JP2001056381A - 局所線量計及びそれを用いた医療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光伝送部に放射線が入射することによって発
生するノイズ、特にチェレンコフ光の影響を除去して、
高精度で測定できる局所線量計を得る。 【解決手段】 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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ir-192などの小線
源を人体に挿入してがん治療を実施する、いわゆるBrac
hytherapyを行う際、がん病巣に対する照射線量を測定
するための局所線量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の局所線量計としては、例えば特開
平１０−２１３６６３号公報に示されるように、検出部
及び伝送部に光ファイバを用い、細径化することで、が
ん治療時における線量計の体内挿入による患者への負担
を低減した線量計がある。

【０００３】図１４は、従来の局所線量計の断面図であ
る。図において、１は放射線が入射すると発光する放射
線検出部としてのシンチレーションファイバ、３はシン
チレーションファイバ１の光を伝送する光伝送部として
の光伝送ファイバ、４は伝送された光を電気パルス信号
へ変える光検出部、５は電気パルス信号を増幅させる前
置増幅器、７は電気パルス信号を計測する計測装置、８
は計測結果を表示する表示装置である。

【０００４】次に動作について説明する。上記のように
構成された局所線量計においては、シンチレーションフ
ァイバ１に放射線源から放射される放射線が入射したと
きシンチレーションファイバ１内で発光する。この蛍光
は、シンチレーションファイバ１の端面に接続された光
伝送ファイバ３に伝えられ光の信号が伝送される。光伝
送ファイバ３の端面から信号が伝送され光検出部４で電
気パルス信号に変換される。前置増幅器５で電気パルス
信号が増幅された後、計測装置７で電気パルス信号の計
測がなされ、計測結果が表示装置８によって表示され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の様な従来の局所
線量計では、がん治療などで使用される大線量の測定を
行う場合、シンチレーションファイバ１のみならず光伝
送部３でも放射線との相互作用によりノイズ、即ちチェ
レンコフ光を発する。この信号が光伝送ファイバ３よ
り、シンチレーションファイバ１へ伝送されることでシ
ンチレーションファイバ１を励起し、蛍光を発する。そ
のため、光伝送ファイバ３で発生したノイズであるにも
かかわらず波高弁別等の手法によって分離できないとい
う問題点があった。

【０００６】この発明は、係る問題を解決するためにな
されたものであり、光伝送部に放射線が入射することに
よって発生するノイズ、特にチェレンコフ光の影響を除
去して、高精度で測定できる局所線量計を得ることを目
的とする。また、この局所線量計を用いた医療装置を得
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る局所線量
計は、放射線の入射により発光する放射線検出部と、こ
の放射線検出部からの光を伝送する光伝送部と、この光
伝送部に放射線が入射することにより発生するノイズを
除去するノイズ除去手段と、このノイズ除去手段を介し
て伝送された光を検出する光検出部とを備えたものであ
る。

【０００８】また、ノイズ除去手段は、放射線検出部と
光伝送部との間に設けられている。

【０００９】また、ノイズ除去手段は、光伝送部と光検
出部との間に設けられている。

【００１０】また、ノイズ除去手段は、光伝送部を兼ね
た中空状の光パイプである。

【００１１】また、ノイズ除去手段は、放射線検出部の
周囲を被覆した金属箔である。

【００１２】また、ノイズ除去手段は、光伝送部の周囲
を被覆した金属箔である。

【００１３】また、光伝送部の一端が二つに分岐され、
分岐された一方にノイズ除去手段を介して接続された第
一の光検出部と、他方に接続された第二の光検出部とを
備え、第二の光検出部の検出信号と第一の光検出部の検
出信号との差分をとることにより光伝送部に入射した放
射線によるノイズを抽出するものである。

【００１４】また、ノイズ除去手段は、特定の周波数の
光を透過するバンドパスフィルタである。

【００１５】また、放射線により発光する蛍光体で構成
された放射線検出部と、この放射線検出部からの光を透
過する状態または透過しない状態のいずれかの状態に切
り替える光学シャッターと、放射線検出部からの光を伝
送する光伝送部と、伝送された光を検出する光検出部と
を備え、光検出部は、光学シャッターが放射線検出部か
らの光を透過する状態のときの検出信号と、光学シャッ
ターが放射線検出部からの光を透過しない状態のときの
検出信号との差分をとることにより光伝送部に入射した
放射線によるノイズを抽出するものである。

