(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電離放射線量の二次元分布を少なくとも１ｍｍの空間分解能で測定するための方法であって、
測定フィルムを形成するために、放射線感受性フィルムをあるパターンの電離放射線に曝露するステップと、
較正フィルムを形成するために、放射線感受性フィルムの領域を、複数の既知の線量の電離放射線に曝露するステップと、
デジタルイメージを生成するために、すべての前記曝露されたフィルムを、未露光の放射線感受性フィルムと共に一回でスキャンするステップと、
前記未露光フィルム、および、異なる既知の線量に曝露された前記較正フィルムに対応する前記デジタルイメージの領域を測定するステップと、
前記領域で測定された応答を前記既知の線量に関連付けるステップと、
前記測定フィルムに対応する前記デジタルイメージの値をスキャナ応答値から線量値へと変換するために、前記関連付けを用いるステップと
を含み、
前記放射線感受性フィルムのすべてが同じ種類のフィルムである方法。
【請求項２】
前記デジタルイメージが多様な応答チャンネルで提供され、スキャナ応答から放射線量値への測定フィルムイメージの前記変換は、前記線量値と、前記較正フィルムの多様な前記スキャナ応答値との間の前記関連付けを用いて実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記放射線感受性フィルムがラジオクロミックフィルムである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ラジオクロミックフィルムがジアセチレンを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
較正フィルムの数が１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
較正フィルムの数が２つである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
較正フィルムの数が１つで、かつ、較正された線量値の数が１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
較正フィルムの数が２つで、かつ、較正された線量値の数が２つである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記スキャンするステップがフラットベッドスキャナを利用する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１０】
前記スキャナが、赤色測定チャンネル、緑色測定チャンネル、および青色測定チャンネルを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記放射線感受性フィルムの空間分解能が少なくとも０．１ｍｍである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１２】
前記放射線感受性フィルムの空間分解能が少なくとも０．０１ｍｍである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記放射線感受性フィルムの空間分解能が少なくとも０．００１ｍｍである、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線感受性フィルムの線量測定のための効率的な方法に関し、詳細には、電離放射線量の分布を測定するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療は、隣接組織に対する放射線曝露を最小限に抑えながら照射してがん細胞を選択的に破壊するための方法として、長年用いられてきた。放射線治療の効果は、組織腫瘤内に蓄積された吸収線量またはエネルギー量に依存する。吸収線量は、典型的には、センチグレイすなわちｃＧｙの単位で測定される。
【０００３】
放射線検出媒体が、患者が放射線治療の間に受ける放射線の量と位置とを決定するために用いられ得る。特に有用なのは、ある領域にわたって放射線量を決定できる二次元の放射線検出媒体である。例として、Ｘ線写真フィルム、ラジオクロミックフィルム、蛍光板、ダイオードまたは電離箱の二次元アレイなどがある。放射線検出媒体は、典型的には、放射線曝露の度合いに応じて体系的に変化する応答性を有している。電離放射線への曝露の後、Ｘ線写真フィルムおよびラジオクロミックフィルムなどの放射線検出媒体は、典型的には、放射線量に比例して体系的に変化する光透過率または光学密度を有している。曝露された放射線検出媒体の光透過率または光学密度を測定することによって放射線感受性フィルムを較正することで、吸収線量を間接的に測定できる。
【０００４】
ラジオクロミックフィルムは、放射線量測定を実施するために、医学物理学者によって広く用いられている。フィルムは、少なくとも０．０２５ｍｍのレベルまで達するその並外れた空間分解能のため、放射線量測定を実施するための「価値基準（ｇｏｌｄ  ｓｔａｎｄａｒｄ）」として広く認識されている。このような高い分解能は、電離箱、ダイオード、およびＴＬＤを含む他の測定モダリティでは不可能である。これらの他の技術は、１ｍｍ以上の粗さの範囲の空間分解能に限定されている。ラジオクロミックフィルムの別の利点は、吸着された放射線量が、組織によって吸着される線量を正確に反映するその組織等価性である。
【０００５】
放射線検出媒体用の較正曲線は、線形加速器、または、ある範囲の既知の線量レベルを発生させることができる同様のデバイスを用いて、検出媒体の１つまたは複数の領域を異なる既知の量の放射に曝露することによって、しばしば準備される。よく用いられる別の方法は、検出手段を連続して変化するレベルの線量に曝露することである。これは、連続して厚さの変化する楔状の材料を、放射線源と検出媒体との間に配置することによって行うことができる。代替で、放射線感受性媒体が、曝露されるときにビームに対して平行な平面にあるように、２つのブロックの間に挟まれて位置付けられてもよい。この構成では、放射線感受性媒体に加えられた線量が、ブロックの上面から下方へと深く成るにつれて連続して減少する。この種類の曝露は、深部線量測定としばしば称される。典型的には、較正曲線は、多くの異なる線量レベルについて放射線感受性媒体の応答を測定することによって生成される。放射線フィルムの場合では、多くの異なる放射線量レベルについて媒体の光透過率または光学密度を測定することが一般的である。
【０００６】
現在まで、電離箱およびダイオードのアレイの使用に対して、ラジオクロミックフィルムの線量測定の欠点は、時間効率が悪いことである。例えば、電離箱またはダイオードのアレイを備える市販のデバイスは、線形加速器によって施療される強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ）計画を実証するために一般的に用いられる。線形加速器のアレイデバイスの設定、測定の実施、測定値の治療計画との比較、そしてデバイスの片付けに必要な時間は、３０分から４０分間程である。これに加えて、アレイの較正のためのオーバーヘッドがある。しかしながら、このオーバーヘッドは、アレイが数カ月ごとに一回しか較正されなくてもよく、その間に数十の検証測定が行われることになるため、小さいものである。
【０００７】
多くの理由ため、ラジオクロミックフィルムを用いて同様の測定をすることは、非常に長い時間を必要としてきた。また、フィルムの使用は他の不便さももたらしてきた。第１に、ラジオクロミックフィルムの較正は、新たな生産ロットのフィルムが新たな較正を必要とする点において、非効率であり得る。−  フィルムをＩＭＲＴ計画に対して設定および曝露するために必要とされる時間は、アレイデバイスに対して必要とされる時間より短い。しかしながら、フィルムが一度曝露されると、フィルムはフィルムデジタイザでスキャンする必要があり、そして、スキャンデータは、測定結果を生成するために処理される必要がある。通常、フィルムを用いる測定は、複数回のスキャンを必要とし、それに加えて、較正フィルムの曝露後時間に対応する十分に調節された曝露後時間でスキャンを行われなければならない。曝露後時間の制約は、曝露によって開始された重合反応が、曝露の後に、時間と共に小さくなる速度で続いていくという事実のためである。実際の問題として、これは、曝露とスキャンとの間に数時間が経過することを意味し、相当の不便な時間の遅れの後にしか測定の結果が利用可能にならないことを意味する。全体として、フィルム測定に必要とされる時間は、アレイデバイスで測定を行うために必要とされる時間の３倍程になる可能性がある。
【０００８】
