JP2013183756A

JP2013183756A - 放射線量測定システムおよび放射線量測定方法

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Publication number: JP2013183756A
Application number: JP2012048673A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Hosogai; 良行細貝
Original assignee: Tohoku University NUC
Current assignee: Tohoku University NUC
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2013-09-19
Anticipated expiration: 2032-03-06
Also published as: JP5842208B2

Abstract

【課題】一般的な人の全ての臓器に対して放射線量の測定が可能であり、さらに、物質毎に光の減衰を考慮して正確な放射線量を求めることができる放射線量測定システムおよび放射線量測定方法を提供する。
【解決手段】シンチレーター１１が、生体内に取付可能に設けられている。計数手段１２が、生体に放射線を照射したとき、生体内に取り付けられたシンチレーター１１が発した光子の数を、生体の外部で計測するよう構成されている。解析手段１３が、計数手段１２で計測された光子の数に対して、シンチレーター１１と計数手段１２との間に存在する物質の種類と厚みとに基づいて補正を行い、その補正値に基づいてシンチレーター１１に入射した放射線量を求めるようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線量測定システムおよび放射線量測定方法に関する。

現在、放射線治療においては、治療体位で撮像したＣＴ画像上で最適な線量分布を作成する三次元治療計画装置による治療計画のもと、実際の照射が行われている。しかし、実際にその計画通りの分布で放射線が照射されていることを確認する方法は、今のところ確立されていない。このため、放射線照射中に、患部に放射線が正しく照射されているか否か、どのくらいの放射線が患部に照射されたか（患部の放射線量）が、不明である。

従来、放射線の照射線量をリアルタイムに測定できる装置として、プラスチックシンチレーターを用いた放射線検出器を生体に埋め込み、放射線の入射によりプラスチックシンチレーターが発した信号に基づいて、放射線検出器が磁場を発生し、その磁場を離れた場所から磁束検出器により放射線量として検出するものがある（例えば、特許文献１参照）。しかし、この装置は、プラスチックシンチレーターが放射線照射により劣化することや、放射線検出器を無菌的に埋め込むことが困難であることなどの問題があり、実用的ではない。

このような問題を解決するために、シンチレーターを生体に埋め込み、放射線によりシンチレーターから発せられる蛍光を、生体外に設けられたＣＣＤカメラから成る蛍光検知手段で検知し、検知された蛍光の強度から放射線量を求める放射線量測定システムが開発されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−１０５１６号公報特開２００８−４９１４５号公報

しかしながら、特許文献２に記載の放射線量測定システムでは、肉厚が約３ｃｍ以内の位置に埋め込まれたシンチレーターの蛍光は検知することができるが、それ以上深い位置からの放射線量の測定は困難であるという課題があった。また、生体が蛍光に与える影響を考慮する旨は記載されているが、光の減衰を考慮する具体的な手段については提示されていないという課題もあった。

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、一般的な人の全ての臓器に対して放射線量の測定が可能であり、さらに、物質毎に光の減衰を考慮して正確な放射線量を求めることができる放射線量測定システムおよび放射線量測定方法を提供することを目的としている。

本発明に係る放射線量測定システムは、生体内に取付可能に設けられ、放射線が入射すると光を発するシンチレーターと、前記生体に放射線を照射したとき、前記生体内に取り付けられた前記シンチレーターが発した光子の数を、前記生体の外部で計測する計数手段と、前記計数手段で計測された光子の数に対して、前記シンチレーターと前記計数手段との間に存在する物質に応じた補正を行い、その補正値に基づいて前記シンチレーターに入射した放射線量を求める解析手段とを、有することを特徴とする。

本発明に係る放射線量測定方法は、放射線が入射すると光を発するシンチレーターを生体内に取り付ける取付ステップと、前記取付ステップの後、前記生体に放射線を照射して、前記シンチレーターが発した光子の数を、計測手段により前記生体の外部で計測する計測ステップと、前記計測ステップで計測された光子の数に対して、前記シンチレーターと前記計数手段との間に存在する物質に応じた補正を行う補正ステップと、前記補正ステップで得られた補正値に基づいて前記シンチレーターに入射した放射線量を求める放射線量算出ステップとを、有することを特徴とする。

