JP2012042415A - Dose distribution measurement apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To highly accurately measure a distribution of dose of radiation beams.SOLUTION: A holder 108 holds a plurality of parallel plate ionization chambers 104 in a stacked state. The holder 108 has a spacer 120 for forming a space between the parallel plate ionization chambers 104. The parallel plate ionization chamber 104 has an ionization chamber case 201 internally forming an ionization chamber cavity 202 and an ionization chamber electrode 203 formed on an inner surface of the ionization chamber case 201 in contact with the ionization chamber cavity 202. The ionization chamber electrode 203 has a signal electrode 203a to which a signal is inputted, and a high-voltage electrode 203b to which a high potential is inputted, and the plurality of parallel plate ionization chambers and the holder are disposed in water 103.

Description

本発明は、例えば、がんの放射線治療などに利用される放射線ビームの線量分布を測定する線量分布測定装置に関する。   The present invention relates to a dose distribution measuring apparatus that measures a dose distribution of a radiation beam used for, for example, radiotherapy of cancer.

一般に、がんの放射線治療では、治療に用いるX線、電子線、粒子線などの放射線ビームのエネルギーや形状を確認するため、患者にビームを照射する前に、人体を模擬した水ファントム中における線量分布を測定する。また、加速器などの放射線照射装置の調整、および、患者ごとに異なるビームエネルギー分布および形状の確認のため、放射線ビームの品質管理として日常的に線量分布の測定を行う。   In general, in radiation therapy for cancer, in order to confirm the energy and shape of radiation beams such as X-rays, electron beams, and particle beams used for treatment, before irradiating a patient with a beam, in a water phantom that simulates the human body Measure the dose distribution. In addition, in order to adjust the radiation irradiation device such as an accelerator and to confirm the beam energy distribution and shape which are different for each patient, the dose distribution is routinely measured as a quality control of the radiation beam.

従来の線量分布測定装置は、例えば特許文献1に記載されているように、複数枚のアクリル樹脂のプレートを積層して支持し、各プレートの間に放射線検知フィルムを挟んで保持するフィルムホルダーを備えている。そして、このフィルムホルダーを、内部が蒸留水等で満たされる中空構造の球体容器内に取り付けて、複数の断面箇所で放射線量分布の測定を行えるようにする。この構造により、一度の測定で三次元での線量分布のデータを取得できるようになっている。   For example, as described in Patent Document 1, a conventional dose distribution measuring apparatus includes a film holder that supports a plurality of acrylic resin plates stacked and holds a radiation detection film between the plates. I have. Then, the film holder is attached in a hollow spherical container filled with distilled water or the like so that the radiation dose distribution can be measured at a plurality of cross-sectional locations. With this structure, it is possible to acquire dose distribution data in three dimensions with a single measurement.

実用新案登録第3096924号公報(0011段乃至0016段)Utility Model Registration No. 3096924 (Steps 0011 to 0016)

従来の線量分布測定装置は、センサである放射線検知フィルムの周辺部材が水ではなくアクリル樹脂で構成されているため、人体組織である水とは異なる。そのため、水中での測定が必要ながん治療の線量分布測定では測定精度が低下する。特に陽子線や炭素線などを用いる粒子線治療では、放射線に対する物理特性が水とアクリル樹脂では無視できない程度となるため、高精度な線量分布測定ができなかった。   The conventional dose distribution measuring apparatus is different from water that is a human tissue because the peripheral member of the radiation detection film that is a sensor is made of acrylic resin instead of water. Therefore, measurement accuracy is reduced in dose distribution measurement for cancer treatment that requires measurement in water. In particular, in particle beam therapy using proton beam, carbon beam, etc., the physical characteristics with respect to radiation are indistinguishable with water and acrylic resin.

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、放射線ビームの線量分布測定を高精度に行うことを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to perform radiation beam dose distribution measurement with high accuracy.

平行平板電離箱の複数を積層状に保持するホルダーを備え、ホルダーは、平行平板電離箱のそれぞれの間に空間を形成するスペーサを有し、平行平板電離箱は、その内部に電離箱空洞を形成する電離箱ケースと、電離箱空洞に接する電離箱ケースの内面に形成された電離箱電極とを有し、電離箱電極は、信号が入力される信号電極と高圧電位が入力される高圧電極を有する。これらの複数の平行平板電離箱とホルダーは水ファントム中に配置される。   A holder for holding a plurality of parallel plate ionization chambers in a laminated form, the holder has a spacer that forms a space between each of the parallel plate ionization chambers, and the parallel plate ionization chamber has an ionization chamber cavity inside thereof. An ionization chamber case to be formed and an ionization chamber electrode formed on the inner surface of the ionization chamber case in contact with the ionization chamber cavity, the ionization chamber electrode being a signal electrode to which a signal is input and a high voltage electrode to which a high voltage potential is input Have The plurality of parallel plate ionization chambers and holders are arranged in a water phantom.

本発明に係る線量分布測定装置は、水ファントム中に配置される際に平行平板電離箱間に水を介在させるので、装置全体として放射線の吸収特性を水、すなわち、人体組織に極めて近くすることができ、放射線ビームの線量分布測定を高精度に行うことができる。   Since the dose distribution measuring apparatus according to the present invention interposes water between parallel plate ionization chambers when placed in a water phantom, the radiation absorption characteristic of the apparatus as a whole is very close to water, that is, human tissue. The dose distribution measurement of the radiation beam can be performed with high accuracy.