【００１６】また、放射線により発光する蛍光体で構成
された放射線検出部と、この放射線検出部からの光を伝
送する光伝送部と、放射線検出部及び光伝送部とを人体
内に挿入するための駆動装置と、この駆動装置によって
人体内に挿入された放射線検出部の任意の位置における
放射線量を測定し、この放射線量、放射線エネルギー及
び放射線の入射光子数から上記位置における上記光伝送
部に入射した放射線によるノイズ量を予測して、放射線
量とノイズ量との差分をとることにより放射線検出部で
検出された真の放射線量を算出する演算処理装置とを備
えたものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１による局所線量計を示す構成図である。
図において、１は放射線が入射すると発光する放射線検
出部としてのシンチレーションファイバ、２は特定の周
波数の光のみを透過するノイズ除去手段としてのバンド
パスフィルタ、３は蛍光を伝送するための光伝送部とし
ての光伝送ファイバ、４は伝送された光を電気パルス信
号へ変える光検出器、５は電気パルス信号を増幅させる
前置増幅器、６は電気パルス信号の波高を測定し、信号
とノイズを弁別する波高弁別装置、７は電気パルス信号
を計数する計測装置、８は計測結果を表示する表示装置
である。

【００１８】次に動作について説明する。上記のように
構成された局所線量計においては、シンチレーションフ
ァイバ１に放射線源から放射される放射線が入射したと
きシンチレーションファイバ１内で蛍光を発する。この
蛍光は、シンチレーションファイバ１の端面に接続され
たバンドパスフィルタ２を透過し、光伝送ファイバ３内
を光の信号として伝送される。光伝送ファイバ３の端面
から信号が伝送され、光検出部４で電気パルス信号に変
換される。前置増幅器５で電気パルス信号が増幅された
後、波高弁別装置６にて信号波高を評価し、信号であれ
ば計測装置７で電気パルス信号の計測がなされ、計測結
果が表示装置８によって表示される。

【００１９】一方、光伝送ファイバ３に放射線源から放
射される放射線が入射したとき光伝送ファイバ３内でノ
イズ、即ちチェレンコフ光が発する。このチェレンコフ
光はバンドパスフィルタ２によってシンチレーションフ
ァイバ１へ入射することを抑制する。

【００２０】ここで、バンドパスフィルタ２の構成につ
いて説明する。ここで言うバンドパスフィルタとは、特
定波長の光のみを透過する性質のある材料（例えば色ガ
ラスなど）でできたフィルタであり、特定波長の光を除
去するために使用するものである。例えば、図２（ａ）
に示すような特性の光があり、波長Ａ（ｎｍ）以上の光
を取りだしたい場合に、図２（ｂ）に示すような波長Ａ
（ｎｍ）以上の光を透過する特性を持つバンドパスフィ
ルタを挿入することで、図２（ｃ）に示すような出力を
得ることができる。

【００２１】即ち、シンチレーションファイバ１の発光
ピークを効率よく透過でき、且つチェレンコフ光の波長
を透過しないようなバンドパスフィルタ２を用いれば、
光伝送ファイバ３内で発生したチェレンコフ光のシンチ
レーションファイバ１内への入射を抑制することができ
る。

【００２２】なお、上記実施の形態では、波高弁別器６
とバンドパスフィルター２とを組み合わせた構成になっ
ているが、波高弁別器６が無くても所望の効果は得られ
る。但し、チェレンコフ光は蛍光と比べ一般に波高が低
く波高弁別器６にて蛍光と弁別され、ノイズとして除去
することも可能なので、波高弁別器６とバンドパスフィ
ルター２とを組み合わせた構成にすれば、さらに高いノ
イズ除去効果を得ることができる。

【００２３】実施の形態２．図３は、この発明の実施の
形態２による局所線量計を示す構成図である。上記実施
の形態１では、バンドパスフィルタ２をシンチレーショ
ンファイバ１の端面に接続したが、本実施の形態２で
は、光伝送ファイバ３と光検出部４との間に接続した。
図において、上記実施の形態１と同一、相当する部分は
同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００２４】次に動作について説明する。上記のように
構成された局所線量計においては、シンチレーションフ
ァイバ１に放射線源から放射される放射線が入射したと
きシンチレーションファイバ１内で蛍光を発する。この
蛍光は、シンチレーションファイバ１の端面に接続され
た光伝送ファイバ３内を光の信号として伝送される。光
伝送ファイバ３の端面からの信号はバンドパスフィルタ
２を透過して光検出部４で、電気パルス信号に変換され
る。

【００２５】一方、放射線源から放射される放射線が光
伝送ファイバ３内へ入射したときに発するチェレンコフ
光は、光伝送ファイバ３内を伝送されるが、端面に接続
されたバンドパスフィルタ２にて阻止され光検出部４へ
は到達せず、上記実施の形態１と同様の効果が得られ
る。

【００２６】実施の形態３．図４は、この発明の実施の
形態３による局所線量計を示す構成図である。本実施の
形態では、放射線が入射することで発生するチェレンコ
フ光の量を低減するため、光伝送ファイバとして、屈折
率の低い光伝送ファイバ９を使用した。図において、上
記実施の形態１と同一、相当する部分は同一の符号を付
し、その説明を省略する。

