JP6430237B2 - 放射線照射量の３次元分布画像を取得する方法および放射線治療計画検証用ファントムセット - Google Patents

Description

本発明は、放射線治療計画検証方法および放射線治療計画検証用ファントムセットに関する。

リニアック、ガンマナイフ、またはサイバーナイフを用いた定位放射線治療や強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ）などの放射線治療では、標的病巣であるがん組織には有効線量の放射線を照射する一方で、標的病巣周辺の正常組織には放射線障害を起こさない線量に抑えることが求められる。

そこで、放射線治療を行う際には、予めＸ線ＣＴやＭＲＩなどにより、がん組織の三次元的位置情報や周囲の正常構造を特定し、照射予定線量を決定して放射線治療計画が策定される。策定された放射線治療計画に基づいて患者に照射を実施する前に、放射線がその治療計画の通りに照射されるか否かの検証を行うためにファントムが利用される。ここで、治療計画では放射線治療計画装置の使用により、３次元線量分布を計算して予測することができるため、検証用ファントムに関しても、３次元の線量分布の測定が可能な線量計が求められており、ゲル線量計が提案されている（例えば、特許文献１および２）。

ゲル線量計は、その母体となる部分が水分を多く含むゼラチンやアガロースゲルなどのゲルで構成されており、放射線のエネルギー吸収による線量計内の化学反応過程の相違から、フリュケゲルタイプ（フリッケゲル線量計）とポリマーゲルタイプ（ポリマーゲル線量計）とに大別される。フリッケゲル線量計は、放射線照射に伴う２価鉄から３価鉄への酸化反応（着色）が、吸収線量に比例して増加することを利用するもので、ゲル内の３価鉄イオンが照射後の時間経過に伴い拡散してしまい、線量分布が経時的に不安定であることが問題となっている。

一方のポリマーゲル線量計は、放射線重合性モノマーをゲル内に分散させたものであり、放射線を照射すると線量に比例してポリマーを生成して白濁することから、その生成量（白濁度）を求めることで線量を測定することができる。生成したポリマーはゲル内で拡散しにくく、白濁が経時的に安定しており、白濁部分が透明なゲル中に浮かんでいるように見えるため視覚的にも優れている。そのため、ポリマーゲル線量計用として、種々のゲル液が提案されている（例えば、特許文献３）。

しかしながら、従来のポリマーゲル線量計は、アクリル樹脂などの人体等価固形物質でゲル液を取り囲んだファントムが利用されており、チェレンコフ光の発生などの問題点があった。また、放射線重合性モノマーの多くは、放射線感受性だけでなく、紫外線や可視光（特に波長の短い青色光）にも感受性を有するため、蛍光灯などの照射を受けて白濁化することがある。紫外線や青色光などによる影響を回避するには、暗室での操作が必要になるが、暗室での操作は、それ自体が不便であるだけでなく、白濁化を利用する光学的手段による定量が極めて煩雑で困難になる。

特開２００２−２１４３５４号公報 米国特許第５，３２１，３５７号 特開２０１２−２６６９号公報

従って、本発明の課題は、放射線重合性モノマーを含むポリマーゲル線量計において、人体等価固形物質による欠点を解消し、重合白濁化したポリマーから、３次元の積算線量分布を簡便にデータ化して取り出すことができ、しかも、紫外線や可視光（特に波長の短い青色光）の影響を回避することのできる手段を提供することにある。
更に、ポリマーゲル線量計において、標準曲線を簡単に作成することができ、そして、その標準曲線を作成した条件と同じ条件で、治療計画通りに放射線が照射されるか否かの検証を行うための検証試験を実施することが可能で、更に、検証試験で得られたデータと個々の患者に即して策定した放射線治療計画のデータとを容易に比較することができる手段を提供することも本発明の課題である。

前記の課題は、本発明により、
（１）放射線重合性モノマーとゲル化剤とを含み、放射線治療計画の検証に用いる予定の放射線重合性ゲル液に関して、治療用放射線照射量の変化と、治療用放射線照射によって形成されるポリマーの磁気共鳴画像（ＭＲＩ）硬度の変化との相関関係を示す標準曲線を作成する工程、
（２）前記放射線重合性ゲル液を充填室に含むファントムに、放射線治療計画に沿って治療用放射線を照射して、前記充填室内に形成されたポリマーの３次元ＭＲＩ硬度データを取得する工程、および
（３）前記標準曲線に基づいて、前記３次元ＭＲＩ硬度データから、放射線照射量の３次元分布画像を求め、放射線治療計画の３次元データと比較して、前記放射線治療計画を検証する工程
を含むこと、並びに
前記放射線重合性ゲル液の充填室が、前記放射線重合性ゲル液内に含まれる放射線重合性モノマーの重合反応を励起させる妨害光を遮断するが治療用放射線は通過させる妨害光遮断層で覆われていることを特徴とする、放射線治療計画検証方法によって解決することができる。

また、本発明は、
（１）放射線重合性モノマーとゲル化剤とを含む放射線重合性ゲル液用または水用の充填室を含み、１つの開口側面を有するファントム本体部、並びに
（２）前記の開口側面の液体密封性封鎖が可能で、
（ａ）放射線重合性ゲル液または水の供給排出開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップ、
（ｂ）放射線重合性ゲル液試験管挿入用開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップ、
（ｃ）放射線量測定装置挿入用開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップ
を含むファントム蓋部
を含むファントムセットであって、
前記ファントム本体部および前記ファントム蓋部が、前記放射線重合性モノマーの重合反応を励起させる妨害光を遮断するが治療用放射線は通過させる妨害光遮断層で覆われていることにより、前記放射線重合性ゲル液用充填室内に充填される前記放射線重合性ゲル液が、前記妨害光から保護されていることを特徴とする、放射線治療計画検証用ファントムセットによって解決することができる。