本発明の実施の形態1による線量分布測定装置を示す図である。It is a figure which shows the dose distribution measuring apparatus by Embodiment 1 of this invention. 図1の平行平板型電離箱の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the parallel plate ionization chamber of FIG. 図2の平行平板型電離箱の信号電極側の電離箱ケースを示す図である。It is a figure which shows the ionization chamber case by the side of the signal electrode of the parallel plate type ionization chamber of FIG. 図2の平行平板型電離箱の高圧電極側の電離箱ケースを示す図である。It is a figure which shows the ionization chamber case by the side of the high voltage electrode of the parallel plate type ionization chamber of FIG. 図3及び図4のA−Aで切断した平行平板型電離箱の断面図である。It is sectional drawing of the parallel plate type ionization chamber cut | disconnected by AA of FIG.3 and FIG.4. 図3及び図4のB−Bで切断した平行平板型電離箱の断面図である。It is sectional drawing of the parallel plate type ionization chamber cut | disconnected by BB of FIG.3 and FIG.4. 本発明の実施の形態2による線量分布測定装置の要部及び校正方法を説明する図である。It is a figure explaining the principal part and calibration method of the dose distribution measuring apparatus by Embodiment 2 of this invention.

実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1による線量分布測定装置を示す図である。水槽102の内部に水103が貯留されており、人体組織と等価である「水ファントム」を形成している。線量分布測定装置1は、平行平板型電離箱104(適宜、電離箱104と省略する)と、平行平板型電離箱104を支持する支持棒110と、支持棒110が固定された支持板111と、平行平板型電離箱104を駆動する駆動装置112と、駆動装置112により回転され支持板111を移動するボールねじ113を備える。駆動装置112は、水槽102の駆動装置設置部114に設置される。平行平板型電離箱104は、電離箱ケース201と、電離箱空洞202と、電離箱電極203を有する。電離箱空洞202は電離箱ケース201により形成する。なお、図1において、平行平板型電離箱104は断面を示しており、ホルダー108は放射線ビーム101の進行方向から見ると、⊃形状(U字の横向き形状)にとなっている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a dose distribution measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. Water 103 is stored inside the water tank 102 to form a “water phantom” equivalent to a human tissue. The dose distribution measuring apparatus 1 includes a parallel plate ionization chamber 104 (abbreviated as ionization chamber 104 as appropriate), a support rod 110 that supports the parallel plate ionization chamber 104, and a support plate 111 to which the support rod 110 is fixed. And a driving device 112 for driving the parallel plate ionization chamber 104 and a ball screw 113 that is rotated by the driving device 112 and moves on the support plate 111. The drive device 112 is installed in the drive device installation part 114 of the water tank 102. The parallel plate ion chamber 104 includes an ion chamber case 201, an ion chamber cavity 202, and an ion chamber electrode 203. The ionization chamber cavity 202 is formed by an ionization chamber case 201. In FIG. 1, the parallel plate ionization chamber 104 shows a cross section, and the holder 108 has a bowl shape (U-shaped lateral shape) when viewed from the traveling direction of the radiation beam 101.

患者に照射する前に、この水ファントムに向けて、例えば、X線、電子線、粒子線などの治療用の放射線ビーム101を照射し、水中に位置決めした複数の平行平板型電離箱104を用いて水ファントム中の線量分布を測定することにより、放射線ビーム101のエネルギーおよびビームプロファイルが適正であるか否かを確認することができる。次に線量分布測定装置1の概略とこの発明の意義について説明する。   Before irradiating the patient, a plurality of parallel plate ionization chambers 104, which are irradiated with a therapeutic radiation beam 101 such as an X-ray, an electron beam, and a particle beam and positioned in the water, are used. By measuring the dose distribution in the water phantom, it is possible to confirm whether the energy and beam profile of the radiation beam 101 are appropriate. Next, the outline of the dose distribution measuring apparatus 1 and the significance of the present invention will be described.

各平行平板型電離箱104は、各電離箱104の間に水103が介在できるようにスペーサ120を設けたホルダー108により積層状に保持される。スペーサ120は電離箱104のそれぞれの間に空間を形成する。平行平板型電離箱104は、主として、側壁を有する電離箱ケース201とその内面に形成された電離箱電極203、および電離箱空洞202からなり、2つの電離箱電極203の間には直流電圧が印加されている。電離箱空洞202は気体が封入されるが、通常空気が封入される。放射線ビーム101が入射し、2つの対向する電極203の間の空気にエネルギーが付与されると、空気の一部が放射線の電離作用により電子とイオンに電離する。電離した電子とイオンは2つの対向する電極203の間にかかっている電場により互いに反対方向に流動し、電流として観測される。この電流値は、単位時間当たりに放射線により空気に付与されたエネルギーに比例するので、平行平板型電離箱104の電離箱出力である電流値、または電流の積分値である電荷量を測定することによって、線量率または線量を知ることができる。この平行平板型電離箱104を複数個、所定の間隔で配置して同時に測定することにより、水ファントム中の線量分布を短時間に測定することができる。   Each parallel plate ionization chamber 104 is held in a laminated form by a holder 108 provided with a spacer 120 so that water 103 can be interposed between the ionization chambers 104. The spacer 120 forms a space between the ionization chambers 104. The parallel plate ion chamber 104 mainly comprises an ion chamber case 201 having a side wall, an ion chamber electrode 203 formed on the inner surface of the ion chamber, and an ion chamber cavity 202. A DC voltage is generated between the two ion chamber electrodes 203. Applied. The ionization chamber cavity 202 is filled with gas, but is usually filled with air. When the radiation beam 101 is incident and energy is applied to the air between the two opposing electrodes 203, a part of the air is ionized into electrons and ions by the ionizing action of the radiation. The ionized electrons and ions flow in opposite directions due to the electric field applied between the two opposing electrodes 203 and are observed as a current. Since this current value is proportional to the energy applied to the air by radiation per unit time, the current value that is the ionization chamber output of the parallel plate ionization chamber 104 or the charge amount that is the integral value of the current is measured. Can know the dose rate or dose. By arranging a plurality of parallel plate ionization chambers 104 at predetermined intervals and measuring them simultaneously, the dose distribution in the water phantom can be measured in a short time.

