TW202219550A - 測量裝置、測量方法、測量系統及放射線治療系統 - Google Patents

Abstract

[課題] 本發明提供一種能夠輕易地測量伽瑪射線的劑量之測量裝置、測量方法、測量系統及放射線治療系統。 [解決手段] 測量裝置依據在內部包含空氣之游離腔中測量之與包括中子束及伽瑪射線之放射線相關之測量值、以及在檢測器中檢測出之與中子束相關之檢測值來計算伽瑪射線的劑量。

Description

測量裝置、測量方法、測量系統及放射線治療系統

本發明係有關一種測量裝置、測量方法、測量系統及放射線治療系統。 本申請案係主張基於2020年11月12日申請之日本專利申請第2020-188664號的優先權。該日本申請案的全部內容係藉由參閱而援用於本說明書中。

近年來，有一種使用中子束來進行治療之技術。例如，作為照射中子束來殺死癌細胞之中子捕獲療法，已知有一種使用了硼化合物之硼中子捕獲療法(BNCT：Boron Neutron Capture Therapy)。在硼中子捕獲療法中，向預先摻入癌細胞中之硼照射中子束，並藉由藉此產生之重帶電粒子的飛散來選擇性地破壞癌細胞。

為了測量如此用於治療之中子束的量，例如使用專利文獻1所示之中子束測量裝置。專利文獻1所示之中子束測量裝置由檢測部檢測中子束，並依據該檢測結果來計算中子束的量。 [先前技術文獻]

[專利文獻1] 日本特開2016-166777號公報

[發明所欲解決之問題]

其中，在中子捕獲療法中，從帶電粒子束生成中子束時，伽瑪射線亦一起生成。為了保證在中子捕獲療法中所照射之射束的品質，不僅需要適當地測量中子束的劑量，還需要適當地測量伽瑪射線的劑量。在先前的伽瑪射線的測量手法中，例如使用填充有2種氣體之靈敏度不同之游離腔(Ionization chamber)來測量伽瑪射線(Gamma Ray)。但是，在這樣的測量手法中，需要用於將氣體填充於游離腔中的設備，與測量相關之處理變得繁瑣，因此工時增加。因此，要求輕易地測量伽瑪射線的劑量。

因此，本發明的目的為提供一種能夠輕易地測量伽瑪射線的劑量之測量裝置、測量方法、測量系統及放射線治療系統。 [解決問題之技術手段]

本發明的一個方面之測量裝置，係依據在內部包含空氣之游離腔中測量到之與包括中子束及伽瑪射線之放射線相關之測量值、以及在檢測器中檢測出之與中子束相關之檢測值來計算伽瑪射線的劑量。

該測量裝置依據在游離腔中測量到之與放射線相關之測量值、以及在檢測器中檢測出之檢測值來計算伽瑪射線的劑量。關於該測量值，由於在包含空氣之游離腔中進行測量，因此無需單獨設置用於將氣體填充於游離腔中的設備，便能夠輕易地測量。又，測量裝置能夠使用中子計數從該測量值中去除與中子束相關之值的影響。如上所述，該測量裝置能夠輕易地測量伽瑪射線的劑量。又，該測量裝置亦能夠輕易地測量中子束的劑量。

在一實施形態中，測量值包括由游離腔內的空氣與中子束的反應而產生之第1游離量、以及由游離腔內的空氣與伽瑪射線的反應而產生之第2游離量，依據第2游離量來計算伽瑪射線的劑量。此時，依據測量值、第1游離量及中子計數來導出第2游離量，從而能夠適當地測量伽瑪射線的劑量。

在一實施形態中，檢測值為與中子束相關之中子計數，第1游離量與由游離腔內的空氣中所包含之氮與中子束的反應而產生之游離量近似。此時，由氮與中子束的反應而產生之游離量係與中子計數成比例，因此可視為第1游離量與中子計數成比例。因此，依據中子計數來計算第1游離量。因此，能夠藉由從測量值中去除第1游離量來導出第2游離量，並能夠適當地測量伽瑪射線的劑量。

本發明的另一個方面之測量方法包括如下步驟：依據在內部包含空氣之游離腔中測量到之與包括中子束及伽瑪射線之放射線相關之測量值、以及在檢測器中檢測出之與中子束相關之檢測值來計算伽瑪射線的劑量。