本発明による放射線治療計画検証方法および放射線治療計画検証用ファントムセットでは、放射線重合性ゲル液に照射された積算放射線線量が、放射線照射によって生成されるポリマーの硬度と比例することを利用し、そのポリマー硬度をＭＲＩ検査によって３次元データとして取得することができるので、３次元データとして策定される放射線治療計画を、３次元の線量計データと直接的に検証することができる。

また、本発明による放射線治療計画検証方法および放射線治療計画検証用ファントムセットでは、放射線重合性ゲル液が紫外線や可視光（特に波長の短い青色光）などの妨害光から保護されているので、暗室での操作から解放され、明室での操作が可能になる。更に、本発明で用いるファントム外箱には、放射線重合性ゲル液を充填する標準内箱またはファントム内箱の挿入室の周囲に水充填室を備え、アクリル樹脂などの人体等価固形物質を使用する必要がないので、人体等価固形物質の使用による欠点を排除することができる。

本発明によるファントムセットの或る実施態様の分解斜視図である。 本発明によるファントムセットの別の実施態様の分解斜視図である。 本発明によるファントムセットの更に別の実施態様の分解斜視図である。 図３のファントムセットに用いる標準内箱の別の態様を示す分解斜視図である。 図４の標準内箱の一部を切り欠いて示す斜視図である。 本発明によるファントムセットの更に別の実施態様を示す分解斜視図である。

本発明によるファントムセットの代表的実施態様を図面に沿って説明した後、本発明による放射線治療計画検証方法について説明する。なお、図２〜図６に示す態様において、図１に示す態様と同じ機能を有する部分は、同じ符号（参照番号）で示し、その詳細な説明を省略することがある。

＜ファントムセット＞
図１に示す実施態様では、ファントムセット１Ａは、ファントム本体部４と、ファントム蓋部６とを含む。
ファントム本体部４は、１側面を開口側面４０Ａとする大略６面体のハウジング４０の内部に、放射線重合性ゲル液用または水用の充填室４１を含む。図１に示す前記充填室４１は、立方体状空隙部であるが、前記充填室は、任意の形状、例えば、直方体状や円柱状の空隙部であることができる。ハウジング４０は、前記充填室４１の外側壁部に、水充填室４５を備える。水充填室４５への水の供給および水充填室４５からの水の排出は、例えば、蓋キャップ４６で開閉することのできる水供給排出口４７から行うことができる。ハウジング４０の外形は、人体の特定部位（例えば、頭部、胸部、または腹部）の輪郭と同様の形状にすることができる。ハウジング４０の外側表面には、放射線照射を実施する際の可視マークとなる参照線４８とその交点４９を設けるのが好ましい。

ファントム蓋部６は、前記ファントム本体部４の開口側面４０Ａを液体密封性封鎖が可能なプレート部６１と、前記プレート部６１に設けた３種類の開口部６３，６５，６７と、それらの各開口部の液体密封性封鎖が可能な各々の蓋キャップ６２，６４，６６とを含む。３種類の開口部は、水または放射線重合性ゲル液の供給排出開口部６７、放射線重合性ゲル液試験管挿入用開口部６５、および放射線量測定装置挿入用開口部６３であり、これら３種類の開口部を３枚のプレート部にそれぞれ分散させて含むか、２枚のプレート部に集中ないし分散させて含むか、あるいは、１枚のプレート部に集中させて含むことができる。

図１は、プレート部６１が、３種類のプレート部の組合せ、すなわち、検証照射用蓋部６１Ｔ、標準作成用蓋部６１Ｓ、および線量測定用蓋部６１Ｍの組合せからなる場合を示す。第１のプレート部である検証照射用蓋部６１Ｔは、後述する放射線治療計画の検証工程の際、あるいはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）検査工程の際に使用する蓋部であり、プレートの任意の位置、例えば、プレート周縁部（あるいはプレート中心部）に、放射線重合性ゲル液の供給排出開口部６７Ｔを含み、前記供給排出開口部６７Ｔの液体密封性封鎖が可能な蓋キャップ６６Ｔを備える。供給排出開口部６７Ｔは、前記充填室４１へ放射線重合性ゲル液を注入し、あるいは前記充填室４１から放射線重合性ゲル液を排出可能な位置であれば、限定されない。

第２のプレート部である標準作成用蓋部６１Ｓは、後述する標準曲線作成工程の際に使用する蓋部であり、プレート中心部に、放射線重合性ゲル液試験管５の液体密封性挿入が可能な開口部６５を含み、前記試験管５を挿入しない際に前記試験管挿入用開口部６５の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップ６４を備えると共に、プレート中心部以外の領域、例えば、プレート周縁部に、水の供給排出開口部６７Ｓを含み、前記供給排出開口部６７Ｓの液体密封性封鎖が可能な蓋キャップ６６Ｓを備える。ゲル液試験管５は、放射線重合性ゲル液を充填可能で、試験管キャップ５１によって液体密封性封鎖をすることができる。

第３のプレート部である線量測定用蓋部６１Ｍは、後述する放射線量測定工程の際に使用する蓋部であり、プレート中心部に、放射線量測定装置８の液体密封性挿入が可能な中心開口部６３の少なくとも１つを含み、前記放射線量測定装置８を挿入しない際に前記放射線量測定装置挿入用開口部６３の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップ６２を備える。線量測定用蓋部６１Ｍは、前記の中心開口部６３の周囲に、１つまたは２つ以上の周囲開口部を追加的に含むことができ、図１に示す線量測定用蓋部６１Ｍは、２つの周囲開口部６３Ｘ，６３Ｙおよび前記放射線量測定装置８を挿入しない際にそれらの液体密封性封鎖が可能な蓋キャップ６２Ｘ，６２Ｙを備える。線量測定用蓋部６１Ｍは、プレート中心部以外の領域、例えば、プレート周縁部に、水または放射線重合性ゲル液の供給排出開口部６７Ｍを含み、前記供給排出開口部６７Ｍの液体密封性封鎖が可能な蓋キャップ６６Ｍを備えることができる。中心開口部６３は、中心部での放射線量測定に使用し、周囲開口部は、中心部から外れた位置の放射線量測定に使用することができる。

