JP6895896B2 - 少なくとも２つの電離放射線検出器を備える個人線量計、個人放射線量測定システム及び個人放射線量測定方法 - Google Patents

少なくとも２つの電離放射線検出器を備える個人線量計、個人放射線量測定システム及び個人放射線量測定方法 Download PDF

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Description

本発明は、放射線量測定の分野に関する。より具体的には、放射線防護服の着用中に電離放射線に被ばくする人の実効線量を推定することに適した個人全身線量計に関する。
放射線量計は、電離放射線への被ばくを測定する電離放射線量測定機器である。個人線量計は、例えば、医療用途、工業プロセスまたは環境計測において放射線量を測定する線量計とは対照的に、ヒト放射線防護においてヒト放射線被ばくを監視するように特に適合されるような放射線量測定機器である。個人線量計は、機器を持ち運ぶ個人において預託される電離放射線量を推定するために一般に使用される。このような個人線量計は、被ばく中に身体上の所定の場所において放射線測定値を得るために、利用者の身体または衣服に取り付け可能であることが当分野において知られている。
個人線量計は、例えば、指または目の近くの、局所的な放射線被ばくを推定するように特に適合されることが当分野において知られ得る。しかしながら、本発明の実施形態は、全身の個人線量測定の適用に関する。個人全身線量計は、全身の線量、例えば、実効線量を推定するために特に適している。このような全身の線量の推定は、身体の特定の場所に装着された単一個人全身線量計から得られた測定値から推定する場合には、特に困難であり得る。
電離放射線への人体の被ばくが、例えば、総体的な放射線量の受容に比例して、身体への累積損傷及び／または累積的な健康リスクを伴うので、医療用Ｘ線撮像及び／または放射線治療設備を使用するレントゲン技師、看護師及び医師のような職業的に被ばくする人は、仕事上の電離放射線被ばくの記録を維持するために個人全身線量計を装着することが必要とされ得る。
例えば、インターベンショナルラジオロジー（ＩＲ）及びインターベンショナルカーディオロジー（ＩＣ）の部屋における医療スタッフは、患者からの散乱電離放射線に被ばくする。鉛エプロン及び甲状腺襟のような防護服が、しばしば、個人放射線防護（ＲＰ）装具として着用される。法的な放射線防護目的に関して、これらの医療従事者は、職業的放射線被ばくに対する法的制限との線量の比較を可能にするために、その仕事中に受容する全身線量、例えば、実効線量を推定可能な個人線量計を装着することが必要とされ得る。
従来、実効線量は、個人線量当量Ｈｐ（１０）を記録するように設計された個人線量計によって得られる線量測定値によって推定され得る。しかしながら、放射線防護服を着用している医療スタッフの場合において、Ｈｐ（１０）量の測定値は、実効線量の良好な推定ではない。線量応答の一般的な線質依存性及び角度依存性が、空気カーマ、例えば、自由空気中の空気カーマあたりの線量に関して、ＩＣＲＰ勧告７４によって設定された標準による個人線量当量Ｈｐ（１０）について、及び、例えば、当分野において知られるＨｐ（１０）個人線量計に類似する構成を有する、熱ルミネセンス検出器に基づいてＨｐ（１０）を測定するように適合される個人線量計の模擬モデルについて、図１に示される。
ＲＰ服が使用されるときに、ＲＰ服上に装着された標準Ｈｐ（１０）線量計に補正率を適用するように、または２つのＨｐ（１０）線量計、つまりＲＰ服の上に装着された一方と、その下に装着されたもう一方とを結合するアルゴリズムの使用のように、異なる方法論が実効線量の推定を提案されているが、可能性のある全ての被ばく条件下における実効線量の良好な推定を提供する困難なタスクが残る。理論的に、２つの線量計を装着することは、より良好な結果を与えるが、これは、費用効果が低く、使用上の問題を作り出し得る。
図２は、鉛エプロンの上に装着されているものと類似の条件下の、及び鉛エプロンの下に装着されているものと類似の条件下の模擬ＨＰ（１０）線量計によって受容された線量の線質依存性及び角度依存性を例示する。０．５ｍｍの鉛シールドの下に配置された模擬Ｈｐ（１０）線量計Ｈｕの応答は、広いエネルギー範囲に亘るシールドの強い吸収を示し、放射線防護服の放射線防護効果を示す。０．５ｍｍの鉛シールドの上に配置された模擬Ｈｐ（１０）線量計Ｈｏの応答がまた、後方散乱効果に依る線量応答の約８８ｋｅＶを超える鉛Ｋ端スペクトル領域における明確な増大を示すことに留意すべきである。
Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｄｏｓｉｍｅｔｒｙ， ｖｏｌ． １３１（１）における、Ｊａｅｒｖｉｎｅｎらによる刊行物、「Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ ｄｏｓｉｍｅｔｒｙ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｆｏｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｄｏｓｅ ｉｎ ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎａｌ ｄｏｓｉｍｅｔｒｙ ｏｆ ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒａｄｉｏｌｏｇｙ ｓｔａｆｆ」において、当分野で知られる種々の単一線量測定及び双線量測定アルゴリズムが、説明される。
当分野で知られる単一線量測定（ＳＤ）アプローチにおいて、実効線量ＤＳＤは、補正率γを放射線防護服の上に装着されたＨＰ（１０）線量計によって記録される線量ＨＯＶＥＲに適用することによって、例えば、ＤＳＤ＝ＨＯＶＥＲ／γによって得られる。Ｊａｅｒｖｉｎｅｎらは、類似の被ばく条件下、ならびに鉛エプロン及び防護甲状腺シールドの両方を備える、類似の放射線防護措置を使用する人に対する実効線量を推定することについて、当分野において知られる異なる単一線量測定アルゴリズムに対応する５〜３３の補正率γについての値を報告している。
当分野で知られる双線量測定（ＤＤ）アプローチにおいて、２つのＨｐ（１０）線量計、つまりＲＰ服の上に装着された一方、及びその下に装着されたもう一方からの線量を結合するアルゴリズムが、実効線量ＤＤＤ、例えば、ＤＤＤ＝ａ×Ｈｕｎｄｅｒ＋ｂ×Ｈｏｖｅｒを計算するために使用される。Ｊａｅｒｖｉｎｅｎらは、当分野において知られる異なる双線量測定アルゴリズムに対応し、また鉛エプロン及び防護甲状腺シールドの両方を着用する労働者の実効線量推定に関する、それぞれ０．５〜１．６４及び０．０１７〜０．１に変わるパラメータａ及びｂについての値を報告した。
本発明の実施形態の目的は、電離放射線への外部被ばくに依る、放射線防護服を着用している人によって受容される実効線量の推定についての良好かつ効率的な手段及び方法を提供することである。
本発明の実施形態の利点は、放射線防護服を着用している人の実効線量が、効率的かつ正確に推定され得ることである。例えば、インターベンショナルラジオロジー及び／またはインターベンショナルカーディオロジーにおいて働いている医療スタッフを表すそれぞれの被ばく条件下の鉛または鉛同等物エプロン、及び甲状腺シールドを着用している人の実効線量は、推定の元となる実際の実効線量の４０％〜１６０％の推定範囲内、またはさらに実際の実効線量の５０％〜１５０％の推定範囲内で推定可能であり、あるいはさらに５０％未満の過小推定幅及び５０％未満の過大推定幅を有する本発明の実施形態によって推定され得る。
このような推定幅は、非常に広いように見え得るが、本発明の実施形態は、例えば、インターベンショナルラジオロジー及び／またはインターベンショナルカーディオロジーにおいて被るものに類似する広い範囲の電離放射線被ばく条件下の最大限の不確実性に対して逆関係であるように、放射線防護服を着用している人に対する実効線量推定の正確さを実現し、これは、単一線量計データ記録に基づく先行技術の推定方法を含むとともに複数線量計データ記録に基づく先行技術の方法を含む、個人線量測定に基づく実効線量推定用の先行技術の方法論の大部分よりも良好、またさらに全てのものよりも良好であり得る。
本発明の実施形態の利点は、線量応答特性、例えば、線量記録の線質依存性及び／または角度依存性が、インターベンショナルラジオロジー及びインターベンショナルカーディオロジーにおいて働く医療スタッフのそれぞれの被ばく条件、例えば、それぞれの放射線場の下、放射線防護服、例えば、放射線防護エプロン及び／または甲状腺シールド襟を着用している人の実効線量のものに類似するような手法において設計された線量計によって収集された測定値から、実効線量推定が得られ得ることである。
本発明の実施形態の利点は、ＩＲ／ＩＣにおいて働く医療スタッフの実効線量監視用に適した受動的個人全身線量計が提供されることである。
本発明の実施形態の利点は、人の実効線量が、所定の単一場所において身体上に装着された個人線量計によって監視され得ることである。
本発明の実施形態の利点は、実施形態による線量計が、例えば、実質的に機械的に分離されるが、一方で、実効線量の推定に対し、使用において所定の空間的構成に配列される所定の数個の線量測定機器の使用と対照的に、単一機器において実装可能なことである。このため、本発明の実施形態の利点は、実効線量を推定するために組み合わせて使用される一式の線量計における線量計を置き違えるリスクが低減され得ることである。さらに本発明の実施形態の利点は、一式の線量計の不正確な相対位置に依るか、またはこのような一式における線量計の不注意な交換に依る推定エラーが回避されることである。
上記の目的は、本発明による方法及び機器によって実現される。
第１の態様において、本発明は、放射線防護服を着用している成人の実効線量を推定する個人放射線量計（personal radiation dosimeter）に関する。個人放射線量計は、例えば、構造的支持要素の背面、例えば、平坦背面が成人の身体に向かって面し、構造的支持要素の正面、例えば、平坦正面が成人の身体の外方に面するように（または身体からは離れた方向から面するように）、着用中に放射線防護服の外面に取り付くように適合された構造的支持要素(structural support element)を備える。個人線量計はまた、構造的支持要素上に取り付けられているか、またはその中に収容されている少なくとも２つの電離放射線検出器（ionizing radiation detector）を備える。各電離放射線検出器は、実質的に異なる線量応答、例えば、光子エネルギー、及び基準方向に対する放射線の入射角の関数として異なる線量応答を有する、電離放射線検出器を有する。この基準方向は、正面から背面に向けられており、これらの面のいずれかまたは両方に直交し得る。
少なくとも２つの電離放射線検出器の線量応答の所定の線形結合（predetermined linear combination）は、複数の基準被ばく条件の各々において成人によって受容される実効線量の４０％〜１６０％の範囲における推定に対応する。
複数の基準被ばく条件は、少なくとも、基準方向に伝播する実質的平面光子波（substantially planar photon wave）への被ばく、基準方向と４５°の角度をなす方向に沿って伝播する実質的平面光子波への被ばく、及び基準方向と６０°の角度をなす方向に沿って伝播する実質的平面光子波への被ばくを含む。平面光子波の各々は、
ａ）８０ｋＶのピークＸ線管電圧（peak X-ray tube voltage）によって得られ、０．５０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされたＸ線線質（またはＸ線放射線質、Ｘ-ray radiation quality）であって、ＩＳＯ４０３７−１標準(ISO 4037-1 standard)によって定義(または規定)されている広いＸ線スペクトルＷ−８０に対応する、Ｘ線線質と、
ｂ）６０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．６０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされたＸ線線質であって、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている狭いＸ線スペクトルＮ−６０に対応する、Ｘ線線質と、
ｃ）６０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．３０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされたＸ線線質であって、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている広いＸ線スペクトルＷ−６０に対応する、Ｘ線線質と、
のうちの１つに対応するエネルギー分布を有する。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、放射線防護服は、放射線防護エプロン及び放射線防護甲状腺シールドを備え得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、少なくとも２つの電離放射線検出器の第１の電離放射線検出器の線量応答は、２０ｋｅＶ〜３０ｋｅＶの範囲の光子エネルギーを有する入射光子放射線に関して、少なくとも２つの電離放射線検出器の第２の電離放射線検出器の線量応答よりも少なくとも５倍高いものであり得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、第１の電離放射線検出器の線量応答は、７５ｋｅＶ〜８５ｋｅＶの範囲の光子エネルギーを有する入射光子放射線に関して、第２の電離放射線検出器の線量応答よりも３倍未満高いものであり得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、第１の電離放射線検出器（５）の空気カーマ１単位あたりの線量応答は、０°から少なくとも６０°の角度の範囲に亘る基準方向に対する入射角から実質的に独立し得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、基準方向に沿って伝播する８０ｋｅＶの入射光子放射線に対する第２の電離放射線検出器の空気カーマ１単位あたりの線量応答は、基準方向に沿って伝播する６０ｋｅＶの入射光子放射線に対する第２の電離放射線検出器の空気カーマ１単位あたりの線量応答の２．０倍以上であり得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、基準方向に沿って伝播する８０ｋｅＶの入射光子放射線に対する第２の電離放射線検出器の空気カーマ１単位あたりの線量応答は、基準方向に沿って伝播する１００ｋｅＶの入射光子放射線に対する第２の電離放射線検出器の空気カーマ１単位あたりの線量応答の１．４倍以上であり得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、基準方向に対して６０°の角度をなす方向において伝播する８０ｋｅＶの入射光子放射線に対する第２の電離放射線検出器の空気カーマ１単位あたりの線量応答は、基準方向に対して６０°の角度をなす方向において伝播する１００ｋｅＶの入射光子放射線に対する第２の電離放射線検出器の空気カーマ１単位あたりの線量応答の１．