(57)【要約】  本発明の実施形態は、組織等価液を入れるための容器（１１０）であって、試験放射線ビームを容器（１１０）の中に通すように適合された容器（１１０）と、試験放射線ビームの強度を測定するように適合された検出器（１４０）であって、容器（１１０）内に支持され、試験放射線ビームの期待進路に沿って、容器（１１０）内を移動可能な検出器（１４０）とを備え、検出器（１４０）がビームの空間強度およびエネルギー付与を測定するように適合された２次元検出器である、ファントムおよび放射線検出システム（１００）を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織等価液を入れるための容器（１１０）であって、試験放射線ビームを前記容器（１１０）の中に通すように適合された容器（１１０）と、
前記試験放射線ビームの強度を測定するように適合された検出器であって、前記容器内に支持され、前記試験放射線ビームの期待進路に沿って、前記容器内を移動可能な検出器と、を備え、
前記検出器が前記ビームの空間強度およびエネルギー付与を測定するように適合された２次元検出器である、ファントム。
【請求項２】
前記第１の検出器と同一直線上にあって距離をおいた第２の検出器（７２０）を備え、前記第２の検出器も前記容器内に支持され、前記試験放射線ビームの前記期待進路に沿って前記容器内を前記第１の検出器と一致して移動可能であり、前記第２の検出器が前記ビームの空間強度およびエネルギー付与を測定するように適合された２次元検出器である、請求項１に記載のファントム。
【請求項３】
前記容器が少なくとも１つの壁を含み、前記少なくとも１つの壁はその中に窓を有し、前記窓は前記試験放射線ビームを前記組織等価液に通すように適合されている、請求項１または２に記載のファントム。
【請求項４】
前記第１の検出器および前記第２の検出器（７２０）の少なくとも１つがシリコン・ベースである、請求項１から３のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項５】
前記第１の検出器（１４０）および前記第２の検出器の少なくとも１つが、ピクセル検出器アレイなどのマルチ・チャネル検出器である、請求項１から４のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項６】
前記容器（１１０）に組織等価液が入っている、請求項１から５のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項７】
前記組織等価液が水である、請求項６に記載のファントム。
【請求項８】
前記水が非イオン化水である、請求項７に記載のファントム。
【請求項９】
前記試験放射線ビームの前記期待進路が実質的に水平である、請求項１から８のいずれか一項に記載のファントム。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のファントムと、
前記検出器を前記試験放射線ビームの前記期待進路に沿って移動させるように適合された、前記検出器のための駆動式可動サポートと、
前記検出器の位置を制御するように適合された制御装置と、
前記容器（１１０）内の前記検出器（１４０）の前記位置を記録するように適合された位置記録モジュール（４６０）と、
前記検出器（１４０）からの出力信号を受け、前記検出器（１４０）によって測定された情報を処理するように適合されたベクトル情報モジュール（４５０）と、を備える、放射線検出システム。
【請求項１１】
駆動式可動サポートがリニア・ステージを備える、請求項１０に記載の放射線検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファントムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ファントムは、撮像ファントムまたは組織等価ファントムとも呼ばれることがあり、放射線を特徴づけるために使用される物体である。ファントムは通常、医療科学において、生きている対象物がいかなる不必要なリスクにもさらされることがないようにするために、人体、または人の器官および組織などの人体の一部分の、様々な刺激に対する反応を模擬するために使用される。ファントムは、Ｘ線、ガンマおよび荷電粒子（例えば、電子、イオン、陽子）放射線を含む、様々な種類の放射線に対する反応を試験するために使用できる。このようにして、個々の患者の治療を立案するために、放射線により付与されるエネルギーが測定される。