なお、複数の平行平板型電離箱104は放射線ビーム101の進行方向と同一方向に積層配置されれば、ビーム101の深さ方向の線量分布、すなわち深部線量分布を測定することになる。深部線量分布は放射線ビーム101のエネルギー、粒子線治療装置の散乱体やフィルタの厚さ、形状などに大きく依存し、がんの放射線治療におけるビーム101の品質管理上、重要な情報となる。したがって、深部線量分布測定の精度を確保することは治療の品質を向上する上で不可欠である。   If the plurality of parallel plate ionization chambers 104 are stacked in the same direction as the traveling direction of the radiation beam 101, the dose distribution in the depth direction of the beam 101, that is, the deep dose distribution is measured. The deep dose distribution greatly depends on the energy of the radiation beam 101, the thickness and shape of the scatterers and filters of the particle beam therapy apparatus, and is important information for quality control of the beam 101 in cancer radiotherapy. Therefore, ensuring the accuracy of the deep dose distribution measurement is essential for improving the quality of treatment.

深部線量分布は、人体組織と等価である水中の線量分布を指す。ところが、水中に水以外の物質があれば不均質な媒質となるので、放射線の吸収特性が水の場合と異なるものとなってしまい、正確な水中の線量分布を得ることができない。したがって、多数の電離箱を配置し同時測定により線量分布の高速測定を行う場合、媒質の不均一性を極力小さくして水等価に近づけて、測定精度を確保する必要がある。   Deep dose distribution refers to the dose distribution in water that is equivalent to human tissue. However, if there is a substance other than water in the water, it becomes an inhomogeneous medium, so that the radiation absorption characteristic is different from that in the case of water, and an accurate dose distribution in water cannot be obtained. Therefore, when a large number of ionization chambers are arranged and high-speed measurement of the dose distribution is performed by simultaneous measurement, it is necessary to reduce the non-uniformity of the medium as much as possible and bring it close to water equivalent to ensure measurement accuracy.

そこで、本発明による線量分布測定装置1では、図1に示すように、平行平板型電離箱104と平行平板型電離箱104の間に水103を介在させた。すなわち、平行平板型電離箱104と平行平板型電離箱104の間にある空間の大部分を水とした。そして、電離箱ケース201は、放射線に対する物理特性が水に近い合成樹脂からなり、放射線ビーム101が通過するその壁厚は極力薄いものとなっている。なお、この放射線に対する物理特性が水に近い合成樹脂とは、密度が約1、実効原子番号が約7のものを指し、例えばアクリル、ポリスチレン、ポリエチレンなどが該当する。また、電離箱ケース201の内面に形成されている電離箱電極203はグラファイトからなり、通常の電離箱で使用される金属電極と比較してはるかに水の特性に近く、さらに電極厚は非常に薄く、例えば薄膜である。また、電離箱空洞202内の空気は水と比較すると密度が約1000分の1であり、放射線に対する影響は水の0.1%程度と無視できるレベルである。このような構造により、放射線ビーム101が進行する経路上では大部分が水となるので、多数の電離箱による同時測定により高速化ができると同時に、線量分布の測定精度を確保することができる。   Therefore, in the dose distribution measuring apparatus 1 according to the present invention, water 103 is interposed between the parallel plate ionization chamber 104 and the parallel plate ionization chamber 104 as shown in FIG. That is, most of the space between the parallel plate ionization chamber 104 and the parallel plate ionization chamber 104 was water. The ionization chamber case 201 is made of a synthetic resin that has a physical property with respect to radiation close to that of water, and the wall thickness through which the radiation beam 101 passes is as thin as possible. In addition, the synthetic resin whose physical property with respect to radiation is close to water refers to a resin having a density of about 1 and an effective atomic number of about 7, for example, acrylic, polystyrene, polyethylene, and the like. Further, the ionization chamber electrode 203 formed on the inner surface of the ionization chamber case 201 is made of graphite, and is much closer to the characteristics of water than a metal electrode used in a normal ionization chamber, and the electrode thickness is very high. Thin, for example a thin film. The density of the air in the ionization chamber cavity 202 is about 1/1000 compared to water, and the influence on radiation is about 0.1% of water, which is negligible. With such a structure, most of the water travels on the path along which the radiation beam 101 travels. Therefore, the speed can be increased by simultaneous measurement using a number of ionization chambers, and the measurement accuracy of the dose distribution can be ensured.

以下、放射線ビーム101が進行する経路上の大部分を水とし、水以外の構造物を少なく(薄く)するための構成について述べる。図2は1つの平行平板型電離箱104の概略構成を示す斜視図である。図3は平行平板型電離箱の信号電極側の電離箱ケースを示す図であり、図4は平行平板型電離箱の高圧電極側の電離箱ケースを示す図である。平行平板型電離箱104の外壁は、電離箱ケース201aと201bからなり、その外周部は電離箱内部への水の浸入を防ぐため接合部が図示しない樹脂やOリング等で封止されている。電離箱ケース201aと201bの内側には電離箱空洞202がある。電離箱ケース201aの内面には、電離箱の電離箱電極203のうち、信号が入力される信号電極203a、およびリード部分である信号リード線パターン204aが薄く形成されている。電離箱ケース201bの内面には電離箱の電離箱電極203のうち、高圧電位が入力される高圧電極203b、およびリード部分である高圧リード線パターン204bが薄く形成されている。   In the following, a configuration for making most of the path along which the radiation beam 101 travels water and reducing (thinning) structures other than water will be described. FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of one parallel plate ionization chamber 104. FIG. 3 is a diagram showing an ionization chamber case on the signal electrode side of the parallel plate ionization chamber, and FIG. 4 is a diagram showing an ionization chamber case on the high voltage electrode side of the parallel plate ionization chamber. The outer wall of the parallel plate ionization chamber 104 is made up of ionization chamber cases 201a and 201b. The outer periphery of the parallel plate ionization chamber 104 is sealed with a resin or O-ring (not shown) to prevent water from entering the ionization chamber. . Inside the ionization chamber cases 201a and 201b is an ionization chamber cavity 202. On the inner surface of the ionization chamber case 201a, among the ionization chamber electrodes 203 of the ionization chamber, a signal electrode 203a to which a signal is input and a signal lead pattern 204a that is a lead portion are formed thinly. On the inner surface of the ionization chamber case 201b, among the ionization chamber electrodes 203 of the ionization chamber, a high voltage electrode 203b to which a high voltage potential is inputted and a high voltage lead wire pattern 204b which is a lead portion are formed thinly.

