放射線計測装置及び放射線計測装置の位置決め精度確認方法
【課題】ビームに対する設置位置を確認可能な積層型放射線計測装置を低コストで提供することを課題とする。
【解決手段】放射線に対して反応するセンサー２０３を放射線の進行方向へ複数積層した放射線計測装置１０１であって、センサー２０３は、このセンサー２０３の中心を含む領域（中心領域）４０１と中心領域４０１を取り囲む他の領域４０２とに分割され、中心領域４０１で計測された信号と他の領域４０２で計測された信号とを独立して計測することを特徴とする放射線計測装置によって、上記課題を解決することができる。
【解決手段】放射線に対して反応するセンサー２０３を放射線の進行方向へ複数積層した放射線計測装置１０１であって、センサー２０３は、このセンサー２０３の中心を含む領域（中心領域）４０１と中心領域４０１を取り囲む他の領域４０２とに分割され、中心領域４０１で計測された信号と他の領域４０２で計測された信号とを独立して計測することを特徴とする放射線計測装置によって、上記課題を解決することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線計測装置と放射線計測装置の位置決め精度確認方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子線治療ではビーム照射法としてスキャニング照射法が普及しつつある。スキャニング照射法は患部を微少領域（スポット）に分割し、スポット毎に細径（３〜２０mm）のビームを照射する。スポットに既定線量が付与されると、照射を停止して次の既定スポットに向けてビームを走査する。照射スポットをビーム進行方向（以下、深部方向）に対して垂直な方向（以下、横方向）に変更する場合は、走査電磁石でビームの照射位置を変更する。ある深さについてすべてのスポットに既定線量が付与されると、照射スポットを深部方向に変更する。照射スポットを深部方向に変更する場合はビームのエネルギーを加速器もしくはレンジシフタで変更する。最終的に患部の照射領域の全てのスポットに一様な線量が付与される。
【０００３】
スキャニング照射法を用いる陽子線照射装置はスポット毎のビームが水中に所望のブラッグカーブを形成するように調整される。陽子線照射装置の照射対象となる人体の主成分が水のためである。ブラッグカーブとは深部方向に対するＬＥＴ（線エネルギー付与：Linear Energy Transfer、単位［Ｊ／ｍ］）の分布である。ＬＥＴは媒質中を進むビーム粒子１個が深部方向へ単位距離進む間に媒質へ付与するエネルギーである。
【０００４】
調整したブラッグカーブの確認には放射線計測装置を内部に搭載した水ファントムを用いる。放射線計測装置はモーター駆動で水ファントム内部を深部方向に移動できる。放射線計測装置が直接計測できる物理量はビームによって装置の有感領域に生じる電離の量（単位［Ｃ］）である。これに較正係数を乗じて水中線量Ｄ（単位［Ｊ／kg］）を算出する。得られた線量Ｄは有感領域の水等価体積で平均化した値である。水等価体積は媒質の横方向面積Ｓ×深部方向の水等価厚で表される。水等価厚とは媒質を水で置き換えた場合に放射線に対して等しいエネルギー損失を与える厚みである。線量ＤはＤ＝ＬＥＴ×Φ／ρの関係を満たす。Φは有感領域へ入射する粒子の平均密度（単位［１／ｍ2］）、ρは水の密度（単位［kg／ｍ3］）である。線量Ｄの分布をブラッグカーブ、即ちＬＥＴの分布に換算するには深部方向について常にΦ＝一定の条件が求められる。
【０００５】
有感領域への入射粒子数をｎとするとΦはΦ＝ｎ／Ｓを満たす。有感領域が横方向に広がったビームを常に全て捕獲できれば、ｎ＝一定となりΦ＝一定の条件を満たせる。水ファントム内部に搭載されたブラッグカーブ計測用の放射線計測装置は横方向に広がったビームを常に全て捕獲できる十分広い面積の有感領域を備える。調整対象の照射装置で水ファントムにビーム照射し、放射線計測装置を走査して水中のブラッグカーブを１点ずつ計測する。水ファントムによるブラッグカーブ計測の課題は放射線計測装置の走査に伴う膨大な計測時間である。
【０００６】
非特許文献１には、重粒子線のブラッグカーブを一度に計測する積層型放射線計測装置が開示されている。積層型放射線計測装置は深部方向に電離箱を多数積層した構造である。電離箱は有感領域となる電離層（材質は希ガスや大気）を２つの電極で挟んだ構造の放射線計測装置である。一方の電極に高電圧を印加して有感領域に一様な電場を形成し、ビームの通過時に有感領域内に発生した電離電価を収集する。電離箱と電離箱の間に挿入した固体ファントムを取り外した場合、分布の計測間隔は電離箱１層分の水等価厚である。より細かな計測間隔が必要な場合は、上流にレンジシフタを挿入して計測位置を深部方向に平行移動させる。計測間隔は計測条件毎に異なる。例えば、低エネルギービームの条件では計測間隔０.２mmを要求する場合がある。このとき電離箱１層分の水等価厚が１.０mmであると、レンジシフタの厚みを０.２mm，０.４mm，０.６mm，０.８mmと変更して計測を５回繰り返す必要がある。
【０００７】
非特許文献２にも同様に、重粒子線のブラッグカーブを一度に計測する積層型放射線計測装置が開示されている。非特許文献２の計測装置は電離箱を構成する２つの電極のうち片方を６４本のストリップ状に分割している。有感領域に生じた電離電荷をストリップの位置毎に分けて収集し、ブラッグカーブに加えて各層でのビームの横方向広がりを計測する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】C.Brusasca, et al.，“A dosimetry system for fast measurement of 3D depth dose profiles in charged-particle tumor therapy with scanning techniques”Nucl. Instr. And. Meth. in Phys. Res.B 168 (2000) 578-692
【非特許文献２】R.Cirio, et al.，“Two-dimensional and quasi three dimensional dosimetry of hadron and photon beams with the Magic Cube and the Pixel Ionization Chamber”Phys. Med. Biol. 49 (2004) 3713-3724
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
積層型放射線計測装置を用いてビームのブラッグカーブを正確に計測するには、積層型放射線計測装置をビーム照射方向と平行に設置することが必要となる。また、横方向に広がったビームを最大限捕獲するために、積層型放射線計測装置の有感領域である各電離層の中心とビームの中心を一致させることが望ましい。従来、積層型放射線計測装置の設置位置決めには照射室のレーザーマーカを用いている。しかし、レーザーマーカはビームの中心が通る直線を必ずしも正確に示していない。
【００１０】
非特許文献１の計測装置をビームに対して前述の望ましい位置、即ちビームに対して平行で、且つビームの中心が各層のセンサーの中心を通過する位置に設置できたことを確認するには、ビームの横方向広がりを計測できる機器、例えば放射線感応フィルムが必要となる。ビームの経路上に２枚以上のフィルムを挿入し、ビームの中心位置と計測装置への入射角度を計測する。計測結果から、計測装置とビームの位置関係を確認する。このようなフィルムを用いた設置位置の確認作業には時間を要し、さらに計測作業従事者にとって労力となる。
【００１１】
一方、非特許文献２の計測装置は単体でビームの横方向広がりを計測できるため、設置位置の確認にフィルムは不要である。ところが、電極を細かく分割したことで装置の電荷収集チャンネル数が増大し、高コストな装置となっている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、放射線計測装置は放射線に対して反応するセンサーを放射線の照射方向へ複数積層し、このセンサーは中心領域（領域Ａ）とその中心領域を取り囲む領域（領域Ｂ）に分割されて構成され、領域Ａ及び領域Ｂからそれぞれ独立して放射線の検出信号を収集することによって上記課題を解決する。
【００１３】
領域Ａと領域Ｂの出力比から各層毎にビーム線量の横方向分散を算出する。横方向分散がビーム照射方向に従って二次関数的に増加している場合は、ビームに対して平行で、且つビームの中心が各層のセンサーの中心を通過する位置に計測装置を設置できたと判断する。
【００１４】
設置位置の確認について、本発明の放射線計測装置を用いた他の方法を説明する。まず、放射線感応フィルム等を用いて確認しながら、前述の望ましい位置、即ちビームに対して平行で、且つビームの中心が各層のセンサーの中心を通過する位置へ正確に計測装置を設置する。この状態でビームを照射し、さらに領域ＡとＢの出力比を計測し、参照データとして各層毎に記録する。次回からの試験では、まず初めに参照データ取得時と同じ照射条件で計測装置にビームを照射し、領域ＡとＢの出力比を計測する。計測結果が参照データと一致した場合は、ビームに対して平行で、且つビームの中心が各層のセンサーの中心を通過する位置に計測装置を設置できたと判断する。
【発明の効果】
【００１５】
ビームに対する設置位置を確認可能な積層型放射線計測装置を低コストで提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の好適な一実施例である放射線計測装置の陽子線照射装置への適用例を示す図である。
【図２】図１に示す放射線計測装置の構成図である。
【図３】図２に示すセンサー部の構成図である。
【図４】図３に示す電荷収集用プリント基板の構成図である。
【図５】図３に示す高電圧印加用プリント基板の構成図である。
【図６】（Ａ）は放射線計測装置が正確に位置決めされているときに放射線計測装置でビームを計測する概略図を示し、（Ｂ）はこのときに、式（１）から再構成されたビーム線量の横方向分散σが深部方向について示す分布を説明する図である。
【図７】（Ａ）は放射線計測装置が正確に位置決めされていないときに放射線計測装置でビームを計測する概略図を示し、（Ｂ）はこのときに、式（１）から再構成されたビーム線量の横方向分散σが深部方向について示す分布を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の好適な一実施例である放射線計測装置について、図１を用いて説明する。スキャニング照射法を用いる陽子線照射装置１０２の調整及び性能評価を行うため、本実施例の放射線計測装置１０１は陽子線照射装置１０２から照射されたビームが水中に形成するブラッグカーブを計測する。陽子線照射装置１０２は放射線照射装置の１種である。本実施例では放射線照射装置として陽子線照射装置１０２を例に説明するが、陽子より質量の重い粒子（炭素線等）を用いた重粒子線照射装置にも適用することが可能である。この場合、放射線計測装置は、重粒子線照射装置から照射された重粒子ビームが水中に形成するブラックカーブを計測する。
【００１９】
図１へ示すように、陽子線照射装置１０２は陽子線発生装置１０３，陽子線輸送装置１０４及び回転式照射装置１０５を有する。本実施例では回転ガントリーを備える回転式照射装置１０５を例に説明するが、照射装置は固定式であってもよい。
【００２０】
陽子線発生装置１０３は、イオン源１０６，前段加速器１０７（例えば、直線加速器）及びシンクロトロン１０８を有する。まず、イオン源１０６から発生した陽子イオンを前段加速器１０７で加速する。前段加速器１０７から出射した陽子線（以下、ビーム）は、シンクロトロン１０８で所定のエネルギーまで加速された後、出射デフレクタ１０９から陽子線輸送装置１０４に出射される。さらに、ビームは回転式照射装置１０５を経て放射線計測装置１０１に照射される。回転式照射装置１０５は回転ガントリー（図示せず）及び照射野形成装置１１０を有する。回転ガントリーに設置された照射野形成装置１１０は回転ガントリーと共に回転する。陽子線輸送装置１０４の一部は回転ガントリーに取り付けられている。本実施例では陽子線の加速装置としてシンクロトロン１０８を採用したが、サイクロトロンや直線加速器であってもよい。
【００２１】
本実施例の照射野形成装置１１０によって実現されるスキャニング照射法の概略を説明する。スキャニング照射法では照射範囲を微少領域（スポット）に分割し、スポット毎にビームを照射する。１本１本のビームの横方向線量分布は２次元のガウス分布で近似できる。スポットに既定線量が付与されると、照射を停止して次の既定スポットに向けてビームを走査する。照射スポットを横方向に変更する場合は照射野形成装置１１０に搭載した２対の走査電磁石（図示せず）を用いてビームの照射位置を変更する。ある深さについてすべてのスポットに既定線量が付与されると、ビームのエネルギーをシンクロトロン１０８もしくは照射野形成装置１１０等に搭載したレンジシフタ（図示せず）で変更して照射スポットを深部方向に変更する。このような手順を繰り返して最終的に全てのスポットに一様な線量が付与される。本実施例では走査電磁石を励磁しない状態でビームの中心が通る直線をビーム軸と呼ぶ。また、回転式照射装置１０５の回転軸とビーム軸との交点をアイソセンタと呼ぶ。スキャニング照射法では、ビーム線量の横方向分散σはアイソセンタ付近においてσ＝３mm〜２０mmである。放射線計測装置１０１に入射したビームの横方向分散σはビームが深部方向へ進むに従って二次関数的に単純増加すると近似できる。
