(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メガボルトX線放射を検出する検出器であって、
入射メガボルトX線放射に応答してシンチレーション光子を放出する複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーを含むシンチレーターであって、前記複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーは無機のZ有効な材料を含み、メガボルトX線放射を放出する放射源の方向を向いている、シンチレーターと；
前記複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーを支持し、その場に保持するための支持構造と；
放出されたシンチレーション光子の空間強度分布を検出する光検出器とを有する、
検出器。
【請求項２】
前記支持構造が、前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーの少なくとも一つの端部を挿入するための開口を有する、請求項１記載の検出器。
【請求項３】
前記支持構造が、前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーを、一つまたは複数のバンドルにおいておよび／またはアレイにおいて、ある焦点のほうを向くよう配向されるように保持する、請求項１記載の検出器。
【請求項４】
前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーはCe添加オルトケイ酸ルテチウムイットリウム、LSO/LYSO、Ce添加またはPr添加ルテチウムアルミニウムガーネット、LuAG:Ce/LuAG:Pr、Ce添加イットリウムアルミニウムペロブスカイト、YAP:Ce、Ce添加オルトケイ酸イットリウム、YSO:Ce、ゲルマン酸ビスマス、PWO、BGOまたはGAGG:Ceシンチレーターであって単結晶またはセラミック配合でありルテチウムのような希土類材料をロードされているまたはされていないものを有する、請求項１記載の検出器。
【請求項５】
前記支持構造が前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーどうしの間および／または前記開口の内側表面上に反射性材料を有する、請求項１記載の検出器。
【請求項６】
前記ヘビー・シンチレーション・ファイバー上に堆積された反射性材料のカバーを有する、請求項１記載の検出器。
【請求項７】
放出されたシンチレーション光子を前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーから前記光検出器に伝えるために前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーと前記光検出器との間に配置された光学層をさらに有する、請求項１記載の検出器。
【請求項８】
放出されたシンチレーション光子を前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーから前記光検出器に伝えるために前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーと前記光検出器との間に配置された光ファイバーをさらに有する、請求項１記載の検出器。
【請求項９】
前記光ファイバーが、前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーの前記光検出器との柔軟な接続を許容するよう柔軟である、請求項８記載の検出器。
【請求項１０】
各ヘビー・シンチレーション・ファイバーが光伝導性糊によって光ファイバーに接続されている、請求項８記載の検出器。
【請求項１１】
メガボルトX線放射を生成する粒子加速器と；
前記メガボルトX線放射を使うことによる放射線療法での処置にかけられる患者またはオブジェクトを支持する被験体支持部と；
請求項１記載のメガボルトX線放射を検出する検出器とを有する、
放射線療法装置。
【請求項１２】
同じメガボルトX線放射を使うことによる同時の処置および検出のために構成されている、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記粒子加速器が、前記被験体支持部の上の患者またはオブジェクトに処置線量よりも低い放射線量を送達するメガボルトX線放射のパルスを生成するよう構成されており、前記検出器が、メガボルトX線放射の前記パルスを検出するよう構成されている、請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
メガボルトX線放射を検出する検出器の作動方法であって、
入射放射に応答してシンチレートするよう構成された無機のZ有効なシンチレーター材料をもってシンチレーション光子を放出することであって、前記シンチレーター材料は入射メガボルトX線放射に応答する複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーに形成されており、前記複数のシンチレーション・ファイバーはメガボルトX線放射を放出する放射源の方向を向いている、ことと；
前記複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーを支持し、その場に保持することと；
光検出器により、前記シンチレーション・ファイバーにおける放出されたシンチレーション光子の空間強度分布を検出することとを含む、
方法。
【請求項１５】
放射線療法装置の作動方法であって、
粒子加速器によって生成されたメガボルトX線放射を放出することと；
前記メガボルトX線放射を使うことによる放射線療法での処置にかけられる患者またはオブジェクトを支持することと；
請求項１４記載の方法により前記メガボルトX線放射を検出することとを含む、
方法。
【請求項１６】
放射源からのメガボルトX線放射を検出する検出器であって、
入射メガボルトX線放射に応答してシンチレートするよう構成された、50より大きな原子番号をもつ材料の複数のシンチレーション・ファイバーと；
入力面がある焦点に面し、前記複数のシンチレーション・ファイバーが前記焦点に焦点を合わせるよう、前記複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーを保持するよう構成された支持構造と；
光を検出するよう構成された光検出器であって、前記光検出器は、前記シンチレーション・ファイバーにおいて生成されたシンチレーションによって生成された光を検出するよう前記シンチレーション・ファイバーの出力面と光学的に結合されている、光検出器とを有する、
検出器。
【請求項１７】
前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーはCe添加オルトケイ酸ルテチウムイットリウム、LSO/LYSO、Ce添加またはPr添加ルテチウムアルミニウムガーネット、LuAG:Ce/LuAG:Pr、Ce添加イットリウムアルミニウムペロブスカイト、YAP:Ce、Ce添加オルトケイ酸イットリウム、YSO:Ce、ゲルマン酸ビスマス、PWO、BGOまたはGAGG:Ceシンチレーターであって単結晶またはセラミック配合でありルテチウムのような希土類材料をロードされているまたはされていないものを有する、請求項１６記載の検出器。
【請求項１８】
各シンチレーション・ファイバーの表面と前記支持構造との間に反射性材料をさらに含む、
請求項１６記載の検出器。
【請求項１９】
放出されたシンチレーション光子を前記シンチレーション・ファイバーから前記光検出器に伝えるために前記シンチレーション・ファイバーの出力面と前記光検出器とを光学的に結合する柔軟な光ファイバーをさらに有する、
請求項１６記載の検出器。
【請求項２０】
メガボルトX線放射を生成する粒子加速器と；
前記メガボルトX線放射を使うことによる放射線療法での処置にかけられる患者またはオブジェクトを支持する被験体支持部と；