図２に示す実施態様では、ファントムセット１Ｂは、プレート部６１が、１種類のプレート部、すなわち、検証・標準・線量用蓋部６１ＴＳＭからなる場合を示す。検証・標準・線量用蓋部６１ＴＳＭは、後述する放射線治療計画の検証工程、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）検査工程、標準曲線作成工程、および放射線量測定工程の際のいずれにも使用可能な蓋部であり、プレート中心部に、放射線重合性ゲル液試験管５および放射線量測定装置８の液体密封性挿入が可能な開口部６５ＳＭを含み、前記試験管５および前記測定装置８を挿入しない際に前記開口部６５ＳＭの液体密封性封鎖が可能な蓋キャップ６４ＳＭを備える。放射線重合性ゲル液試験管５と放射線量測定装置８とでは、一般的に口径が異なるので、口径調整用栓６８Ｓとその口径調整用栓６８Ｓの液体密封性封鎖が可能な蓋キャップ６８Ｔを同時に備える。また、プレート中心部以外の領域、例えば、プレート周縁部に、水または放射線重合性ゲル液の供給排出開口部６７ＳＭを含み、前記供給排出開口部６７ＳＭの液体密封性封鎖が可能な蓋キャップ６６ＳＭを備える。

図１に示す標準作成用蓋部６１Ｓにおいて、水供給排出開口部６７Ｓを放射線重合性ゲル液の供給排出開口部としても兼用することにより、前記試験管挿入用開口部６５を蓋キャップ６４で密閉した状態の標準作成用蓋部６１Ｓを、図１に示す検証照射用蓋部６１Ｔとしても兼用することができる。同様に、図１に示す線量測定用蓋部６１Ｍにおいて、供給排出開口部６７Ｍを放射線重合性ゲル液の供給排出開口部としても兼用することにより、中心開口部６３および周囲開口部６３Ｘ，６３Ｙを蓋キャップ６２および蓋キャップ６２Ｘ，６２Ｙで密閉した状態の線量測定用蓋部６１Ｍを、図１に示す検証照射用蓋部６１Ｔとしても兼用することができる。

本発明のファントムセットにおいて、ファントム本体部は、ファントム外箱とファントム内箱とからなることもでき、その代表的実施態様を図３に示す。図３に示すファントムセット１Ｃは、ファントム外箱２と、第１のファントム内箱としての標準内箱３と、ゲル液試験管５と、第２のファントム内箱としての検証／線量測定内箱７と、放射線量測定装置８とを含む。

ファントム外箱２は、前記標準内箱３または前記検証／線量測定内箱７を、隙間なしに挿入することが可能な挿入室２１を備える。前記標準内箱３の外側形状と、前記検証／線量測定内箱７の外側形状とは完全同一なので、挿入室２１には、前記標準内箱３および前記検証／線量測定内箱７のいずれもが、隙間を開けずに挿入可能である。ファントム外箱２は、前記挿入室の外側に、水充填室２５を備える。水充填室２５への水の供給および排出は、例えば、蓋キャップ２６で開閉することのできる水供給排出口２７から行うことができる。ファントム外箱２の外形は、人体の特定部位（例えば、頭部、胸部、または腹部）の輪郭と同様の形状にすることができる。更に、ファントム外箱２の外側表面には、放射線照射を実施する際の可視マークとなる参照線２８とその交点２９を設けるのが好ましい。

標準内箱３は、１面が開放されており、その開放面の液体密封性封鎖が可能な標準内箱蓋部３２との組合せで用いることができ、ゲル液試験管５の挿入保持部３３を有している。挿入保持部３３は、標準内箱蓋部３２に開口部３４を有し、標準内箱蓋部３２の内側に突出している。標準内箱３は、その内部に水充填室３５を有し、水充填室３５への水の供給および排出は、例えば、蓋キャップ３６で開閉することのできる水供給排出口３７から行うことができる。ゲル液試験管５は、放射線重合性ゲル液を充填可能で、試験管キャップ５１によって液体密封性封鎖をすることができる。

図３に示す挿入保持部３３に替えて、図４および図５に示すように、標準内箱蓋部３２に貫通孔３４ａを設けると共に、標準内箱３の奥の内側壁面３８に係止窪み３３ａを設けることもできる。図４に示す態様では、ゲル液試験管５を貫通孔３４ａから挿入し、ゲル液試験管５の先端部５５を係止窪み３３ａに嵌めることにより、保持することができる。図４に示す標準内箱蓋部３２の貫通孔３４ａによってゲル液試験管５を保持可能な場合や、前記貫通孔３４ａに設けた適切な保持補助具（図示せず）を用いてゲル液試験管５を保持可能な場合は、標準内箱３の奥の内側壁面３８に係止窪み３３ａを設ける必要はない。図４および図５に示す態様の標準内箱は、前記試験管挿入用開口部３４を蓋キャップ６４で密閉した状態で、検証内箱として使用することもできる。また、図４および図５に示す態様の標準内箱において、内側壁面３８に係止窪み３３ａを有していない態様の標準内箱を検証内箱として使用することもできる。

検証／線量測定内箱７は、標準内箱３と同様に、１面が開放されており、その開放面の液体密封性封鎖が可能な検証／線量測定蓋部７２との組合せで用いることができる。検証／線量測定内箱７を検証内箱として使用する場合には、中心開口部６３および周囲開口部６３Ｘ，６３Ｙを蓋キャップ６２および蓋キャップ６２Ｘ，６２Ｙで液体密封性に密閉した状態とし、内部室７５をゲル充填室として利用し、ゲル充填室７５への放射線重合性ゲル液の供給および排出は、例えば、蓋キャップ７６で開閉することのできるゲル供給排出口７７から行うことができる。検証／線量測定内箱７を線量測定内箱として使用する場合には、中心開口部６３または周囲開口部６３Ｘ，６３Ｙのいずれか１つの開口部から放射線量測定装置８を挿入し、内部室７５に供給排出口７７から水を入れずに、あるいは内部室７５に水を充填した状態で、線量（例えば、照射線量）の測定を実施することができる。