本発明に係る放射線量測定方法は、放射線治療等の際に、本発明に係る放射線量測定システムにより好適に実施される。本発明に係る放射線量測定システムおよび放射線量測定方法は、シンチレーターが発した光子の数を計数手段により計測することにより、ＣＣＤカメラで光を検知する場合と比べて、光の検出能力を高めることができる。計測手段により、肉厚が最大１０ｃｍ程度までの位置に埋め込まれたシンチレーターからの光子の数を計測することができ、一般的な人の全ての臓器に対して放射線量の測定が可能である。また、シンチレーターと計数手段との間に存在する物質に応じた補正を行うことにより、正確な放射線量を求めることができる。

本発明に係る放射線量測定システムおよび放射線量測定方法は、シンチレーターを患部に取り付けることにより、放射線治療中に患部に放射線が正しく照射されていることを確認できるとともに、患部の放射線量をリアルタイムでモニタリングすることができる。また、計数手段により、放射線の影響を受けない、離れた場所で計測を行うことができ、測定作業者の安全性を確保することができる。シンチレーターは、放射線が入射すると光を発するものであれば、いかなるものであってもよいが、特に酸化アルミニウムＡｌ_２Ｏ_３の結晶から成るルビー（コランダム）から成ることが好ましい。なお、ルビー（コランダム）は、人造されており、容易に入手可能である。人工ルビーは、放射線を当てると６９４．３ｍｍの赤色の蛍光を発する。計数手段は、光電子増倍管を有するフォトンカウンタから成ることが好ましい。

本発明に係る放射線量測定システムで、前記解析手段は、前記シンチレーターと前記計数手段との間に存在する物質の種類と厚みとに基づいて補正を行うことが好ましい。本発明に係る放射線量測定方法で、前記補正ステップは、前記シンチレーターと前記計数手段との間に存在する物質の種類と厚みとに基づいて補正を行うことが好ましい。この場合、物質の種類が異なれば、光の減衰率が変わるため、物質毎に光の減衰を考慮することにより、より正確な放射線量を求めることができる。

本発明に係る放射線量測定システムで、前記解析手段は、前記シンチレーターと前記計数手段との間に存在する物質を、臓器および筋肉、脂質、空気の３種類に分類したとき、前記計数手段から前記シンチレーターに向かって物質の種類毎に、順次、減衰式Ｙ＝ａ×Ｘ^−ｂ（ここで、Ｙは光子の数、Ｘは各物質の厚み（ｍｍ）であり、物質の種類が、臓器および筋肉のとき、ａ＝２×１０^７、ｂ＝２．８２、脂質のとき、ａ＝１×１０^１０、ｂ＝４．１３８、空気のとき、ａ＝４８５５６４、ｂ＝１．１７８である）に基づいて、光子の数の補正値を求めてもよい。

本発明に係る放射線量測定方法で、前記補正ステップは、前記シンチレーターと前記計数手段との間に存在する物質を、臓器および筋肉、脂質、空気の３種類に分類したとき、前記計数手段から前記シンチレーターに向かって物質の種類毎に、順次、減衰式Ｙ＝ａ×Ｘ^−ｂ（ここで、Ｙは光子の数、Ｘは各物質の厚み（ｍｍ）であり、物質の種類が、臓器および筋肉のとき、ａ＝２×１０^７、ｂ＝２．８２、脂質のとき、ａ＝１×１０^１０、ｂ＝４．１３８、空気のとき、ａ＝４８５５６４、ｂ＝１．１７８である）に基づいて、光子の数の補正値を求めてもよい。