請求項１６記載の検出器とを有する、
放射線療法装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メガボルトX線放射を検出するための検出器および対応する方法ならびに放射線療法のための装置および対応する方法に関する。本発明は、特に、医療用線形粒子加速器によって生成されるX線放射の検出および画像案内される放射線療法に関する。
【背景技術】
【０００２】
癌治療の一つのアプローチは、高強度電子、光子、陽子またはハドロン・ビームによる治療に関わる外部ビーム・ラジオセラピーまたは放射線療法である。画像案内放射線療法（IGRT:  Image  Guided  Radiation  Therapy）では、周辺組織への線量を最小化しつつ腫瘍に送達される線量を最大化するという目標が、異なる複数の撮像モダリティーから抽出され、治療計画および検証作業フローに入力される情報によって可能にされる。
【０００３】
典型的には、新たに診断される癌患者全体の50%より多くが治療の主要構成要素として外部ビーム療法を必要とする。通常の外部放射線療法は、高強度電子ビームによって電子または光子の治療ビームを生成する医療用線形粒子加速器（LINAC）を用いて生成される放射に依拠する。線形加速器技法および制御における進展により、たとえば強度変調放射線療法（IMRT:  Intensity-Modulated  Radiation  Therapy）またはボリューム変調アーク療法（VMAT:  volumetric-modulated  arc  therapy）のような、腫瘍制御を最大化するとともに枢要領域および健全な組織へのダメージを最小化するよう設計された新たな治療戦略の登場が可能になった。しかしながら、こうした新たな治療手法によってもたらされる潜在的な臨床上の利点は、治療施行時の不十分な患者固定、セットアップ・エラーおよび検証によって損なわれることがある。周辺組織との関係における動きまたは腫瘍移動の発生により、治療の直前に治療検証および治療計画のステップを含めることが必要になる。
【０００４】
通常の光子ビームを用いた画像案内放射線療法では、ビーム監視および患者位置決めのための二つの主要な技法が導入されている。同じまたは修正された治療ビーム（すなわちLINACによって生成される放射）を使うメガボルト（MV:  megavoltage）撮像または追加的なX線ビームを使うキロボルト（kV:  kilovoltage）撮像である。LINACエネルギー・スペクトルは、キロボルトからメガボルト・エネルギー領域（6〜18MeV程度の終点領域）までの範囲である。光子の大半は実際には1MeV未満のエネルギーであるが、この型の放射を指すときに通例「メガボルト放射」という用語が使われる。よって、本願のコンテキストでは、メガボルトX線放射はkVおよびMV領域のエネルギーを指す。
【０００５】
多年にわたり、フィルムまたはアクティブ・マトリクス・フラットパネル・イメージャ（AMFPI:  active  matrix  flat  panel  imager）に基づくメガボルトの電子ポータル装置を使った撮像（EPDI）が伝統的に、フィールド配置の幾何学的検証および線量有効確認のための主要な技法であった。しかしながら、メガボルト・エネルギー光子での軟組織目標体積の位置の検証は、これらのエネルギーにおける光子減衰係数の非常に小さな差異のため、困難である。通常の2D撮像と並行して、円錐ビームCT（CBCT）に基づく3D撮像のための技法も実施された。過去には、平行または焦点を絞られた配位におけるセグメント分割された重いシンチレータ・パネルによってAMFPIの検出効率を改善するための解決策が提案されている。しかしながら、これらの解決策は通常、ビーム発散に起因する劣化した空間解像度という代償を伴う。
【０００６】
MV電子ポータル撮像に対する代替として、近年、オンボードkV撮像が軟組織および骨のコントラストを改善する方法として台頭し、現在のところ、目標体積および隣接する危険臓器の向上した局在化の見込みのため、IGRTについての主要なオプションの一つである。たいていの商用実装は、kV  X線源と、放射線写真およびX線透視のためのkV  X線投影画像の取得のために治療ヘッドに対して90°で取り付けられる対向するアモルファス・シリコンのフラットパネル・イメージャとに依拠する。kV  CBCTからの線量は幅広フィールドMVポータル撮像からの線量より低い。特に、通例コントラストが低くMVビームでの追加的な露出時間を必要とする解剖学的部位ではそうである。そのような検出器の一例が、Elekta  Synergyシステムにおいて使われており、アモルファス・シリコン・フラットパネル（RID1604、Perkin-Elmer  Optoelectronics社）によるGd2O2S:Tb（GOS）スクリーン読み出しに依拠する。それは、400マイクロメートルのピッチの1024×1024ピクセルのアレイとしてアドレッシングされる41×41cm2のアクティブ領域をもつ。パネルは、回転軸から約0.5メートルのところに位置され、画像は2.7Hzの固定フレーム・レートで捕捉される。より新たなシステムはCsIパネルを設置され、より高いフレーム・レートでの改善されたデータ収集をもたらす。
【０００７】
非特許文献１では、撮像のための修正された治療ビームを利用するIGRTアプローチが呈示される。LINACガントリー上に取り付けられるオンボードMV  AMFPI装置を使って2Dおよび3Dの軟組織コントラストをもつkV様の画像を提供するための撮像のために、既存の治療ビームが修正され、最適化される。治療のためには、フィールドを通じて一様な線量を達成するために平坦化フィルタが使用される。この平坦化フィルタは、高コントラスト画像のために本質的である低エネルギー光子を吸収する。撮像目的のためにこの平坦化フィルタを除去することによって、このアプローチは、ビーム中のまさにそうした低エネルギー成分を利用できるようにする。4MV程度のビームが典型的には使用される。さらに、撮像のために使われる特殊な炭素標的がエネルギー・スペクトルを、撮像のためにより好適なkV範囲にさらにシフトさせる。修正されたビームは通常のフラットパネル検出器をもって検出できる。しかしながら、撮像のためにビームを修正することが要求される。
【０００８】
特許文献１では、ドープされた光ガイドをもつ放射線検出器が開示されている。この検出器は、粒子線療法用途との関連で使うのに好適であり、入射放射線に暴露されるとシンチレーション光を生成する少なくとも一組のシンチレーション光ガイドを有する。それらの光ガイドは、横断方向の放射ビーム・プロファイルを検出するために、いわゆるハープ（harp）配位などアレイに配列される。
【０００９】
特許文献２では、放射のビームを発するよう構成された線形加速器と、前記線形加速器によって発された前記放射のビームをリアルタイムで検出するよう構成された線量計とを含む放射線療法システムが開示されている。線量計は、複数の独立な角度配向で前記ビームからの放射を捕捉するよう構成されたシンチレーション・ファイバーの少なくとも一つの線形アレイと、前記少なくとも一つの線形アレイに結合された検出システムとを含む。前記検出システムは、前記シンチレーション・ファイバーの出力を測定することによって前記放射のビームを検出するよう構成されている。
【００１０】
特許文献３では、X線放射源をもつ放射線療法機上で多葉コリメーターと一緒に使うためのフルエンス監視検出器が開示されている。フルエンス監視検出器は複数のシンチレーション光ファイバー、前記シンチレーション光ファイバーの対向する端部に結合されている複数の収集光ファイバーおよび前記収集光ファイバーに結合されている光検出器を含む。
【００１１】
特許文献４では、ポータル撮像のためのチェレンコフX線検出器が開示されている。この検出器は、多数の光ファイバーから構成される光ファイバー・テーパー（OFT）を含む。光ファイバー・テーパーとは、被覆ガラスもしくはポリマーでコーティングされた、たとえばシリカでできたコア材料をもつ光ファイバーのマトリクスである。光ファイバー・テーパー中の各光ファイバーは入射X線源と完全に整列しており、ファイバーの上部にはいるX線は同ファイバーの下部に向けてダイレクトに進む。