図３に示す本発明のファントムセット１Ｃは、１つのファントム外箱２に対して、１つの標準内箱３および１つの標準内箱蓋部３２の組合せと、１つの検証／線量測定内箱７および１つの検証／線量測定蓋部７２との組合せとで構成する。この点を、図３では、矢印Ａに沿ってファントム外箱２に標準内箱３を挿入し、矢印Ｂに沿って同じファントム外箱２に検証／線量測定内箱７を挿入することを示している。従って、標準内箱３と検証／線量測定内箱７とは、それらの外側形状は完全に同一形状であり、一方が立方体であれば、もう一方も同一形状の立方体であり、一方が直方体であれば、もう一方も同一形状の直方体である。

図１に示す本発明のファントムセット１において、３種類の検証照射用蓋部６１Ｔ、標準作成用蓋部６１Ｓ、および線量測定用蓋部６１Ｍのそれぞれに対応する３種類のファントム内箱を用意して使用することができる。また、図１に示す本発明のファントムセット１において、３種類の検証照射用蓋部６１Ｔ、標準作成用蓋部６１Ｓ、および線量測定用蓋部６１Ｍのいずれにも適用可能な２種または１種類のファントム内箱を用意して使用することもできる。同様に、図２に示すように、１種類の検証・標準・線量用蓋部６１ＴＳＭに対応する１種類のファントム内箱を用意して使用することも、１種類の検証・標準・線量用蓋部６１ＴＳＭに対応する２種類または３種類のファントム内箱を用意して使用することもできる。更に、複数種類のファントム外箱と、１種ないし２種以上のファントム内箱および／または１種ないし２種以上の蓋部との組合せを用いることもできる。

標準内箱と検証／線量測定内箱とが円柱状である態様を図６に示す。
図６に示すファントムセット１Ｄは、円柱状ファントム外箱２Ｄと、円柱状標準内箱３Ｄと、ゲル液試験管５Ｄと、円柱状検証／線量測定内箱７Ｄと、放射線量測定装置８Ｄとを含む。

ファントム外箱２Ｄは、前記標準内箱３Ｄまたは前記検証／線量測定内箱７Ｄを、隙間なしに挿入することが可能な挿入室２１Ｄを備える。前記標準内箱３Ｄの円柱状の外側形状と、前記検証／線量測定内箱７Ｄの円柱状の外側形状とは完全同一である。ファントム外箱２Ｄは、前記挿入室の外側に、水充填室２５Ｄを備えることができ、例えば、蓋キャップ２６Ｄで開閉可能な水供給排出口２７Ｄから水の供給および排出を行うことができる。ファントム外箱２Ｄの外形も、人体の一部の輪郭と同様の形状にすることができる。更に、ファントム外箱２Ｄの外側表面には、放射線照射を実施する際の可視マークとなる参照線２８Ｄとその交点２９Ｄを設けるのが好ましい。

標準内箱３Ｄは、１面が開放されており、その開放面の液体密封性封鎖が可能な標準内箱蓋部３２Ｄとの組合せで使用することができ、ゲル液試験管５Ａの挿入保持部３３Ｄを有している。挿入保持部３３Ｄは、標準内箱蓋部３２Ｄに中心開口部３４Ｄを有し、標準内箱蓋部３２Ｄの内側中央部に突出している。標準内箱３Ｄは、その内部に水充填室３５Ｄを有し、水充填室３５Ｄへの水の供給および排出は、例えば、蓋キャップ３６Ｄで開閉することのできる水供給排出口３７Ｄから行うことができる。ゲル液試験管５Ａは、放射線重合性ゲル液を充填可能で、試験管キャップ５１Ｄによって液体密封性に密閉することができる。

検証／線量測定内箱７Ｄは、標準内箱３Ｄと同様に、１面が開放されており、その開放面の液体密封性封鎖が可能な検証／線量測定蓋部７２Ｄとの組合せで使用することができ、その内部に水またはゲル充填室７５Ｄを有し、水またはゲル充填室７５Ｄへの水または放射線重合性ゲル液の供給および排出は、例えば、蓋キャップ７６Ｄで開閉することのできる水／ゲル供給排出口７７Ｄから行うことができる。検証／線量測定蓋部７２Ｄは、プレート中心部に、放射線量測定装置８Ｄの液体密封性挿入が可能な中心開口部６３Ｙと、その周囲に、１つまたは２つ以上の周囲開口部６３Ｘ，６３Ｙを追加的に含むことができる。検証／線量測定内箱７を検証内箱として使用する場合には、中心開口部６３および周囲開口部６３Ｘ，６３Ｙを蓋キャップ６２および蓋キャップ６２Ｘ，６２Ｙで液体密封性に密閉した状態とし、内部室７５をゲル充填室として利用し、ゲル充填室７５への放射線重合性ゲル液の供給および排出は、例えば、蓋キャップ７６で開閉することのできるゲル供給排出口７７から行うことができる。検証／線量測定内箱７を線量測定内箱として使用する場合には、中心開口部６３または周囲開口部６３Ｘ，６３Ｙのいずれか１つの開口部から放射線量測定装置８を挿入し、内部室７５に供給排出口７７から水を入れずに、あるいは内部室７５に水を充填した状態で、線量（例えば、照射線量）の測定を実施することができる。