電極203a、203b、リード線パターン204a、204bは、例えばケース201aおよび201bの内側壁面上にグラファイトや導電性カーボンペーストを薄く塗布するなどして形成する。そして、リード線パターン204a、204bは、信号線および高圧線を電離箱の外部に取出すためのリード線205a、205bに接続されている。ここで、信号用リード線205aと高圧側リード線205bは、電極203aや203bが配置された面を重ねて投射した場合における投射面において、それぞれ別々の位置に設ける。このような構成にすることにより、リード線205a、205bを外部に取出すのに必要な空間を確保しつつ、電離箱全体として薄型の構造とすることができる。さらに接地電位に近い信号線と高電圧がかかっている高圧線とを互いに離すことができるので、絶縁距離を確保することができ、絶縁破壊に対する信頼性向上と、漏れ電流の減少によるノイズ低減を実現することができる。   The electrodes 203a and 203b and the lead wire patterns 204a and 204b are formed, for example, by thinly applying graphite or conductive carbon paste on the inner wall surfaces of the cases 201a and 201b. The lead wire patterns 204a and 204b are connected to lead wires 205a and 205b for taking out the signal wires and the high voltage wires to the outside of the ionization chamber. Here, the signal lead wire 205a and the high-voltage side lead wire 205b are provided at different positions on the projection surface when the surfaces on which the electrodes 203a and 203b are arranged are projected. By adopting such a configuration, the entire ionization chamber can be made thin while securing a space necessary for taking out the lead wires 205a and 205b to the outside. In addition, the signal line close to the ground potential and the high-voltage line on which high voltage is applied can be separated from each other, ensuring an insulation distance, improving reliability against dielectric breakdown, and reducing noise by reducing leakage current. Can be realized.

図3において、信号電極203aと信号リード線パターン204aと接続部215の周囲にはガード電極207とリード線用ガードパターン208と接続部214が形成されている。さらに、信号線リードパターン204aは、接続部215を介して信号線用リード
線205aと電気的に接続されている。また、リード線用ガードパターン208は、接続部214を介して接続部信号用シールド210aと電気的に接続されている。また、信号線用シールド210aは接地されている(図示せず)。なお、図3では信号線シールド210aは信号用リード線205aに並行する配置として記載しているが、シールド性能をより強化するために信号用リード線205aを芯線、信号線シールド210aを周囲部とする同軸ケーブルの形態が望ましい。このようにしてガード電極207を設けて接地することにより、リード線用ガードパターン208とガード電極207が同電位に維持される。ガード部であるガード電極207及びリード線用ガードパターン208は、信号電極203aと信号リード線パターン204aの周りのほぼ全てを囲んでいるため、電離箱空洞202を形成する電離箱ケース201aの内面(電離箱空洞202に接する内面)における表面を流れる漏れ電流のほとんどはガード部に流れ込み、信号電極203aへの流入を遮断できる。これにより、平行平板型電離箱104の信号が流れる信号ライン(信号電極203a、リード線パターン204a)に混入する漏れ電流が起因のノイズを低く抑えることができ、測定精度を向上することができる。
In FIG. 3, a guard electrode 207, a lead wire guard pattern 208, and a connection portion 214 are formed around the signal electrode 203 a, the signal lead wire pattern 204 a, and the connection portion 215. Further, the signal line lead pattern 204 a is electrically connected to the signal line lead wire 205 a via the connection portion 215. The lead wire guard pattern 208 is electrically connected to the connection portion signal shield 210 a via the connection portion 214. The signal line shield 210a is grounded (not shown). In FIG. 3, the signal line shield 210a is described as being arranged in parallel with the signal lead wire 205a. However, in order to further enhance the shielding performance, the signal lead wire 205a is a core wire, and the signal line shield 210a is a peripheral portion. The form of a coaxial cable is desirable. By providing the guard electrode 207 and grounding in this way, the lead wire guard pattern 208 and the guard electrode 207 are maintained at the same potential. Since the guard electrode 207 and the guard pattern 208 for the lead wire that are the guard portions surround almost all of the periphery of the signal electrode 203a and the signal lead wire pattern 204a, the inner surface of the ionization chamber case 201a that forms the ionization chamber cavity 202 ( Most of the leakage current flowing on the surface of the inner surface in contact with the ionization chamber cavity 202 flows into the guard portion and can block the inflow to the signal electrode 203a. Thereby, noise caused by leakage current mixed in the signal line (signal electrode 203a, lead wire pattern 204a) through which the signal of the parallel plate ionization chamber 104 flows can be suppressed low, and the measurement accuracy can be improved.

また、図4において、高圧電極203bと高圧リード線パターン204bは接続部217を介して高圧用リード線205bに電気的に接続されている。高圧用シールド210bは接地されており(図示せず)、高圧部である高圧電極203bと高圧リード線パターン204bが保護され絶縁の安全性を確保している。図4では高圧用リード線205bに並行する配置として記載しているが、図3の信号線の場合と同様、シールド性能をより強化するために高圧用リード線205bを芯線、高圧用シールド210bを周囲部とする同軸ケーブルの形態が望ましい。また、図3のガード部207、208は接続部211aまで延伸され、図4の接続部211bおよび高圧用シールド210bと電気的に接続されている。   In FIG. 4, the high-voltage electrode 203b and the high-voltage lead wire pattern 204b are electrically connected to the high-voltage lead wire 205b through the connection portion 217. The high-voltage shield 210b is grounded (not shown), and the high-voltage electrode 203b and the high-voltage lead pattern 204b, which are high-voltage portions, are protected to ensure insulation safety. In FIG. 4, the arrangement is shown in parallel with the high-voltage lead wire 205b. However, as in the case of the signal wire in FIG. 3, the high-voltage lead wire 205b is a core wire and the high-voltage shield 210b is arranged to further enhance the shielding performance. The form of a coaxial cable as the peripheral portion is desirable. Further, the guard portions 207 and 208 in FIG. 3 extend to the connection portion 211a and are electrically connected to the connection portion 211b and the high-voltage shield 210b in FIG.