【００２７】次に動作について説明する。上記のように
構成された局所線量計においては、シンチレーションフ
ァイバ１に放射線源から放射される放射線が入射したと
きシンチレーションファイバ１内で蛍光を発する。この
蛍光は、シンチレーションファイバ１の端面接続された
光伝送ファイバ３内を光の信号として伝送される。光伝
送ファイバ３の端面からの伝送された光パルス信号は光
検出部４で、電気パルス信号に変換される。

【００２８】一方、放射線源から放射される放射線が光
伝送ファイバ９へ入射した場合、チェレンコフ光が発生
するが、光伝送ファイバに低屈折率の光伝送ファイバ９
を使用しているためチェレンコフ光の発生量が抑制さ
れ、ノイズの量が低減される。

【００２９】ここで、チェレンコフ光と屈折率の関係に
ついて説明する。チェレンコフ光は、高速荷電粒子が光
学的に透明で屈折率が１より大きな媒質中を通過する際
に、荷電粒子の速度が透過媒質中の光速よりも速くなっ
たとき放出される。そのため、媒質中の光速以下の荷電
粒子ではチェレンコフ光が発生しない。即ち、チェレン
コフ光の発生は、しきい値反応と言える。

【００３０】また、物質中の光の速度は、その物質の屈
折率に依存しており、次式のような関係がある。 （物質中の光の速度）＝（真空中の光速）／（屈折率） 測定対象が電子である場合（γ線でも、相互反応で電子
を放出）、しきい値は次式にて媒質の屈折率と関係付け
られる。（ｍ：媒質の質量、ｃ：光速、ｎ：媒質の屈折
率）

【００３１】

【数１】

【００３２】従って、光伝送ファイバ９に屈折率の低い
材料を選択すれば、チェレンコフ光が生じるしきい値エ
ネルギーが高くなり、結果としてチェレンコフ光の影響
を低減することができる。

【００３３】実施の形態４．図５は、この発明の実施の
形態４による局所線量計を示す構成図である。本実施の
形態では、光伝送ファイバの代わりに、空洞部１１を有
する中空状の光パイプ１０を使用して、光伝送部とノイ
ズ除去手段とを兼ねた構成とした。図において、上記実
施の形態１と同一、相当する部分は同一の符号を付し、
その説明を省略する。

【００３４】次に動作について説明する。上記のように
構成された局所線量計においては、シンチレーションフ
ァイバ１に放射線源から放射される放射線が入射したと
きシンチレーションファイバ１内で蛍光を発する。この
蛍光は、シンチレーションファイバ１の端面に接続され
た光パイプ１０内を光の信号として伝送される。光パイ
プ１０の端面からの伝送された光パルス信号は光検出部
４で、電気パルス信号に変換される。

【００３５】一方、放射線源から放射される放射線が光
パイプ１０へ入射した場合、空洞部１１を有するため、
即ち、チェレンコフ光を発生させる媒体が空気であるた
め、ノイズであるチェレンコフ光が殆ど発生しない。

【００３６】実施の形態５．図６は、この発明の実施の
形態５による局所線量計を示す構成図である。本実施の
形態では、シンチレーションファイバ１内に放射線が入
射することで電子を叩き出し、シンチレーションファイ
バ１内の電子密度を上げる作用をする金属箔１２をシン
チレーションファイバ１に巻き付け、ノイズ除去手段と
した。図において、上記実施の形態１と同一、相当する
部分は同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００３７】次に動作について説明する。上記のように
構成された局所線量計においては、シンチレーションフ
ァイバ１に放射線源から放射される放射線が入射したと
きシンチレーションファイバ１内で電子が叩き出され、
この電子がシンチレーションファイバ１を励起し、蛍光
を発する。また、シンチレーションファイバ１に巻き付
けた金属箔１２でも放射線が入射すると電子が叩き出さ
れ、この電子によってシンチレーションファイバ１内の
電子密度が増加し、蛍光の量も増加する。この蛍光は、
シンチレーションファイバ１の端面に接続された光伝送
ファイバ３内を光の信号として伝送される。光伝送ファ
イバ３の端面から伝送された光パルス信号は光検出部４
で電気パルス信号に変換される。

【００３８】ここで、金属箔１２の材料とシンチレーシ
ョンファイバ１の増感効果との関係について説明する。
検出部に使用するシンチレーションファイバ１は、入射
した放射線（γ線）の相互作用（光電効果）によって叩
き出された電子によって励起され、蛍光を発する。そこ
でシンチレーションファイバ１内の電子密度を上げるこ
とで、センサとしての感度を向上させることができる。