【０００３】
ファントムは、透過深さの関数であるエネルギー付与を測定するために、多くの用途に使用可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ファントムは、人体の反応を精度良く模擬し、放射線およびそのエネルギー付与を可能な限り精度良く測定できることが望ましい。
【０００５】
従来技術の問題点の１つまたは複数を、少なくとも緩和することが、本発明の実施形態の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
各態様は、添付の特許請求の範囲に記載のファントムおよびシステムを提供する。
【０００７】
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態をさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示によるファントムおよび支持アセンブリの例の等角図である。
【図２】本開示によるファントムおよび支持アセンブリの単純化した上面図である。
【図３】図１に示すファントムおよび支持アセンブリの正面図である。
【図４】容器の中に検出器を備えるファントムの例の構成図である。
【図５】ファントムおよび支持アセンブリの使用中のプロセスを詳述するフローチャートである。
【図６】容器を通って伝播する放射線ビームを示す、本開示によるファントムの模擬の図である。
【図７】２つの検出器を備えるファントムの一実施形態の単純化した上面図である。
【図８】２つの検出器を有するファントムの一実施形態の構成図である。
【図９】ファントムの中で使用するための検出器の例の構成図である。
【図１０】ファントムの中で使用するためのハイブリッド検出器の例の単純化した図である。
【図１１】ファントムの中で使用するためのモノリシック検出器の例の単純化した図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）容器の窓の支持に使用するためのフランジの、それぞれ正面および側断面図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）容器の窓および前方壁の、それぞれ正面および側断面図である。
【図１４】２つの検出器を備える別のファントムの斜視図である。
【図１５】（ａ）および（ｂ）容器中に２つの検出器を支持するための支持アセンブリの一部分の、それぞれ斜視図および分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
最初に図１、図２および図３を参照すると、全体的に参照符号１００で示されたファントムが示されている。このようなファントム１００は、陽子ビームなどの試験放射線ビームの強度、エネルギー付与および透過深さを測定するために使用可能である。ファントム１００は、組織等価液を入れる容器１１０および検出器１４０を備える。検出器１４０は、試験放射線ビームの強度、エネルギー、または両方を測定するのに適したものでよい。検出器１４０は、ビーム・スポットとも呼ばれるビーム横断面の空間強度およびエネルギーを測定するように適合された２次元検出器であり、容器１１０内で試験放射線ビームの進路に沿って移動可能である。検出器１４０は、支持アセンブリによって容器１１０内に支持される。
【００１０】
容器１１０は、上部が開いた立方体様のタンクである。容器１１０の壁は、試験放射線ビームを組織等価液の中へ通すように適合されている。容器１１０の壁は、アクリルまたは他の適切な材料で作製可能である。ユーザが内部を見られるように、壁は透明な材料で作られていることが好ましい。容器１１０の壁には、測定への迷放射線の影響を減らすように、ノイズ抑制被覆または層が施されてもよい。容器の１つの壁には、試験放射線ビームを容器の中に通すように適合された窓１５０を含んでよい。窓１５０は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、または「固体水」と呼ばれるような樹脂材料から作られてもよい。典型的には、窓の材料は水に近い密度を有する。