国際公開第00/29873号では、細長いシンチレーター要素の集合体を含む中性子検出装置が開示されている。シンチレーター要素の長手軸は高速中性子源のほうに向けられており、そのそれぞれはシンチレーション材料を含む。源から発する高速中性子は該シンチレーション材料と相互作用して検出可能な光を発することができる。この装置は、シンチレーター要素において生成された光を収集するための光検出器をも含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第2010/057500A1号
【特許文献２】米国特許出願公開第2012/0292517A1号
【特許文献３】米国特許出願公開第2012/0205530A1号
【特許文献４】米国特許出願公開第2007/0164225A1号
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Siemens  Healthcare  White  Paper:  "In-Line  kView  Imaging--The  new  standard  in  Image-Guided  Radiation  Therapy"
【非特許文献２】Chichester,  David  L.、"Comparison  of  BCF-10,  BCF-12,  and  BCF-20  Scintillating  Fibers  for  Use  in  a  1-Dimensional  Linear  Sensor",  IEEE  2012  Nuclear  Science  Symposium,  2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
メガボルトX線放射を検出するための検出器および対応する方法であって、特にMV電子ポータル撮像のために改善された検出効率をもつものを提供することが本発明の目的である。IGRTのための装置を提供することが本発明のさらなる目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第一の側面によれば、メガボルトX線放射を検出する検出器であって、入射メガボルトX線放射に応答してシンチレーション光子を放出する複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーを含むシンチレーターであって、前記複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーは無機のZ有効な材料を含み、メガボルトX線放射を放出する放射源の方向を向いている、シンチレーターと、前記複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーを支持し、その場に保持するための支持構造と、放出されたシンチレーション光子の空間強度分布を検出する光検出器とを有する検出器が提示される。
【００１６】
本発明のもう一つの側面によれば、メガボルトX線放射を生成する粒子加速器と、前記メガボルトX線放射を使った放射線療法での処置にかけられる患者またはオブジェクトを支持する被験体支持部と、本稿に記載されるメガボルトX線放射を検出する検出器とを有する放射線療法装置が提示される。
【００１７】
本発明のさらなる諸側面によれば、対応する方法が提示される。本発明の好ましい実施形態は従属請求項において定義される。特許請求される装置および方法が、特許請求される検出器や従属請求項で定義されるものと同様のおよび／または同一の好ましい実施形態をもつことは理解される。
【００１８】
本発明に基づく検出器は、主としてキロボルトX線放射の検出器のために最適化されている他の検出器に比較して、メガボルトX線放射の検出のために特に好適である。このコンテキストにおいて、メガボルトX線放射とは、LINACによって生成される、keVおよびMeV領域のエネルギーをもつ光子を含むことのできる放射をいう。そのような放射の検出の一つの特徴は、検出器が複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーを含むシンチレーターを有するということである。このシンチレーターにおいて、すなわちシンチレーター材料において、入射電離放射線、特にX線放射、メガボルト放射またはメガボルトX線放射に応答してシンチレーション光子が放出される。特に医療撮像においてX線放射の検出において使われる伝統的なシンチレーターはシンチレーション結晶、通例は無機結晶を利用する。そうした無機結晶は層状構造、すなわち平面状アレイまたは結晶のマトリクスに配列されていることがある。そのような層状構造の結晶とは異なり、本発明によれば、ヘビー・シンチレーション・ファイバーがシンチレーターに含まれる。この構成の一つの利点は、より厚いシンチレーション構造を構築することが可能になるということである。こうして、入射X線放射が高エネルギー、すなわちメガボルトX線放射であれば、吸収される放射の量が増大できる。より多くの量の放射が吸収されると、入射放射に対するより高い検出効率が達成できる。
【００１９】
本発明のコンテキストでは、ヘビー・シンチレーション・ファイバーとは好ましくは無機ファイバーをいう。しかしながら、プラスチックのシンチレーション・ファイバー、すなわちBCF-10、BCF-12、BCF-20（非特許文献２参照）のような、蛍光ドープ剤をドープされたプラスチックのコア材料をもつファイバーを利用することによって本発明の利点の少なくとも一部を実現することもできる。
【００２０】
互いとの関連でかつ光検出器との関連でシンチレーション・ファイバーの位置を保つために、検出器は、支持構造を有する。この支持構造が、入射X線放射がそれらのファイバーにはいれるようにする整列されたアレイまたは表面構造においてそれらのファイバーを配列することを許容する。
【００２１】
さらに、本検出器は、ヘビー・シンチレーション・ファイバーによって放出されたシンチレーション光子を検出し、それからこれらのシンチレーション光子の強度分布（空間的な強度分布）を導出することを許容する光検出器を有する。たとえばファイバーがアレイまたはマトリクス構造において支持される場合、各ファイバーは光検出器中の光感応性要素に結合されることができ、光検出器によって検出される強度分布は入射X線放射の強度分布と等価である。
【００２２】
ある実施形態では、支持構造は、ヘビー・シンチレーション・ファイバーの少なくとも一つの端部を挿入するための開口をもつ。こうして、ファイバーはその場に保持され、互いに対して、支持構造に対してまた光検出器に対して動けなくなる。これらの開口または穴は好ましくは、ヘビー・シンチレーション・ファイバーまたはヘビー・シンチレーション・ファイバーのバンドルの直径と同じ程度の直径をもつ。好ましくは、層状の支持構造が、支持構造における円筒形の穴の形の、支持構造に対してさまざまな角度をもつ諸開口のマトリクス・アレイを有し、それにより各穴（よって挿入されたシンチレーション・ファイバー）は放射源の方向を向く。放射源に対するファイバーのダイレクトなまたはほとんどダイレクトな配向は、最大量の放射が捕捉されることを許容する。シンチレーション・ファイバーの反対側は光検出器のほうに向けられ、そこでシンチレーション・イベント、すなわち入射X線のシンチレーション光子への変換がどの位置で（特にどのヘビー・シンチレーション・ファイバーで）起こったかが検出されることができる。開口はさまざまな長さ（または深さ）であることができ、たとえばシンチレーション・ファイバー全体ほど長くてもよい。
【００２３】