５倍未満であり得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、各電離放射線検出器は、感放射線要素（radiation sensitive element）、ならびに光子エネルギー及び／または入射角に依存する様式で感放射線要素における放射線入射をフィルタリングする放射線フィルタを備え得る。感放射線要素及び／または放射線フィルタは、その異なる線量応答を得るために、各電離放射線検出器によって異なり得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、感放射線要素は、熱ルミネセンス検出器、ラジオフォトルミネセンス検出器、及び／若しくは光刺激ルミネセンス検出器を備え得る、または別の種類の受動的放射線検出器を備え得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、感放射線要素は、能動的放射線検出器、例えば、ダイオード検出器及び／または直接イオン蓄積（ＤＩＳ）検出器を備え得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、少なくとも２つの電離放射線検出器の第１の電離放射線検出器のフィルタは、０．２０〜０．６０の範囲の透過率係数によって２０ｋｅＶ〜４０ｋｅＶの範囲の光子エネルギーを有する光子放射線を減衰させるように適合され得る。透過率係数は、入射光子放射線の強度に対するフィルタを通過した後の減衰された光子放射線の強度の比率として定義され得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、第１の電離放射線検出器のフィルタは、プラスチックポリマー材料を含み得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、少なくとも２つの電離放射線検出器の第２の電離放射線検出器のフィルタは、例えば、放射線防護服を通る光子エネルギーの関数として光子放射線の透過率に対し、実質的に比例する光子エネルギーの関数として、光子放射線の透過率を得るために、基準方向に沿って伝播する光子放射線を減衰させるように適合され得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、第２の電離放射線検出器のフィルタは、基準方向に沿って伝播し、０．０２〜０．２５の範囲の透過率係数によって５０ｋｅＶ〜６０ｋｅＶの範囲のエネルギーを有するように適合され得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、第２の電離放射線検出器のフィルタは、基準方向に沿って伝播する光子放射線を感放射線要素に衝突する前に減衰させる第１のフィルタリング要素、及び基準方向と４５°〜８０°の範囲である角度をなす方向に沿って伝播する光子放射線を減衰させる第２のフィルタリング要素を備え得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計において、構造的支持要素は、背面によって支持されているか、または背面の少なくとも一部を形成する、後方散乱フィルタを備え得る。この後方散乱フィルタは、構造的支持要素が放射線防護服の外面に取り付けられたときに、放射線防護服によって少なくとも２つの電離放射線検出器に向かって後方散乱される放射線を減衰させるように適合され得る。
第２の態様において、本発明はまた、本発明の第１の態様の実施形態による個人放射線量計を備える個人放射線量測定システムに関する。システムはさらに、個人放射線量計を読み出す読取器を備える。読取器は、少なくとも２つの電離放射線検出器の各々によって収集された線量を表す値を特定するように適合されている。システムはまた、その値の所定の線形結合を計算することによって、個人放射線量計によって記録された実効線量を推定するように構成された、例えば、適合された及び／またはプログラムされた処理機器（または処理デバイス、processing device）を備える。
本発明の実施形態による個人放射線量測定システムにおいて、処理機器は、実効線量推定を得るために値の所定の線形結合を計算するように適合され、この実効線量推定は、この後に定義されるＮ−１００に対応するエネルギー分布を有し、基準方向に沿って伝播する、線量計上に衝突した平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答を有し、これは、この後に定義されるＮ−８０に対応するエネルギー分布を有する平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答の１．２倍以上であり得る。
本発明の実施形態による個人放射線量測定システムにおいて、処理機器は、実効線量推定を得るために値の所定の線形結合を計算するように適合され、この実効線量推定は、この後に定義されるＮ−１００に対応するエネルギー分布を有し、基準方向に沿って伝播する、線量計上に衝突した平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答を有し、これは、この後に定義されるＮ−１２０に対応するエネルギー分布を有し、基準方向に沿って伝播する、線量計上に衝突した平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答の１．１倍以上であり得る。
更なる態様において、本発明はまた、放射線防護服を着用する成人の実効線量を推定する個人放射線量測定方法に関する。方法は、少なくとも２つの電離放射線検出器の各々が、互いの電離放射線検出器から１０ｃｍ未満、例えば、５ｃｍ未満またはさらに３ｃｍ未満の距離において分離されるように、少なくとも２つの電離放射線検出器を着用中の放射線防護服の外面に位置付けることを含む。少なくとも２つの電離放射線検出器は、光子エネルギー、及び基準方向に対する放射線の入射角の関数として実質的に異なる線量応答を有する。この基準方向は、成人の身体の方に向けられ、例えば、身体に対する入射の前頭角に対応し得る。方法はさらに、これらの電離放射線検出器によって電離放射線を検出することを含む。
方法はまた、少なくとも２つの電離放射線検出器の各々によって収集された線量を表す値を特定することを含む。方法はさらに、その値の所定の線形結合を計算することによって、成人によって受容される実効線量を推定することを含む。この少なくとも２つの電離放射線検出器の線量応答の所定の線形結合は、複数の基準被ばく条件の各々において成人によって受容される実効線量の４０％〜１６０％の範囲における推定に対応する。
複数の基準被ばく条件は、少なくとも、基準方向に伝播する実質的平面光子波への被ばく、基準方向と４５°の角度をなす方向に沿って伝播する実質的平面光子波への被ばく、及び基準方向と６０°の角度をなす方向に沿って伝播する実質的平面光子波への被ばくを含む。平面光子波の各々は、
８０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．５０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされ、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている広いＸ線スペクトルＷ−８０に対応するＸ線線質と、
６０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．６０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされ、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている狭いＸ線スペクトルＮ−６０に対応するＸ線線質と、
６０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．３０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされ、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている広いＸ線スペクトルＷ−６０に対応するＸ線線質と、
のうちの１つに対応するエネルギー分布を有する。
本発明の実施形態による方法において、値の所定の線形結合を計算することは、この後に定義されるＮ−１００に対応するエネルギー分布を有し、基準方向に沿って伝播する、検出器上に衝突した平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答であって、この後に定義されるＮ−１２０に対応するエネルギー分布を有し、基準方向に沿って伝播する、検出器上に衝突した平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答の１．１倍以上である、線量応答を有する実効線量の推量を計算することを含み得る。
本発明の特定の及び好ましい態様は、添付する独立及び従属請求項において提示される。従属請求項からの特徴は、請求項に明白に提示されるのみならず、適宜、独立請求項の特徴及び他の従属請求項の特徴と組み合わされ得る。
本発明のこれらの及び他の態様は、この後に説明される実施形態の参照により明らかにかつ明瞭になるであろう。
図面において、データは、グラフによって表示され、データ点は、視覚化の目的のみのために線によって繋がれ、したがって、実際の測定値、または指示データ点、例えば、印付けられた線分の端点の間のこのような線上の中間点におけるそれぞれの値に正確に対応し得ない。
当分野において知られる、ＩＣＲＰ勧告７４によって設定された標準による、及び熱ルミネセンス検出器に基づいてＨｐ（１０）を測定するように適合される個人線量計の模擬モデルに対する、個人線量当量Ｈｐ（１０）の自由空気中の空気カーマあたりの線量応答の一般的な線質依存性及び角度依存性を示す。 当分野において知られる、０．５ｍｍの鉛シールドの上及び下にそれぞれ配置されたときの模擬されたＨｐ（１０）線量計によって受容された空気カーマあたりの線量応答のエネルギー及び角度依存性を例示する。 本発明の実施形態による個人放射線量計を示す。 成人によって着用された放射線防護服に取り付けられることで、このヒトによって受容される電離放射線の実効線量を監視するときの本発明の実施形態による個人放射線量計を示す。 それぞれ１５個の異なるＸ線線質スペクトルを有する０°の入射角による一方向光子ビームへの被ばくに関して、実効線量に対する４０％〜１６０％の範囲に対応する、本発明の実施形態による線量計の自由空気中の入射空気カーマあたりの線量応答（Ｄｄｏｓｉｍｅｔｅｒ／Ｋａｉｒ）に対する最大境界及び最小境界を示す。 身体の横断面または矢状断面のいずれかに平行であり、異なるＸ線線質スペクトルを有する−６０°〜６０°の入射角による一方向光子ビームへの被ばくに関して、実効線量に対する４０％〜１６０％の範囲に対応する、本発明の実施形態による線量計の自由空気中の入射空気カーマあたりの線量応答（Ｄｄｏｓｉｍｅｔｅｒ／Ｋａｉｒ）に対する最大境界及び最小境界を示す。 光子エネルギー及び入射角の関数として、本発明の実施形態による線量計における第１の電離放射線検出器の自由空気中の空気カーマ１単位あたりの代表的な線量応答を示す。 光子エネルギー及び入射角の関数として、本発明の実施形態による線量計における第２の電離放射線検出器の自由空気中の空気カーマ１単位あたりの代表的な線量応答を示す。 異なる標準光子放射線質に対する、及び異なる入射角に対する、本発明の実施形態による線量計における第１の電離放射線検出器の自由空気中の空気カーマ１単位あたりの代表的な線量応答を示す。 異なる標準光子放射線質に対する、及び異なる入射角に対する、本発明の実施形態による線量計における第２の電離放射線検出器の自由空気中の空気カーマ１単位あたりの代表的な線量応答を示す。 本発明の実施形態による個人放射線量測定システムを示す。 本発明の実施形態を例示するために、ＩＣＲＰ勧告１１０で定義されている、数学的に定義された鉛エプロン及び甲状腺襟付きのＩＣＲＰ標準計算男性ファントムを示す。 本発明の実施形態を例示するために、＋６０°〜０°〜−６０°の入射角φを有する身体の横断面に平行である、実効線量を計算するために使用される光子ビームの角度変形例を示す。 本発明の実施形態を例示するために、＋６０°〜０°（ＡＰ）〜−６０°の入射角θを有する身体の矢状断面に平行である、実効線量を計算するために使用される光子ビームの角度変形例を示す。 本発明の実施形態を例示するために提供される、異なる光子ビーム放射線質に対する、及び身体の右側から来る身体の横断面に平行な光子ビームに対応する入射角に対する、入射空気カーマあたりの放射線防護鉛服による実効線量の係数を示す。 本発明の実施形態を例示するために提供される、異なる光子ビーム放射線質に対する、及び身体の左側から来る身体の横断面に平行な光子ビームに対応する入射角に対する、入射空気カーマあたりの放射線防護鉛服による実効線量の係数を示す。 本発明の実施形態を例示するために提供される、異なる光子ビーム放射線質に対する、及び身体に対して上から来る正の角を有する身体の矢状断面に平行な光子ビームに対応する入射角に対する、入射空気カーマあたりの放射線防護鉛服による実効線量の係数を示す。 本発明の実施形態を例示するために提供される、異なる光子ビーム放射線質に対する、及び身体に対して下から来る正の角を有する身体の矢状断面に平行な光子ビームに対応する入射角に対する、入射空気カーマあたりの放射線防護鉛服による実効線量の係数を示す。 エプロンの上と同様の条件及びエプロンの下と同様の条件に対する、当分野において知られるＨｐ（１０）線量計の線量応答のエネルギー及び角度依存性を特定するシミュレーションモデルを示す。 エプロンの上と同様の条件及びエプロンの下と同様の条件における、当分野において知られるＨｐ（１０）線量計の異なるＸ線線質及び入射角に対する、空気カーマあたりの模擬された線量応答を示す。 先行技術の方法に対する本発明の実施形態の性能を例示するために、Ｈｕｙｓｋｅｎｓらによって提案された単一線量計補正率により得られた線量と、身体の横断面に平行な光子に依る放射線防護服による実効線量との間の比率を示す。 先行技術の方法に対する本発明の実施形態の性能を例示するために、Ｈｕｙｓｋｅｎｓらによって提案された単一線量計補正率により得られた線量と、身体の矢状断面に平行な光子に依る放射線防護服による実効線量との間の比率を示す。 先行技術の方法に対する本発明の実施形態の性能を例示するために、Ｒｏｓｅｎｓｔｅｉｎ及びＷｅｂｓｔｅｒによって提案された双線量計アルゴリズムにより得られた線量と、身体の横断面に平行な光子に依る放射線防護服による実効線量との間の比率を示す。 先行技術の方法に対する本発明の実施形態の性能を例示するために、Ｒｏｓｅｎｓｔｅｉｎ及びＷｅｂｓｔｅｒによって提案された双線量計アルゴリズムにより得られた線量と、身体の矢状断面に平行な光子に依る放射線防護服による実効線量との間の比率を示す。 先行技術の方法に対する本発明の実施形態の性能を例示するために、Ｃｌｅｒｉｎｘらによって提案された双線量計アルゴリズムにより得られた線量と、身体の横断面に平行な光子に依る放射線防護服による実効線量との間の比率を示す。 先行技術の方法に対する本発明の実施形態の性能を例示するために、Ｃｌｅｒｉｎｘらによって提案された双線量計アルゴリズムにより得られた線量と、身体の矢状断面に平行な光子に依る放射線防護服による実効線量との間の比率を示す。 