【００２２】
図２を用いて放射線計測装置１０１の構造を説明する。放射線計測装置１０１は、レンジシフタ２０１，レンジシフタ駆動制御機構２０２，センサー部２０３，高電圧電源２０４，信号処理装置２０５及び主制御装置２０６を有する。
【００２３】
レンジシフタ２０１は、深部方向に対してセンサー部２０３よりも上流側に配置し、陽子線照射装置１０２の調整及び性能評価の項目に応じて放射線計測装置１０１の計測位置を深部方向に変更する。レンジシフタ２０１は、厚さが異なる複数のエネルギー吸収体２０７を有する。例えば本実施例では、０.１mm，０.２mm，０.４mm，０.８mm，１.６mm，３.２mm，６.４mmの７つである。１つ又は複数のエネルギー吸収体２０７をビーム通過位置に配置してビームのエネルギーを減衰させ、放射線計測装置１０１の計測位置を深部方向に変更する。本実施例のレンジシフタ２０１の場合、０.１mm間隔で深部方向に計測位置を変更できる。変更範囲は０.１mmから１２.７mmである。エネルギー吸収体２０７の素
材と厚みの種類は陽子線照射装置１０２の調整及び性能評価の項目に応じて任意である。本実施例ではＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（Acrylonitrile butadiene styrene）樹脂）を使用する。また、放射線に対するＡＢＳと水の阻止能の比は１とする。レンジシフタ駆動制御装置２０２はセンサー部２０３の上流に所望の厚みのエネルギー吸収体２０７が配置されるよう、レンジシフタ２０１を駆動・制御する。
【００２４】
図３へ示すように、センサー部２０３は、電荷収集用プリント基板（以下、基板Ａ）３０１と高電圧印加用プリント基板（以下、基板Ｂ）３０２を深部方向へ交互に積層した構造である。基板Ａ３０１と基板Ｂ３０２の間にはスペーサ３０３を挿入して電離層、即ち放射線の有感領域を形成する。スペーサ３０３は絶縁体である。電離層は電離ガスで満たされる。本実施例では電離層を大気開放し、空気を電離ガスとして用いる。電離層を密封し、外部のガスポンプを用いてアルゴン等の電離ガスを循環させる構成でも同様の効果が得られる。積層した基板Ａ３０１，基板Ｂ３０２及びスペーサ３０３はボルト３０４を用いて固定する。ただし、基板Ａ３０１，基板Ｂ３０２及びスペーサ３０３を安定して積層，固定できる方法であれば、本発明はボルト３０４を用いた方法に限らない。基板Ａ３０１と基板Ｂ３０５は深部方向と直交する面に電極を蒸着したガラスエポキシ板である。電極はニッケルと金でメッキした銅である。なお、絶縁体であれば基板はガラスエポキシに限らない。同様に、導体であれば電極は銅に限らない。
【００２５】
図４へ示すように、基板Ａ３０１の電極は３つの領域へ電気的に分割される。本実施例では、基板Ａ３０１の中心を含む領域（中心領域）を小電極（第１電極）４０１、小電極４０１を取り囲む領域を大電極（第２電極）４０２、最も外側の領域をガード電極（第３電極）４０３と呼ぶ。小電極４０１は導線４０４に接続し、大電極４０２は導線４０５に接続し、ガード電極４０３は導線４０６に接続する。このように、電極の各領域は、導線４０４，４０５，４０６とそれぞれ独立に接続する。小電極４０１に接続する導線４０４と大電極４０２に接続する導線４０５のもう一端は、基板の内層を通って信号処理装置２０５の入力側に接続する。つまり、導線４０４が小電極４０１と信号処理装置２０５を接続し、導線４０５が大電極４０２と信号処理装置２０５を接続する。信号処理装置２０５は、既定時間中に入力した電荷を積算し、積算値を主制御装置２０６に送信する。ガード電極４０３に接続する導線４０６の一端は接地する。ガード電極４０３は基板Ｂ３０２から小電極４０１及び大電極４０２へのリーク電流を防止する。本実施例では基板Ａ３０１の電極を二重同心円状に分割した。電離層で発生した電荷の収集電極の形状が中心領域とその領域を取り囲む領域へ電気的に分割されており、各領域から独立して電荷を収集できる構成であれば、本実施例と同様の効果が得られる。基板Ａ３０１の電極は両面対称構造であり、表面と同様に裏面に面した電離層からも電荷を収集する。小電極４０１と大電極４０２が構成する電極は、放射線計測装置１０１中の散乱とドリフトによって横方向へ２次元ガウス分布状に広がったスキャニング照射法のビーム（分散３〜２０mm）を十分捕獲可能な面積及び形状を備える。
【００２６】
図５へ示すように、基板Ｂ３０２の電極は２つの領域へ電気的に分割される。本実施例では中心領域を高電圧印加電極５０１、外側をガード電極５０２と呼ぶ。高電圧印加電極５０１は導線５０３に接続し、ガード電極５０２は導線５０４に接続する。このように、電極の各領域は導線５０３，５０４とそれぞれ独立に接続する。導線５０３は高電圧印加電極５０１と高電圧電源２０４を接続し、高電圧電源２０４からの高電圧（絶対値数千Ｖ以下）を高電圧印加電極５０１に印加する。ガード電極５０２と接続する導線５０４の一端は接地する。ガード電極５０２は基板Ｂ３０２から基板Ａ３０１の小電極４０１及び大電極４０２へのリーク電流を防止する。基板Ｂ３０２の電極は両面対称構造であり、表面と同様に裏面の高電圧印加電極にも高電圧が印加される。基板Ａの小電極４０１及び大電極４０２はほぼ０Ｖであり、電離層には電場が生じる。
【００２７】
本実施例の放射線計測装置１０１を用いてブラッグカーブを計測する手順について説明する。まず、操作者は陽子線照射装置１０２の照射室（図示せず）に放射線計測装置１０１を搬送し、患者カウチ（図示せず）上に固定する。次に、患者位置決め用レーザーマーカを参考に患者カウチを可動させて放射線計測装置１０１を仮位置決めする。本実施例では、ビーム軸が各層の小電極４０１の中心を通過するように位置決めする。放射線計測装置１０１専用に位置決め用可動冶具を製作し、患者カウチの替わりに用いても良い。
【００２８】
仮位置決め完了後、操作者は照射室から制御室（図示せず）に移動する。制御室では、主制御装置２０６を用いて放射線計測装置１０１の計測制御と陽子線照射装置１０２のビーム照射制御を行う。まず、操作者は主制御装置２０６を通してレンジシフタ駆動制御装置２０２，高電圧電源２０４，信号処理装置２０５に電源を投入する。基板Ｂ３０２の高電圧印加電極５０１に高電圧が印加され電離層に電場が発生する。本実施例では接地０Ｖに対して負極の高電圧を高電圧印加電極５０１に印加する。レンジシフタ２０１の全てのエネルギー吸収体２０７はビーム通過位置から外れた状態で待機する。
【００２９】
操作者は、主制御装置２０６に所望の計測間隔を設定する。本実施例では、ビームエネルギーが低い条件でのブラッグカーブ計測を想定して０.２mmに設定する。放射線計測装置１０１本来の計測間隔、即ち１層分の水等価厚は１.０mmとする。空気のエネルギー損失量は無視できるので、基板１枚分の水等価厚が１.０mmである。ただし、本実施例では基板Ａ３０１と基板Ｂ３０２は同じ水等価厚とする。操作者は主制御装置２０６から陽子線照射装置１０２の照射条件（ビームエネルギー，照射スポット位置，照射スポット数等）を設定し、ビーム照射開始を指示する。ブラッグカーブ計測ではビーム軸上のスポットに対してビーム照射するため、走査電磁石は励磁されない。ビーム照射開始の指示を受けると、陽子線照射装置１０２は主制御装置２０６に対して照射開始信号を送信する。照射開始信号を受信すると主制御装置２０６は信号処理装置２０５へ計測開始信号を送信する。計測開始信号を受信すると、信号処理装置２０５は入力電荷の積算を開始する。直後、シンクロトロン１０８で加速されたビームは、陽子線輸送装置１０４を経て回転式照射装置１０５に出射する。最終的に、操作者が主制御装置２０６に設定した条件に従って放射線計測装置１０１にビームが照射される。
【００３０】
ビームが電離層を通過すると電離層中のビーム線量に比例した数のイオン対、即ち正イオンと電離電子のペアが生成する。生成したイオン対は電場の向きと平行にドリフトする。ビーム軸が各層の小電極４０１の中心を通過するよう正確に放射線計測装置１０１を位置決めできた場合、ビーム軸からの距離が小電極４０１半径未満の位置で生成した電離電子は小電極４０１に到達し、ビーム軸からの距離が小電極４０１半径以上大電極４０２半径未満の位置で生成した電離電子は大電極４０２に到達する。小電極４０１及び大電極４０２へ到達した電子の数に比例して、それぞれに接続した導線４０４と導線４０５に電荷が発生する。信号処理装置２０５はビーム照射中に入力した電荷、即ち基板Ａ３０１の小電極４０１に接続する導線４０４で発生した電荷と、大電極４０２に接続する導線４０５で発生した電荷を、それぞれ独立に積算する。従って、信号処理装置２０５の入力チャンネルは電離層１層あたり２つ必要である。電離層が２００層のとき必要なチャンネル数は４００となる。１層あたり６４チャンネル必要な非特許文献２の積層型放射線計測装置の場合、チャンネル数を４００以下に抑えるためには電離層を６層以下にしなくてはならない。
【００３１】
本実施例のように、電離層と、電離層を挟んで配置した２枚の電極で構成される放射線用センサーを電離箱という。本実施例のセンサー部２０３は電離箱をビーム照射方向に積層した構造といえる。電離箱は、放射線照射によって電荷を発生する半導体検出器やシンチレーションカウンタに置き換えられる。即ち、センサー部２０３はビーム照射方向に半導体検出器やシンチレーションカウンタを積層した構造であっても、本実施例と同様の効果が得られる。一般に半導体検出器はｐ型半導体とｎ型半導体を接合した半導体素子である。放射線用センサーとしての使用時には素子に逆電圧を印加して接合部に空乏層を形成する。空乏層は有感領域の役割を示し、放射線が入射するとエネルギー損失量に比例した数の正孔・電子対を生成する。正孔・電子対は素子内の電場の向きに従ってドリフトし、電離箱と同様にｐ型及びｎ型半導体に接続した電極から電荷として信号処理装置２０５へ出力される。シンチレーションカウンタは蛍光物質（ＮａＩ結晶，ＧＳＯ結晶，有機ＥＬ等）と光素子で構成される放射線用センサーである。蛍光物質は有感領域の役割を示し、放射線が入射するとエネルギー損失量に比例した量の蛍光を発する。光素子は発光量に比例した電荷を生成し、信号処理装置２０５へ出力する。
【００３２】
操作者の設定した条件に従ってビーム照射を完了すると陽子線照射装置１０２は主制御装置２０６に照射完了信号を送信する。照射完了信号を受信すると、主制御装置２０６は信号処理装置２０５に計測完了信号を送信する。計測完了信号を受信すると、信号処理装置２０５は電荷の積算を停止し、積算値をチャンネル毎に主制御装置２０６へ記録する。
記録完了後、信号処理装置２０５は全チャンネルの積算値をリセットする。
【００３３】
積算値を記録すると主制御装置２０６はレンジシフタ駆動制御装置２０２にエネルギー吸収体２０７の挿入を指示する。本実施例では、まず厚さ０.２mmのエネルギー吸収体２０７を挿入する。エネルギー吸収体２０７の挿入が完了すると、主制御装置２０６は最初に操作者が設定した照射条件で陽子線照射装置１０２に再度ビーム照射開始を指示する。ビーム通過位置からエネルギー吸収体２０７を全て外した最初の計測と同様に、放射線計測装置１０１は電離層で発生した電荷を信号処理装置２０５で積算する。ビーム照射完了後に信号処理装置２０５が計測完了信号を受信すると、電荷の積算を停止して積算値をチャンネル毎に主制御装置２０６へ新たに記録する。記録完了後、信号処理装置２０５は全チャンネルの積算値をリセットする。積算値を記録すると主制御装置２０６は厚さ０.４mmのエネルギー吸収体２０７の挿入を指示する。厚さ０.２mmのエネルギー吸収体２０７はビーム通過位置から外される。エネルギー吸収体２０７の挿入が完了すると、主制御装置２０６は最初に操作者が設定した照射条件で陽子線照射装置１０２に再度ビーム照射開始を指示する。計測間隔０.２mmでブラッグカーブを計測するためには、このようにエネルギー吸収体２０７の厚みを０.０mm（ビーム通過位置からエネルギー吸収体２０７を全て外した状態），０.２mm，０.４mm，０.６mm（０.２mmと０.４mmのエネルギー吸収体を２枚挿入した状態），０.８mmと５回変更して計測を繰り返す。
【００３４】