窓の材料は、容器内の圧力に歪むことなく耐えるに十分な強さをもちながら、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲の厚さまで平面状に加工するのに適したものとすべきである。他の適切な材料も使用可能なことは明白である。窓１５０は、容器１１０の壁よりも薄くできる点で有利である。こうすることで、窓に起因するビームへのいかなる歪みも減少する。さらに、検出器を、ビームが容器に入る位置のできる限り近くに配置することが可能となる。窓１５０は厚さが１ｍｍと２ｍｍの間でよく、好ましい取り合わせでは厚さ１．３ｍｍである。窓は、容器の前面壁の適切な穴に収まるフランジに装着してもよい。
【００１１】
図３は、廃液管３１０および容器１１０の底面にある吸引口３２０を示す。廃液管３１０および吸引口３２０は、容器１１０から組織等価液を排流するために使用される。
【００１２】
使用中、容器１１０は組織等価液、例えば水によって満たされる。水は、水中のイオンに起因する干渉または誤差を都合よく減らすので、脱イオン化されていてもよい。検出器１４０は容器１１０の中に支持され、組織等価液中に沈められる。組織等価液は、試験放射線ビームと相互に作用するためにあり、ビームを容器１１０内で平衡状態に至らせる。試験放射線ビームは、窓１５０を通って容器１１０の中へ進む。典型的に放射線源は、実質的に水平な容器中の期待進路に沿って試験放射線ビームを方向付けるように配置される。検出器１４０は、その検出面が試験ビームの期待進路と実質的に直交するように配置される。ビームは検出器１４０に衝突し、その強度が空間的に測定される。検出器１４０は、試験放射線ビームの強度および／またはエネルギーを、少なくとも２次元で同時に測定する。検出器１４０はシリコン・ベースの検出器であってよい。検出器１４０は、マルチ・チャネル検出器であってよい。検出器１４０はピクセル検出器であってよい。検出器１４０は、高粒状度ピクセル検出器であってよく、ハイブリッド・ピクセル検出器またはモノリシック・ピクセル検出器の形式をとってよい。
【００１３】
ピクセル検出器が２次元での検出を提供し、第３の次元で移動可能であるとすると、検出器は放射線のボクセル型の解析を提供すると考え得ることが理解されよう。期待進路は、放射線の試験ビームが容器の中へ、そして検出器に向かって伝播するように選択する。立方形の容器では、放射線の試験ビームの期待進路は、典型的には容器の側面および底面に平行であってよい。放射線は、典型的には荷電粒子、例えば陽子であってよい。放射線は、炭素イオンのビームまたは他の適切な荷電粒子のビームであってよい。
【００１４】
検出器１４０は、組織等価液の中に伝播する放射線の期待進路に沿って容器１１０内に配置できるように、容器の中に支持される。放射線ビームの空間強度を、期待進路と直角に少なくとも２次元で同時に測定し、期待進路に沿って移動することにより、放射線の強度およびエネルギー付与が３次元で空間的に高精度に測定できるようになる。こうして、とりわけ放射線の飛程および放射線のブラッグ・ピーク（粒子が物質によって停止する直前のエネルギー付与のピーク）の位置が算出できる。
【００１５】
荷電粒子ビームのブラッグ・ピークおよび飛程を３次元で詳細に知ることで、所定の部位がビームから最大の投与量を受けるように狙いを定めることができるようになる。放射線は相互作用する物質に対して、ピークの前では相対的に少ない投与量を加え、ピークの後では投与量が急速に減衰することになる。このことは、癌の放射線治療において、ビームのブラッグ・ピークを腫瘍の内部に位置するように準備することで、周囲の健康な組織へはより少ない投与量が加わるようにしながら、患者の腫瘍に放射線の狙いが定められることを意味する。
【００１６】
放射線の強度を２次元で同時に空間的に測定できる検出器があると、ブラッグ・ピークをより完全に見ることが可能となり、放射線ビームが横方向の両次元で均質かどうかをユーザが判定できるようになる。なお、試験放射線ビームは全ての方向に散乱するので、試験放射線の強度を一度に１次元のみ空間的に測定することでは、任意の指定された時間での試験放射線の合計強度を過小評価することになる。
【００１７】