本発明の実施形態の態様を例示するために、２０〜１２０ｋｅＶのエネルギーを有する一方向単一エネルギー光子ビームに対する入射空気カーマあたりの異なる感放射線要素材料によって吸収された線量の線質依存性を示す。 本発明の実施形態による線量計の線量応答を特定するシミュレーションモデルを示す。 本発明の実施形態による代表的な線量計において使用するためのＬｉＦ：Ｍｇ，Ｔｉ ＴＬＤを含みフィルタ要素を伴う第２の検出器の幾何形状及び構成を示す。 本発明の実施形態による代表的な線量計において使用するためのＬｉＦ：Ｍｇ，Ｔｉ ＴＬＤを含みフィルタ要素を伴う第１の検出器の幾何形状及び構成を示す。 異なる標準放射線質スペクトル及び異なる入射角に関する、本発明の実施形態による代表的な線量計により得られた線量のエネルギー及び角度依存性を示す。 本発明の実施形態による、代表的な線量計における検出器の横断面及び矢状断面の対称幾何形状を例示する。 正の入射角を有する身体の横断面に平行な異なるＸ線線質を含む光子ビームに関して、放射線防護鉛服を着用中の模擬された擬人化ファントムの形式における、本発明の実施形態による代表的な線量計によって得られた実効線量推定と成人の実効線量との間の比率を示す。 負の入射角を有する身体の横断面に平行な異なるＸ線線質を含む光子ビームに関して、放射線防護鉛服を着用中の模擬された擬人化ファントムの形式における、本発明の実施形態による代表的な線量計によって得られた実効線量推定と成人の実効線量との間の比率を示す。 正の入射角を有する身体の矢状断面に平行な異なるＸ線線質を含む光子ビームに関して、放射線防護鉛服を着用中の模擬された擬人化ファントムの形式における、本発明の実施形態による代表的な線量計によって得られた実効線量推定と成人の実効線量との間の比率を示す。 負の入射角を有する身体の矢状断面に平行な異なるＸ線線質を含む光子ビームに関して、放射線防護鉛服を着用中の模擬された擬人化ファントムの形式における、本発明の実施形態による代表的な線量計によって得られた実効線量推定と成人の実効線量との間の比率を示す。 本発明の実施形態の特性を例示するための比較例として提供される、異なるＸ線線質及び異なる入射角を含む光子ビームに関して、放射線防護鉛服を着用中の模擬された擬人化ファントムの形式における、ＲＰＬガラス形式感放射線検出器を使用する代表的な線量計によって得られた実効線量推定と成人の実効線量との間の比率を例示する。 負の入射角を有する身体の矢状断面に平行な異なるＸ線線質を含む光子ビームに関して、放射線防護鉛服を着用中の模擬された擬人化ファントムの形式における、本発明の実施形態による別の代表的な線量計によって得られた実効線量推定と成人の実効線量との間の比率を示す。
図面は、単に概略であり、非限定的である。図面において、要素のいくつかのサイズは、例示的目的のために誇張され実際の縮尺で描かれていないことがある。
請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
異なる図面において、同一参照符号は、同一または類似要素を参照する。
本発明は、特定の実施形態に対して一定の図面を参照して説明されることになるが、本発明は、これに限定されるものではなく、請求項によってのみ限定される。説明される図面は、単に概略であり、非限定的である。図面において、要素のいくつかのサイズは、例示的目的のために誇張され実際の縮尺で描かれていないことがある。寸法及び相対寸法は、本発明の実施のための実際の縮図に対応していない。
さらに、説明及び請求項における第１の、第２の等の用語は、類似要素間の区別のために使用され、時間的、空間的、格付けまたは任意の他の様式のいずれかの順序を説明するわけではない。そのように使用される用語が、適当な状況下で置き替え可能であり、本明細書において説明される発明の実施形態が、本明細書において説明されるか、または例示された以外の他の順番において実施可能であることが理解されるべきである。
さらに、説明及び請求項における頂部、下等の用語は、説明の目的のために使用され、相対位置を説明するわけではない。そのように使用される用語が、適当な状況下で置き替え可能であり、本明細書において説明される発明の実施形態が、本明細書において説明されるか、または例示された以外の他の方向付けにおいて実施可能であることが理解されるべきである。
請求項において使用される「備える」の用語は、その後に列記される手段に限定されるものとして解釈されるべきではなく、他の要素またはステップを除外しないことに注意すべきである。したがって、参照される、記載された特徴、完成体、ステップまたは構成要素の存在を特定するものとして解釈されるが、１つ以上の特徴、完成体、ステップまたは構成要素、あるいはそれらのグループの存在または追加を排除しない。したがって、「手段Ａ及びＢを備える機器」の表現の範囲は、構成要素Ａ及びＢのみからなる機器に限定されるべきではない。それは、本発明に対して、単に機器の関連構成要素がＡ及びＢであることを意味する。
この明細書を通して「一実施形態」または「実施形態」の参照は、実施形態に関して説明される特定の特徴、構造または性質が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、この明細書を通して種々の位置における「一実施形態において」または「実施形態において」の語句の出現は、同一実施形態への全ての参照であるというわけではないが、そうであってもよい。さらに、特定の特徴、構造または性質は、１つ以上の実施形態において、この開示から当業者にとって明らかであろうように、任意の適切な様式によって組み合わせられ得る。
同様に、本発明の代表的な実施形態の説明において、本発明の種々の特徴が、開示の合理化及び種々の発明の態様のうちの１つ以上の理解における補助の目的のために、単一の実施形態、図、またはその説明において一緒にグループ化されることがある。この開示の方法は、しかしながら、請求項に挙げられた発明が、各請求項において明確に列挙されるよりも多くの特徴を必要する意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、後続するクレームが反映するように、発明の態様は、単一の前述の開示された実施形態の全ての特徴よりも少ない中にある。したがって、詳細な説明に続く請求項は、この詳細な説明内に本明細書によって明確に組み込まれ、この発明の別個の実施形態として単独で成り立つ各請求項を含む。
さらに、本明細書において説明されるいくつかの実施形態は、当業者によって理解されるように、いくつかの特徴を含むが、他の実施形態に含まれる他の特徴を含まない一方で、異なる実施形態の特徴の組み合わせが本発明の範囲内であることを意味し、異なる実施形態を形成する。例えば、後続する請求項において、任意の請求項に挙げられた実施形態が、任意の組み合わせにおいて使用され得る。
本明細書に提供される説明において、多数の特定の詳細が明らかにされる。しかしながら、本発明の実施形態が、これらの特定の詳細なしで実施され得ることが理解される。他の実例において、公知の方法、構造及び技術は、この説明の理解が不明瞭にならないために詳細に示されていない。
本発明の実施形態において参照が「個人全身線量計」または「個人線量計」に対してなされるが、これは、全身線量、例えば、実効線量を推定するために適切な個人線量計を特に意味する。
本発明の実施形態において参照が個人全身線量または実効線量に対してなされるが、これは、身体の複数の所定の組織及び器官における等価線量の組織加重和を意味する。つまり、実効線量は、全体として身体によって受容された電離放射線の量の確率的な健康リスクを表すものである。したがって、実効線量は、電離放射線に対する所定の身体部の各々の特定の感度を考慮する。したがって、実効線量は、２００７年のＩＣＲＰ１０３詳述における実効線量Ｅを参照し得るが、例えば、１９９０年のＩＣＲＰ６０、または１９７７年のＩＣＲＰ２６によって定義されている、等価線量の組織加重和に類似するものをまた参照し得る。同様に、本発明の実施形態における実効線量の参照はまた、例えば米国ＮＲＣ規制１０ＣＦＲ２０ １００３において参照される実効線量等価物ＨＥを参照し得る。
第１の態様において、本発明は、本発明は、放射線防護服を着用している成人、例えば、放射線防護衣服を着用している成人利用者の実効線量を推定する個人放射線量計に関する。線量計は、着用中に放射線防護服に取り付けるための構造的支持要素と、エネルギー及び基準方向に対する入射角の関数として異なる線量応答を有する少なくとも２つの電離放射線検出器を備える。検出器の線量応答の所定の線形結合が、基準方向、基準方向と４５°の角度、基準方向と６０°の角度に沿ったそれぞれの平面光子波を含む複数の基準被ばくの各々における成人によって受容される実効線量の４０％〜１６０％の範囲の推定に対応し、各平面波は、
８０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．５０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされ、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている広いＸ線スペクトルＷ−８０に対応するＸ線線質と、
６０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．６０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされ、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている狭いＸ線スペクトルＮ−６０に対応するＸ線線質と、
６０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．３０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされ、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている広いＸ線スペクトルＷ−６０に対応するＸ線線質と、
のうちの１つに対応するエネルギー分布を有する。
例えば、これらの平面光子波の各々は、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されているＷ−８０線質に対応するエネルギー分布を有し得る。
したがって、本発明の実施形態による線量計は、例えば、インターベンショナルラジオロジー及びインターベンショナルカーディオロジーにおいて働いている医療スタッフを表す被ばく条件下における、＋６０％以下の過大推定及び−６０％以上の過小推定を含む、甲状腺襟を有する鉛エプロンのような放射線防護服を着用している人の実効線量を推定するために使用され得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計は、少なくとも１つの放射線防護服、例えば、エプロンの形式のものを着用している医療スタッフの実効線量、例えば、インターベンショナルラジオロジーまたはインターベンショナルカーディオロジーにおける職務を行っている間に受容する電離放射線の実効線量を推定するために特に適切であり得る。本発明の実施形態による個人放射線量計は、放射線防護エプロン、例えば、鉛エプロン及び甲状腺シールドを着用している人の実効線量を推定するために特に適切であり、この実効線量は、インターベンショナルラジオロジー及びインターベンショナルカーディオロジーにおいて働いている医療スタッフを表す被ばく条件下で受容される放射線の量に対応し得る。特に、個人放射線量計は、６０％以下の過大推定及び６０％以下の過小推定を有するこのような典型的照射条件下における、例えば、実効線量推定が４０％〜１６０％の範囲内である、例えば、その範囲が５０％〜１５０％である、被ばくのこのような典型的条件下における実効線量を推定するために適切であり得る。
例えば、少なくとも２つの電離放射線検出器が、基準方向、基準方向と４５°の角度及び基準方向と６０°の角度に沿ったそれぞれの平面光子波被ばくを含み、各平面波がＩＳＯ４０３７−１によって定義されているＷ−８０線質に対応するエネルギー分布を有する、複数の基準被ばくの各々において成人によって受容される実効線量の４０％〜１６０％の範囲の推定に検出器の線量応答の所定の線形結合が対応するように、例えば、形式及び構成において適合され得る、例えば、空間的幾何形状及び材料組成において適合され得るように、構成され得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計１が、図３に示される。この個人放射線量計１は、例えば、図４に例示されるように、放射線防護服を着用している成人１２の実効線量を推定するように特に適合される。実効線量は、成人１２の身体において預託された外部放射線の量に対応する放射線実効線量であり得る。外部放射線は、成人１２の身体の外側の放射源に由来する放射線を意味し得る。この外部放射線は、光子放射線、例えば、２００ｋｅＶ未満の光子エネルギーを含むか、またはこれからなる光子放射線、例えば、１５０ｋｅＶ未満、またはさらに１００ｋｅＶ未満のエネルギーを有する光子から実質的になる光子放射線を例えば含み得る。外部放射線は、例えば、患者の身体に対応する、低原子番号（Ｚ）材料から実質的になる容量において、例えば、２００ｋｅＶ未満のピークエネルギーを有するＸ線管のようなＸ線医用撮像で使用されるＸ線発生器によって得ることができる一次放射線質の散乱によって例えば生成される、散乱放射線を例えば含み得る。
放射線防護服は、所定の身体部用の放射線シールドとして働き、例えば、放射線防護服は、甲状腺シールド襟を含むか、または含まないエプロンであり得る。放射線防護服は、放射線防護エプロン１１及び放射線防護甲状腺シールド１３を例えば備える。
放射線防護服は、鉛または別の強固な放射線吸収体、例えば、Ｘ線放射を減衰させる異なるより高度な減衰材料または複合材料を含み得る、病院エプロンの形状を有する放射線防護エプロンを備え得る。放射線防護エプロンは、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲の鉛の厚み、または鉛等価物の厚み、例えば、０．５ｍｍ、０．３５ｍｍ、０．４７５ｍｍ、０．４２ｍｍ、０．２５ｍｍまたは０．２ｍｍの鉛の厚み、または鉛等価物の厚みを例えば有する。鉛等価物は、記載した厚みを有する鉛の層によって吸収されることになる断片と等価である、そこに入射する電離放射線の断片を減衰させる放射線防護エプロンを意味し得る。
したがって、生命の維持に重要な器官の電離放射線への被ばくが、低減され得る。放射線防護服はまた、例えば、鉛または別の強固な放射線吸収体を含む、着用中に甲状腺の電離放射線への被ばくを低減する甲状腺襟を備える。放射線防護服は、放射線防護エプロン及び甲状腺シールド襟の組み合わせを備え得る。ただし、放射線防護服はまた、代替的または追加的に、所定の身体部の放射線被ばくを低減するように特に適合された他の着用品、例えば、目を防護する放射線防護ゴーグルまたは生殖腺を防護する放射線防護ベルトを備え得る。
