生体を通過して生体外へと放射され、生体外で検知できることを確認するために試験を行った。具体的には「生体」として、筋肉、血液、脂肪等が不均一に存在する点で人体により近いと考えられる豚肉を用い、かかる豚肉を通過した蛍光の蛍光強度とＸ線照射時間との相関関係を得た。
【００４６】
シンチレーター材料の調製
実施例３ではＡｌ２Ｏ３：Ｃｒの化学組成から成る粉末形態のシンチレーター材料を用いた。かかるシンチレーター材料は、実施例１および実施例２と同様、固相溶解法で調製した。即ち、水酸化アルミニウム０．９７ｍｏｌと酸化クロム０．０１５ｍｏｌとをボールミルで混合し、その後、大気中で１７００℃の温度で１２時間焼成を行うことで粉末形態のシンチレーター材料（平均粒径：２．０ｍｍ）を調製した。
【００４７】
豚肉
試験に用いた豚肉として、厚みが２ｃｍの豚肉片および厚みが３ｃｍの豚肉片を用いた。尚、かかる豚肉片は常温で用いた。
【００４８】
実施例３で使用した実験装置を図１１（ａ）および（ｂ）に示す。図１１（ａ）に示す装置は、豚肉を通過した蛍光の蛍光強度を測定するのに使用し、図１１（ｂ）に示す装置は、豚肉を通過した蛍光のスペクトルを測定するのに使用した。
【００４９】
（Ｉ）蛍光強度測定
図１１（ａ）に示すように、豚肉片１５の近傍に配置したシンチレーター材料８に対してＸ線を照射して蛍光を発生させ、「豚肉片１５を通過した後の蛍光」をＣＣＤカメラ１０で捕らえることによって、かかる蛍光の蛍光強度を測定した。具体的には、まず、Ａｌ２Ｏ３：Ｃｒの化学組成から成る球体（直径２ｍｍφ）のシンチレーター材料８を１．５ｍｌマイクロチューブ９に０．５ｍＬの高さまで仕込んだ。また、豚肉片１５はシンチレーター材料８の入ったマイクロチューブ９に密着させるように配置した。次いで、放射線治療器リニアックから４Ｇｙ／分の線量率で放射されるＸ線をシンチレーター材料８に上方から照射した。豚肉片１５を通過した後の蛍光は、豚肉片１５から略水平方向に１７０ｃｍ離隔したＣＣＤカメラ１０（浜松ホトニクス製冷却型ＣＣＤカメラ、Ｃ−４８８０）で撮影し、得られたデータをＰＣ１９ａで処理することによって、かかる蛍光の蛍光強度を測定した。
【００５０】
（II）蛍光のスペクトル測定
図１１（ｂ）に示すように、豚肉片１５の近傍に配置したシンチレーター材料８に対してＸ線を照射して蛍光を発生させ、豚肉片１５を通過した後の蛍光のスペクトルを分光器１８を用いて測定した。具体的には、上記の「蛍光強度測定」と同様、１．５ｍｌマイクロチューブ９に０．５ｍＬの高さまで仕込んだ「Ａｌ２Ｏ３：Ｃｒの化学組成から成る球体（直径２ｍｍφ）のシンチレーター材料８」を用いると共に、かかるマイクロチューブ９に密着させた豚肉片１５を用いた。このようなシンチレーター材料８に対して、放射線治療器リニアックから４Ｇｙ／分の線量率で放射されるＸ線を上方から照射した。豚肉片１５を通過した後の蛍光は、光ファイバー１７によって分光器１８（ＳＰ２３００ｉ＋ＰＩＸＩＳ１００Ｂ; Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製）へと導き、得られた分光データをＰＣ１９ｂで処理することによって、かかる蛍光の分光スペクトルを得た。
【００５１】
図１２にＣＣＤカメラから得られた画像を示す（豚肉片厚さ：２ｃｍ）。換言すれば、図１２は、２ｃｍ厚さの豚肉片を通過した後の蛍光をＣＣＤカメラで撮影した画像を示している。図１３には「豚肉片（２ｃｍ厚さ）を通過した蛍光の分光スペクトル」を示す。また、図１４には「豚肉片（２ｃｍ厚さ）を通過した蛍光の蛍光強度とＸ線照射時間との関係」を示す。
【００５２】
図１２の結果からは、豚肉片を介して場合であってもシンチレーターから発せられる蛍光をＣＣＤカメラで検知できることが確認できた。即ち、生体内のシンチレーターから発せられる蛍光を生体外で検知できることが示された。また、図１３の結果からは、蛍光のピーク波長が約７００ｎｍであり、豚肉を通過した後の蛍光が近赤外領域またはそれに近い領域の波長を有するものであり、実施例１と同様であることが分かった。また、図１４の結果からは、実施例１および実施例２の場合と同様に、照射時間Ｔ[分]（但し図１４は[秒]で示している）に放射線の線量率Ｒ[４Ｇｙ／分]を乗じることによって照射エネルギーＥ（Ｅ＝Ｔ×Ｒ）を求めることができ、照射エネルギーＥと蛍光強度Ｉとの相関関係Ａ（Ｅ＝ｆｎＡ（Ｉ））を得ることができることが示された。従って、シンチレーターから生じる蛍光の蛍光強度Ｉと放射線量Ｑとの相関関係（Ｑ＝ｆｎ（Ｉ））を得ることができ、蛍光強度から放射線量を測定できることが示された。