【００３９】電子密度を上げる方法として、シンチレー
ションファイバ１よりも、入射γ線によって叩き出され
る電子の密度が高い物質（箔）で被覆を行う。光電効果
の反応断面積は、被照射体の原子番号に依存しており、
図７（ａ）に示すように、原子番号の大きいものほど、
反応断面積が大きい。また、図７（ｂ）に示すように、
Ｋ殻電子の結合エネルギーは、原子番号が大きいほど高
い。放出される光電子のエネルギーは、（γ線の入射エ
ネルギー）−（Ｋ殻電子の結合エネルギー）であるた
め、原子番号が大きい原子ほど放出される光電子エネル
ギーは低い。

【００４０】目的の被覆材としては、光電子数が多く、
光電子のエネルギーが大きいものが良い。これは、放出
された光電子は、シンチレーションファイバ１に到達す
るためにエネルギーが減衰するので、エネルギーが低い
電子ではシンチレーションファイバ１まで到達できない
ためである。以上の条件は、上記００４０段で説明した
ものと相反する条件であるが、その相反する両者の条件
をバランス良く考慮して材料を決定する必要がある。以
下に一例を示す。

【００４１】電子の叩き出しは、入射γ線のエネルギ
ー、被照射体の原子番号、厚さなどの複数のパラメータ
に依存しており、ここでは、入射γ線のエネルギーを８
０ｋｅＶ、被照射体の厚さを１００μｍと仮定すると、
図７（ｃ）に示すように、中重核元素（Ｚｒ〜Ｃｅ）で
１０ｋｅＶ以上の放出電子数が最大となった。また、こ
の中重核元素の原子番号は中程度であり、光電子エネル
ギーもある程度得ることができる。

【００４２】従って、これらの中重核元素を金属箔１２
としてシンチレーションファイバ１の周りに配置するこ
とで、低エネルギーγ線に対する感度を増加させること
ができる。

【００４３】実施の形態６．図８は、この発明の実施の
形態６による局所線量計を示す構成図である。上記実施
の形態５では、シンチレーションファイバ１に金属箔を
巻き付けたが、本実施の形態では、光伝送ファイバ３に
放射線を遮蔽する金属箔１３を巻き付ける構成とした。
図において、上記実施の形態１と同一、相当する部分は
同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００４４】次に動作について説明する。上記のように
構成された局所線量計においては、ンチレーションファ
イバ１に放射線源から放射される放射線が入射したとき
シンチレーションファイバ１内で蛍光を発する。この蛍
光は、シンチレーションファイバ１の端面に接続された
光伝送ファイバ３内を光の信号として伝送される。光伝
送ファイバ３の端面からの伝送された光パルス信号は光
検出部４で、電気パルス信号に変換される。

【００４５】一方、光伝送ファイバ３は、光伝送ファイ
バ３に巻き付けた金属箔１３によって遮蔽されており、
放射線源から放射される放射線の光伝送ファイバ３への
入射量が減衰し、光伝送ファイバ３で発生するノイズで
あるチェレンコフ光の量が抑制される。

【００４６】ここで、金属箔１３の材料と遮蔽効果との
関係について説明する。例えば、上記実施の形態５にお
ける図７（ｃ）に示すように、鉛（Ｐｂ）などの重核元
素では、γ線に対する反応断面積が非常に大きいにもか
かわらず、しきい値レベルを超える光電子を放出してい
ない。反応断面積が大きいということは、即ち、γ線の
減衰が激しいことを意味する。よって、鉛などの重核元
素は、上記実施の形態５で述べた中重核元素のような増
幅効果はないが、放射線に対する遮蔽効果が大きいと言
える。

【００４７】従って、重核元素を金属箔１３として、光
伝送ファイバ３に巻き付ければ、放射線を遮蔽して、光
伝送ファイバ３で発生するノイズであるチェレンコフ光
の量が抑制される。

【００４８】なお、上記実施の形態５におけるシンチレ
ーションファイバ１に電子密度を上げる作用をする金属
箔１２を巻き付ける構成と、上記実施の形態６における
光伝送ファイバ３に放射線を遮蔽する金属箔１３を巻き
付ける構成とを組み合わせた構成とすれば、さらに高い
効果が得られることは言うまでもない。

【００４９】実施の形態７．図９は、この発明の実施の
形態７による局所線量計を示す構成図である。本実施の
形態では、光伝送ファイバ３の一端を二手に分岐して、
一方をバンドパスフィルタ２を介して光検出器４に、他
方を直接光検出器４に接続する構成とした。図におい
て、上記実施の形態１と同一、相当する部分は同一の符
号を付し、その説明を省略する。