図5は図3及び図4のA−Aで切断した平行平板型電離箱の断面図であり、図6は図3及び図4のB−Bで切断した平行平板型電離箱の断面図である。図5では高圧用リード線205bと高圧用シールド210bが、電離箱ケース201bの内部に形成された管212の中に通されている。このような構造であるので、絶縁を確保し、かつ、電離箱104全体を薄くすることができる。また、図6における接続部211aと211bは金属部品や導電性ペースト等の接続体218で電気的に接続される。これにより、信号線(信号用リード線205a)と高圧線(高圧用リード線205b)はガード部に接続されたグランド電位(接地電位)のシールド線(信号用シールド210a、高圧用シールド210b)により囲まれているため、測定精度を向上し安全性を確保できる。   5 is a cross-sectional view of the parallel plate ionization chamber cut along AA in FIGS. 3 and 4, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the parallel plate ionization chamber cut along BB in FIGS. is there. In FIG. 5, the high-voltage lead wire 205b and the high-pressure shield 210b are passed through a tube 212 formed inside the ionization chamber case 201b. With such a structure, insulation can be ensured and the entire ionization chamber 104 can be made thin. Further, the connecting portions 211a and 211b in FIG. 6 are electrically connected by a connecting body 218 such as a metal part or a conductive paste. As a result, the signal line (signal lead wire 205a) and the high voltage line (high voltage lead wire 205b) are grounded by the shield wires (signal shield 210a and high voltage shield 210b) connected to the guard portion. Since it is enclosed, it is possible to improve measurement accuracy and ensure safety.

なお、この平行平板型電離箱104は図1に示すように水中に配置される。ケース201aおよび201bにおける放射線ビーム101が進行する経路上の壁は極力薄く形成されているため、水圧によるたわみが発生して有感部分の体積が変化し、測定精度に影響を及ぼす可能性がある。これを避けるためは、電離箱ケース201内に封入される空気等の気体の圧力を、電離箱空洞202の水深における水圧と同程度まで高くすることで対処すればよい。これにより電離箱の有感部分の体積変動を抑えることができるため、測定精度を確保することができる。また、図2乃至図4に示すように、電離箱空洞202の内部に支柱206を設け、電離箱ケース201a及び201bの内面同士を押圧することにより、たわみを極力抑える構造とする。これにより電離箱の有感部分の体積変動を抑えることができるため、測定精度を確保することができる。   The parallel plate ion chamber 104 is placed in water as shown in FIG. Since the walls on the path along which the radiation beam 101 travels in the cases 201a and 201b are formed as thin as possible, deflection due to water pressure may occur and the volume of the sensitive part may change, which may affect the measurement accuracy. . In order to avoid this, the pressure of a gas such as air enclosed in the ionization chamber case 201 may be increased to the same level as the water pressure at the depth of the ionization chamber cavity 202. Thereby, since the volume fluctuation | variation of the sensitive part of an ionization chamber can be suppressed, measurement accuracy can be ensured. Also, as shown in FIGS. 2 to 4, a support 206 is provided in the inside of the ionization chamber cavity 202, and the inner surfaces of the ionization chamber cases 201a and 201b are pressed to each other so as to suppress the deflection as much as possible. Thereby, since the volume fluctuation | variation of the sensitive part of an ionization chamber can be suppressed, measurement accuracy can be ensured.

以上に述べた構造により、実施の形態1の線量分布測定装置1は、放射線ビーム101が進行する経路上の大部分を水とし、水以外の部分である、ケース201aおよび201bにおける放射線ビーム101が進行する経路上の壁、電離箱電極203、電離箱空洞202を極力薄くすることができ、同時に測定精度の向上と絶縁性・安全性を確保することが可能となる。   With the structure described above, the dose distribution measuring apparatus 1 of the first embodiment uses water as a major part of the path along which the radiation beam 101 travels, and the radiation beam 101 in the cases 201a and 201b, which is a part other than water. The walls on the traveling path, the ionization chamber electrode 203, and the ionization chamber cavity 202 can be made as thin as possible, and at the same time, the measurement accuracy can be improved and the insulation and safety can be ensured.

また、信号電極203aおよび高圧電極203bは、電離箱空洞202の上下面(ケース201aおよび201bにおける放射線ビーム101が進行する経路上の壁面)よりも小さい寸法としている。対向する電極面の間の空間が電離箱104の有感部となるので、有感部が電離箱空洞202全体よりも小さくなる。このような構成にすることにより、電離箱104の出力は、放射線ビームが電離箱ケース201aおよび201bの側壁部で散乱することにより生じる線量分布の歪の影響を受けることがないので、高精度な測定ができる。   Further, the signal electrode 203a and the high voltage electrode 203b have dimensions smaller than the upper and lower surfaces of the ionization chamber cavity 202 (wall surfaces on the path on which the radiation beam 101 travels in the cases 201a and 201b). Since the space between the opposing electrode surfaces becomes a sensitive part of the ionization chamber 104, the sensitive part becomes smaller than the entire ionization chamber cavity 202. By adopting such a configuration, the output of the ionization chamber 104 is not affected by the dose distribution distortion caused by the radiation beam being scattered on the side wall portions of the ionization chamber cases 201a and 201b. Can measure.

図1に示すように、複数の平行平板電離箱104とホルダー108によって一体化された構造体は、支持棒110および支持板111などの移動ステージに接続され、移動ステージはボールねじ113を介して駆動装置112に接続する構成とした。これにより、水槽内の任意の位置の線量分布を測定することができる。また、駆動装置112の移動ステップを電離箱104の設置間隔よりも小さくすることにより、実質的な空間分解能を高くすることも可能である。なお、移動ステージ及び駆動装置112に接続する構成を有しない場合であっても、線量分布測定装置1は装置全体として放射線の吸収特性を水、すなわち、人体組織に極めて近くすることができ、放射線ビームの線量分布測定を高精度に行うことができる。   As shown in FIG. 1, a structure integrated by a plurality of parallel plate ionization chambers 104 and a holder 108 is connected to a moving stage such as a support rod 110 and a support plate 111, and the moving stage is connected via a ball screw 113. The driving device 112 is connected. Thereby, the dose distribution of the arbitrary positions in the water tank can be measured. In addition, by making the moving step of the driving device 112 smaller than the installation interval of the ionization chamber 104, it is possible to increase the substantial spatial resolution. Even in the case where there is no configuration connected to the moving stage and the driving device 112, the dose distribution measuring device 1 can make the radiation absorption characteristic of the device as a whole very close to that of water, that is, human tissue. The dose distribution measurement of the beam can be performed with high accuracy.