この減衰式を利用する場合、光の減衰率の観点から、生体の内部の物質を臓器および筋肉と脂質とに分類し、これらに生体の外部空間の空気を加えた３種類の物質について光の減衰を考慮することにより、より正確な補正を行うことができ、放射線量を高精度で求めることができる。

本発明に係る放射線量測定システムで、前記解析手段は、あらかじめ求められた、前記シンチレーターに入射する放射線量と前記シンチレーターが発する光子の数との関係に基づいて、前記補正値から前記シンチレーターに入射した放射線量を求めることが好ましい。本発明に係る放射線量測定方法で、前記放射線量算出ステップは、あらかじめ求められた、前記シンチレーターに入射する放射線量と前記シンチレーターが発する光子の数との関係に基づいて、前記補正値から前記シンチレーターに入射した放射線量を求めることが好ましい。この場合、計数手段により計測された光子の数から、放射線量を正確に求めることができる。

本発明に係る放射線量測定システムで、前記計数手段は、ＣＣＤカメラと、前記ＣＣＤカメラの各画素に対応するそれぞれの受光素子に接続され、先端に向かって徐々に断面積が拡がるよう形成された複数の光ファイバとを有し、各光ファイバの先端で前記シンチレーターが発した光子を捕らえるよう、前記光ファイバの先端を前記生体の周囲に配置可能であり、前記ＣＣＤカメラの各受光素子で前記シンチレーターが発した光子の数をそれぞれ計測するよう構成されており、前記解析手段は、前記ＣＣＤカメラの各受光素子でそれぞれ計測された光子の数に基づいて、前記シンチレーターに入射した放射線量を求めてもよい。この場合、より正確に放射線量を求めることができる。このとき、例えば、受光素子ごとに求められた放射線量の平均値を求めて、最終的に求める放射線量とすることができる。

本発明に係る放射線量測定システムで、前記シンチレーターは複数から成り、前記解析手段は、前記ＣＣＤカメラの各受光素子でそれぞれ計測された光子の数に基づいて、前記生体内の異なる場所に取り付けられた各シンチレーターに入射した放射線量と、前記生体に照射された放射線の位置およびその放射線量とを求めてもよい。この場合、リアルタイムで生体中の３次元の放射線量分布を求めることができる。このとき、例えば、ＣＴで断面画像を得るための解析方法のように、最小自乗法を利用して逆問題を解くことにより、各シンチレーターに入射した放射線量と、生体に照射された放射線の位置およびその放射線量とを同時に求めることができる。光ファイバの数を増やして、光ファイバをより密に生体の周囲に配置することにより、放射線量分布の解像度を高めることができる。

本発明によれば、一般的な人の全ての臓器に対して放射線量の測定が可能であり、さらに、物質毎に光の減衰を考慮して正確な放射線量を求めることができる放射線量測定システムおよび放射線量測定方法を提供することができる。

本発明の実施の形態の放射線量測定システムを示す全体構成図である。本発明の実施の形態の放射線量測定システムの計数手段の変形例を示す拡大斜視図である。図１に示す放射線量測定システムの（ａ）管電圧とカウント数、（ｂ）管電流とカウント数、（ｃ）撮影時間とカウント数との関係を示すグラフである。図１に示す放射線量測定システムの（ａ）空気中、（ｂ）水中での、シンチレーター（ルビー）とプローブとの距離に対するカウント数の変化を示すグラフである。図１に示す放射線量測定システムの、肉片での距離減衰特性を測定する実験での、肉片とプローブとの配置を示す平面図である。図５に示す放射線量測定システムの肉片での距離減衰特性を測定する実験の、肉片が（ａ）豚の赤身、（ｂ）豚の脂身のときの、肉片の厚さに対するカウント数の変化を示すグラフである。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図６は、本発明の実施の形態の放射線量測定システムおよび放射線量測定方法を示している。
図１に示すように、放射線量測定システム１０は、シンチレーター１１と計数手段１２と解析手段１３とを有している。