依據該測量方法，能夠獲得與上述測量裝置相同的作用/效果。

本發明的另一個方面之測量系統具備：放射線治療裝置，照射包括中子束及伽瑪射線之放射線；及測量裝置，依據在內部包含空氣之游離腔中測量到之與放射線相關之測量值、以及在檢測器中檢測出之與中子束相關之檢測值來計算從放射線治療裝置照射之伽瑪射線的劑量。

依據該測量系統，在測量裝置中，依據與從放射線治療裝置照射之放射線相關之測量值、以及與從放射線治療裝置照射之中子束相關之檢測值來計算伽瑪射線的劑量。關於該測量值，由於在包含空氣之游離腔中進行測量，因此無需單獨設置用於將氣體填充於游離腔中的設備，便能夠輕易地測量。又，測量裝置能夠使用中子計數從該測量值中去除與中子束相關之值的影響。如上所述，該測量系統藉由測量裝置能夠輕易地測量放射線治療裝置的伽瑪射線的劑量。又，該測量系統藉由測量裝置亦能夠輕易地測量放射線治療裝置的中子束的劑量。

本發明的另一個方面之放射線治療系統具備：放射線治療裝置，照射包括中子束及伽瑪射線之放射線；及測量裝置，依據在內部包含空氣之游離腔中測量到之與放射線相關之測量值、以及在檢測器中檢測出之與中子束相關之檢測值來計算伽瑪射線的劑量，放射線治療裝置使用由測量裝置計算之伽瑪射線的劑量來控制放射線的照射。

依據該放射線治療系統，在測量裝置中，依據與從放射線治療裝置照射之放射線相關之測量值、以及與從放射線治療裝置照射之中子束相關之檢測值來計算伽瑪射線的劑量。關於該測量值，由於在包含空氣之游離腔中進行測量，因此無需單獨設置用於將氣體填充於游離腔中的設備，便能夠輕易地測量。又，測量裝置能夠使用中子計數從該測量值中去除與中子束相關之值的影響。因此，藉由測量裝置可輕易地測量放射線治療裝置的伽瑪射線的劑量。又，藉由測量裝置亦可輕易地測量放射線治療裝置的中子束的劑量。放射線治療裝置使用在測量裝置中測量之中子束的劑量及伽瑪射線的劑量中的至少一者來控制包括中子束及伽瑪射線之放射線的照射，從而能夠照射對患者而言適當劑量的放射線。又，放射線治療裝置能夠抑制向患者照射包括具有超過規定的臨界值之劑量之中子束及伽瑪射線中的至少一者之放射線。 [發明之效果]

依據本發明，能夠提供一種能夠輕易地測量伽瑪射線的劑量之測量裝置、測量方法、測量系統及放射線治療系統。

以下，參閱圖式對本發明的較佳實施形態進行詳細地說明。

本發明的實施形態之測量系統具備放射線治療裝置和測量裝置。測量裝置計算伽瑪射線的劑量。測量裝置例如計算由放射線治療裝置照射之中子束的劑量及伽瑪射線的劑量。放射線治療裝置例如為中子捕獲療法裝置。首先，參閱圖1對產生成為測量裝置的測量對象之中子束及伽瑪射線之中子捕獲療法裝置的概要進行說明。圖1係表示作為放射線治療裝置的一例之中子捕獲療法裝置之概略圖。圖1所示之中子捕獲療法裝置1(放射線治療裝置的一例)為使用硼中子捕獲療法(BNCT：Boron Neutron Capture Therapy)進行癌症治療之裝置。中子捕獲療法裝置1向患者16(被照射體)照射包括中子束N及伽瑪射線G之帶電粒子束P(放射線的一例)。在中子捕獲療法裝置1中，例如向被給藥硼( ¹⁰B)之患者16的腫瘤照射中子束N。

中子捕獲療法裝置1具備加速器2。加速器2加速陰離子等帶電粒子並出射帶電粒子束P。加速器2例如由迴旋加速器構成。在本實施形態中，帶電粒子束P為從陰離子剝離電荷而生成之質子束。該加速器2例如生成射束半徑40mm、60kW(=30MeV×2mA)的帶電粒子束P。再者，加速器並不限於迴旋加速器，亦可以為同步加速器或同步迴旋加速器、直線加速器、靜電加速器等。