支持構造は種々の形で設計できる。支持構造を設計する一つの可能性は、たとえば支持構造と光検出器との間の機械的結合コンポーネントを提供することによって、シンチレーション・ファイバーを光検出器に直接接続するまたは取り付けることを許容するよう支持構造を設計するというものである。支持構造の一つの可能な形は、たとえば400×400mm2の大きな平面状または層状の構造であり、これは適切な2D光センサーによって読み出すことができる。たとえば、2D光検出器アレイが使われる場合、各シンチレーション・ファイバーが単一の光検出器要素に接続されることができる。あるいはまた、光分配が可能である。すなわち、あるファイバーからのシンチレーション光子が複数の光検出器要素に到達することができる。他の形も可能である。たとえば、開口中に挿入されたヘビー・シンチレーション・ファイバーがフォーカス配置になるような開口を提供するフォーカル形であり、一方、支持構造の反対側は単純であり光検出器、たとえばどのシンチレーション・ファイバーがシンチレーション光子の源であったかを判別することを許容する光検出器アレイまたは別の光学構造に簡単に結合されることができる。光検出器をファイバーに接続するための追加的な接続手段を使うことも可能である。
【００２４】
シンチレーション結晶と比較して、ヘビー・シンチレーション・ファイバーは簡単に、すべてのファイバーが単一の焦点に向かって配向されるようなフォーカス配置に配列されることができる。この焦点はたとえばX線放射源であることができる。各ヘビー・シンチレーション・ファイバーまたは各ファイバー・バンドルのこの個別の配位は、焦点を向くファイバーを固定するための開口を提供する支持構造を利用することによって可能になる。このように、これらの開口に挿入される単独の諸ファイバー、ファイバーの諸アレイまたはファイバーの諸バンドルがこの焦点のほうに向けて配向される。この実施形態は、比較的長いシンチレーション・ファイバーを使い、それにより高い検出効率を得ることを許容する。シンチレーション・ファイバーのバンドルが合同して支持構造によってその場に保持されることができるか、あるいは各シンチレーション・ファイバーが別個の支持構造によって保持されてアレイに配置されることができる。いずれの可能性も、単独の諸ファイバーまたはファイバー・バンドルを一つの焦点に向けてフォーカスすることを許容する。ただし、焦点は単一点源だけではなく、シンチレーターからある距離における球状体積であることもできる。シンチレーション・ファイバーをバンドルまたはアレイに配列することの一つの利点は、特定のシンチレーション・ファイバーの光検出器位置または光検出器要素へのより明瞭な割り当てができるということである。
【００２５】
本発明のある実施形態によれば、ヘビー・シンチレーション・ファイバーは無機のZ有効な材料、特にCe添加オルトケイ酸ルテチウムイットリウムLSO/LYSO、Ce添加またはPr添加ルテチウムアルミニウムガーネットLuAG:Ce/LuAG:Pr、Ce添加イットリウムアルミニウムペロブスカイトYAP:Ce、Ce添加オルトケイ酸イットリウムYSO:Ce、Tl添加ヨウ化セシウムCsI:Tl、ゲルマン酸ビスマス、PWO、BGOまたはGAGG:Ceであって単結晶またはセラミック配合でありルテチウムのような希土類材料をロードされているまたはされていないものを有する。
【００２６】
このコンテキストにおけるZ有効な（Z-effective）または高Zな材料は好ましくは、大きな原子番号（Z数）（＞50）をもつ原子を含む高密度材料（＞5g/cm3）をいう。無機のZ有効な材料は、ファイバーの効率的な製造を許容するマイクロ引き下げ法で製造されるのに特に好適である。そのような無機シンチレーション・ファイバーを製造するための代替的なオプションはセラミック成形であり、これはGAGGおよびルテチウム添加誘導体のようなセラミックガーネット・シンチレーターに非常に好適な技法である。そのような材料を使うことのもう一つの利点は、これらの結晶のいくつかが、誘起される放射線損傷に起因する光伝送または他の属性の損失をより長期間にわたって受けることなく、処置光子ビーム、すなわちメガボルト・ビームまたは高エネルギー・ビームからの放射線量に耐えることができるということである。この期間は十年にまでなることができる。現在のところ、マイクロ引き下げ技術は、200mmまでの有効長さおよび0.3から3mmの間の直径をもつZ有効なシンチレーション・ファイバー、すなわち大きなZ数をもつ材料からなるシンチレーション・ファイバーを成長させることを許容する。
【００２７】
もう一つの実施形態では、支持構造はヘビー・シンチレーション・ファイバーどうしの間および／または開口の内側表面上に反射性材料をも有する。この反射性材料は、シンチレーション・ファイバーにおいて生成されたシンチレーション光子がこのファイバーに保たれ、隣のファイバーに漏れないという効果をもつ。放出されたシンチレーション光子がファイバーを出て、光検出器に到達しないことも防止される。そのような漏れは、光収集効率の損失につながりうる。
【００２８】
一つの可能性は、反射性材料から支持構造を構築し、この反射性材料にシンチレーション・ファイバーを埋め込むというものである。それにより、シンチレーション光子は、それが生成されたファイバー中に反射して戻される。もう一つの可能性は、反射性材料を、シンチレーション・ファイバーをその場に保持する支持構造の開口の内側表面上にのみ堆積させる、あるいはさらには反射性材料をシンチレーション・ファイバー自身に堆積させるというものである。
【００２９】
もう一つの実施形態では、本検出器はさらに、ヘビー・シンチレーション・ファイバーをカバーする反射体、特にヘビー・シンチレーション・ファイバー上に堆積された反射性材料を有するまたはファイバー上にプラスチックもしくは金属プレートが置かれ、その上に反射性材料が堆積される。この反射性材料はシンチレーション・ファイバーの、放射源に向けられた側を覆う。上記のヘビー・シンチレーション・ファイバーどうしの間の反射性材料とは別に、シンチレーション光子が入射X線放射の入射側でシンチレーション・ファイバーから漏れるのを防ぐためにヘビー・シンチレーション・ファイバーを反射性材料で覆うことも有利である。X線がシンチレーション・ファイバーに当たりシンチレーション光子の放出がトリガーされる場合、このシンチレーション光子は放射方向にファイバーから漏れ出る、すなわち隣のファイバーに移行することができないばかりでなく、入射X線放射に向けられたシンチレーション・ファイバーの側で軸方向に漏れ出ることもできない。このことは、シンチレーション・ファイバー上に堆積される反射性層を追加的に使うことによって防止される。高い検出効率を得るために、光検出器の側でシンチレーション・ファイバーを出るシンチレーション光子をできるだけ多くもつことが望ましい。そのための一つの可能性は、ファイバーの動径方向の諸側面上の反射性材料とともに、X線放射源に向けられた軸側でヘビー・シンチレーション・ファイバーを覆う反射体を使うことである。この反射体または反射性材料が入射X線放射に対してできるだけ透明であれば有利である。
【００３０】
もう一つの実施形態によれば、本検出器はさらに、放出シンチレーション光子をヘビー・シンチレーション・ファイバーから光検出器に伝えるために、ヘビー・シンチレーション・ファイバーと光検出器との間に配置された光学層を有する。この追加的な光学層の主要な目的は、種々の形の光検出器をシンチレーション・ファイバーと一緒に使うことを許容することである。光学層を設けることにより、さまざまな形のシンチレーション・ファイバーおよび／または支持構造が、さまざまな形の光検出器と組み合わされることができる。特に、サイズの違いが補償されることができる。
【００３１】