以上のように、実施の形態1の線量分布測定装置1は、平行平板電離箱104の複数を積層状に保持するホルダー108を備え、ホルダー108は、平行平板電離箱104のそれぞれの間に空間を形成するスペーサ120を有し、平行平板電離箱104は、その内部に電離箱空洞202を形成する電離箱ケース201と、電離箱空洞202に接する電離箱ケース201の内面に形成された電離箱電極203とを有し、電離箱電極203は、信号が入力される信号電極203aと高圧電位が入力される高圧電極203bを有するので、水ファントム中に配置される際に平行平板電離箱間に水を介在させることができ、装置全体として放射線の吸収特性を水、すなわち、人体組織に極めて近くすることができ、放射線ビームの線量分布測定を高精度に行うことができる。   As described above, the dose distribution measuring apparatus 1 according to the first embodiment includes the holders 108 that hold a plurality of parallel plate ionization chambers 104 in a stacked shape, and the holders 108 are spaced between the parallel plate ionization chambers 104. The parallel plate ionization chamber 104 includes an ionization chamber case 201 in which an ionization chamber cavity 202 is formed, and an ionization chamber formed on the inner surface of the ionization chamber case 201 in contact with the ionization chamber cavity 202. Since the electrode 203 has a signal electrode 203a to which a signal is input and a high voltage electrode 203b to which a high voltage potential is input, the ionization chamber electrode 203 is disposed between parallel plate ionization chambers when placed in a water phantom. Water can be interposed, and the radiation absorption characteristic of the entire device can be made very close to that of water, that is, human tissue. It can be carried out in.

実施の形態2.
図7は本発明の実施の形態2による線量分布測定装置の要部の構造及び校正方法を説明する図である。まず、構造について説明する。平行平板型電離箱104とホルダー108の部分以外の構成は実施の形態1と同じであるので説明は省略する。本発明の実施の形態2では、複数の平行平板型電離箱104a、104b、104c、104d、104e、104i、104j、104kのうち、放射線ビーム101の進行方向の上流側に位置する平行平板型電離箱104aの部分が着脱可能な構造となっている。すなわち、平行平板型電離箱104aはホルダー108に着脱可能に保持される。平行平板型電離箱104a、104b、104c、104d、104e、104i、104j、104kは所定の間隔であるセルピッチLで配置される。このようにする理由は以下のとおりである。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining the structure and the calibration method of the main part of the dose distribution measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. First, the structure will be described. Since the configuration other than the parallel plate ionization chamber 104 and the holder 108 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. In Embodiment 2 of the present invention, among the plurality of parallel plate ionization chambers 104a, 104b, 104c, 104d, 104e, 104i, 104j, and 104k, the parallel plate ionization is located upstream in the traveling direction of the radiation beam 101. The portion of the box 104a is detachable. That is, the parallel plate ion chamber 104a is detachably held by the holder 108. The parallel plate ion chambers 104a, 104b, 104c, 104d, 104e, 104i, 104j, and 104k are arranged at a cell pitch L that is a predetermined interval. The reason for doing this is as follows.

一般に、多数の検出器セル(本発明の平行平板型電離箱104に相当)を持つ線量分布測定装置は、各セルの感度ばらつきや経年変化ばらつきを補正するための校正作業が必須である。実施の形態2では、平行平板型電離箱104の校正作業を短時間で行うことができ、多セル検出器の相対校正作業を大幅に省力化できるようにした。   In general, a dose distribution measuring apparatus having a large number of detector cells (corresponding to the parallel plate ionization chamber 104 of the present invention) requires calibration work for correcting sensitivity variations and aging variations in each cell. In the second embodiment, the calibration work of the parallel plate ionization chamber 104 can be performed in a short time, and the relative calibration work of the multi-cell detector can be greatly saved.

次に、線量分布測定装置の校正方法を説明する。図7は、その校正作業の一例を示したものである。図7(a)は1回目の測定を説明する図であり、図7(b)は2回目の測定を説明する図である。放射線ビーム101は時間的に変化がない実質的に定常なビームとする。このとき、物理的に同一の体系であれば、放射線ビーム101がつくる空間線量場
も時間的に変化がないものとなる。校正作業では、放射線ビーム101を複数回照射し、各回の照射において、電離箱の位置を所定の位置に移動して測定を行う。まず、1回目の測定にて、各々の平行平板型電離箱(検出器セル)104では、ある測定値が得られる。検出器セルである平行平板型電離箱104a、104b、104c、104d、104e、104i、104j、104kの1回目の測定結果をそれぞれ、M1a、M1b、M1c、M1d、M1e、M1i、M1j、M1kとする。
Next, a calibration method for the dose distribution measuring apparatus will be described. FIG. 7 shows an example of the calibration work. FIG. 7A is a diagram for explaining the first measurement, and FIG. 7B is a diagram for explaining the second measurement. The radiation beam 101 is a substantially stationary beam that does not change with time. At this time, if the system is physically the same, the air dose field generated by the radiation beam 101 does not change with time. In the calibration work, the radiation beam 101 is irradiated a plurality of times, and the measurement is performed by moving the position of the ionization chamber to a predetermined position in each irradiation. First, in the first measurement, a certain measured value is obtained in each parallel plate ion chamber (detector cell) 104. The first measurement results of the parallel plate ion chambers 104a, 104b, 104c, 104d, 104e, 104i, 104j, and 104k, which are detector cells, are respectively M1a, M1b, M1c, M1d, M1e, M1i, M1j, and M1k. To do.