【００５０】次に動作について説明する。上記のように
構成された局所線量計においては、シンチレーションフ
ァイバ１に放射線源から放射される放射線が入射したと
きシンチレーションファイバ１内で蛍光を発する。この
蛍光は、シンチレーションファイバ１の端面に接続され
た光伝送ファイバ３内へ伝送される。また、光伝送ファ
イバ３へ放射線が入射したとき、チェレンコフ光を発す
る。このチェレンコフ光とシンチレーションファイバ１
からの蛍光は光伝送ファイバ３内を伝送され、途中の分
岐にて信号を２つに分ける。光伝送ファイバ３の一端は
直接、光検出器４へ接続しており、シンチレーションフ
ァイバ１の蛍光と光伝送ファイバ３にて生じたチェレン
コフ光の両方の総和を検出する。

【００５１】光伝送ファイバ３の他端では、特定の周波
数の光のみを透過するバンドパスフィルタ２を光検出器
４との間に挿入、接続する。このバンドパスフィルタ２
によってシンチレーションファイバ１にて発光した蛍光
を除き、光伝送ファイバ３にて生じたチェレンコフ光の
みを検出する。

【００５２】２つの光検出器４による検出結果の差分を
とることによって、チェレンコフ光の寄与を除き、高精
度で放射線量を測定することができる。

【００５３】実施の形態８．図１０は、この発明の実施
の形態８による局所線量計を示す構成図である。本実施
の形態では、シンチレーションファイバ１と光伝送ファ
イバ３との間に、シンチレーションファイバ１からの信
号を透過する場合と透過しない場合とに切り替えること
ができる光学シャッター１８を設けた。図において、上
記実施の形態１と同一、相当する部分は同一の符号を付
し、その説明を省略する。

【００５４】次に動作について説明する。上記のように
構成された局所線量計においては、シンチレーションフ
ァイバ１に放射線源から放射される放射線が入射したと
きシンチレーションファイバ１内で蛍光を発する。シン
チレーションファイバ１と光伝送ファイバ３との間に挿
入された光学シャッター１８が蛍光を透過する状態の場
合、蛍光は光伝送ファイバ３内へそのまま伝送される。
また、光伝送ファイバ３へ放射線が入射したとき、チェ
レンコフ光を発する。このチェレンコフ光とシンチレー
ションファイバ１からの蛍光は光伝送ファイバ３内を伝
送されて、端面に接続した光検出器４で検出される。

【００５５】一方、光学シャッター１８がシンチレーシ
ョンファイバ１で発光した蛍光を透過しない状態の場
合、光伝送ファイバ３で生じたチェレンコフ光のみが、
光検出器４へ伝送され、検出される。

【００５６】２つの光検出器４による検出結果の差分を
とることによって、チェレンコフ光の寄与を除き、高精
度で放射線量を測定することができる。

【００５７】ここで、光学シャッターとは、例えば、液
晶板や電機粘性流体（ＥＲ流体）などに電圧を印可させ
ることにより光学特性を変化させ、結果、光の透過特性
を変化させるものを言う。

【００５８】実施の形態９．図１１は、この発明の実施
の形態９による局所線量計を示す構成図である。本実施
の形態では、一端にシンチレーションファイバ１の接続
された光伝送ファイバ３と、一端に何も接続されていな
い光伝送ファイバ３とを備え、さらにそれぞれの光伝送
ファイバ３と光検出器４との間に光学シャッター１８を
設けた構成とした。図において、上記実施の形態１と同
一、相当する部分は同一の符号を付し、その説明を省略
する。

【００５９】次に動作について説明する。上記のように
構成された局所線量計においては、シンチレーションフ
ァイバ１に放射線源から放射される放射線が入射したと
きシンチレーションファイバ１内で蛍光を発し、シンチ
レーションファイバ１の端面に接続された光伝送ファイ
バ３内へ伝送される。また、光伝送ファイバ３へ放射線
が入射したとき、チェレンコフ光を発する。このチェレ
ンコフ光とシンチレーションファイバ１からの蛍光は光
伝送ファイバ３内を伝送されて、端面に接続した光検出
器４へ伝送される。

【００６０】一方、シンチレーションファイバ１に接続
されていない光伝送ファイバ３でも、放射線が入射した
ときチェレンコフ光を発する。このチェレンコフ光は光
伝送ファイバ３内を伝送されて、端面に接続した光検出
器４へ伝送される。

【００６１】光学シャッター１８によって、２つの光伝
送ファイバ３からの入力を切り替え、光検出器４にて信
号を検出する。この検出結果の差分をとることによっ
て、チェレンコフ光の寄与を除き、高精度で放射線量を
測定することができる。

【００６２】実施の形態１０．図１２は、この発明の実
施の形態１０による局所線量計を用いた医療装置を示す
構成図である。図において、１は放射線により発光する
シンチレーションファイバであり、放射線検出部となっ
ている。３は蛍光を伝送するための光伝送ファイバ、４
は伝送された光を電気パルス信号へ変える光検出器、５
は電気パルス信号を増幅させる前置増幅器、６は電気パ
ルス信号の波高を測定し、信号とノイズとを弁別する波
高弁別装置、７は電気パルス信号を計数する計測装置、
８は計測結果を表示する表示装置である。