挿入したエネルギー吸収体２０７の厚みがｒのとき、センサー部２０３の表面から数えてｉ番目の電離層（以下、電離層ｉ）に面する小電極４０１で得られた積算電荷をＱｓ(ｉ，ｒ)、大電極４０２で得られた積算電荷をＱｌ(ｉ，ｒ)とする。エネルギー吸収体２０７の厚みを変更した全計測が完了すると、主制御装置２０６はＱｓ(ｉ，ｒ)とＱｌ(ｉ，ｒ)を加算してＱ(ｉ，ｒ)を得る。即ち、Ｑ(ｉ，ｒ)＝Ｑｓ(ｉ，ｒ)＋Ｑｌ(ｉ，ｒ)である。基板Ａ３０１，基板Ｂ３０２、電離層及びエネルギー吸収体２０７の水等価厚は事前に計測されており、この情報に基づいて主制御装置２０６はＱ(ｉ，ｒ)をＱ(ｘ)に変換する。ｘは水面からの深さである。さらに、主制御装置２０６は較正係数を乗じてＱ(ｘ)を水中線量Ｄ(ｘ)に換算する。小電極４０１と大電極４０２が構成する電極は横方向へ２次元ガウス分布状に広がったスキャニング照射法のビームを全て捕獲可能な面積及び形状を備えるので、小電極４０１と大電極４０２に接する電離層へ入射するビームの粒子数ｎは一定である。従って、Ｄ(ｘ)＝ＬＥＴ(ｘ)×Φ／ρ，Φ＝ｎ／Ｓより、Ｄ(ｘ)は最終的にＬＥＴ(ｘ)へ変換される。Ｓは小電極４０１と大電極４０２が構成する電極の面積である。ｎは加速器の蓄積電荷から概算できるが、仮にｎが不明の場合でもＬＥＴ(ｘ)の相対的な分布が得られる。主制御装置２０６は得られたｘについてのＬＥＴ(ｘ)の分布、即ちブラッグカーブをディスプレイ（図示せず）に表示する。ディスプレイに表示されたブラッグカーブを確認して操作者は陽子線照射装置１０２の調整結果及び性能を評価する。
【００３５】
放射線計測装置１０１の位置決め精度を直接確認する手順について説明する。基板Ａ３０１，基板Ｂ３０２，電離層及びエネルギー吸収体２０７の水等価厚は事前に計測されており、この情報に基づいて主制御装置２０６はＱｓ(ｉ，ｒ)，Ｑｌ(ｉ，ｒ)をＱｓ(ｘ)，Ｑｌ(ｘ)に変換する。ｘは水面からの深さである。前述のように、ビーム線量の横方向分
布は２次元のガウス分布で近似できる。また、基板Ａ３０１の電極は二重同心円であり、小電極４０１と大電極４０２が構成する電極はビームを十分捕獲できる面積と形状を備える。このときビーム軸が各層の小電極４０１の中心を通過するように位置決めされていると、Ｑｓ(ｘ)とＱｌ(ｘ)は以下の式（１）を満たす。
【００３６】
Ｑｓ(ｘ)／Ｑｌ(ｘ)＝１／exp（−ｒ02／２σ(ｘ)）−１ （１）
ここで、σ(ｘ)はビームの受けたエネルギー損失量が水面からの深さｘ（単位［mm］）に相当する位置での放射線計測装置１０１中のビームの分散、ｒ0は小電極４０１の半径である。主制御装置２０６は式（１）にＱｓ(ｘ)とＱｌ(ｘ)を代入してσ(ｘ)を計算し、ｘについての関数としてディスプレイに表示する。σ(ｘ)はｘについて二次関数的に単純増加すると近似できるので、σ(ｘ)の分布形状より位置決めの精度を確認できる。
【００３７】
例えば、図６（Ａ）に示すように、放射線計測装置１０１が正確に位置決めされている、即ちビーム軸が各層の小電極４０１の中心を通過するように位置決めされている場合、陽子線照射装置１０２から出射されたビームは積層型放射線計測装置１０１に対して平行に入射し、小電極４０１及び大電極４０２で計測される。図６（Ｂ）は、放射線計測装置が正確に位置決めされているとき、式（１）から再構成されたビーム線量の横方向分散σをｘについて示した分布である。つまり、図６（Ｂ）は放射線計測装置１０１が正確に位置決めされているときのＱｓ(ｘ)，Ｑｌ(ｘ)を計算で求め、式（１）からσ(ｘ)を求めた結果である。計算条件としてビーム線量の横方向分布を２次元のガウス分布、放射線計測装置１０１表面でのビーム分散σ（ｘ＝０mm）を実測に基づいて５mm、飛程終端でのビーム分散σ（ｘ＝３８０mm）をモンテカルロ法による粒子輸送計算に基づいて１５mm、ビーム分散σは深部方向について二次関数的に単純増加するとした。図６（Ｂ）では、σ(ｘ)がｘについて二次関数的に単純増加していることを確認できるため、位置決めは正確であると判定できる。
【００３８】
一方、図７（Ａ）に示すように、放射線計測装置１０１が正確に位置決めされていない場合、陽子線照射装置１０２から出射されたビームは積層型放射線計測装置１０１に対して斜めに入射し、小電極４０１及び大電極４０２で計測される。図７（Ｂ）は、放射線計測装置が正確に位置決めされていないとき、式（１）から再構成されたビーム線量の横方向分散σをｘについて示した分布である。つまり、図７（Ｂ）のグラフは、ビームが放射線計測装置１０１に正確に位置決めされていないと仮定した場合に計算で求めたＱｓ(ｘ)，Ｑｌ(ｘ)を、式（１）に代入して得られるσ(ｘ)を示す。図７（Ｂ）では、σ(ｘ)がｘについて二次関数的に単純増加していることを確認できず、位置決めは正確でないと判定できる。なお、図７（Ｂ）からも分かるように、小電極４０１の中心から１２mm離れた位置に対し垂直から約２度、ビーム軸方向に傾いた角度でビームが入射している。
【００３９】
基板Ａ３０１の電極が二重同心円形状でない場合に、放射線計測装置１０１の位置決め精度を直接確認する手順を説明する。まず、患者位置決め用レーザーマーカを参考にしてビーム軸と小電極４０１の中心が一致するように放射線計測装置１０１を仮位置決めする。放射線計測装置１０１の上流側にビーム線量の横方向分布を計測可能な放射線感応フィルム（図示せず）を設置して放射線計測装置１０１へのビームの入射角度及び入射位置を計測する。フィルムの計測結果より放射線計測装置１０１が前述の所望の位置へ正確に位置決めできていることを確認した後、同じセットアップのままフィルムだけを取り外し放射線計測装置１０１に再度ビームを照射する。このビーム照射で得られたＱｓ(ｘ)とＱｌ(ｘ)の比を参照用データとして主制御装置２０６へ記録する。
【００４０】
２回目以降にブラッグカーブを計測する場合はまず参照用データを計測したときと同じ照射条件で放射線計測装置１０１にビーム照射する。ただし、フィルムは設置しない。Ｑｓ(ｘ)とＱｌ(ｘ)の比が参照用データと一致していれば放射線計測装置１０１の位置決めは正確である。このように位置決めの精度を確認した後、目的の計測条件で改めてブラッグカーブを計測する。１回目のブラッグカーブ計測ではフィルムを使った位置決め精度の確認を必要とするが、２回目以降のブラッグカーブ計測では放射線計測装置１０１のみで位置決め精度を確認できる。本実施例では放射線計測装置１０１の位置決め精度を直接確認する機器として放射線感応フィルムを用いたが、ビーム線量の横方向分布を計測可能な機器であれば同様の効果が得られる。
【００４１】
本実施例の放射線計測装置１０１を用いれば体積照射時の深部線量分布を計測できる。体積照射とは、スキャニング照射法の手順に従って被照射体の任意の領域へ一様線量を付与することである。体積照射時の深部線量分布を放射線計測装置１０１で計測する方法について、以下説明する。
【００４２】
ブラッグカーブ計測の場合と同様に、操作者は照射室に放射線計測装置１０１を搬送し患者カウチ上に固定する。次に、レーザーマーカを参考にカウチを可動させ、放射線計測装置１０１を仮位置決めする。本実施例では、ビーム軸が各層の小電極４０１の中心を通過するように位置決めする。仮位置決め完了後、操作者は照射室から制御室に移動し、主制御装置２０６を設定してビーム開始信号を指示すると、陽子線照射装置１０２は、任意のエネルギーを有するビームを出射する。このビームは放射線計測装置１０１に入射され、放射線計測装置１０１がビームのブラッグカーブを計測する。前述の手順に従い、計測結果から位置決めの正確さを判断する。位置決めが不正確な場合、正確と判断できるまで放射線計測装置１０１の位置決めとブラッグカーブ計測を繰り返す。位置決めが正確と判断できたら位置決め完了とする。位置決め完了後、操作者は照射室から制御室に移動し、体積照射時の深部線量分布を計測する。ビーム軸と平行な異なる軸上の深部線量分布を計測する場合、位置決め完了後に患者カウチを横方向へ平行に可動させる。制御室では、主制御装置２０６を用いて放射線計測装置１０１の計測制御と陽子線照射装置１０２のビーム照射制御を行う。まず、操作者は主制御装置２０６を通してレンジシフタ駆動制御装置２０２，高電圧電源２０４，信号処理装置２０５に電源を投入する。操作者は主制御装置２０６に所望の計測間隔を設定する。本実施例では０.２mmに設定する。
【００４３】
ブラッグカーブ計測と同様の手順で計測を開始する。操作者は、主制御装置２０６から体積照射用の陽子線照射装置１０２の照射条件（ビームエネルギー，照射スポット位置，照射スポット数等）を設定し、ビーム照射開始を指示する。体積照射時の横方向の照射範囲は小電極４０１に対して十分大きいものとする。ビーム照射開始の指示を受けると、陽子線照射装置１０２は主制御装置２０６に対して照射開始信号を送信する。照射開始信号を受信すると、主制御装置２０６は信号処理装置２０５へ計測開始信号を送信する。計測開始信号を受信すると信号処理装置２０５は入力側で発生する電荷を積算し始める。直後、シンクロトロン１０８で加速されたビームは陽子線輸送装置１０４を経て、回転式照射装置１０５に出射する。最終的に、操作者が主制御装置２０６に設定した条件に従って放射線計測装置１０１へビームが照射される。あるスポットに既定線量が付与されると、照射を停止して次の既定スポットに向けてビームを走査する。照射スポットを横方向に変更する場合は走査電磁石でビームの照射位置を変更する。ある深さについてすべてのスポットに既定線量が付与されると、照射スポットを深部方向に変更する。照射スポットを深部方向に変更する場合はビームのエネルギーを加速器もしくはレンジシフタで変更する。最終的に全てのスポットに一様な線量が付与される。
【００４４】
操作者の設定した条件に従って体積照射が完了すると、陽子線照射装置１０２は主制御装置２０６に照射完了信号を送信する。照射完了信号を受信すると、主制御装置２０６は信号処理装置２０５に計測完了信号を送信する。計測完了信号を受信すると、信号処理装置２０５は電荷の積算を停止し、積算値をチャンネル毎に主制御装置２０６へ記録する。
記録完了後、信号処理装置２０５は全チャンネルの積算値をリセットする。
【００４５】
積算値を記録すると主制御装置２０６はレンジシフタ駆動制御装置２０２にエネルギー吸収体２０７の挿入を指示する。本実施例では、まず厚さ０.２mmのエネルギー吸収体２０７を挿入する。エネルギー吸収体２０７の挿入が完了すると、主制御装置２０６は最初に操作者が設定した照射条件で陽子線照射装置１０２に再度体積照射開始を指示する。ビーム通過位置からエネルギー吸収体２０７を全て外した最初の計測と同様に、放射線計測装置１０１は電離層で発生した電荷を信号処理装置２０５で積算する。ビーム照射完了後に信号処理装置２０５が計測完了信号を受信すると、電荷の積算を停止して積算値をチャンネル毎に主制御装置２０６へ新たに記録する。記録完了後、信号処理装置２０５は全チャンネルの積算値をリセットする。積算値を記録すると主制御装置２０６は厚さ０.４mmのエネルギー吸収体２０７の挿入を指示する。厚さ０.２mmのエネルギー吸収体２０７はビーム通過位置から外される。エネルギー吸収体２０７の挿入が完了すると、主制御装置２０６は最初に操作者が設定した照射条件で陽子線照射装置１０２に再度体積照射開始を指示する。計測間隔０.２mmで深部線量分布を計測するため、エネルギー吸収体２０７の厚みを０.０mm（ビーム通過位置からエネルギー吸収体２０７を全て外した状態），０.２mm，０.４mm，０.６mm（０.２mmと０.４mmのエネルギー吸収体を２枚挿入した状態），０.８mmと５回変更して計測を繰り返す。
【００４６】
ブラッグカーブ計測と同様に、主制御装置２０６は計測結果からＱｓ(ｘ)を算出する。小電極４０１の面積は体積照射時の横方向の照射範囲と比べて十分小さく、計測で得られた線量は放射線計測装置１０１中における小電極４０１中心の局所的な線量と等価である。主制御装置２０６はＱｓ(ｘ)を水中線量Ｄｓ(ｘ)に換算し、ｘについてディスプレイへ表示する。ディスプレイに表示された深部線量分布を確認して、操作者は陽子線照射装置１０２の調整結果及び性能を評価する。
【００４７】
本実施例の放射線計測装置１０１によれば、ビームに対する設置位置を確認可能な構成であるため、ビームのブラックピークをより正確に計測することができる。
【００４８】
本実施例の放射線計測装置１０１によれば、電荷収集チャンネル数を増大させることなくビームに対する設置位置を確認できるため、積層型放射線計測装置のコストを低減することができる。また、スキャニング照射法ではビーム軸が各層の小電極４０１の中心を通過するように位置決めされている場合、電荷収集チャンネル数を増大させることなくビームの横方向広がりを計測できる。積層型放射線計測装置のコストを低減することができる。
【００４９】
本実施例の放射線計測装置１０１で深部線量分布を計測する場合、照射装置の線種が光子線，電子線，ミュオン線，パイ中間子線，中性子線であっても同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００５０】
以下、本発明の他の実施例である放射線計装装置について説明する。
【００５１】
本実施の放射線計測装置１０１は、散乱体照射法によって水中に形成する深部線量分布を計測できる。本実施例の陽子線照射装置は、実施例１の陽子線照射装置１０１とほぼ同じ構造である。照射野形成装置１１０の構造のみ若干異なる。以下、実施例１と同じ図を用いて説明する。
【００５２】
本実施例の照射野形成装置１１０によって実現される散乱体照射法の概略を、散乱体照射法の代表的例であるウォブラー照射法を用いて以下に説明する。実施例１と同様に照射野形成装置１１０は走査電磁石を有する。加えて、本実施例の照射野形成装置１１０は散乱体，コリメータ，ボーラス，拡大ブラッグピーク形成フィルタ（図示せず）を有する。
