(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線が入射される発光部を含んで直線状に一列に配置された複数の放射線検出器を有し、体内に挿入可能な放射線検出装置と、
前記発光部に接続される光ファイバに接続されて前記発光部から出力されるフォトンを入力し、前記フォトンに基づいて前記放射線検出器の位置での線量率を求める線量率測定装置と、
それぞれの前記放射線検出器の発光部に別々に接続された前記線量率測定装置のそれぞれからの前記線量率を入力し、入力するこれらの前記線量率に基づいて、前記放射線検出装置に含まれる、前記一列に配置された前記複数の放射線検出器を含む放射線検出器の列が、Ｘ線の照射方向と一致するかを判定する照射方向判定装置と、
前記照射方向判定装置が、前記放射線検出器の列がＸ線の前記照射方向と一致すると判定するとき、前記照射方向と一致する前記放射線検出器の列に含まれる前記複数の放射線検出器の各位置での前記線量率に基づいてＸ線のエネルギ分布を求めるエネルギ分布解析装置と
を備えたことを特徴とするＸ線エネルギ分布測定装置。
【請求項２】
前記発光部が少なくとも一種の希土類元素を含んでいる請求項１に記載のＸ線エネルギ分布測定装置。
【請求項３】
前記放射線検出装置を回転させる駆動装置を有するセンサ挿入装置と、
前記照射方向判定装置が、前記放射線検出器の列がＸ線の前記照射方向と一致しないと判定するとき、前記駆動装置を制御して前記放射線検出装置を回転させる駆動制御装置とを備えた請求項１に記載のＸ線エネルギ分布測定装置。
【請求項４】
前記放射線検出装置が、前記一列に配置された前記複数の放射線検出器を含む複数の前記放射線検出器の列を含んでおり、
前記複数の放射線検出器の列に含まれる前記複数の放射線検出器のうち前記放射線検出装置の中心軸に位置する一つの前記放射線検出器は、前記複数の放射線検出器の列において共有されており、
前記複数の放射線検出器の列は、互いに間隔を置いて、前記中心軸に位置する前記放射線検出器を中心にして前記中心軸の周りに配置される請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＸ線エネルギ分布測定装置。
【請求項５】
前記エネルギ分布解析装置は、前記照射方向と一致する前記放射線検出器の列に含まれる前記複数の放射線検出器の各位置での前記線量率を用いて逆問題解析により前記Ｘ線のエネルギ分布を求めるエネルギ分布解析装置である請求項１ないし４のいずれか１項に記載のＸ線エネルギ分布測定装置。
【請求項６】
前記照射方向判定装置は、前記一列に配置された前記複数の放射線検出器を含む放射線検出器の列がＸ線の照射方向と一致するかの判定を、前記線量率測定装置のそれぞれから入力する前記線量率、および前記線量率測定装置のそれぞれからの前記線量率が前記照射方向と一致するかの判定基準である基準線量率情報を用いて行う照射方向判定装置である請求項１ないし５のいずれか１項に記載のＸ線エネルギ分布測定装置。
【請求項７】
前記線量率測定装置は、前記光ファイバに接続され、前記発光部から出力される前記フォトンを電気パルスに変換する変換装置、前記変換装置から出力される前記電気パルスの計数率を求める計数装置、および前記電気パルスの計数率に基づいて前記線量率を求める線量率算出部を含んでいる請求項１に記載のＸ線エネルギ分布測定装置。
【請求項８】
前記一列に配置された前記複数の放射線検出器を含む放射線検出器の列がＸ線の照射方向と一致するかの判定に用いられる前記基準線量率情報を求めるシミュレーション装置を備えた請求項６に記載のＸ線エネルギ分布測定装置。
【請求項９】
Ｘ線を発生するＸ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置が設けられた回転ガントリーと、ベッドと、前記ベッドに対向して前記回転ガントリーに設けられる照射ヘッドと、請求項１ないし８のいずれか１項に記載されたＸ線エネルギ分布測定装置とを備えたことを特徴とするＸ線治療装置。
【請求項１０】
前記エネルギ分布解析装置で求められる前記エネルギ分布の情報に基づいて得られる線量が設定線量以上になったとき、前記Ｘ線発生装置に停止制御指令を出力する制御装置を備えた請求項９に記載のＸ線治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線エネルギ分布測定装置およびＸ線治療装置に係り、特に、Ｘ線治療時の体内におけるＸ線エネルギ分布を測定するのに好適なＸ線エネルギ分布測定装置およびＸ線治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本において死亡原因の第１位はがんであり、がんは増加の一途をたどっている。医療の質（Quality of life:ＱＯＬ）の向上が求められる近年の日本では、がんの治療法として、放射線によるがん治療が注目を集めている。ニーズとしてのＱＯＬ向上に、シーズである放射線がん治療技術の高精度化があいまって、日本においても広く放射線がん治療が普及し始めている。【０００３】
治療に用いられる放射線には、Ｘ線、粒子線（陽子線、重粒子線）、電子線および中性子線がある。特に、近年、陽子線を用いる陽子線治療装置および重粒子線（例えば、炭素線）を用いる重粒子線治療装置の開発が目覚ましい。陽子線および重粒子線は、止まる直前に集中的にエネルギを与えて線量のピーク（ブラックピーク）を作る性質を利用し、患者に粒子線を照射することにより、がんの患部に集中して線量を付与することができるので、低侵襲で高精度ながん治療が期待できる。【０００４】
また、Ｘ線を用いたがん治療においても、強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ：Intensity-modulated radiotherapy）および画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ：Image-guided radiotherapy）が開発されており、Ｘ線照射による線量をがんの患部に集中させる努力がなされている。さらに、放射線治療装置の高度化に伴い、治療計画の精度および患者位置決めの精度、治療計画および治療装置のＱＡ（Quality assurance）用の線量率計測等の放射線治療に関わる全体の精度向上が求められている。【０００５】
放射線治療においては、放射線によるがんの患部へのエネルギ付与の総量（吸収線量）に基づいて患部が受けるダメージの総量を評価し、この評価に基づいて患者の治療計画を立案している。放射線治療では、その吸収線量を求めるために、線量率計測が実施されている。放射線治療において、患者に照射した放射線の線量率計測は、安定性および再現性が良好な電離箱が広く使用されている。しかしながら、電離箱はその検出原理から小型化に限界があるため、代わりに、小型化が比較的容易な半導体検出器を用いた線量分布測定が実施されている。信号処理系まで含めると、半導体検出器でも小型化には限界がある。また、これらの放射線検出器は測定時に高電圧を印加する必要があるため、それらの放射線検出器を患者の体内に挿入して線量率を測定することは困難である。また、これらの検出器は一般的に高密度なものであり、体内物質および水と比べると放射線との相互作用が大きく、放射線検出器自体の影響が無視できなくなる。【０００６】
上述のように、実際の体内の吸収線量が把握できない状況において、治療計画によって得られた患部の線量分布は、呼吸等による患者の体動を考慮してマージンを持ったものになっている。これは、患部への放射線の照射精度を低下させる一因になっている。また、患者の体内において、放射線に敏感な正常部位が治療対象部位である患部の近くに存在する場合は、その患部に対する放射線治療が困難になる。【０００７】
そこで、患者の体外に配置した放射線検出器により体内の吸収線量を予測する方法が有効であり、以下に示す予測の技術が知られている。【０００８】
特開２００３−２１０５９６号公報に記載された放射線治療装置は、電子線治療装置であって、患者の患部に電子ビームを照射する。電子銃および線形加速器が回転するガントリーに設けられ、電子銃で発生した電子ビームが、線形加速器で加速された後に、照射ヘッドからベッド上の患者の患部に照射される。患部に照射されて患者を透過した電子ビームは、体外において、患部の真下でベッドの下方に配置された放射線検出器で検出される。この放射線検出器から出力された放射線検出信号に基づいて患部に照射された線量が求められる。【０００９】
特開２００３−２１０５９６号公報（US2003/0095625A1）に記載された放射線治療装置では、放射線を照射する患者の体外に配置した放射線検出器で患者を透過した放射線を検出しているので、体内の正確な吸収線量を測定できない可能性がある。また、治療計画時から放射線照射による患部の治療実施時までの間における臓器（患部）の体内位置および放射線照射方向における臓器の大きさ等の経時変化、および治療時における患者位置決めも誤差要因となる。更に、体外に配置した放射線検出器から出力された放射線検出信号に基づいて得られた線量を用いた計算により、患者の体内線量分布を推定する。この推定における計算誤差も無視することができない。【００１０】
このような誤差を低減するために、放射線検出器を体内に挿入することが望ましい。体内に挿入可能な放射線検出器が、特開２００１−５６３８１号公報に記載されている。この放射線検出器は、シンチレーションファイバを有し、光伝送ファイバがバンドパスフィルタを介してシンチレーションファイバに接続されている。特開２００１−５６３８１号公報は、シンチレーションファイバおよび光伝送ファイバを体内に挿入することによって、ノイズであるチェレンコフ光の寄与を除くことができ、真の放射線量を測定することができることを記載する。【００１１】
上野克宜ほか、「近赤外光シングルフォトンカウンティング方式による陽子線ブラッグカーブ測定」、第１１０回日本医学物理学会学術大会報文集、Ｖｏｌ．３５、Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ  Ｎｏ．３（２０１５年９月）、７７頁は、陽子線治療中に患者への照射線量をリアルタイムに計測できる光ファイバ型オンライン線量計（体内線量計）を記載している。この光ファイバ型オンライン線量計はＮｄ：ＹＡＧを検出部に用いており、陽子線照射によりＮｄ：ＹＡＧで生じた近赤外光を、シングルフォトン計数する。【００１２】