線量計は、複数の線量関連量を記録するように適合されていることによって実効線量を推定するように適合され、このため成人の実効線量は、これらの量を考慮して計算され得る。線量計は、線量の推定において放射線防護服の放射線防護効果を特に考慮することによって実効線量を推定するように適合され、例えば、線量計は、線量計と組み合わせて着用される放射線防護服の所定の放射線防護特性を考慮して成人の実効線量の計算を可能にするように、特に構成され得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計１は、構造的支持要素２、例えば、ハウジングまたは容器、支持プレートまたは支持フレームを備える。構造的支持要素２は、閉じられた、閉じられさらに可逆的に開放可能であるか、または開いた箱であるか、あるいはさらに実質的に２次元、例えば、平面であってもよい。構造的支持要素２は、使用時に単独に接続される要素であり、例えば、放射線防護服を着用している人の実効線量を監視するために放射線防護服に取り付けられるときに少なくとも単独に接続され得る。
構造的支持要素２は、着用中に放射線防護服の外面に取り付けるように適合される。例えば、構造的支持要素は、服に取り付くためのクリップを備え得るか、または他の締結手段を備え得る。放射線防護服の外面は、着用されている間に着用者に対して外を向く、服の表面を意味する。これに代えて、構造的支持要素は、放射線防護服上に置かれたか、またはさもなければ提供されたポケット内にぴったり入るような寸法とされることによって、放射線防護服の外面に取り付けるように適合され得る。
構造的支持要素２は、放射線防護服を着用している間に構造的支持要素２の背面７が成人の身体に向かって面し、構造的支持要素２の正面３が成人の身体の外方に面するように、着用中に放射線防護服の外面に取り付けるように適合される。
基準方向４が、例えば、線量計が着用中の放射線防護服に取り付けられるときに、成人の身体の前後軸に対応するように、正面から背面に定義される。この基準方向４は、例えば、背面に直交及び／または正面に直交し、正面から背面に向かって方向付けられ得る。基準方向はまた、例えば、電離放射線検出器５、６用のハウジングとして働く円筒対称構造的支持要素の場合において、構造的支持要素２の対称軸に対応し得る。基準方向は、構造的支持要素の主軸、例えば、矩形箱として形作られた構造的支持要素の頂点の方向に例えば対応し得る。
構造的支持要素は、例えば、実質的に曲がらないハウジングであり、例えば、このようなハウジング内に収容された検出器に機械的防護を提供するために、例えば、実質的に非弾性材料からなり得る。
したがって、本発明の実施形態による個人放射線量計は、単一容器またはハウジングを備え得る。例えば、被ばく中に追加の場所に配置される追加の線量計を必要とすることなく実効線量の良好な推定を提供するために、線量計が単独で放射線防護服の所定の場所に位置付けられ得ることが実施形態の利点である。したがって複数線量計の不正確な相対的位置付けに依る推定エラーが、好適に回避され得る。さらに、実施形態によるこのような線量計の使用は、複数線量計の読み取りに基づく実効線量推定方法に比べてより軽度な複雑さであり得る。これはまた、先行技術の実効線量推定において使用される一式における個々の線量計の不測の交換、これによる収集した測定値の無効化のリスク、及びこのような一式における線量計の１つを紛失するか、または忘れるリスクを低減する。
本発明による実施形態において、構造的支持要素２は、背面によって支持されるか、または背面７を形成するか、または背面７の一部を形成する後方散乱フィルタを備え得る。この後方散乱フィルタは、構造的支持要素２が放射線防護服の外面に取り付けられるときに、放射線防護服によって少なくとも２つの電離放射線検出器に向かって後方散乱される放射線を減衰させるように適合される。例えば、このような後方散乱フィルタは、プレートまたはプレート様要素を備え、銅からなり、例えば、後方散乱フィルタは、少なくとも１ｍｍの銅層を備え、例えば、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲、例えば、２ｍｍの厚みを有し得る。
実施形態による線量計１はまた、構造的支持要素２内に収容されたか、またはこれの表面に取り付けられた少なくとも２つの電離放射線検出器５、６を備える。これらの電離放射線検出器の各々は、他の電離放射線検出器とは異なる線量応答を有し、この線量応答は、光子エネルギーと、基準方向４に対する放射線の入射角と、に依存する関数として表される。
本発明の実施形態による線量計１において、各電離放射線検出器５、６は、感放射線要素と、光子エネルギー及び／または入射角に依存する様式によって感放射線要素上の放射線入射をフィルタリングする放射線フィルタと、を備える。感放射線要素及び／または放射線フィルタはさらに、各電離放射線検出器に対して、その異なる線量応答を得るために異なり得る。
例えば、感放射線要素は、少なくとも１つの受動的検出器を備え得る。例えば、感放射線要素は、例えば、ＬｉＦ：Ｍｇ，Ｔｉのようなフッ化リチウムを含む、熱ルミネセンス検出器（ＴＬＤ）を備え得る。感放射線要素、例えば、少なくとも１つの線量測定検出器は、例えば、Ａｌ２Ｏ３：Ｃのような酸化アルミニウム材料を含む、光刺激ルミネセンス検出器（ＯＳＬＤ）を備え得る。感放射線要素は、少なくとも１つのラジオフォトルミネセンス（ＲＰＬ）検出器、例えば、ラジオフォトルミネセンスガラス材料を備え得る。
代替的または追加的に、感放射線要素は、ダイオード検出器または直接イオン蓄積（ＤＩＳ）検出器のような、少なくとも１つの能動的検出器を備え得る。
少なくとも２つの電離放射線検出器５、６は、電離放射線検出器の線量応答の所定の線形結合が、成人によって受容される実効線量の推定に対応するように構成され、この実効線量の推定は、複数の基準被ばく条件の各々に対する実際の実効線量の４０％〜１６０％の範囲内の推定である。好ましくは、本発明による実施形態において、実効線量の推定は、複数の基準被ばく条件の各々に対する実際の実効線量の５０％〜１５０％の範囲内の推定である。
所定の線形結合が、例えば、単一線量計の単一支持要素内に収容されたか、またはこれに取り付けられた、単一線量計の検出器の検出器線量読み出し値に適用されることが留意されるべきである。先行技術の方法は、複数の線量計、例えば、使用中に放射線防護服の上に位置付けられた１つ、及び放射線防護服の下に位置付けられた１つから得られた線量読み出し値に線形結合を適用することが知られ得る。このため、先行技術の方法による１つのこのような線量計は、放射線防護服によって形成された素材の追加の層によって常にフィルタリングされる。単一線量計における異なる線量応答を有する少なくとも２つの検出器を提供することによって、本発明の実施形態により、種々の利点が提供される。これが、改善された使い易さ、ならびに低減された不正確さ及び誤配置のリスクを提供することは、明らかであろう。またこれが、製造、操作及び自動読み出しに関して利点を提供し得ることが明らかである。ただし、別の重要な利点として、少なくとも１つの追加の自由度が、線量計読み出し値によって得られた実効線量の推定を最適化するために使用され得ることが見出され得る。双線量測定の先行技術の方法において、１つの線量計は、線量計上に衝突する前の放射線防護服による放射線の減衰によって必然的に制限され得る応答を有するが、本発明の実施形態において、単一線量計の検出器は、より良好な実効線量推定を得るために、重度にフィルタリングされているようないくつかの線質を共有し得るにもかかわらず、異なる応答を有するように最適化され得る。
複数の基準被ばく条件は、例えば、図４において複数の矢印４によって示される基準方向４に伝播する平面光子波、例えば、一方向光子ビームへの被ばくを含む。さらに、この平面光子波は、０．５０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされたときの８０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得ることができるＸ線線質に対応するエネルギー分布を有する。このＸ線線質は、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている広いＸ線スペクトルＷ−８０に対応する。
複数の基準被ばく条件はまた、例えば、基準方向４に対して４５°の角度をなす方向に沿って伝播する平面光子波、例えば、一方向光子ビームを含む。例えば、４５°の角度は、成人の身体の左側に向かって４５°の角度でもよく、身体の右側に向かって４５°の角度でもよく、身体の下方向において４５°の角度でもよく、または身体の上方向において４５°の角度でもよい。さらに、この平面光子波は、上述のとおりに参照されるエネルギー分布、つまりＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている広いＸ線スペクトルＷ−８０に対応するＸ線線質を有する。
複数の基準被ばく条件はまた、例えば、基準方向４に対して６０°の角度をなす方向に沿って伝播する平面光子波、例えば、一方向光子ビームを含む。例えば、６０°の角度は、成人の身体の左側に向かって６０°の角度でもよく、身体の右側に向かって６０°の角度でもよく、身体の下方向において６０°の角度でもよく、または身体の上方向において６０°の角度でもよい。さらに、この平面光子波は、上述のとおりに参照されるエネルギー分布、つまりＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている広いＸ線スペクトルＷ−８０に対応するＸ線線質を有する。
これに加え、複数の基準被ばく条件は、例えば、他のビーム線質または他の入射角に対応する、他の被ばく条件を含み得る。例えば、Ｘ線質の以下の表が、ＩＳＯ４０３７−１によって定義されている狭い（Ｎ）及び広い（Ｗ）スペクトル系列及びＩＥＣ６１２６７によって定義されているＲＱＲ系列の基準被ばく条件の定義において使用され得る。これらの系列の最大エネルギーは、３０ｋｅＶ〜１２０ｋｅＶの範囲である。情報的目的のために作表された平均エネルギーは、ＩＰＥＭレポート７８に含有されるスペクトル発生器を使用することによって得ることができるＸ線スペクトルから計算され得る。
Figure 0006895896
例のように、本発明の実施形態は、これに限定されるものではないが、鉛基盤放射線防護エプロン及び甲状腺防護シールドを着用する成人人型モデルの実効線量が、上述のとおり説明された基準被ばく条件及び適切な基準条件の追加の範囲に関して、以下に論じられる。鉛基盤放射線防護エプロンの効果的な厚みは、０．５ｍｍのＰｂであったが、本発明の実施形態は、当分野において知られ得るか、または簡単な実験若しくはシミュレーションによって容易に得ることができ得るように、例えば、エネルギー及び入射角の関数として適切な基準線量値を適用することによって、異なる厚み、異なるエプロン組成及び異なる形式の放射線防護服をまた適用し得る。図５は、上述のとおり特定された４０％〜１６０％の範囲に対応する、１５個の異なるＸ線線質スペクトルの０°の入射角による一方向光子ビームへの被ばくに対する自由空気中の入射空気カーマあたりの線量計の線量応答（Ｄｄｏｓｉｍｅｔｅｒ／Ｋａｉｒ）について、最大境界及び最小境界を示す。
本発明の実施形態による線量計の線量応答、例えば、検出器読み出し値の所定の線形結合の出力は、例えば、上述のＸ線線質の１つを有する一方向光子ビームによる０°の幾何学的照射に関して、被ばくの同一条件に対する実効線量の値の±６０％内である。これは、基準条件が、線量計を使用している間に成人が遭遇する一般的な被ばく条件に十分に一般化され得る限り、実施形態による線量計１の実効線量の最大可能過大推定及び過小推定が、それぞれ、＋６０％及び−６０％であることを意味する。
実効線量に対する同一の最大境界及び最小境界が、身体の横断面または矢状断面のいずれかに平行な−６０°〜＋６０°の角度を有する光子ビームへの被ばくに関して、及び３０〜１２０ｋｅＶの最大エネルギーを有する異なるＸ線線質スペクトルに関して、図６に示される。角度ψは、身体の横断面に平行な光子ビームの入射角ψまたは身体の矢状断面に平行な光子ビームの入射角θのいずれかとして解釈され得る。
入射空気カーマ１単位あたりの実効線量の値が、０．５ｍｍの鉛放射線防護エプロン及び防護甲状腺シールドの形式の放射線防護服を着用している人の実効線量を推定する実施形態による線量計に関するこの例において、身体の横断面に平行であり入射角φを有する、異なる標準放射線質の一方向光子ビームに関して以下に作表される。負及び正の角度は、それぞれ、身体の左側及び右側から来る光子ビームに対応する。
Figure 0006895896
入射空気カーマ１単位あたりの実効線量の値が、０．５ｍｍの鉛放射線防護エプロン及び防護甲状腺シールドの形式の放射線防護服を着用している人の実効線量を推定する実施形態による線量計に関するこの例において、身体の矢状断面に平行であり入射角θを有する、異なる標準放射線質の一方向光子ビームに関して以下に作表される。負及び正の角度は、それぞれ、身体の下及び上から来る光子ビームに対応する。
Figure 0006895896
所定の線形結合は、実験的に特定される実効線量の４０％〜１６０％の範囲内の推定を得るために、線形結合における線量応答に対する加重係数の最小二乗フィット、または代替的な数値最適化に例えば対応し得る。例えば、物理的放射線防護服またはそのシミュレーションモデルを含む、物理的人型ファントムによる実験または数値的ヒト型ファントムモデルによるコンピュータシミュレーションが、線形結合によって推定される基準実効線量として、複数の基準被ばく条件の各々に対する実効線量値を特定するために使用され得る。
光子エネルギー及び放射線の入射角に依存する関数として異なる線量応答を有する少なくとも２つの電離放射線検出器の使用の利点は、いくつかの典型的照射条件に対する厳格な推定境界内における、放射線防護服を着用している成人の実効線量を推定する電離放射線検出器の線量応答の線形結合を得ることができることである。
光子エネルギー及び入射角の関数として線量応答における十分な変形例を導入することによって、例えば、簡単な試行錯誤によって、及び十分に多いいくつかの検出器を許容することによって、線量読み出し値の線形結合が、生成され、実効線量の良好な推定を提供し得る。
さらに、本発明の特定の実施形態は、さらに以下に説明されるようにエネルギー及び入射角の関数としての線量応答の選択によって、わずか２つの検出器を好適に備え得る。それにもかかわらず、２つ以上の検出器を追加することが、例えば、より高度な材料及び読み出しコストにおいて、実効線量推定をさらに改善し得ることが当業者にとって明らかであろう。
本発明による実施形態において、少なくとも２つの電離放射線のうちの第１の電離放射線検出器５の線量応答は、２０ｋｅＶ〜４０ｋｅＶの範囲の光子エネルギーを有する入射光子放射線、例えば、この範囲のエネルギーを有し基準方向４に沿った平面光子波に関して、少なくとも２つの電離放射線検出器のうちの第２の電離放射線検出器６の線量応答よりも少なくとも５倍高いものであり得る。さらに、第１の電離放射線検出器５の線量応答は、７５ｋｅＶ〜８５ｋｅＶの範囲内の光子エネルギーを有する入射光子放射線、例えば、このエネルギー分布を有し基準方向４に沿って伝播する平面光子波に関して、第２の電離放射線検出器６の線量応答よりも３倍未満高いものであり得る。したがって、第１の電離放射線検出器は、Ｘ線エネルギーのより低い範囲において第２の電離放射線よりも感度が高く、一方で第２の電離放射線検出器の応答は、より低いエネルギーに対するよりも、より高いエネルギーに対して相対的により強く、このためより高いエネルギーに対するその感度は、依然としてより低いが、第１の電離放射線検出器のものに近いものであり得る。