【００５３】
横方向に均一な線量分布を形成するための手段を説明する。患部領域とビームの入射エネルギーに応じて走査電磁石電源（図示せず）から適切な時間変化量を持った電流が供給される。走査電磁石電源からは、ビームを円形に走査するため周期的に正負が反転し、走査電磁石毎に位相が９０度ずれ、最大電流値の等しい交流電流が供給される。このときの最大電流値がビームの走査範囲を決めている。また、ビームの散乱量をコントロールするため、ビーム径路には散乱体が設置される。コリメータは患部形状に合わせて適切な形に可動し、患部領域外への被曝量を低減する。この結果、設定された患部領域において照射線量が集中し、可能な限り均一な線量分布の照射野を形成する。横方向に均一な線量分布を形成する手段としては走査電磁石の替わりに２つの散乱体をビーム経路上に配置した二重散乱体法も有効である。
【００５４】
次に、深部方向へ均一な線量分布を形成するための手段を説明する。ビームエネルギーは患部の深さに応じてシンクロトロン等を用いて変更し、ビームの到達深度を患部領域と一致させる。また、ボーラスは患部形状に合わせて適切なものが選択される。患部領域とビームの入射エネルギーに応じて適切な拡大ブラッグピーク形成フィルタ（以下、ＳＯＢＰ（Spread Out Bragg Peak）フィルタと略す）を選択する。ＳＯＢＰフィルタはビーム径路上に設置される。ＳＯＢＰフィルタの機能ついて説明する。ＳＯＢＰフィルタはビームが通過する面に厚みの異なる階段状の構造を持つ。ビームがＳＯＢＰフィルタの各段を適切な配分で通過することで単一エネルギーのビームに適切な配分のエネルギー分布を与え、単一エネルギーの粒子線が深部方向へ形成する鋭いブラッグピークを患部形状に合わせて拡大する。このようなＳＯＢＰフィルタをリッジフィルタという。本実施例では、以上のようにＳＯＢＰフィルタとしてリッジフィルタを用いる例を示したが、このリッジフィルタに替えて飛程変調ホイールを用いた場合にも適用することができる。
【００５５】
散乱体照射法の深部線量分布を放射線計測装置１０１で計測する方法について、以下説明する。実施例１と同様に、操作者は照射室に放射線計測装置１０１を搬送し患者カウチ上に固定する。次に、レーザーマーカを参考にカウチを可動させ、放射線計測装置１０１を仮位置決めする。本実施例ではビーム軸と小電極４０１の中心が一致するように位置決めする。仮位置決め完了後、操作者は照射室から制御室に移動する。さらに、照射野形成装置１１０のビーム経路から散乱体，コリメータ，ボーラス，拡大ブラッグピーク形成フィルタ全て取り外す。また、走査電磁石は励磁しない。取り外し後、実施例１と同様に任意のエネルギーでブラッグカーブを計測する。実施例１の手順に従い、計測結果から位置決めの正確さを判断する。位置決めが不正確な場合、正確と判断できるまで放射線計測装置１０１の位置決めとブラッグカーブ計測を繰り返す。位置決めが正確と判断できたら位置決め完了とする。位置決め完了後、操作者は照射室から制御室に移動し、散乱体照射法の深部線量分布を計測する。ビーム軸と異なる軸上の深部線量分布を計測する場合、位置決め完了後に患者カウチを横方向へ平行に可動させる。制御室では、主制御装置２０６を用いて放射線計測装置１０１の計測制御と陽子線照射装置１０２のビーム照射制御を行う。まず、操作者は主制御装置２０６を通してレンジシフタ駆動制御装置２０２，高電圧電源２０４，信号処理装置２０５に電源を投入する。操作者は主制御装置２０６に所望の計測間隔を設定する。本実施例では０.２mmに設定する。
【００５６】
本実施例では、実施例１の体積照射と同様の手順でビームの深部線量分布を計測する。操作者は、主制御装置２０６から陽子線照射装置１０２の照射条件（ビームエネルギー，拡大ブラッグピーク幅，コリメータ形状，散乱体の厚み等）を設定し、ビーム照射開始を指示する。照射野形成装置１１０内のビーム経路上に設定条件に対応した散乱体，コリメータ，拡大ブラッグピーク形成フィルタが挿入される。ボーラスを用いる場合は操作者が直接照射野形成装置１１０に取り付ける。照射範囲とビームエネルギーに応じて、走査電磁石電源から適切な時間変化量を持った交流電流が走査電磁石に供給される。横方向の照射範囲は小電極４０１に対して十分大きいものとする。ビーム照射開始の指示を受けると、陽子線照射装置１０２は主制御装置２０６に対して照射開始信号を送信する。照射開始信号を受信すると主制御装置２０６は信号処理装置２０５へ計測開始信号を送信する。計測開始信号を受信すると信号処理装置２０５は入力側で発生する電荷を積算し始める。直後、シンクロトロン１０８で加速されたビームは陽子線輸送装置１０４を経て、回転式照射装置１０５に出射する。最終的に、操作者が主制御装置２０６に設定した条件に従って放射線計測装置１０１へビーム照射される。
【００５７】
操作者の設定した条件に従って照射が完了すると、陽子線照射装置１０２は主制御装置２０６に照射完了信号を送信する。照射完了信号を受信すると主制御装置２０６は信号処理装置２０５に計測完了信号を送信する。計測完了信号を受信すると、信号処理装置２０５は電荷の積算を停止し、積算値をチャンネル毎に主制御装置２０６へ記録する。記録完了後、信号処理装置２０５は全チャンネルの積算値をリセットする。
【００５８】
積算値を記録すると主制御装置２０６はレンジシフタ駆動制御装置２０２にエネルギー吸収体２０７の挿入を指示する。本実施例では、まず厚さ０.２mmのエネルギー吸収体２０７を挿入する。エネルギー吸収体２０７の挿入が完了すると、主制御装置２０６は最初に操作者が設定した照射条件で陽子線照射装置１０２に再度照射開始を指示する。ビーム通過位置からエネルギー吸収体２０７を全て外した最初の計測と同様に、放射線計測装置１０１は電離層で発生した電荷を信号処理装置２０５で積算する。ビーム照射完了後に信号処理装置２０５が計測完了信号を受信すると、電荷の積算を停止して積算値をチャンネル毎に主制御装置２０６へ新たに記録する。記録完了後、信号処理装置２０５は全チャンネルの積算値をリセットする。積算値を記録すると主制御装置２０６は厚さ０.４mmのエネルギー吸収体２０７の挿入を指示する。厚さ０.２mmのエネルギー吸収体２０７はビーム通過位置から外される。エネルギー吸収体２０７の挿入が完了すると、主制御装置２０６は最初に操作者が設定した照射条件で再度陽子線照射装置１０２に照射開始を指示する。計測間隔０.２mmで深部線量分布を計測するため、エネルギー吸収体２０７の厚みを０.０mm（ビーム通過位置からエネルギー吸収体２０７を全て外した状態），０.２mm，０.４mm，０.６mm（０.２mmと０.４mmのエネルギー吸収体を２枚挿入した状態），０.８mmと５回変更して計測を繰り返す。
【００５９】
本実施では、実施例１と同様に、主制御装置２０６は計測結果からＱｓ(ｘ)を算出する。小電極４０１の面積は横方向の照射範囲と比べて十分小さく、計測で得られた線量は放射線計測装置１０１中における小電極４０１中心の局所的な線量と等価である。主制御装置２０６はＱｓ(ｘ)を水中線量Ｄｓ(ｘ)に換算し、ｘについてディスプレイへ表示する。ディスプレイに表示された深部線量分布を確認して、操作者は陽子線照射装置１０２の調整結果及び性能を評価する。
【００６０】
本実施例の放射線計測装置１０１によれば、ビームに対する設置位置を確認可能な構成であるため、ビームのブラックピークをより正確に計測することができる。
【００６１】
本実施例の放射線計測装置１０１によれば、電荷収集チャンネル数を増大させることなくビームに対する設置位置を確認できるため、積層型放射線計測装置のコストを低減することができる。また、スキャニング照射法ではビーム軸が各層の小電極４０１の中心を通過するように位置決めされている場合、電荷収集チャンネル数を増大させることなくビームの横方向広がりを計測できる。積層型放射線計測装置のコストを低減することができる。
【００６２】
本実施例の放射線計測装置１０１で深部線量分布を計測する場合、照射装置の線種が光子線，電子線，ミュオン線，パイ中間子線，中性子線であっても同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６３】
１０１ 放射線計測装置
１０２ 陽子線照射装置
１０３ 陽子線発生装置
１０４ 陽子線輸送装置
１０５ 回転式照射装置
１０６ イオン源
１０７ 前段加速器
１０８ シンクロトロン
１０９ 出射デフレクタ
１１０ 照射野形成装置
２０１ レンジシフタ
２０２ レンジシフタ駆動制御装置
２０３ センサー部
２０４ 高電圧電源
２０５ 信号処理装置
２０６ 主制御装置
２０７ エネルギー吸収体
３０１ 電荷収集用プリント基板（基板Ａ）
３０２ 高電圧印加用プリント基板（基板Ｂ）
３０３ スペーサ
３０４ ボルト
４０１ 小電極（第１電極）
４０２ 大電極（第２電極）
４０３ ガード電極（第３電極）
４０４，４０５，４０６，５０３，５０４ 導線
５０１ 高電圧印加電極
５０２ ガード電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線計測装置と放射線計測装置の位置決め精度確認方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子線治療ではビーム照射法としてスキャニング照射法が普及しつつある。スキャニング照射法は患部を微少領域（スポット）に分割し、スポット毎に細径（３〜２０mm）のビームを照射する。スポットに既定線量が付与されると、照射を停止して次の既定スポットに向けてビームを走査する。照射スポットをビーム進行方向（以下、深部方向）に対して垂直な方向（以下、横方向）に変更する場合は、走査電磁石でビームの照射位置を変更する。ある深さについてすべてのスポットに既定線量が付与されると、照射スポットを深部方向に変更する。照射スポットを深部方向に変更する場合はビームのエネルギーを加速器もしくはレンジシフタで変更する。最終的に患部の照射領域の全てのスポットに一様な線量が付与される。
【０００３】
スキャニング照射法を用いる陽子線照射装置はスポット毎のビームが水中に所望のブラッグカーブを形成するように調整される。陽子線照射装置の照射対象となる人体の主成分が水のためである。ブラッグカーブとは深部方向に対するＬＥＴ（線エネルギー付与：Linear Energy Transfer、単位［Ｊ／ｍ］）の分布である。ＬＥＴは媒質中を進むビーム粒子１個が深部方向へ単位距離進む間に媒質へ付与するエネルギーである。
【０００４】
調整したブラッグカーブの確認には放射線計測装置を内部に搭載した水ファントムを用いる。放射線計測装置はモーター駆動で水ファントム内部を深部方向に移動できる。放射線計測装置が直接計測できる物理量はビームによって装置の有感領域に生じる電離の量（単位［Ｃ］）である。これに較正係数を乗じて水中線量Ｄ（単位［Ｊ／kg］）を算出する。得られた線量Ｄは有感領域の水等価体積で平均化した値である。水等価体積は媒質の横方向面積Ｓ×深部方向の水等価厚で表される。水等価厚とは媒質を水で置き換えた場合に放射線に対して等しいエネルギー損失を与える厚みである。線量ＤはＤ＝ＬＥＴ×Φ／ρの関係を満たす。Φは有感領域へ入射する粒子の平均密度（単位［１／ｍ2］）、ρは水の密度（単位［kg／ｍ3］）である。線量Ｄの分布をブラッグカーブ、即ちＬＥＴの分布に換算するには深部方向について常にΦ＝一定の条件が求められる。
【０００５】
有感領域への入射粒子数をｎとするとΦはΦ＝ｎ／Ｓを満たす。有感領域が横方向に広がったビームを常に全て捕獲できれば、ｎ＝一定となりΦ＝一定の条件を満たせる。水ファントム内部に搭載されたブラッグカーブ計測用の放射線計測装置は横方向に広がったビームを常に全て捕獲できる十分広い面積の有感領域を備える。調整対象の照射装置で水ファントムにビーム照射し、放射線計測装置を走査して水中のブラッグカーブを１点ずつ計測する。水ファントムによるブラッグカーブ計測の課題は放射線計測装置の走査に伴う膨大な計測時間である。
【０００６】
非特許文献１には、重粒子線のブラッグカーブを一度に計測する積層型放射線計測装置が開示されている。積層型放射線計測装置は深部方向に電離箱を多数積層した構造である。電離箱は有感領域となる電離層（材質は希ガスや大気）を２つの電極で挟んだ構造の放射線計測装置である。一方の電極に高電圧を印加して有感領域に一様な電場を形成し、ビームの通過時に有感領域内に発生した電離電価を収集する。電離箱と電離箱の間に挿入した固体ファントムを取り外した場合、分布の計測間隔は電離箱１層分の水等価厚である。より細かな計測間隔が必要な場合は、上流にレンジシフタを挿入して計測位置を深部方向に平行移動させる。計測間隔は計測条件毎に異なる。例えば、低エネルギービームの条件では計測間隔０.２mmを要求する場合がある。このとき電離箱１層分の水等価厚が１.０mmであると、レンジシフタの厚みを０.２mm，０.４mm，０.６mm，０.８mmと変更して計測を５回繰り返す必要がある。
【０００７】