田所孝広ほか、「過酷事故用計装システムの研究開発の現状と展望  １．光ファイバ型放射線モニタシステム」、日日本原子力学会２０１５年春の年会予稿集、講演番号１１７、２０１５年３月５日発行は、原子力発電プラントに適用される、Ｎｄ：ＹＡＧを用いた検出部、光ファイバ部および光計測部で構成された光ファイバ型放射線モニタを記載している。光ファイバ型放射線モニタは、１．０×１０-2〜９．５４×１０4Ｇｙ／ｈの線量率の範囲で、線量率を±４％ＦＳ以内の精度で計測できる。【００１３】
Ｘ線治療装置では、加速した電子をタングステン等のターゲットに衝突させ、その際に起こる制動放射によりＸ線を発生させるというＸ線の発生原理に起因して、Ｘ線のエネルギスペクトルは非常に幅広い分布を有する。特開２０１５−２０４９８５号公報（US2015/0301202A1）は、そのエネルギスペクトルを測定する方法の一例であるＸ線エネルギスペクトル測定方法を記載する。このＸ線エネルギスペクトル測定方法では、厚さが段階的に変化している減衰材を用い、厚みの異なる各部分にＸ線を照射して各部分を透過した各Ｘ線のエネルギを、ベイズ推定式を用いて求めている。得られたＸ線のエネルギを用いて、被検体を透過したＸ線を検出する放射線検出器から出力される信号のエネルギを補正する。【００１４】
特開２００７−１１４０６７号公報に記載された放射線検出システムでは、並列に配置されてＸ線が入射される２本の光ファイバのそれぞれの内面に、シンチレータ層が形成され、一本の光ファイバを透過したＸ線が、他方の光ファイバに入射される。それぞれの光ファイバのシンチレータ層から出力された信号に基づいて放射線の飛来方向に関する情報が生成される。この飛来方向に関する情報は、例えば、放射線がそれぞれの光ファイバに入射した入射時刻をそれぞれのシンチレータ層からの出力信号から算出し、算出された入射時刻に基づいて作成される。【００１５】
特開平１１−１６０４３７号公報は、光ファイバ式放射線検出器を記載している。この光ファイバ式放射線検出器では、複数本（例えば、７本）の光ファイバがシンチレータ内に挿入されている。放射線がシンチレータ内に入射されたときにシンチレータ内で発生した光が光ファイバを通してカウンタまで伝送され、カウンタでパルス数が計数される。【００１６】
特開２００９−１８９６５３号公報（US2009/0209812A1）に記載された内視鏡システムは、回転自走式内視鏡、第１制御装置、第２制御装置および吸引器を備えている。回転自走式内視鏡は、挿入部および操作部を有する。挿入部は、先端から、先端部および湾曲部を含む挿入部本体、挿入補助具、挿入部収納ケース、挿入部補助具と挿入部収納ケースを連結する、コールゲート状チューブ製の先端側案内管、先端側案内管の外面に設けられた外部駆動部（第２駆動部）、および挿入部収納ケースに設けられた連結部と操作部をつなぐコールゲート状チューブ製の操作部側案内管を有する。また、操作部は、モータユニット（第１駆動部）、把持部、および操作指示部である主操作部を含んでいる。【００１７】
挿入部の一部を構成する挿入本体部は、外側シャフトおよび外側シャフト内に回転可能に挿入された内側シャフトを有する。外側シャフト（推進力発生部）は、疎に巻いて形成されて生体適合性を有するコイル、およびこのコイルの条線間を連接して生体適合性を有し、コイルを覆う樹脂薄膜を含んでいる。内側シャフトは、外側シャフト内に回転可能に挿入されて挿入本体部の捻じれの発生を少なくして挿入部本体の先端部を追従性良く回転させることができるように構成されている。具体的には、内側シャフトは、捻じれにくい特性を得るために、疎に正方向に巻いて形成されて生体適合性を有する第１コイル、第１コイルの条線間に配置されて第１コイルとは逆方向に疎に巻いて形成されて生体適合性を有する第２コイル、第２コイルの条線間でその外周側に配置されて第２コイルとの逆方向（正方向）に疎に巻いて形成され、体適合性を有する第３コイル、および第３コイルの条線間を連接して生体適合性を有し、第３コイルを覆う樹脂薄膜を含んでいる。【００１８】
外側シャフトおよび外側シャフトのそれぞれの先端部は、先端部および湾曲部を含む挿入部本体に回転自在に連結される先端支持部に接着部を介して固定される。撮像ユニットが先端部に設けられ、撮像ユニットに接続されたケーブルを内装したケーブルチューブが、内側シャフト内に設けられている。【００１９】
第１制御装置には、回転筒体である外側シャフト及び回転力伝達部材である内側シャフトの回転及び停止の操作を行うフットスイッチがケーブルにより接続される。第２制御装置には、吸引器が接続される。【００２０】
外側シャフトは外部駆動部によって回転される。外部駆動部は、第１ローラ、第２ローラ、第３ローラおよび第１ローラに連結される第１モータを含む。第１ローラ、第２ローラおよび第３ローラのそれぞれの外周面の周方向が、回転軸が外側シャフトに設けられたコイルの螺旋形状の方向にほぼ沿った方向になるように、傾けて配置される。第１ローラが第１モータの駆動によって回転し、外側シャフトが回転される。また、内側シャフトは、モータユニットに含まれる第２モータの駆動によって回転される。前述のフットスイッチの操作により第１制御装置から回転制御指令が出力されたとき、第１モータおよび第２モータは回転し、第１制御装置から停止制御指令が出力されたとき、第１モータおよび第２モータは停止される。内視鏡システムの詳細な構成および作用は、特開２００９−１８９６５３号公報を参照願いたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００３−２１０５９６号公報
【特許文献２】特開２００１−５６３８１号公報
【特許文献３】特開２０１５−２０４９８５号公報
【特許文献４】特開２００７−１１４０６７号公報
【特許文献５】特開平１１−１６０４３７号公報
【特許文献６】特開２００９−１８９６５３号公報
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】上野克宜ほか、「近赤外光シングルフォトンカウンティング方式による陽子線ブラッグカーブ測定」、第１１０回日本医学物理学会学術大会報文集、Ｖｏｌ．３５、Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ  Ｎｏ．３（２０１５年９月）、７７頁
【非特許文献２】田所孝広ほか、「過酷事故用計装システムの研究開発の現状と展望  １．光ファイバ型放射線モニタシステム」、日本原子力学会２０１５年春の年会予稿集、講演番号１１７、２０１５年３月５日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
特開２００１−５６３８１号公報または上野克宜ほか、「近赤外光シングルフォトンカウンティング方式による陽子線ブラッグカーブ測定」、第１１０回日本医学物理学会学術大会報文集、Ｖｏｌ．３５、Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ  Ｎｏ．３（２０１５年９月）、７７頁に記載された放射線検出器を用いることで、放射線検出器を体内に挿入することができ、患者の患部に照射された放射線の照射線量を精度良く検出することができる。体内に挿入されたこの放射線検出器で検知したＸ線のエネルギ分布を、特開２０１５−２０４９８５号公報に記載されたＸ線エネルギスペクトル測定方法により求めることができる。【００２４】
放射線検出器で放射線を検出する場合には、放射線検出器の検出面を放射線の照射方向に向かい合うように配置させる必要がある。しかしながら、体内に挿入された放射線検出器の検出面がどの方向に向いているのかを検出することが困難であり、放射線検出器の検出面を放射線の照射方向に向かい合うように配置させることも困難である。【００２５】
本発明の目的は、体内でのＸ線のエネルギ分布を精度良く求めることができる放射線エネルギ分布監視装置およびＸ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】
【００２６】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、Ｘ線が入射される発光部を含んで直線状に一列に配置された複数の放射線検出器を有し、体内に挿入可能な放射線検出装置と、
その発光部に接続される光ファイバに接続されて発光部から出力されるフォトンを入力し、そのフォトンに基づいて放射線検出器の位置での線量率を求める線量率測定装置と、
それぞれの放射線検出器の発光部に別々に接続された線量率測定装置のそれぞれからのその線量率を入力し、入力するこれらの線量率に基づいて、放射線検出装置に含まれる、その一列に配置された複数の放射線検出器を含む放射線検出器の列がＸ線の照射方向と一致するかを判定する照射方向判定装置と、
照射方向判定装置が、放射線検出器の列がＸ線の照射方向と一致すると判定するとき、その照射方向と一致する放射線検出器の列に含まれる複数の放射線検出器の各位置での線量率に基づいてＸ線のエネルギ分布を求めるエネルギ分布解析装置とを備えたことにある。【００２７】
放射線検出装置を体内に挿入した場合でも、直線状に一列に配置された複数の放射線検出器のそれぞれから出力されるフォトンに基づいて、線量率算出装置で求められた、一列に配置された各放射線検出器の位置での線量率を用いて、その一列に配置された複数の放射線検出器を含む放射線検出器の列がＸ線の照射方向と一致するかを精度良く判定することができる。放射線検出装置のその放射線検出器の列をＸ線の照射方向に合わせた状態で、患者の患部に照射されたＸ線をその放射線検出器の列に含まれる各放射線検出器で検出し、これらの放射線検出器からのフォトンに基づいて、その放射線検出器の列に含まれる、体内に挿入された各放射線検出器の位置での線量率を求め、これらの線量率を用いて患部におけるエネルギを求めるため、Ｘ線が照射された患部付近のエネルギ分布を精度良くもとめることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、Ｘ線が照射される患者の体内でのＸ線のエネルギ分布を精度良く求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１のＸ線治療装置の構成図である。
