(57)【要約】【課題】局部の吸収線量と蛍光体の設置位置を高精度に把握することができ、粒子線照射の高度化に貢献できる放射線線量計測装置及び計測方法を提供する。【解決手段】電離放射線による付与エネルギーを光子数に変換する蛍光体と、蛍光体で発生した光子を伝送する光ファイバと、光子を電気パルス信号に変換する光検出器と、電気パルス信号を計数する計数装置と、電気パルス信号の信号数から蛍光体における線量を解析する機能と、蛍光体における光ファイバから見込んだ視野範囲と粒子線ビーム方向ベクトルから蛍光体における水等価厚を算出し、水等価厚から蛍光体の位置情報を補正するための補正値を解析する機能を有する線量位置解析装置と、線量位置解析装置で解析された線量及び位置情報を表示する表示装置から構成したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子線ビームの照射による線量を計測する放射線線量計測装置であって、
電離放射線による付与エネルギーを光子数に変換する蛍光体と、該蛍光体で発生した光子を伝送する光ファイバと、前記光子を電気パルス信号に変換する光検出器と、前記電気パルス信号を計数する計数装置と、前記電気パルス信号の信号数から前記蛍光体における線量を解析する機能と、前記蛍光体における前記光ファイバから見込んだ視野範囲と前記粒子線ビーム方向ベクトルから前記蛍光体における水等価厚を算出し、前記水等価厚から前記蛍光体の位置情報を補正するための補正値を解析する機能を有する線量位置解析装置と、前記線量位置解析装置で解析された線量及び位置情報を表示する表示装置から構成されることを特徴とする放射線線量計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線線量計測装置であって、
前記光ファイバにおける前記視野範囲を、前記光ファイバの開口数と、前記蛍光体の寸法から算出することを特徴とする放射線線量計測装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線線量計測装置であって、
前記線量位置解析装置は、前記視野範囲における前記方向ベクトルが示す方向の前記粒子線ビームの走行距離を算出し、前記走行距離から蛍光体を水もしくは人体と等価とした場合の距離として水等価厚を算出することを特徴とする放射線線量計測装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放射線線量計測装置であって、
前記線量位置解析装置は、前記計数装置で得られた計数値Ｎから線量Ｄに変換する変換係数αを用いて、Ｄ＝Ｎ×αから前記線量を算出することを特徴とする放射線線量計測装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線線量計測装置であって、
前記蛍光体の位置Ｚｎ、補正後の前記蛍光体の位置Ｚ’ｎ、参照用線量計の位置及び線量を（ＺＲｎ，ＤＲｎ）、水等価厚ＺＴにおいて、補正後の前記蛍光体の位置を
【数１】
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【数２】
2017096672.tif 000008
として算出することを特徴とする放射線線量計測装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放射線線量計測装置であって、
前記粒子線ビームが複数の前記方向ベクトルで照射される粒子線治療において、前記複数の方向ベクトルと前記視野領域から前記蛍光体における前記水等価厚を算出することを特徴とする放射線線量計測装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の放射線線量計測装置であって、
前記蛍光体をＮｄ：ＹＡＧ、ＮｄＣｅ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＬｕＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ：Ｍｇ２ＳｉＯ４、Ｃｒ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＶＯ４、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＶＯ４、Ｅｕ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＧｄＶＯ４、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ、Ｃｒ：ＬｉＣＡＦ、Ｃｒ：ＬｉＳＧａＦ、Ｃｅ：ＬｉＳＡＦ、Ｃｅ：ＬｉＣＡＦ、Ｃｅ：ＬｉＳＧａＦ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｐｒ：ＹＬＦ、Ｅｒ：ＹＬＦ、Ｈｏ：ＹＬＦ、Ｙｂ：ＫＧＷ、Ｎｄ：ＫＧＷのいずれかから構成することを特徴とする放射線線量計測装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放射線線量計測装置であって、