ある実施形態では、この光学層は、光ファイバーまたは光学クラスの透明ファイバーを含む。これらのファイバーは、ヘビー・シンチレーション・ファイバーの光検出器との柔軟な接続を許容するために柔軟であることができる。あるいはまた、他の型の光ファイバーが可能である。たとえば、硬いファイバーまたはプラスチックの波長変換ファイバーであってシンチレーター化合物ではなく波長変換化合物をロードされているものがある。波長変換化合物は、シンチレーション光子を吸収して、光センサーのスペクトル応答（量子効率）により好適な、スペクトルの別の部分で光を再放出する（通例、青色光が吸収されて緑色光が再放出される）。ヘビー・シンチレーション・ファイバーのそれぞれを単一の光ファイバーまたは柔軟な光学クラスの透明ファイバーと光伝導性の糊によって接続することが特に有利である。各シンチレーション・ファイバーが光伝導性の糊で柔軟な光ファイバーに光学的に結合されているそのようなハイブリッド構成は、光検出器との接続が容易にされるという追加的な利点がある。
【００３２】
本発明のもう一つの側面では、すでに上述したように、放射線療法、特に画像案内される放射線療法のための装置が提示される。好ましくは、撮像および療法、すなわちオブジェクトまたは患者の処置のために同じ放射が使われ、それにより放射源が撮像と処置との間で修正されたりさらには交換されたりする必要がなくなる。
【００３３】
本装置はさらに、被験体支持部の上の患者またはオブジェクトのより大きなまたはより小さな領域を通過するために、生成されたメガボルトX線放射を拡大するまたは焦点を絞るためのビーム形成手段を有することがさらに可能である。さらに、本装置は、高Z制動放射標的を低Z標的（たとえば炭素）に交換し、それにより同じ粒子加速器に基づいて最適化された撮像ビームを生成することを許容してもよい。次いでこのビームは、本発明に基づく検出器によって検出されることもできるが、通例は低すぎるエネルギーのために療法のためには好適ではない。
【００３４】
本発明に基づく装置のある実施形態では、本装置は、同じメガボルトX線放射を使うことによる同時の処置および検出のために構成される。被験体支持部の上の患者またはオブジェクトの処置がメガボルトX線放射のビームによって実行されるとき、検出器は、患者またはオブジェクトを透過して検出器に到達する前記メガボルトX線放射の諸部分を同時に検出できる。こうして、処置または検出のいずれかを実行するために別個の撮像モダリティー、たとえばオンボードX線イメージャを使うまたはX線源を変更する他の装置に比べ、本発明に基づく装置は、同時に、患者を処置するとともに、処置ビームが患者の所望される面積または体積に案内されることを確証するためおよび必要であれば設定を修正するために、検出された放射から画像を生成することを許容する。この実施形態の一つの利点は、処置自身において使われるほかに追加の放射線量が使われる必要がないということである。
【００３５】
本装置のもう一つの実施形態では、粒子加速器が、被験体支持部の上の患者またはオブジェクトに処置線量よりも低い放射線量を送達するメガボルトX線放射の（短い）パルスを生成するよう構成され、検出器は、メガボルトX線放射の前記（短い）パルスを検出するよう構成される。たとえば、同時に患者またはオブジェクトを処置するとともに画像を生成することが望まれず、画像を生成することだけが望まれる場合には、本装置は、やはり同じ放射源、すなわち粒子加速器によって生成されるが通常の処置ビームより低いエネルギーをもつ短いパルスに基づいて画像を生成することを許容する。画像が必要とされる一つの可能なシナリオは、たとえば、被験体支持部の上の患者またはオブジェクトの初期位置決めのためでありうる。ひとたび正しい位置が確立され、検証されたら、処置が開始できる。処置の間、検出されたメガボルトX線放射から画像を同時に生成することによって、患者またはオブジェクトの位置変動が観察されることができる。もう一つの利点は、たとえば患者またはオブジェクトがその位置を変えた場合に、画像生成のために処置が中断される必要がないということである。さらに、安全上の理由で、処置が引き続き、患者またはオブジェクト内の所望される体積に適用されていることを定期的に確認することが必要とされることがある。最後に、患者のための放射線量が減らされるとしても、放射源は修正または交換される必要がない。
【００３６】
あるさらなる利点は、撮像および処置のために同じ放射を利用することにより、追加的な粒子加速器または他の放射生成装置が必要とされない。こうして、そのような装置の全体的なコストが削減できる。
【００３７】
特に医療放射線療法において使うためのメガボルトX線放射は好ましくは、粒子加速器によって、特に医療用線形粒子加速器（LINAC）によって生成される。生成されたX線放射は、放射線療法による処置を受ける患者またはオブジェクトを通過する。このために、この患者またはオブジェクトは、患者またはオブジェクトをある位置、すなわち処置位置に保持することを許容する被験体支持部によって支持される。患者またはオブジェクトを通過した後、放射は上記のように検出器によって検出される。放射線療法では、特に画像案内される放射線療法では、処置の継続時間全体にわたって、処置放射、すなわち処置ビームを処置を受けるオブジェクトまたは患者の特定の面積または体積に向けることが重要である。被験体支持部の一つの役割は、処置全体にわたって患者またはオブジェクトを同じ位置に保つことである。放射線療法のための他の装置に比べ、本発明に基づく装置は、処置を受けている間の被験体支持部の上の患者またはオブジェクトの画像を生成することを許容する。
【００３８】
メガボルトX線放射は、拡大されたビーム、すなわち被験体支持部の上の患者またはオブジェクトのより大きな体積を通過するビームの形で放出されてもよく、それによりより大きな領域の画像が生成されることができる。あるいはまた、メガボルトX線放射は焦点を絞られたビームの形で放出されてもよく、それにより放射線療法を受ける患者またはオブジェクトにおける特定の面積または体積に送達される線量が増大できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
本発明のこれらおよびその他の側面は、以下に述べる実施形態を参照することから明白となり、明快にされるであろう。
【図１】MV撮像のための種々の結晶シンチレーター構成を示す図である。
【図２】本発明に基づく検出器のある実施形態を示す図である。
【図３】ハイブリッド・シンチレーション光ファイバーの概略図である。
【図４】本発明に基づく検出器のもう一つの実施形態を示す図である。
【図５】本発明に基づく検出器の簡略化された斜視図である。
【図６】本発明に基づく画像案内される放射線療法のための装置のある実施形態を示す図である。
【図７】本発明に基づくX線放射を検出する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
IGRT技法に関わる主要な懸念の一つは、kV、MV、CBCTまたはポータル撮像の反復されるまたは逐次的な使用の結果として患者が受ける追加的な線量である。現在のところ、CT撮像手順は、放射線療法計画のためのいくつかの画像シーケンスを取得することを必要とする。関連するMV検証撮像手順と一緒になって、これは、CT撮像フェーズのための1〜40mGyおよび検証フェーズのための10〜20mGyの、さまざまな枢要構造における吸収線量を伴う。他方、IGRTにおけるCBCTは、標的／危険臓器のセットアップおよび視覚化をサポートするために、フラクション毎に患者の画像を得ることを許容する。このアプローチの問題の一つは、たとえば骨盤領域における典型的なkV  CBCT撮像プロトコルは、スキャン当たり30mGyの患者表面線量につながりうるということである。毎日（40フラクション）撮像を必要とするオンライン補正プロトコルまたは臨床研究／療法の場合、全表面線量は2Gyを超えることがある。すなわち、すでに皮膚レベル放射線誘起損傷の閾値を超えている。
【００４１】
したがって、またkVおよびMVオンボード撮像を伴うIGRT手順に関わる追加的線量の懸念のため、低線量での軟組織視覚化のために必要とされる全線量を下げる技法が必要とされている。しかしながら、MV領域では、通常のMV  AMFPIは放射ビーム強度の数パーセント（2〜3%）という非常に低い量子効率（DQE）をもたらす。これは、MVエネルギー（たとえば6MV）ではX線検出器のX線減衰が限られていることの結果である。そのような検出器は典型的には1mmの厚さのCu板およびGd2O2S:TbまたはCsIスクリーンからなる。より高い光子ビーム・エネルギー（15〜20MVまで）ではDQEはさらに低下する。