【図２】図１に示されたベッド上の患者の体内に挿入された放射線検出装置を示す模式図である。
【図３】図２に示された放射線検出装置の拡大図である。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視図である。
【図５】図３に示された放射線検出装置に含まれる一つの放射線検出器の詳細構成図である。
【図６】図１に示された線量率測定装置の詳細構成図である。
【図７】図３に示された放射線検出装置を体内に挿入するためのセンサ挿入装置の構成図である。
【図８】線量率とフォトン計数率の関係を示す特性図である。
【図９】Ｘ線治療装置で用いるＸ線のエネルギ分布の一例を示した説明図である。
【図１０Ａ】体内に挿入した図３に示す放射線検出装置に含まれる複数の放射線検出器の列がＸ線の照射方向と一致している状態を示す説明図である。
【図１０Ｂ】体内に挿入した図３に示す放射線検出装置に含まれる複数の放射線検出器の列がＸ線の照射方向と直交している状態を示す説明図である。
【図１０Ｃ】体内に挿入した図３に示す放射線検出装置に含まれる複数の放射線検出器の列がＸ線の照射方向に対して傾斜している状態を示す説明図である。
【図１１】Ｘ線のエネルギ範囲の分割の一例および分割された各領域におけるＸ線のエネルギ強度を示す説明図である。
【図１２】Ｘ線管装置の一例の構成図である。
【図１３】本発明の他の好適な実施例である実施例２のＸ線治療装置に用いられる放射線検出装置の構成図である。
【図１４】図１３のＢ−Ｂ矢視図である。
【図１５】グループ分けされて一列に配置された複数の放射線検出器を含んでいる、図１３に示す放射線検出装置内の複数の放射線検出器グループを示す説明図である。
【図１６】図１５に示す各放射線検出器グループに含まれる放射線検出器の位置で測定された線量率を示す特性図である。
【図１７】図１３に示す放射線検出装置の回転の様子を模式的に示す説明図である。
【図１８】本発明の他の好適な実施例である実施例３のＸ線治療装置の構成図である。
【図１９】図１８に示すシミュレーション装置によるシミュレーションにより求められた各放射線検出器の位置での線量率を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００３１】
本発明の好適な一実施例である実施例１のＸ線治療装置を、図１を用いて説明する。【００３２】
本実施例のＸ線治療装置１は、アーム部を有する回転ガントリー２、架台３、照射ヘッド４、Ｘ線発生装置６、可変コリメータ１１、治療台１２、制御システム９０、およびＸ線エネルギ分布測定装置６２を備えている。Ｘ線治療装置１は、治療室（図示せず）内で床に設置される。【００３３】
回転ガントリー２に設けられた回転軸５が、治療室の床に設置された架台３に回転可能に取り付けられ、架台３によって支持される。モータ（図示せず）が架台３内に設置され、架台３内に設置された減速機構（図示せず）がそのモータの回転を減速して回転軸５に伝える。照射ヘッド４が、後述のベッド１５と対向するように、回転ガントリー２のアーム部の先端部に設けられる。可変コリメータ１１が、照射ヘッド４の先端に取り付けられ、ベッド１５と対向している。Ｘ線発生装置６がそのアーム部内に設けられる。Ｘ線発生装置６は、電子線発生部（例えば、電子銃）７、直線加速器８、偏向電磁石９およびターゲット１０を含んでいる。電子線発生部７が直線加速器８に接続される。偏向電磁石９が、アーム部の先端部で照射ヘッド４付近に配置される。ターゲット１０が、偏向電磁石９に対向して偏向電磁石９よりも照射ヘッド４側に配置される。【００３４】
治療台１２は、治療室の床に設置され、駆動機構１２およびベッド１５を有する。駆動機構１２は、Ｘ方向駆動機構１３、上下方向駆動機構１４およびＹ方向駆動機構（図示せず）を含んでいる。Ｘ方向駆動機構１３は、治療室の床に設置されたガイドレール１６Ａ，１６Ｂに移動可能に設置される。上下方向駆動機構１４はＸ方向駆動機構１３の上に、Ｙ方向駆動機構は上下方向駆動機構１４の上に設置される。ベッド１５がＹ方向駆動機構の上に設置される。Ｙ方向駆動機構は、ベッド１５を回転軸５の軸方向に移動させる。Ｘ方向駆動機構１３は、Ｙ方向駆動機構の移動方向と直交する方向に、ベッド１５を移動させる。上下方向駆動機構１４は、ベッド１５を上下方向に移動させる。【００３５】
Ｘ線エネルギ分布測定装置６２は、図１および図２に示すように、放射線検出装置１９、線量率測定装置２５、照射方向判定装置２９及びエネルギ分布解析装置３０を含んでいる。放射線検出装置１９は、一列に配置された複数（例えば７本）の放射線検出器２１を支持部材２０に取り付けて構成される（図３および図４参照）。一列に配置された各放射線検出器２１の相互の間隔は等間隔とすることが望ましいが、それらの間隔を正確に把握していれば、不等間隔であってもよい。【００３６】
放射線検出器２１は、図５に示すように、カバー２３および発光部２２を有する。発光部２２は、表面全体をカバー２３で覆われている。発光部２２は、入射した放射線（例えば、Ｘ線）の量に依存した強度の光を発生する放射線発光素材で構成される。放射線発光素材は、例えば、透明イットリウム・アルミ・ガーネット（ＹＡＧ）などの母材に、イッテルビウム、ネオジム、セリウムおよびプラセオジウムなどの希土類元素の少なくとも一種を含んでいる。このように、放射線発光素材が少なくとも１種の希土類元素を含有しているので、発光部２２に入射した放射線の線量率と放射線の入射により発光部２２で発光した光の強度との線形性を向上させることができる。このため、放射線検出器２１は、高い線量率の放射線が入射する場合であっても、放射線の線量率をより正確に計測することができる。本実施例では、発光部２２は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ（ネオジムを含むＹＡＧ）で構成される。【００３７】
発光部１９は、Ｎｄ：ＹＡＧの替りに、ＮｄＣｅ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＬｕＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ4、Ｔｍ：ＹＶＯ4、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＶＯ4、Ｅｕ：ＹＶＯ4、Ｎｄ：ＧｄＶＯ4、Ｃｅ：ＬｉＳＡＦ、Ｃｅ：ＬｉＣＡＦ、Ｃｅ：ＬｉＳＧａＦ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｐｒ：ＹＬＦ、Ｅｒ：ＹＬＦ、Ｈｏ：ＹＬＦ、Ｙｂ：ＫＧＷ、およびＮｄ：ＫＧＷのいずれかを用いてもよい。これらの材料はいずれも、少なくとも１種の希土類元素を含んでいる。放射線発光素材としては、ＹＡＧ以外に、上記したように、ＬｕＡＧ、ＹＶＯ4、ＧｄＶＯ4、およびＹＬＦ等が存在する。【００３８】
カバー２３は、放射線（例えば、Ｘ線）を透過させるが、外部からの光を発光部２２内に入射させない遮光性を有する材質で構成される。カバー２３に用いられる材質は、例えば、アルミニウムがある。遮光材で構成されたカバー２３は、発光部２２で発生した光を発光部２２に向かって反射させる。また、放射線検出器２１を体内に挿入することを考慮すれば、カバー２３の、体内臓器と接触する外表面は、安定で無害な材料にする必要がある。【００３９】
Ｎｄ：ＹＡＧで構成される発光部２２において、放射線が入射されたときに光子ｐ（フォトン）が生成される過程を、以下に説明する。発光部２２にＸ線が入射すると、このＸ線が有するエネルギにより、発光部２２における希土類原子がエネルギのより高い励起状態（高いエネルギ準位）に遷移する。一方、高いエネルギ準位に存在するエネルギの高い希土類原子がよりエネルギの低い励起状態（低いエネルギー準位）に遷移する際に、そのエネルギの差分に相当するエネルギを有する光子ｐ（フォトン）が生成される。【００４０】
光ファイバ２４は、図５に示すように、中心に位置するコア２４Ａ、およびコア２４Ａを取り囲むクラッド２４Ｂを有する。実際に光ファイバ２４を使用する場合には、クラッド２４Ｂの外面は、例えば、ＰＶＣで被覆される。コア２４Ａは発光部２２に接続される。コア２４Ａは、例えば、石英またはプラスチックで構成される。放射線検出装置１９のそれぞれの放射線検出器２１の発光部２２には、光ファイバ２４が別々に接続される。【００４１】
なお、放射線検出器２１および光ファイバ２４の外径は、１ｍｍである。放射線検出装置１９の複数の放射線検出器２１が並んでいる方向において、放射線検出装置１９の幅、すなわち、支持部材２０の幅は、１ｃｍ未満である。【００４２】
光ファイバ２４は線量率算出装置２５に接続される（図１および図２参照）。線量率算出装置２５は、図６に示すように、光電変換器２６、計数部２７および線量率算出部２８を含んでいる。光ファイバ２４は光電変換器２６に接続される。光電変換器２６としては、光電子増倍管またはフォトダイオード（例えば、アバランシェフォトダイオード）を用いる。光電変換器２６は、光ファイバ２４を通して入力するフォトンｐ（光）一個に対して一個の電気パルスを発生する変換器である。光電変換器２６を用いることで、光（フォトン）を、電流増幅した電気パルスに変換することができる。計数部２７が光電変換器２６に接続され、線量率算出部２８が計数部２７に接続される。計数部２７は、電気パルスを増幅する増幅器（図示せず）を介して光電変換器２６に接続される。計数部２７は、入力した電気パルスをカウントし、電気パルスの計数率を求める。線量率算出装置２５、具体的には、光電変換器２６、計数部２７および線量率算出部２８は、放射線検出器２１ごとに設けられる。それぞれの放射線検出器２１に接続された光ファイバ２４は、それぞれの線量率算出装置２５の光電変換器２６に別々に接続される。【００４３】
線量率算出部２８は、図８に示す放射線の線量率と発光部２２で発光する単位時間当たりのフォトン数（以下、フォトン計数率という）を対応付けるデータテーブルをメモリ（図示せず）に記憶している。このデータテーブルは、実質的には、放射線の線量率と光電変換器２６から出力される電気パルスを対応付けている。図８に示すように、Ｘ線の線量率とフォトン計数率との間には、比例関係がある。放射線検出器２１の発光部２２に入射する放射線の線量率と発光部２２で発光するフォトン（光）の計数率との間に、線量率の広い範囲に亘って、比例関係があることは、発明者らによる実験によって見出された。そのような放射線の線量率とフォトン計数率との間の比例関係は、Ｎｄ：ＹＡＧ以外の、希土類元素を含む、Ｎｄ：ＹＡＧ以外の前述の各材料で構成される発光部２２を有する放射線検出器２１においても成立する。【００４４】