【００６３】また、１４はシンチレーションファイバ１
及び光伝送ファイバ３を人体に挿入するために、事前に
人体に挿入するカテーテル（筒）、１５はシンチレーシ
ョンファイバ１及び光伝送ファイバ３を挿入する駆動装
置、１６は計測装置７及び駆動装置１５を制御する制御
装置、１７はシンチレーションファイバ１の挿入量と測
定結果からシンチレーションファイバ１及び光伝送ファ
イバ３の挿入路であるカテーテル１４内の放射線分布を
求め、放射線が光伝送ファイバ３へ入射することで発生
するチェレンコフ光の量を評価する演算処理装置であ
る。

【００６４】次に動作について説明する。上記のように
構成された局所線量計においては、シンチレーションフ
ァイバ１に放射線源から放射される放射線が入射したと
きシンチレーションファイバ１内で蛍光を発する。この
蛍光は、シンチレーションファイバ１の端面に接続され
た光伝送ファイバ３内を光の信号として伝送される。光
伝送ファイバ３の端面から信号が伝送され光検出部４
で、電気パルス信号に変換される。前置増幅器５で電気
パルス信号が増幅された後、波高弁別装置６にて信号波
高を評価し、信号であれば計測装置７で電気パルスの計
測がなされる。

【００６５】人体に挿入したカテーテル１４内にシンチ
レーションファイバ１及び光伝送ファイバ３を挿入する
際に、制御装置１６によって駆動装置１５を制御してカ
テーテル１４内に挿入したシンチレーションファイバ１
の位置を決め、各位置での放射線の量を計測装置７にて
測定する。

【００６６】演算処理装置１７によって、カテーテル１
４内の各位置での放射線の量から、シンチレーションフ
ァイバ１及び光伝送ファイバ３を挿入したときに、光伝
送ファイバ３に入射する放射線によって発生するチェレ
ンコフ光の量を評価し、計測装置７にて測定されるカテ
ーテル１４の各位置での放射線量から差し引くことでノ
イズであるチェレンコフ光の寄与を除き、真の放射線量
を測定する。

【００６７】ここで、演算処理装置１７の動作フローに
ついて説明する。図１３は、この発明の実施の形態１０
による局所線量計を用いた医療装置の演算処理装置１７
の動作を示すフローチャートである。

【００６８】まず、ステップＳ１でカテーテル１４内に
シンチレーションファイバ１及び光伝送ファイバ３が挿
入されると、ステップＳ２で、カテーテル１４に沿った
ある任意位置の放射線の線量率を測定する。ステップＳ
３でシンチレーションファイバ１が完全に挿入を終えて
いなければ、ステップＳ４でチェレンコフ光の評価、放
射線量の補正を行う。

【００６９】ここで、チェレンコフ光の評価方法につい
て説明する。放射線が媒質（ここでは光伝送ファイバ
３）中を光速以上の速度で透過したときに発生するチェ
レンコフ光の量ｄｎは、以下の式で求めることができ
る。（ｅ：荷電粒子のエネルギー、Ｚ：核電荷、ｈ：ハ
ミルトニアン定数、ｃ：光速、ｎ：媒質の屈折率、β＝
荷電粒子の速度／光速）

【００７０】

【数２】

【００７１】測定対象の放射線（γ線）のエネルギーを
事前に予想（例えば、ガン治療であれば、単一核種の線
源を使用しており、γ線のエネルギーは既知である。ま
た、原子力でも存在する核種は限定できる）すること
で、放射線の線量率とγ線の入射光子数の関係が予測で
きる。γ線のエネルギーが分かっているので、一光子当
たりに放出されるチェレンコフ光の量が計算できる。

【００７２】実際の計算は、光伝送ファイバ３内を透過
するγ線の経路を評価する必要があり、これは、光伝送
ファイバ３の幾何学的形状に依存する統計評価となる。
そのため、計算することは困難であるが、電子光子輸送
モンテカルロ計算コード（ＥＧＳ４：Electron Gamma S
hower Version4）と呼ばれる電子の振る舞いをシミュレ
ートするコードがあり、事前に入射光子数と発生するチ
ェレンコフ光の量の対応を評価しておく。光伝送ファイ
バ３の幾何学的形状は、微少長さの円筒形にて評価して
おき、各位置の線量率に応じて発生するチェレンコフ光
の量の光伝送ファイバ３に沿って積分して評価する。