本発明によるファントムセットは、ゲル液試験管、およびファントム外箱またはファントム内箱のゲル充填室に、それぞれ、放射線重合性ゲル液を充填する。
本発明で用いる放射線重合性ゲル液は、従来公知の任意のゲル液を使用することができる。一般に、放射線重合性ゲル液は、放射線重合性モノマーとゲル化剤とを含み、更に、場合により脱酸素剤および／またはラジカル捕捉剤を含む。

放射線重合性モノマーとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸２−メトキシメチル、メタクリル酸２−エトキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、トリエチレングリコールモノエチルエーテルモノメタクリレート、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−メトキシエチル、Ｎ−ビニルピロリドン、アクリルアミド、アクリロイルモルホリン、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、メタクリロイル−Ｌ−アラニンメチルエステル、アクリロイル−Ｌ−プロリンメチルエステルなどを挙げることができる。
また、ゲル化剤としては、例えば、アガロース、カラギーナン、ジェランガム、キサンタンガム、ゼラチンの天然高分子を挙げることができる。
更に、脱酸素剤としては、例えば、アスコルビン酸やテトラキスヒドロキシメチルホスホニウムクロリド（ＴＨＰＣ）を挙げることができる。
更にまた、ラジカル捕捉剤としては、例えば、ハイドロキノン等のフリーラジカル捕捉剤を挙げることができる。

本発明によるファントムセットにおいては、その中に充填される放射線重合性ゲル液の周囲を妨害光遮断層によって完全に包囲し、前記放射線重合性ゲル液内に含まれる放射線重合性モノマーの重合反応が妨害光によって励起されることを防止する。本発明による放射線治療計画検証方法で用いる特定の放射線重合性ゲル液に対する特定の妨害光は、前記放射線重合性ゲル液に、各種波長の光を照射して白濁を検出することによって簡単に同定することができる。一般的に使用されている放射線重合性ゲル液に対する妨害光は、例えば、波長１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲の光（すなわち、紫外線および可視光線の範囲の光）であり、特には、波長１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の光（すなわち、青緑光ないし紫光から紫外線の範囲の光）である。なお、妨害光遮断層は、前記妨害光を完全に遮断するが、治療用放射線を透過させる必要がある。

本発明によるファントムセットにおいて、ゲル液試験管、およびファントム外箱またはファントム内箱のゲル充填室の内部に充填された放射線重合性ゲル液は、それぞれ、妨害光遮断層によって完全に包囲される。前記妨害光遮断層は、前記妨害光による照射から完全に遮断することのできる位置に設ける。例えば、ファントム外箱の外側（又は内側）壁面全体、ファントム蓋部の外側壁面（又は内側）全体、および各蓋キャップの露出面全体に設けることができる。ファントム内箱を使用する場合には、妨害光遮断層をファントム外箱へ設ける代わりに、あるいはファントム外箱へ設ける妨害光遮断層に加えて、妨害光遮断層をファントム内箱の外側（又は内側）壁面全体に設けることもできる。

本発明によるファントムセットにおいて、妨害光遮断層は、まず、放射線重合性ゲル液を充填したゲル液試験管をファントム外箱または標準内箱に挿入した際に、妨害光が放射線重合性ゲル液に到達しないように妨害光を完全に遮断する位置に設ける必要がある。また、放射線重合性ゲル液をファントム外箱または検証／線量測定内箱のゲル充填室に充填した際に、妨害光が放射線重合性ゲル液に到達しないように妨害光を完全に遮断する位置に設ける必要がある。

例えば、図１に示すファントムセット１Ａの場合は、ファントム本体部４の全壁面と、検証照射用蓋部６１Ｔおよび標準作成用蓋部６１Ｓと、蓋キャップ６２Ｘ，６２Ｙと、試験管キャップ５１とに妨害光遮断層を設け、放射線治療計画の検証工程および標準曲線作成工程の際に、ファントムセット１の全周囲が妨害光遮断層によって完全に包囲されるようにすることが好ましい。また、放射線量測定工程を、検証工程および標準曲線作成工程と同一条件下で実施する場合には、線量測定用蓋部６１Ｍと、蓋キャップ６２，６２Ｘ，６２Ｙとに妨害光遮断層を設けることが好ましい。

図３に示す標準内箱３の場合には、標準内箱３の５面の全壁面と、標準内箱蓋部３２と、蓋キャップ３６と、試験管キャップ５１とに妨害光遮断層を設け、標準内箱３の全周囲を完全に包囲することが好ましい。また、図３に示す検証／線量測定内箱７の場合には、検証／線量測定内箱７と、検証／線量測定蓋部７２と、蓋キャップ７６とに妨害光遮断層を設け、検証／線量測定内箱７の全周囲を完全に包囲することが好ましい。なお、ファントム外箱２の挿入室２１の開口部を除く全壁面に妨害光遮断層を設けることにより、標準内箱３の５面の全壁面の妨害光遮断層を省略し、更に、検証／線量測定内箱７の５面の全壁面の妨害光遮断層を省略することもできる。図６に示すファントムセット１Ｄの場合も、図３に示すファントムセット１Ｃと同様に、妨害光遮断層を設けることが好ましい。

妨害光遮断層としては、従来公知の紫外線および青色光遮断材を用いることができ、例えば、紫外線吸収剤を樹脂に含有させたフィルム、または感光紙若しくは感光フィルム等の包装材に使用される遮光フィルムを、ファントム外箱やファントム蓋部、あるいはファントム内箱ないし各蓋キャップなどに貼り付けて設けるのが好ましい。