また、フォトン計数率と電気パルスの計数率との間には、一対一の対応の関係があることは公知であるので、図８に示された特性を用いることによって、計数部２７から出力された電気パルスの計数率を、放射線検出器２１に入射されたＸ線の線量率に換算することができる。なお、前述のＸ線の線量率とフォトン計数率との対応関係は、放射線検出器２１で使用する発光部２２の大きさ、形および材質、光ファイバ２４の太さおよび長さによって異なるため、使用される発光部２２および光ファイバ２４に応じてＸ線の線量率とフォトン計数率との対応関係をデータテーブル化しておくとよい。これによって、発光部２２の大きさ、形および材質、光ファイバ２４の太さおよび長さが異なっても、計数部２７で得られた電気パルスの計数率をＸ線の線量率に換算することができる。【００４５】
それぞれの線量率測定装置２５の線量率算出部２８は一つの照射方向判定装置２９に接続され、照射方向判定装置２９はエネルギ分布解析装置３０に接続される。制御システム３１は、中央制御装置３２およびデータベース３３を有する。データベース３３は、中央制御装置３２および治療計画装置３４に接続される。エネルギ分布解析装置３０は、中央制御装置３２に接続される。【００４６】
放射線検出装置１９を患者３５の体内に挿入するセンサ挿入システム４１を、図７を用いて説明する。前述のＸ線エネルギ分布測定装置６２はセンサ挿入システム４１を有している。センサ挿入システム４１は、例えば、特開２００９−１８９６５３号公報に記載された回転自走式内視鏡と同じ構成を有する（特開２００９−１８９６５３号公報の図１参照）。図７は、特開２００９−１８９６５３号公報の図２に示された構成を模式的に表している。センサ挿入システム４１は、図示されていないが、挿入部および操作部を有するセンサ挿入装置（特開２００９−１８９６５３号公報に記載された回転自走式内視鏡に相当）６３、第１制御装置（特開２００９−１８９６５３号公報に記載された第１の制御装置に相当）４４、第２制御装置（図示せず）および吸引器（図示せず）を備えている。その挿入部は、特開２００９−１８９６５３号公報に記載されたように、先端から、先端部および先端部が取り付けられた湾曲部を含む挿入部本体、挿入補助具、挿入部収納ケース、挿入部補助具と挿入部収納ケースを連結する、コールゲート状チューブ製の先端側案内管、先端側案内管の外面に設けられた第２駆動装置（特開２００９−１８９６５３号公報に記載された外部駆動部に相当）４３Ｂ、および挿入部収納ケースに設けられた連結部と操作部をつなぐコールゲート状チューブ製の操作部側案内管を有する。また、操作部は、特開２００９−１８９６５３号公報に記載されたように、第１駆動装置（特開２００９−１８９６５３号公報に記載されたモータユニットに相当）４３Ａ、把持部、および操作指示部である主操作部を含んでいる。【００４７】
挿入部の一部を構成する挿入本体部は、外側シャフト４２Ａおよび外側シャフト４２Ａ内に回転可能に挿入された内側シャフト４２Ｂを有する（図７参照）。外側シャフト４２Ａ及び内側シャフト４２Ｂは、図示されていないが、特開２００９−１８９６５３号公報に記載されたように、挿入補助具、先端側案内管、挿入部収納ケースおよび挿入部収納ケースに設けられた連結部のそれぞれの内部に挿入されている。内側シャフト４２Ｂは、さらに、特開２００９−１８９６５３号公報に記載されたように、操作部側案内管内に挿入されている。【００４８】
センサ挿入装置６３の外側シャフト（推進力発生部）４２Ａは、疎に巻いて形成されて生体適合性を有するコイル、およびこのコイルの条線間を連接して生体適合性を有し、コイルを覆う樹脂薄膜を含んでいる（特開２００９−１８９６５３号公報の図３参照）。内側シャフト４２Ｂは、外側シャフト４２Ａ内に回転可能に挿入されて挿入本体部の捻じれの発生を少なくして挿入部本体の先端部を追従性良く回転させることができるように構成されている（特開２００９−１８９６５３号公報の図４参照）。【００４９】
第１駆動装置４３Ａは、特開２００９−１８９６５３号公報の図２、図６及び図７に示された構成を有し、モータにより内側シャフト４２Ｂを回転させる。第２駆動装置４３Ｂは、特開２００９−１８９６５３号公報の図２及び図３に示された構成を有し、他のモータにより外側シャフト４２Ａを回転させる。【００５０】
放射線検出装置１９は、支持部材２０をセンサ挿入装置６３の挿入部の先端部の先端に取り付けることによってセンサ挿入装置６３に固定される。放射線検出装置１９の各放射線検出器２１に接続された光ファイバ２４は、内側シャフト４２Ｂ内に配置されて第１駆動装置４３Ａまで達し、第１駆動装置４３Ａから外部に取り出されて線量率測定装置２５に接続される。センサ挿入装置６３は、放射線検出装置１９を体内に挿入する挿入装置であると共に、放射線検出装置１９を回転させる回転装置でもある。【００５１】
Ｘ線治療装置１を用いた、患者のがんの治療について説明する。Ｘ線治療を受ける患者３５は、治療台１２のベッド１５の上に載せられる（図１および図２参照）。ベッド１５上の患者３５の体内には、図２に模式的に示すように、複数の放射線検出器３５を有する放射線検出装置１９が挿入されている。センサシステム４１のセンサ挿入装置６３に取り付けられた放射線検出装置１９は、特開２００９−１８９６５３号公報に記載された回転自走式内視鏡と同様にセンサ挿入装置６３を操作することにより、治療対象の患部の位置に応じて、例えば、口または鼻孔を通して食道、胃および十二指腸のいずれか、または肛門を通して大腸内に挿入され、患部近くの位置まで挿入される。体内に挿入する放射線検出装置１９に含まれる放射線検出器２１の個数は、多くなるほど、Ｘ線が照射される患部付近の放射線のエネルギ分布を精度良く測定することができる。しかしながら、放射線検出器２１の個数が増えると、体内への挿入が困難になる可能性がある。このため、放射線検出装置１９の放射線検出器２１の個数は、体内のＸ線照射領域の大きさ、放射線検出器２１を体内で配置するために必要な位置精度、および放射線検出器２１を体内挿入する際の侵襲性を考慮して決めればよい。【００５２】
そして、駆動機構１２を駆動してベッド１５を移動し、患者３５のがんの患部を照射ヘッド４の中心線に位置決めする。すなわち、Ｘ方向駆動機構１３がガイドレール１６Ａ，１６Ｂに沿って移動されてベッド１５上の患者３５の患部をＸ方向において回転軸５の軸心に合わせる。上下方向駆動機構１４を駆動して、ベッド１５上の患者３５の患部を、上下方向において回転軸５の軸心に合わせる。Ｙ方向駆動機構を駆動して、ベッド１５を回転軸５の軸方向に移動させ、患部を照射ヘッド４の中心線に位置決めする。【００５３】
患者３５がベッド１５上に載る前において、患者３５の患部に対する治療計画が実施される。この治療計画において、治療計画装置３４を用いて、Ｘ線の照射方向、この照射方向から見た患部の形状、患部に対する設定線量、およびＸ線の強度およびエネルギ等の治療計画情報が作成される。作成された治療計画情報は、治療計画装置３４からデータベース３３に入力され、このデータベース３３に格納される。【００５４】
中央制御装置３２は、データベース３３から、治療する患者の治療計画情報を読み出し、中央制御装置３２のメモリ（図示せず）に格納する。照射ヘッド４の中心線が治療計画で定められた或る一つのＸ線の照射方向に合わせるために、中央制御装置３２が、回転ガントリー２に回転制御指令を出力し、回転ガントリー２を回転させる。その回転制御指令による架台３内のモータの駆動により、回転軸５が回転し回転ガントリー２が回転する。照射ヘッド４の中心線がＸ線の照射方向に一致したとき、モータが停止されて回転ガントリー２の回転が停止される。【００５５】
中央制御装置３２は、可変コリメータ１１を制御し、可変コリメータ１１の開口の形状を、治療計画情報に基づいてＸ線の照射方向から見た患部の形状に合わせる。そして、中央制御装置３２は、電子線発生部７に起動制御指令を出力する。【００５６】
電子線発生部７において、この起動制御指令に基づいてフィラメントに電圧が印加され、加熱されたフィラメントから電子が放出される。放出された多数の電子が、電子線となって、直線加速器８に入射される。電子線は、直線加速器８によって加速され、所定のエネルギを有する電子ビームとなる。直線加速器８から出射された電子ビーム３６は、所定のエネルギを有し、偏向電磁石９によって進行方向を曲げられてターゲット１０に衝突する。電子ビーム３６がターゲット１０に衝突することによって、ターゲット１０からＸ線３７が放出される。このＸ線３７は、照射ヘッド４の中心線に沿ってベッド１５上の患者３５の患部に向かって進行し、照射ヘッド４から放出されて可変コリメータ１１の開口部を通り、患部に照射される。【００５７】
患部にＸ線３７を照射することによって、体内に挿入された放射線検出装置１９の各放射線検出器２１はそのＸ線３７を検出する。照射されたＸ線３７は、放射線検出器２１の発光部２２に入射される。発光部２２の周囲がカバー２３で囲まれているので、外部の光はカバー２３で遮られて発光部２２内に到達しない。このため、発光部２２で生じたフォトンｐが、光ファイバ２４のコア２４Ａを通って光電変換器２６に入力される。Ｎｄ：ＹＡＧで構成された発光部２２を有する放射線検出器２１は、一度に入射した多数のＸ線の総エネルギに対応する多数個のフォトン（光子）を、時間遅れを伴って一つ一つ出力する。【００５８】
光電変換器２６に入力された一個のフォトン（光子）が一個の電気パルスに変換される。このため、光電変換器２６は、入力したフォトンの個数に対応した個数の電気パルスを順次出力する。これらの電気パルスを入力した計数部２７は、入力した電気パルスの個数をカウントし、単位時間当たりの電気パルスの個数、すなわち、電気パルスの計数率を求める。求められた電気パルスの計数率が、計数部２７から線量率算出部２８に入力される。【００５９】