上記で示唆したように、単一の電離箱またはダイオードの空間分解能は１ｍｍ程であるが、アレイデバイスは、典型的には４００〜１０００ｃｍ２といった大きな領域を対象とするために、何百または何千といったデバイスを備えることができ、個々のセンサを５〜１０ｍｍ離すことができ、アレイデバイスの空間分解能を大幅に小さくできる。これらのデバイスが１ｍｍまたはより優れた分解能で計算された治療計画を実証するために用いられるため、アレイデバイスは、その機能にとって十分ではない。
【０００９】
１ｍｍより優れた大きさの程度の空間分解能を有するため、ラジオクロミック線量測定フィルムは、使用するのがより便利でより早ければ、線量の測定および放射線治療の治療計画の実証にとって最適な選択であり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０２１３３６２号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／０１２９７５９号
【特許文献３】米国特許第５，４２０，０００号
【特許文献４】米国特許第４，９７０，１３７号
【特許文献５】米国特許第４，７３４，３５５号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本出願は、放射線感受性媒体、具体的には、ラジオクロミックフィルムを用いることの利便性に対処しており、放射線感受性フィルム線量測定の過程を多くの方法で速くするために、放射線感受性フィルム材料および適用方法を提供する。ある実施形態によれば、本明細書に説明された方法は、ラジオクロミックフィルムの線量較正に必要とされるオーバーヘッドを低減でき、測定に必要とされるフィルムの量を最小限にでき、フィルムデジタル処理に必要とされるスキャンの回数を最小限にでき、フィルムデジタイザのスキャンごとのばらつきの影響を最小限にでき、フィルムデジタル処理における周囲温度のばらつきの影響を排除でき、および／または、ラジオクロミックフィルムにおける、曝露後の変化によるフィルムスキャンに対する曝露後時間の制限を除去できる。全体として、本明細書に説明された材料および方法は、高い空間分解能という重要で際立った利点を備えるが、電離箱およびダイオードのアレイデバイスに匹敵し、同様の利便性および速さを有するフィルム線量測定過程を、もたらすことができる。
【００１２】
一態様では、本出願は、ある種類の放射線検出媒体用にあらかじめ決定された較正を利用して、後の測定において線量レベルを決定する。較正関係を生成するための一方法は、各々の曝露位置が既知の放射線量レベルに対応する放射線検出媒体の位置を、複数の既知の放射線量レベルに曝露することと、曝露した各々の位置の光学密度または透過率を測定することと、放射線量レベルおよび測定された密度について対とされたデータ値のアレイを生成することと、線量＝ｆ（密度）の数学的関数として表される対とされた密度および線量の値のアレイに基づいて、較正を計算することとを含む。
【００１３】
別の態様では、本出願は、少なくとも３つの異なる放射線量レベルで放射線検出媒体を照射し、各線量レベルが検出媒体上のある領域に適用され、照射された領域を含む曝露された検出媒体を作成することと、スキャンイメージを形成するために、曝露された検出媒体のイメージをキャプチャすることと、各々の照射された領域に対応する線量レベルを決定することと、線量レベルの関数として、スキャナの応答に基づいて、検出媒体用の較正を計算することとによって、Ｘ線またはラジオクロミックの種類の放射線検出媒体用の較正曲線を生成するための別の方法を、説明している。本発明の特定の態様によれば、放射線検出媒体は、ラジオクロミック自己現像性フィルム媒体を備える。
【００１４】
本発明の一態様によれば、放射線検出媒体の領域が、既知のレベルの放射線に曝露される。曝露された放射線感受性媒体は、光学スキャナでスキャンされる。光学スキャナは、スキャンイメージ作り出すために、離散した位置でフィルムによって透過された光に応答し、その光を測定する。本出願のこの態様によれば、スキャンイメージは、放射線検出媒体の光透過率のマップである。測定された応答は、対応する放射線曝露線量と自動的に関連付けられ、放射線感受性媒体の較正された線量応答を提供するために、対の値が描画される。その結果得られた較正は、後の測定における放射線感受性媒体の曝露の測定に基づいて、吸収線量を指し示すために使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】スキャン温度の影響を示す、線量値に対して描画された各々の色チャンネルの応答値のグラフである。
【図２】１０℃および２１℃のイメージでの未露光フィルムの応答を等化した後の、線量値に対して描画された各々の色チャンネルの応答値のグラフである。
【図３】実施例６で説明されるような未露光フィルムを等化した後の曝露後の変化についての、線量値に対して描画された応答値のグラフである。
【図４】実施例６で第２のスケーリングを適用した後の、線量値に対して描画された応答値のグラフである。
【図５】実施例８で説明されるような同じ種類の異なるスキャナについての、線量値に対して描画されたスケールされた応答値のグラフである。
【図６】実施例９で説明されるような異なる種類のスキャナについての、線量値に対して描画されたスケールされた応答値のグラフである。
【図７】実施例１０で説明されるような横方向および縦方向の配向についてのスケーリングの前の、線量値に対して描画された応答値のグラフである。
【図８】実施例１０で説明されるような横方向および縦方向の配向についてのスケーリングの後の、線量値に対して描画された応答値のグラフである。
【図９】実施例１１で説明されるような異なる生産ロットのラジオクロミックフィルムについての、線量値に対して描画された正規化された応答値のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の詳細な説明は、説明した線量測定方法を代表するだけであり、その線量測定方法に限定しないように意図されている。多くの変形態様が、当技術分野の当業者によって考案でき、それらも本発明の範囲内に含まれる。様々な代替態様および好ましい実施形態の以下の詳細な検討は、本発明の一般的な原理を示すことになる。
【００１７】
以下の検討について、以下の用語は次のように定義されている。
【００１８】
本明細書で使用される用語「放射線検出媒体」は、概して、放射線に曝露されると検出可能な変化を受ける媒体のことを称する。変化は、即時に視覚可能であってもよいし、または、現像過程を必要としてもよい。
【００１９】
本明細書で使用される用語「Ｘ線写真フィルム」は、電離放射線に曝露されると潜像を形成するフィルムのこと称し、視覚可能なイメージを作り出すために、化学的現像または物理的現像を必要とする。
【００２０】
本明細書で使用される用語「ラジオクロミックフィルム」は、概して、電離放射線に曝露されると色を変化して視覚可能なイメージを生成するが、可視光または他の形態の非電離放射線の曝露からは重大な変化を受けないフィルムのことを称する。
【００２１】
本明細書で使用される用語「電離放射線」は、概して、原子から電子を引き離して帯電または電離させるだけの高いエネルギーレベルを有する放射線のことを称する。電離放射線は、アルファ粒子およびベータ粒子、陽子および中性子などの高エネルギー粒子の形態、または、ガンマ線またはＸ線などの電磁波の形態であり得る。高エネルギー粒子および電磁波は、崩壊していく放射性原子の原子核から放出されるか、または、加速された電子を金属の目標物に衝突させることによって作り出すことができる。
【００２２】
本明細書で使用される用語「空間分解能」は、長さ領域における位置に送達される線量を区別する放射線検出器の能力のことを称し、分解能の観点において、線対／ｍｍの単位で測定できる。
【００２３】
本明細書で説明されるフィルムに関する用語「同じ種類」は、同じ活性放射線感受性成分を含んでいる材料で被覆されるが、その構造において何か異なるフィルムのことを称する。一例として、被覆されている基材が厚さにおいて異なっていてもよいし、活性被覆が２つの基材間に挟まれていてもよいし、活性被覆が異なる厚さのものであってもよい。同じ生産ロットのフィルムは、同じ種類のフィルムのサブセットである。
【００２４】
検出媒体の曝露された位置は、放射線曝露の影響を定量化するために後で測定できる検出媒体の有限領域のことを称する。有限領域は、単一の測定点と同じくらいの小ささであってもよいし、または、複数の測定点を包含してもよい。例えば、光学イメージを有する放射線検出媒体をスキャンおよび測定する目的のために、イメージは、通常、小さいが有限の大きさの多数の離散した画像素子または画素へと分割される。各々の画素は、イメージに対して特定可能な位置を有しており、その位置におけるイメージの特性を定量化する情報と関連付けられる。典型的には、測定されるイメージの特性は、１つまたは複数の波長帯域における像の光学透過率または光学密度に関係する。イメージ上での測定点の大きさは、単一の画素の大きさに関連し、典型的には、１０−４ｃｍ２以下の程度である。
【００２５】