シンチレーター１１は、放射線が入射すると、６９４．３ｍｍの赤色の蛍光を発する人工ルビーから成っている。シンチレーター１１は、放射線治療の患者等の生体内に取付可能に構成されている。

計数手段１２は、光ファイバ２１とプローブ２２と光電子増倍管２３と高電圧電源２４と前置増幅器２５と比例増幅器２６と波高分析器２７と計数器２８とを有するフォトンカウンタから成っている。プローブ２２は、光ファイバ２１の一端に形成されており、シンチレーター１１が発する光を、光ファイバ２１の端面から入力可能になっている。光電子増倍管２３は、光ファイバ２１の他端に接続され、光ファイバ２１からの光が入射されるようになっている。光電子増倍管２３は、光電効果を利用して、入射した光を光電陰極により光電子に変換し、さらに光電子を増倍するよう構成されている。高電圧電源２４は、光電子増倍管２３に電力を供給可能になっている。

前置増幅器２５は、光電子増倍管２３に接続され、光電子増倍管２３からの電気信号を電圧パルスに変換するよう構成されている。比例増幅器２６は、前置増幅器２５に接続され、前置増幅器２５からの電圧パルスをさらに増幅するよう構成されている。波高分析器２７は、比例増幅器２６に接続され、比例増幅器２６からの電圧パルスのうち、設定されたパルス波高値の範囲内のパルスのみを選別するよう構成されている。計数器２８は、波高分析器２７に接続され、波高分析器２７で選別されたパルスの数をカウントするよう構成されている。

これにより、計数手段１２は、患者等の生体に放射線を照射したとき、生体内に取り付けられたシンチレーター１１が発した光子の数を、生体の外部で計測可能になっている。なお、光電子増倍管２３、高電圧電源２４、前置増幅器２５および比例増幅器２６が、フォトンカウンティングシステムを成し、波高分析器２７および計数器２８がカウンティングユニットを成している。フォトンカウンティングシステムは、例えば、浜松ホトニクス株式会社製のフォトンカウンティングヘッド「Ｈ７４２１」等を有する構成から成っている。また、カウンティングユニットは、例えば、浜松ホトニクス株式会社製の「Ｃ８８５５」から成っている。

解析手段１３は、コンピュータから成っており、計数手段１２の計数器２８に接続されている。解析手段１３は、計数手段１２で計測された光子の数に対して、シンチレーター１１と計数手段１２のプローブ２２との間に存在する物質の種類と厚みとに基づいて補正を行うようになっている。また、解析手段１３は、あらかじめ求められた、シンチレーター１１に入射する放射線量とシンチレーター１１が発する光子の数との関係に基づいて、光子の数の補正値からシンチレーター１１に入射した放射線量を求めるようになっている。

本発明の実施の形態の放射線量測定方法は、放射線量測定システム１０により好適に実施される。本発明の実施の形態の放射線量測定方法では、まず、放射線治療等の前に、患者の生体内の患部にシンチレーター１１を取り付け、その後、生体に放射線を照射する。生体内のシンチレーター１１に放射線が入射されると、シンチレーター１１が光子を発し、その光子の数を、生体の外部に配置された計数手段１２により計測する。計測された光子の数に基づいて、解析手段１３により、シンチレーター１１に入射した放射線量を求める。なお、シンチレーター１１は、放射線治療等が終了するまで、生体内に取り付けておく。

本発明の実施の形態の放射線量測定システム１０および放射線量測定方法は、シンチレーター１１が発した光子の数を計数手段１２により計測することにより、ＣＣＤカメラで光を検知する場合と比べて、光の検出能力を高めることができる。これにより、一般的な人の全ての臓器に対して放射線量の測定が可能である。また、解析手段１３により、シンチレーター１１と計数手段１２のプローブ２２との間に存在する物質の種類と厚みとに基づいて補正を行い、光の減衰率が異なる物質毎に光の減衰を考慮することにより、正確な放射線量を求めることができる。