妨害光遮断層を備える代わりに、ファントム外箱２、標準内箱３、検証／線量測定内箱７、ファントム蓋部、および各蓋キャップなどのそれら自体が、前記放射線重合性ゲル液内に含まれる放射線重合性モノマーの重合反応を励起させる妨害光を遮断するが治療用放射線は通過させる機能を有することもできる。
例えば、図１に示すファントムセット１Ａの場合は、ファントム本体部４の全壁部、検証照射用蓋部６１Ｔおよび標準作成用蓋部６１Ｓ、蓋キャップ６２Ｘ，６２Ｙ、および／または試験管キャップ５１の全体あるいは一部の層状部を黒色樹脂で成形することができる。図３に示す標準内箱３の場合には、標準内箱３、標準内箱蓋部３２、蓋キャップ３６、試験管キャップ５１の全体または一部の層状部を黒色樹脂で成形することができる。また、図３に示す検証／線量測定内箱７の場合には、検証／線量測定内箱７、検証／線量測定蓋部７２、および／または蓋キャップ７６の全体または一部の層状部を黒色の樹脂で成形することができる。
なお、図３に示す態様において、ファントム外箱２を黒色樹脂で成形することにより、標準内箱３を黒色樹脂で成形することを省略し、更に、検証／線量測定内箱７を黒色樹脂で成形することを省略することもできる。図６に示すファントムセット１Ａの場合も、図１または図３に示すファントムセットと同様に、妨害光遮断層を設けることが好ましい。

３次元データを得るための放射線重合性ゲル液を使用することに加えて、２次元データを得るためのクロミックフィルムを併用することもできる。この場合には、ゲル充填室７５に充填した放射線重合性ゲル液中に包囲されるように、２次元データを得るためのクロミックフィルムをゲル充填室７５に設置することによって、放射線重合性ゲル液とクロミックフィルムとを同時に使用することが可能となる。

＜放射線治療計画検証方法＞
次に、本発明による放射線治療計画検証方法について説明する。本発明による放射線治療計画検証方法は、本発明による放射線治療計画検証用ファントムセットを用いて実施することができるので、図３に示すファントムセット１Ｃを用いる場合について具体的に説明する。

＜放射線重合性ゲル液準備工程＞
本発明の検証方法においては、最初に、放射線重合性ゲル液を準備する。放射線重合性ゲル液は、前記の通り、ポリマーゲルタイプの線量計（ポリマーゲル線量計）として従来公知のゲル液を、従来公知の方法によって調製することができる。あるいは、市販品を用いることもできる。なお、放射線重合性ゲル液に含まれる放射線重合性モノマーは、紫外線や青色光によっても励起され重合反応を開始することがあるので、少なくともこれらの妨害光の影響を直接受けない条件下で、例えば、暗室ないし暗室相当の明室で調製することが好ましい。

＜標準曲線作成工程＞
次に、放射線重合性ゲル液の一部を試料として、ゲル液試験管５に充填し、試験管キャップ５１によって液体密封性に閉栓する。次に、放射線重合性ゲル液を充填したゲル液試験管５を、開口部３４から挿入保持部３３に挿入して固定し、水供給排出口３７から水充填室３５へ水を充填し、蓋キャップ３６で閉栓する。なお、ゲル液試験管５の挿入前に、水充填室３５への水の充填を先に実施してもよい。続いて、標準内箱３を、ファントム外箱２の挿入室２１へ挿入する。前記挿入室２１の周囲を取り囲む水充填室２５に、水供給排出口２７から水を充填する。水充填室２５への水充填は、標準内箱３の挿入室２１への挿入の前でも後でもよい。

こうして組み立てられた標準用ファントム１１Ｃを、使用予定の治療用放射線照射装置の治療台の患者予定位置に配置し、第１の所定量の治療用放射線を照射する。この照射により、ゲル液試験管５の中の放射線重合性ゲル液に含まれている放射線重合性モノマーが重合してポリマーを形成する。この標準用ファントム１１を磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ）で分析し、第１の所定量に関する前記ポリマーの位置と硬度のデータを入手して記録する。重合反応後のＭＲＩ分析は、ファントム外箱２から取り出した標準内箱３に対して実施するか、あるいは、標準内箱３から取り出したゲル液試験管５に対して実施することもできる。

続いて、前記放射線重合性ゲル液の別の試料についても同様の操作を実施する。すなわち、前記放射線重合性ゲル液の別の一部を試料として、新たにゲル液試験管５に充填し、試験管キャップ５１によって液体密封性に閉栓し、標準内箱３の挿入保持部３３に挿入して固定し、水充填室３５へ水を充填する。続いて、標準内箱３を、ファントム外箱２の挿入室２１へ挿入し、水充填室２５に水を充填する。この標準用ファントム１１を、治療用放射線照射装置の治療台の患者予定位置に配置し、第１の所定量とは異なる第２の所定量の治療用放射線を照射し、この標準用ファントム１１を磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ）で分析し、第２の所定量に関する前記ポリマーの位置と硬度のデータを入手して記録する。前記と同様に、重合反応後のＭＲＩ分析は、ファントム外箱２から取り出した標準内箱３に対して実施するか、あるいは、標準内箱３から取り出したゲル液試験管５に対して実施することもできる。

このように、各種の所定量の治療用放射線照射と、その各種所定量に対応するＭＲＩ検査によるポリマーの位置および硬度のデータを次々に入手し、使用予定の治療用放射線照射装置および使用予定の放射線重合性ゲル液に関して、積算放射線量と、放射線重合性ゲル液に形成されるポリマーの硬度との関係を示す標準曲線を作成することができる。

