JP2535214B2 - 放射線療法用の治療機械からの放射電磁界をチェックするための測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 癌腫の治療においては、放射線療法用の機械、例えば
線形加速器、ベータトロンまたはコバルト照射装置が腫
瘍およびその境界領域に所定の放射線量を与えるために
しばしば使用されている。このような機械からの放射線
は、通常、エネルギー範囲が0.5〜45MeVにある光子（フ
ォトン）または電子であり、また放射電磁界（ラディエ
ーション・フィールド）の大きさは意図される治療容積
の割合に適合させることができる調節可能なコリメータ
ーにより決定される。また、これらの治療機械は、治療
中に患者の与えられる放射線量を制御するために、内部
線量監視器（モニタ）を備えている。（コバルト照射装
置は、通常、そのかわりにタイマーを備えている。） 放射線療法の効果は、多くの種類の腫瘍組織がある状
況の下で正常の組織よりも電離放射線に対して高い感度
を有することに基づいている。しかしながら、腫瘍を完
全に消去するために必要な放射線量と通常の組織に重大
な放射線損傷を与える放射線レベルとの間の境界は非常
に狭い。この理由から、腫瘍容積のあらゆる部分に与え
られる放射線量がセラピストの処方に基づいていること
は治療の結果にとって非常に重大であり、また放射線量
および放射線量の分布が治療計画に合致するように測定
しかつ計算するために多大な資力が費やされている。

治療のための放射線量の計画および計算は各々の治療
用機械のための放射線電磁界の測定データに基づいてい
るので、治療用機械がすべての点においてそれらの放射
特性を維持することも勿論重要であり、そしてこの理由
から、最も重要な放射線パラメータが規則正しく制御さ
れる。もしも、制御中にこれらのパラメータが所定の許
容差外にあれば、その治療用機械は再び設定された必要
条件と合致するように修理されまたは調節されるまで
は、患者の治療のため使用することはできない。

最も重要な放射線パラメータは、放射線量モニタの較
正、放射線エネルギー、放射電磁界の均質性、および放
射電磁界と例えば電磁界ライト（field lights）、十字
線またはレーザ線として使用される整合用具との調和で
ある。

これらのパラメータを測定するために、現在の方法
は、種々の型式の測定器具、例えば電位計を備えた電離
箱、電離箱もしくは半導体を備えたウォーターファント
ム（water phantom）もしくは簡単な検出器走査装置な
らびにフィルム鑑定器を備えたＸ線フィルムの組合わせ
を使用することである。

放射線量モニタ較正は、通常、プラスチックブロック
内の所定の深さに配置された電離箱または半導体検出器
によりチェックされる。このプラスチックブロックは、
放射線源から所定の深さに配置され、かつある所定数の
モニタユニットにより照射され、また放射線量モニタ較
正は、測定された放射線量と当初の機械の較正からの基
準値とを比較することによりチェックされる。

エネルギーは、通常、放射線量モニタ較正手順に類似
した放射線量測定によりチェックされるが、プラスチッ
クブロック内の種々の深さ、例えば10cmおよび20cmの深
さで二回測定し、その後これらの測定値の比を計算し、
かつ当初の機械の較正から得られた基準値と比較するこ
とにより行われる。また、エネルギーはウォータファン
トム内で検出器を走査することにより決定され、それに
より放射線量の深さ分布が得られ、またこれらの値から
二つの異なる深さの間の放射線量比を計算する。

放射電磁界の均質性は、通常、ウォータファントム内
の所定の深さにおける電磁界を横切って検出器を走査
し、かつ位置に対する検出器からの信号をプロットする
ことによりチェックされる。

その後、得られた電磁界の分布曲線は電磁界の中心と
その端との間のいくつかの点で読み取られ、そしてこれ
らの点における相対百分率の放射線量値を用いて放射線
量の均質性を特徴付け、これらの値が許容限界と比較さ
れる。この手順はビームの軸線に垂直な電磁界の両方の
主軸線に対して行われる。

また、この電磁界の分布曲線は、検出器が堆積ブロッ
ク内に装着され、かつ該ブロック全体が空気中で走査さ
れるスキャナーにより得ることもできる。

また、Ｘ線フィルムを使用して、フィルムをプラスチ
ックブロック内で露光し、現像し、その後関連した点に
おいて濃度計で測定することもできる。測定された濃度
の値はこれらの点における放射線量と関係するので、均
質性を決定するために使用することができる。

電磁界と機械の整合用具との間の幾何学的な合致は、
通常、機械の前に配置された光を通さないエンベロープ
内にＸ線フィルムを配置することによりチェックされ
る。その後、明視野（light field）の端縁およびレー
ザ線または十字線が、エンベロープの表面上のフィルム
にとがった工具によりエンベロープの小さい穴または線
としてしるされる。その後、このフィルムは放射電磁界
により露光され、かつ現像される。露光された電磁界は
フィルム上のマークの位置と比較され、かつその偏差が
許容限界と比較される。