前記視野領域以外の前記蛍光体における前記粒子線ビームの走行距離から水等価厚を算出し、蛍光体位置を補正することを特徴とする放射線線量計測装置。
【請求項９】
粒子線ビームの照射による線量を計測する放射線線量計測方法であって、
蛍光体を用いて電離放射線による付与エネルギーを光子数に変換し、該蛍光体で発生した光子を光ファイバにより伝送して電気パルス信号に変換し、計数した前記電気パルス信号の信号数から前記蛍光体における線量を解析し、前記蛍光体における前記光ファイバから見込んだ視野範囲と前記粒子線のビーム方向ベクトルから前記蛍光体における水等価厚を算出し、前記水等価厚から前記蛍光体の位置情報を補正するための補正値を解析し、解析された線量及び位置情報を表示することを特徴とする放射線線量計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子線治療システムなどにおいて使用される放射線線量計測装置及び計測方法に係り、特に蛍光体における光ファイバが見込んだ視野領域及び粒子線ビームの照射方向から水等価厚を解析し、蛍光体位置の補正を実現する放射線線量計測装置及び計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
がん治療の標準的な治療方法の一つとして放射線治療がある。その中で、陽子線や炭素線を用いる粒子線治療は標的に対する線量集中性が高いことで知られている。近年、これら粒子線治療システムの高度化が進んでおり、３次元的にがん領域を塗りつぶすように照射するスポットスキャニング照射などが適用されている。
【０００３】
このような照射高度化に伴い、局部の吸収線量と検出器の設置位置を高精度に把握する技術が必要である。局部の吸収線量と検出器の設置位置を高精度に把握するには、水ファントムや人体ファントムの評価点に放射線線量計を備え、粒子線ビームを照射することで照射されたビームの品質を保証する方法や、患者の体内に放射線線量計を挿入し、粒子線ビーム照射中にビームが健全に患部へ照射されていることを確認する方法がある。
【０００４】
いずれの方法であっても、局部への吸収線量と検出器の設置位置を高精度に把握するには、小型の放射線線量計が必要である。
【０００５】
粒子線治療では電離箱を放射線線量計として用いることが一般的である。この電離箱には空気が充填されており、外部より空気層に電界が印加されている。陽子線が電離箱に照射されると、空気層での電離で生じた電子正孔対が電界に従ってそれぞれの電極で収集される。電離箱を線量計として動作させるには、一般的に数１００Ｖの高い電圧を印加しなければならない。
【０００６】
このことから小型化した電離箱を患者の体内に挿入して使う場合、感電リスクがあるといえる。上記したリスクを抑制する手段として、光ファイバを利用した放射線線量計を適用し、検出部への通電が不要な線量計測方法が考えられる。局部の吸収線量を測定可能な光ファイバ型放射線線量計を開示したものとして、以下の特許文献が知られている。
【０００７】
特許文献１による放射線モニタは、「放射線入射を受けて蛍光を発し、可撓性を有するシンチレーションファイバ１１を放射線の検出部に用いている。シンチレーションファイバ１１において放射線を受け、蛍光を発すると、その光は後段の光ファイバ４によって伝送され、さらに後段の光電気変換装置２へ入力される、光電気変換装置２において光を電気信号に変換し、その電気信号をさらに後段の演算装置３に入力する。演算装置３において電気信号から、検出部に入射した放射線の線量率を算出し、表示装置１０においてその数値を表示する。」ものである。要するにここでは、可撓性を有するシンチレーションファイバを検出部として、光ファイバで伝送された光を光検出器で電気信号に変換し、後段の演算装置で電気信号から放射線の線量率を算出するものである。
【０００８】