非特許文献２にも同様に、重粒子線のブラッグカーブを一度に計測する積層型放射線計測装置が開示されている。非特許文献２の計測装置は電離箱を構成する２つの電極のうち片方を６４本のストリップ状に分割している。有感領域に生じた電離電荷をストリップの位置毎に分けて収集し、ブラッグカーブに加えて各層でのビームの横方向広がりを計測する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】C.Brusasca, et al.，“A dosimetry system for fast measurement of 3D depth dose profiles in charged-particle tumor therapy with scanning techniques”Nucl. Instr. And. Meth. in Phys. Res.B 168 (2000) 578-692
【非特許文献２】R.Cirio, et al.，“Two-dimensional and quasi three dimensional dosimetry of hadron and photon beams with the Magic Cube and the Pixel Ionization Chamber”Phys. Med. Biol. 49 (2004) 3713-3724
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
積層型放射線計測装置を用いてビームのブラッグカーブを正確に計測するには、積層型放射線計測装置をビーム照射方向と平行に設置することが必要となる。また、横方向に広がったビームを最大限捕獲するために、積層型放射線計測装置の有感領域である各電離層の中心とビームの中心を一致させることが望ましい。従来、積層型放射線計測装置の設置位置決めには照射室のレーザーマーカを用いている。しかし、レーザーマーカはビームの中心が通る直線を必ずしも正確に示していない。
【００１０】
非特許文献１の計測装置をビームに対して前述の望ましい位置、即ちビームに対して平行で、且つビームの中心が各層のセンサーの中心を通過する位置に設置できたことを確認するには、ビームの横方向広がりを計測できる機器、例えば放射線感応フィルムが必要となる。ビームの経路上に２枚以上のフィルムを挿入し、ビームの中心位置と計測装置への入射角度を計測する。計測結果から、計測装置とビームの位置関係を確認する。このようなフィルムを用いた設置位置の確認作業には時間を要し、さらに計測作業従事者にとって労力となる。
【００１１】
一方、非特許文献２の計測装置は単体でビームの横方向広がりを計測できるため、設置位置の確認にフィルムは不要である。ところが、電極を細かく分割したことで装置の電荷収集チャンネル数が増大し、高コストな装置となっている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、放射線計測装置は放射線に対して反応するセンサーを放射線の照射方向へ複数積層し、このセンサーは中心領域（領域Ａ）とその中心領域を取り囲む領域（領域Ｂ）に分割されて構成され、領域Ａ及び領域Ｂからそれぞれ独立して放射線の検出信号を収集することによって上記課題を解決する。
【００１３】
領域Ａと領域Ｂの出力比から各層毎にビーム線量の横方向分散を算出する。横方向分散がビーム照射方向に従って二次関数的に増加している場合は、ビームに対して平行で、且つビームの中心が各層のセンサーの中心を通過する位置に計測装置を設置できたと判断する。
【００１４】
設置位置の確認について、本発明の放射線計測装置を用いた他の方法を説明する。まず、放射線感応フィルム等を用いて確認しながら、前述の望ましい位置、即ちビームに対して平行で、且つビームの中心が各層のセンサーの中心を通過する位置へ正確に計測装置を設置する。この状態でビームを照射し、さらに領域ＡとＢの出力比を計測し、参照データとして各層毎に記録する。次回からの試験では、まず初めに参照データ取得時と同じ照射条件で計測装置にビームを照射し、領域ＡとＢの出力比を計測する。計測結果が参照データと一致した場合は、ビームに対して平行で、且つビームの中心が各層のセンサーの中心を通過する位置に計測装置を設置できたと判断する。
【発明の効果】
【００１５】
ビームに対する設置位置を確認可能な積層型放射線計測装置を低コストで提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の好適な一実施例である放射線計測装置の陽子線照射装置への適用例を示す図である。
【図２】図１に示す放射線計測装置の構成図である。
【図３】図２に示すセンサー部の構成図である。
【図４】図３に示す電荷収集用プリント基板の構成図である。
【図５】図３に示す高電圧印加用プリント基板の構成図である。
【図６】（Ａ）は放射線計測装置が正確に位置決めされているときに放射線計測装置でビームを計測する概略図を示し、（Ｂ）はこのときに、式（１）から再構成されたビーム線量の横方向分散σが深部方向について示す分布を説明する図である。
【図７】（Ａ）は放射線計測装置が正確に位置決めされていないときに放射線計測装置でビームを計測する概略図を示し、（Ｂ）はこのときに、式（１）から再構成されたビーム線量の横方向分散σが深部方向について示す分布を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の好適な一実施例である放射線計測装置について、図１を用いて説明する。スキャニング照射法を用いる陽子線照射装置１０２の調整及び性能評価を行うため、本実施例の放射線計測装置１０１は陽子線照射装置１０２から照射されたビームが水中に形成するブラッグカーブを計測する。陽子線照射装置１０２は放射線照射装置の１種である。本実施例では放射線照射装置として陽子線照射装置１０２を例に説明するが、陽子より質量の重い粒子（炭素線等）を用いた重粒子線照射装置にも適用することが可能である。この場合、放射線計測装置は、重粒子線照射装置から照射された重粒子ビームが水中に形成するブラックカーブを計測する。
【００１９】
図１へ示すように、陽子線照射装置１０２は陽子線発生装置１０３，陽子線輸送装置１０４及び回転式照射装置１０５を有する。本実施例では回転ガントリーを備える回転式照射装置１０５を例に説明するが、照射装置は固定式であってもよい。
【００２０】
陽子線発生装置１０３は、イオン源１０６，前段加速器１０７（例えば、直線加速器）及びシンクロトロン１０８を有する。まず、イオン源１０６から発生した陽子イオンを前段加速器１０７で加速する。前段加速器１０７から出射した陽子線（以下、ビーム）は、シンクロトロン１０８で所定のエネルギーまで加速された後、出射デフレクタ１０９から陽子線輸送装置１０４に出射される。さらに、ビームは回転式照射装置１０５を経て放射線計測装置１０１に照射される。回転式照射装置１０５は回転ガントリー（図示せず）及び照射野形成装置１１０を有する。回転ガントリーに設置された照射野形成装置１１０は回転ガントリーと共に回転する。陽子線輸送装置１０４の一部は回転ガントリーに取り付けられている。本実施例では陽子線の加速装置としてシンクロトロン１０８を採用したが、サイクロトロンや直線加速器であってもよい。
【００２１】
本実施例の照射野形成装置１１０によって実現されるスキャニング照射法の概略を説明する。スキャニング照射法では照射範囲を微少領域（スポット）に分割し、スポット毎にビームを照射する。１本１本のビームの横方向線量分布は２次元のガウス分布で近似できる。スポットに既定線量が付与されると、照射を停止して次の既定スポットに向けてビームを走査する。照射スポットを横方向に変更する場合は照射野形成装置１１０に搭載した２対の走査電磁石（図示せず）を用いてビームの照射位置を変更する。ある深さについてすべてのスポットに既定線量が付与されると、ビームのエネルギーをシンクロトロン１０８もしくは照射野形成装置１１０等に搭載したレンジシフタ（図示せず）で変更して照射スポットを深部方向に変更する。このような手順を繰り返して最終的に全てのスポットに一様な線量が付与される。本実施例では走査電磁石を励磁しない状態でビームの中心が通る直線をビーム軸と呼ぶ。また、回転式照射装置１０５の回転軸とビーム軸との交点をアイソセンタと呼ぶ。スキャニング照射法では、ビーム線量の横方向分散σはアイソセンタ付近においてσ＝３mm〜２０mmである。放射線計測装置１０１に入射したビームの横方向分散σはビームが深部方向へ進むに従って二次関数的に単純増加すると近似できる。
【００２２】
図２を用いて放射線計測装置１０１の構造を説明する。放射線計測装置１０１は、レンジシフタ２０１，レンジシフタ駆動制御機構２０２，センサー部２０３，高電圧電源２０４，信号処理装置２０５及び主制御装置２０６を有する。
【００２３】
レンジシフタ２０１は、深部方向に対してセンサー部２０３よりも上流側に配置し、陽子線照射装置１０２の調整及び性能評価の項目に応じて放射線計測装置１０１の計測位置を深部方向に変更する。レンジシフタ２０１は、厚さが異なる複数のエネルギー吸収体２０７を有する。例えば本実施例では、０.１mm，０.２mm，０.４mm，０.８mm，１.６mm，３.２mm，６.４mmの７つである。１つ又は複数のエネルギー吸収体２０７をビーム通過位置に配置してビームのエネルギーを減衰させ、放射線計測装置１０１の計測位置を深部方向に変更する。本実施例のレンジシフタ２０１の場合、０.１mm間隔で深部方向に計測位置を変更できる。変更範囲は０.１mmから１２.７mmである。エネルギー吸収体２０７の素
材と厚みの種類は陽子線照射装置１０２の調整及び性能評価の項目に応じて任意である。本実施例ではＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（Acrylonitrile butadiene styrene）樹脂）を使用する。また、放射線に対するＡＢＳと水の阻止能の比は１とする。レンジシフタ駆動制御装置２０２はセンサー部２０３の上流に所望の厚みのエネルギー吸収体２０７が配置されるよう、レンジシフタ２０１を駆動・制御する。
【００２４】
図３へ示すように、センサー部２０３は、電荷収集用プリント基板（以下、基板Ａ）３０１と高電圧印加用プリント基板（以下、基板Ｂ）３０２を深部方向へ交互に積層した構造である。基板Ａ３０１と基板Ｂ３０２の間にはスペーサ３０３を挿入して電離層、即ち放射線の有感領域を形成する。スペーサ３０３は絶縁体である。電離層は電離ガスで満たされる。本実施例では電離層を大気開放し、空気を電離ガスとして用いる。電離層を密封し、外部のガスポンプを用いてアルゴン等の電離ガスを循環させる構成でも同様の効果が得られる。積層した基板Ａ３０１，基板Ｂ３０２及びスペーサ３０３はボルト３０４を用いて固定する。ただし、基板Ａ３０１，基板Ｂ３０２及びスペーサ３０３を安定して積層，固定できる方法であれば、本発明はボルト３０４を用いた方法に限らない。基板Ａ３０１と基板Ｂ３０５は深部方向と直交する面に電極を蒸着したガラスエポキシ板である。電極はニッケルと金でメッキした銅である。なお、絶縁体であれば基板はガラスエポキシに限らない。同様に、導体であれば電極は銅に限らない。
【００２５】
図４へ示すように、基板Ａ３０１の電極は３つの領域へ電気的に分割される。本実施例では、基板Ａ３０１の中心を含む領域（中心領域）を小電極（第１電極）４０１、小電極４０１を取り囲む領域を大電極（第２電極）４０２、最も外側の領域をガード電極（第３電極）４０３と呼ぶ。小電極４０１は導線４０４に接続し、大電極４０２は導線４０５に接続し、ガード電極４０３は導線４０６に接続する。このように、電極の各領域は、導線４０４，４０５，４０６とそれぞれ独立に接続する。小電極４０１に接続する導線４０４と大電極４０２に接続する導線４０５のもう一端は、基板の内層を通って信号処理装置２０５の入力側に接続する。つまり、導線４０４が小電極４０１と信号処理装置２０５を接続し、導線４０５が大電極４０２と信号処理装置２０５を接続する。信号処理装置２０５は、既定時間中に入力した電荷を積算し、積算値を主制御装置２０６に送信する。ガード電極４０３に接続する導線４０６の一端は接地する。ガード電極４０３は基板Ｂ３０２から小電極４０１及び大電極４０２へのリーク電流を防止する。本実施例では基板Ａ３０１の電極を二重同心円状に分割した。電離層で発生した電荷の収集電極の形状が中心領域とその領域を取り囲む領域へ電気的に分割されており、各領域から独立して電荷を収集できる構成であれば、本実施例と同様の効果が得られる。基板Ａ３０１の電極は両面対称構造であり、表面と同様に裏面に面した電離層からも電荷を収集する。小電極４０１と大電極４０２が構成する電極は、放射線計測装置１０１中の散乱とドリフトによって横方向へ２次元ガウス分布状に広がったスキャニング照射法のビーム（分散３〜２０mm）を十分捕獲可能な面積及び形状を備える。
【００２６】
図５へ示すように、基板Ｂ３０２の電極は２つの領域へ電気的に分割される。本実施例では中心領域を高電圧印加電極５０１、外側をガード電極５０２と呼ぶ。高電圧印加電極５０１は導線５０３に接続し、ガード電極５０２は導線５０４に接続する。このように、電極の各領域は導線５０３，５０４とそれぞれ独立に接続する。導線５０３は高電圧印加電極５０１と高電圧電源２０４を接続し、高電圧電源２０４からの高電圧（絶対値数千Ｖ以下）を高電圧印加電極５０１に印加する。ガード電極５０２と接続する導線５０４の一端は接地する。ガード電極５０２は基板Ｂ３０２から基板Ａ３０１の小電極４０１及び大電極４０２へのリーク電流を防止する。基板Ｂ３０２の電極は両面対称構造であり、表面と同様に裏面の高電圧印加電極にも高電圧が印加される。基板Ａの小電極４０１及び大電極４０２はほぼ０Ｖであり、電離層には電場が生じる。