從加速器2出射之帶電粒子束P被發送至設置於中子捕獲療法裝置1上之中子束生成部M。中子束生成部M由射束導管9和標靶10形成。從加速器2出射之帶電粒子束P穿過射束導管9朝向配置於射束導管9的端部之標靶10行進。沿該射束導管9設置有複數個四極電磁鐵4及掃描電磁鐵6。複數個四極電磁鐵4例如使用電磁鐵來進行帶電粒子束P的射束軸調整。

掃描電磁鐵6掃描帶電粒子束P並進行帶電粒子束P對標靶10的照射控制。該掃描電磁鐵6控制帶電粒子束P對標靶10的照射位置。

中子捕獲療法裝置1藉由將帶電粒子束P照射於標靶10而產生中子束N，並將中子束N朝向配置於診療台17上之患者16出射。中子捕獲療法裝置1具備標靶10、遮蔽體8、減速構件12、準直器14及照射控制部18。

標靶10接受帶電粒子束P的照射而生成包括中子束N及伽瑪射線G之放射線。伽瑪射線G隨著該中子束N的產生而產生。標靶10為由藉由被帶電粒子束照射而產生中子束及伽瑪射線之材質形成之固體形狀的構件。具體而言，標靶10例如由鈹(Be)或鋰(Li)、鉭(Ta)、鎢(W)形成，例如呈直徑160mm的圓盤狀的固體形狀。再者，標靶10並不限於圓盤狀，亦可以為其他形狀。

減速構件12使由標靶10生成之中子束N減速(使中子束N的能量下降)。減速構件12可以具有由主要使中子束N中所包含之快中子減速之層12A及主要使中子束N中所包含之超熱中子減速之層12B形成之疊層結構。

遮蔽體8遮蔽所產生之中子束N及伽瑪射線G等以防止其向外部發射。遮蔽體8被設置成圍繞減速構件12。遮蔽體8的上部及下部從減速構件12延伸至帶電粒子束P的上游側。

準直器14對中子束N的輻射場進行整形，並且具有中子束N穿過之開口14a。準直器14例如為在中央具有開口14a之塊狀的構件。

照射控制部18控制帶電粒子束P的照射。照射控制部18使用由後述測量裝置計算之伽瑪射線劑量來控制包括中子束及伽瑪射線之帶電粒子束P(放射線)的照射。照射控制部18例如控制從加速器2照射之帶電粒子束P的劑量。詳細內容將進行後述。

接著，參閱圖2對測量系統中所包括之測量裝置的詳細結構進行說明。圖2係實施形態之測量系統及測量裝置的方塊圖。如圖2所示，測量系統200(測量系統及放射線治療系統的一例)具備中子捕獲療法裝置1和測量裝置100。測量裝置100為計算在中子捕獲療法裝置1中藉由向標靶10照射帶電粒子束P而產生之伽瑪射線G的劑量(量)之測量裝置。測量裝置100例如亦計算在中子捕獲療法裝置1中藉由向標靶10照射帶電粒子束P而產生之中子束N的劑量(量)。再者，測量系統200中之測量裝置100例如計算針對從中子捕獲療法裝置1的準直器14的開口14a出射之中子束N及伽瑪射線G之各劑量。測量裝置100例如在患者16不在診療台17上的狀態下設置於比準直器14的開口14a更靠中子束N的下游側。

測量裝置100例如將在中子捕獲療法裝置1中產生之伽瑪射線G及中子束N的各劑量或測量結果輸出至記憶部50或顯示部60。記憶部50為作為分別儲存資訊之資料庫而發揮功能之功能部。記憶部50例如分別由包括記憶體及儲存器中的至少一者之資料庫、伺服器或其他適當的媒體來實現。顯示部60為顯示所輸入之資訊之功能部。顯示部60例如為顯示器。

如圖2所示，測量裝置100具備測量部20(游離腔的一例)、檢測部30(檢測器的一例)及控制部40。測量裝置100在測量部20中進行針對中子束N及伽瑪射線G之測量處理，並且在檢測部30中進行針對中子束N之檢測處理。測量部20中之測量處理和檢測部30中之檢測處理例如使用相同的水假體(Water phantom)26在不同之時序進行。