特許文献２による放射線モニタは、「放射線の入射により発光するシンチレーションファイバ１と、このシンチレーションファイバ１からの光を伝送する光伝送ファイバ３と、この光伝送ファイバ３に放射線が入射することにより発生するノイズを除去する、特定の周波数の光を透過するバンドパスフィルタ２と、このバンドパスフィルタ２を介して伝送された光を検出する光検出部４とを備えた。」ものである。要するにここでは、検出部にシンチレーションファイバを備えた局部線量計について、光ファイバ起因の光ノイズ、特にチェレンコフ光の影響を除去するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特願２００７−１３９４３５号公報
【特許文献２】特開２００１−５６３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
光ファイバ型放射線線量計に用いられる蛍光体は有機物や無機物、セラミックや単結晶と様々な物性を有しており、様々な蛍光体を使用することができる。粒子線治療に使用される蛍光体としては、人体における照射線量を高精度に把握するために、人体もしくは水と同等の密度及び実効原子番号を有する蛍光体が良く用いられる。このような要求から特許文献１及び特許文献２のように、プラスティックシンチレータを適用した放射線線量計が提案されている。
【００１１】
一方で、密度が高いもしくは実効原子番号が大きい蛍光体を用いて相対線量計として使用することも考えられる。密度が高いもしくは実効原子番号が大きい蛍光体を用いる場合、プラスティックシンチレータなどの人体もしくは水と同等の密度及び実効原子番号を有する蛍光体と比較して、蛍光体内部における粒子線のエネルギー損失（ｄＥ／ｄｘ）が大きくなることが考えられる。
【００１２】
したがって、密度が高いもしくは実効原子番号が大きい蛍光体を適用する光ファイバ型放射線線量計を粒子線治療において局部の吸収線量を測定する放射線線量計として使用するには、粒子線に対して有感な蛍光体における光ファイバから見込んだ視野範囲と、粒子線ビームの方向ベクトルから、視野範囲における方向ベクトルが示す方向の粒子線の走行距離を算出し、その走行距離から蛍光体を水もしくは人体と等価とした場合の距離、つまり水等価厚を算出し、水等価厚から蛍光体の位置情報を補正する必要がある。
【００１３】
位置情報を補正する必要性に関して、特許文献１では、シンチレーションファイバで発生した蛍光を電気信号に変換して、その電気信号を線量率に変換するものである。このため、特許文献１には、蛍光体の密度もしくは実効原子番号を考慮した蛍光体内部の水等価厚の変換に関する記載は一切ない。したがって、粒子線治療における局部への吸収線量と蛍光体の設置位置を高精度に把握するための小型の放射線線量計としての適用は困難である。
【００１４】
同様に特許文献２は、光ノイズの除去方法に関する記載はあるが、蛍光体の密度もしくは実効原子番号を考慮した蛍光体内部の水等価厚の変換に関する記載は一切ない。したがって、粒子線治療における局部への吸収線量と蛍光体の設置位置を高精度に把握するための小型の放射線線量計としての適用は困難である。
【００１５】
然るに、粒子線治療に用いられる光ファイバ型放射線線量計において、蛍光体における光ファイバから見込んだ視野範囲と粒子線ビーム方向ベクトルから、蛍光体における水等価厚を算出し、水等価厚から蛍光体の位置情報を補正できる放射線線量計が実現できれば、局部の吸収線量と蛍光体の設置位置を高精度に把握することができるため、粒子線照射の高度化に貢献できる。
【００１６】
以上のことから本発明の目的は、局部の吸収線量と蛍光体の設置位置を高精度に把握することができ、粒子線照射の高度化に貢献できる放射線線量計測装置及び計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
以上のことから本発明においては、電離放射線による付与エネルギーを光子数に変換する蛍光体と、蛍光体で発生した光子を伝送する光ファイバと、光子を電気パルス信号に変換する光検出器と、電気パルス信号を計数する計数装置と、電気パルス信号の信号数から蛍光体における線量を解析する機能と、蛍光体における光ファイバから見込んだ視野範囲と粒子線ビーム方向ベクトルから蛍光体における水等価厚を算出し、水等価厚から蛍光体の位置情報を補正するための補正値を解析する機能を有する線量位置解析装置と、線量位置解析装置で解析された線量及び位置情報を表示する表示装置から構成された放射線線量計測装置としたものである。
【００１８】