【００２７】
本実施例の放射線計測装置１０１を用いてブラッグカーブを計測する手順について説明する。まず、操作者は陽子線照射装置１０２の照射室（図示せず）に放射線計測装置１０１を搬送し、患者カウチ（図示せず）上に固定する。次に、患者位置決め用レーザーマーカを参考に患者カウチを可動させて放射線計測装置１０１を仮位置決めする。本実施例では、ビーム軸が各層の小電極４０１の中心を通過するように位置決めする。放射線計測装置１０１専用に位置決め用可動冶具を製作し、患者カウチの替わりに用いても良い。
【００２８】
仮位置決め完了後、操作者は照射室から制御室（図示せず）に移動する。制御室では、主制御装置２０６を用いて放射線計測装置１０１の計測制御と陽子線照射装置１０２のビーム照射制御を行う。まず、操作者は主制御装置２０６を通してレンジシフタ駆動制御装置２０２，高電圧電源２０４，信号処理装置２０５に電源を投入する。基板Ｂ３０２の高電圧印加電極５０１に高電圧が印加され電離層に電場が発生する。本実施例では接地０Ｖに対して負極の高電圧を高電圧印加電極５０１に印加する。レンジシフタ２０１の全てのエネルギー吸収体２０７はビーム通過位置から外れた状態で待機する。
【００２９】
操作者は、主制御装置２０６に所望の計測間隔を設定する。本実施例では、ビームエネルギーが低い条件でのブラッグカーブ計測を想定して０.２mmに設定する。放射線計測装置１０１本来の計測間隔、即ち１層分の水等価厚は１.０mmとする。空気のエネルギー損失量は無視できるので、基板１枚分の水等価厚が１.０mmである。ただし、本実施例では基板Ａ３０１と基板Ｂ３０２は同じ水等価厚とする。操作者は主制御装置２０６から陽子線照射装置１０２の照射条件（ビームエネルギー，照射スポット位置，照射スポット数等）を設定し、ビーム照射開始を指示する。ブラッグカーブ計測ではビーム軸上のスポットに対してビーム照射するため、走査電磁石は励磁されない。ビーム照射開始の指示を受けると、陽子線照射装置１０２は主制御装置２０６に対して照射開始信号を送信する。照射開始信号を受信すると主制御装置２０６は信号処理装置２０５へ計測開始信号を送信する。計測開始信号を受信すると、信号処理装置２０５は入力電荷の積算を開始する。直後、シンクロトロン１０８で加速されたビームは、陽子線輸送装置１０４を経て回転式照射装置１０５に出射する。最終的に、操作者が主制御装置２０６に設定した条件に従って放射線計測装置１０１にビームが照射される。
【００３０】
ビームが電離層を通過すると電離層中のビーム線量に比例した数のイオン対、即ち正イオンと電離電子のペアが生成する。生成したイオン対は電場の向きと平行にドリフトする。ビーム軸が各層の小電極４０１の中心を通過するよう正確に放射線計測装置１０１を位置決めできた場合、ビーム軸からの距離が小電極４０１半径未満の位置で生成した電離電子は小電極４０１に到達し、ビーム軸からの距離が小電極４０１半径以上大電極４０２半径未満の位置で生成した電離電子は大電極４０２に到達する。小電極４０１及び大電極４０２へ到達した電子の数に比例して、それぞれに接続した導線４０４と導線４０５に電荷が発生する。信号処理装置２０５はビーム照射中に入力した電荷、即ち基板Ａ３０１の小電極４０１に接続する導線４０４で発生した電荷と、大電極４０２に接続する導線４０５で発生した電荷を、それぞれ独立に積算する。従って、信号処理装置２０５の入力チャンネルは電離層１層あたり２つ必要である。電離層が２００層のとき必要なチャンネル数は４００となる。１層あたり６４チャンネル必要な非特許文献２の積層型放射線計測装置の場合、チャンネル数を４００以下に抑えるためには電離層を６層以下にしなくてはならない。
【００３１】
本実施例のように、電離層と、電離層を挟んで配置した２枚の電極で構成される放射線用センサーを電離箱という。本実施例のセンサー部２０３は電離箱をビーム照射方向に積層した構造といえる。電離箱は、放射線照射によって電荷を発生する半導体検出器やシンチレーションカウンタに置き換えられる。即ち、センサー部２０３はビーム照射方向に半導体検出器やシンチレーションカウンタを積層した構造であっても、本実施例と同様の効果が得られる。一般に半導体検出器はｐ型半導体とｎ型半導体を接合した半導体素子である。放射線用センサーとしての使用時には素子に逆電圧を印加して接合部に空乏層を形成する。空乏層は有感領域の役割を示し、放射線が入射するとエネルギー損失量に比例した数の正孔・電子対を生成する。正孔・電子対は素子内の電場の向きに従ってドリフトし、電離箱と同様にｐ型及びｎ型半導体に接続した電極から電荷として信号処理装置２０５へ出力される。シンチレーションカウンタは蛍光物質（ＮａＩ結晶，ＧＳＯ結晶，有機ＥＬ等）と光素子で構成される放射線用センサーである。蛍光物質は有感領域の役割を示し、放射線が入射するとエネルギー損失量に比例した量の蛍光を発する。光素子は発光量に比例した電荷を生成し、信号処理装置２０５へ出力する。
【００３２】
操作者の設定した条件に従ってビーム照射を完了すると陽子線照射装置１０２は主制御装置２０６に照射完了信号を送信する。照射完了信号を受信すると、主制御装置２０６は信号処理装置２０５に計測完了信号を送信する。計測完了信号を受信すると、信号処理装置２０５は電荷の積算を停止し、積算値をチャンネル毎に主制御装置２０６へ記録する。
記録完了後、信号処理装置２０５は全チャンネルの積算値をリセットする。
【００３３】
積算値を記録すると主制御装置２０６はレンジシフタ駆動制御装置２０２にエネルギー吸収体２０７の挿入を指示する。本実施例では、まず厚さ０.２mmのエネルギー吸収体２０７を挿入する。エネルギー吸収体２０７の挿入が完了すると、主制御装置２０６は最初に操作者が設定した照射条件で陽子線照射装置１０２に再度ビーム照射開始を指示する。ビーム通過位置からエネルギー吸収体２０７を全て外した最初の計測と同様に、放射線計測装置１０１は電離層で発生した電荷を信号処理装置２０５で積算する。ビーム照射完了後に信号処理装置２０５が計測完了信号を受信すると、電荷の積算を停止して積算値をチャンネル毎に主制御装置２０６へ新たに記録する。記録完了後、信号処理装置２０５は全チャンネルの積算値をリセットする。積算値を記録すると主制御装置２０６は厚さ０.４mmのエネルギー吸収体２０７の挿入を指示する。厚さ０.２mmのエネルギー吸収体２０７はビーム通過位置から外される。エネルギー吸収体２０７の挿入が完了すると、主制御装置２０６は最初に操作者が設定した照射条件で陽子線照射装置１０２に再度ビーム照射開始を指示する。計測間隔０.２mmでブラッグカーブを計測するためには、このようにエネルギー吸収体２０７の厚みを０.０mm（ビーム通過位置からエネルギー吸収体２０７を全て外した状態），０.２mm，０.４mm，０.６mm（０.２mmと０.４mmのエネルギー吸収体を２枚挿入した状態），０.８mmと５回変更して計測を繰り返す。
【００３４】
挿入したエネルギー吸収体２０７の厚みがｒのとき、センサー部２０３の表面から数えてｉ番目の電離層（以下、電離層ｉ）に面する小電極４０１で得られた積算電荷をＱｓ(ｉ，ｒ)、大電極４０２で得られた積算電荷をＱｌ(ｉ，ｒ)とする。エネルギー吸収体２０７の厚みを変更した全計測が完了すると、主制御装置２０６はＱｓ(ｉ，ｒ)とＱｌ(ｉ，ｒ)を加算してＱ(ｉ，ｒ)を得る。即ち、Ｑ(ｉ，ｒ)＝Ｑｓ(ｉ，ｒ)＋Ｑｌ(ｉ，ｒ)である。基板Ａ３０１，基板Ｂ３０２、電離層及びエネルギー吸収体２０７の水等価厚は事前に計測されており、この情報に基づいて主制御装置２０６はＱ(ｉ，ｒ)をＱ(ｘ)に変換する。ｘは水面からの深さである。さらに、主制御装置２０６は較正係数を乗じてＱ(ｘ)を水中線量Ｄ(ｘ)に換算する。小電極４０１と大電極４０２が構成する電極は横方向へ２次元ガウス分布状に広がったスキャニング照射法のビームを全て捕獲可能な面積及び形状を備えるので、小電極４０１と大電極４０２に接する電離層へ入射するビームの粒子数ｎは一定である。従って、Ｄ(ｘ)＝ＬＥＴ(ｘ)×Φ／ρ，Φ＝ｎ／Ｓより、Ｄ(ｘ)は最終的にＬＥＴ(ｘ)へ変換される。Ｓは小電極４０１と大電極４０２が構成する電極の面積である。ｎは加速器の蓄積電荷から概算できるが、仮にｎが不明の場合でもＬＥＴ(ｘ)の相対的な分布が得られる。主制御装置２０６は得られたｘについてのＬＥＴ(ｘ)の分布、即ちブラッグカーブをディスプレイ（図示せず）に表示する。ディスプレイに表示されたブラッグカーブを確認して操作者は陽子線照射装置１０２の調整結果及び性能を評価する。
【００３５】
放射線計測装置１０１の位置決め精度を直接確認する手順について説明する。基板Ａ３０１，基板Ｂ３０２，電離層及びエネルギー吸収体２０７の水等価厚は事前に計測されており、この情報に基づいて主制御装置２０６はＱｓ(ｉ，ｒ)，Ｑｌ(ｉ，ｒ)をＱｓ(ｘ)，Ｑｌ(ｘ)に変換する。ｘは水面からの深さである。前述のように、ビーム線量の横方向分
布は２次元のガウス分布で近似できる。また、基板Ａ３０１の電極は二重同心円であり、小電極４０１と大電極４０２が構成する電極はビームを十分捕獲できる面積と形状を備える。このときビーム軸が各層の小電極４０１の中心を通過するように位置決めされていると、Ｑｓ(ｘ)とＱｌ(ｘ)は以下の式（１）を満たす。
【００３６】
Ｑｓ(ｘ)／Ｑｌ(ｘ)＝１／exp（−ｒ02／２σ(ｘ)）−１ （１）
ここで、σ(ｘ)はビームの受けたエネルギー損失量が水面からの深さｘ（単位［mm］）に相当する位置での放射線計測装置１０１中のビームの分散、ｒ0は小電極４０１の半径である。主制御装置２０６は式（１）にＱｓ(ｘ)とＱｌ(ｘ)を代入してσ(ｘ)を計算し、ｘについての関数としてディスプレイに表示する。σ(ｘ)はｘについて二次関数的に単純増加すると近似できるので、σ(ｘ)の分布形状より位置決めの精度を確認できる。
【００３７】
例えば、図６（Ａ）に示すように、放射線計測装置１０１が正確に位置決めされている、即ちビーム軸が各層の小電極４０１の中心を通過するように位置決めされている場合、陽子線照射装置１０２から出射されたビームは積層型放射線計測装置１０１に対して平行に入射し、小電極４０１及び大電極４０２で計測される。図６（Ｂ）は、放射線計測装置が正確に位置決めされているとき、式（１）から再構成されたビーム線量の横方向分散σをｘについて示した分布である。つまり、図６（Ｂ）は放射線計測装置１０１が正確に位置決めされているときのＱｓ(ｘ)，Ｑｌ(ｘ)を計算で求め、式（１）からσ(ｘ)を求めた結果である。計算条件としてビーム線量の横方向分布を２次元のガウス分布、放射線計測装置１０１表面でのビーム分散σ（ｘ＝０mm）を実測に基づいて５mm、飛程終端でのビーム分散σ（ｘ＝３８０mm）をモンテカルロ法による粒子輸送計算に基づいて１５mm、ビーム分散σは深部方向について二次関数的に単純増加するとした。図６（Ｂ）では、σ(ｘ)がｘについて二次関数的に単純増加していることを確認できるため、位置決めは正確であると判定できる。
【００３８】
一方、図７（Ａ）に示すように、放射線計測装置１０１が正確に位置決めされていない場合、陽子線照射装置１０２から出射されたビームは積層型放射線計測装置１０１に対して斜めに入射し、小電極４０１及び大電極４０２で計測される。図７（Ｂ）は、放射線計測装置が正確に位置決めされていないとき、式（１）から再構成されたビーム線量の横方向分散σをｘについて示した分布である。つまり、図７（Ｂ）のグラフは、ビームが放射線計測装置１０１に正確に位置決めされていないと仮定した場合に計算で求めたＱｓ(ｘ)，Ｑｌ(ｘ)を、式（１）に代入して得られるσ(ｘ)を示す。図７（Ｂ）では、σ(ｘ)がｘについて二次関数的に単純増加していることを確認できず、位置決めは正確でないと判定できる。なお、図７（Ｂ）からも分かるように、小電極４０１の中心から１２mm離れた位置に対し垂直から約２度、ビーム軸方向に傾いた角度でビームが入射している。
【００３９】
基板Ａ３０１の電極が二重同心円形状でない場合に、放射線計測装置１０１の位置決め精度を直接確認する手順を説明する。まず、患者位置決め用レーザーマーカを参考にしてビーム軸と小電極４０１の中心が一致するように放射線計測装置１０１を仮位置決めする。放射線計測装置１０１の上流側にビーム線量の横方向分布を計測可能な放射線感応フィルム（図示せず）を設置して放射線計測装置１０１へのビームの入射角度及び入射位置を計測する。フィルムの計測結果より放射線計測装置１０１が前述の所望の位置へ正確に位置決めできていることを確認した後、同じセットアップのままフィルムだけを取り外し放射線計測装置１０１に再度ビームを照射する。このビーム照射で得られたＱｓ(ｘ)とＱｌ(ｘ)の比を参照用データとして主制御装置２０６へ記録する。
【００４０】