しかしながら、これらの技術による測定方法は可成り
長い時間を必要とし、かつ測定および測定された結果の
解釈の両方に放射線物理学に関する相当な能力が必要で
ある。その結果、しばしば、品質管理を行う間隔が望ま
しい間隔よりも可成り長くなり、また治療用機械の技術
的な問題があるために患者を発見する前に多数の患者の
治療に悪影響を及ぼすことになる。

本発明は、最も重要な放射線パラメータの全てを一回
の手順で同時に測定する測定装置を提供するものであ
る。この測定手順および測定結果の解釈はこの装置を使
用することにより非常に簡単になりかつ標準化されるの
で、そのためのなんら長期間の訓練を行うことを必要と
せず、また、治療用機械のチェックも一日または必要で
あればさらに短時間で行うことができる程、迅速に行う
ことができる。

本発明の測定装置は、適当な材料、好ましくはプラス
チック材料で構成された測定ブロックを備え、該測定ブ
ロックは、該ブロック内の所定位置に装着された例えば
電離箱または半導体検出器のような複数個の放射線検出
器を備えている。これらの検出器の前には、放射線量を
蓄積しかつ電子平衡を得るための物質が設けられ、また
１つの検出器についてはエネルギーチェック用のフィル
ム材料が設けられている。これらの放射線検出器は、ケ
ーブルにより、照射が行われる治療室外の読出し装置と
接続されている。この読出し装置において、検出器から
の信号が処理され、かつ測定結果が表示される。検出器
の位置および信号の処理は、関係する放射線パラメータ
を読出し装置から直接に読み出すことができるように選
択される。

治療用機械をチェックするために、測定ブロックは放
射線源から一定距離に配置され、かつ部屋内で十字線ま
たはレーザ線を有する明視野のような既存の組立補助具
により適正に位置決めするように調節される。その後、
測定ブロックはエネルギー、電磁界のサイズおよび放射
線量を所定値に設定して照射される。照射後、放射線パ
ラメータが読出し装置により直接に読み出される。得ら
れた読みは各々のパラメータについて許容限界と比較さ
れ、またその治療機械を依然として患者の治療のために
使用できるかどうかの判断の基準になる。また、測定値
は、通常、操作者の手によりまたは読出し装置からの測
定信号を自動的に記録することにより記録される。

本発明の一実施例を以下に説明し、かつ添付図面に例
示する。第１図は検出器を備えた測定ブロックを示し、
また第２図は読出し装置の回路図を示す。

均一な後方散乱を生ずるに十分な厚さを有するポリス
チレンで形成された測定ブロック11において、10個の放
射線検出器１〜10が測定ブロックの上側の凹部内に配置
されている。検出器からの電線がブロック内の溝中を延
びてコネクタ12と接続されており、このコネクタに読出
し装置へのケーブルが接続されている。現在の放射線の
品質において電子平衡を得るために十分な厚さを有する
ポリスチレン製のカバープレート13が、検出器を遮蔽
し、かつ治療用機械の明視野および十字線と整合させる
ための放射電磁界標識線14を有している。カバープレー
ト13の凹部15には、検出器10に達する放射線を濾波する
ためのエネルギーフィルタ16が配置されている。

検出器１は電位計増幅器31と接続されており、ここで
検出器からの電流がコンデンサ21内で積分される。電位
計増幅器31から生ずる電圧はコンデンサ21内に蓄積され
た電荷に比例し、そこで検出器１内の積分された放射線
量にも比例する。この電圧はアナログ−デイジタル変換
器41内でデイジタル値に変換され、このデイジタル値は
デイジタル表示装置51において表示される。一定基準電
圧源20がアナログ−デイジタル変換器41内で基準電圧と
して使用され、かつ表示装置51に表示された値は検出器
１において積分された放射線量の絶対値に比例する。

残りの９個の検出器２〜10は、同様な積分電位計32〜
40と接続され、次いでアナログ−デイジタル変換器42〜
50及びディジタル表示装置52〜60と接続されているが、
増幅器31からの信号がアナログ−デイジタル変換器42〜
50のための基準電圧として使用され、それにより表示装
置52〜60に表示される値をこれらの点における相対放射
線量に相当する対応したそれぞれの検出器の放射線量と
検出器１の放射線量との比に比例させる点において異な
っている。

この装置により測定すると、表示装置51に表示される
結果は、放射線量モニタ較正を直接にチェックするため
の測定ブロックの中央部の検出器１の絶対放射線量に直
接に合致する。