また本発明においては、粒子線ビームの照射による線量を計測する放射線線量計測方法であって、蛍光体を用いて電離放射線による付与エネルギーを光子数に変換し、該蛍光体で発生した光子を光ファイバにより伝送して電気パルス信号に変換し、計数した前記電気パルス信号の信号数から前記蛍光体における線量を解析し、前記蛍光体における前記光ファイバから見込んだ視野範囲と前記粒子線のビーム方向ベクトルから前記蛍光体における水等価厚を算出し、前記水等価厚から前記蛍光体の位置情報を補正するための補正値を解析し、解析された線量及び位置情報を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、局部の吸収線量と蛍光体の設置位置を高精度に把握することができ、粒子線照射の高度化に貢献できる放射線線量計測装置及び計測方法を提供することができる。なお、本発明の実施例に係る効果は、以下の説明書中において適宜説明がされる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１の放射線線量計の構成例を示す図。
【図２】実施例１の放射線検出部の構成例を示す図。
【図３】実施例１の光検出器の出力例を示す図。
【図４】実施例１の光ファイバの視野範囲の概念を示す図。
【図５】実施例１の光ファイバの視野範囲と粒子線ビームの方向ベクトルの概念を示す図。
【図６】実施例１の表示装置の出力例を示す図。
【図７】実施例２の光ファイバの視野範囲の概念を示す図。
【図８】実施例３の光ファイバの視野範囲と複数の粒子線ビームの方向ベクトルの概念を示す図。
【図９】実施例４の光ファイバの視野範囲を考慮した放射線検出部の水等価厚換算部分の概念を示す図。
【図１０】本発明の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例について図を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
本発明の好適な一実施例である実施例１の放射線線量計を、図１から図６を用いて説明する。
【００２３】
図１に放射線線量計の構成例を示す。実施例１の放射線線量計は、蛍光体１、光ファイバ２、光検出器３、計数装置４、線量位置解析装置５、表示装置６から構成される。これらの構成の内、粒子線に直接照射される部位を放射線検出部７とした。この放射線検出部７には蛍光体１と光ファイバ２の端部が含まれる。光検出器３と計数装置４から構成される部位を光検出部８とした。線量位置解析装置５と表示装置６から構成される部位を解析表示部９とした。蛍光体１と光検出器３は光ファイバ２を介して光学的に接続される。光検出器３と計数装置４、線量位置解析装置５、表示装置６は電気的に接続される。
【００２４】
蛍光体１の材料としては、例えばＮｄ：ＹＡＧ、ＮｄＣｅ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＬｕＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ：Ｍｇ２ＳｉＯ４、Ｃｒ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＶＯ４、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＶＯ４、Ｅｕ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＧｄＶＯ４、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ、Ｃｒ：ＬｉＣＡＦ、Ｃｒ：ＬｉＳＧａＦ、Ｃｅ：ＬｉＳＡＦ、Ｃｅ：ＬｉＣＡＦ、Ｃｅ：ＬｉＳＧａＦ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｐｒ：ＹＬＦ、Ｅｒ：ＹＬＦ、Ｈｏ：ＹＬＦ、Ｙｂ：ＫＧＷ、Ｎｄ：ＫＧＷのいずれかが適用される。これらの蛍光体１は、いずれも密度が高いもしくは実効原子番号が大きい蛍光体といいうるものである。
【００２５】
ここでこれらの密度が高いもしくは実効原子番号が大きい蛍光体１について、例えばＮｄ：ＹＡＧを例にしてその発光原理を説明する。なお蛍光体１について、上記記号の表記は、記号「：」の右側のＹＡＧが母材、左側のＮｄはドーパント（添加物）を意味している。
【００２６】
蛍光体１の代表例であるＮｄ：ＹＡＧは、粒子線を照射することによってドーパントのＮｄが励起状態となる。励起状態で保持される時間（寿命）は数十ｍｓであり、励起準位に伴う特定の波長の光を発して基底状態に遷移する。この光の強度つまり線量を後段の光検出器３、計数装置４、線量位置解析装置５及び表示装置６で計測することになる。なお上記の蛍光体１の材料について、逐一の説明は省略するが、いずれの蛍光体材料も寿命、波長は相違するが粒子線の照射により添加物が発光するという特性を有している。