２回目以降にブラッグカーブを計測する場合はまず参照用データを計測したときと同じ照射条件で放射線計測装置１０１にビーム照射する。ただし、フィルムは設置しない。Ｑｓ(ｘ)とＱｌ(ｘ)の比が参照用データと一致していれば放射線計測装置１０１の位置決めは正確である。このように位置決めの精度を確認した後、目的の計測条件で改めてブラッグカーブを計測する。１回目のブラッグカーブ計測ではフィルムを使った位置決め精度の確認を必要とするが、２回目以降のブラッグカーブ計測では放射線計測装置１０１のみで位置決め精度を確認できる。本実施例では放射線計測装置１０１の位置決め精度を直接確認する機器として放射線感応フィルムを用いたが、ビーム線量の横方向分布を計測可能な機器であれば同様の効果が得られる。
【００４１】
本実施例の放射線計測装置１０１を用いれば体積照射時の深部線量分布を計測できる。体積照射とは、スキャニング照射法の手順に従って被照射体の任意の領域へ一様線量を付与することである。体積照射時の深部線量分布を放射線計測装置１０１で計測する方法について、以下説明する。
【００４２】
ブラッグカーブ計測の場合と同様に、操作者は照射室に放射線計測装置１０１を搬送し患者カウチ上に固定する。次に、レーザーマーカを参考にカウチを可動させ、放射線計測装置１０１を仮位置決めする。本実施例では、ビーム軸が各層の小電極４０１の中心を通過するように位置決めする。仮位置決め完了後、操作者は照射室から制御室に移動し、主制御装置２０６を設定してビーム開始信号を指示すると、陽子線照射装置１０２は、任意のエネルギーを有するビームを出射する。このビームは放射線計測装置１０１に入射され、放射線計測装置１０１がビームのブラッグカーブを計測する。前述の手順に従い、計測結果から位置決めの正確さを判断する。位置決めが不正確な場合、正確と判断できるまで放射線計測装置１０１の位置決めとブラッグカーブ計測を繰り返す。位置決めが正確と判断できたら位置決め完了とする。位置決め完了後、操作者は照射室から制御室に移動し、体積照射時の深部線量分布を計測する。ビーム軸と平行な異なる軸上の深部線量分布を計測する場合、位置決め完了後に患者カウチを横方向へ平行に可動させる。制御室では、主制御装置２０６を用いて放射線計測装置１０１の計測制御と陽子線照射装置１０２のビーム照射制御を行う。まず、操作者は主制御装置２０６を通してレンジシフタ駆動制御装置２０２，高電圧電源２０４，信号処理装置２０５に電源を投入する。操作者は主制御装置２０６に所望の計測間隔を設定する。本実施例では０.２mmに設定する。
【００４３】
ブラッグカーブ計測と同様の手順で計測を開始する。操作者は、主制御装置２０６から体積照射用の陽子線照射装置１０２の照射条件（ビームエネルギー，照射スポット位置，照射スポット数等）を設定し、ビーム照射開始を指示する。体積照射時の横方向の照射範囲は小電極４０１に対して十分大きいものとする。ビーム照射開始の指示を受けると、陽子線照射装置１０２は主制御装置２０６に対して照射開始信号を送信する。照射開始信号を受信すると、主制御装置２０６は信号処理装置２０５へ計測開始信号を送信する。計測開始信号を受信すると信号処理装置２０５は入力側で発生する電荷を積算し始める。直後、シンクロトロン１０８で加速されたビームは陽子線輸送装置１０４を経て、回転式照射装置１０５に出射する。最終的に、操作者が主制御装置２０６に設定した条件に従って放射線計測装置１０１へビームが照射される。あるスポットに既定線量が付与されると、照射を停止して次の既定スポットに向けてビームを走査する。照射スポットを横方向に変更する場合は走査電磁石でビームの照射位置を変更する。ある深さについてすべてのスポットに既定線量が付与されると、照射スポットを深部方向に変更する。照射スポットを深部方向に変更する場合はビームのエネルギーを加速器もしくはレンジシフタで変更する。最終的に全てのスポットに一様な線量が付与される。
【００４４】
操作者の設定した条件に従って体積照射が完了すると、陽子線照射装置１０２は主制御装置２０６に照射完了信号を送信する。照射完了信号を受信すると、主制御装置２０６は信号処理装置２０５に計測完了信号を送信する。計測完了信号を受信すると、信号処理装置２０５は電荷の積算を停止し、積算値をチャンネル毎に主制御装置２０６へ記録する。
記録完了後、信号処理装置２０５は全チャンネルの積算値をリセットする。
【００４５】
積算値を記録すると主制御装置２０６はレンジシフタ駆動制御装置２０２にエネルギー吸収体２０７の挿入を指示する。本実施例では、まず厚さ０.２mmのエネルギー吸収体２０７を挿入する。エネルギー吸収体２０７の挿入が完了すると、主制御装置２０６は最初に操作者が設定した照射条件で陽子線照射装置１０２に再度体積照射開始を指示する。ビーム通過位置からエネルギー吸収体２０７を全て外した最初の計測と同様に、放射線計測装置１０１は電離層で発生した電荷を信号処理装置２０５で積算する。ビーム照射完了後に信号処理装置２０５が計測完了信号を受信すると、電荷の積算を停止して積算値をチャンネル毎に主制御装置２０６へ新たに記録する。記録完了後、信号処理装置２０５は全チャンネルの積算値をリセットする。積算値を記録すると主制御装置２０６は厚さ０.４mmのエネルギー吸収体２０７の挿入を指示する。厚さ０.２mmのエネルギー吸収体２０７はビーム通過位置から外される。エネルギー吸収体２０７の挿入が完了すると、主制御装置２０６は最初に操作者が設定した照射条件で陽子線照射装置１０２に再度体積照射開始を指示する。計測間隔０.２mmで深部線量分布を計測するため、エネルギー吸収体２０７の厚みを０.０mm（ビーム通過位置からエネルギー吸収体２０７を全て外した状態），０.２mm，０.４mm，０.６mm（０.２mmと０.４mmのエネルギー吸収体を２枚挿入した状態），０.８mmと５回変更して計測を繰り返す。
【００４６】
ブラッグカーブ計測と同様に、主制御装置２０６は計測結果からＱｓ(ｘ)を算出する。小電極４０１の面積は体積照射時の横方向の照射範囲と比べて十分小さく、計測で得られた線量は放射線計測装置１０１中における小電極４０１中心の局所的な線量と等価である。主制御装置２０６はＱｓ(ｘ)を水中線量Ｄｓ(ｘ)に換算し、ｘについてディスプレイへ表示する。ディスプレイに表示された深部線量分布を確認して、操作者は陽子線照射装置１０２の調整結果及び性能を評価する。
【００４７】
本実施例の放射線計測装置１０１によれば、ビームに対する設置位置を確認可能な構成であるため、ビームのブラックピークをより正確に計測することができる。
【００４８】
本実施例の放射線計測装置１０１によれば、電荷収集チャンネル数を増大させることなくビームに対する設置位置を確認できるため、積層型放射線計測装置のコストを低減することができる。また、スキャニング照射法ではビーム軸が各層の小電極４０１の中心を通過するように位置決めされている場合、電荷収集チャンネル数を増大させることなくビームの横方向広がりを計測できる。積層型放射線計測装置のコストを低減することができる。
【００４９】
本実施例の放射線計測装置１０１で深部線量分布を計測する場合、照射装置の線種が光子線，電子線，ミュオン線，パイ中間子線，中性子線であっても同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００５０】
以下、本発明の他の実施例である放射線計装装置について説明する。
【００５１】
本実施の放射線計測装置１０１は、散乱体照射法によって水中に形成する深部線量分布を計測できる。本実施例の陽子線照射装置は、実施例１の陽子線照射装置１０１とほぼ同じ構造である。照射野形成装置１１０の構造のみ若干異なる。以下、実施例１と同じ図を用いて説明する。
【００５２】
本実施例の照射野形成装置１１０によって実現される散乱体照射法の概略を、散乱体照射法の代表的例であるウォブラー照射法を用いて以下に説明する。実施例１と同様に照射野形成装置１１０は走査電磁石を有する。加えて、本実施例の照射野形成装置１１０は散乱体，コリメータ，ボーラス，拡大ブラッグピーク形成フィルタ（図示せず）を有する。
【００５３】
横方向に均一な線量分布を形成するための手段を説明する。患部領域とビームの入射エネルギーに応じて走査電磁石電源（図示せず）から適切な時間変化量を持った電流が供給される。走査電磁石電源からは、ビームを円形に走査するため周期的に正負が反転し、走査電磁石毎に位相が９０度ずれ、最大電流値の等しい交流電流が供給される。このときの最大電流値がビームの走査範囲を決めている。また、ビームの散乱量をコントロールするため、ビーム径路には散乱体が設置される。コリメータは患部形状に合わせて適切な形に可動し、患部領域外への被曝量を低減する。この結果、設定された患部領域において照射線量が集中し、可能な限り均一な線量分布の照射野を形成する。横方向に均一な線量分布を形成する手段としては走査電磁石の替わりに２つの散乱体をビーム経路上に配置した二重散乱体法も有効である。
【００５４】
次に、深部方向へ均一な線量分布を形成するための手段を説明する。ビームエネルギーは患部の深さに応じてシンクロトロン等を用いて変更し、ビームの到達深度を患部領域と一致させる。また、ボーラスは患部形状に合わせて適切なものが選択される。患部領域とビームの入射エネルギーに応じて適切な拡大ブラッグピーク形成フィルタ（以下、ＳＯＢＰ（Spread Out Bragg Peak）フィルタと略す）を選択する。ＳＯＢＰフィルタはビーム径路上に設置される。ＳＯＢＰフィルタの機能ついて説明する。ＳＯＢＰフィルタはビームが通過する面に厚みの異なる階段状の構造を持つ。ビームがＳＯＢＰフィルタの各段を適切な配分で通過することで単一エネルギーのビームに適切な配分のエネルギー分布を与え、単一エネルギーの粒子線が深部方向へ形成する鋭いブラッグピークを患部形状に合わせて拡大する。このようなＳＯＢＰフィルタをリッジフィルタという。本実施例では、以上のようにＳＯＢＰフィルタとしてリッジフィルタを用いる例を示したが、このリッジフィルタに替えて飛程変調ホイールを用いた場合にも適用することができる。
【００５５】
散乱体照射法の深部線量分布を放射線計測装置１０１で計測する方法について、以下説明する。実施例１と同様に、操作者は照射室に放射線計測装置１０１を搬送し患者カウチ上に固定する。次に、レーザーマーカを参考にカウチを可動させ、放射線計測装置１０１を仮位置決めする。本実施例ではビーム軸と小電極４０１の中心が一致するように位置決めする。仮位置決め完了後、操作者は照射室から制御室に移動する。さらに、照射野形成装置１１０のビーム経路から散乱体，コリメータ，ボーラス，拡大ブラッグピーク形成フィルタ全て取り外す。また、走査電磁石は励磁しない。取り外し後、実施例１と同様に任意のエネルギーでブラッグカーブを計測する。実施例１の手順に従い、計測結果から位置決めの正確さを判断する。位置決めが不正確な場合、正確と判断できるまで放射線計測装置１０１の位置決めとブラッグカーブ計測を繰り返す。位置決めが正確と判断できたら位置決め完了とする。位置決め完了後、操作者は照射室から制御室に移動し、散乱体照射法の深部線量分布を計測する。ビーム軸と異なる軸上の深部線量分布を計測する場合、位置決め完了後に患者カウチを横方向へ平行に可動させる。制御室では、主制御装置２０６を用いて放射線計測装置１０１の計測制御と陽子線照射装置１０２のビーム照射制御を行う。まず、操作者は主制御装置２０６を通してレンジシフタ駆動制御装置２０２，高電圧電源２０４，信号処理装置２０５に電源を投入する。操作者は主制御装置２０６に所望の計測間隔を設定する。本実施例では０.２mmに設定する。
【００５６】
本実施例では、実施例１の体積照射と同様の手順でビームの深部線量分布を計測する。操作者は、主制御装置２０６から陽子線照射装置１０２の照射条件（ビームエネルギー，拡大ブラッグピーク幅，コリメータ形状，散乱体の厚み等）を設定し、ビーム照射開始を指示する。照射野形成装置１１０内のビーム経路上に設定条件に対応した散乱体，コリメータ，拡大ブラッグピーク形成フィルタが挿入される。ボーラスを用いる場合は操作者が直接照射野形成装置１１０に取り付ける。照射範囲とビームエネルギーに応じて、走査電磁石電源から適切な時間変化量を持った交流電流が走査電磁石に供給される。横方向の照射範囲は小電極４０１に対して十分大きいものとする。ビーム照射開始の指示を受けると、陽子線照射装置１０２は主制御装置２０６に対して照射開始信号を送信する。照射開始信号を受信すると主制御装置２０６は信号処理装置２０５へ計測開始信号を送信する。計測開始信号を受信すると信号処理装置２０５は入力側で発生する電荷を積算し始める。直後、シンクロトロン１０８で加速されたビームは陽子線輸送装置１０４を経て、回転式照射装置１０５に出射する。最終的に、操作者が主制御装置２０６に設定した条件に従って放射線計測装置１０１へビーム照射される。
【００５７】
操作者の設定した条件に従って照射が完了すると、陽子線照射装置１０２は主制御装置２０６に照射完了信号を送信する。照射完了信号を受信すると主制御装置２０６は信号処理装置２０５に計測完了信号を送信する。計測完了信号を受信すると、信号処理装置２０５は電荷の積算を停止し、積算値をチャンネル毎に主制御装置２０６へ記録する。記録完了後、信号処理装置２０５は全チャンネルの積算値をリセットする。