支持アセンブリは容器１１０の隣に配置され、検出器を容器の中に支持するように配置される。支持アセンブリは、期待進路と平行に配置されたリニア・ステージ１２５を備える。延長アーム１２０は、リニア・ステージ１２５から外へ、容器１１０の上に、リニア・ステージと直交して延在する。支持アセンブリはさらに、足１６０を備える基部１７０を含む。基部１７０は、レッグ（ｌｅｇ）１８０および容器１１０を支持する。レッグ１８０はプラットフォーム１９０を支持する。リニア・ステージ１２５は、プラットフォーム１９０上に据えられたトラック１９５の全長に沿って走行する。リニア・ステージ１２５は、ビームに沿った検出器１４０の位置を、使用中に高精度で調整できるように、電動または手動で駆動可能である。
【００１８】
延長アーム１２０は、標的部分１３５を備えたトング（ｔｏｎｇｕｅ）１３０に接続される。検出器１４０は、検出器が放射線の期待進路上に進路と直交して置かれるように、標的部分１３５上に取り付けられる。このようにして、検出器１４０は、期待進路に沿って高い精度で移動可能である。トング１３０は、組織等価液中を移動する際の曲がりを防止するように、堅い材料で形成されることが好ましい。これにより、放射線が移動する、検出器１４０と窓１５０の間の水中での正確な距離がわかるようになる。好ましい例では、トング１３０は炭素繊維から作ることができるが、他の材料が使われてもよいことは明白である。検出器１４０は、検出器を放射線ビームの進路中に保持し、容器の壁から検出器までの距離、すなわちビームの進路にそった距離が高い精度でわかるように、検出器を非常に精密に進路に沿って動かすことができる他の手段によって、容器１１０の中に支持されてもよいことが理解されよう。このように、いかなる曲がりも実質的に排除できるように、高い剛性を有する材料が好ましい。
【００１９】
延長アーム１２０には、トラック１２５に沿って漸増的に動くように、リニア・ステージを設けることができる。増分の大きさは調整可能で、要求される結果に応じて選定してよい。好ましい操作方法では、１μｍ刻みの増分が用いられるが、他の大きさの増分も用い得ることが理解されよう。より小さな増分を用いると、非常に詳細な走査が得られるが、完全な走査を完了するのに、より長い時間がかかる可能性がある。したがって、増分の大きさを増すことにより、走査の時間は減らすことができるが、結果の深さ方向の粒状度が損なわれることが理解されよう。
【００２０】
ここで図９を参照すると、全体的に参照符号１４０で示された、ファントムの中で使用する検出器の例の単純化された図が示されている。検出器は、それぞれが単一のピクセルとみなせる個々のセンサ１１０のアレイを備えている。アレイは複数の平行したセンサの行を備える。検出器のアレイ内の行と列の数は可変で、破線により表されており、マトリクス全体および個々のピクセルの大きさによって決まる。
【００２１】
検出器１４０のピクセルは、正方形もしくは長方形、または他の適切な形状でよく、典型的な大きさは５０μｍ×５０μｍまたは５０μｍ×２５０μｍであるが、他の大きさを用いてもよい。完全な検出器の寸法は２ｃｍ×２ｃｍ、またはその他の寸法であってよい。検出器１４０は、１０ｃｍ×１０ｃｍに達するか、またはそれより大きくてよい。より小さいピクセルを使用すると、より大きな空間解像度が得られるが、より多くの読み出しチェインおよびデータの増加が発生し、したがって、データによって検出器１４０の読み出しチェインのコストおよび複雑さが増す。
【００２２】
図１０を参照すると、ファントム１００の一部として使用可能な、ある種の検出器の例が示されている。図１０は、個々のピクセル１０４０が２つのチップの組合せで形成された、ハイブリッド・ピクセル・アレイ２次元検出器１０００の縦断面を示している。センサ・チップ１０１０はセンサ素子のアレイを備え、その下に電子装置チップ１０２０を配置し、各ピクセルの制御用電子装置がセンサ素子の直下に位置するようにしている。各検出ピクセルのセンサ素子と各検出ピクセルの電子装置は、はんだ金属バンプ１０３０で結合されている。
【００２３】
ハイブリッド検出器１０００の電子装置チップ１０２０上の電子装置素子は、アナログ増幅およびデジタル信号調整を含む読み出しチェインを備える。ダイオードからの出力信号は、アナログ増幅器によって増幅され、続いてデータ保管および解析の一方または両方のためにデジタル化されてよい。増幅されデジタル化され出力信号は、視覚表示装置を備え得るか、または各検出器ピクセルの出力を表示するデータの送信のためのネットワーク・インターフェースのような通信装置を備え得る出力ユニットに送ることができる。