放射線量測定にとって理想的なフィルム材料は、線量に対して線形に比例する測定応答を備えている。較正は、未露光フィルムの応答および応答の変化を、線量の関数として特徴付けるために必要とされるが、これが一度確立されていれば、不明な線量の測定は非常に簡単である。従来、銀系写真用フィルムがこの理想にほぼ近づくことができたが、潜像を視覚可能で測定可能な形態へと変換するために必要とされる後の露出処理に大きく依存していた。処理条件における小さな変化が、応答曲線の傾きを変えてしまうか、または、応答曲線を非線形とさせてしまう可能性がある。
【００２６】
ラジオクロミックフィルムは、曝露後の処理を必要とせず、誤差の発生源となることを排除している。しかしながら、ラジオクロミックフィルムは、放射線曝露に対する線形応答を有しておらず、さらに、曝露後時間に伴う応答変化を有していない。第１に、これは、フィルムの放射性分解が有色色素を生成するという事実のためである。従来の銀フィルムでの黒いイメージの測定は、白色または有色のライトといった任意の帯域の可視光源で行うことができたが、これは、黒いイメージを通過する光の透過が波長とは無関係なためである。ラジオクロミックフィルムは有色色素を提供し、有色フィルムを通した幅広いスペクトルの光源の透過は基本的に非線形である。透過の測定が単色光で行われたとしても、ラジオクロミックフィルムの放射線曝露からの色の現像は、非線形になってしまう。第２に、放射線曝露は、速さが絶えず遅くなるとはいえ、曝露を止めた後に続く活性成分の重合を開始させる。これは、測定が必要とされるフィルムに較正フィルムの較正関数が適用可能であるように、すべての曝露されたフィルムが、ある既知の曝露後時間にスキャンされなければならないことを意味している。
【００２７】
曝露されたラジオクロミックフィルムを測定するために選択される機器は、例えば、エプソンのＶ７００、Ｖ７５０、１６８０ＸＬ、および１００００ＸＬなどの４８ビットの色深度が可能な市販の利用可能なフラットベッドスキャナといった、ｒｇｂフィルムデジタイザである。線量Ｄにおけるラジオクロミックフィルムの応答Ｘ（Ｄ）は、下記の種類の有理関数に当てはめることができる。
Ｘ（Ｄ）＝Ａ＋Ｂ／（Ｄ−Ｃ）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃは定数である。この種類の関数は、フィルムの物理的挙動と一致する挙動を有しているため、ラジオクロミックフィルムからの線量応答データを当てはめるのに特に有用である。つまり、ラジオクロミックフィルムは、曝露されて透過が一定値に漸近するにつれて、より暗くなる。関数によって表されるように、応答Ｘ（Ｄ）は、線量Ｄが無限に近づいていくにつれて、Ａの値に近づいていく。曝露後時間を考慮すると、曝露の後の様々な時間における応答は、値Ｃが異なる曝露後時間同士の間で変化するこの形態の応答曲線の一群に当てはめることができる。ＧＡＦＣＨＲＯＭＩＣのＥＢＴ２およびＥＢＴ３ラジオクロミックフィルムは、以下でより詳細に説明されるように、このような応答を呈する。
【００２８】
さらに、およそ華氏５０度と華氏８０度との間の温度で行われたＥＢＴ２およびＥＢＴ３ラジオクロミックフィルムの曝露のスキャン測定についての線量応答は、同様に、値Ｃが温度と共に変化する応答曲線の一群に当てはめることができる。
【００２９】
同様の一群の応答曲線が、特定の種類の媒体の異なるロットに対して展開できる。例えば、ＥＢＴ２およびＥＢＴ３フィルムの異なるロットの応答関数には類似性がある。したがって、同じロットからの未露光フィルムの応答に線量応答が正規化されれば、上記と同様に、すべてのロットの線量応答は、値Ｃがロットと共に変わる応答曲線の一群に当てはめることができる。
【００３０】
ある態様によれば、本出願は、向上した放射線量測定のための方法とシステムとを提供する。一態様によれば、本出願は、所与のスキャナ上の放射線感受性フィルム、より具体的には、ＥＢＴ２およびＥＢＴ３ラジオクロミックフィルムについて決定された任意の較正関数が、普遍的な較正関数を生成するためにどのように使用され得るかを示している。一実施形態によれば、方法は以下のことを含んでいる。
１）  単一のロットのフィルムからのフィルムを、多くの既知の放射線の線量に曝露すること。線量の数は、好ましくは３つ以上である。
２）  未露光フィルムと一緒に、デジタルイメージを取得するために、曝露されたフィルムをスキャナ上でスキャンすること。曝露後時間の違いによる誤差を最小限とするために、これらのスキャンは、曝露の後、少なくとも２４時間に行われるべきである。
３）  曝露されたフィルムおよび未露光フィルムに対応するデジタルイメージの一部を測定すること。各々のフィルムについて各々の色チャンネルで測定された値は、未露光フィルムに対応するイメージにおける値に正規化されるべきである。正規化された線量と応答値との対が、前述の種類の線量応答関数に当てはめることができる。これは、普遍的な較正関数である。必要に応じて、一組より多い応答データが、普遍的な較正関数を生成するために用いられ得る。特定の実施形態によれば、この較正関数の決定は、「一回」の出来事であり得る。
４）  同じ種類のフィルムに放射線治療計画を曝露すること、および、同じロットの第２のフィルムを既知の放射線量で曝露すること。前者のフィルムはＩＭＲＴフィルムと称され、後者のフィルムはスケーリングフィルムと称される。
５）  ＩＭＲＴフィルムおよびスケーリングフィルムを、同じフィルムロットからの未露光フィルムと共にスキャナ上に配置すること、および、それらのフィルムをスキャンすること。ここで、ＩＭＲＴフィルムおよびスケーリングフィルムは、最小の時間間隔で曝露されていることが仮定されている。
６）  スケーリングフィルムおよび未露光フィルムを測定すること、および、普遍的な較正曲線と共に、ゼロ線量およびスケーリング線量によって決定されるようにそのロットのフィルム用の特定の応答関数を決定するために、データを用いること。
７）  ＩＭＲＴフィルムおよびスケーリングフィルムを含むフィルム応答イメージを線量イメージに変換するために、応答関数を用いること。
【００３１】
その結果得られた線量イメージは、次に、治療計画との比較のために、いつものように用いられる。
【００３２】
本出願の特に有用な態様によれば、較正オーバーヘッドは、「一回」の出来事に低減される（おそらく、年一回または品質保証計画の一部など、より都合のよい基準で繰り返される）。
【００３３】
ある態様によれば、作業のうちの曝露する部分が、２つのフィルム、すなわち、ＩＭＲＴフィルムとスケーリングフィルムとに低減されている。曝露は、効率的に行われる場合、約１０〜１５分間かかるはずである。
【００３４】
本明細書で説明されるいくつかの方法によれば、プロトコルのうちのスキャンする部分は、単一のスキャンに低減されている。スキャンは、効率的に行われる場合、約５分間かかるはずである。
【００３５】
いくつかの実施形態によれば、測定された線量とＩＭＲＴ治療計画との比較は、約５分間で完了できる。
【００３６】
単一のＩＭＲＴについての全体の時間は、約２０〜２５分間であり得る。これは、アレイデバイスについての時間と同様である。
【００３７】
通常の当業者は、放射線検出媒体の領域を異なる線量レベルへと自動的に曝露するために用いられ得る様々な方法に精通している。例えば、マルチリーフコリメータ、二次コリメータ、または、放射線減衰材料の固定ブロックが、単独または組み合わせで、電離放射線への曝露の間に、無作為の領域を異なるように遮蔽するために用いられ得る。放射線検出媒体の、異なるように遮蔽された部分は、ビーム強度、個々の曝露時間などの電離放射線特性を変えることなく、線量の変更を可能にする。本発明の他の態様によれば、線量レベルの変更は、電離放射線特性を変えることで、曝露線量が加えられる速さを変えることで、曝露の時間を変えることで、または、前述の手段のうちのいずれかを任意に組み合わせることで、得ることができる。
【００３８】
線形加速器、または、電離放射線の他の供給源は、放射線検出媒体の領域を既知の量の放射線に曝露し、放射線量パターンを放射線検出媒体にもたらす。本発明の一態様によれば、曝露された各々の領域の光学透過率が測定され、対応する既知の放射線量レベルと関連付けられる。本発明のある実施形態によれば、放射線検出媒体は、フィルムのスキャンイメージを生成するために、光学フィルムスキャナを用いてスキャンされる。本発明の特に有用な実施形態によれば、スキャンイメージは、スキャンイメージにわたって測定をするソフトウェアプログラムの使用を通じて分析される。ある基準に基づいて、ソフトウェアは、放射線検出媒体の曝露された領域について代表の測定を行う。各々の曝露された領域について測定された値は、次に、関連する放射線曝露線量と適合させられ、放射線検出媒体の較正曲線を生成するために、対の値が用いられる。
【００３９】
