JPWO2017199496A1 - 線量分布モニタおよび放射線照射システム - Google Patents
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Abstract
本発明の線量分布モニタ(11)は、放射線(17)を検出する複数の検出チャネル(ワイヤ電極(22a〜22c))を有する比例計数管(12)と、検出された検出信号(増幅電流(I1〜I3))に基づいて放射線(17)における線量の空間分布である線量空間分布を生成する計測回路(13)を備える。計測回路(13)は、比例計数管(12)内の電界強度(E)を演算し、この演算された電界強度(E)と、ガス情報記憶部(48)に記憶されたガス情報に基づいて、検出チャネル毎のガス増幅率(M1〜M3)を演算するガス増幅率演算部(50)と、検出チャネル毎の検出信号と、ガス増幅率(M1〜M3)とに基づいて、検出信号を補正した補正信号(補正後電流(Ia1〜Ia3))を生成する補正演算部(43)と、補正信号に基づいて線量空間分布を生成する分布生成部(44)を備える。
Description
図1は、本発明の実施の形態1による放射線照射システムのブロック図である。図2は、本発明の実施の形態1による線量分布モニタのブロック図である。図3は図2の比例計数管の模式図であり、図4及び図5は図2の比例計数管内の等電位分布の例の模式図である。図6は図2の比例計数管内の電界強度分布の例のグラフであり、図7は図2の比例計数管の電界強度とガス増幅率の関係の例を示したグラフである。放射線照射システム1は、被照射対象物16にX線、電子線、陽子線などの放射線17を照射する放射線発生装置14と、放射線17の空間分布を測定する線量分布モニタ11a、11bと、放射線発生装置14の照射方向や照射時間を制御する照射制御装置15を備えている。
α(E)=A・P・exp{−(B・P)/E} ・・・(2)
Ia=I/M ・・・(3)
なお、増幅器42は各増幅器42a、42b、42cを総括的に表現したものであり、増幅電流Iも各増幅器42a、42b、42cの増幅電流I1、I2、I3を総括的に表現したものである。補正後電流Iaも、増幅電流I1、I2、I3を補正した補正後電流Ia1、Ia2、Ia3を総括的に表現したものである。
図8は、本発明の実施の形態2による線量分布モニタのブロック図である。実施の形態2の線量分布モニタ11は、電極形状測定器47を備えた点で、実施の形態1の線量分布モニタ11とは異なる。なお、図8では、比例計数管12の複数のワイヤ電極は、3本のみ示した。また、図8では、計測回路13が電極形状測定器47を備える例を示した。電極形状記憶部46に格納される電極形状データは、比例計数管12の製作の際にあらかじめ測定されたデータを格納する場合もあれば、3次元測定器やカメラ等からなる電極形状測定器47により測定されたデータを用いる場合もある。比例計数管12内の電極形状がたわみや経年劣化等で変化する場合には、電極形状測定器47による測定結果を採用するほうが誤差は少ない。
図9は、本発明の実施の形態3による線量分布モニタのブロック図である。図10は図9のガス圧測定部の構成を示す図であり、図11は図9のガス圧測定部の他の構成を示す図である。実施の形態3の線量分布モニタ11は、ガス圧測定部49を備えた点で、実施の形態1の線量分布モニタ11とは異なる。なお、図9では、比例計数管12の複数のワイヤ電極は、3本のみ示した。ガス情報記憶部48に格納されるガス圧力Pのデータは、比例計数管12のガス圧測定部49によるガス圧力Pの測定結果(測定圧力Pm)を用いてもよい。ガス圧測定部49は、マルチワイヤ式の比例計数管12の内部に封入されているガスの圧力を測定するものであり、例えば圧力計などが該当する。図10に、圧力計であるガス圧測定器53を備えたガス圧測定部49を示した。
P0/P1=T0/T1 ・・・(4)
Pm=P0・(Tm/T0) ・・・(5)
ガス温度測定器60、ガス圧演算部61を備えたガス圧測定部49は、温度測定結果(測定絶対温度Tm)を基にガス圧力Pを初期圧力P0から補正することにより、ガス増幅率Mをより正確に求めることができる。
図12は本発明における実施の形態4による線量分布モニタのブロック図である。図13は、図12の比例計数管内の等電位分布の例の模式図である。図14は図12の比例計数管内の電界強度分布の例のグラフであり、図15は図12の比例計数管の信号出力の例のグラフである。実施の形態4の線量分布モニタ11は、電極形状推定部80を備えている点で実施の形態2の線量分布モニタ11と異なる。なお、図12では、比例計数管12の複数のワイヤ電極は、3本のみ示した。放射線17の照射を伴わないメンテナンス期間においては、実施の形態2に記載したように、電極形状測定器47を用いた電極形状の情報の更新が可能である。しかし、治療時の様に、放射線17の照射中には、電極形状測定器47が使用できないため、放射線17の照射中に何らかの要因によって、ワイヤ電極の位置ずれや、ワイヤ電極のたわみが発生した場合には、電極形状推定部80を用いて、電極形状記憶部46の記憶される電極形状データを更新し、ワイヤ電極の感度補正を行う。すなわち、各ワイヤ電極の正確なガス増幅率Mを用いて各ワイヤ電極の増幅電流Iの補正を行う。以下に、電極形状推定部80を用いた感度補正の原理を説明する。