【００２４】
センサ・チップ１０２０および電子装置チップ１０１０は、可能な限り薄いことが好ましい。センサ・チップ１０２０および電子装置チップ１０１０の両方の厚さは、典型的には５０μｍであってよい。その他の厚さのチップ１０１０，１０２０を使用してもよい。
【００２５】
図１１を参照すると、ファントム１００の一部として使用可能な、ある種の検出器の別の例が示されている。図１１はモノリシック・ピクセル検出器１１００の上面図を示しており、ここでセンサ素子および関連の電子装置は同一のシリコン基板上に形成されている。検出器１４０は、ピクセルのマトリクス１１１０および電子装置回路１１２０から構成されている。図１０のハイブリッド検出器１０００と比較すると、図１１のモノリシック検出器１１００は、同じ構造体の上に完全な機能が設けられている。
【００２６】
モノリシック検出器１１００は、ハイブリッド検出器１０００の２つに代わって、ただ１つの厚さのウェハが使用されているため、使用するシリコンがより少ない点で有利である。これによって、エネルギー測定量の較正、すなわちシリコン中の測定量から水中のエネルギー付与を推定することが簡素化される。
【００２７】
様々な種類の検出器を形成するために使用されるシリコン・ウェハは、典型的には２ｃｍ×２ｃｍの大きさである。したがって、２ｃｍ×２ｃｍよりも大きい検出器は、２ｃｍ×２ｃｍの単一ベース・ユニット検出器を並べることにより作られる。
【００２８】
モノリシックまたはハイブリッド検出器の各ピクセルは、電離放射線のためのセンシング素子を提供する逆方向バイアス・ダイオードで構成される。ダイオードからの出力信号は、アナログ増幅器により増幅され、続いてデータ保管および解析のためにデジタル化される。増幅されデジタル化された出力信号は、視覚表示装置またはネットワーク・インターフェースを含み得る出力ユニットに送ることができる。増幅およびデジタル化は、読み出しチェインと称することができる。ハイブリッド型では、読み出しチェインは電子装置チップ内にあり、センサ・チップ上のセンサ素子は逆方向バイアス・ダイオードである。モノリシック型では、ダイオード、増幅器、およびいくつかのデジタル機能は、各ピクセル中にあり、さらなるデジタル機能はチップの周縁部にある。これは一般的な構成であり、いろいろな変形および機能を伴って実施することが可能である。
【００２９】
各種の検出器はシリコンから形成されると説明してきたが、シリコン・カーバイド（ＳｉＣ：Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ）、ダイアモンド、ガリウム砒素（ＧａＡｓ：Ｇａｌｌｉｕｍ  Ａｒｓｅｎｉｄｅ）を含むその他の半導体結晶など、他の適切な材料も使用可能であることが理解されよう。
【００３０】
次に図１２を参照すると、リップ１２２０を備え、窓１５０を容器１１０の壁の孔の上に取り付けるための、環状のフランジ１２１０が示されている。図１２（ａ）にはフランジ１２１０が前面から示され、図１２（ｂ）にはフランジ１２１０の横断面Ａ−Ａが示されている。フランジ１２１０には、容器１１０の壁に取り付けるために、その周囲に均等に間隔がとられた多数のねじ穴が設けられている。リップ１２２０は、フランジ１２１０の内縁を形成している。
【００３１】
図１２（ａ）は、リップ１２２０の直径が６５．５ｍｍであることを示している。図１２（ｂ）に示すように、リップ１２２０はフランジの内縁の周りに１．２ｍｍの深さを有する凹所を備え、窓１５０がその下にはまり、所定の位置に保持されるようになる。
【００３２】
図１３を参照すると、中心に円形の貫通穴１３３０を設けた容器１１０の壁１３１０が示されている。中心にある貫通穴１３３０は、環状溝部１３２０に取り囲まれている。溝部は壁の中に１．５ｍｍの深さがあってよい。峰部は環状であるが、他の適切な形状も想定可能である。溝部１３２０は、図１３（ａ）に標示されているように、５４ｍｍの内径と６２ｍｍの外形を有する。フランジ１２１０および中心にある貫通穴が相まって、容器の壁の中に窓を支持する。窓は非常に薄く、典型的には１．３ｍｍが好ましく、試験放射線ビームがそれを通過するように適合されている。
【００３３】