電気パルスの計数率はフォトン計数率と一対一に対応するため、線量率算出部２４は、メモリに格納されたデータテーブル（図８の特性）の情報を用いて、電気パルスの計数率を線量率に換算する。求められた線量率は、患者の体内に挿入された放射線検出器２１の挿入位置での線量率であり、体内に挿入された放射線検出器２１ごとに求められる。【００６０】
放射線検出装置１９に含まれる７個の放射線検出器２１、すなわち、放射線検出器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆおよび２１Ｇ（図４参照）のそれぞれの位置での線量率Ｉａi（ｉ＝１〜Ｍ（Ｍは、放射線検出装置１９に含まれる放射線検出器２１の個数））について説明する。図４において、Ｘ線３７が、患者３５の体内において放射線検出器２１Ａから放射線検出器２１Ｈに向って照射されたとする。放射線検出器２１Ａを透過したＸ線３７が放射線検出器２１Ｂに入射され、放射線検出器２１Ｂを透過したＸ線３７が放射線検出器２１Ｃに入射される。このように、上流に位置する放射線検出器２１を透過したＸ線３７が、その放射線検出器２１の直ぐ下流に位置する他の放射線検出器に入射される。このような放射線検出器２１に対するＸ線３７の入射および透過が繰り返され、やがて、放射線検出器２１Ｆを透過したＸ線３７が放射線検出器２１Ｇに入射される。【００６１】
放射線検出器２１Ａに入射したＸ線３７は、一列に配置された放射線検出器２１Ａ〜２１Ｇのそれぞれを透過するごとに、各放射線検出器２１との相互作用により、それぞれの放射線検出器２１にＸ線３７のエネルギを付与する。Ｘ線３７の照射方向において最も上流に位置する放射線検出器２１Ａに入射するＸ線３７のエネルギ分布４０は図９に示すようにブロードであり、そのエネルギ分布には、さまざまなエネルギが存在する。比較的低いエネルギのＸ線ほど、物質に吸収されやすいため、放射線検出器２１を透過するごとに、Ｘ線３７の低エネルギ成分が減少する。このため、図９に示すように、放射線検出器２１Ａを透過したＸ線３７のエネルギ分布４０Ａ、……、放射線検出器２１Ｇを透過したＸ線３７のエネルギ分布４０Ｂのように、Ｘ線３７のエネルギ分布は、Ｘ線３７が放射線検出器２１を透過する度に変化する。線量率算出部２４で求められたそれぞれの放射線検出器２１の位置での線量率Ｉａには、このようなＸ線エネルギ分布の変化が反映されている。【００６２】
ここで、線量率算出部２４で求められた、Ｘ線の照射方向において最も上流に位置する放射線検出器２１Ａが配置された位置での線量率がＩａ1となり、放射線検出器２１Ｂが配置された位置での線量率がＩａ2、および最も下流に位置する放射線検出器２１Ｇが配置された位置での線量率がＩａi、すなわち、Ｉ7となったとする。放射線検出器２１Ｃの位置では線量率Ｉａ3、放射線検出器２１Ｄの位置では線量率Ｉａ4、放射線検出器２１Ｅの位置では線量率Ｉａ5、および放射線検出器２１Ｆの位置では線量率Ｉａ6となったとする。前述したように、放射線検出器２１を透過するごとにＸ線３７の低エネルギ成分が減少してＸ線３７の強度が低下するため、これらの線量率は、Ｉａ1＞Ｉａ2＞Ｉａ3＞Ｉａ4＞Ｉａ5＞Ｉａ6＞Ｉａ7の関係にある。【００６３】
それぞれの線量率測定装置２５で求められた体内の各放射線検出器２１の位置での線量率が、照射方向判定装置２９およびエネルギ分布解析装置３０にそれぞれ入力される。照射方向判定装置２９は、入力したこれらの線量率を用いて体内に照射されたＸ線３７の照射方向を判定する。【００６４】
体内に放射線検出装置１９を挿入した場合、その挿入の過程で放射線検出装置１９の向きが変わる可能性が高い。放射線検出装置１９の体内で想定される主な向きを、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃに基づいて説明する。図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃでは、Ｘ線３７がそれぞれ矢印の方向において患者３５に照射されると仮定する。例えば、図１０Ａのように、放射線検出装置１９において複数の放射線検出器２１（具体的には、放射線検出器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆおよび２１Ｇ）の直線状の列（以下、単に、放射線検出器２１の列という）が、Ｘ線３７の照射方向と一致していれば、放射線検出器２１の列の位置におけるＸ線のエネルギ強度を求めることができる。しかしながら、放射線検出装置１９において放射線検出器２１の列が、図１０Ｂのように、Ｘ線３７の照射方向に対して直交して配置されている場合、または、図１０Ｃのように、Ｘ線３７の照射方向に対して傾斜して配置されている場合には、放射線検出器２１の列の位置におけるＸ線のエネルギ強度を求めることができない。放射線検出装置１９において放射線検出器２１の列が予めどの方向を向いているかを、患者３５の体外から知ることは、困難である。【００６５】
放射線検出器２１の列が、Ｘ線３７の照射方向に対して直交して配置されている場合およびＸ線３７の照射方向に対して傾斜して配置されている場合において、放射線検出器２１の列の位置におけるＸ線のエネルギ強度を求めることができない理由を、以下に説明する。放射線検出器２１の列が、その照射方向に対して直交しているとき、およびその照射方向に対して傾斜しているときには、図９に示されるエネルギ分布４０を有するＸ線３７が、その列に存在する全ての放射線検出器２１（放射線検出器２１Ａ〜２１Ｇ）に実質的に等しく入射される。その列に含まれる放射線検出器２１Ａ〜２１Ｇで実質的に同じエネルギ分布のＸ線が検出された場合には、後述の式（１）の連立方程式が構成されなくなり、線量率ベクトルＩとＸ線のエネルギ強度ベクトルＳを関係づける方程式はただ一つとなってしまい、後述の式（２）による逆問題解析が不可能になる。【００６６】
これに対して、図１０Ａに示すように、放射線検出器２１の列がＸ線３７の照射方向に一致している場合には、その列において、各放射線検出器２１をＸ線が透過する際、Ｘ線の一部が各放射線検出器２１で吸収されるため、その列に含まれる各放射線検出器２１を透過するたびに、Ｘ線のエネルギ分布が変化する。この結果、その列に含まれる各放射線検出器２１（放射線検出器２１Ａ〜２１Ｇ）は、異なるエネルギ分布のＸ線を検出することになる。その列に含まれる各放射線検出器２１が異なるエネルギ分布のＸ線を検出するため、後述の式（１）の連立方程式が構成され、後述の式（２）による逆問題解析が可能になる。【００６７】
発明者らは、放射線検出装置１９内の放射線検出器２１の列が図１０Ａに示すようにＸ線の照射方向を向いている状態、その放射線検出器２１の列が図１０Ｂに示すようにＸ線の照射方向に対して直交して配置された状態、およびその放射線検出器２１の列が図１０Ｃに示すようにＸ線の照射方向に対して傾斜して配置された状態のそれぞれにおいて、その放射線検出器２１の列に含まれる各放射線検出器２１の位置での線量率を求めた。これらの線量率は、Ｘ線管装置で発生したＸ線を放射線検出装置１９に照射したときに各放射線検出器２１から出力される放射線検出信号に基づいて求められた。【００６８】
Ｘ線管装置からのＸ線を照射する際、放射線検出装置１９に含まれる、放射線検出器２１の列が図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃの状態になるように、放射線検出装置１９がＸ線管装置のＸ線放出口に対向するように配置された。この結果、放射線検出器２１の列が図１０Ａに示すようにＸ線の照射方向を向いている状態では、それぞれの放射線検出器２１からの出力信号に基づいて求められた線量率（各放射線検出器２１の位置での線量率）によって、後述の図１６に●で示される線量率プロファイル４７を得た。線量率プロファイル４７は、放射線検出器２１の列がＸ線の照射方向と一致しているかの判定に用いられる基準線量率プロファイルである。放射線検出器２１の列が図１０Ｂに示すようにＸ線の照射方向に対して直交して配置されている状態では、それぞれの放射線検出器２１からの出力信号に基づいて求められた線量率（各放射線検出器２１の位置での線量率）によって、後述の図１６に○で示される線量率プロファイル４９を得た。さらに、放射線検出器２１の列が図１０Ｃに示すようにＸ線の照射方向に対して傾斜して配置されている状態では、それぞれの放射線検出器２１からの出力信号に基づいて求められた線量率（各放射線検出器２１の位置での線量率）によって、後述の図１６に■で示される線量率プロファイル４８を得た。なお、放射線検出器２１の列が、図１０Ｃに示す放射線検出器２１の列と直交する方向に傾斜して配置された状態では、それぞれの放射線検出器２１からの出力信号に基づいて求められた線量率（各放射線検出器２１の位置での線量率）によって、後述の図１６に□で示される線量率プロファイル５０を得た。各線量率プロファイルの情報は、照射方向判定装置２９のメモリに予め格納されている。【００６９】
前述の基準線量率プロファイルおよび実施例３で述べる基準線量率分布は、基準線量率情報である。【００７０】
照射方向判定装置２９は、それぞれの線量率測定装置２５の線量率算出部２８から入力した線量率、およびメモリに格納されている線量率プロファイルのデータを比較して体内に照射されたＸ線３７の照射方向を判定する。入力した各線量率が線量率プロファイル４７と一致したとき、照射方向判定装置２９は、放射線検出装置１９の放射線検出器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆおよび２１Ｇの直線状の列がＸ線３７の照射方向を向いていると判定する。放射線検出器２１の列が、Ｘ線３７の照射方向と一致すると判定されたとき、照射方向判定装置２９は、エネルギ分布解析装置３０に解析許可指令を出力する。【００７１】
入力した各線量率が線量率プロファイル４７と一致していないとき、放射線検出器２１の列がＸ線３７の照射方向と一致していないので、照射方向判定装置２９は、センサ挿入装置６３の駆動制御装置４４に回転指令を出力する。この回転指令を入力した駆動制御装置４４は、第１駆動装置４３Ａのモータおよび第２駆動装置４３Ｂのモータのそれぞれを駆動させ、内側シャフト４２Ｂおよび外側シャフト４２Ａを回転させる。例えば、入力した各線量率が線量率プロファイル４８と一致した場合には、放射線検出装置１９の放射線検出器２１の列が図１０Ｃのように配置されており、その列はＸ線３７の照射方向に対して反時計方向に４５°傾斜している。このため、駆動制御装置４４は、放射線検出器２１の列が時計方向に４５°回転するように、第１駆動装置４３Ａのモータおよび第２駆動装置４３Ｂのモータのそれぞれを駆動させる。放射線検出器２１の列が時計方向に４５°回転したとき、第１駆動装置４３Ａのモータおよび第２駆動装置４３Ｂのモータが停止される。このとき、放射線検出器２１の列がＸ線３７の照射方向と一致する。このため、照射方向判定装置２９は、それぞれの線量率測定装置２５から入力した線量率が線量率プロファイル４７と一致していると判定し、エネルギ分布解析装置３０に解析許可指令を出力する。【００７２】