次に、平行平板型電離箱104aのみホルダー108から取り外し、検出器位置をセルピッチLと同一距離だけビーム101の上流側にずらし、2回目の測定を行う。このとき、1回目の平行平板型電離箱104aの位置と、2回目の平行平板型電離箱104bは同一位置となる。同様に平行平板型電離箱104bの下流側の検出器セルについても、2回目の位置は、1回目における上流側の1つ前の検出器セルの位置と同一となる。平行平板型電離箱104bの上流側には別の検出器セルは無く、また、放射線ビーム101がつくる空間線量場は時間的に変化がないので、1回目の平行平板型電離箱104aが受ける線量と、2回目の平行平板型電離箱104bが受ける線量は同一になる。   Next, only the parallel plate ionization chamber 104a is removed from the holder 108, the detector position is shifted to the upstream side of the beam 101 by the same distance as the cell pitch L, and the second measurement is performed. At this time, the position of the first parallel plate ion chamber 104a and the second parallel plate ion chamber 104b are in the same position. Similarly, for the detector cell on the downstream side of the parallel plate ionization chamber 104b, the second position is the same as the position of the previous upstream detector cell in the first time. There is no other detector cell upstream of the parallel plate ionization chamber 104b, and since the spatial dose field generated by the radiation beam 101 does not change with time, the dose received by the first parallel plate ionization chamber 104a. The dose received by the second parallel plate ionization chamber 104b is the same.

2回目の照射による平行平板型電離箱104b、104c、104d、104e、104i、104j、104kの測定結果をそれぞれ、M2b、M2c、M2d、M2e、M2i、M2j、M2kとすると、M1aとM2bは全く同一線量場で測定された結果であるので、平行平板型電離箱104aに対する104bの相対感度k(ba)は、式(1)のように表わされる。
k(ba)=M2b/M1a ・・・(1)
If the measurement results of the parallel plate ion chambers 104b, 104c, 104d, 104e, 104i, 104j, and 104k by the second irradiation are M2b, M2c, M2d, M2e, M2i, M2j, and M2k, respectively, M1a and M2b are completely Since it is the result measured in the same dose field, the relative sensitivity k (ba) of 104b with respect to the parallel plate ion chamber 104a is expressed as in equation (1).
k (ba) = M2b / M1a (1)

さらに他の各検出器セルに対しても同様に考えることができ、例えば平行平板型電離箱104bに対する104cの相対感度k(cb)は、式(2)のように表わされる。
k(cb)=M2c/M1b ・・・(2)
The other detector cells can be considered in the same manner. For example, the relative sensitivity k (cb) of 104c with respect to the parallel plate ionization chamber 104b is expressed as shown in Expression (2).
k (cb) = M2c / M1b (2)

このように、各検出器セルの隣同士の相対感度を求めることができるので、これを順番に全検出器セルに対して行えば、全検出器セルの相対感度を求めることができる。各検出器セルの校正定数は、上記のようにして求めた相対感度の逆数となるので、全セルの校正を行うことができる。例えば、平行平板型電離箱104aは他の方法により校正済であるとする。検出器セル104bは1/k(ba)倍になるように校正すればよい。検出器セル104cは、1/(k(cb)×k(ba))倍になるように校正すればよい。同様に、他の検出器セルである検出器セル104jは1/K倍になるように校正すればよい。ここでKは、検出器セル104jまでの相対感度kを全て乗算したものである。   Thus, since the relative sensitivity of each detector cell next to each other can be obtained, the relative sensitivity of all the detector cells can be obtained by sequentially performing this for all the detector cells. Since the calibration constant of each detector cell is the reciprocal of the relative sensitivity obtained as described above, all cells can be calibrated. For example, it is assumed that the parallel plate ion chamber 104a has been calibrated by another method. The detector cell 104b may be calibrated to be 1 / k (ba) times. The detector cell 104c may be calibrated to be 1 / (k (cb) × k (ba)) times. Similarly, the detector cell 104j, which is another detector cell, may be calibrated to be 1 / K times. Here, K is obtained by multiplying all the relative sensitivities k up to the detector cell 104j.

以上により、実施の形態2の線量分布測定装置1は、平行平板型電離箱104aの部分が着脱可能な構造となっているので、検出器位置をセルピッチLと同一距離だけずらし平行平板型電離箱104の数よりも少ない測定回数、例えば2回測定を行うだけで全検出器セルの校正を短時間で行うことができ、多セル検出器の相対校正作業を大幅に省力化できる。なお、放射線ビーム101の照射と検出器の駆動および測定回数は上記で述べた2回に限らず、さらに多くの回数とすることにより校正データの確からしさや信頼性を向上することができる。   As described above, the dose distribution measuring apparatus 1 according to Embodiment 2 has a structure in which the parallel plate ionization chamber 104a is detachable, so that the detector position is shifted by the same distance as the cell pitch L and the parallel plate ionization chamber. All detector cells can be calibrated in a short period of time by simply performing a number of measurements less than 104, for example, twice, and the relative calibration work of the multi-cell detector can be greatly saved. Note that the radiation beam 101 irradiation, the number of times the detector is driven, and the number of measurements are not limited to two as described above, and the accuracy and reliability of the calibration data can be improved by increasing the number of times.

1…線量分布測定装置、104、104a、104b、104c、104d、104e、104i、104j、104k…平行平板型電離箱、108…ホルダー、112…駆動装置、120、120a、120b、120c、120d、120e、120i、120j…スペーサ、201、201a、201b…電離箱ケース、202…電離箱空洞、203…電離箱電極、203a…信号電極、203b…高圧電極、204…リード線パターン、204a…信号リード線パターン、204b…高圧リード線パターン、205a…信号用リード線、205b…高圧用リード線、206…支柱、207…ガード電極、208…リード線用ガードパターン、210a…信号用シールド、210b…高圧用シールド、212…管、L…セルピッチ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Dose distribution measuring device, 104, 104a, 104b, 104c, 104d, 104e, 104i, 104j, 104k ... Parallel plate ionization chamber, 108 ... Holder, 112 ... Driving device, 120, 120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120i, 120j ... spacer, 201, 201a, 201b ... ionization chamber case, 202 ... ionization chamber cavity, 203 ... ionization chamber electrode, 203a ... signal electrode, 203b ... high voltage electrode, 204 ... lead wire pattern, 204a ... signal lead Wire pattern, 204b ... High voltage lead wire pattern, 205a ... Signal lead wire, 205b ... High voltage lead wire, 206 ... Post, 207 ... Guard electrode, 208 ... Lead wire guard pattern, 210a ... Signal shield, 210b ... High voltage Shield for 212, pipe, L ... cell pitch.