本発明の実施の形態の放射線量測定システム１０および放射線量測定方法は、シンチレーター１１を患部に取り付けることにより、放射線治療中に患部に放射線が正しく照射されていることを確認できるとともに、患部の放射線量をリアルタイムでモニタリングすることができる。また、計数手段１２により、放射線の影響を受けない、離れた場所で計測を行うことができ、測定作業者の安全性を確保することができる。

なお、図２に示すように、計数手段１２が、ＣＣＤカメラ３１と、ＣＣＤカメラ３１の各画素に対応するそれぞれの受光素子３２に接続され、先端に向かって徐々に断面積が拡がるよう形成された複数の光ファイバ２１とを有し、各光ファイバ２１の先端でシンチレーター１１が発した光子を捕らえ、ＣＣＤカメラ３１の各受光素子３２でシンチレーター１１が発した光子の数をそれぞれ計測するよう構成されていてもよい。この場合、光ファイバ２１の先端を生体の周囲に配置し、解析手段１３により、ＣＣＤカメラ３１の各受光素子３２でそれぞれ計測された光子の数に基づいて、シンチレーター１１に入射した放射線量を求めることにより、より正確に放射線量を求めることができる。このとき、例えば、受光素子３２ごとに求められた放射線量の平均値を求めて、最終的に求める放射線量とすることができる。図２に示す具体的な一例では、受光素子３２の大きさは、１６μｍ×１６μｍであり、光ファイバ２１の先端の大きさは、５ｍｍ×５ｍｍである。このとき、ＣＣＤカメラ３１の画素数を１０００×１０００の１００万画素とすると、１台のＣＣＤカメラ３１で、５ｍ四方の面積をカバーすることができる。

また、シンチレーター１１が複数から成り、解析手段１３が、ＣＣＤカメラ３１の各受光素子３２でそれぞれ計測された光子の数に基づいて、生体内の異なる場所に取り付けられた各シンチレーター１１に入射した放射線量と、生体に照射された放射線の位置およびその放射線量とを求めるよう構成されていてもよい。この場合、リアルタイムで生体中の３次元の放射線量分布を求めることができる。このとき、例えば、ＣＴで断面画像を得るための解析方法のように、最小自乗法を利用して逆問題を解くことにより、各シンチレーター１１に入射した放射線量と、生体に照射された放射線の位置およびその放射線量とを同時に求めることができる。光ファイバ２１の数を増やして、光ファイバ２１をより密に生体の周囲に配置することにより、放射線量分布の解像度を高めることができる。

なお、シンチレーター１１とプローブ２２との間に存在する物質の種類や厚みは、放射線治療計画時等におけるＸ線ＣＴ画像上で、あらかじめ容易に求めておくことができる。すなわち、Ｘ線ＣＴ画像を３次元構築した画像から、光の減衰に関わる体内の臓器や筋肉、脂肪等の種類を、ＣＴ値を利用することで把握することができるため、各物質間の具体的な距離や位置関係を把握することができ、シンチレーター１１とプローブ２２との間に存在する物質の種類や厚みを求めることができる。

［基本特性］
放射線量測定システム１０について、Ｘ線照射装置から、空気中に置かれたシンチレーター１１に向かってＸ線を照射し、シンチレーター１１が発する光を測定する実験を行った。実験では、Ｘ線照射装置の管電圧および管電流、計測時間（撮影時間）をそれぞれ変化させ、それぞれの場合のカウント数（光子の数）を測定した。なお、以下の全ての実験で示す測定データは、計測手段で実際に測定されたデータから、配置等の条件を同じにしてＸ線を照射せずに測定を行ったバックグラウンドのデータを差し引いたものである。