Ｘ線管装置の前面に配置した放射線検出装置１９を、前述したように４５°ずつ回転させた状態ではなく、例えば、１０°ずつ回転させた状態ごとに、Ｘ線管装置から放射線検出装置１９にＸ線を照射し、その状態ごとに、放射線検出装置１９の各放射線検出器２１からの出力信号に基づいて各放射線検出器２１の位置での線量率を求めて、図１６に示すような線量率プロファイルの情報を予め作成してもよい。照射方向判定装置２９が、それぞれの線量率測定装置２９から入力した各線量率が線量率プロファイル４７と一致していないと判定したときに、１０°ずつ回転させた状態ごとの線量率プロファイル情報を参照することにより、放射線検出装置１９の放射線検出器２１の列をＸ線３７の照射方向に合わせるために、センサ挿入装置６３により放射線検出装置１９を回転させる角度を、よりきめ細かく把握することができる。【００７３】
解析許可指令を入力したエネルギ分布解析装置３０は、それぞれの線量率測定装置２５で求められた体内の各放射線検出器２１の位置での線量率を入力し、これらの線量率を用いて、解析により、Ｘ線３７が照射された患者３５の患部におけるＸ線のエネルギ分布を求める。このＸ線のエネルギ分布を求める解析の概要を以下に説明する。【００７４】
Ｘ線のエネルギ分布を求めるにあたり、患部に照射されるＸ線３７のエネルギ範囲を複数の領域に分割する。Ｘ線３７のエネルギ範囲が、例えば、図１１に示すように、領域Ｅ1，Ｅ2，……，Ｅj（ｊ＝１〜Ｎ）のように分割される。Ｎは分割された領域の個数である。ここでは、それぞれの領域Ｅjに対応するＸ線のエネルギ強度をＳｊとする。エネルギ強度Ｓｊは、Ｘ線のエネルギ分布解析の結果、領域Ｅｊごとに一つ求められる。なお、分割される領域の幅および領域の分割数は、オペレータによって決定される。分割された複数の領域の幅は、等しくてもよいし、等しくなくてもよい。より適切には、Ｘ線のエネルギに対するＸ線強度の変化率が大きいところでは、分割される領域の幅を狭く設定する方がよい。【００７５】
式（１）、式（２）、式（３）及び式（４）において、Ｉは線量率ベクトル、ＳはＸ線のエネルギ強度ベクトルおよびＲは応答行列である。エネルギ分布解析装置３０で実施されるエネルギ分布の解析では、線量率ベクトルＩ、エネルギ強度ベクトルＳ、およびこれらを関係づける応答行列Ｒによって表わされる式（１）を利用し、式（２）により、アンフォールディング法と呼ばれる逆問題解析の一手法を適用してエネルギ分布を求める。【００７６】
【数１】
0006634156.tif 000002
【００７７】
【数２】
0006634156.tif 000003
【００７８】
ここで、線量率ベクトルＩは式（３）のように表され、エネルギ強度ベクトルＳは式（４）のように表され、および応答行列Ｒは式（５）のように表される。【００７９】
【数３】
0006634156.tif 000004
【００８０】
【数４】
0006634156.tif 000005
【００８１】
【数５】
0006634156.tif 000006
【００８２】
応答行列Ｒは、予めシミュレーションにより求めておく。応答行列Ｒを求めるシミュレーションには、放射線粒子の挙動をモンテカルロ法により解析する手法を利用することができる。モンテカルロ法に基づくシミュレーションコードの代表的なものに、ＭＣＮＰおよびＰＨＩＴＳがある。ＭＣＮＰは、米国ロスアラモス国立研究所で開発されている汎用の中性子・光子・電子輸送モンテカルロコードである。ＰＨＩＴＳは、粒子・重イオン挙動解析コードであり、日本で開発された任意形状の３次元体系内における放射線挙動を解析可能な汎用モンテカルロ計算コードである。これらのモンテカルロ法のシミュレーションコードを用いたシミュレーションは、検出器、放射線源、人体等の相対的な位置関係を、実際に想定される位置関係に合わせることにより、実施される。このようなシミュレーションにより、応答行列Ｒを予め計算しておく。【００８３】
エネルギ分布解析装置３０では、式（５）で表わされてあらかじめ計算された応答行列Ｒを式（２）に代入することにより、体内に挿入された放射線検出装置１９の各放射線検出器２１の位置において測定された線量率Ｉａi（ｉ＝１〜７）から、Ｘ線のエネルギ強度Ｓｊ（ｊ＝１〜Ｎ）が求められる。エネルギ分布解析装置３０で求められたエネルギ分布の情報、すなわち、エネルギ強度Ｓ1，Ｓ2，…，Ｓ7が、表示装置（図示せず）に表示される。エネルギ分布解析装置３０は、求められた、エネルギ分布の情報であるＸ線のエネルギ強度Ｓ1，Ｓ2，…，Ｓ7に基づいて線量を求める。【００８４】
Ｘ線エネルギ分布測定装置６２で求められた線量は、中央制御装置３２に入力される。中央制御装置３２は、ベッド１５上の患者３５の患部へのＸ線３７の照射によってその患部に照射された線量（Ｘ線エネルギ分布測定装置６２で求めた線量）がデータベース３３から入力した設定線量になったとき、電子線発生部７に停止制御指令を出力する。この結果、電子線発生部７での電子線の生成が停止され、患部へのＸ線の照射が停止される。なお、線量は、Ｘ線エネルギ分布測定装置６２から入力したＸ線のエネルギ強度Ｓ1，Ｓ2，…，Ｓ7を用いて中央制御装置３２で求めてもよい。【００８５】
必要に応じて、回転ガントリー２を回転させて照射ヘッド４の中心線をＸ線の他の照射方向に合わせ、患者３５の患部に対するＸ線３７の多門照射を行ってもよい。【００８６】
本実施例によれば、直線状に一列に配置された複数（例えば、７個）の放射線検出器２１を有する含む放射線検出装置１９を用いるため、放射線検出装置１９を体内に挿入した場合でも、それぞれの放射線検出器２１から出力されるＸ線検出信号（フォトン）に基づいて線量率算出装置２５で求められた、各放射線検出器２１の位置での線量率を用いて、直線状に配置された複数の放射線検出器２１の列が、Ｘ線３７の照射方向を向いているかを精度良く判定することができる。【００８７】
もし、直線状に配置された複数の放射線検出器２１の列が、Ｘ線３７の照射方向を向いていない場合には、センサ挿入装置６３を用いて放射線検出装置１９を回転させることができ、その放射線検出器２１の列をＸ線３７の照射方向に容易に合わせることができる。【００８８】
本実施例では、放射線検出装置１９のその放射線検出器の列をＸ線３７の照射方向に合わせた状態で、照射ヘッド４からベッド１５上の患者３５の患部に照射されたＸ線３７を各放射線検出器２１で検出し、これらの放射線検出器２１から出力されるＸ線検出信号（フォトン）に基づいて、体内に挿入された各放射線検出器２１の位置での線量率Ｉａi（ｉ＝１〜７）を各線量率算出装置２５で求める。このようにして求められた各線量率Ｉａiを用いて患部におけるエネルギ強度、すなわち、放射線検出装置１９の位置でのエネルギ強度Ｓi（ｊ＝１〜Ｎ）を求めるので、Ｘ線３７が照射された患部付近のエネルギ分布を精度良く測定することができる。換言すれば、Ｘ線エネルギ分布測定装置６２によって、Ｘ線３７が照射された体内のエネルギ分布を精度良く監視することができる。【００８９】
体内に挿入された各放射線検出器２１の位置での線量率Ｉａi（ｉ＝１〜７）を用いて患部におけるエネルギ強度Ｓi（ｊ＝１〜Ｎ）を求めるので、Ｘ線の照射方向において最も上流に位置する放射線検出器２１Ａを除いた残りの放射線検出器２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆおよび２１Ｇには、それぞれの放射線検出器２１の、Ｘ線照射方向の上流側に位置する一つまたは複数の放射線検出器２１を透過してエネルギが減衰したＸ線３７が入射される。このため、求められた、放射線検出器２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆおよび２１Ｇのそれぞれの位置での線量率Ｉａiは、そのエネルギの減衰が反映された値となる。したがって、Ｘ線エネルギ分布測定装置６２ではこれらの線量率Ｉａiを用いてエネルギ強度Ｓjを求めているので、本実施例によれば、より精度の良い体内のエネルギ分布を得ることができる。【００９０】
本実施例では、体内に挿入された放射線検出装置１９の放射線検出器２１の列に含まれる各放射線検出器２１の出力信号に基づいて各放射線検出器２１の位置での線量率を求めているので、その放射線検出器２１の列がＸ線３７の照射方向とどの程度ずれているかを推定することができる。具体的には、放射線検出器２１の列に含まれる各放射線検出器２１の位置での線量率を、前述したように、後述の図１６に示される線量率プロファイル４７，４８，４９および５０と比較することによって、その放射線検出器２１の列がＸ線３７の照射方向とどの程度ずれているかを把握することができる。本実施例では、図１６に示す放射線検出器２１の列がＸ線３７の照射方向とずれている場合には、放射線検出器２１の列に含まれる各放射線検出器２１の位置での線量率のプロファイルに最も近い線量率プロファイルと基準線量率プロファイルである線量率プロファイル４７との比較により、おおよそのずれている角度を把握することができる。その後、センサ挿入装置６３により、把握した、ずれている角度に基づいて放射線検出装置１９を回転させる。このように、本実施例は、放射線検出器２１の列がＸ線３７の照射方向とずれている場合、放射線検出器２１の列を、より短い時間でＸ線３７の照射方向に合わせることができる。【００９１】
特開２００７−１１４０６７号公報では、内面にシンチレータ層が形成されて並列に配置された２本の光ファイバのうちの一本の光ファイバを透過したＸ線が他方の光ファイバに入射されるとき、それぞれの光ファイバのシンチレータ層から出力された信号に基づいて放射線の飛来方向に関する情報を生成している。このような特開２００７−１１４０６７号公報では、この飛来方向に関する情報を、放射線がそれぞれの光ファイバに入射した入射時刻に基づいて、または、それぞれの光ファイバに別々に接続された光電変換手段に、各シンチレータ層から出力された光信号が到達した時刻に基づいて作成している。特開２００７−１１４０６７号公報では、本実施例のように、放射線検出器２１の列がＸ線３７の照射方向とどの程度ずれているかを把握することができない。【００９２】