【００５３】
以上より、シンチレーターから発せられる蛍光は生体を通過して生体外で検知することが可能であり、検知された蛍光の蛍光強度から放射線量を得ることが可能であることが実証された。従って、本発明の放射線量測定システムおよび放射線量測定方法においては、放射線の照射によって生体が受けた放射線量をリアルタイムに測定できることを理解されよう。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のシステムは、放射線治療に一般に用いられているライナックまたはリニアック等の放射線治療器と共に用いることができる。この場合、かかる放射線治療器の制御部分と連動させて用いることができ、過剰照射になれば放射線治療器からの放射線の発生を自動的に停止させることが可能となる。尚、本発明のシステムは、Ｘ線を始め、電子線、重粒子線などの種々の電離放射線の線量を測定することができるので、ライナックまたはリニアックのみならず、種々の放射線治療器に対しても利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本発明のシステムの構成を示した模式図である。
【図２】図２は、生じる蛍光の蛍光強度Ｉと生体が受けた放射線量Ｑとの相関関係（Ｑ＝ｆｎ（Ｉ））の検量線を模式的に示したグラフである。
【図３】図３は、放射線治療に本発明のシステムを用いた態様を示した模式図である。
【図４】図４は、実施例１で用いた実験装置の構成を示した模式図である。
【図５】図５は、実施例１で生じた蛍光をＣＣＤカメラで捕らえた写真図である。
【図６】図６は、実施例１で生じた蛍光の分光スペクトルである。
【図７】図７は、実施例１におけるＸ線照射時間とＣＣＤカメラで捕らえられた蛍光の発光量（発光強度）との関係を示したグラフである。
【図８】図８は、実施例２で用いた実験装置の構成を示した模式図である。
【図９】図９は、実施例２で生じた蛍光の分光スペクトルである。
【図１０】図１０は、実施例２におけるＸ線照射時間とシンチレーター光量（蛍光強度）との関係を示したグラフである。
【図１１】図１１は、実施例３で使用した実験装置の構成を示した模式図である。図１１（ａ）は蛍光強度測定に用いた装置であり、図１１（ｂ）は、蛍光のスペクトル測定に用いた装置である。
【図１２】図１２は、豚肉片（２ｃｍ厚さ）を通過した蛍光をＣＣＤカメラで経時的に撮影した写真図である。
【図１３】図１３は、豚肉片（２ｃｍ厚さ）を通過した蛍光の分光スペクトルである。
【図１４】図１４は、実施例３におけるＸ線照射時間と蛍光強度との関係を示したグラフである（（ａ）豚肉片厚さ２ｃｍ、（ｂ）豚肉片厚さ３ｃｍ）。
【符号の説明】
【００５６】
１…本発明の放射線量測定システム、２…シンチレーター、３…蛍光検知手段、４…データ処理手段、５…生体、６…人体（患者）、７…放射線治療器（放射線発生装置）、８…調製したシンチレーター材料、９…マイクロチューブ、１０…ＣＣＤカメラ、１１…分光計、１２…光ファイバー、１３…鉛ブロック、１４…Ｓｉフォトダイオード、１５…豚肉片、１６…発泡スチロール製保持器具、１７…蛍光検出用光ファイバー  １８…分光器１９ａ…ＣＣＤカメラ用のＰＣ、１９ｂ…分光器用のＰＣ
【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１４】
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【図５】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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