【００５８】
積算値を記録すると主制御装置２０６はレンジシフタ駆動制御装置２０２にエネルギー吸収体２０７の挿入を指示する。本実施例では、まず厚さ０.２mmのエネルギー吸収体２０７を挿入する。エネルギー吸収体２０７の挿入が完了すると、主制御装置２０６は最初に操作者が設定した照射条件で陽子線照射装置１０２に再度照射開始を指示する。ビーム通過位置からエネルギー吸収体２０７を全て外した最初の計測と同様に、放射線計測装置１０１は電離層で発生した電荷を信号処理装置２０５で積算する。ビーム照射完了後に信号処理装置２０５が計測完了信号を受信すると、電荷の積算を停止して積算値をチャンネル毎に主制御装置２０６へ新たに記録する。記録完了後、信号処理装置２０５は全チャンネルの積算値をリセットする。積算値を記録すると主制御装置２０６は厚さ０.４mmのエネルギー吸収体２０７の挿入を指示する。厚さ０.２mmのエネルギー吸収体２０７はビーム通過位置から外される。エネルギー吸収体２０７の挿入が完了すると、主制御装置２０６は最初に操作者が設定した照射条件で再度陽子線照射装置１０２に照射開始を指示する。計測間隔０.２mmで深部線量分布を計測するため、エネルギー吸収体２０７の厚みを０.０mm（ビーム通過位置からエネルギー吸収体２０７を全て外した状態），０.２mm，０.４mm，０.６mm（０.２mmと０.４mmのエネルギー吸収体を２枚挿入した状態），０.８mmと５回変更して計測を繰り返す。
【００５９】
本実施では、実施例１と同様に、主制御装置２０６は計測結果からＱｓ(ｘ)を算出する。小電極４０１の面積は横方向の照射範囲と比べて十分小さく、計測で得られた線量は放射線計測装置１０１中における小電極４０１中心の局所的な線量と等価である。主制御装置２０６はＱｓ(ｘ)を水中線量Ｄｓ(ｘ)に換算し、ｘについてディスプレイへ表示する。ディスプレイに表示された深部線量分布を確認して、操作者は陽子線照射装置１０２の調整結果及び性能を評価する。
【００６０】
本実施例の放射線計測装置１０１によれば、ビームに対する設置位置を確認可能な構成であるため、ビームのブラックピークをより正確に計測することができる。
【００６１】
本実施例の放射線計測装置１０１によれば、電荷収集チャンネル数を増大させることなくビームに対する設置位置を確認できるため、積層型放射線計測装置のコストを低減することができる。また、スキャニング照射法ではビーム軸が各層の小電極４０１の中心を通過するように位置決めされている場合、電荷収集チャンネル数を増大させることなくビームの横方向広がりを計測できる。積層型放射線計測装置のコストを低減することができる。
【００６２】
本実施例の放射線計測装置１０１で深部線量分布を計測する場合、照射装置の線種が光子線，電子線，ミュオン線，パイ中間子線，中性子線であっても同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６３】
１０１ 放射線計測装置
１０２ 陽子線照射装置
１０３ 陽子線発生装置
１０４ 陽子線輸送装置
１０５ 回転式照射装置
１０６ イオン源
１０７ 前段加速器
１０８ シンクロトロン
１０９ 出射デフレクタ
１１０ 照射野形成装置
２０１ レンジシフタ
２０２ レンジシフタ駆動制御装置
２０３ センサー部
２０４ 高電圧電源
２０５ 信号処理装置
２０６ 主制御装置
２０７ エネルギー吸収体
３０１ 電荷収集用プリント基板（基板Ａ）
３０２ 高電圧印加用プリント基板（基板Ｂ）
３０３ スペーサ
３０４ ボルト
４０１ 小電極（第１電極）
４０２ 大電極（第２電極）
４０３ ガード電極（第３電極）
４０４，４０５，４０６，５０３，５０４ 導線
５０１ 高電圧印加電極
５０２ ガード電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線に対して反応するセンサーを放射線の進行方向へ複数積層した放射線計測装置であって、
前記センサーは、中心領域とこの中心領域を取り囲む他の領域とに分割され、前記各領域からの出力を独立して計測することを特徴とする放射線計測装置。
【請求項２】
前記センサーが電離箱であることを特徴とする請求項１に記載の放射線計測装置。
【請求項３】
前記センサーが放射線照射によって電流を発生する半導体検出器であることを特徴とする請求項１に記載の放射線計測装置。
【請求項４】
前記センサーがシンチレーションカウンタであることを特徴とする請求項１に記載の放射線計測装置。
【請求項５】
前記センサーは、前記中心領域で計測された放射線に基づく信号を取り出す第１電極と、前記中心領域を取り囲む他の領域で計測された放射線に基づく信号を取り出す第２電極を有し、
前記第１電極から出力された検出信号を処理して、又は前記第１電極から出力された検出信号及び第２電極から出力された検出信号を処理して前記放射線の分布を計測する信号処理装置を備え、
前記信号処理装置は、前記第１電極からの検出信号及び第２電極からの検出信号に基づいて前記放射線計測装置が所定の位置に設置されているか否かを判断することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線計測装置。
【請求項６】
前記信号処理装置は、
前記第１電極から出力された検出信号と前記第２電極から出力された検出信号との比から前記放射線の進行方向に垂直な平面での放射線線量の分散を算出し、当該算出結果に基づいて前記放射線計測装置が所定の位置に設置されているか否かを判断することを特徴とする請求項５に記載の放射線計測装置。
【請求項７】
前記信号処理装置は、
前記算出した前記放射線の進行方向に垂直な平面での放射線線量の分散が、ビーム進行方向に二次関数で増加するときに前記放射線計測装置が所定の位置に設置されていると判断することを特徴とする請求項６に記載の放射線計測装置。
【請求項８】
前記信号処理装置は、放射線計測装置が所定の位置に設置されていると判断したときの第１電極からの検出信号と第２電極からの検出信号の比を記憶装置に記憶し、それ以降は第１電極から出力された検出信号と第２電極から出力された検出信号から算出された比と、前記記憶装置に記憶される前記比とを比較することによって前記放射線計測装置が所定の位置に設置されているか否かを判断することを特徴とする請求項７に記載の放射線計測装置。
【請求項９】
放射線に対して反応するセンサーを放射線の進行方向へ複数積層した放射線計測装置であって、
前記センサーは、当該センサーの中心領域で計測された放射線に基づく信号を取り出す第１電極と、前記中心領域を取り囲む他の領域で計測された放射線に基づく信号を取り出す第２電極とを有し、
前記第１電極から出力された検出信号及び第２電極から出力された検出信号のそれぞれを処理して前記放射線の分布を計測する信号処理装置を備える前記放射線計測装置の位置決め方法であって、
前記信号処理装置が、前記第１電極からの検出信号及び第２電極からの検出信号に基づいて前記放射線計測装置が所定の位置に設置されているか否かを判断することを特徴とする前記放射線計測装置の位置決め方法。
【請求項１０】
前記信号処理装置は、前記第１電極から出力された検出信号と前記第２電極から出力された検出信号との比から前記放射線の進行方向に垂直な平面での放射線線量の分散を算出し、当該算出結果に基づいて前記放射線計測装置が所定の位置に設置されているか否かを判断することを特徴とする請求項９に記載の前記放射線計測装置の位置決め方法。
【請求項１１】
前記信号処理装置は、前記算出した前記放射線の進行方向に垂直な平面での放射線線量の分散が、ビーム進行方向に二次関数で増加するときに前記放射線計測装置が所定の位置に設置されていると判断することを特徴とする請求項１０に記載の前記放射線計測装置の位置決め方法。
【請求項１２】
前記信号処理装置は、放射線計測装置が所定の位置に設置されていると判断したときの第１電極からの検出信号と第２電極からの検出信号の比を記憶装置に記憶し、それ以降は第１電極から出力された検出信号と第２電極から出力された検出信号から算出された比と、前記記憶装置に記憶される前記比とを比較することによって前記放射線計測装置が所定の位置に設置されているか否かを判断することを特徴とする請求項１１に記載の放射線計測装置の位置決め方法。
【請求項１】
放射線に対して反応するセンサーを放射線の進行方向へ複数積層した放射線計測装置であって、
前記センサーは、中心領域とこの中心領域を取り囲む他の領域とに分割され、前記各領域からの出力を独立して計測することを特徴とする放射線計測装置。
【請求項２】
前記センサーが電離箱であることを特徴とする請求項１に記載の放射線計測装置。
【請求項３】
前記センサーが放射線照射によって電流を発生する半導体検出器であることを特徴とする請求項１に記載の放射線計測装置。
【請求項４】
前記センサーがシンチレーションカウンタであることを特徴とする請求項１に記載の放射線計測装置。
【請求項５】
前記センサーは、前記中心領域で計測された放射線に基づく信号を取り出す第１電極と、前記中心領域を取り囲む他の領域で計測された放射線に基づく信号を取り出す第２電極を有し、
前記第１電極から出力された検出信号を処理して、又は前記第１電極から出力された検出信号及び第２電極から出力された検出信号を処理して前記放射線の分布を計測する信号処理装置を備え、
前記信号処理装置は、前記第１電極からの検出信号及び第２電極からの検出信号に基づいて前記放射線計測装置が所定の位置に設置されているか否かを判断することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線計測装置。
【請求項６】
前記信号処理装置は、
前記第１電極から出力された検出信号と前記第２電極から出力された検出信号との比から前記放射線の進行方向に垂直な平面での放射線線量の分散を算出し、当該算出結果に基づいて前記放射線計測装置が所定の位置に設置されているか否かを判断することを特徴とする請求項５に記載の放射線計測装置。
【請求項７】
前記信号処理装置は、
前記算出した前記放射線の進行方向に垂直な平面での放射線線量の分散が、ビーム進行方向に二次関数で増加するときに前記放射線計測装置が所定の位置に設置されていると判断することを特徴とする請求項６に記載の放射線計測装置。
【請求項８】
前記信号処理装置は、放射線計測装置が所定の位置に設置されていると判断したときの第１電極からの検出信号と第２電極からの検出信号の比を記憶装置に記憶し、それ以降は第１電極から出力された検出信号と第２電極から出力された検出信号から算出された比と、前記記憶装置に記憶される前記比とを比較することによって前記放射線計測装置が所定の位置に設置されているか否かを判断することを特徴とする請求項７に記載の放射線計測装置。
【請求項９】
放射線に対して反応するセンサーを放射線の進行方向へ複数積層した放射線計測装置であって、
前記センサーは、当該センサーの中心領域で計測された放射線に基づく信号を取り出す第１電極と、前記中心領域を取り囲む他の領域で計測された放射線に基づく信号を取り出す第２電極とを有し、
前記第１電極から出力された検出信号及び第２電極から出力された検出信号のそれぞれを処理して前記放射線の分布を計測する信号処理装置を備える前記放射線計測装置の位置決め方法であって、
前記信号処理装置が、前記第１電極からの検出信号及び第２電極からの検出信号に基づいて前記放射線計測装置が所定の位置に設置されているか否かを判断することを特徴とする前記放射線計測装置の位置決め方法。
【請求項１０】
前記信号処理装置は、前記第１電極から出力された検出信号と前記第２電極から出力された検出信号との比から前記放射線の進行方向に垂直な平面での放射線線量の分散を算出し、当該算出結果に基づいて前記放射線計測装置が所定の位置に設置されているか否かを判断することを特徴とする請求項９に記載の前記放射線計測装置の位置決め方法。
【請求項１１】
前記信号処理装置は、前記算出した前記放射線の進行方向に垂直な平面での放射線線量の分散が、ビーム進行方向に二次関数で増加するときに前記放射線計測装置が所定の位置に設置されていると判断することを特徴とする請求項１０に記載の前記放射線計測装置の位置決め方法。
【請求項１２】
前記信号処理装置は、放射線計測装置が所定の位置に設置されていると判断したときの第１電極からの検出信号と第２電極からの検出信号の比を記憶装置に記憶し、それ以降は第１電極から出力された検出信号と第２電極から出力された検出信号から算出された比と、前記記憶装置に記憶される前記比とを比較することによって前記放射線計測装置が所定の位置に設置されているか否かを判断することを特徴とする請求項１１に記載の放射線計測装置の位置決め方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１５３８３３（Ｐ２０１１−１５３８３３Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３７３８（Ｐ２０１０−１３７３８）
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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