本実施例によれば、複数の放射線検出器２１を含む放射線検出装置１９を体内に挿入しているため、放射線検出器が体外に配置された場合に比べて、Ｘ線を照射する患部および患部付近でそれらの放射線検出器２１が配置された位置での線量率を精度良く測定することができる。【００９３】
本実施例で使用する放射線検出器２１の発光部２２が、例えば、透明なＹＡＧなどの母材に希土類元素を含んでいる放射線発光素材で構成されているので、このような放射線検出器２１の発光部２２から出力されたフォトン（光子）の計数率は、図８に示すように、広範囲の線量率、例えば、１．０×１０-2〜１．０×１０5Ｇｙ／ｈの線量率の範囲で、線量率に比例する。その発光部２２は、一度に入射した多数のＸ線の総エネルギに対応する多数個のフォトン（光子）を、時間遅れを伴って一個ずつ出力することができる。このため、一つ一つのフォトン（光子）を一つ一つの電気パルスに変換することができ、線量率を精度良く求めることができる。【００９４】
Ｘ線治療装置１では、Ｘ線発生装置６を用いているが、Ｘ線発生装置６に替えてＸ線管装置を用いてもよい。このＸ線管装置の一例であるＸ線管装置５２を、図１２を用いて説明する。Ｘ線管装置５２は、ガラス管５３内に、陽極５５およびフィラメント５４を配置している。ガラス管５３内は真空雰囲気であり、陽極５５とフィラメント５４は対向している。ターゲット５６が、陽極５５のフィラメント５４に向かい合う面に取り付けられている。ターゲット５６は傾斜して陽極５５に取り付けられる。電源５７が配線５８によってフィラメント５４に接続され、高圧電源５９が配線６１によって陽極５５および配線５８に接続される。開閉器６０が配線６１に設けられる。【００９５】
このＸ線管装置５２は、Ｘ線治療装置１において、Ｘ線発生装置６の替りに回転ガントリー２のアーム部に設置される。陰極であるフィラメント５４に電源５７からの電流を流してフィラメント５４を加熱した状態で、開閉器６０を閉じてフィラメント５４と陽極５５の間に高圧電源５９の高電圧を印加すると、フィラメント５４で発生した電子線３６が高速でターゲット５６に衝突する。電子線３６のターゲット５６への衝突によって、ターゲット５６からＸ線３７が発生する。このＸ線３７が、照射ヘッド４の中心線に沿って進行し、照射ヘッド４から可変コリメータ１１に放出され、ベッド１５上の患者３５のがんの患部に照射される。このようにＸ線管装置５２を用いても、患部へのＸ線の照射が可能である。Ｘ線管装置５２は、後述の実施例２のＸ線治療装置１Ａおよび実施例３のＸ線治療装置１Ｂのそれぞれにおいて、Ｘ線発生装置６の替りに用いてもよい。
【実施例２】
【００９６】
本発明の好適な他の実施例である実施例２のＸ線治療装置を、図１３および図１４を用いて説明する。【００９７】
本実施例のＸ線治療装置１Ａは、実施例１のＸ線治療装置１においてＸ線エネルギ分布測定装置６２をＸ線エネルギ分布測定装置６２Ａに替えた構成を有する。Ｘ線治療装置１Ａの他の構成はＸ線治療装置１の構成と同じである。また、Ｘ線エネルギ分布測定装置６２Ａは、Ｘ線エネルギ分布測定装置６２において放射線検出装置１９を図１３および図１４に示す放射線検出装置１９Ａに替えた構成を有する。Ｘ線エネルギ分布測定装置６２Ａの他の構成はＸ線エネルギ分布測定装置６２と同じである。【００９８】
放射線検出装置１９Ａに含まれている複数の放射線検出器２１は、図１４に示すように、放射線検出装置１９Ａの中心軸に配置された放射線検出器２１、具体的には、放射線検出器２１Ｄを中心に同心円状に且つ放射状に配置されている。このような配置により、８個の放射線検出器２１を含む３つの検出器リングが、中心に位置する放射線検出器２１Ｄの周りに同心円状に存在する。これらの放射線検出器２１は、実施例１で用いられる放射線検出装置１９と同様に、支持部材２０に取り付けられる。それぞれの放射線検出器２１の発光部２２に接続された光ファイバ２４は、別々の線量率算出装置２５の光電変換器２６に接続される。【００９９】
同心円状に且つ放射状に配置された複数の放射線検出器２１は、図１５に示すように、検出器グループ４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃおよび４６Ｄの４つの検出器グループに分けられる。放射線検出装置１９Ａの中心軸に配置された放射線検出器２１Ｄは、各検出器グループに含まれる。例えば、検出器グループ４６Ａは、直線状に一列に配置された７個の放射線検出器２１、すなわち、放射線検出器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆおよび２１Ｇを含んでいる。残りの検出器グループ４６Ｂ，４６Ｃおよび４６Ｄのそれぞれも、同様に、直線状に一列に配置された７個の放射線検出器２１を含んでいる。【０１００】
４つの検出器グループの放射線検出器の列にそれぞれに含まれる放射線検出器２１Ｄは、放射線検出器の列の全てに含まれており、放射線検出器のそれらの列で共有されている。その放射線検出器２１Ｄは、放射線検出装置１９Ａの中心軸に配置される。検出器グループ４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃおよび４６Ｄの放射線検出器のそれぞれの列は、放射線検出器２１Ｄ、具体的には、放射線検出装置１９Ａの中心軸を中心に４５°間隔に配置される。放射線検出装置１９Ａは、４つの検出器グループを有する。ちなみに、実施例１で用いた放射線検出装置１９は、直線状に一列に配置された７個の放射線検出器２１を含む１つの検出器グループを有する。【０１０１】
各放射線検出器２１及び光ファイバ２４のそれぞれの直径は、実施例１と同様に１ｍｍである。本実施例で用いられる放射線検出装置１９Ａの直径は１ｃｍ未満である。このような放射線検出装置１９Ａは、放射線検出装置１９と同様に、口または鼻孔を通して、また、肛門を通して患者３５の体内に挿入される。【０１０２】
発明者らは、放射線検出装置１９Ａの検出器グループ４６ＡをＸ線の照射方向を向くようにＸ線管装置の前面に配置し、Ｘ線管装置からのＸ線をその放射線検出装置１９Ａに照射した。この結果、検出器グループ４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃおよび４６Ｄのそれぞれに含まれる各放射線検出器２１からの出力信号を基に求められた、各検出器グループのそれぞれの放射線検出器２１の位置での線量率は、図１６に示すようになった。検出器グループ４６Ａでは線量率プロファイル４７の線量率分布が得られ、検出器グループ４６Ｂでは線量率プロファイル４８の線量率分布が得られた。さらに、検出器グループ４６Ｃでは線量率プロファイル４９の線量率分布が得られ、検出器グループ４６Ｄでは線量率プロファイル５０の線量率分布が得られた。線量率プロファイル４７〜５０のそれぞれの情報は、Ｘ線治療装置１Ａの照射方向判定装置２９のメモリに格納される。【０１０３】
通常、Ｘ線は透過する物体の厚さに応じて指数関数的に減衰することが知られている。検出器グループ４６ＡがＸ線の照射方向を向いているため、検出器グループ４６Ａに含まれる直線状に一列に配置された７個の放射線検出器２１の各位置での線量率が、図１６に示された破線の線量率プロファイル４７のように、指数関数的に減衰する。放射線検出装置１９Ａの一つの放射線検出器２１の列における各線量率が、線量率プロファイル４７と一致すれば、この放射線検出器２１の列がＸ線の照射方向を向いていると判定される。また、その検出器グループのどちらからＸ線が入射されているかを判定することができる。その列に含まれる放射線検出器２１の位置のうち最も線量率が高い位置に存在する放射線検出器２１から線量率が低い位置の放射線検出器２１に向かってＸ線が照射されているのである。【０１０４】
さらに、例えば、検出器グループ４６Ａと検出器グループ４６Ｂの間の方向にＸ線の照射方向が存在する場合もある。この場合には、放射線検出装置１９Ａの或る一つの検出器グループに対する線量率の分布が、線量率プロファイル４７および線量率プロファイル４８と似通ったプロファイルになるため、図１５に示された状態で、線量率プロファイル４７を生じる検出器グループ４６Ａと線量率プロファイル４８を生じる検出器グループ４６Ｂの間に、Ｘ線の照射方向が存在すると判定される。【０１０５】
Ｘ線治療装置１Ａを用いた、患者のがんの治療について説明する。実施例１と同様に、Ｘ線治療を受ける患者３５は、ベッド１５上に載せられる。放射線検出装置１９Ａは、この患者３５の体内に挿入され、患部付近に位置している。Ｘ線治療装置１Ａの回転ガントリー２のアーム部に存在するＸ線発生装置６で発生したＸ線３７が、照射ヘッド４の中心線に対して位置決めされた患部に照射される。【０１０６】
体内に挿入された放射線検出装置１９Ａの各放射線検出器２１は、照射されたＸ線３７を検出し、それぞれの発光部２２からフォトンを出力する。各発光部２２に別々に接続された線量率測定装置２５は、実施例１で述べたように、フォトンを入力して線量率を出力する。各線量率測定装置２５から出力された線量率を入力した照射方向判定装置２９は、それらの線量率とメモリに格納された各線量率プロファイルの情報を比較する。入力した、或る一つの放射線検出器の列に対する各線量率が、線量率プロファイル４７と一致したとき、照射方向判定装置２９は、その放射線検出器の列を含む検出器グループ（例えば、検出器グループ４６Ｂ）がＸ線３７の照射方向を向いていると判定する。線量率プロファイル４７と一致して変化する、入力した線量率の群が存在しない場合には、照射方向判定装置２９は、いずれの検出器グループの放射線検出器の列もＸ線３７の照射方向に一致していないと判定する。この場合、オペレータは、表示装置（図示せず）に表示された、入力した各線量率の分布と各線量率プロファイルの情報（例えば、図１６に示すプロファイル情報）を比較し、隣り合う線量率プロファイルの情報の間（例えば、線量率プロファイル４７と線量率プロファイル４８の間）に位置する入力した線量率の分布を探す。この線量率の分布が存在する場合、その線量率分布をもたらしている検出器グループの放射線検出器の列をＸ線３７の照射方向と一致させるために、センサ挿入装置６３により体内に挿入されている放射線検出装置１９Ａを回転させる。これの回転によって、その検出器グループの放射線検出器の列に含まれる各放射線検出器２１の出力信号に基づいて得られたそれらの放射線検出器２１の位置での線量率が、線量率プロファイル４７と一致する。この結果、その検出器グループがＸ線３７の照射方向と一致している。【０１０７】