M=RD ・・・(6)
ここで、式(6)における、各ワイヤ電極22a〜22kの変位Dおよび各ワイヤ電極22a〜22kのガス増幅率Mは共にベクトルである。なお、ガス増幅率は、ベクトルであっても、ワイヤ電極毎のガス増幅率と同じ符号を用いる。
Q=kM ・・・(7)
ここで、kは比例定数である。
D=R-1Q=kR-1M ・・(8)
Claims (11)
- 被照射対象物に照射される放射線における線量の空間分布を測定する線量分布モニタであって、
前記放射線を検出する複数の検出チャネルを有する比例計数管と、複数の前記検出チャネルで検出された検出信号に基づいて前記放射線における線量の空間分布である線量空間分布を生成する計測回路を備え、
前記計測回路は、
前記比例計数管に封入されたガスのガス情報を記憶したガス情報記憶部と、
前記比例計数管内の電界強度を演算し、この演算された前記電界強度と、前記ガス情報記憶部に記憶された前記ガス情報に基づいて、前記検出チャネル毎のガス増幅率を演算するガス増幅率演算部と、
前記検出チャネル毎の前記検出信号と、前記ガス増幅率演算部にて演算された当該検出チャネルに対応する前記ガス増幅率とに基づいて、前記検出信号を補正した補正信号を生成する補正演算部と、
前記補正信号に基づいて前記線量空間分布を生成する分布生成部を備えたことを特徴とする線量分布モニタ。 - 前記計測回路は、前記比例計数管の前記検出チャネルである電極に印加されている印加電圧を測定する電圧測定器と、前記電極の形状情報を記憶した電極形状記憶部を備え、
前記ガス増幅率演算部は、前記印加電圧と前記電極の形状情報に基づいて、前記電界強度を演算することを特徴とする請求項1記載の線量分布モニタ。 - 前記比例計数管の前記電極の形状を測定する電極形状測定器を備え、
前記電極形状測定器は、測定した前記電極の形状情報である電極形状データを前記電極形状記憶部に記憶することを特徴とする請求項2記載の線量分布モニタ。 - 前記計測回路は、前記検出チャネル毎の前記検出信号に基づいて前記検出チャネル毎の変位情報を生成し、前記電極形状記憶部に記憶された前記電極形状データを更新する電極形状推定部を備え、
前記電極形状推定部は、前記電極の変位に対する前記検出信号の応答関数を用いて、前記変位情報を生成することを特徴とする請求項3記載の線量分布モニタ。 - 前記比例計数管に封入されたガスを電離させる放射線を放出する放射線源を、前記比例計数管の内部又は外部に備え、
前記電極形状推定部は、前記放射線源から放出された放射線による、前記検出チャネル毎の前記検出信号に基づいて前記検出チャネル毎の前記変位情報を生成することを特徴とする請求項4記載の線量分布モニタ。 - 前記比例計数管に封入された前記ガスの圧力を測定するガス圧測定部を備え、
前記ガス圧測定部は、測定した前記ガスの圧力を前記ガス情報記憶部に記憶することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の線量分布モニタ。 - 前記ガス圧測定部は、前記ガスの圧力を測定するガス圧測定器を備えることを特徴とする請求項6記載の線量分布モニタ。
- 前記ガス圧測定部は、前記ガスの温度を測定するガス温度測定器と、前記ガス温度測定器にて測定された温度である測定温度を圧力に変換するガス圧演算部を備えることを特徴とする請求項6記載の線量分布モニタ。
- 前記補正演算部は、前記検出チャネル毎の前記検出信号を、当該検出チャネルに対応する前記ガス増幅率で除して前記補正信号を生成することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の線量分布モニタ。
- 被照射対象物に照射される放射線における線量の空間分布を測定する、請求項1から9のいずれか1項に記載の線量分布モニタと、前記被照射対象物に前記放射線を照射する放射線発生装置と、前記放射線発生装置を制御する照射制御装置を備えた放射線照射システム。
- 前記線量分布モニタは、前記放射線のx方向の前記線量空間分布を計測するx方向線量分布モニタと、前記x方向に垂直なy方向における前記放射線の前記線量空間分布を計測するy方向線量分布モニタとを備えることを特徴とする請求項10記載の放射線照射システム。
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