管電流を１００ｍＡ、撮影時間を１００ｍｓ、シンチレーター１１とプローブ２２との距離を３０ｃｍとし、管電圧を、５０〜１３０ｋＶまで１０ｋＶずつ変化させて測定を行った。このときの測定結果を、図３（ａ）に示す。図３（ａ）には、測定データに最も良く合う直線近似での回帰式とその回帰直線、および、Ｒ^２値も示す。図３（ａ）に示すように、管電圧に比例して、カウント数が増加していることが確認された。これは、Ｘ線量が管電圧に比例することに一致している。

管電圧を８０ｋＶ、撮影時間を１００ｍｓ、シンチレーター１１とプローブ２２との距離を３０ｃｍとし、管電流を、５０〜２００ｍＡまで５０ｍＡずつ変化させて測定を行った。このときの測定結果を、図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）には、測定データに最も良く合う直線近似での回帰式とその回帰直線、および、Ｒ^２値も示す。図３（ｂ）に示すように、管電流に比例して、カウント数が増加していることが確認された。これは、Ｘ線量が管電流にも比例することに一致している。

管電圧を８０ｋＶ、管電流を１００ｍＡ、シンチレーター１１とプローブ２２との距離を３０ｃｍとし、撮影時間（計測時間）を、５０、１００、１６０、２００ｍｓと変化させて測定を行った。このときの測定結果を、図３（ｃ）に示す。図３（ｃ）には、測定データに最も良く合う直線近似での回帰式とその回帰直線、および、Ｒ^２値も示す。図３（ｃ）に示すように、撮影時間に比例して、カウント数が増加していることが確認された。

［空気中および水中での距離減衰特性］
管電圧を８０ｋＶ、管電流を１００ｍＡ、撮影時間を１００ｍｓとし、空気中にて、シンチレーター（ルビー）１１とプローブ２２との距離を、１〜８０ｃｍまで、１ｃｍ、２ｃｍまたは１０ｃｍ間隔で変化させて測定を行った。このときの測定結果を、図４（ａ）に示す。図４（ａ）には、測定データに最も良く合うＹ＝ａ×Ｘ^ｂの形での回帰式とその回帰曲線、および、Ｒ^２値も示す。図４（ａ）に示すように、シンチレーター１１とプローブ２２との距離が増加するに従って、カウント数の減少率が減少していき、シンチレーター１１とプローブ２２との距離が近いうち（１０ｃｍ程度以下）は、その距離が増加するに従って、カウント数が急激に減少し、シンチレーター１１とプローブ２２との距離がある程度（１０ｃｍ程度以上）離れると、カウント数が徐々に減少してゼロに近づいていくことが確認された。

管電圧を８０ｋＶ、管電流を１００ｍＡ、撮影時間を１００ｍｓとし、水中にて、シンチレーター（ルビー）１１とプローブ２２との距離を、１〜８０ｃｍまで、１ｃｍ、２ｃｍまたは１０ｃｍ間隔で変化させて測定を行った。このときの測定結果を、図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）には、測定データに最も良く合うＹ＝ａ×Ｘ^ｂの形での回帰式とその回帰曲線、および、Ｒ^２値も示す。図４（ｂ）に示すように、シンチレーター１１とプローブ２２との距離が増加するに従って、カウント数の減少率が減少していき、シンチレーター１１とプローブ２２との距離が近いうち（５ｃｍ程度以下）は、その距離が増加するに従って、カウント数が急激に減少し、シンチレーター１１とプローブ２２との距離がある程度（５ｃｍ程度以上）離れると、カウント数が徐々に減少してゼロに近づいていくことが確認された。図４（ａ）の空気中での結果と比較すると、水中の方が光の減衰が大きいことが確認された。なお、水中ではプローブ２２の向きを安定させることが難しかったため、空気中での測定と比べて、測定精度が低く、測定データにバラツキが認められる。