図１３（ａ）に「ピッチ円半径３５ｍｍの８個のＭ３深さ５ｍｍのねじ穴（８×Ｍ３深さ５  Ｐ．Ｃ．Ｄ７０：ＨＯＬＥ  Ｍ３×５  ＤＥＥＰ  ＯＮ  Ａ  ＰＣＲ  ＯＦ  ３５）」と標示されている、窓を取り囲む８つの深さ５ｍｍの穴に取り付けが可能なフランジ１２１０によって、窓１５０を所定の場所に保持することができる。
【００３４】
次に図４を参照すると、検出器１４０が可動サポート２３０に取り付けられた状態の、本発明の構成図が示されている。可動サポートは延長アーム１２０を備え、延長アーム１２０は、制御装置４７０により制御されるモータ４１０によってリニア・ステージ１２５に沿って移動する。
【００３５】
制御装置４７０は、出力信号を可動サポート２３０に送り、検出器１４０の位置を期待進路に沿って制御するように適合されている。
【００３６】
位置記録モジュール４６０は、可動サポート２３０の位置を、続いて容器１１０内部の検出器１４０の位置を記録するために使用される。位置記録モジュール４６０は、可動サポート２３０からの、検出器１４０の位置情報を詳述する出力信号を受け取り、それによって容器１１０内の検出器１４０の位置を記録するように適合されている。
【００３７】
検出器１４０は、放射線の強度および局部的なエネルギー付加の測定値を決定し、集めた情報をベクトル情報モジュール４５０へ送る。ベクトル情報モジュールは、検出器１４０からの出力信号を受け、検出器１４０によって測定された情報を処理するように適合されている。位置記録モジュール４６０もまた、位置情報をベクトル情報モジュール４５０へ送ることができる。
【００３８】
ベクトル情報モジュール４５０は、位置およびベクトル情報を詳述する出力信号を、コントローラ４７０に送ることができる。コントローラ４７０は次に、延長アーム１２０をリニア・トラック１９５に沿ってさらに動かすようにモータ４１０に対し指示するか、または、リニア・トラック１９５の端部に到達した場合には、モータ４１０を停止し、プロセスを終了するよう指示する。ベクトル情報モジュール４５０は、放射線の飛程およびブラッグ・ピーク位置を特定するために、情報を処理することになる。
【００３９】
次に図５を参照すると、図４のシステムの動作方法５００を詳述するフローチャートが示されている。ステップ５１０において、検出器１４０は所定のスタート位置に移動する。これはステージ１９５の一方の端部もしくは容器１１０の一方の端部、または他の任意の所定の位置でもよい。しかし典型的には、検出器は、試験ビームがそれを通って容器に入る壁の近傍からスタートする。コントローラ４７０は、検出器をスタート位置に置くために、延長アーム１２０を所定の位置に動かすようにリニア・ステージのモータ４１０に出力信号を送る。
【００４０】
次に、ステップ５２０において、可動サポート２３０の位置（および、したがって容器１１０内の検出器１４０の位置）を記録する。可動サポート２３０は、その位置を詳述する出力信号を位置記録モジュール４６０に送り、位置記録モジュールはその位置を記録する。位置記録モジュール４６０は次いで、位置情報をベクトル情報モジュール４５０に送る。位置は、測定された放射線の強度をそれが測定された位置と整合させ、放射線の正確な３次元図を提供するのに役立てるために記録する。
【００４１】
ステップ５３０において、検出器１４０は、放射線の強度を長手方向軸と直角に、少なくとも２次元で同時測定する。やはりこれも、放射線の正確な３次元図を提供するのに役立てるためである。
【００４２】
ステップ５４０において、検出器１４０により測定された情報がベクトル情報モジュール４５０に送られ、次にベクトル情報モジュール４５０は情報を処理する。ベクトル情報モジュール４５０は、組織等価液内の飛程、エネルギー付加、ブラッグ・ピークの強度と位置などの放射線の特性を特定することができる。この処理は、全ての情報が集められ、放射線の完全な３次元図がわかった後にのみ、ステップ５７０において完了する。特定した情報は、ユーザにリアルタイムに提示される出力になる。
【００４３】