【００２７】
次に光ファイバ２の種類としては、シングルモード光ファイバに分類される汎用シングルモード、分散シフトシングルモード、非零分散シフトシングルモードや、マルチモード光ファイバに分類されるステップインデックス、グレーデッドインデックスがある。コア径およびクラッド径は数μｍから数百μｍである。蛍光体１で発生した蛍光は光ファイバ２のコア径内を全反射して光検出器３まで伝搬される。
【００２８】
図２に放射線検出部の構成例を示す。放射線検出部７における蛍光体１及び光ファイバ２を、例えば図２で示したように、光学的に接着させて光を伝送させる。ここで光ファイバ２は簡単にコア１１とクラッド１２で構成されるが、実際に使用される場合には、光ファイバの保護のためにＰＶＣなどの被覆が施される。図２では蛍光体１を蛍光体容器１０に格納することとした。ここで蛍光体容器１０は、蛍光体１の保護及び環境光が光ファイバ２に入らないように遮光する機能を有するものとする。
【００２９】
光検出器３には光電子増倍管やフォトダイオードが適用される。これらの光検出器３の受光面積が光ファイバ２の開口より小さく幾何的に光を損失する場合は、光ファイバ２と光検出器３の間に光学レンズを取り付けることで集光効率を改善させるのがよい。図３に時系列的に得られる光検出器３の出力例を示す。光検出器３に入射した光はそれぞれの原理で電子に変換及び増幅され、電気パルス信号１３として出力される。これらの電気パルス信号１３は計数装置４に備えられたディスクリミネータ機能によって、任意の電圧しきい値１４を超えた電気パルス信号のみ計数される。
【００３０】
図４に光ファイバ２の視野範囲の概念を示す。光ファイバ２における光伝送領域はコア１１であり、伝送路幅（コア径）Ｌ１である。コア１１から蛍光体１を見込んだ領域を視野領域とする。図４では例えば光ファイバ２のコア径Ｌ１の断面Ｓ１と蛍光体１が交差する領域を視野領域１５と設定した。
【００３１】
図５に光ファイバの視野範囲と粒子線ビームの方向ベクトルの概念を示す。粒子線ビーム１６を視野領域１５に対して照射する。図５では一例としてＺ方向に粒子線ビーム１６を照射する。Ｚ方向の方向ベクトルにおける視野領域１５の粒子線ビーム１６は、走行距離ｄｒを走行することとなる。
【００３２】
この走行距離ｄｒを水もしくは人体組成とした場合の距離に変換する。変換された距離を水等価厚とする。水等価厚は、簡易的には変換前後の物質の密度比（ρＷ／ρＳ）を走行距離ｄｒに乗じることで求められる。または蛍光体１における粒子線の飛程ＲＳと水の飛程ＲＷの比（ＲＷ／ＲＳ）を走行距離ｄｒに乗じることで求められる。
【００３３】
これらの方式で得られた水等価厚ＺＴを用いて、蛍光体１の設置位置を補正する。蛍光体１の補正前の設置位置は、水ファントムもしくは人体ファントムにおいては放射線検出部７を設置した冶具の設置情報を用いる。人体内部に設置された場合は、Ｘ線コンピュータ断層撮影（Ｘ線ＣＴ）やＧＰＳを用いる。
【００３４】
蛍光体１を設置したＸＹＺ座標での三次元位置を（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）とし、粒子線照射方向を図５のようにＺ方向とする。ここでｎは測定点数を示す。補正後の蛍光体１の位置を（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚ’ｎ）とする。ここでは変位が生じるのはＺ方向のみであるので、以後の説明では特に必要がない限りＸ座標及びＹ座標の表記を割愛する。高精度に蛍光体位置を補正するために、参照用電離箱で得られた位置ＺＲｎ及び吸収線量ＤＲｎの情報（ＺＲｎ，ＤＲｎ）を用いる。これらのパラメータを用いて補正後の蛍光体１の設置位置Ｚ’ｎを以下の（１）式で算出する。但し、（２）式が前提条件として成立しているものとする。
【００３５】
【数１】
2017096672.tif 000003
【００３６】
【数２】
2017096672.tif 000004
【００３７】
線量位置解析装置５では、上述した水等価厚の算出及び蛍光体１の設置位置の補正計算をリアルタイムに実施する。更に、線量位置解析装置５において、計数装置４で得られた計数値Ｎｎから吸収線量Ｄｎに変換する変換係数αを用いて、以下の（３）式を用いて吸収線量Ｄｎを算出する。
【００３８】
【数３】
2017096672.tif 000005
【００３９】
上述した結果から、蛍光体１の設置位置は（Ｚ’ｎ，Ｄｎ）と表すことができる。
【００４０】