検出器２〜５は設定された放射電磁界内にあるが、放
射電磁界の主軸線に沿って測定ブロックの中心部からや
や離れている。そこで、表示装置52〜55は、異なる軸線
に沿って、それぞれの測定点における百分率で示した相
対放射線量として放射電磁界の均一性を示すことにな
る。相対放射線量レベルはこれらの点において100％に
近い値でなければならず、また均質性の変化に対する許
容値は通常２〜５％程度である。

検出器６〜９は、カバープレート13において放射電磁
界標識線14により示される放射電磁界の設定のために使
用される明視野の端縁に正確に配置されており、また表
示装置56〜59において読み取られるこれらの検出器にお
ける相対放射線量は、明視野と放射電磁界との幾何学的
な合致を非常に高い感度で支持することになる。相対放
射線量レベルは約50％とすべきであるが、放射線量勾配
は、代表的には、放射電磁界の端縁においてはほぼ５〜
10％/mmであり、したがって、1mmまたは2mmの偏位によ
り非常に明確な指示が得られる。これは、放射電磁界の
端縁における放射線量の許容レベルが±10〜20％である
べきことを意味する。

表示装置60において読み取られる検出器10における相
対放射線量は、原則的にある深さにおける相対的な深さ
放射線量に相当する放射エネルギーの値を与える。この
値は、放射エネルギーと、エネルギーフィルタ16の材料
および厚さの両方に依存する。このエネルギーフィルタ
16は、検出器10における相対放射線量がエネルギーの変
化に最適の感度を与える約50％となるように構成される
べきである。8MVの光子に対して好適に選択される材料
は、例えば、25mmの厚さを有する鋼である。

同一の基本的な概念によって構成する幾つかの別の方
法も可能である。検出器は、例えば、主原理を変えない
で種々の方法により、例えば主軸線のかわりに対角線に
沿ってブロック内に配置することができ、かつより多数
またはより小数の検出器を使用することができ、またブ
ロック11、カバープレート13およびフィルタ16の材料も
変更することができる。

また、読出し装置もいくつかの別の構造に構成するこ
とができ、例えば、コンデンサ21〜30に代えて抵抗器を
用いて積分放射線量の代わりに線量率を測定するように
構成することができる。放射線量比はアナログ−デイジ
タル変換の前にアナログ除算器により発生することがで
き、あるいはデイジタル形への変換は電位計増幅器の直
後で行うことができ、またすべての信号処理をコンピュ
ータ・ユニットにおいて行うことができる。測定値の表
示もまた、アナログ計器内で行うことができ、または電
位計増幅器の直後の予め設定された閾値を有する比較器
回路からのOKまたはOKでない信号として表示することが
できる。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射電磁界標識線（14）およびエネルギー
   フィルタ装置（16）を備えたカバープレート（13）の下
   方に配置された放射線検出装置（１〜10）を収納する測
   定ブロック（11）を備え、前記検出装置が信号を処理し
   かつ測定値を表示する読出し装置と接続された、放射線
   療法用の治療機械からの放射電磁界をチェックするため
   の測定装置において、前記放射線検出装置が、 放射線量モニタ較正をチェックするために測定ブロック
   （11）の中央部に配置された全放射線量検出装置（１）
   と、 均質性検出装置の読みと全放射線量検出装置（１）の読
   みとを比較することによりビームの均質性を決定するた
   めに、中央検出装置（１）と測定ブロック（11）の端縁
   との間に配置された均質性検出装置（２〜５）と、 端縁検出装置の読みと全放射線量検出装置（１）の読み
   とを比較することにより放射電磁界を確定するために放
   射電磁界と明視野との幾何学的な合致を決定するための
   端縁検出装置（６〜９）と、 エネルギー検出装置の読みと全放射線量検出装置（１）
   の読みとを比較することによりビームエネルギーを決定
   するために前記エネルギーフィルタ装置（16）の下方に
   配置されたエネルギー検出装置（10）とを備え、 ブロック（11）内の放射線検出装置（１〜10）の配置お
   よび読取り装置における信号処理が、測定ブロック（1
   1）を一回だけ照射し、引続き測定結果を読むことによ
   り、放射線量モニタ較正と、放射電磁界の均質性、放射
   電磁界と明視野との幾何学的合致および治療用機械の放
   射線エネルギーを同時にチェックできるように構成され
   ていることを特徴とする放射線療法用の治療機械からの
   放射電磁界をチェックするための測定装置。
2. 【請求項２】前記放射線検出装置（１〜10）が電離箱で
   あることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
3. 【請求項３】前記放射線検出装置（１〜10）が半導体検
   出器であることを特徴とする請求項１記載の測定装置。