ステップ５５０において、位置記録モジュール４６０は、可動サポート２３０がリニア・トラック１９５の端部に到達したかどうかを特定し、ベクトル情報モジュール４５０を通じてコントローラ４７０に出力信号を送る。トラックの端部に到達していない場合、コントローラ４７０は次いで、延長アーム１２０をリニア・トラック１９５に沿って動かすようにモータ４１０に指示し、そして延長アーム１２０、したがって検出器１４０が期待進路にそって先へ行き、プロセスはステップ５２０から続行される。トラックの端部に到達した場合は、次いでステップ５７０が完了し（放射線についてのベクトル情報がベクトル情報モジュール４５０によって特定され）、プロセスが終了する。ベクトル情報モジュール４５０からの情報は、提示手段へ伝達することができる。情報は操作者へリアルタイムに提示されてもよい。情報は格納され、後で操作者へ提示されてもよい。
【００４４】
次に図６を参照すると、作動に際し、決められた進路に沿ったある位置の強度を測定しているファントムを模擬したものが示されている。実質的に水平に進んでいる線は、試験放射線ビーム、このケースでは陽子のビームを表している。ビームが、大気を離れて組織等価液を入れた容器に入った時に、大きく分散していることがわかる。検出器はビームと直角に示され、ビームを形成する多くの陽子の進路が検出器を通過することがわかる。
【００４５】
この図から、放射線が、期待進路に沿って検出器１４０に向かって伝播しながら、組織等価液を通ってどのように広がるかがわかる。この例では、検出器１４０は、陽子ビームの強度を３次元で測定するために、期待進路に沿って容器１１０の前方端部（図６の白い箱のずっと左）から後方へ向かって移動したであろう。
【００４６】
次に図７、図１４ならびに図１５（ａ）および図１５（ｂ）を参照すると、参照符号７００で全体的に示され、離れて距離をおいた、第１の検出器１４０および第２の検出器７２０の２つの検出器を備える別のファントムが示されている。ファントム７００は、図２に示すファントム１００と実質的に類似であるが、第２の検出器７２０を含む。第２の検出器７２０は、その２つの次元が期待進路と実質的に直角になるように、期待進路に沿って容器１１０の中に支持される。したがって、第２の検出器は第１の検出器１４０と実質的に平行である。期待進路は図中に破線で示されている。図２と同様に、検出器１４０，７２０は、支持アセンブリによって容器内に支持されている。
【００４７】
期待進路に沿って異なる点で同時に作成された、それぞれ第１の検出器１４０および第２の検出器７２０による２つの測定値によって、容器に入る放射線の伝播の方向および角度が測定できるようになり、ビームの局所的な分散が提供される。
【００４８】
２つの検出器１４０，７２０は、互いに１ｍｍから５０ｍｍの距離で配置できる。２つの検出器１４０，７２０の間の距離は、試験放射線の状態に応じて調整可能である。図１４は、２つの検出器の間の離隔距離を高い精度で制御するためのマイクロメータねじを示している。試験放射線が高エネルギー・ビームの場合、検出器はより離れた間隔を置くことが有利となり得る。試験放射線が低エネルギー・ビームの場合、検出器は共により近い間隔とすることが有利となり得る。
【００４９】
２つの検出器１４０，７２０は、同一のトング１３０、または異なるトング１３０，１４１０に取り付けてよい。２つの検出器１４０，７２０は、ＰＣＢホルダまたは他の適切な手段で取り付けてよい。典型的には、２つの検出器は互いに、実質的に一直線に並べられる。
【００５０】
図１４ならびに図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、それぞれの検出器がトング１３０，１４１０に取り付けられ、延長アーム１２０，７１０に搭載された配置を示している。両方の延長アームは、リニア・ステージに搭載され制御される。
【００５１】
次に図８を参照すると、図７の別のファントムを含む、別のファントム・システムの構成図が示されている。このシステム８００では、両方の延長アーム１２０，７１０は、可動サポート２３０の一部でもあるモータ４１０によって移動する。モータ４１０はコントローラ４７０によって制御される。
【００５２】
第１の検出器１４０および第２の検出器７２０の両方は、放射線の強度を測定し、集めた情報をベクトル情報モジュール４５０へ送り、ベクトル情報モジュール４５０は、検出器１４０，７２０により集められたデータのための処理手段の役割を果たす。ベクトル情報モジュール４５０は、検出器１４０，７２０からの出力信号を受け、容器１１０内の検出器１４０，７２０により測定された情報を処理するように適合されている。位置記録モジュール４６０もまた、位置情報をベクトル情報モジュール４５０へ送ることができる。