図６に表示装置の出力例を示す。表示装置６では本発明によって得られた蛍光体の設置位置（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚ’ｎ）と吸収線量Ｄｎを表示する。また該当する粒子線治療における合計吸収線量Ｄｎ＿Ａｌｌを吸収線量Ｄｎの累積値から表示可能とする。また治療計画による吸収線量及び合計吸収線量を表示可能とする。更に測定値が計画値と整合する場合は照射量を正常、整合いない場合は計画外と表示可能とする。
【００４１】
以上述べたように、本発明は、電離放射線による付与エネルギーを光子数に変換する蛍光体と、蛍光体で発生した光子を伝送する光ファイバと、光子を電気パルス信号に変換する光検出器と、電気パルス信号を計数する計数装置と、電気パルス信号の信号数から蛍光体における線量を解析する機能と、蛍光体における光ファイバから見込んだ視野範囲と粒子線ビーム方向ベクトルから蛍光体における水等価厚を算出し、水等価厚から蛍光体の位置情報を補正するための補正値を解析する機能を有する線量位置解析装置と、線量位置解析装置で解析された線量及び位置情報を表示する表示装置から構成された放射線線量計測装置である。
【００４２】
この本発明装置によれば、以下のような利益、効果が得られている。まず電離放射線による付与エネルギーを光子数に変換する蛍光体と、蛍光体で発生した光子を伝送する光ファイバと、光子を電気パルス信号に変換する光検出器と、電気パルス信号を計数する計数装置とを有することで、小型の放射線線量計を構築することができ、且つ検出部への通電が不要となる。
【００４３】
蛍光体で発生した光は光ファイバを介して電気パルス信号として変換でき、その電気パルス信号を計数装置で計数することで、蛍光体の蛍光強度を計数値もしくは計数率として計測することができる。
【００４４】
また線量位置解析装置を備えることで、電気パルス信号の信号数から蛍光体における線量を解析することと、蛍光体における光ファイバから見込んだ視野範囲と粒子線ビーム方向ベクトルから蛍光体における水等価厚を算出し、水等価厚から蛍光体の位置情報を補正するための補正値を解析することができる。
【００４５】
表示装置によって線量位置解析装置で解析された線量及び位置情報を表示することができる。
【００４６】
本発明は、これらの統合化された設備構成によって、局部の吸収線量と蛍光体の設置位置を高精度に把握することができるため、粒子線照射の高度化に貢献できるものである。
【００４７】
以上の本発明で説明した放射線線量計を用いることで、局部の吸収線量と蛍光体の位置を高精度に把握することができるため、粒子線照射の高度化に貢献できる。
【００４８】
また実施例１においては、方向ベクトルが示す方向の粒子線ビームの走行距離を算出し、走行距離から蛍光体を水もしくは人体と等価とした場合の距離として水等価厚を算出している。視野範囲における方向ベクトルが示す方向の粒子線ビームの走行距離を算出することで、粒子線照射における実効的な走行距離を算出することができる。更に、水もしくは人体と等価とする水等価厚を走行距離から算出することで、蛍光体が水もしくは人体ファントムに相当する材質でない場合であっても、水もしくは人体ファントム中の蛍光体位置を高精度に把握することができる。これらの効果によって、蛍光体における水等価厚を算出することができ、高精度の蛍光体位置の補正に貢献できる。
【００４９】
また実施例１においては、線量位置解析装置において、計数装置で得られた計数値Ｎから線量Ｄに変換する変換係数αを用いて、Ｄ＝Ｎ×αから線量を算出することで、蛍光体が設置された位置における粒子線照射による線量を直接的に認識することができる。この効果によって、本発明を利用する作業者等が蛍光体位置における照射された線量を直接的に認識することによる、照射線量の誤認知の回避を期待できる。
【００５０】
また実施例１においては、蛍光体の位置Ｚｎ、補正後の蛍光体の位置Ｚ’ｎ、参照用線量計の位置及び線量を（ＺＲｎ，ＤＲｎ）、水等価厚Ｚにおいて、補正後の蛍光体の位置を（１）（２）式により算出することで、線量の変動が大きい領域においても高精度に蛍光体の位置を補正することができる。この効果によって、線量集中箇所の前後における線量変動が大きい領域における蛍光体の位置精度を向上することができる。
【００５１】