Claims (12)

水ファントム中に配置される複数の平行平板電離箱を有する線量分布測定装置であって、
前記平行平板電離箱の複数を積層状に保持するホルダーを備え、
前記ホルダーは、前記平行平板電離箱のそれぞれの間に空間を形成するスペーサを有し、前記平行平板電離箱は、その内部に電離箱空洞を形成する電離箱ケースと、前記電離箱空洞に接する前記電離箱ケースの内面に形成された電離箱電極とを有し、
前記電離箱電極は、信号が入力される信号電極と高圧電位が入力される高圧電極を有する線量分布測定装置。
A dose distribution measuring device having a plurality of parallel plate ionization chambers arranged in a water phantom,
A holder for holding a plurality of the parallel plate ionization chambers in a laminated form,
The holder has a spacer that forms a space between each of the parallel plate ionization chambers, and the parallel plate ionization chamber is in contact with an ionization chamber case that forms an ionization chamber cavity therein and the ionization chamber cavity. An ionization chamber electrode formed on the inner surface of the ionization chamber case;
The ionization chamber electrode has a signal electrode to which a signal is input and a high voltage electrode to which a high voltage potential is input.
前記電離箱ケースは、合成樹脂からなり、
前記電離箱電極はグラファイト薄膜であることを特徴とする請求項1記載の線量分布測定装置。
The ionization chamber case is made of synthetic resin,
The dose distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein the ionization chamber electrode is a graphite thin film.
前記信号電極に信号リード線パターンが接続され、前記高圧電極に高圧リード線パターンが接続され、前記信号リード線パターンと、前記高圧リード線パターンとは、前記信号電極が配置された面及び前記高圧電極が配置された面を重ねて投射した場合における投射面において、それぞれ別々の位置に設けられたことを特徴とする請求項1または2に記載の線量分布測定装置。 A signal lead wire pattern is connected to the signal electrode, a high voltage lead wire pattern is connected to the high voltage electrode, and the signal lead wire pattern and the high voltage lead wire pattern include the surface on which the signal electrode is disposed and the high voltage The dose distribution measuring device according to claim 1 or 2, wherein the projection surface is provided at different positions on the projection surface when the surfaces on which the electrodes are arranged are projected in an overlapping manner. 前記信号電極の周りにガード電極が配置され、前記信号リード線パターンの周りにガードパターンが配置されたことを特徴とする請求項3記載の線量分布測定装置。   4. The dose distribution measuring apparatus according to claim 3, wherein a guard electrode is disposed around the signal electrode, and a guard pattern is disposed around the signal lead pattern. 前記信号リード線パターンに接続された信号用リード線の周りに信号用シールドが配置され、前記高圧リード線パターン接続された高圧用リード線の周りに高圧用シールドが配置され、
前記信号用シールドは前記高圧用シールドと電気的に接続されたことを特徴とする請求項3または4に記載の線量分布測定装置。
A signal shield is arranged around the signal lead wire connected to the signal lead wire pattern, and a high voltage shield is arranged around the high voltage lead wire connected to the high voltage lead wire pattern,
The dose distribution measuring apparatus according to claim 3 or 4, wherein the signal shield is electrically connected to the high voltage shield.
前記信号用シールド及び前記信号用リード線は、前記電離箱ケースに形成された第1の管に配置され、
前記高圧用シールド及び前記高圧用リード線は、前記電離箱ケースに形成された第2の管に配置されたことを特徴とする請求項5記載の線量分布測定装置。
The signal shield and the signal lead are arranged in a first tube formed in the ionization chamber case,
6. The dose distribution measuring apparatus according to claim 5, wherein the high-voltage shield and the high-voltage lead are arranged in a second tube formed in the ionization chamber case.
前記電離箱電極は、当該電離箱電極が形成される前記電離箱ケースの内面よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の線量分布測定装置。   The dose distribution measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the ionization chamber electrode is smaller than an inner surface of the ionization chamber case in which the ionization chamber electrode is formed. 前記電離箱空洞に封入される気体の圧力は、前記水ファントム中に配置された際の前記電離箱空洞の水深における水圧と同程度であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の線量分布測定装置。   The pressure of the gas sealed in the ionization chamber cavity is approximately the same as the water pressure at the water depth of the ionization chamber cavity when the ionization chamber cavity is disposed in the water phantom. The dose distribution measuring device according to item. 前記電離箱電極が形成される前記電離箱ケースの2つの内面同士を押圧する支柱を有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の線量分布測定装置。   The dose distribution measuring apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising a column that presses two inner surfaces of the ionization chamber case on which the ionization chamber electrode is formed. 前記平行平板電離箱の複数が前記ホルダーに保持された構造体を移動させる駆動装置を備えたことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の線量分布測定装置。   The dose distribution measuring apparatus according to any one of claims 1 to 9, further comprising a driving device for moving a plurality of parallel plate ionization chambers held by the holder. 前記平行平板電離箱の一つは、前記ホルダーに着脱可能に保持されたことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の線量分布測定装置。   11. The dose distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein one of the parallel plate ionization chambers is detachably held on the holder. 前記平行平板電離箱は、互いに所定の間隔で配置されることを特徴とする請求項11記載の線量分布測定装置。   The dose distribution measuring apparatus according to claim 11, wherein the parallel plate ionization chambers are arranged at predetermined intervals.
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