本発明による実施形態において、少なくとも２つの電離放射線検出器のうちの第１の電離放射線検出器５の線量応答は、上述のとおり参照されるように、ＩＳＯ４０３７−１の狭いスペクトルＮ−３０及び／またはＮ−４０によって定義されているＸ線スペクトルを有する入射光子放射線、例えば、上述のエネルギー分布を有し基準方向４に沿って伝播する平面光子波に関して、少なくとも２つの電離放射線検出器のうちの第２の電離放射線検出器６の線量応答よりも少なくとも５倍高いものであり得る。さらに、第１の電離放射線検出器５の線量応答は、ＩＳＯ４０３７−１の狭いスペクトルＮ−１００によって定義されているＸ線スペクトルを有する入射光子放射線、例えば、上述のエネルギー分布を有し基準方向４に沿って伝播する平面光子波に関して、第２の電離放射線検出器６の線量応答よりも３倍未満高いものであり得る。したがって、第１の電離放射線検出器は、Ｘ線エネルギーのより低い範囲においてより感度が高く、一方で第２の電離放射線検出器の応答は、第１の電離放射線検出器と比較したときに、より低いエネルギーに対するよりも、より高いエネルギーに対して総体的に強いものであり得る。
本発明による実施形態において、第１の電離放射線検出器５は、感放射線要素と、感放射線要素、例えば、熱ルミネセンス検出器上で放射線入射をフィルタリングする放射線フィルタと、を備え得る。フィルタは、０．２０〜０．６０の範囲の透過率係数によって２０ｋｅＶ〜４０ｋｅＶの範囲における光子エネルギーを有する光子放射線を減衰させるように適合され得る。
例えば、図７及び図８は、光子エネルギーの関数として及び異なる入射角に関して、第１の電離放射線検出器及び第２の電離放射線検出器のそれぞれに対する空気カーマ１単位あたりの代表的な線量応答を示す。図９及び図１０は、異なる標準光子放射線質に関して及び異なる入射角に関して、第１の電離放射線検出器及び第２の電離放射線検出器のそれぞれに対する空気カーマ１単位あたりの代表的な線量応答を示す。
本発明の実施形態の例に関して以下に提供される説明によってまた捕捉されるように、放射線防護鉛エプロン若しくは放射線防護非鉛エプロン及び／または甲状腺シールドのような放射線防護服を着用している成人の光子エネルギー及び身体の前後軸に対する入射角の関数としての実効線量は、低いエネルギー、例えば、３０ｋｅＶ未満及び／または約３０ｋｅＶに対する低減された感度を有し、またより高いエネルギーに対して良好な感度を有する第１の線量応答と、放射線防護服によって提供される放射線フィルタリングと同様に、より広いエネルギー範囲において低減された感度、例えば、６０ｋｅＶ未満のエネルギーに対して低減された感度を有する第２の線量応答と、の線形結合に特によく対応し得る。
さらに、本発明による実施形態において、第１の電離放射線検出器５の空気カーマ１単位あたりの線量応答は、基準方向に対して０°から少なくとも４５°、例えば、６０°、またはさらに最大で実質的に７５°の入射角の範囲に亘る基準方向に対する入射角から実質的に独立し得る。「実質的に独立」は、この実例において、０°〜６０°の範囲、またはさらに０°〜７５°の範囲内の任意の入射角において検出器上に衝突する３０ｋｅＶ〜１２０ｋｅＶの範囲内の任意の所定のエネルギーの単一エネルギー光子に関して、０°、例えば、１°未満の入射角で検出器上に衝突する同一の所定のエネルギーの単一エネルギー光子に関するカーマ１単位あたりの線量応答に対する、カーマ１単位当たりの線量応答における２０％未満、例えば、１５％、例えば、１０％未満、例えば、好ましくは５％未満の差を意味し得る。２０％、１５％、１０％未満またはさらに５％未満の相対偏差は、０°の入射角で衝突する光子に対する空気カーマ１単位あたりの後の線量応答に関する差を意味し得る。例えば、３０ｋｅＶ〜１２０ｋｅＶの範囲内のエネルギーについて、０°に関する角度依存性は、０°〜７５°の範囲内の任意の角度に対して５％以下であり、一方で約２０ｋｅＶのエネルギーについて、例えば、２０ｋｅＶのエネルギーについて、角度依存性は、６０°の角度に対して７％未満、例えば６％、また７５°の角度に対して２０％未満、例えば、１９％に達し得る。本発明による実施形態において、第１の電離放射線検出器５は、感放射線要素と、感放射線要素、例えば、熱ルミネセンス検出器上で放射線入射をフィルタリングする放射線フィルタと、を備え得る。フィルタは、プラスチックポリマー材料の実質的に半球状の容積を含み、半球状の容積は、３ｍｍ〜８ｍｍの範囲内の半径を有する球の２分の１として形作られ得る。
本発明の実施形態の例に関して以下に提供される説明によってまた捕捉されるように、放射線防護鉛エプロン若しくは放射線防護非鉛エプロン及び／または甲状腺シールドのような放射線防護服を着用している成人の光子エネルギー及び身体の前後軸に対する入射角の関数としての実効線量は、低いエネルギー、例えば、３０ｋｅＶ未満及び／または約３０ｋｅＶに対する低減された感度を有し、またより高いエネルギーに対して良好な感度を有する第１の線量応答と、放射線防護服によって提供される放射線フィルタリングと同様に、より広いエネルギー範囲において低減された感度、例えば、６０ｋｅＶ未満のエネルギーに対して低減された感度を有する第２の線量応答と、の線形結合に特によく対応し、第１の線量応答は、例えば、人体の前後方向に対して、少なくとも６０°を超える入射角から実質的に独立し得る。
低減された低いエネルギー応答及び弱い角度依存性のみを有する第１の電離放射線検出器の利点は、以下の考察によって理解され得るが、本発明の実施形態は、このような理論考察に限定されることを意図しない。シールドされていないか、または防護服によって単に部分的にシールドされる組織及び器官による実効線量への寄与は、一般に、このような組織または器官に到達する前に放射線を減衰させる他のヒト組織によってシールドされるのみである。このような組織または器官への実効線量寄与は、このため、ヒト組織の放射線減衰が、より高いエネルギーに対して、組織深さ、したがって入射角における強い依存を示すには弱過ぎるので、低い入射光子エネルギーに対して低感度であり、弱い角度依存性を有し得る。
本発明の実施形態による線量計１において、基準方向に沿って伝播する８０ｋｅＶの入射光子放射線に対する第２の電離放射線検出器６の空気カーマ１単位あたりの線量応答は、基準方向に沿って伝播する６０ｋｅＶの入射光子放射線に対する第２の電離放射線検出器６の空気カーマ１単位あたりの線量応答よりも２倍以上大きいものであり得る。さらに、基準方向に沿って伝播する８０ｋｅＶの入射光子放射線に対する第２の電離放射線検出器６の空気カーマ１単位あたりの線量応答は、基準方向に沿って伝播する１００ｋｅＶの入射光子放射線に対する第２の電離放射線検出器６の空気カーマ１単位あたりの応答よりも１．４倍以上大きいものであり得る。
さらに、第２の電離放射線検出器６の空気カーマ１単位あたりの線量応答は、例えば、鉛またはビスマスのような高原子番号（Ｚ）材料のＫ端スペクトル特徴に対応し得るように、６０ｋｅＶ〜１００ｋｅＶの特性ピークを有し得る。このような高Ｚ材料は、一般に放射線防護服用の材料として使用され、このため第２の電離放射線検出器６が、このような放射線防護服の減衰にいくつかの類似性を示す線量応答を有し得ることが留意されるべきである。したがって、器官及び組織を最適にシールドしない実効線量構成要素に関連し得る第１の電離放射線検出器５の線量読み出し値と、器官及び組織が放射線防護服によって実質的にシールドされる実効線量構成要素に関連し得る第２の電離放射線検出器６の線量読み出し値との線形結合は、実効線量の良好な推定を提示し得る。
さらに、基準方向に対して６０°の角度をなす方向に伝播する８０ｋｅＶの入射光子放射線に対する第２の電離放射線検出器６の空気カーマ１単位あたりの線量応答は、基準方向に対して６０°の角度をなす方向に伝播する１００ｋｅＶの入射光子放射線に対する第２の電離放射線検出器の空気カーマ１単位あたりの線量応答の１．５倍未満、例えば、１．４倍またはさらに１．４倍未満であり得る。
第２の電離放射線検出器の線量応答のこのような角度依存性の利点は、本発明の実施形態がこのような理論考察に限定されるものではないが、角度を有して放射線防護服を貫通する放射線に対する増大された経路長による実効線量の強い角度依存性に対応することとして、理解され得る。防護されていないヒト組織に対する入射角のわずかな変化は、これらの組織を通って伝播する放射線質の変化をほとんど引き起こさないが、保護されたヒト組織について、角度のわずかな変化は、保護された組織に到達するときの放射線質の実質的な変化を引き起こすために放射線防護材料を通る十分に異なる経路長を伴い得る。
本発明による実施形態において、第１の電離放射線検出器６は、感放射線要素と、感放射線要素、例えば、熱ルミネセンス検出器上で放射線入射をフィルタリングする放射線フィルタと、を備え得る。フィルタは、放射線防護服を通る光子エネルギーの関数としての光子放射線の透過率に実質的に比例する光子エネルギーの関数として光子放射線の透過率を得るように、基準方向４に沿って伝播する光子放射線を減衰させるように適合され得る。
本発明による実施形態において、第１の電離放射線検出器６は、感放射線要素と、熱ルミネセンス検出器のような感放射線要素上で放射線入射をフィルタリングする放射線フィルタと、を備え得る。フィルタは、基準方向４に沿って伝播し、０．０２〜０．２５の範囲内の透過率係数による５０ｋｅＶ〜６０ｋｅＶの範囲内のエネルギーを有する光子放射線を減衰させるように適合され得る。
第２の電離放射線検出器のフィルタは、基準方向４に沿って伝播する光子放射線を感放射線要素上に衝突する前に減衰させる第１のフィルタ要素と、基準方向と角度をなす方向に沿って伝播する光子放射線を減衰させる第２のフィルタ要素と、を備え、この角度は、３０°〜８０°の範囲内、例えば、４５°〜８０°の範囲内、例えば、６０°または７５°であり得る。この第１のフィルタ要素は、低いエネルギー、例えば、２０〜６０ｋｅＶの範囲内での線量応答に主に効果を有するように、軽い材料、例えば、ＴｉまたはＡｌを含み得る。
本発明の実施形態による個人放射線量計は、インターベンショナルラジオロジー及びインターベンショナルカーディオロジーにおいて働いている医療スタッフを表す放射線被ばくの条件下における、放射線防護服、例えば、鉛エプロン及び甲状腺シールドを着用している人の実効線量特性のもの、例えば、エネルギー及び角度依存性に類似する、線量応答のエネルギー及び角度依存性のような線量応答特性を有し得る。例えば、個人放射線量計は、例えば、シミュレーションまたは実験測定値によって得られた実効線量モデルのものに類似する線量応答特性を有するように特に適合され得る。
第２の態様において、本発明はまた、例えば、図１１に示されるように、個人放射線量測定システム２０に関する。この個人放射線量測定システム２０は、本発明の第１の態様の実施形態による個人放射線量計１と、個人放射線量計１を読み出す読取器２１と、を備える。読取器２１は、個人放射線量計１の少なくとも２つの電離放射線検出器の各々によって収集された線量を表す値を特定するように適合される。システム２０はさらに、本発明の第１の態様に関して参照されるように、読取器２１によって特定された値の所定の線形結合を計算することによって個人放射線量計１によって記録された実効線量を推定するように構成された、例えば、プログラムされた、処理機器２２、例えば、コンピュータまたは統合処理機器を備える。
例えば、読取器２１は、線量計１内に統合され、例えば、能動的線量計の読み出し回路を形成してもよく、または分離され、例えば、受動的電離放射線検出器、例えば、ＴＬＤ読取器またはＯＳＬＤ読取器によって収集された線量値を特定するための当分野において知られるような読取器を形成し得る。
本発明の実施形態の利点は、放射線防護エプロン及び／または甲状腺シールドのような放射線防護服を着用する医療スタッフメンバーの実効線量の推定が、線量計を読み出すことによって直接的に得られ得ることであり、例えば、線量計の読み出し処理は、実効線量推定の不確実性を改善する特有の目的のため、例えば、当分野において知られる個人線量測定方法論におけるように、他の照射条件に対する過大推定の増大されたマージンのコストでの特定の照射条件に対する過小推定の安全マージンを課すために、１つまたは複数の補正率の適用を必要としないであろう。
本発明の実施形態による個人放射線量測定システムにおいて、処理機器は、実効線量推定を得るために値の所定の線形結合を計算するように適合され、この実効線量推定は、以下に定義されるように、Ｎ−１００に対応するエネルギー分布を有し、基準方向に沿って伝播する、検出器上に衝突した平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答を有し、これは、以下に定義されるように、Ｎ−８０に対応するエネルギー分布を有する平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答の１．２倍以上大きいものであり得る。
本発明の実施形態による個人放射線量測定システムにおいて、処理機器は、実効線量推定を得るために値の所定の線形結合を計算するように適合され、この実効線量推定は、以下に定義されるように、Ｎ−１００に対応するエネルギー分布を有し、基準方向に沿って伝播する、検出器上に衝突した平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答を有し、これは、以下に定義されるように、Ｎ−１２０に対応するエネルギー分布を有し、基準方向に沿って伝播する、検出器上に衝突した平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答の１．１倍以上大きいものであり得る。
更なる態様において、本発明はまた、放射線防護服を着用している成人の実効線量を推定する個人放射線量測定方法に関する。方法は、少なくとも２つの電離放射線検出器の各々が互いの電離放射線検出器から１０ｃｍ未満、例えば、５ｃｍ未満またはさらに３ｃｍ未満の距離で分離されるように、着用中の放射線防護服の外面上に少なくとも２つの電離放射線検出器を位置付けることを含む。少なくとも２つの電離放射線検出器は、光子エネルギー及び基準方向に対する放射線の入射角の関数として実質的に異なる線量応答を有する。この基準方向は、成人の身体の方に向けられ、例えば、身体に対する正面の入射角に対応し得る。方法はさらに、これらの電離放射線検出器によって電離放射線を検出することを含む。
方法はまた、少なくとも２つの電離放射線検出器の各々によって収集された線量を表す値を特定することを含む。方法はさらに、その値の所定の線形結合を計算することにより成人によって受容された実効線量を推定することを備える。この少なくとも２つの電離放射線検出器の線量応答の所定の線形結合は、複数の基準被ばく条件の各々の下において成人によって受容される実効線量の４０％〜１６０％の範囲内の推定に対応する。
複数の基準被ばく条件は、少なくとも、基準方向に伝播する実質的平面光子波への被ばく、基準方向に対して４５°の角度をなす方向に沿って伝播する実質的平面光子波への被ばく、及び基準方向に対して６０°の角度をなす方向に沿って伝播する実質的平面光子波への被ばくを含む。これらの平面光子波は、
８０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．５０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされ、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている広いＸ線スペクトルＷ−８０に対応するＸ線線質と、