放射線検出媒体の曝露された領域は、この目的のために典型的の使用されるものなどのスキャナの使用を通じて測定できる。使用され得るフィルムスキャナの代表的には例には、限定されることはないが、Ｖｉｄａｒ  ＶＸＲ−１６、エプソンＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  １６８０、Ｍｉｃｒｏｔｅｋ  ９８００ＸＬなどがある。曝露されたラジオクロミックフィルムを測定するために選択される機器は、例えばエプソンのＶ７００、Ｖ７５０、１６８０ＸＬ、および１００００ＸＬといった、ｒｇｂフィルムデジタイザである。典型的には、スキャナは、曝露された放射線検出媒体を、媒体上の各々の点または位置における光学透過率を表す値を有する画素のアレイに変換する。特に有用なスキャナは、デジタルイメージを多様な応答チャンネルで提供し、スキャナ応答から放射線量値への測定フィルムイメージの変換は、線量値と、較正フィルムの多様なスキャナ応答値との間の関連付けを用いて実施される。スキャナを多様な応答チャンネルと共に利用する放射線量測定方法は、米国特許出願公開第２０１０／０２１３３６２号として発行された米国特許出願第１２／７１０，００４号により詳細に説明されており、その特許出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれている。
【００４０】
個々の放射線量レベルは、放射線源、曝露の時間、曝露の速さ、放射線の供給源と放射線検出媒体との間の距離など、多くの要素に依存する。市販の線形加速器は、典型的には、１分間あたり約６００ｃＧｙを送達することができる。最も分割された放射線治療は約１，０００ｃＧｙ未満の線量レベルを必要とし、個々の放射線曝露は、典型的には、数秒から数分の程度である。本発明による放射線検出媒体の較正は、典型的には、放射線治療処置で用いられると期待される範囲にある放射線量レベルを含んでいる。例えば、ＩＭＲＴ治療についての典型的な放射線量レベルは、約１ｃＧｙから約５００ｃＧｙまでの範囲内、より具体的には、約１ｃＧｙから約２００ｃＧｙまでの範囲内、本発明の特定の態様によれば、約１ｃＧｙから約１００ｃＧｙまでの範囲内であり得る。
【００４１】
放射線検出媒体は、繰り返し可能で一貫性のある方法で放射線曝露に応答できる任意の材料またはデバイスであり得る。本発明の一実施形態は、放射線検出媒体がＸ線写真フィルムまたはラジオクロミックフィルムである放射線量測定方法を提供する。特定の実施形態によれば、ラジオクロミックフィルムが使用される。Ａｓｈｌａｎｄ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓによって製造されるＧＡＦＣＨＲＯＭＩＣ（登録商標）ラジオクロミックフィルムが、特に有用である。本発明で使用するのに適したラジオクロミックフィルムの具体的な例には、限定されることはないが、ＥＢＴ２、ＥＢＴ３、および、２００３年７月１０日に、Ｌｅｗｉｓらに対して公開第２００３／０１２９７５９号として発行された米国特許出願第１０／２２９，４８９号で開示されたものがある。この特許出願は、その全体において本明細書に組み込まれている。
【００４２】
本出願は特定の種類の放射線検出媒体に限定されていないが、以下の説明は、特定の有用な種類のフィルムの使用に基づいた本出願の実施形態に関する。ＧＡＦＣＨＲＯＭＩＣ（登録商標）ラジオクロミックフィルムは、自己現像であり、通常の室内照明に対して著しく敏感ではなく、所望の大きさに切断できる。電離放射線の曝露によって、ラジオクロミックフィルムは、即時に色を変化させ、典型的には暗くなる。暗くなる度合いは、曝露に比例し、密度計または光学フィルムスキャナで定量的に測定できる。
【００４３】
ＧＡＦＣＨＲＯＭＩＣ（登録商標）フィルム媒体の活性成分は、ポリマーマトリックスに分散されてポリエステルフィルムベースの上に被覆された微粒子の放射線感受性モノマーである。活性モノマー成分が電離放射線に曝露されると、重合反応が開始され、色素ポリマーの生成をもたらす。このポリマーは、生来のものである色素であるため、曝露はフィルム内での着色を生成する。特定の実施形態による活性構成成分は、ジアセチレンとして知られる分子クラスに属する長鎖脂肪酸を含む。ジアセチレン族の多くの構成要素は、例えば、結晶状態またはミセル状態においてなど、分子間秩序があるときのみ、特徴的に放射線感受性がある。適切なアセチレン化合物はＡ−（ＣＨ２）ｎ−Ｃ＝Ｃ−Ｃ＝Ｃ−（ＣＨ２）ｍ−Ｂ構造を有する。式中、ｎおよびｍは、両方とも独立して、約０から２０までの整数、より具体的には約６から１４までの整数であり、ＡおよびＢは独立して、メチル基、カルボキシル基、または金属カルボキシレート基である。放射線に曝露されると、活性ジアセチレンは固相重合反応を受けて、ポリジアセチレンと称される色素ポリマーを生成する。ポリジアセチレンの色および分光吸光度は、特定の分子構造に特有であるが、好ましくは、色変化は放射線感受性フィルムにおいて明確に視覚可能である。色変化は、多くの場合、シアンブルー、紫、またはマゼンタである。
【００４４】
このようなポリアセチレンの具体的な例には、限定されることはないが、ペンタコサ−１０，１２−ジイン酸、１３，１５−オクタコサジイン、およびドコサ−１０，１２−ジイン−１，２２−二酸がある。これらのうち、ペンタコサ−１０，１２−ジイン酸は、電離放射線の曝露に対して著しく高い感度を提供するため、特に有用である。しかしながら、共役構造を有する通常は結晶の有色現像する他のポリアセチレンの分散物が、単独で、または、本発明の受像層として好ましいジインとの混合で使用できることは理解される。このような化合物には、Ａおよび／またはＢの部分が、低級アルキル基またはカルボキシル基に加えて、ヒドロキシ、アミド、低級アルキル置換アミド、１０個までの炭素原子を有する脂肪族または芳香族のカルボン酸エステル基、一価または二価のカルボン酸金属塩基、ハロゲン、カルバミル、低級アルキル置換カルバミルまたはトシル、ならびに、約２０個から６０個までの炭素原子および共役構造を有する上記のポリアセチレンの対応するトリイン生成物およびテトライン生成物でもあり得る、上記の構造のジインが含まれる。これらの化合物の例には、１０，１２−ドコサジインジオール、９，１１−エイコサジエン酸のジトルエン−ｐ−スルホネート、１０，１２−ドコサジイン二酸のモノエチルエステル、１０，１２−ペンタコサジイン酸のリチウム塩、ナトリウム塩、またはカリウム塩、ヘネイコサ−１０，１２−ジイン酸の亜鉛塩、エイコサ−５，７−ジイン酸のマンガン塩、１０，１２−ドコサジイン塩化物、１０，１２−ペンタコサジイン（ｍ−トリル−ウレタン）、１０，１２−ペンタコサジイン｛［（ブトキシル−カルボニル）−メチル］ウレタン｝、Ｎ−（ジメチル）−１０，１２−ペンタコサジインアミド、Ｎ，Ｎ’−ビス（ａ１−メチルベンジル）１０，１２−ペンタコサジインジアミドなどが含まれる。また、本発明による使用のためのジアセチレンは、概して次の式を有してもよい。
Ｒ−Ｃ＝Ｃ−Ｃ＝Ｃ−Ｒ’
式中、ＲおよびＲ’は、例えば、共にＣＨ２−−Ｏ−−ＣＯＮ−−Ｈ−−（ＣＨ２）５ＣＨ３である。このようなジアセチレンは、熱アニール、または、高エネルギー放射線の曝露のいずれかで、固相で重合する。適切な化合物は、米国特許第５，４２０，０００号、米国特許第４，９７０，１３７号、および米国特許第４，７３４，３５５号に説明されており、それら特許の各々の内容は、本明細書において参照により組み込まれている。好ましくは、ポリアセチレン化合物は、少なくとも２つの共役アセチレン結合を有し、約１０個から６０個の炭素原子を含んでいる。
【００４５】
入射する低エネルギー光子放射を選択的に吸収する適切な化合物は、周期律表の第１族の金属ハロゲン化物およびそれらの組み合わせである。特に有用なのは、第１族の金属の塩化物、臭化物、およびヨウ化物である。これらの化合物は、入射する低エネルギー光子放射を選択的に吸収するために効果的な量で加えられてもよく、また、後で説明されるような被覆の分散の重量で、概して、約０．１％から５０．０％までの量で、より具体的には、約２．５％から２０％までの量で加えられてもよい。
【００４６】
本発明のいくつかの態様によれば、このようなハロゲン化物は、セシウムおよびルビジウムのハロゲン化物から成る群、具体的には、塩化セシウム、臭化セシウム、ヨウ化セシウム、およびそれらの組み合わせからから選択される。
【００４７】
また、金属イオンキレート剤または金属イオン封鎖剤であり得る追加の化合物を加えることが可能である。キレート剤は、ジアセチレン化合物の重量に基づいて、重量で約０．０１％から１０．０％までの量で、より具体的には、約０．１％から２％までの量で加えることができる。典型的なキレート剤には、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム、シュウ酸ナトリウム、クエン酸、クエン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウム、亜リン酸カリウム、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）のナトリウム塩、１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸のナトリウム塩、およびそれらの組み合わせが含まれる。