【００４２】
したがって、MV  AMFPIでの非常に低い量子効率を改善することは、臨床的に受け入れ可能な線量で実行されるMV円錐ビーム計算機断層撮影（MVCT）での撮像パフォーマンス、線量低減および改善された軟組織可視化に対する主要な改善につながりうる。
【００４３】
図１は、この問題を解決するための可能なアプローチを示している。図１のａに示されるように、セグメント分割されたシンチレーター１が放射源５からの入射X線放射３を検出するために使用できる。シンチレーター１は、シンチレーションの光学的広がりを制限する隔壁材料によって分離されたシンチレーション結晶７の形の高アスペクト比要素の二次元材料からなる。そのような改良は、画像当たり一つのビーム・パルスまでの非常に低い線量での高品質ポータル画像の取得を可能にしうる。しかしながら、図１のｂに示されるように、この技法は、DQEの増大がセグメント分割されたシンチレーター１における各ピクセル７の厚さを増すことによってのみ可能であるという欠点をもつ。これは、入射光子ビームの発散する性質のため、著しいぼけを導入する。
【００４４】
二つの解決策がこの制限を回避する助けとなりうる。図１のｃに示されるように、諸シンチレーター・ピクセル７は、放出点のほうに向けられた柔軟な構造９にわたって配置されることができる。あるいはまた、図１のｄに示されるように、種々のサイズの台形のシンチレーション結晶７が使用されることができる。主要な欠点は、光信号を結晶要素から光センサー・アレイに輸送する効率的な光学結合戦略か、あるいは検出器を入射ビームに焦点が合わされた状態に維持するために多数の異なる形の結晶かのいずれかが必要とされるということである。したがって、いずれのアプローチも、通常、センサーの高い製造コストにつながる。
【００４５】
本発明に基づいて提案されるこれらの問題への解決策は、平面状またはフォーカス配置で配列された、ヘビーな、すなわち高Z材料のシンチレーション・ファイバーの使用である。このアプローチの一つの利点は、図１のｂに示したような解決策に影響する焦点収差効果を受けることなくDQE＞10%をもつ長いファイバーが使用できるため、患者に送達される放射線量が軽減できることである。
【００４６】
図２は、本発明に基づく検出器１１ａの第一の実施形態の概略図である。検出器１１ａは、シンチレーター１２を有する。シンチレーター１２では、ヘビー・シンチレーション・ファイバー１３（すなわち、高Zの無機ファイバー）が使用される。そのようなファイバー１３は、マイクロ引き下げ法またはセラミック成形プロセスのような好適な製造プロセスにおいて生産されることができる。画像面上での高いピクセル粒度（たとえば数百ミクロンから数ミリメートル）を保ちつつ単一の固定フィールド照射に適合する大面積検出器（たとえば40×40cm2）を構築するために、ファイバー１３は諸バンドルにグループ化され、配列されることができる。シンチレーター面の粒度は、異なるファイバー直径を使うことでカスタマイズできる。これにより、特定の用途に依存して異なる2D光センサー・アレイを使うことができる。
【００４７】
ヘビー・シンチレーション・ファイバー１３は、支持構造１５によってその場に保持される。この支持構造１５は好ましくはヘビー・シンチレーション・ファイバー１３の少なくとも一端を挿入するための開口１６を有する。支持構造１５における開口１６、すなわち穴は、一端が開口に挿入されたファイバー１３（または検出器の別の実施形態ではファイバーのバンドル）が放射源（図示しないが、入射放射３によって示される）の方向に配向されるよう、放射源に対して向けられることができる。このように、シンチレーション・ファイバー１３をその場に保持することとは別に、この支持構造１５は、各シンチレーション・ファイバー１３に個々の配向を与えることも許容する。この個々の配向は、たとえば、フォーカス配置のシンチレーター１２、すなわち単独の諸シンチレーション要素（結晶、ファイバーなど）がみなある点または焦点（たとえば放射源）のほうに向けられているシンチレーター１２を構築することを許容する。これは、台形の各シンチレーション結晶を個々に製造する必要なしに可能である。開口１６または反射体小孔は、ファイバー１３のための機械的な支持を与え、ファイバー１３をビーム源、特に点源と整列された状態に保つ。支持構造１５の厚さおよび開口１６の長さ／深さは可変であってもよく、たとえばファイバー１３の全長またはその一部のみを受け入れることができる。好ましくは、ヘビー・シンチレーション・ファイバー１３はアレイ、すなわち2D層状配置に配列され、各ファイバー１３は個々に点源に向けられる。
【００４８】
検出器１１ａはさらに、放出されたシンチレーション光子の空間的な強度分布を検出するための光検出器１７を有する。この光検出器１７は好ましくは、入射光子の電荷分布への変換を許容する光感応性要素１９の1Dまたは2Dアレイを有する。図２はさらに電気的相互接続２１およびデータ制御およびサポート電子回路２３を示している。これは、光検出器１７によって検出された電荷分布を読み出し、さらに処理するために使用できる。
【００４９】
支持構造１５は好ましくは、隣り合うファイバー間の光学的隔離のために、ヘビー・シンチレーション・ファイバー１３どうしの間および／または開口１６の内側表面上に反射性材料をもつ。この反射性材料は支持構造１５に含まれる（すなわち、支持部１５自身が反射性材料からできている）、ヘビー・シンチレーション・ファイバー１３が挿入される開口１６の内側表面上に堆積される、あるいはヘビー・シンチレーション・ファイバー１３自身に堆積されることができる。この反射性材料の一つの効果は、ヘビー・シンチレーション・ファイバー１３において生成され、光検出器１７に伝えられるシンチレーション光子の割合を増大させることができるということである。反射性材料がなければ、あるシンチレーション・ファイバーにおける生成されたシンチレーション光子は、検出されるまたは全く検出されることなくシンチレーター１２を出る前に、隣のファイバーに移行することができる。ファイバー１３間に反射性材料を設けることによってシンチレーション光子をファイバーに制約することは、このように、検出効率を高め、および／またはより高い精度を与えることができる。より多量のシンチレーション光子が、それが生成されたシンチレーション・ファイバーの中または端で検出されるからである。
【００５０】
検出器１１ａが任意的に、入射X線放射３に向けられた側でヘビー・シンチレーション・ファイバー１３を覆う反射体２５を有することがさらに可能である。この反射体２５は、たとえば、ファイバーの上部に堆積された反射性材料によって、あるいは検出器１１に、特にシンチレーター１の支持構造１５に取り付けられた（たとえば銅またはアルミニウムを含む）金属板によって表わされることができる。反射体２５は、シンチレーション・ファイバー１３間の反射性材料と同様の機能をもつ。あるファイバーにおける生成された光子は、入射する放射の方向にファイバーから出て行くことを防止される。こうして、反射体２５は好ましくは、入射するメガボルトX線放射３にとっては透明であるが、生成されるシンチレーション光子にとっては反射性である。いくつかのアプリケーションについては、反射体２５は、散乱放射を吸収する金属板によって実現されることができ、光学的反射体としてはたらくほかに構築〔ビルドアップ〕層としてはたらく。シンチレーション・ファイバー間の反射性材料およびファイバーの上部の反射体２５によって、ファイバー１３において生成されたシンチレーション光子の高い割合が、ファイバー１３に制約され、光検出器によって適切に検出されることができる。
【００５１】
さらに、任意的に、シンチレーター１２と光検出器１７との間に光学層２７が含まれることができる。この光学層２７は放出されたシンチレーション光子をヘビー・シンチレーション・ファイバー１３から光検出器１７に、特に光感応性要素１９に伝える。
【００５２】