【００７３】発生するチェレンコフ光を予測、算出した
ら、ステップＳ２で測定された放射線の線量からステッ
プＳ４で算出したチェレンコフ光の量を差し引くこと
で、シンチレーション１で検出した真の放射線量を算出
して補正する。そして、さらにカテーテル１４に沿った
別の位置においてステップＳ１から処理を繰り返し、シ
ンチレーション１が完全に挿入し終わったらステップＳ
５で設置完了として一連の処理を終える。

【００７４】以上のように本装置によれば、検出した放
射線量からチェレンコフ光の量を差し引くことにより、
高精度に放射線量を測定できる。

【００７５】なお、上記実施の形態１０による医療装置
は、ガン治療だけでなく、シンチレーションファイバ１
を挿入する経路が限定できれば適用できる。

【００７６】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、放射線により発光する蛍光体で構成された放射線
検出部と、この放射線検出部からの光を伝送する光伝送
部と、この光伝送部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ノイズ除去手段と、このノイズ除
去手段を介して伝送された光を検出する光検出部とを備
えたので、光伝送部に放射線が入射することによって発
生するノイズを除去して、高精度に放射線量を測定でき
る効果が得られる。

【００７７】また、請求項２記載の発明によれば、ノイ
ズ除去手段は、放射線検出部と光伝送部との間に設けら
れているので、光伝送部に放射線が入射することによっ
て発生するノイズを除去して、高精度に放射線量を測定
できる効果が得られる。

【００７８】また、請求項３記載の発明によれば、ノイ
ズ除去手段は、光伝送部と光検出部との間に設けられて
いるので、光伝送部に放射線が入射することによって発
生するノイズを除去して、高精度に放射線量を測定でき
る効果が得られる。

【００７９】また、請求項４記載の発明によれば、ノイ
ズ除去手段は、光伝送部を兼ねた中空状の光パイプであ
るので、光伝送部に放射線が入射することによって発生
するノイズを除去して、高精度に放射線量を測定できる
効果が得られる。

【００８０】また、請求項５記載の発明によれば、ノイ
ズ除去手段は、放射線検出部の周囲を被覆した金属箔で
あるので、放射線検出部内の電子密度を上げて入射放射
線に対する増感感度を向上させ、高精度に放射線量を測
定できる効果が得られる。

【００８１】また、請求項６記載の発明によれば、ノイ
ズ除去手段は、光伝送部の周囲を被覆した金属箔である
ので、光伝送部に放射線が入射することを抑制し、高精
度に放射線量を測定できる効果が得られる。

【００８２】また、請求項７記載の発明によれば、光伝
送部の一端が二つに分岐され、分岐された一方にノイズ
除去手段を介して接続された第一の光検出部と、他方に
接続された第二の光検出部とを備え、第二の光検出部の
検出信号と第一の光検出部の検出信号との差分をとるこ
とにより光伝送部に入射した放射線によるノイズを抽出
するものであるので、高精度に放射線量を測定できる効
果が得られる。

【００８３】また、請求項８記載の発明によれば、ノイ
ズ除去手段は、特定の周波数の光を透過するバンドパス
フィルタであるので、光伝送部に放射線が入射すること
によって発生するノイズ、特にチェレンコフ光の影響を
除去して、高精度に放射線量を測定できる効果が得られ
る。

【００８４】また、請求項９記載の発明によれば、放射
線により発光する蛍光体で構成された放射線検出部と、
この放射線検出部からの光を透過する状態または透過し
ない状態のいずれかの状態に切り替える光学シャッター
と、放射線検出部からの光を伝送する光伝送部と、伝送
された光を検出する光検出部とを備え、光検出部は、光
学シャッターが放射線検出部からの光を透過する状態の
ときの検出信号と、光学シャッターが放射線検出部から
の光を透過しない状態のときの検出信号との差分をとる
ことにより光伝送部に入射した放射線によるノイズを抽
出するものであるので、高精度に放射線量を測定できる
効果が得られる。

【００８５】また、請求項１０記載の発明によれば、放
射線により発光する蛍光体で構成された放射線検出部
と、この放射線検出部からの光を伝送する光伝送部と、
放射線検出部及び光伝送部とを人体内に挿入するための
駆動装置と、この駆動装置によって人体内に挿入された
放射線検出部の任意の位置における放射線量を測定し、
この放射線量、放射線エネルギー及び放射線の入射光子
数から上記位置における上記光伝送部に入射した放射線
によるノイズ量を予測して、放射線量とノイズ量との差
分をとることにより放射線検出部で検出された真の放射
線量を算出する演算処理装置とを備えたので、高精度に
放射線量を測定できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による局所線量計を
示す構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による局所線量計の
バンドパスフィルタを説明する特性図である。