【００４８】
酸化防止剤が、通常、ジアセチレン成分の重量の、重量で約０．０１％から５％までの量で、より具体的には、約０．１％から１％までの量で、合成物に加えられてもよい。適切な酸化防止剤には、没食子酸プロピル、Ｔｅｎｏｘｏ  ６（Ｔｅｎｏｘ（登録商標）はＥａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙの商標である）、Ｔｅｎｏｘ（登録商標）  ２、Ｔｅｎｏｘ（登録商標）  ７、Ｔｅｎｏｘ（登録商標）  ２０、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、クエン酸、クエン酸ナトリウム、アスコルビン酸、アルカリ金属の硫化物および亜硫酸塩、３−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチル−フェニルスルフィド、ブチル化ヒドロキシトルエン、ブチル化ヒドロキシアニソール、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロキノン、ヒドロキシルアミン、およびヒドロキシルアミン塩酸塩がある。
【００４９】
アセチレン成分を含むフィルム活性層は、一方または両方が紫外および／または可視波長範囲の光をフィルタまたは吸収する能力を備え得る２つの基材の間に挟まれてもよい。基材のうちの少なくとも一方は、可視スペクトルの少なくとも一部において透明であるべきである。
【００５０】
基材として特に有用なのは、テレフタル酸ポリエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、酢酸セルロースなどの材料から作られる薄くて可撓性のフィルムである。
【００５１】
本明細書において有用なラジオクロミックフィルムを準備するための具体的な方法によれば、ポリアセチレン化合物は、非溶媒の液体中に分散され、その放射線感度を最大限にするために、熟成または成熟され得る。この分散は、溶解したポリマー結合剤を含んでもよい。結合剤の例には、限定されることはないが、ゼラチン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、寒天、キサンタンゴム、ならびに、マレイン酸もしくはアクリル酸残基またはそれらの塩を含む重合体および共重合体が含まれる。次に、分散液が、例えばポリエステルといったフィルム、または、同様のフィルムの表面に適用され、次に、被覆が乾燥される。具体的には、通常は結晶であるかまたは分子的に秩序のあるポリアセチレン化合物が、ポリアセチレン化合物の合わせた重量に基づいて、約２％から５０％までの濃度で非溶媒の液体に分散され、非溶媒の液体およびポリマー結合剤が溶解させられる。
【００５２】
次に、このように混合された合成物が、基材または支持層の上に層として適用される。使用され得る基材または支持体の例には、限定されることはないが、重合体、金属、ガラス、シリコン、およびガリウムヒ素が含まれる。本発明の特定の実施形態によれば、基材または支持層は、低エネルギーＸ線を透過するポリマーフィルムであり得る。次に、このように被覆された基材は、周りの環境の温度から約１００℃までであるが、基材の歪み温度未満で、かつ、被覆の成分のいずれかの分解温度またはポリアセチレン化合物の融点未満の温度で、乾燥される。乾燥作業は、概して、約２０秒間から約１０時間までの期間にわたって実施され、典型的には、１５℃から６０℃までにおいて約１分間から約５時間までの期間で実施される。
【００５３】
このように形成されたフィルムは、放射線に対して感受性があり、照射されると、重合過程がポリアセチレン化合物で開始され、被覆の色に即時の変化をもたらす。色は、放射線曝露に比例して暗くなる。暗く成る度合いは、密度計、分光光度計、およびフィルムスキャナを含む多くの機器で測定できる。概して、このような測定を行うとき、透明なフィルムの試料の色変化は、試料を通じて透過される光の割合を測定することで評価されることになる。同様に、不透明のフィルムベースに被覆されたフィルムは、試料から反射される光の割合を測定することで、適切に検査されることになる。
【００５４】
フィルムが放射線曝露に比例して暗くなるため、暗くなるのを測定し、その測定を、本明細書で説明されるように決定された較正に基づいて放射線曝露の量を決定するための手段として用いることが可能である。したがって、フィルムは、放射線場を測定およびマップ作成するために、放射線量計として採用できる。代替で、フィルムは、放射線写真によって生成されたもの、または、オートラジオグラフなどの視覚イメージを記録するために用いられてもよい。
【００５５】
放射線は、アルファ粒子、ベータ粒子、Ｘ線、ガンマ線、短波長紫外線、中性子、または荷電粒子線などの任意の種類の電離放射線であり得る。これらの粒子または光線は、崩壊していく放射性原子によって、または、加速された電子もしくは他の荷電粒子が金属の目標物に衝突するかもしくは多量のガスにおいて放電を引き起こすことによって、形成され得る。本発明の一実施形態では、放射線は、好ましくはイリジウム−１９２であるイリジウムによって生成されるガンマ放射線である。本発明の他の実施形態では、放射線はＸ線放射線である。Ｘ線は、電子が金属目標物の原子および原子核と衝突するときに生成される。
【００５６】
本明細書で説明されるように、較正を展開する上で、放射線の曝露を測定または記録するために用いられる任意のＸ線写真フィルムおよびラジオクロミックフィルムを用いることが可能である。しかしながら、従来のＸ線写真フィルムは、ラジオクロミックフィルムの使用に適用できない少なくとも４つの実質的な問題を提起する。第１に、Ｘ線写真フィルムは感光性である。これは、較正手順を複雑にさせてしまう。第２に、Ｘ線写真フィルムは、活性層を非感光性にさせるか、または、好ましくないレベルのかぶりを引き起こす可能性のある汚染物に対して、小さなレベルでも非常に敏感であり得る。第３に、Ｘ線写真フィルムは、イメージを現像するために化学的に処理される。化学溶液は腐食剤であり、印刷インクと不利に反応し得る。第４に、Ｘ線写真フィルムは、エネルギー依存応答放射線を有している。放射線治療に採用される放射線源のエネルギースペクトルが、患者における浸透の深さおよび患者の大きさと共に実質的に変化し得るため、Ｘ線写真フィルムで行われる線量測定に不確実性をもたらす可能性がある。
【００５７】
以下の非限定的な例は、本発明の特定の態様を示している。
【実施例１】
【００５８】
この実施例は、光学スキャナのスキャンごとのばらつきに関連している。１枚のＧａｆｃｈｒｏｍｉｃ  ＥＢＴ３ラジオクロミックフィルムを、エプソン１００００ＸＬスキャナのガラススキャンウインドウ上に配置する。１日の期間にわたって時々、フィルムを透過モードでスキャンして、ラジオクロミックフィルムの４８ビットのｒｇｂデジタルイメージを７２ｄｐｉの空間分解能で取得した。デジタルイメージにおいてラジオクロミックフィルムに対応する領域を、ソフトウェアアプリケーションＦｉｌｍＱＡ  Ｐｒｏを用いて測定した。測定された値を、以下のＴａｂｌｅ  １（表１）に示している。これらの値の検証は、平均値について約０．５％のばらつきがあることを示している。
【００５９】
【表１】
0006258916.tif 000002
【００６０】
同様の結果が、緑色チャンネルおよび青色チャンネルにおいて行われた同様の測定から得られている。スキャンイメージ同士の間の違いは、１日のうちの温度変化、スキャナの光源の不安定性、および、スキャナの様々な光電子測定回路内のばらつきを含む多くの理由のため、発生すると考えられている。ラジオクロミックフィルムおよびスキャナが、フィルムに曝露された放射線量の測定を行うために用いられるとき、全体のばらつきは、これらの線量測定における誤差をもたらすことになる。
【実施例２】
【００６１】
この実施例は、実施例１で証明されたばらつきの種類による線量測定での誤差を実証している。ロットＡ１０１７１１の３枚のＧａｆｃｈｒｏｍｉｃ  ＥＢＴ３ラジオクロミックフィルムを、５０１．１ｃＧｙ、２５３．２ｃＧｙ、および１２３．７ｃＧｙの較正された量のＸ線放射線に曝露した。同じロットの１枚の未露光フィルムと一緒に、曝露されてから約２週間、フィルムをエプソンＶ７００スキャナの上に置き、１日を通じて約１６時間の期間にわたって時々、４８ビットのｒｇｂデジタルイメージを７２ｄｐｉの空間分解能で取得した。フィルムの曝露の後に２週間待機する目的は、フィルムが平衡になることができるためである。Ｇａｆｃｈｒｏｍｉｃ  ＥＢＴ３ラジオクロミックフィルムは、曝露の後に暗くなり続けることがよく知られているが、変化する速さは時間と共に急速に低下する。２週間後、変化の速さは非常に小さいため、データ取得において用いられた１６時間の期間にわたって測定されない。