［肉片での距離減衰特性］
肉片にシンチレーター１１を埋め込み、そのシンチレーター１１に向かってＸ線を照射したときに、シンチレーター１１が発する光を、肉片の外部に配置された計数手段１２で測定する実験を行った。図５に示すように、シンチレーター１１が回転台の回転中心に位置するよう肉片を回転台に載せ、プローブ２２を回転台の外部でシンチレーター１１と同じ高さの位置に固定してシンチレーター１１に向けた状態で、回転台を回転させながら測定を行った。測定方向は、図５に示す１６方向とした。また、肉片をＣＴで撮影し、シンチレーター１１の位置や、各測定方向でのシンチレーター１１から肉片の表面までの長さを正確に測定した。

管電圧を１３０ｋＶ、管電流を２５０ｍＡ、撮影時間を２００ｍｓ、シンチレーター１１とプローブ２２との距離を１８ｃｍとした。使用した肉片は、縦１６．９ｃｍ、横１３．２ｃｍ、高さ５．６ｃｍの豚の赤身、および、縦１４．３ｃｍ、横１３．７ｃｍ、高さ５．６ｃｍの豚の脂身の２種類である。赤身および脂身での測定結果を、シンチレーター１１から肉片の表面までの長さ（厚さ）に対するカウント数の変化としてまとめ、それぞれ図６（ａ）および（ｂ）に示す。図６には、測定データに最も良く合うＹ＝ａ×Ｘ^ｂの形での回帰式とその回帰曲線、および、Ｒ^２値も示す。

図６（ａ）に示すように、赤身の厚さが増加するに従って、カウント数の減少率が減少していき、赤身が薄いうち（４０ｍｍ程度以下）は、厚さが増加するに従って、カウント数が急激に減少し、ある程度の厚さ（４０ｍｍ程度以上）になると、カウント数が徐々に減少してゼロに近づいていくことが確認された。また、図６（ｂ）に示すように、脂身でも赤身と同様の傾向が認められ、脂身の厚さが増加するに従って、カウント数の減少率が減少していき、脂身が薄いうち（５０ｍｍ程度以下）は、厚さが増加するに従って、カウント数が急激に減少し、ある程度の厚さ（５０ｍｍ程度以上）になると、カウント数が徐々に減少してゼロに近づいていくことが確認された。

また、図６に示すように、赤身より脂身の方が、同じ厚さでもカウント数が多く、厚さの増加に対するカウント数の減少率が大きいことが確認された。同じ厚さのときの赤身および脂身のカウント数は、差が大きいところで、脂身が赤身の４〜６倍になっている。また、図６に示すように、赤身でも脂身でも共に、厚さ１０ｃｍ程度でもシンチレーター１１からの光子が計測されることが確認された。

光の減衰に関しては、人の生体の臓器や筋肉が豚の赤身に対応し、人の生体の脂質が豚の脂身に対応するものと考えると、図６に示す豚の赤身や脂身で得られたデータや、図４（ａ）に示す空気中でのデータを利用することにより、人の生体に埋め込んだシンチレーター１１が発する光子の数を正確に補正することができる。これにより、シンチレーター１１に入射する放射線量を高精度で求めることができる。また、直径２０ｃｍ程度までであれば、生体に埋め込んだシンチレーター１１が発する光子を計測できるため、一般的な人の全ての臓器に対して放射線量の測定が可能であるといえる。

１０放射線量測定システム
１１シンチレーター
１２計数手段
１３解析手段
２１光ファイバ
２２プローブ
２３光電子増倍管
２４高電圧電源
２５前置増幅器
２６比例増幅器
２７波高分析器
２８計数器