６０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．６０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされ、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている狭いＸ線スペクトルＮ−６０に対応するＸ線線質と、
６０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．３０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされ、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている広いＸ線スペクトルＷ−６０に対応するＸ線線質と、
のうちの１つに対応するエネルギー分布を有する。
本発明の実施形態による方法において、値の所定の線形結合を計算することは、以下に定義されるように、Ｎ−１００に対応するエネルギー分布を有し、基準方向に沿って伝播する、検出器上に衝突した平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答であって、以下に定義されるように、Ｎ−１２０に対応するエネルギー分布を有し、基準方向に沿って伝播する、検出器上に衝突した平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答の１．１倍以上大きいものである線量応答を有する実効線量の推量を計算することを含み得る。
本発明の実施形態は、以下に説明される例によって例示され、本発明はこのような例によって限定されることを意図されない。
本発明の実施形態による線量計の設計は、モンテカルロ放射線輸送シミュレーションによって補助され得る。このようなシミュレーションは、任意の形式の検出技術に対して、例えば、任意の形式の受動的検出器または能動的検出器に対して実行され、本発明の実施形態による適切な線量計は、以下の例において説明される代表的な方法論によって生成され得る。さらに、実施形態による線量計は、以下の代表的な方法論によって、例えば、異なる材料、減衰材料の厚み、ならびに／または異なる服の形式及び設計の種々の放射線防護服に対して特に設計され得る。
本発明の実施形態による線量計の設計の例は、ＬｉＦ：Ｍｇ，Ｔｉ熱ルミネセンス検出器（ＴＬＤ）に関して以下に示される。例は、異なる対応するフィルタ要素を有する、１つの線量計ホルダにおける２つの検出器に関する。第１の検出器は、例えば、他の材料中の鉛を備える強いフィルタを伴って提供され、一方で第２の検出器は、軽度なフィルタ、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を伴って提供される。
ただし、本発明の実施形態による線量計の特有の設計は、使用される感放射線要素の特定の特性、例えば、エネルギー応答及び応答の角度依存性に強く依存し得る。例えば、感放射線材料、読み出し信号を生成する従来の方法、ならびに感放射線検出器の厚み及び形状は、感放射線要素のエネルギー及び角度応答に強く影響を及ぼす。図２７を参照すると、入射空気カーマあたりの異なる感放射線要素材料によって吸収される線量の線質依存性が、２０〜１２０ｋｅＶのエネルギーを有する一方向単一エネルギー光子ビームに関して示される。放射線検出器によって吸収された線量の線質依存性が、感放射線材料の選択に強く依存することが観察されるであろう。ＦＤ−７は、線量計に有用なラジオフォトルミネセンス（ＲＰＬ）特性を有する銀活性化リン酸ガラス（Ａｓａｈｉ Ｔｅｃｈｎｏ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｈｉｚｕｏｋａ，Ｊａｐａｎ）の形式である。ＴＬＤ材料ＬｉＦ：Ｍｇ，Ｔｉ及びＬｉＦ：Ｍｇ，Ｃｕ，Ｐ、ならびにＯＳＬ材料ＢｅＯのような感放射線材料は、２０〜１２０ｋｅＶの光子エネルギーにおけるピーク依存性を有する線量応答を示す。ただし、ＯＳＬ検出器材料Ａｌ２Ｏ３：Ｃ及びＲＰＬ検出器材料ＦＤ−７の線量応答は、光子エネルギーによりいっそう依存し、７０ｋｅＶ未満の光子エネルギーに関して、同一入射空気カーマに対するＬｉＦ：Ｍｇ，Ｔｉ ＴＬＤのものよりも、それぞれ、最大で２．２倍及び３．５倍、より高いものであり得る。
さらに、異なる感放射線材料の検出器は、異なる形状形式において市販されており、これはまた、特に低い光子エネルギーにおいて、線量応答のエネルギー及び角度依存性に影響を及ぼし得る。Ａｌ２Ｏ３：Ｃ検出器は、例えば、ポリエステルバインダー（Ｌａｎｄａｕｅｒ，Ｇｌｅｎｗｏｏｄ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ，ＵＳＡ）と混合されたＡｌ２Ｏ３：Ｃ粉末からなる約０．２ｍｍの厚みの薄肉円板の形状において得られ得るが、ＦＤ−７ガラスＲＰＬ検出器は、例えば、１ｍｍ及び１．５ｍｍの小さなプレート、または１．５ｍｍの直径及び異なる長さサイズの小さなシリンダの形状において得られ得る（Ｃｈｉｙｏｄａ Ｔｅｃｈｎｏｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｙｏｋｏｈａｍａ，ＪａｐａｎのＳＣ−１、ＧＤ−４５０及びＤｏｓｅ Ａｃｅ線量計の内側のＦＤ−７検出器参照）。
例えば、異なる材料及び形状形式からなる電離放射線検出器に対して観察される異なる線量応答により、図２９及び図３０に示されるように同一設計を有するが、例えば、１．５ｍｍの厚さのＦＤ−７ガラスＲＰＬＤに基づく線量計の線量応答（Ｄｃｏｍｂｉｎｅｄ／Ｋａｉｒ）は、図２９及び図３０に示される例におけるように、０．９ｍｍの厚みを有するＬｉＦ：Ｍｇ，Ｔｉ ＴＬＤを使用する同一線量計設計の線量応答とは異なることになる。この設計は、以下にさらに詳細に論じられることになるように、本発明の実施形態によって、ＬｉＦ：Ｍｇ，Ｔｉ ＴＬＤ感放射線要素の使用時に、放射線防護服を着用している人に対する実効線量の良好な推定を提供することが可能であるが、ＦＤ−７ガラスＲＰＬＤ（または別の代替的な形式の感放射線検出器）に基づく同一線量計設計の線量応答は、ＬｉＦ：Ｍｇ，Ｔｉ ＴＬＤを使用する代表的な線量計により得られる、−６０％〜＋６０％の範囲内の正確さを有する放射線防護服を伴う実効線量の推定とは実際にかなり異なることになり、実現不可能であり得るので、線量計の同一特徴は、例えば、フィルタの材料及び／若しくは形状、ならびに／または線量計の放射線検出器の周囲の他の要素の結合のような適合が行われることを必要とすることになる。このような状況が図３７に例示され、これは、以下にさらに検討される、図２９及び図３０に示されるものと類似設計の線量計であるが、１．５ｍｍの厚みを有するＦＤ−７ガラス（ＲＰＬＤ）の検出器を有する線量計により推定されるものとしての実効線量Ｄｃｏｍｂｉｎｅｄと、これもまた図１５、図１６、図１７及び図１８を参照して以下にさらに詳細に論じられる、放射線防護服を着用している人に対するベンチマーク実効線量ＥＲＰ ｇａｒｍｅｎｔｓとの比率を示す。−６０％の入射角を有する身体の矢状断面に平行な光子ビームに関して（例えば、下から来る光子放射線に関して）、比率Ｄｃｏｍｂｉｎｅｄ／ＥＲＰ−ｇａｒｍｅｎｔｓは、Ｘ線線質Ｎ−６０及びＷ−６０に対して１．９（つまり、９０％のＲＰ服を伴う実効線量の過大推定に対応する）の上である。それにもかかわらず、このような例において、両方の検出器の値の線形結合に対する定数α及びβの適切な値、例えば、最適値が、可能な限り最小限の実効線量の過大推定及び過小推定を得るために使用された。
このため、以下に提供される例は、任意の適切な感放射線要素の選択に対する本発明の実施形態による線量計を設計する代表的な方法論の観点から見られるべきであり、ここで、説明されたような組成及び要素形状を有する一対のＴＬＤの特有の例に適用される。それにもかかわらず、このような特有の設計は、感放射線要素の材料の選択及び幾何学的パラメータに強く依存するが、適正な方針が、この例によって、異なる感放射線要素の組み合わせについての本発明の実施形態による線量計を得るために、当分野において知られる、及び本説明において論じられるように、定常試験及びシミュレーション手順によって、当業者が適切な線量計設計、例えば、適切なフィルタの組み合わせ及びそれに伴うフィルタ特性を決定することを可能にするように提供される。さらに、このような定常最適化の結果は、当業者によって知られる、及び／若しくは本説明において適正に特定された試験ならびに／または手順によって不要な実験を行うことなく、直接的かつ実際的に検証され得る。例えば、本説明において参照される基準被ばく条件は、シミュレーションまたは実験において、標準化試験手順が標準化放射線質を使用して標準化人型ファントム上で実行されることを許容する。
線形アルゴリズムが、検出器によって受容された線量から、線量計の線量、したがって推定された実効線量を計算するために使用され得る。この例における実施形態による線量計の不確実性は、放射線防護（ＲＰ）服を伴う実効線量の計算された値の±５０％以内であり、例えば、ＩＲ及びＩＣで働いている医療スタッフを表す放射線被ばく場に対する実効線量の過大推定及び過小推定が、常にそれぞれ＋５０％及び−５０％未満である。それにもかかわらず、線量計の更なる最適化が、更により低い不確実性を実現するために本発明の実施形態によって可能であり得る。
放射線場調査は、３０〜１２０ｋｅＶの最大エネルギー、及び身体の横断面または矢状断面のいずれかに平行な−６０°〜０°〜６０°の入射角（０°は、前後の幾何学的照射に対応する）を有する、ＩＥＣ６１２６７のＲＱＲ系列ならびにＩＳＯ４０３７−１の狭い及び広いスペクトル系列からの異なる放射線線質を有する一方向光子ビームを含む。
この本発明の実施形態による線量計を設計する代表的な方法論の第１のステップにおいて、ＲＰ服を考慮する実効線量が計算される。この実効線量は、その後、線量計のエネルギー及び角度応答を最適化するための基準として用いられ得る。この例において、ＩＣＲＰ標準計算男性ファントムが、図１２に示されるように、数学的に定義された放射線防護エプロン及び甲状腺襟を伴い、その実効線量が、ＩＲ及びＩＣに関係するエネルギー及び入射角を有する光子ビームに対してモンテカルロシミュレーションを通して計算された。これらの計算において、０．５ｍｍの鉛（Ｐｂ）からなるＲＰ服がモデル化されたが、他の特性、例えば、鉛を有するか、または有しない組成のような異なる材料、及び／または０．３５ｍｍの鉛のような他の厚みを有するＲＰ服がまた、このような他のＲＰ服を伴う実効線量を計算するためにモデル化されてもよい。
自由空気中の空気カーマＫａｉｒあたりのＲＰ鉛服を伴う実効線量ＥＲＰ−ｇａｒｍｅｎｔｓ変換係数が、Ｘ線透視法及び個人放射線防護に関連して標準放射線質スペクトルを有する全身一方向光子ビームに対して計算された。これらのスペクトルは、３０〜１２０ｋｅＶの最大光子エネルギーを有する、ＩＥＣ６１２６７のＲＱＲ系列ならびにＩＳＯ４０３７−１の狭い（Ｎ）及び広い（Ｗ）スペクトル系列を含む。ＩＰＥＭレポート７８のスペクトル発生器が、シミュレーションにおいて使用された標準放射線質のＸ線エネルギースペクトルを発生するために使用された。これらのスペクトルの明細は、上述のとおり提供された表において説明される
実効線量の角度変形例が、図１３に例示されるように、例えば、ファントムの右側から来る光子に関して＋６０°、例えば、前後（ＡＰ）幾何学的照射における０°、及び、例えば、ファントムの左側から来る光子に関して−６０°の間の入射角φを有する、身体の横断面に平行な光子ビームに対して、またさらに図１４に示されるように、例えば、ファントムの下から来る光子に関して−６０°、０°（ＡＰ）、及び、例えば、ファントムの上から来る光子に関して−６０°の間の入射角（θ）を有する、身体の矢状断面に平行な光子ビームに対して計算された。
計算は、Ｌｏｓ Ａｌａｍｏｓ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＵＳＡのＭＣＮＰＸコードバージョン２．７．０を使用して実行された。赤色骨髄及び骨表面線量が、ＩＣＲＰ勧告１１６において説明される海綿質の質量平均及び髄腔線量の方法を使用して推定された。実効線量をＩＣＲＰ （レポート１０３）の２００７ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓに従って計算した。
入射空気カーマ（Ｋａｉｒ）あたりのＲＰ鉛服を伴う実効線量（ＥＲＰ−ｇａｒｍｅｎｔｓ）の係数が、異なる光子ビーム放射線質及び入射角に関して図に示される。図１５及び図１６は、それぞれ、例えば、正または負の入射角φを有する、ファントムの右側及び左側から来る身体の横断面に平行な光子ビームに依る実効線量に対応する。同様に、鉛服を伴う実効線量が、例えば、上からか、または下から来る、正または負の入射角θを有する身体の矢状断面に平行な光子ビームに対して計算され、それぞれ、図１７及び図１８に示される。全てのこれらの図は、鉛からなるＲＰ服の使用時の実効線量のエネルギー及び角度依存性を示す。
狭いスペクトル系列（Ｎ−）に関して最も高いＥＲＰ−ｇａｒｍｅｎｔｓ／Ｋａｉｒの係数は、Ｎ−１００スペクトルに対して観察され、８８ｋｅＶでの鉛の吸収ピークの効果は、最大エネルギー１２０ｋｅＶ及び平均エネルギー約１００．４ｋｅＶを有するＮ−１２０スペクトルで視認可能になる。広いスペクトル（Ｗ−）系列及びＲＱＲ系列に関して鉛の吸収ピークの効果は、視認可能にならなかった。さらに、より強い角度依存性が、身体の横断面に平行な光子と比較して身体の矢状断面に平行な光子ビームに対して観察される。
Figure 0006895896
例示的目的のために、上の表は、上述のとおり論じられた例と類似の様式で模擬された、所定のエネルギーを有し所定の鉛エプロン厚さに関する、基準方向に沿った異なる単一エネルギー平面光子波入射、例えば、身体上の０°の正面入射に対する、空気カーマ１単位あたりの実効線量を列記する。
ＲＰ服を伴う実効線量を推定する上での先行技術の単一及び双線量測定方法論の性能が、本発明の実施形態の種々の利点を例示するために、評価された。最後に、Ｈｐ（１０）線量計のエネルギー及び角度応答が、エプロンの上及びエプロンの下の条件に対して計算された。これは、図１９に示されるように、ＩＳＯ水スラブファントム１９３の上に配置された厚さ０．５ｍｍの鉛シールド１９１の上及び下に配置されるときに、３０〜１２０ｋｅＶの最大エネルギーを有する異なるＸ線線質及び異なる入射角に関して、Ｈｐ（１０）を測定することを意図された個人線量計１９０によって受容された線量を計算することによって実現された。Ｈｐ（１０）の測定に使用されるＬｉＦ：Ｍｇ，Ｔｉ熱ルミネセンス検出器（ＴＬＤ）に基づく線量計の現実的な設計が、Ｈｐ（１０）線量計をモデル化する例として用いられた。異なる単一線量測定補正率及び双線量測定アルゴリズムが、文献において述べられたように、鉛シールドの上（Ｈｏｖｅｒ、Ｈｏ）及び／または該シールドの下（Ｈｕｎｄｅｒ、Ｈｕ）の線量に適用され、補正された結果またはアルゴリズム推定線量が、事前に計算されたＲＰ鉛服を伴う実効線量と比較された。
ＩＳＯ水スラブファントムの上に配置されたときのＨｐ（１０）線量計の線量応答のエネルギー及び角度依存性が、ＩＣＲＰ勧告７４において公開された空気カーマあたりのＨｐ（１０）係数のエネルギー及び角度依存性と一緒に、図１に示される。実施において、この構成は、ＲＰ服を着用することなく、人によって直接的に胸に装着されるときの線量計の後方散乱条件を模擬する、Ｈｐ（１０）個人線量計（ＩＥＣ６２３８７）の性能試験のために使用される。