【００６２】
デジタルイメージにおいてラジオクロミックフィルムの試料に対応する領域を、ＦｉｌｍＱＡ  Ｐｒｏ  ソフトウェアを用いて測定した。一連の中で第１のイメージで測定された赤色チャンネルの値を線量値に対して描画し、データを、下記の種類の数学的関数で当てはめた。
Ｄ＝Ａ＋Ｂ／（Ｃ−Ｒ）
ここで、Ｄは曝露された線量、Ｒはデジタルイメージでの測定された応答、Ａ、Ｂ、Ｃは定数である。次に、この関数を、第１のデジタルイメージの応答値を線量値へと変換するために適用した。線量イメージで測定された値は、Ｔａｂｌｅ  ２（表２）に提供されており、較正した曝露値と比較される。
【００６３】
【表２】
0006258916.tif 000003
【００６４】
計算された線量と較正された線量との密な対応関係があり、違いは、較正された線量の適用、フィルムイメージのスキャンおよび測定、ならびに、ラジオクロミックフィルムの均一性における小さな誤差によるためである。
【００６５】
一連のうちの第１のイメージ（イメージ＃１）からの当てはめ関数について決定された値Ａ、Ｂ、Ｃを、後のスキャンイメージの各々を線量イメージへと変換するために適用した。ラジオクロミックフィルムの線量値を測定するために、ＦｉｌｍＱＡ  Ｐｒｏソフトウェアを用いた。値は、Ｔａｂｌｅ  ３（表３）に提供されている。
【００６６】
【表３】
0006258916.tif 000004
【００６７】
測定から計算された線量のスキャンごとのばらつきが相当あり、ばらつきが測定誤差の源であることは明確である。第１のデジタルイメージからの線量に対する計算された線量の％差を、Ｔａｂｌｅ  ４（表４）に示す。線量において、最大で２．４％の線量変化がわかる。
【００６８】
【表４】
0006258916.tif 000005
【実施例３】
【００６９】
この実施例は、未露光フィルムの測定された値を等化するために、実施例２のイメージにおける応答値をスケーリングすることが、曝露フィルムの線量のばらつきにおいて著しい低減をもたらすことを示している。
【００７０】
Ｔａｂｌｅ  ５（表５）は、実施例３において説明したイメージにおける各々のフィルムについて測定された赤チャンネルの値を列記している。先に記載したように、未露光フィルムの値に相当のばらつきがある。
【００７１】
【表５】
0006258916.tif 000006
【００７２】
イメージＸのフィルムの応答値を、イメージ１の未露光フィルムの応答値をイメージＸの未露光フィルムの応答値で除算したものに等しいスケール係数を適用することで変更する。この手段により、イメージの未露光フィルムの応答値を等化する。同時に、曝露フィルムの未露光フィルムに対する相対値は、維持される。スケールした値を、Ｔａｂｌｅ  ６（表６）に示している。
【００７３】
【表６】
0006258916.tif 000007
【００７４】
実施例２で説明したように、イメージ１についての線量値Ｄおよび応答値Ｒが、次の関数に当てはめられる。
Ｄ＝Ａ＋Ｂ／（Ｃ−Ｒ）
これは、放射線量を応答値の関数として説明しており、係数Ａ、Ｂ、Ｃの値を定義している。これらの同じ係数を、イメージ２からイメージ６までについて線量値を計算するために適用し、値をＴａｂｌｅ  ７（表７）に示している。
【００７５】
【表７】
0006258916.tif 000008
【００７６】
未露光フィルムの応答値を等化するためにイメージをスケーリングした後、以下の表に示すように、未露光フィルムの線量値には顕著に優れた一貫性がある。Ｔａｂｌｅ  ８（表８）の値をＴａｂｌｅ  ４（表４）の値と比較すると、応答値のスケーリング作業がばらつきを２．５％から０．５％まで低減させたことが、明らかである。
【００７７】
【表８】
0006258916.tif 000009
【実施例４】
【００７８】
この実施例は、ラジオクロミックフィルムの測定された応答への温度の影響を実証するために、かつ、これらの影響が、応答値をスケーリングしてある測定された応答を等化することによって、どのように減衰され得るかを示すために、含まれている。
【００７９】
ロット＃Ａ１２１４１１のＧａｆｃｈｒｏｍｉｃ  ＥＢＴ３ラジオクロミックフィルムの５枚の試料を、約３０ｃＧｙから約４８０ｃＧｙまでの範囲の異なる線量のＸ線に曝露した。同じロットの１枚の未露光フィルムと一緒に、フィルムが曝露されてから約４日間、フィルムをエプソンＶ７００スキャナの上に配置し、透過でスキャンして、４８ビットのｒｇｂデジタルイメージを７２ｄｐｉの空間分解能で取得した。スキャナ上の温度は２１℃と測定された。スキャナを冷温室に置き、約３時間後、フィルムをスキャナ上に配置し、別のデジタルイメージを取得した。このとき、スキャナ上の温度は１０℃であった。曝露の後の４日間における曝露後の変化の速さは、非常に遅いと知られている。４日間の後、曝露後の進展による応答の何らかの変化は、実験の３時間の期間にわたって検出されることはない。
【００８０】
２つのデジタルイメージのフィルムに対応する部分の応答値を、ＦｉｌｍＱＡ  Ｐｒｏソフトウェアを用いて測定した。各々のイメージにおける各々の色チャンネルについての応答値を、線量値に対して描画した。その結果を図１に示した。２つの温度における赤色チャンネルの応答値が、僅かな大きさだけ異なる一方で、緑色チャンネルおよび青色チャンネルの応答値は非常に異なっている。
【００８１】
行われ得る補償は、１０℃および２１℃のイメージにおける未露光フィルムについての応答値が等化されるように、１０℃でのスキャンイメージで測定された応答値をスケールすることである。この等化の効果が、図２に提示されたデータからわかる。図２は、１０℃のイメージおよび２１℃のイメージにおける未露光フィルムの応答を等化した後、曝露フィルムの測定された応答も同様になることを示している。しかしながら、詳細な検証は、異なる温度における応答曲線は若干相違していることを示している。
【実施例５】
【００８２】
実施例４の実験を、異なるロット番号Ａ１１０２１１のＥＢＴ３フィルムで繰り返した。実施例４で提示された結果と同様の結果が得られた。２１℃のイメージで測定された線量−応答特性を、線量−応答関数の係数を定義するために用い、次に、この関数は、１０℃で得られたデジタルイメージで表された曝露線量を計算するために用いた。Ｔａｂｌｅ  ９（表９）のデータは、これらの計算の結果を示しており、計算された線量が、曝露のために用いられた較正された線量とかなり異なることを示している。緑色チャンネルおよび青色チャンネルについての線量の不一致は、特に大きい。線量測定が１つの温度でスキャンされたフィルムで行われることになる場合、フィルムは、補償のための何か他の手段が適用されないのであれば、線量−応答の較正が決定された同じ温度でスキャンされるべきであることは明確である。
【００８３】
【表９】
0006258916.tif 000010
【００８４】
温度差についての補償を適用する最初のステップとして、応答は、１０℃でスキャンされた未露光フィルムについての測定された値を、２１℃で測定された値へと等化するために、スケールされ得る。これが行われるとき、１０℃でスキャンされたイメージからの線量測定は、すべてのチャンネルにおいて較正された曝露値により密に対応するが、測定された値は、線量レベルが増加するにつれて、較正された値からなおも発散していく。
【００８５】
【表１０】
0006258916.tif 000011
【００８６】
次に、０ｃＧｙと４８７．９ｃＧｙとの間で測定された応答が、較正された曝露線量を測定された値で除算したものに比例してスケールされた第２の補償を適用した。この作業を実施することで、Ｔａｂｌｅ  １１（表１１）に提示された結果を与える。ここで、１０℃のイメージから得られたスケールされた値は、較正された曝露値と密に対応している。この結果は、測定されたフィルム応答の２点再スケーリングが、スキャン同士の間の温度差の影響を補償するために用いられ得ることを実証している。
【００８７】
【表１１】
0006258916.tif 000012
【実施例６】
【００８８】
この実施例は、ラジオクロミックフィルムの測定された応答における曝露後の変化の影響を示すために含まれている。ロット番号Ａ１０１７１１のＧａｆｃｈｒｏｍｉｃ  ＥＢＴ３ラジオクロミックフィルムの試料を、約５分間の期間にわたって、約３０ｃＧｙと４８０ｃＧｙとの間のいくつかの較正された量の放射線に曝露した。曝露の後、フィルムをエプソン１００００ＸＬスキャナの上に、同じロットの１枚の未露光フィルムと一緒に配置した。数日の期間にわたって時々、フィルムを透過モードで走査して、ラジオクロミックフィルムの４８ビットのｒｇｂデジタルイメージを７２ｄｐｉの空間分解能で取得した。デジタルイメージのうちのフィルム試料に対応する部分を、ＦｉｌｍＱＡ  Ｐｒｏソフトウェアを用いて測定した。赤色チャンネルについての結果が、Ｔａｂｌｅ  １２（表１２）に提示されている。