また実施例１においては、蛍光体をＮｄ：ＹＡＧ、ＮｄＣｅ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＬｕＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ：Ｍｇ２ＳｉＯ４、Ｃｒ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＶＯ４、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＶＯ４、Ｅｕ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＧｄＶＯ４、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ、Ｃｒ：ＬｉＣＡＦ、Ｃｒ：ＬｉＳＧａＦ、Ｃｅ：ＬｉＳＡＦ、Ｃｅ：ＬｉＣＡＦ、Ｃｅ：ＬｉＳＧａＦ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｐｒ：ＹＬＦ、Ｅｒ：ＹＬＦ、Ｈｏ：ＹＬＦ、Ｙｂ：ＫＧＷ、Ｎｄ：ＫＧＷのいずれかから構成することで、蛍光体を小型化することができ、粒子線照射による蛍光を得ることができる。この効果によって、放射線線量計の小型化を期待できる。
【実施例２】
【００５２】
本発明の他の実施例である実施例２の放射線線量計について説明する。実施例２は光ファイバ２における視野領域を広角とし、水等価厚とそれに伴う蛍光体１の設置位置を補正するものである。
【００５３】
図７に光ファイバの視野範囲の概念を示す。粒子線ビーム１６はＺ方向に照射するものとする。光ファイバ２の端部における視野領域を光ファイバ２の開口数とする場合、図７に示すように、広角視野領域１９のように表すことができる。広角視野領域１９における水等価厚は、簡易的にはコア１１における直径ＤＣと広角視野領域における最大径ＤＭから、走行距離ｄｒを以下の（４）式で算出する。
【００５４】
【数４】
2017096672.tif 000006
【００５５】
この走行距離ｄｒから水等価厚への変換手順は実施例１に記載した通りである。または蛍光体容器１０における光の反射効率や蛍光体１における光の透過効率、蛍光体１と光ファイバ２の屈折率から、広角視野領域１９における光線の挙動を計算し広角視野領域１９における蛍光中心を算出する。この蛍光中心位置におけるＺ方向ベクトルと広角視野領域１９から走行距離ｄｒを導出する。この走行距離ｄｒから水等価厚への変換手順は実施例１に記載した通りである。
【００５６】
実施例２では、光ファイバにおける視野範囲を、光ファイバの開口数と、蛍光体の寸法から算出しているので、光ファイバにおける視野範囲を光ファイバの開口数と蛍光体の寸法から、光ファイバにおける蛍光の集光効率を考慮した実効的な蛍光体の有感体積を算出することができる。この効果によって、蛍光体における実効的な有感体積を算出することができ、高精度の蛍光体位置の補正に貢献できる。
【００５７】
このように以上の実施例２の構成を備えることで、高精度に蛍光体の設置位置を補正できる放射線線量計を実現できる。
【実施例３】
【００５８】
本発明の他の実施例である実施例３の放射線線量計について説明する。実施例３は粒子線ビームを複数の方向から照射する治療に対応する補正方法に関するものである。
【００５９】
図８に光ファイバの視野範囲と複数の粒子線ビームの方向ベクトルの概念を示す。図８では一例として、粒子線ビーム１６をＺ方向、粒子線ビーム２６をＸ方向に照射するものとする。Ｚ方向への粒子線ビーム１６の照射に伴う水等価厚は視野領域１５において、走行距離ｄｒから導出される。また、Ｘ方向への粒子線ビーム２６の照射に伴う水等価厚は視野領域１５において、走行距離ｄｍから導出される。これらの走行距離ｄｒ、ｄｍから水等価厚への変換手順は実施例１に記載した通りである。各方向の粒子線照射によって得られた水等価厚は、それぞれの照射における蛍光体の設置位置の補正に使用される。
【００６０】
以上の実施例３の構成を備えることで、複雑な粒子線照射に伴う治療計画であっても、それぞれの照射方向に従って蛍光体位置を補正することで、高信頼の放射線線量計が実現できる。
【００６１】
具体的には、粒子線ビームが複数の方向ベクトルで照射される粒子線治療において、複数の方向ベクトルと視野領域から蛍光体における水等価厚をそれぞれの方向ベクトルに従って算出することで、それぞれの粒子線ビームにおける水等価厚で蛍光体の位置を補正することができる。この効果によって、治療計画の健全性を確保することが期待できる。
【実施例４】
【００６２】
本発明の他の実施例である実施例４の放射線線量計について説明する。実施例４は光ファイバ２の視野領域外の物質による水等価厚換算を実施することで、蛍光体１の位置を補正するものである。
【００６３】