ＲＰ服の上及び下に装着された条件のときに線量計によって受容された線量を模擬するために、線量計がＩＳＯスラブファントムを覆う０．５ｍｍの鉛シールドの上及び下に配置され、その線量が計算された。入射空気カーマあたりのＨｕ（シールドの下の線量計）及びＨｏ（シールドの上の線量計）の計算された値が、ＩＳＯの狭いスペクトル系列（Ｎ−）の異なるＸ線線質及び入射角に関して図２０に示され、異なる単一エネルギー光子エネルギーに関して図２に示される。
異なる単一線量測定（ＳＤ）補正率及び双線量測定（ＤＤ）アルゴリズムが、計算された線量Ｈｏ及びＨｕに適用され、以下の表に要約される。得られたＳＤ補正済み線量（ＤＳＤ）及びＤＤ計算済み線量（ＤＤＤ）が、その後、事前に計算されたＲＰ服を伴う実効線量と比較された。
図２１及び図２２は、Ｈｕｙｓｋｅｎｓらによって提案された単一線量測定補正率により得られた線量と、それぞれ、身体の横断面及び矢状断面に平行な光子に依るＲＰ服を伴う実効線量との間の比率を示す。両図において、８０ｋｅＶ未満の最大光子エネルギーを有するＸ線線質（Ｎ−３０、Ｎ−４０及びＮ−６０）に関して、このアプローチは、約２．５から最大で１５よりも大きくなる倍率によって実効線量を過大推定するように、過度に保守的である。より高いエネルギー（Ｎ−８０、Ｎ−１００及びＮ−１２０）を有する線質に関して過大推定及び過小推定は、横断面において実効線量の±３０％内に留まるが、矢状断面において、過大推定は、０°とは異なる角度に対して約１．２〜２．８の倍率に達する。それどころか、ＮＣＲＰレポート１２２において及びＰａｄｏｖａｎｉらによって提案されたＳＤアルゴリズムは、結果として、Ｎ−８０、Ｎ−１００、Ｎ−１２０の光子線質に関して、身体の平面及び入射角に依存して、−３３％から最大で−９０％（つまり、それぞれ０．６７〜０．１０のＤＳＤ／ＥＲＰ−ｇａｒｍｅｎｔｓ比率）になる実効線量の大きな過小推定をもたらす。Ｎ−３０及びＮ−４０線質に関して同一アルゴリズムは、１．１２から最大で４よりも大きくなる倍率によって実効線量を過大推定する。
同様に、図２３及び図２４において、Ｒｏｓｅｎｓｔｅｉｎ及びＷｅｂｓｔｅｒによって提案され、ＮＣＲＰレポート１２２によって勧告された双線量測定アルゴリズムにより得られた線量が、それぞれ、身体の横断面及び矢状断面に平行な光子に依る実効線量と比較される。このアルゴリズムは、４０ｋｅＶ（Ｎ−６０、Ｎ８０、Ｎ−１００及びＮ−１２０）を超える最大光子エネルギーを有する全Ｘ線線質のほとんどのＸ線線質調査に対して実効線量を過小推定する傾向にある。Ｎ−６０、Ｎ８０、Ｎ−１００及びＮ−１２０に関して過小推定のパーセンテージは、両方の平面において、光子ビームの入射角に依存して−２７％〜−７６％（それぞれ０．７３〜０．２４のＤＤＤ／ＥＲＰ−ｇａｒｍｅｎｔｓ比率）であるが、Ｎ−３０に関して実効線量は、入射角に依存する１．３〜２．４４の倍率によって実際に過大推定される。Ｎ−４０に関してのみ、過大推定及び過小推定が、実効線量の±５０％内に留まる。
以下の表は、甲状腺シールドを使用するＲＰ服を伴う実効線量の推定のための、当分野において知られる、数個の双線量測定アルゴリズム及び単一線量測定アルゴリズムを示す。本明細書に参照されるアルゴリズムのより多くの情報は、上述の背景技術の節において掲載されたＪａｅｒｖｉｎｅｎらによる刊行物において見出され得る。
以下の表に示されるアルゴリズムの中で、Ｃｌｅｒｉｎｘらによって提案されるものが、図２５及び図２６に示されるように、最良の性能を有するものであるように見える。このアルゴリズムは、±６０°の入射角を有する横断面に平行な光子ビームに対するものを除いて、４０ｋｅＶ（Ｎ−６０、Ｎ８０、Ｎ−１００及びＮ−１２０）を超える最大光子エネルギーを有するＸ線線質に対して最大で２．２の倍率によって実効線量を過大推定する傾向にある。またＮ−３０及びＮ−４０に関して実効線量の大きな過大推定が観察された（倍率１．９３〜７．３）。
Figure 0006895896
これらの結果から、ＩＲ及びＩＣで働いている医療スタッフを表す、ここでの全放射線場調査に対して±６０％以下の過大推定及び過小推定を有する計算された実行先勝の推定を提供することが明らかである、試験された個人線量測定アプローチがないことが観察され得る。
この本発明の実施形態による線量計を設計する代表的な方法論の第２のステップにおいて、本発明の実施形態による線量計に対する設計が、計算された実効線量を考慮して決定される。
線量計の設計は、エネルギー及び角度の線量応答（Ｄｄｏｓｉｍｅｔｅｒ（Ｅｐｈｏｔｏｎ，φ））が、防護服を伴う計算された実効線量のもの（ＥＲＰ−ｇａｒｍｅｎｔｓ（Ｅｐｈｏｔｏｎ，φ））に可能な限り類似するように、換言すると、ＤｄｏｓｉｍｅｔｅｒとＥＲＰ−ｇａｒｍｅｎｔｓとの間の比率が、対象の範囲内の全光子エネルギー及び入射角に対して可能な限り近づくように選択され得る。
異なる倍率が与えられた被ばく条件の線量応答の特性を決定することは、当業者にとって明らかであろう。例えば、１つの倍率は、使用される感放射線要素の形式、例えば、固有の線量応答、材料組成及び検出器の幾何形状に関連し得る。別の倍率は、フィルタ、ホルダ、支持具のような感放射線要素の周辺の構成要素、例えば、材料組成、幾何形状及びその位置に関し得る。
線量測定検出器の形式は、線量計が構築される開始エネルギー及び角度の線量応答、受動的検出器の場合、その読み出しに使用される線量測定技術を決定する。図２７は、２０〜１２０ｋｅＶのエネルギーを有する一方向単一エネルギー光子ビームに対する入射空気カーマあたりの異なる受動的検出器材料によって吸収された線量の線質依存性を示す。ただし、これらの値は、吸収したエネルギーの発光への変換における各線量測定材料の効率を考慮していない。
フィルタ及び検出器の周辺の他の要素の材料組成、厚み及び幾何形状は、放射線場の特性、例えば、放射線形式、エネルギー、角度及び流束量（つまり、放射線の数としての密度）を変更することになり、検出器が与えられた外部放射線場に対して被ばくされ、その後、その全体の線量応答、例えば、線質依存性及び角度依存性に影響を及ぼす。
本発明の実施形態による線量計の設計において、例えば、線量測定検出器の形式及び数、ならびに検出器の周辺の要素、例えば、フィルタ及び支持具の材料組成、幾何形状及び位置である、複数のパラメータが考慮され得る。ＬｉＦ：Ｍｇ，Ｔｉからなる熱ルミネセンス検出器（ＴＬＤ）がこの例において考慮されているが、例として、例えばＢｅＯ及びＡｌ２Ｏ３からなる光刺激ルミネセンス検出器（ＯＳＬＤ）、または例えばダイオード検出器若しくは直接イオン蓄積（ＤＩＳ）検出器のような能動的検出器である、他の検出器の使用を排除するものではない。フィルタ及び検出器の周辺の他の要素の設計は、線量計に使用される検出器の特定形式に依存して変えられ得るが、最適化された構成を探す方法は、実質的に同一であり得る。
例として、線量計がＬｉＦ：Ｍｇ，Ｔｉ検出器の場合について説明される。この例において、フィルタ、ホルダ及び支持具は、検出器の特定形式、例えば、ＬｉＦ：Ｍｇ，Ｔｉ ＴＬＤに対して選択されている。自由空気中の空気カーマ（Ｋａｉｒ）あたりの新規の線量計の線量測定検出器に吸収された線量の係数は、異なる標準放射線質スペクトル（ＩＳＯ４０３７−１の狭い及び広いスペクトル系列、ＩＥＣ６１２６７のＲＱＲ系列）及び異なる入射角（０°、４５°、６０°）に関して計算された。計算は、モンテカルロコードＭＣＮＰＸ２．７．０を使用して実行された。
この例は、医療スタッフによって着用されるＲＰ服の上に装着される線量計に関するので、これらの条件は、図２８に示されるように、鉛エプロンを表現する、厚さ０．５ｍｍの鉛のシート２８１により覆われる、人の身体を表現する、ＩＳＯ水スラブファントム２８２の上に配置された線量計設計モデル２８０によるシミュレーションを実行することによって再現された。
代表的な線量計は、上述のとおり説明された、事前に計算された基準実効線量によって、鉛エプロン及び甲状腺襟を着用している成人の実効線量を推定するように適合される。
代表的な線量計は、２つの検出器ＴＬＤ１及びＴＬＤ２からなり、各検出器は、異なるフィルタを有する感放射線要素としてＬｉＦ：Ｍｇ，Ｔｉ ＴＬＤを備える。両ＴＬＤは、０．９ｍｍの高さ及び５ｍｍの直径の固体円板としてモデル化される。フィルタ及び各検出器の周辺の要素の幾何形状及び構成は、それぞれ、ＴＬＤ２に関して図２９、ＴＬＤ１に関して図３０に示される。
ＴＬＤ２は、鉛（Ｐｂ、強いフィルタ）からなる薄いフィルタの下に配置される。このフィルタは、各１つが０．１４ｍｍの厚みを有する３つの薄いＰｂ円板からなり、このため合計０．４２ｍｍのＰｂ厚さを形成する。円板は、異なる直径（５ｍｍ、６ｍｍ及び７ｍｍ）を有し、最小の円板が頂部、最大の円板が底部になるように同心円状に重ねて配置される。
ＴＬＤの周辺、最上段において、Ｐｂフィルタに空間を与える倒立円錐の形状の開口部を有するアルミニウム（Ａｌ）からなる３ｍｍの厚みのフィルタがある。これは、大きな入射角を有する外部放射線を減衰するフィルタである。
このＡｌフィルタの下、ちょうどＴＬＤの最上段において、チタン（Ｔｉ）からなる０．３ｍｍの厚みのフィルタが配置される。このフィルタは、６ｍｍの直径の円形開口部を中央に有し、ＴＬＤと底部Ｐｂ円板との間の０．３ｍｍ（Ｔｉフィルタの厚み）の空隙にＴＬＤを露出させる。Ｔｉフィルタの下で、ＴＬＤが、３．９ｍｍ（ＴＬＤの下の３．０ｍｍのＡｌ）の合計厚さを有する一片のアルミニウムによって保持される。この一片は、タングステン（Ｗ）の厚さ０．５ｍｍの層に伴われ、その後、底部において、線量計の下の鉛服によって生成された後方散乱放射線を減衰する銅（Ｃｕ）からなる厚さ２ｍｍのプレートに伴われる。Ｃｕプレートは、ＲＰ服の外面に接触（または接近）することになる線量計の一部である。
Ｔｉからなる平坦フィルタ及びＡｌからなる円錐フィルタは、実質的な入射角、例えば、４５°または７５°において、例えば、２０ｋｅＶ〜６０ｋｅＶ範囲内の、例えば、低いエネルギーにおける線量応答に主に効果を有するように、軽い材料からなるフィルタを表す。チタンからなるフィルタは、その下の３．９ｍｍのＡｌ支持具から来る後方散乱の量を低減し、一方でＡｌからなる円錐フィルタはまた、低いエネルギーで検出器によって受容される線量を低減し得る。Ｐｂフィルタと感放射線ＴＬＤ材料との間の０．３ｍｍの空隙はまた、角度の線量応答に効果を有し得る。
ＴＬＤ１は、低いエネルギー光子をわずかに吸収する、半球形状を有するポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなる軽度なフィルタの下に配置される。アルミニウムからなる厚さ３ｍｍのプレートは、その周囲のＴＬＤ及びＰＶＣフィルタを保持する。底部において、Ａｌプレートの下で、銅（Ｃｕ）からなる厚さ２ｍｍのプレートが、ＴＬＤ２に対するものと同一手法において、ＲＰ服から来る後方散乱放射線を減衰するように配置される。
ＴＬＤ１に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答に関する代表的な値が、所定のエネルギー及び基準方向に対する入射角の単一エネルギー平面光子波に関して、以下の表に提供される。
Figure 0006895896
ＴＬＤ２に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答に関する代表的な値が、所定のＸ線線質及び基準方向に対する入射角の平面光子波に関して、以下の表に提供される。
Figure 0006895896
ＴＬＤ２に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答に関する代表的な値が、所定のエネルギー及び基準方向に対する入射角の単一エネルギー平面光子波に関して、以下の表に提供される。
Figure 0006895896
ＴＬＤ１に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答に関する代表的な値が、所定のＸ線線質及び基準方向に対する入射角の平面光子波に関して、以下の表に提供される。
Figure 0006895896
線量計の線量（Ｄｃｏｍｂｉｎｅｄ）は、以下の式を使用してＴＬＤ１及びＴＬＤ２によって受容された線量の結合から得られる。
Ｄｃｏｍｂｉｎｅｄ＝α（ＤＴＬＤ２＋βＤＴＬＤ１）
ここでＤｃｏｍｂｉｎｅｄは、線量計により得られた線量であり、ＤＴＬＤ２は、ＴＬＤ２によって受容された線量であり、ＤＴＬＤ１は、ＴＬＤ１によって受容された線量であり、α及びβは、可能な限り多くの光子エネルギー及び入射角に対してＤｃｏｍｂｉｎｅｄがＥＲＰ−ｇａｒｍｅｎｔｓに近づくように選択される定数である。
本例に関して、α及びβの値は、０．２３８及び０．１であり、このため上式は、以下のようになる。
Ｄｃｏｍｂｉｎｅｄ＝０．２３８×（ＤＴＬＤ２＋０．１×ＤＴＬＤ１）
ただし、別の形式の検出器が使用される場合、感放射線要素の周辺の適切な要素の設計は、結果としてα及びβの他の適当な値をもたらすであろう。
上述の等式で計算されたような線量計（Ｄｃｏｍｂｉｎｅｄ）により得られた線量のエネルギー及び角度依存性が、異なる標準放射線質スペクトル及び異なる入射角に関して図３１に示される。本例において、両検出器の構成が、図３２に示されるように、横断面及び矢状断面において対称幾何形状を有し、エネルギー及び角度依存性が、両平面において、正及び負の角度に対して同一、例えば、＋φ＝−φ、例えば、θ＝φであるように与えられる。
新規の線量計の線量（Ｄｃｏｍｂｉｎｅｄ）とＲＰ鉛服を伴う実効線量（ＥＲＰ−ｇａｍｅｎｔｓ）との間の比率は、被ばくの特定条件、例えば、光子ビームエネルギまたはＸ線線質、及び入射角に関して実効線量を測定する新規の線量計の性能を示す。比率が１に近いほど、実効線量の推定がより良好である。比率ＤＣｏｍｂｉｎｅｄ／ＥＲＰ−ｇａｒｍｅｎｔｓが１を超える場合、線量計は、ＲＰ服を伴う実効線量を過大推定する。これに代えて、比率ＤＣｏｍｂｉｎｅｄ／ＥＲＰ−ｇａｒｍｅｎｔｓが１未満である場合、線量計の線量は、実効線量を過小推定している。
この比率は、正及び負の入射角を有する、身体の横断面に平行な異なるＸ線線質を有する光子ビームに関して、それぞれ、図３３及び図３４に示され、また正及び負の入射角を有する、身体の矢状断面に平行な異なるＸ線線質を有する光子ビームに関して、それぞれ、図３５及び図３６に示される。
横断面に平行であり、身体の右側から来るＸ線線質を有する光子ビームに関して、線量計の線量が、Ｎ−系列に対して−１５％〜−４１％（０．８５〜０．５９のＤＣｏｍｂｉｎｅｄ／ＥＲＰ−ｇａｒｍｅｎｔｓの比率）、Ｗ−系列に対して−２３％〜−４０％（０．７７〜０．６０の比率）、及びＲＱＲ系列に対して−１５％〜−３７％（０．８５〜０．６３の比率）によって実効線量を過小推定することが図３３において見られ得る。類似の性能が、身体の左側から来る光子ビームに対して観察される（図３４）が、過小推定のパーセンテージは、Ｎ−系列に対して−４９％、Ｗ−系列に対して−４８％、ＲＱＲ系列に対して−４６％に達する。
矢状断面に平行であり、上から来るＸ線線質を有する光子ビームに関して（図３５）、実効線量の過小推定及び過大推定のパーセンテージは、Ｎ−系列に対して−３７％〜＋９％（０．６３〜１．０９の比率）、Ｗ−系列に対して−３８％〜＋５％（０．６２〜１．０５の比率）及びＲＱＲ系列に対して−２９％〜＋５％（０．７１〜１．０５の比率）である。