【００８９】
【表１２】
0006258916.tif 000013
【００９０】
データは、フィルム応答における曝露後の変化の影響を示している。応答値における変化は、曝露から短時間の後は比較的大きく、曝露後時間が増加するにつれてより小さくなる。しかしながら、未露光フィルムの測定された値に著しいばらつきがあり、この影響が、曝露後の変化の影響を隠してしまっている。ばらつきは、各々のデジタルイメージ内で応答値をスケールすることで除去され、その結果、未露光フィルムの応答を等化することができる。未露光フィルムの値を、曝露の後の６５分間における値に等化するように応答をスケールすると、Ｔａｂｌｅ  １３（表１３）に示す結果を与える。
【００９１】
【表１３】
0006258916.tif 000014
【００９２】
Ｔａｂｌｅ  １３（表１３）のデータが、差を視覚化するために描画される。これは、図３に提示されており、曝露フィルムの応答値が、較正された曝露線量と曝露後時間とに比例して発散することを示している。実施例５にあるように、最も高い線量である４８２．６ｃＧｙにおいて測定された応答値を等化するために、第２のスケーリングが、イメージに適用される。
【００９３】
図４は、第２のスケーリングが適用された後のデータを示している。検証から、スケールされた応答値は、曝露後時間と無関係であることがわかる。
【００９４】
緑チャンネルおよび青チャンネルにおける応答は、同様の仕方で振る舞う。つまり、２点においてスケールされるとき、応答値は曝露後時間と無関係である。
【実施例７】
【００９５】
実施例６について得られた６つのデジタルイメージから、曝露の後の４９０分間において得られたイメージを選択した。線量−応答データを描画し、係数Ａ、Ｂ、Ｃの値を定義する実施例２および実施例３で説明した種類の関数に当てはめた。
【００９６】
次に、関数を各々のイメージから応答データに適用して、イメージをスキャナ応答空間から線量空間へと変換した。最後に、イメージにおいてフィルムに対応する線量値を測定した。値は、Ｔａｂｌｅ  １４（表１４）に記録されている。これらの値の検証は、曝露の４９０分間後において取得された較正フィルムのイメージで測定された値から離れると、値は、フィルムへと送達された較正された線量値との対応関係が悪いことを示している。大まかには、４９０分間より前に取得されたイメージから測定された線量は、較正イメージからの線量値より小さく、一方、曝露の後の４９０分間よりも後に取得されたイメージから測定された線量は、較正イメージからの線量値より大きい線量を示している。このパターンは、ラジオクロミックフィルムの場合、曝露後の進展特性と一致している。
【００９７】
【表１４】
0006258916.tif 000015
【００９８】
２点スケーリング処理をスキャンイメージに適用した。第１に、イメージをスケールして、未露光フィルムについての応答値を、４９０分間の較正イメージで測定された応答値へと等化した。次に、線量マップを、較正イメージから導き出した線量−応答の当てはめ関数に基づいて、各々のイメージから導き出した。最後に、各々のイメージについての線量マップをスケールして、４８６ｃＧｙの較正曝露を与えられたフィルムの線量値を等化した。結果は、Ｔａｂｌｅ  １５（表１５）に表示されている。スケーリングの後、較正イメージの前および後で取得されたイメージから測定された線量値すべてが、較正イメージの対応する値と密に一致している。同様の結果が、緑色チャンネルおよび青色チャンネルにおける測定から得られる。
【００９９】
【表１５】
0006258916.tif 000016
【０１００】
結果は、曝露後の進展の影響が、一回のスケーリング処理を用いることで補償され得ることを実証している。したがって、所与の生産ロットからの多くのフィルムが、既知の線量に曝露されることになる。同じロットの未露光フィルムと一緒に、すべてのフィルムは、同じ曝露後時間で共にスキャンされることになる。実際、曝露後時間がすべてのフィルムについて同一であることは必要ではないが、むしろ、タイミングの差は、経過した曝露後時間に対して小さくなる。関数が、較正フィルムからの線量−応答データに当てはめるために適用される。当てはめられた係数と共に、これは、主較正関数となる。線量測定が行われる同じ生産ロットからのフィルムを考えると、１枚が未露光フィルムで、もう１枚はフィルムが測定されるすぐ前または後で既知の線量に曝露されるフィルムである、同じ生産ロットから２つの追加のフィルムが必要とされる。次に、３つのフィルムは、２つの曝露されたフィルムの間のタイミングの差と比較して長い曝露後時間で、一緒にスキャンされることになる。デジタルイメージは、未曝露フィルムに対応する応答値を、未露光較正フィルムの応答値に等化するためにスケールされ、次に、主較正関数を用いて線量イメージへと変換されることになる。最後に、線量イメージがスケールされ、線量値は、既知の線量に曝露されたフィルムに対応する。
【実施例８】
【０１０１】
この実施例は、同じ種類の２つのスキャナから得られた線量−応答情報が、前の実施例で説明されたものと同様の方法で対応関係を確立するためにスケールされ得ることを示すために、含まれている。
【０１０２】
実施例６および実施例７で説明されたフィルム試料を用いて、４つの異なるエプソン１００００ＸＬスキャナの上で、異なる曝露後時間においてスキャンし、４８ビットのｒｇｂデジタルイメージを７２ｄｐｉの空間分解能で取得した。すべてのスキャナからのイメージをスケールし、未露光フィルムの応答値を、スキャナ１からの未露光フィルムの値へと等化した。次に、最も大きい線量（４８２．６ｃＧｙ）に曝露されたフィルムに対応するイメージの領域で、測定を行った。次に、未露光フィルムとスキャナ１からのイメージにおける４８２．６ｃＧｙに曝露されたフィルムとの間の応答差をスキャナＸからのイメージにおける同様の応答差で除算したものに基づいて、スキャナＸからのイメージにおける応答値をスケールした。
【０１０３】
イメージをスケールした後、すべてのイメージのすべてのフィルムの応答値を、較正された曝露線量に対して測定および描画した。赤色チャンネルについての結果が、図５に表示されている。注意すべきことは、イメージは、異なるスキャナと、異なる曝露後時間とを表していることである。スキャナ２の結果については、２つの異なる曝露後時間について示されている。同様の結果が、緑色チャンネルおよび青色チャンネルにおける測定から得られている。
【０１０４】
結果は、同じ種類のスキャナについて、スキャナごとの違いが、一回のスケーリング処理を用いることで補償され得ることを実証している。したがって、所与の生産ロットからの多くのフィルムが、既知の線量に曝露されることになる。同じロットの未露光フィルムと一緒に、すべてのフィルムは、同じ曝露後時間で共にスキャンされることになる。実際、曝露後時間がすべてのフィルムについて同一であることは必要ではないが、むしろ、タイミングの差は、経過した曝露後時間に対して小さくなる。関数が、較正フィルムからの線量−応答データに当てはめるために適用される。当てはめられた係数と共に、これは、主較正関数となる。線量測定が行われる同じ生産ロットからのフィルムと考えると、１枚が未露光フィルムで、もう１枚はフィルムが測定されるすぐ前または後で既知の線量に曝露されるフィルムである、同じ生産ロットから２つの追加のフィルムが必要とされる。３つのフィルムは、較正のために使用されるスキャナと同じ型式の任意のスキャナ上において、２つの曝露されたフィルムの間のタイミングの差と比較して長い曝露後時間で、一緒にスキャンされることになる。デジタルイメージは、未露光フィルムに対応する応答値を、較正スキャナからのイメージにおける未露光較正フィルムの応答値に等化するためにスケールされ、次に、主較正関数を用いて線量イメージへと変換されることになる。最後に、線量イメージがスケールされ、線量値は、既知の線量に曝露されたフィルムに対応する。
【実施例９】
【０１０５】
この実施例は、異なる種類の２つのスキャナから得られた線量−応答情報が、前の実施例で説明されたものと同様の方法で対応関係を確立するためにスケールされ得ることを示すために、含まれている。
【０１０６】
実施例６および実施例７で説明されたフィルム試料を用いて、エプソン１００００ＸＬスキャナおよび３つの異なるエプソンＶ７００スキャナの上で、異なる曝露後時間においてスキャンし、４８ビットのｒｇｂデジタルイメージを７２ｄｐｉの空間分解能で取得した。すべてのスキャナからのイメージをスケールし、未露光フィルムの応答値を、１００００ＸＬスキャナからの未露光フィルムの値へと等化した。赤色チャンネルについてのイメージを用いて、最も大きい線量（４８２．６ｃＧｙ）に曝露されたフィルムに対応するイメージの領域で、測定を行った。次に、未露光フィルムと１００００ＸＬスキャナからのイメージにおける４８２．６ｃＧｙで曝露されたフィルムとの間の応答差をスキャナＸからのイメージにおける同様の応答差で除算したものに基づいて、スキャナＸからのイメージにおける応答値をスケールした。