図９に光ファイバの視野範囲を考慮した放射線検出部の水等価厚換算部分の概念を示す。図９において、蛍光体１の視野領域１５の領域外で、且つ粒子線ビーム１６の照射位置に対して視野領域１５の手前に存在する蛍光体１は、蛍光体１の位置設置精度を劣化させる原因となる。そこで蛍光体１の視野領域１５の領域外における水等価厚を算出し、蛍光体１の設置位置の補正に反映させる必要がある。
【００６４】
このため、粒子線ビーム３０に対する視野領域１５における走行距離ｄｐと蛍光体１の寸法情報から、蛍光体１の領域外における走行距離ｄｐを算出する。この走行距離ｄｐを実施例１で記載した通り、水等価厚ＺＯｕｔに変換する。この水等価厚ＺＯｕｔによって蛍光体の位置（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）は、領域外の蛍光体１の影響を補正すると（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ＋Ｚｏｕｔ）となる。さらに実施例１で述べたように、視野領域１５における水等価厚によって蛍光体１の位置を補正すると、（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚ’ｎ＋Ｚｏｕｔ）となる。
【００６５】
以上の実施例４の構成を備えることで、視野領域に基づく蛍光体１全域の水等価厚から高精度に蛍光体の位置を補正することができ、高信頼の放射線線量計を提供することができる。
【実施例５】
【００６６】
実施例５では、上記計測装置を用いた一連の処理手順について説明する。図１０は処理手順を示すフローチャートである。
【００６７】
図１０の処理手順の最初の処理ステップＳ１０では、放射線検出部７を所定場所に設置し、その位置を確認する。人体内部に設置された場合は、Ｘ線コンピュータ断層撮影（Ｘ線ＣＴ）やＧＰＳを用いて位置確認する。また初期設定項目として、位置確認の他に、蛍光体における光ファイバから見込んだ視野範囲とか、粒子線ビーム方向ベクトルを設定しておく。そのほか、初期設定として必要な事項は、この段階で入力され、あるいは適宜記憶装置内部に保管されているものとする。
【００６８】
次の処理ステップＳ１１では、設定された照射方向から設定された強度での放射線照射を行う。照射は、同一部署に対して複数回に分けて行われることがある。処理ステップＳ１２では、照射の都度光検出部８に得られた電気パルス信号を計測し、電気パルス信号の信号数から前記蛍光体における線量を解析する。ここまでの処理により、参照用電離箱で得られた位置ＺＲｎ及び吸収線量ＤＲｎの情報（ＺＲｎ，ＤＲｎ）が得られている。
【００６９】
次の処理ステップＳ１３からＳ１６は、図１の線量位置解析装置５の処理に対応している。処理ステップＳ１３では、水等価厚の算出を行う。具体的には、例えば走行距離ｄｒを水もしくは人体組成とした場合の距離に変換し、変換された距離を水等価厚とする。水等価厚は、簡易的には変換前後の物質の密度比（ρＷ／ρＳ）を走行距離ｄｒに乗じることで求められる。または蛍光体１における粒子線の飛程ＲＳと水の飛程ＲＷの比（ＲＷ／ＲＳ）を走行距離ｄｒに乗じることで求められる。
【００７０】
処理ステップＳ１４では、（１）（２）式に示した及び蛍光体１の設置位置の補正計算を実施する。
【００７１】
処理ステップＳ１５では、更に、線量位置解析装置５において、計数装置４で得られた計数値Ｎｎから吸収線量Ｄｎに変換する変換係数αを用いて、以下の（３）式により吸収線量Ｄｎを算出する。処理ステップＳ１６では、蛍光体１の設置位置を（Ｚ’ｎ，Ｄｎ）とする。
【００７２】
処理ステップＳ１７では、表示装置に得られた情報を表示する。最後の処理ステップＳ１８では、予定した作業がすべて完了するまで、適宜条件変更して繰り返し処理を実行する。
【符号の説明】
【００７３】
１：蛍光体
２：光ファイバ
３：光検出器
４：計数装置
５：線量位置解析装置
６：表示装置
７：放射線検出部
８：光検出部
９：線量位置解析及び表示部
１０：検出器容器
１１：コア
１２：クラッド
１３：電気パルス信号
１４：電圧しきい値
１５：視野領域
１６、２６：粒子線ビーム
１９：広角視野領域
ｄｒ：走行距離
ＤＭ：視野領域における最大径
ｄｐ：蛍光体の領域外における走行距離
【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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【図１０】
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