矢状断面に平行であり、下から来るＸ線線質を有する光子ビームに関して（図３６）、実効線量の過小推定及び過大推定のパーセンテージは、Ｎ−系列に対して−３７％〜＋４８％（０．６３〜１．４８の比率）、Ｗ−系列に対して−３８％〜＋４６％（０．６２〜１．４６の比率）及びＲＱＲ系列に対して−２９％〜＋４４％（０．７１〜１．４４の比率）である。
線量計の全体の性能は、ＩＲ及びＩＣで働いている医療スタッフを表す、本明細書に含まれる全放射線場に関して＋４８％以下の過大推定及び−４９％以上の過小推定を伴い実効線量を推定可能なことである。
更なる例において、本発明の実施形態による別の代表的な実施形態は、参照が図２９及び図３０になされる、前の例において論じられたものと類似の設計に対応し得るが、２つの感放射線要素が、ＴＬＤに代えて、Ａｌ２Ｏ３：Ｃ ＯＳＬ検出器要素である点において異なっており、例えば、検出器要素選択及びこれらの検出器要素の物理的寸法のみにおいて異なっている。これらのＯＳＬ検出器は、市販の形式に対応する、０．２ｍｍの厚みを有する。図３８は、異なるＸ線線質及び異なる入射角を有する光子ビームに関して、この代表的な線量計によって得ることができる実効線量Ｄｃｏｍｂｉｎｅｄ推定と、例えば、模擬された人型ファントムによって表現されるように、放射線防護鉛服を着用している成人のベンチマーク実効線量ＥＲＰ−ｇａｒｍｅｎｔｓとの間の比率を示す。この代表的な線量計が、前の例においてＴＬＤ基盤線量計により得られたものに類似する、例えば、推定された実効線量がベンチマーク実効線量の＋／−５０％内である、線量計によって推定された線量と実効線量との比率を提供することが観察されるであろう。
この例において、前の例と類似の設計が適用されたが、可能な限り最小の実効線量の過大推定及び過小推定を得るために、両検出器の値の線形結合に対する定数α及びβの適当な値、例えば、最適値が使用された。

Claims (19)

  1. 放射線防護服を着用している成人の実効線量を推定する個人放射線量計（１）であって、前記個人放射線量計（１）であって、
    − 構造的支持要素（２）の背面（７）が前記成人の身体に向かって面し、前記構造的支持要素（２）の正面（３）が前記身体の外方に面するように、着用中に前記放射線防護服の外面に取り付くように適合された構造的支持要素（２）と、
    − 前記構造的支持要素（２）内に収容されているか、またはそれに取り付けられている少なくとも２つの電離放射線検出器（５、６）であって、各電離放射線検出器が、光子エネルギー、及び前記正面から前記背面への基準方向（４）に対する放射線の入射角の関数として異なる線量応答を有する、電離放射線検出器（５、６）と、
    を有して成り、
    前記少なくとも２つの電離放射線検出器の前記線量応答の所定の線形結合は、複数の基準被ばく条件の各々において前記成人によって受ける前記実効線量の４０％〜１６０％の範囲における推定に対応し、
    前記複数の基準被ばく条件は、少なくとも、前記基準方向（４）に伝播する平面光子波への被ばく、前記基準方向と４５°の角度をなす方向に沿って伝播する平面光子波への被ばく、及び前記基準方向と６０°の角度をなす方向に沿って伝播する平面光子波への被ばくを含んで成り、
    前記平面光子波の各々は、
    ８０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．５０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされ、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている広いＸ線スペクトルＷ−８０に対応するＸ線線質と、
    ６０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．６０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされ、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている狭いＸ線スペクトルＮ−６０に対応するＸ線線質と、
    ６０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．３０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされ、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている広いＸ線スペクトルＷ−６０に対応するＸ線線質と、のうちの１つに対応するエネルギー分布を有する、個人放射線量計（１）。
  2. 前記放射線防護服は、放射線防護エプロン及び放射線防護甲状腺シールドを有して成る、請求項１に記載の個人放射線量計（１）。
  3. 前記少なくとも２つの電離放射線検出器の第１の電離放射線検出器（５）の前記線量応答は、２０ｋｅＶ〜３０ｋｅＶの範囲の光子エネルギーを有する入射光子放射線に関して、前記少なくとも２つの電離放射線検出器の第２の電離放射線検出器（６）の前記線量応答よりも少なくとも５倍高く、
    前記第１の電離放射線検出器（５）の前記線量応答は、７５ｋｅＶ〜８５ｋｅＶの範囲の光子エネルギーを有する入射光子放射線に関して、前記第２の電離放射線検出器（６）の前記線量応答よりも３倍未満高い、請求項１または２に記載の個人放射線量計（１）。
  4. 前記第１の電離放射線検出器（５）の空気カーマ１単位あたりの前記線量応答は、０°〜少なくとも６０°の前記角度の範囲に亘る前記基準方向に対する前記入射角から実質的に独立している、請求項３に記載の個人放射線量計（１）。
  5. 前記基準方向に沿って伝播する８０ｋｅＶの入射光子放射線に対する前記第２の電離放射線検出器（６）の空気カーマ１単位あたりの前記線量応答は、前記基準方向に沿って伝播する６０ｋｅＶの入射光子放射線に対する前記第２の電離放射線検出器（６）の空気カーマ１単位あたりの前記線量応答の２．０倍以上であり、
    前記基準方向に沿って伝播する８０ｋｅＶの入射光子放射線に対する前記第２の電離放射線検出器（６）の空気カーマ１単位あたりの前記線量応答は、前記基準方向に沿って伝播する１００ｋｅＶの入射光子放射線に対する前記第２の電離放射線検出器の空気カーマ１単位あたりの前記線量応答の１．４倍以上である、請求項３または４に記載の個人放射線量計（１）。
  6. 前記基準方向に対して６０°の角度をなす方向において伝播する８０ｋｅＶの入射光子放射線に対する前記第２の電離放射線検出器（６）の空気カーマ１単位あたりの前記線量応答は、前記基準方向に対して６０°の前記角度をなす前記方向において伝播する１００ｋｅＶの入射光子放射線に対する前記第２の電離放射線検出器の空気カーマ１単位あたりの前記線量応答の１．５倍未満である、請求項５に記載の個人放射線量計（１）。
  7. 各電離放射線検出器（５、６）は、感放射線要素、ならびに前記光子エネルギー及び／または前記入射角に依存する様式で前記感放射線要素における放射線入射をフィルタリングする放射線フィルタを有して成り、前記感放射線要素及び／または前記放射線フィルタは、例えば各電離放射線検出器の前記異なる線量応答を得るために、各電離放射線検出器によって異なる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の個人放射線量計（１）。
  8. 前記感放射線要素は、熱ルミネセンス検出器、光刺激ルミネセンス検出器、ラジオフォトルミネセンス検出器、ダイオード検出器及び／または直接イオン蓄積（ＤＩＳ）検出器を有して成る、請求項７に記載の個人放射線量計（１）。
  9. 前記少なくとも２つの電離放射線検出器の第１の電離放射線検出器（５）の前記フィルタは、０．２０〜０．６０の範囲の透過率係数によって２０ｋｅＶ〜４０ｋｅＶの範囲の光子エネルギーを有する光子放射線を減衰させるように適合されている、請求項７または８に記載の個人放射線量計（１）。
  10. 少なくとも２つの電離放射線検出器（５，６）の第１の電離放射線検出器（５）の前記フィルタは、プラスチックポリマー材料を含んで成る、請求項８に記載の個人放射線量計（１）。
  11. 前記少なくとも２つの電離放射線検出器の第２の電離放射線検出器（６）の前記フィルタは、例えば前記放射線防護服を通る光子エネルギーの関数としての光子放射線の透過率に対して実質的に比例する光子エネルギーの関数として前記光子放射線の前記透過率を得るために、前記基準方向（４）に沿って伝播する前記光子放射線を減衰させるように適合されている、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の個人放射線量計（１）。
  12. 前記第２の電離放射線検出器の前記フィルタは、前記基準方向（４）に沿って伝播し、０．０２〜０．２５の範囲の透過率係数によって５０ｋｅＶ〜６０ｋｅＶの範囲のエネルギーを有する光子放射線を減衰させるように適合されている、請求項１１に記載の個人放射線量計（１）。
  13. 前記第２の電離放射線検出器の前記フィルタは、前記基準方向（４）に沿って伝播する光子放射線を前記感放射線要素に衝突する前に減衰させる第１のフィルタリング要素、及び前記基準方向（４）とある角度をなす方向に沿って伝播する光子放射線を減衰させる第２のフィルタリング要素を有して成り、前記ある角度は、４５°〜８０°の範囲である、請求項１１または１２に記載の個人放射線量計（１）。
  14. 前記構造的支持要素（２）は、前記背面によって支持されているか、または前記背面（７）の少なくとも一部を形成する、後方散乱フィルタを有して成り、前記後方散乱フィルタは、前記構造的支持要素（２）が前記放射線防護服の前記外面に取り付けられたときに、前記放射線防護服によって前記少なくとも２つの電離放射線検出器に向かって後方散乱される放射線を減衰させるように適合されている、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の個人放射線量計（１）。
  15. 個人放射線量測定システムであって、
    請求項１〜１４のいずれか１項に記載の個人放射線量計と、
    前記個人放射線量計を読み出すための読取器であって、前記少なくとも２つの電離放射線検出器の各々によって収集された線量を表す値を特定するように適合されている、読取器と、
    前記値の前記所定の線形結合を計算することによって、前記個人放射線量計によって記録された実効線量を推定するように構成された処理機器と、を有して成る、個人放射線量測定システム。
  16. 前記処理機器は、実効線量推定を得るために前記値の前記所定の線形結合を計算するためにプログラムされ、前記実効線量推定は、Ｎ−１００に対応するエネルギー分布を有し、前記基準方向に沿って伝播する、前記線量計上に衝突した平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答を有し、これは、Ｎ−８０に対応するエネルギー分布を有する平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの前記線量応答の１．２倍以上である、請求項１５に記載の個人放射線量測定システム。
  17. 前記処理機器は、実効線量推定を得るために前記値の前記所定の線形結合を計算するためにプログラムされ、前記実効線量推定は、Ｎ−１００に対応するエネルギー分布を有し、前記基準方向に沿って伝播する、前記線量計上に衝突した平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答を有し、これは、Ｎ−１２０に対応するエネルギー分布を有し、前記基準方向に沿って伝播する、前記線量計上に衝突した平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの前記線量応答の１．１倍以上である、請求項１５または１６に記載の個人放射線量測定システム。
  18. 放射線防護服を着用している成人の実効線量を推定するための個人放射線量測定方法であって、前記方法は、
    − 少なくとも２つの電離放射線検出器を着用中の前記放射線防護服の外面上に位置付けることであって、前記少なくとも２つの電離放射線検出器は、光子エネルギー、及び成人の身体の方に向けられた基準方向に対する放射線の入射角の関数として異なる線量応答を有する、前記位置付けることを含み、
    前記方法は、
    − これらの電離放射線検出器によって電離放射線を検出し、前記少なくとも２つの電離放射線検出器の各々によって収集された線量を表す値を特定することと、
    − 前記線量を表す前記値の所定の線形結合を計算することによって、前記成人によって受ける実効線量を推定することと、をさらに含み、前記少なくとも２つの電離放射線検出器の前記線量応答の前記所定の線形結合が、複数の基準被ばく条件の各々下で前記成人によって受ける前記実効線量の４０％〜１６０％の範囲における推定に対応し、
    前記複数の基準被ばく条件は、少なくとも、前記基準方向に伝播する平面光子波への被ばく、前記基準方向と４５°の角度をなす方向に沿って伝播する平面光子波への被ばく、及び前記基準方向と６０°の角度をなす方向に沿って伝播する実質的に平面の光子波への被ばくを含んで成り、これらの平面光子波の各々は、
    ８０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．５０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされたＸ線線質であって、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている広いＸ線スペクトルＷ−８０に対応する、Ｘ線線質と、
    ６０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．６０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされたＸ線線質であって、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている狭いＸ線スペクトルＮ−６０に対応する、Ｘ線線質と、
    ６０ｋＶのピークＸ線管電圧によって得られ、０．３０ｍｍのＣｕ及び４．００ｍｍのＡｌによってフィルタリングされたＸ線線質であって、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されている広いＸ線スペクトルＷ−６０に対応する、Ｘ線線質と、のうちの１つに対応するエネルギー分布を有する、方法。
  19. 前記値の前記所定の線形結合を計算することは、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されているＸ線線質Ｎ−１２０に対応するエネルギー分布を有し、前記基準方向に沿って伝播する、前記検出器上に衝突した平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの前記線量応答の１．１倍以上である、ＩＳＯ４０３７−１標準によって定義されているＸ線線質Ｎ−１００に対応するエネルギー分布を有し、前記基準方向に沿って伝播する、前記検出器上に衝突した平面光子波に対する空気カーマ１単位あたりの線量応答を有する実効線量の推量を計算することを含んで成る、請求項１８に記載の方法。
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