【０１０７】
イメージをスケールした後、すべてのイメージのすべてのフィルムの応答値を、較正された曝露線量に対して測定および描画した。赤色チャンネルについての結果が、図６に表示されている。注意すべきことは、イメージは、異なるスキャナと、異なる曝露後時間とを表していることである。同様の結果が、緑色チャンネルおよび青色チャンネルにおける測定から得られている。
【０１０８】
結果は、異なるエプソンのスキャナの型式について、スキャナごとの違いが、一回のスケーリング処理を用いることで補償され得ることをここでも実証している。したがって、所与の生産ロットからの多くのフィルムが、既知の線量に曝露されることになる。同じロットの未露光フィルムと一緒に、すべてのフィルムは、エプソン１００００ＸＬまたはＶ７００スキャナにおいて、同じ曝露後時間で共にスキャンされることになる。実際、曝露後時間がすべてのフィルムについて同一であることは必要ではないが、むしろ、タイミングの差は、経過した曝露後時間に対して小さくなる。関数が、較正フィルムからの線量−応答データに当てはめるために適用される。当てはめられた係数と共に、これは、主較正関数となる。線量測定が行われる同じ生産ロットからのフィルムと仮定すると、１枚が未露光フィルムで、もう１枚はフィルムが測定されるすぐ前または後で既知の線量に曝露されるフィルムである、同じ生産ロットから２つの追加のフィルムが必要とされる。３つのフィルムは、任意のエプソン１００００ＸＬまたはＶ７００スキャナ上において、２つの曝露されたフィルムの間のタイミングの差と比較して長い曝露後時間で、一緒にスキャンされることになる。デジタルイメージは、未露光フィルムに対応する応答値を、較正スキャナからのイメージにおける未露光較正フィルムの応答値に等化するためにスケールされ、次に、主較正関数を用いて線量イメージへと変換されることになる。最後に、線量イメージがスケールされ、線量値は、既知の線量に曝露されたフィルムに対応する。
【実施例１０】
【０１０９】
この実施例は、異なる配向でスキャンされたラジオクロミックフィルムについての曝露線量とフィルム応答との関係に類似性があることを実証するために、含まれている。デジタルイメージがフラットベッドスキャナ上でフィルムをスキャンすることによって取得されるとき、ラジオクロミックフィルムの応答は配向に依存することは、よく知られている。この原因は、一部はフィルムによって散乱される異方性の光のためであり、一部は透過された光の偏光のためであると考えられている。縦方向の配向は、スキャン方向と平行な長手軸線で配置された矩形のフィルムの配置のことを称する。逆に、横方向の配向という用語は、スキャン方向と平行な短手軸線を備える矩形のフィルムの配置を説明するために用いられる。図７に示すデータは、エプソン１００００ＸＬまたはＶ７００ｒｇｂフラットベッドスキャナ上で赤色チャンネルにおいて測定されたＧａｆｃｈｒｏｍｉｃ  ＥＢＴ３ラジオクロミックフィルムの線量−応答特性の典型である。緑色チャンネルおよび青色チャンネルにおける線量−応答測定は、同様の特性を有している。Ｇａｆｃｈｒｏｍｉｃ  ＥＢＴ３ラジオクロミックフィルムのこの挙動は、ＥＢＴ２フィルムと同様である。
【０１１０】
図８は、応答データがスケールされた後、つまり、すべてのフィルムの応答が、２つの配向における未露光フィルムの応答を等化するためにスケールされた後の挙動を示している。次に、実施例では、縦方向の配向でスキャンされた曝露フィルムは、２つの配向における未露光フィルムと２９９ｃＧｙに曝露されたフィルムとの間の正味差に比例してスケールされる。この方法で処理されると、２つの配向における応答がほとんど同一である。１つの配向について線量−応答較正を得ておくと、いずれかの配向でスキャンされた測定フィルムについてその較正を用いることは、測定フィルムが異なる配向で走査される場合、既知の曝露を有する２つの他のフィルムが、同じく異なる配向でスキャンされ、かつ、較正データまたは測定フィルムの２点のスケーリングを提供するために用いられるのであれば、可能であることになる。
【実施例１１】
【０１１１】
この実施例は、異なる生産ロットのラジオクロミックフィルムの応答における差を実証するために、含まれている。試料を、５つの異なるロットのＧａｆｃｈｒｏｍｉｃ  ＥＢＴ３線量測定フィルムから得て、およそ３０ｃＧｙ、６０ｃＧｙ、１２０ｃＧｙ、２４０ｃＧｙ、４８０ｃＧｙの線量のＸ線に曝露した。生産ロットからの曝露フィルムを、同じロットからの未露光フィルムの試料と一緒に、エプソンＶ７００スキャナの上に配置し、４８ビットのｒｇｂデジタルイメージを７２ｄｐｉの空間分解能で取得した。イメージのうちのラジオクロミックフィルムに対応する領域を、ＦｉｌｍＱＡ  Ｐｒｏソフトウェアを用いて測定した。各々のフィルムロットについての測定した応答は、未露光フィルムの応答に対して正規化され、次に、未露光フィルムと４８０ｃＧｙに曝露されたフィルムとの間の応答差を等化するためにスケールされた。
【０１１２】
図９に描画された結果は、生産ロットの応答同士の間に実質的な差があることを示している。応答曲線の形状に相似性があるが、１つの生産ロットのラジオクロミックフィルムについての２点の線量−応答較正を、同じフィルムの種類の任意の他の生産ロットに適用することは、信頼できないことになる。同様の結果が、緑色チャンネルおよび青色チャンネルからのデータで行われた測定から得られている。
【０１１３】
さらなる例示として、以下のことが提示される。生産ロットＡ１１０２１１から入手したフィルムのデジタルイメージを、生産ロットＡ１０１７１１についての線量−応答較正情報を用いて、線量イメージへと変換した。曝露フィルムに対応する位置での線量イメージの測定は、Ｔａｂｌｅ  １５（表１６）の値を与えた。測定された線量値と較正された曝露線量との間には、大きな不一致がある。次に、イメージの未露光フィルムの応答を等化すること、および、最も高い線量でのフィルムについての測定された線量を、較正された曝露線量に等しい４８７．６ｃＧｙにスケールすることで、データの２点の再較正を適用した。Ｔａｂｌｅ  １６（表１７）の結果は、適用された線量と測定された線量との間のより優れた対応関係を示しているが、実質的な差が残っている。同様の結果が、緑色チャンネルおよび青色チャンネルからのデータで行われた測定から得られている。
【０１１４】
【表１６】
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【０１１５】
【表１７】
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【実施例１２】
【０１１６】
この実施例は、３点の再較正をデジタルイメージの線量−応答データに適用する利点を示している。実施例１１にあるように、生産ロットＡ１１０２１１のＥＢＴ３フィルムから取得されたデジタルイメージを用いた。未露光フィルムと、５９．５ｃＧｙおよび４８７．８ｃＧｙに曝露されたフィルムとに対応する領域を測定し、ロットＡ１０１７１１について数学的補正を線量−応答較正関数に適用するために、値を用いた。次に、３点の再較正補正を伴う較正関数を適用して、ロットＡ１１０２１１からのフィルムのデジタルイメージを線量空間のイメージに変換し、すべてのフィルムの線量を測定した。Ｔａｂｌｅ  １７（表１８）の結果は、測定された線量が較正された曝露線量に非常に近いことを示しており、３点の再較正の利益を実証している。同様の結果が、緑色チャンネルおよび青色チャンネルからのデータで行われた測定から得られている。
【０１１７】
【表１８】
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【０１１８】
較正曲線が、フィルムに適用された放射線量を測定されたスキャナ応答に関係付けることで生成され得る。関係は、ソフトウェアについての入力イメージがその領域（フィルムスキャナとして）を通じて透過した光の未加工の信号測定である直接的なものであってもよい。あるいは、関係は、曝露レベルを光学密度に変換する補正表または他の要素を適用することで前処理されてもよく、次に、補正されたイメージが、ソフトウェアによって用いられる入力イメージになる。
【０１１９】
本発明は、特定の態様に関連して示して説明されているが、様々な変形態様が、明細書および添付の特許請求の範囲を読んで理解した当業者には明らかとなることは、明白である。本発明は、このような改良態様および変形態様のすべてを含んでおり、特許請求の範囲のみによって制限されている。
【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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