本発明に基づく検出器のある好ましい実施形態では、400または800μmの直径のヘビー・シンチレーション・ファイバーが、百または数百平方マイクロメートルの光感応性要素を有する単一の半導体AMFPIデバイスにマッピングされる。該AMFPIデバイスは特定の取得フレーム・レートで光子計数または積分モードで機能する、すなわち要素毎かつ時間期間毎にシンチレーション光子を計数する。典型的なAMFPIデバイスはたとえば40×40cm2の面積をもつことができ、たとえば各ピクセルが400μm×400μmの面積をカバーする1024×1024の光感応性要素（ピクセル）のアレイまたは各ピクセルが800μm×800μmの面積をカバーする512×512のアレイを有することができる。他のピクセル・サイズ、ピクセル数または面積も可能である。データ制御およびサポート電子回路２３は、データ読み出し、シリアル・フォーマット、データ伝送および制御を提供する耐放射線性のあるFPGAを有していてもよい。
【００５３】
あるいはまた、光学層２７は、シンチレーション光子をシンチレーター１２から光検出器１７に伝えるために、（図４に示されるように）光ファイバー、特に柔軟な光ファイバー（標準的な光ファイバー）を有していてもよい。
【００５４】
図３は、ヘビー・シンチレーション・ファイバー１３が光伝導性の糊３３によって光ファイバー３１に接着されたものを有するハイブリッド・シンチレーション光ファイバー２９を示している。ハイブリッド・シンチレーション光ファイバー２９を支持構造１５の開口１６中に挿入することも可能である。この実施形態では、開口１６の内側表面上に堆積される反射性材料１８が示されている。あるいはまた、支持構造１５自身を反射性材料から構築することが可能であろう。このように、光ファイバー３１は光伝導性糊３３と一緒になって、図示した実施形態における光学層２７を表わす。光学層２７についての他の可能性と比較して光ファイバー３１を利用することの一つの利点は、ヘビー・シンチレーション・ファイバー１３と光検出器１７の間の柔軟な接続が提供されることができるということである。もし図３に示されるようにある光ファイバー３１がシンチレーション・ファイバー１３に、たとえば光伝導性糊３３によって直接接続されている場合、シンチレーション・ファイバー１３を2D光センサー・アレイ、すなわち光検出器１７に結合するのは特に容易になる。
【００５５】
図４は、そのようなハイブリッド光シンチレーション・ファイバー２９を有する本発明に基づく検出器１１ｂのさらなる実施形態を示している。ファイバーは支持構造１５の開口１６中に挿入され、それによりその場に保持されている。ファイバー２９は、すべてのファイバー２９が仮想的な点源（図４には示されない放射源）に向けられて、アレイにおいてフォーカス配置に配列されている。ヘビー・シンチレーション・ファイバー１３またはハイブリッド・シンチレーション光ファイバー２９を諸ファイバー・バンドル（図示せず）において配置することも可能である。これは、たとえばより少数の組立パーツのため、より効率的な製造プロセスを許容する。次いで、各ファイバー・バンドルが点源、すなわち放射源に向けられる。
【００５６】
各ハイブリッド・シンチレーション光ファイバー２９は、たとえば光学（光伝導性）糊３３の層によって、柔軟な光ファイバー３１に結合されたヘビー・シンチレーション・ファイバー１３を有する。各光ファイバー３１は、たとえばやはり光学糊３４の層を使うことによって、光検出器１７内の単一の光感応性要素１９に結合されることができる。あるいはまた、一つの光ファイバー３１内のシンチレーション光子をいくつかの光感応性要素によって、すなわち光検出器１７を光分配配位で利用して、検出することも可能であろう。
【００５７】
そのようなハイブリッド光シンチレーション・ファイバー２９の主たる利点は、シンチレーター１２の光検出器１７との結合が柔軟であるということである。この柔軟性はたとえば、異なるサイズのシンチレーター１２および光検出器１７を使うことを許容することができる。また、光検出器１７の設計を変更する必要なしに、シンチレーション・ファイバー１３の配向を調整することが可能である。これは、ファイバー１３が単一の点源に向けられる、すなわちフォーカス配置で配列される場合に特に有用である。上記で概説したように、これは、より厚いシンチレーション構造を利用することにより、高エネルギー、すなわちメガボルトX線放射についての検出効率を高めることを許容する。
【００５８】
図５では、メガボルトX線放射を検出するためのそのような検出器１１ｃのある実施形態の簡略化された斜視図が示されている。ヘビー・シンチレーション・ファイバー１３の一方の側が放射源からやってくる入射X線放射に対して開いていることが見て取れる。その中のヘビー・シンチレーション・ファイバー１３は好ましくはフォーカス配置になっている。任意的に、放射源に向けられた側でヘビー・シンチレーション・ファイバー１３をカバーするために反射体（図５には示さず）が使用されることができる。光検出器１７によって検出されることなくこの側でファイバー１３を出て行こうとする放出されたシンチレーション光子を反射するためである。読み出しおよびサポート電子回路２３は通例、検出器１１ｃの、放射源に向けられていない側に取り付けられる。
【００５９】
図６では、本発明に基づく放射線療法３５のための装置が概略的に示されている。まず目に付くところでは、この装置はメガボルトX線放射を生成するための粒子加速器３７を有している。この粒子加速器は好ましくは、荷電粒子を線形のビームラインに沿った一連の振動する電位にかけることによって速度を増す、医療用の線形粒子加速器（LINAC）である。LINAC  ３７を用いて生成されたX線放射３、すなわち処置ビームは、次いで、放出されて、処置を受ける被験体またはオブジェクト内の処置領域に向けられる。被験体支持部の上の患者またはオブジェクトによって観察される放射３の特定の放出点が放射源５と称されることができる。
【００６０】
本装置はさらに、メガボルトX線放射を使った放射線療法による処置にかけられる患者またはオブジェクトを支持する被験体支持部３９を有する。さらに、本発明に基づく、メガボルトX線放射を検出するための検出器１１が含まれる。特に、この検出器１１は、放射線療法において患者またはオブジェクトの処置のために使われる高エネルギーの、すなわちメガボルトのX線放射を検出することを許容する。
【００６１】
本装置はまた、被験体支持部３９の上の患者またはオブジェクトのより大きなまたはより小さな面積を通過するために、生成されたメガボルトX線放射３を拡大するまたは焦点を絞るためのビーム形成手段４１を有していてもよい。これらのビーム形成手段４１は、撮像のためまたは処置のために最適化されるために、X線放射ビームの形状に影響するために使われることができる。
【００６２】
上記で説明したような放射線療法は、しばしば癌療法において使用される。通例、放射線療法のための装置３５は、放射源５を特定の角度で回転させることを許容し、処置ビームを処置を受ける患者またはオブジェクト内の異なる面積または体積に適用することを許容する。処置のためおよび撮像のために同じ放射を使うことの一つの利点は、追加的な放射源（たとえば第二の放射源）が必要とされず、装置コストが軽減できるということである。さらに、一つの放射生成装置が含められるだけでよいので、放射線療法のための装置３５の構築が容易にされうる。さらにまた、処置ビームの方向と直交する別個の撮像モダリティーを有する放射線療法のための装置に比べて、撮像方向が処置方向と平行であれば、処置を受ける患者またはオブジェクト内の処置フラクションの提供される画像の解像度が通例、より高くなる。
【００６３】