一つの検出器グループの放射線検出器の列がＸ線３７の照射方向と一致すると判定されたとき、エネルギ分布解析装置３０は、照射方向判定装置２９からの解析許可指令を入力し、それぞれの線量率測定装置２５で求められた、Ｘ線３７の照射方向と一致された検出器グループの放射線検出器の列に含まれる各放射線検出器２１の位置での線量率を用いて、実施例１で述べた解析を行うことにより、その検出器グループの位置でのＸ線のエネルギ強度Ｓ1，Ｓ2，…，を求める。求められたこれらのＸ線のエネルギは、表示装置に表示される。【０１０８】
本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。さらに、本実施例は、放射状に放射線検出器２１を配置して複数の検出器グループを含む放射線検出装置１９Ａを用いているため、本実施例は、放射線検出装置１９を用いる実施例1に比べて、放射線検出装置１９Ａに含まれる或る一つの検出器グループの放射線検出器の列を、放射線検出装置１９Ａの小さな回転角度でＸ線３７の照射方向に合わせることができ、Ｘ線３７の照射方向の特定に要する時間を短縮することができる。これにより、患者一人当たりに要する治療時間を短縮でき、スループットを向上させることができる。
【実施例３】
【０１０９】
本発明の好適な他の実施例である実施例３のＸ線治療装置を、図１８を用いて説明する。【０１１０】
本実施例のＸ線治療装置１Ｂは、実施例１のＸ線治療装置１においてＸ線エネルギ分布測定装置６２をＸ線エネルギ分布測定装置６２Ｂに替えた構成を有する。Ｘ線治療装置１Ｂの他の構成はＸ線治療装置１の構成と同じである。また、Ｘ線エネルギ分布測定装置６２Ｂは、Ｘ線エネルギ分布測定装置６２にシミュレーション装置５１を付加した構成を有する。シミュレーション装置５１以外のＸ線エネルギ分布測定装置６２Ａの他の構成は、Ｘ線エネルギ分布測定装置６２と同じである。シミュレーション装置５１は、照射方向判定装置２９に接続される。ただし、Ｘ線治療装置１Ｂは、放射線検出装置として実施例２で用いられた放射線検出装置１９Ａを用いている。放射線検出装置として放射線検出装置１９を用いてもよい。【０１１１】
シミュレーション装置５１は、放射線検出装置１９Ａを模擬した体系により、放射線検出装置１９Ａに含まれる検出器グループ４６Ａ〜４６Ｄの各検出器グループに対する線量率分布をシミュレーションにより算出する。シミュレーション装置５１では、モンテカルロ法に基づくシミュレーションコードのＭＣＮＰまたはＰＨＩＴＳが線量率の算出に用いられる。シミュレーション装置５１を用いた、各検出器グループに対する線量率を求めるシミュレーションは、Ｘ線治療を受ける患者３５に照射ヘッド４からのＸ線３７を照射する前、好ましくは、患者３５がベッド１５上に載る前で体内に挿入する放射線検出装置が決定された後に実施することが望ましい。【０１１２】
シミュレーション装置５１を用いたシミュレーションにより得られた線量率分布を、図１９を用いて説明する。このシミュレーションは、放射線検出装置１９Ａの検出器グループ４６ＡがＸ線３７の照射方向を向いていると仮定して行われた。図１９において、実線で示された線量率分布６５は検出器グループ４６Ａでの線量率分布を、二点鎖線で示された線量率分布６６は検出器グループ４６Ｂでの線量率分布を、一点鎖線で示された線量率分布６７は検出器グループ４６Ｃでの線量率分布を、および破線で示された線量率分布６８は検出器グループ４６Ｄでの線量率分布をそれぞれ示している。シミュレーションで得られた線量率分布６５〜６８の各情報は、照射方向判定装置２９のメモリに格納される。【０１１３】
なお、Ｘ線管装置の前に配置された放射線検出装置１９Ａの検出器グループ４６ＡがＸ線の照射方向を向いている状態で、放射線検出装置１９ＡにＸ線管装置からのＸ線を照射することによって各検出器グループに含まれる各放射線検出器２１から出力される信号に基づいて求められた線量率のプロファイルが、図１９に示されている。●で表わされた検出器グループ４６Ａの線量率プロファイル４７、■で表わされた検出器グループ４６Ｂの線量率プロファイル４８、○で表わされた検出器グループ４６Ｃの線量率プロファイル４９、および□で表わされた検出器グループ４６Ｄの線量率プロファイル５０が示されている。【０１１４】
シミュレーション装置５１によるシミュレーションで得られた線量率分布６５は、照射されたＸ線の検出によって求められた線量率プロファイル４７と一致している。同様に、シミュレーションで得られた線量率分布６６はＸ線の検出によって求められた線量率プロファイル４８と、シミュレーションで得られた線量率分布６７はＸ線の検出によって求められた線量率プロファイル４９と、およびシミュレーションで得られた線量率分布６８はＸ線の検出によって求められた線量率プロファイル５０とそれぞれ一致している。【０１１５】
図１９は、検出器グループ４６ＡがＸ線の照射方向と一致しているとして実施した線量率のシミュレーション結果を示しているが、他の検出器グループ４６Ｂ，４６Ｃおよび４６ＤのそれぞれがＸ線の照射方向と一致した場合の線量率分布のシミュレーション、さらには、隣り合う検出器グループの間にＸ線の照射方向が存在する場合の線量率分布のシミュレーションも実施する。隣り合う検出器グループの間にＸ線の照射方向が存在する場合の線量率分布のシミュレーションは、隣り合う検出器グループの間を、例えば、等間隔に分割し、それぞれの分割方向にＸ線の照射方向が存在するとして複数のシミュレーションを実施する。これらのシミュレーションで得られた各線量率分布の情報も、照射方向判定装置２９のメモリに格納される。【０１１６】
Ｘ線治療装置１Ｂを用いた、患者のがんの治療について説明する。放射線検出装置１９Ａは、ベッド１５上のＸ線治療を受ける患者３５の体内に挿入され、患部付近に位置している。Ｘ線治療装置１Ａの回転ガントリー２のアーム部に存在するＸ線発生装置６で発生したＸ線３７が、照射ヘッド４の中心線に対して位置決めされた患部に照射される。【０１１７】
体内に挿入された放射線検出装置１９Ａの各放射線検出器２１は、照射されたＸ線３７を検出し、それぞれの発光部２２からフォトンを出力する。各発光部２２に別々に接続された線量率測定装置２５は、実施例１で述べたように、フォトンを入力して線量率を出力する。各線量率測定装置２５から出力された線量率を入力した照射方向判定装置２９は、それらの線量率とメモリに格納された各線量率分布の情報を比較し、いずれか一つの検出器グループの放射線検出器２１の列に対する各線量率が基準線量率分布である線量率分布６５と一致したとき、照射方向判定装置２９は、その放射線検出器２１の列を含む検出器グループ（例えば、検出器グループ４６Ｂ）がＸ線３７の照射方向を向いていると判定する。どの検出器グループの放射線検出器２１の列に対する各線量率も線量率分布６５と一致しないで、いずれかの検出器グループの間、例えば検出器グループ４６Ａと検出器グループ４６Ｂの間にＸ線３７の照射方向があると判定された場合には、照射方向判定装置２９は、Ｘ線３７の照射方向が検出器グループ４６Ａおよび検出器グループ４６Ｂと何度ずれているかの角度情報をシミュレーションの条件に基づいて求める。駆動制御装置４４は、照射方向判定装置２９で求められた角度情報に基づいて、センサ挿入装置６３の第１駆動装置４３Ａ及び第２駆動装置４３Ｂを駆動して放射線検出装置１９Ａを回転させ、Ｘ線３７の照射方向が検出器グループ４６Ａまたは検出器グループ４６ＢをＸ線３７の照射方向に一致させる。【０１１８】
その後、エネルギ分布解析装置３０は、それぞれの線量率測定装置２５で求められた、Ｘ線３７の照射方向と一致された検出器グループに含まれる各放射線検出器２１の位置での線量率を用いて、実施例１で述べた解析を行うことにより、具体的には、式（５）で表わされて予め計算された応答行列Ｒを式（２）に代入することにより、その検出器グループの位置でのＸ線のエネルギ強度Ｓ1，Ｓ2，…，が求められる。すなわち、Ｘ線３７が照射された患者３５の患部におけるＸ線のエネルギ分布が求められる。【０１１９】
本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。さらに、本実施例は、シミュレーション装置５１を用いて、Ｘ線３７の照射方向が隣り合う検出器グループの相互間に位置する場合のシミュレーションを実施することができ、実施例２に比べて、検出器グループの放射線検出器の列がＸ線３７の照射方向からどのくらい角度でずれているかをより正確に把握することができる。このため、本実施例は、実施例２よりも、患者一人当たりの治療時間をさらに短縮することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１，１Ａ，１Ｂ…Ｘ線治療装置、２…回転ガントリー、４…照射ヘッド、１１…可変コリメータ、６…Ｘ線発生装置、７…電子線発生部、８…直線加速器、１０…ターゲット、１５…ベッド、１９，１９Ａ，１９Ｂ…放射線検出装置、２１，２１Ａ〜２１Ｇ…放射線検出器、２２…発光部、２４…光ファイバ、２５…線量率算出装置、２７…計数部、２８…線量率算出部、２９…照射方向判定装置、３０…エネルギ分布装置、３１…制御システム、３２…中央制御装置、３４…治療計画装置、４１…センサ挿入システム、４２Ａ…外側シャフト、４２Ｂ…内側シャフト、４３Ａ…第１駆動装置、４３Ｂ…第２駆動装置、４４…駆動制御装置、４６Ａ〜４６Ｄ…検出器グループ、５１…シミュレーション装置、６２，６２Ａ，６２Ｂ…Ｘ線エネルギ分布測定装置、６３…センサ挿入装置。
【図１】
0006634156.tif 000007
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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