＜放射線量測定工程＞
本発明方法は、使用予定の治療用放射線照射装置の放射線量（例えば、照射線量）を、放射線量測定装置（例えば、電離箱）によって測定する。図３に示す本発明のファントムセット１Ｃを使用する場合は、検証／線量測定内箱７を、そのゲル充填室７５が空の状態（水や放射線重合性ゲル液を充填していない状態）でファントム外箱２の挿入室２１に収納し、検証／線量測定蓋部７２でゲル充填室７５を封鎖する。また、蓋キャップ６２Ｘ，６２Ｙによって開口部６３Ｘ，６３Ｙを閉栓することが好ましい。次に、中心開口部６３から放射線量測定装置８を挿入した後、こうして組み立てられた標準用ファントム１２Ｃを、使用予定の治療用放射線照射装置の治療台の患者予定位置に配置し、治療用放射線を照射して放射線量（例えば、照射線量）を測定する。なお、放射線量測定工程は、水または放射線重合性ゲル液のいずれかをゲル充填室７５に充填した状態で実施することもできる。
必要により、中心開口部６３の挿入に替えて、２つの周囲開口部６３Ｘ，６３Ｙのいずれか一方に放射線量測定装置（例えば、電離箱）を挿入した後、同様に治療用放射線を照射して放射線量（例えば、照射線量）を測定することができる。更に必要により、２つの周囲開口部６３Ｘ，６３Ｙの内の他方の開口部に放射線量測定装置（例えば、電離箱）を挿入した後、同様に治療用放射線を照射して放射線量（例えば、照射線量）を測定することができる。
こうして得られた放射線量（例えば、照射線量）を用いて、前記の標準曲線における積算放射線量を置き換えることにより、例えば、照射線量とポリマー硬度との関係を示す標準曲線を作成することができる。

＜コンピュータ断層撮影（ＣＴ）検査工程＞
本発明方法では、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）検査工程を実施することができる。このＣＴ検査によって、使用予定の放射線重合性ゲル液の密度および外形輪郭のＣＴデータを得ることにより、放射線治療における治療用放射線の照射量および照射角度の決定に利用することができる。使用予定の放射線重合性ゲル液についての密度および外形輪郭が既に分かっている場合には、このＣＴ検査工程を省略することができる。
図３に示すファントムセット１Ｃを用いてＣＴ検査を実施する場合は、検証／線量測定内箱７と検証／線量測定蓋部７２との組合せを用いることができる。なお、図１に示すファントムセット１Ａを用いてＣＴ検査を実施する場合は、ファントム本体部４と検証照射用蓋部６１Ｔとの組合せを用いることができる。
図３に示すファントムセット１Ｃを用いる場合は、使用予定の放射線重合性ゲル液で充填室７５を充填し、全ての開口部６３，６３Ｘ，６３Ｙを蓋キャップ６２，６２Ｘ，６２Ｙで液体密封性に閉栓した後、ファントム外箱２の挿入室２１に挿入する。前記挿入室２１の周囲を取り囲む水充填室２５に、水供給排出口２７から水を充填する。水充填室２５への水充填は、検証／線量測定内箱７の挿入室２１への挿入の前でも後でもよい。こうして組み立てられたファントムをＣＴ検査装置内に配置してＣＴ検査を実施することができる。

＜治療用放射線照射工程＞
図３に示すファントムセット１Ａを用いて治療用放射線照射工程を実施する場合は、検証／線量測定内箱７と検証／線量測定蓋部７２との組合せを用いることができる。なお、図１に示すファントムセット１を用いて治療用放射線照射工程を実施する場合は、ファントム本体部４と検証照射用蓋部６１Ｔとの組合せを用いることができる。
図３に示すファントムセット１Ａを用いる場合は、使用予定の放射線重合性ゲル液で充填室７２を充填し、全ての開口部６３，６３Ｘ，６３Ｙを蓋キャップ６２，６２Ｘ，６２Ｙで液体密封性に閉栓した後、ファントム外箱２の挿入室２１に挿入する。前記挿入室２１の周囲を取り囲む水充填室２５に、水供給排出口２７から水を充填する。水充填室２５への水充填は、検証／線量測定内箱７の挿入室２１への挿入の前でも後でもよい。こうして組み立てられたファントムを、使用予定の治療用放射線照射装置の治療台の患者予定位置に配置し、個々の患者に即して策定した放射線治療計画に沿って治療用放射線を照射する。この照射により、ゲル充填室７５の中の放射線重合性ゲル液に含まれている放射線重合性モノマーが重合してポリマーを形成する。ポリマーは、放射線が照射された位置で、そのまま形成され、しかも照射された放射線量に比例する硬度を伴う。従って、充填室７５の内部には、放射線治療計画による治療用放射線照射の３次元的位置をそのまま反映した位置に、放射線治療計画による治療用放射線照射の強度を反映した硬度を有するポリマー３次元構造体が形成される。

＜ＭＲＩ検査工程＞
治療用放射線照射工程によって形成されたポリマー３次元構造体の立体構造および硬度データを、磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ）によって分析して入手することができる。本発明方法で用いるファントムは、内部に充填されている放射線重合性ゲル液が妨害光遮断層で完全に覆われているので、前記の治療用放射線照射工程において照射された放射線以外の光線による重合反応励起を受けることがなく、従って、治療用放射線照射工程の終了からＭＲＩ検査工程の開始までの経時変化を考慮する必要がない。また、前記の標準曲線作成工程、ＣＴ検査工程、治療用放射線照射工程、およびＭＲＩ検査工程は、全て暗室で実施する必要はなく、明室で実施することができる。

＜検証工程＞
前記ＭＲＩ検査工程で得られた３次元データと、個々の患者に即して策定した放射線治療計画の３次元データ（例えば、ＣＴ検査などのがん検査に基づく３次元データ）とを比較して、検証する。この比較検証には、放射線量測定工程で得た放射線量（例えば、照射線量）のデータや、ＣＴ検査工程で得た密度および外形輪郭のＣＴデータを利用することもできる。
この検証により、使用予定の治療用放射線照射装置にひずみなどがある場合には、実際の治療用放射線照射の前に、修正することができる。また、３次元データでの検証が可能なので、測定誤差を最小化することができる。

リニアック、ガンマナイフ、またはサイバーナイフを用いた定位放射線治療や強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ）などの放射線治療における放射線治療計画の検証に利用することができる。