本発明に基づく放射線療法のための方法のある実施形態が図７に示されている。ステップS12では、通例、患者の解剖学的情報に基づいて事前に計算された処置計画に従って、メガボルトX線放射が粒子加速器によって生成される。ステップS14では、前記メガボルトX線放射を使った放射線療法での処置を受ける患者またはオブジェクトが支持される。ステップS16において、メガボルトX線放射は、複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーを含むシンチレーターにおいてシンチレーション光子の放出を誘起する。これらのファイバーは、ステップS18において、放射侵襲の間、その場に保持される。次いで、ステップS20において、放出されたシンチレーション光子の空間的な強度分布が光検出器を用いて検出される。再構成された画像または投影は、LINACからの照射場が見た人体の表現を生成する再構成ソフトウェアへの入力として使われることができる。次いでこの表現は、処置計画と比較されることができ、患者セットアップの間に導入された逸脱が同定され、逸脱がある閾値より大きければ修正されることができる。
【００６４】
本発明のさらなる諸側面によれば、上記の方法の段階の部分集合だけを利用することも可能である。
【００６５】
本発明について図面および上記の記述において詳細に図示し、記述してきたが、そのような図示および記述は、制約ではなく、例解または例示するものと考えられるものである。本発明は開示された実施形態に限定されるものではない。図面、本開示および付属の請求項を吟味することにより、開示された実施形態に対する他の変形が特許請求される発明を実施する際に当業者によって理解され、実施されることができる。
【００６６】
請求項において「有する／含む」の語は他の要素やステップを排除するものではなく、単数形の表現は複数を排除するものではない。単一の要素または他のユニットが請求項に記載されるいくつかの項目の機能を充足してもよい。ある種の施策が互いに異なる従属請求項において記載されているというだけの事実がそのような施策の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
【００６７】
請求項に参照符号があったとしても範囲を限定するものと解釈すべきではない。
いくつかの態様を記載しておく。
〔態様１〕
メガボルトX線放射を検出する検出器であって、
・入射メガボルトX線放射に応答してシンチレーション光子を放出する複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーを含むシンチレーターであって、前記複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーはメガボルトX線放射を放出する放射源の方向を向いている、シンチレーターと；
・前記複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーを支持し、その場に保持するための支持構造と；
・放出されたシンチレーション光子の空間強度分布を検出する光検出器とを有する、
検出器。
〔態様２〕
前記支持構造が、前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーの少なくとも一つの端部を挿入するための開口を有する、態様１記載の検出器。
〔態様３〕
前記支持構造が、前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーを、一つまたは複数のバンドルにおいておよび／またはアレイにおいて、ある焦点のほうを向くよう配向されるように保持する、態様１記載の検出器。
〔態様４〕
前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーは無機のZ有効な材料、特にCe添加オルトケイ酸ルテチウムイットリウム、LSO/LYSO、Ce添加またはPr添加ルテチウムアルミニウムガーネット、LuAG:Ce/LuAG:Pr、Ce添加イットリウムアルミニウムペロブスカイト、YAP:Ce、Ce添加オルトケイ酸イットリウム、YSO:Ce、ゲルマン酸ビスマス、PWO、BGOまたはGAGG:Ceであって単結晶またはセラミック配合でありルテチウムのような希土類材料をロードされているまたはされていないものを有する、態様１記載の検出器。
〔態様５〕
前記支持構造が前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーどうしの間および／または前記開口の内側表面上に反射性材料を有する、態様１記載の検出器。
〔態様６〕
前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーをカバーする反射体、特に前記ヘビー・シンチレーション・ファイバー上に堆積された反射性材料を有する、態様１記載の検出器。
〔態様７〕
放出されたシンチレーション光子を前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーから前記光検出器に伝えるために前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーと前記光検出器との間に配置された光学層をさらに有する、態様１記載の検出器。
〔態様８〕
放出されたシンチレーション光子を前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーから前記光検出器に伝えるために前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーと前記光検出器との間に配置された光ファイバーをさらに有する、態様１記載の検出器。
〔態様９〕
前記光ファイバーが、前記ヘビー・シンチレーション・ファイバーの前記光検出器との柔軟な接続を許容するよう柔軟である、態様８記載の検出器。
〔態様１０〕
各ヘビー・シンチレーション・ファイバーが光伝導性糊によって光ファイバーに接続されている、態様８記載の検出器。
〔態様１１〕
・メガボルトX線放射を生成する粒子加速器と；
・前記メガボルトX線放射を使うことによる放射線療法での処置にかけられる患者またはオブジェクトを支持する被験体支持部と；
・態様１記載のメガボルトX線放射を検出する検出器とを有する、
放射線療法装置。
〔態様１２〕
同じメガボルトX線放射を使うことによる同時の処置および検出のために構成されている、態様１１記載の装置。
〔態様１３〕
前記粒子加速器が、前記被験体支持部の上の患者またはオブジェクトに処置線量よりも低い放射線量を送達するメガボルトX線放射のパルスを生成するよう構成されており、前記検出器が、メガボルトX線放射の前記パルスを検出するよう構成されている、態様１１記載の装置。
〔態様１４〕
メガボルトX線放射を検出する方法であって、
・入射メガボルトX線放射に応答して複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーを含むシンチレーターでシンチレーション光子を放出することであって、前記複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーはメガボルトX線放射を放出する放射源の方向を向いている、ことと；
・前記複数のヘビー・シンチレーション・ファイバーを支持し、その場に保持することと；
・光検出器により、放出されたシンチレーション光子の空間強度分布を検出することとを含む、
方法。
〔態様１５〕
放射線療法のための方法であって、
・粒子加速器によって生成されたメガボルトX線放射を放出することと；
・前記メガボルトX線放射を使うことによる放射線療法での処置にかけられる患者またはオブジェクトを支持することと；
・態様１４記載の方法により前記メガボルトX線放射を検出することとを含む、
方法。
【図１ａ】
0006310551.tif 000002
【図１ｂ】
0006310551.tif 000003
【図１ｃ】
0006310551.tif 000004
【図１ｄ】
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【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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