【図３】 この発明の実施の形態２による局所線量計を
示す構成図である。

【図４】 この発明の実施の形態３による局所線量計を
示す構成図である。

【図５】 この発明の実施の形態４による局所線量計を
示す構成図である。

【図６】 この発明の実施の形態５による局所線量計を
示す構成図である。

【図７】 この発明の実施の形態５による局所線量計に
用いる金属箔を説明するための特性図である。

【図８】 この発明の実施の形態６による局所線量計を
示す構成図である。

【図９】 この発明の実施の形態７による局所線量計を
示す構成図である。

【図１０】 この発明の実施の形態８による局所線量計
を示す構成図である。

【図１１】 この発明の実施の形態９による局所線量計
を示す構成図である。

【図１２】 この発明の実施の形態１０による局所線量
計を用いた医療装置を示す構成図である。

【図１３】 この発明の実施の形態１０による局所線量
計を用いた医療装置の演算処理装置の動作を示すフロー
チャートである。

【図１４】 従来の局所線量計を示す構成図である。

【符号の説明】

１ シンチレーションファイバ、２ バンドパスフィル
タ、３ 光伝送ファイバ、４ 光検出器、５ 前置増幅
器、６ 波高弁別器、７ 計測装置、８ 表示装置、９
屈折率の低い光伝送ファイバ、１０ 光パイプ、１１
コア（空気）、１２ 金属箔、１３ 金属箔、１４
カテーテル、１５ 駆動装置、１６ 制御装置、１７
演算処理装置、１８ 光学シャッター

フロントページの続き (72)発明者 岡 徹 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2G088 AA03 EE01 EE04 EE29 FF04 FF05 FF19 GG10 GG15 GG16 GG17 JJ01 JJ08 JJ09 JJ29 KK07 KK24 KK27 KK29 LL11

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線の入射により発光する放射線検出
   部と、この放射線検出部からの光を伝送する光伝送部
   と、この光伝送部に上記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ノイズ除去手段と、このノイズ
   除去手段を介して伝送された光を検出する光検出部とを
   備えたことを特徴とする局所線量計。
2. 【請求項２】 ノイズ除去手段は、放射線検出部と光伝
   送部との間に設けられていることを特徴とする請求項１
   記載の局所線量計。
3. 【請求項３】 ノイズ除去手段は、光伝送部と光検出部
   との間に設けられていることを特徴とする請求項１記載
   の局所線量計。
4. 【請求項４】 ノイズ除去手段は、光伝送部を兼ねた中
   空状の光パイプであることを特徴とする請求項１記載の
   局所線量計。
5. 【請求項５】 ノイズ除去手段は、放射線検出部の周囲
   を被覆した金属箔であることを特徴とする請求項１記載
   の局所線量計。
6. 【請求項６】 ノイズ除去手段は、光伝送部の周囲を被
   覆した金属箔であることを特徴とする請求項１記載の局
   所線量計。
7. 【請求項７】 光伝送部の一端が二つに分岐され、分岐
   された一方にノイズ除去手段を介して接続された第一の
   光検出部と、他方に接続された第二の光検出部とを備
   え、第二の光検出部の検出信号と第一の光検出部の検出
   信号との差分をとることにより上記光伝送部に入射した
   放射線によるノイズを抽出することを特徴とする請求項
   １記載の局所線量計。
8. 【請求項８】 ノイズ除去手段は、特定の周波数の光を
   透過するバンドパスフィルタであることを特徴とする請
   求項１から３及び７のいずれか一項に記載の局所線量
   計。
9. 【請求項９】 放射線により発光する蛍光体で構成され
   た放射線検出部と、この放射線検出部からの光を透過す
   る状態または透過しない状態のいずれかの状態に切り替
   える光学シャッターと、上記放射線検出部からの光を伝
   送する光伝送部と、伝送された光を検出する光検出部と
   を備え、上記光検出部は、上記光学シャッターが上記放
   射線検出部からの光を透過する状態のときの検出信号
   と、上記光学シャッターが上記放射線検出部からの光を
   透過しない状態のときの検出信号との差分をとることに
   より上記光伝送部に入射した放射線によるノイズを抽出
   することを特徴とする局所線量計。
10. 【請求項１０】 放射線により発光する蛍光体で構成さ
    れた放射線検出部と、この放射線検出部からの光を伝送
    する光伝送部と、上記放射線検出部及び上記光伝送部と
    を人体内に挿入するための駆動装置と、この駆動装置に
    よって人体内に挿入された上記放射線検出部の任意の位
    置における放射線量を測定し、この放射線量、放射線エ
    ネルギー及び放射線の入射光子数から上記位置における
    上記光伝送部に入射した放射線によるノイズ量を予測し
    て、上記放射線量と上記ノイズ量との差分をとることに
    より上記放射線検出部で検出された真の放射線量を算出
    する演算処理装置とを備えたことを特徴とする局所線量
    計を用いた医療装置。