Claims

生体内に取付可能に設けられ、放射線が入射すると光を発するシンチレーターと、
前記生体に放射線を照射したとき、前記生体内に取り付けられた前記シンチレーターが発した光子の数を、前記生体の外部で計測する計数手段と、
前記計数手段で計測された光子の数に対して、前記シンチレーターと前記計数手段との間に存在する物質に応じた補正を行い、その補正値に基づいて前記シンチレーターに入射した放射線量を求める解析手段とを、
有することを特徴とする放射線量測定システム。
前記解析手段は、前記シンチレーターと前記計数手段との間に存在する物質の種類と厚みとに基づいて補正を行うことを特徴とする請求項１記載の放射線量測定システム。
前記解析手段は、前記シンチレーターと前記計数手段との間に存在する物質を、臓器および筋肉、脂質、空気の３種類に分類したとき、前記計数手段から前記シンチレーターに向かって物質の種類毎に、順次、減衰式Ｙ＝ａ×Ｘ^−ｂ（ここで、Ｙ：光子の数、Ｘ：各物質の厚み（ｍｍ）、物質の種類が、臓器および筋肉のとき、ａ＝２×１０^７、ｂ＝２．８２、脂質のとき、ａ＝１×１０^１０、ｂ＝４．１３８、空気のとき、ａ＝４８５５６４、ｂ＝１．１７８である）に基づいて、光子の数の補正値を求めることを特徴とする請求項１または２記載の放射線量測定システム。
前記解析手段は、あらかじめ求められた、前記シンチレーターに入射する放射線量と前記シンチレーターが発する光子の数との関係に基づいて、前記補正値から前記シンチレーターに入射した放射線量を求めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線量測定システム。
前記計数手段は、ＣＣＤカメラと、前記ＣＣＤカメラの各画素に対応するそれぞれの受光素子に接続され、先端に向かって徐々に断面積が拡がるよう形成された複数の光ファイバとを有し、各光ファイバの先端で前記シンチレーターが発した光子を捕らえるよう、前記光ファイバの先端を前記生体の周囲に配置可能であり、前記ＣＣＤカメラの各受光素子で前記シンチレーターが発した光子の数をそれぞれ計測するよう構成されており、
前記解析手段は、前記ＣＣＤカメラの各受光素子でそれぞれ計測された光子の数に基づいて、前記シンチレーターに入射した放射線量を求めることを
特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線量測定システム。
前記シンチレーターは複数から成り、
前記解析手段は、前記ＣＣＤカメラの各受光素子でそれぞれ計測された光子の数に基づいて、前記生体内の異なる場所に取り付けられた各シンチレーターに入射した放射線量と、前記生体に照射された放射線の位置およびその放射線量とを求めることを、
特徴とする請求項５記載の放射線量測定システム。
放射線が入射すると光を発するシンチレーターを生体内に取り付ける取付ステップと、
前記取付ステップの後、前記生体に放射線を照射して、前記シンチレーターが発した光子の数を、計測手段により前記生体の外部で計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測された光子の数に対して、前記シンチレーターと前記計数手段との間に存在する物質に応じた補正を行う補正ステップと、
前記補正ステップで得られた補正値に基づいて前記シンチレーターに入射した放射線量を求める放射線量算出ステップとを、
有することを特徴とする放射線量測定方法。
前記補正ステップは、前記シンチレーターと前記計数手段との間に存在する物質の種類と厚みとに基づいて補正を行うことを特徴とする請求項７記載の放射線量測定方法。
前記補正ステップは、前記シンチレーターと前記計数手段との間に存在する物質を、臓器および筋肉、脂質、空気の３種類に分類したとき、前記計数手段から前記シンチレーターに向かって物質の種類毎に、順次、減衰式Ｙ＝ａ×Ｘ^−ｂ（ここで、Ｙ：光子の数、Ｘ：各物質の厚み（ｍｍ）、物質の種類が、臓器および筋肉のとき、ａ＝２×１０^７、ｂ＝２．８２、脂質のとき、ａ＝１×１０^１０、ｂ＝４．１３８、空気のとき、ａ＝４８５５６４、ｂ＝１．１７８である）に基づいて、光子の数の補正値を求めることを特徴とする請求項７または８記載の放射線量測定方法。
前記放射線量算出ステップは、あらかじめ求められた、前記シンチレーターに入射する放射線量と前記シンチレーターが発する光子の数との関係に基づいて、前記補正値から前記シンチレーターに入射した放射線量を求めることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の放射線量測定方法。