【００５３】
ベクトル情報モジュール４５０は、位置およびベクトル情報を詳述する出力信号を、コントローラ４７０に送ることができる。コントローラ４７０は次に、延長アーム１２０もしくは７１０のどちらかまたは両方をリニア・トラック１９５に沿ってさらに動かすようにモータ４１０に対し指示するか、あるいは、リニア・トラック１９５の端部に到達した場合には、モータ４１０を停止し、プロセスを終了するよう指示する。ベクトル情報モジュール４５０は、放射線の飛程およびブラッグ・ピーク位置、ならびに放射線の伝播の方向および角度を特定するために、情報を処理することになる。
【００５４】
試験放射線ビームは、典型的には、患者の治療に使用される放射線治療装置によって発生させることになる。ファントムは、放射線治療装置が治療に使用される際の患者と装置との相対位置を模擬するように、放射線治療装置と関係付けて、ユーザによって配置される。放射線治療装置は、典型的には、実質的に丸い横断面を有するビームを発生するように構成される。放射線ビームは１ｍｍから２〜３ｃｍまで範囲の半値全幅（ＦＷＨＭ）を有してよい。ファントムで使用するために発生させる試験放射線ビームは、患者に使用するために発生される治療用の放射線と類似となるが、治療ビームは、検出器の出力に基づいて調整できることが理解されよう。
【００５５】
この明細書の記述および特許請求の範囲を通して、強度の用語は、単位面積あたりのビーム内の粒子の数のことを呼ぶと理解してよい。この明細書の記述および特許請求の範囲を通して、ファントムの検出器は、試験放射線ビームの強度、エネルギー付与、またはその両方の２次元での測定に適合できることが理解されよう。
【００５６】
この明細書の記述および特許請求の範囲を通して、「備える」および「含む」、ならびにそれらの変形の用語は、「含むが、それに限らない」ことを意味し、その他の部分、付加物、構成部分、完全体またはステップを除外することを意図（および除外）しない。この明細書の記述および特許請求の範囲を通して、単数形は、文脈上別の解釈をする必要がある場合を除き、複数形を包含する。特に、不定冠詞が使用される場合、文脈上別の解釈をする必要がある場合を除き、明細書は単数形と同様に複数形を意図していると理解しなければならない。
【００５７】
本発明の特定の態様、実施形態または実施例に関連して記述される特徴、完全体、性質、合成物、化学的部分または群は、それと相容れない場合を除き、本明細書に記述されるその他の任意の態様、実施形態または実施例に対し、適用可能であると理解しなければならない。この明細書（添付の特許請求の範囲、要約書および図面をも含む）で開示される全ての特徴、および／または、同様に開示される方法またはプロセスの全てのステップも、その特徴および／またはステップの少なくともいくつかが互いに相容れない組合せを除き、任意の組合せで組み合わせることができる。本発明は、前述のいずれの実施形態の詳細にも限定されない。本発明は、この明細書（添付の特許請求の範囲、要約書および図面をも含む）に開示される特徴の任意の新たな１つ、または任意の新たな組合せに対し、また、同様に開示される方法またはプロセスのステップの任意の新たな１つ、または任意の新たな組合せに対しても、効力が及ぶ。
【００５８】
読み手の注意は、この出願に関連してこの明細書と同時にまたは先立って出願された全ての論文および文献、ならびにこの明細書と共に公開閲覧された全ての論文および文献に向けられ、それらの全ての論文および文献の内容が、本明細書に引用して援用される。
【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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【図１０】
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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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【国際調査報告】
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