１・・・ファントムセット；２・・・ファントム外箱；
２Ａ・・・円柱状ファントム外箱；３・・・標準内箱；４・・・ファントム本体部；
５・・・放射線重合性ゲル液試験管；
６・・・ファントム蓋部；７・・・検証／線量測定内箱；８・・・放射線量測定装置；
１１・・・標準用ファントム；２１・・・挿入室；２５・・・水充填室；
２６・・・蓋キャップ；２７・・・水供給排出口；２８・・・参照線；２９・・・交点；
３２・・・標準内箱蓋部；３３・・・挿入保持部；３３ａ・・・係止窪み；
３４・・・開口部；３４ａ・・・貫通孔；３５・・・水充填室；３６・・・蓋キャップ；
３７・・・水供給排出口；３８・・・内側壁面；４０・・・ハウジング；
４０Ａ・・・開口側面；４１・・・放射線重合性ゲル液用または水用の充填室；
４５・・・水充填室；４６・・・蓋キャップ；４７・・・水供給排出口；
４８・・・参照線；４９・・・交点；６１・・・プレート部；
６１Ｍ・・・線量測定用蓋部；６１Ｓ・・・標準作成用蓋部；
６１Ｔ・・・検証照射用蓋部；６２・・・蓋キャップ；６３・・・中心開口部；
６４・・・蓋キャップ；６５・・・開口部；６６Ｓ・・・蓋キャップ；
６６Ｍ・・・蓋キャップ；６７Ｓ・・・水の供給排出開口部；
６７Ｍ・・・水または放射線重合性ゲル液の供給排出開口部；
７２・・・検証／線量測定蓋部；７５・・・内部室；７６・・・蓋キャップ；
７７・・・ゲル供給排出口；

Claims (5)

1. （１）放射線重合性モノマーとゲル化剤とを含み、放射線治療計画の検証に用いる予定の放射線重合性ゲル液に関して、治療用放射線照射量の変化と、治療用放射線照射によって形成されるポリマーの磁気共鳴画像（ＭＲＩ）硬度の変化との相関関係を示す標準曲線を作成する工程、
   （２）前記放射線重合性ゲル液を充填室に含むファントムに、放射線治療計画に沿って治療用放射線を照射して、前記充填室内に形成されたポリマーの３次元ＭＲＩ硬度データを取得する工程、および
   （３）前記標準曲線に基づいて、前記３次元ＭＲＩ硬度データから、放射線照射量の３次元分布画像を求める工程
   を含むこと、並びに
   前記放射線重合性ゲル液の充填室が、前記放射線重合性ゲル液内に含まれる放射線重合性モノマーの重合反応を励起させる妨害光を遮断するが治療用放射線は通過させる妨害光遮断層で覆われている
   ことを特徴とする、放射線照射量の３次元分布画像を取得する方法。
2. 前記の放射線照射量の３次元分布画像を求める工程において、前記標準曲線に基づいて、前記３次元ＭＲＩ硬度データから、放射線量の３次元分布画像を求める際に、前記ファントム内にて放射線量測定装置によって測定した放射線量を用いる、請求項１に記載の方法。
3. （１）放射線重合性モノマーとゲル化剤とを含む放射線重合性ゲル液用または水用の充填室を含み、１つの開口側面を有するファントム本体部、並びに
   （２）前記の開口側面の液体密封性封鎖が可能で、
   （ａ）放射線重合性ゲル液または水の供給排出開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップ、
   （ｂ）放射線重合性ゲル液試験管挿入用開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップ、
   （ｃ）放射線量測定装置挿入用開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップ
   を含むファントム蓋部
   を含むファントムセットであって、
   前記ファントム本体部および前記ファントム蓋部が、前記放射線重合性モノマーの重合反応を励起させる妨害光を遮断するが治療用放射線は通過させる妨害光遮断層で覆われていることにより、前記放射線重合性ゲル液用充填室内に充填される前記放射線重合性ゲル液が、前記妨害光から保護されていることを特徴とする、前記ファントムセット。
4. 前記ファントム本体部が、
   （イ）前記放射線重合性ゲル液用または水用の充填室を含むファントム内箱、並びに
   （ロ）前記ファントム内箱挿入室、および前記ファントム内箱挿入室の周囲に設けた水充填室を備えるファントム外箱
   を含む、前記請求項３に記載のファントムセット。
5. 前記ファントム蓋部が、
   （あ）放射線重合性ゲル液または水の供給排出開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップと、放射線重合性ゲル液試験管挿入用開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップと、放射線量測定装置挿入用開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップとを１枚の蓋部に含む、検証・標準・線量型蓋部であるか、
   （い−１）放射線重合性ゲル液または水の供給排出開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップと、放射線重合性ゲル液試験管挿入用開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップとを１枚の蓋部に含む検証・標準型蓋部、並びに放射線量測定装置挿入用開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップとを１枚の蓋部に含む線量型蓋部の組合せ；
   （い−２）放射線重合性ゲル液試験管挿入用開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップと、放射線量測定装置挿入用開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップとを１枚の蓋部に含む標準・線量型蓋部、並びに水または放射線重合性ゲル液の供給排出開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップとを１枚の蓋部に含む検証型蓋部の組合せ；
   （い−３）放射線量測定装置挿入用開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップと、放射線重合性ゲル液または水の供給排出開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップとを１枚の蓋部に含む線量・標準型蓋部、並びに放射線重合性ゲル液試験管挿入用開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップとを１枚の蓋部に含む検証型蓋部の組合せのいずれかであるか、あるいは
   （う）放射線重合性ゲル液または水の供給排出開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップを１枚の蓋部に含む検証型蓋部と、放射線重合性ゲル液試験管挿入用開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップとを１枚の蓋部に含む標準型蓋部と、放射線量測定装置挿入用開口部、およびその開口部の液体密封性封鎖が可能な蓋キャップとを１枚の蓋部に含む線量型蓋部との組合せ
   である、前記請求項３または４に記載のファントムセット。

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