測量部20為測量與包括中子束N及伽瑪射線G之放射線相關之測量值之機器。測量部20測量與中子束N及伽瑪射線G相關之測量值。測量部20例如設置於中子捕獲療法裝置1中比標靶10更靠帶電粒子束P的下游側。因此，本實施形態的測量值由與中子束N相關之測量值及與伽瑪射線G相關之測量值構成。測量部20例如由游離腔構成。本實施形態的測量部20為在內部包含空氣之游離腔，並且為所謂之空氣游離腔。測量部20依據來自控制部40的測量控制訊號進行測量。

具體而言，測量部20具備：箱體21，在其內部填充有空氣；一對電極22、23，在箱體21的內部以相對向的方式設置；電流測量部24，測量在一對電極22、23之間產生之電流；及第1測量器25，依據基於電流測量部24之測量結果計算測量值。關於測量部20中之測量值的測量，使用水假體26來進行。亦即，來自中子捕獲療法裝置1的中子束N及伽瑪射線G朝向水假體26照射。例如，箱體21及一對電極22、23設置於水假體26的內部。箱體21及一對電極22、23配置於水假體26內的規定的位置上。

箱體21例如通過延伸至水假體26的外部之導管而其內部曝露於大氣中。箱體21內的空氣例如包含氮及氧。在箱體21的內部可以僅填充有由氮構成之氣體。一對電極22、23例如由銅等金屬薄板構成。一對電極22、23彼此相對向之面亦即對向面被膜22a、23a覆蓋。在一對電極22、23之間連接有電源，並且施加高壓的電場。電流測量部24與一對電極22、23電連接。電流測量部24測量在一對電極22、23之間施加之電流值。

藉由這樣的結構，若中子束N及伽瑪射線G穿過測量部20內，則中子束N及伽瑪射線G與構成空氣之分子碰撞而該分子被游離。在一對電極22、23之間施加電場，因此所游離之電子e-被收集到一個電極23上，離子i+被收集到高壓的電極22上。因此，電流值按照隨著構成空氣之分子的游離而產生之電子e-及離子i+的數量而變化。電流測量部24將所測量之電流值輸出至第1測量器25。

第1測量器25在將由電流測量部24測量之電流值轉換成規定的測量值的基礎上，將其發送至控制部40。隨著構成空氣之分子的游離而產生之電子e-及離子i+的數量與穿過箱體21內之中子束N的劑量及伽瑪射線G的劑量成比例。因此，第1測量器25依據由電流測量部24測量之電流值來計算與中子束N相關之測量值及與伽瑪射線G相關之測量值。第1測量器25藉由使用公知的手法來計算游離量作為測量值，並輸出至控制部40。第1測量器25例如藉由將所產生之電流通過規定的電阻而轉換成電壓值來計算游離量。

測量值包括藉由空氣與中子束N的反應而產生之游離量亦即第1游離量、以及藉由空氣與伽瑪射線G的反應而產生之游離量亦即第2游離量。在由第1測量器25計算測量值之階段中，第1游離量和第2游離量彼此不區分。關於第1游離量和第2游離量，藉由在控制部40中使用測量值及後述檢測值進行運算來分別計算。再者，控制部40可以直接接收來自電流測量部24的檢測結果，並在內部進行由第1測量器25進行之處理。

檢測部30為檢測中子束N之機器。檢測部30計算與中子束相關之檢測值。檢測部30例如設置於中子捕獲療法裝置1中比標靶10更靠帶電粒子束P的下游側。檢測部30具備：閃爍器31；光纖32，在前端設置有閃爍器31；光檢測器33，檢測從光纖32傳遞之光；及第2測量器34，依據基於光檢測器33之檢測結果檢測檢測值。檢測部30依據來自控制部40的測量控制訊號進行檢測。

閃爍器31為將所入射之中子束轉換成光之螢光體。閃爍器31與光纖32電連接。閃爍器31例如由 ⁶Li構成。閃爍器31按照所入射之中子束的劑量來使內部結晶成為激勵狀態並產生閃爍光。關於中子束的測量，使用水假體26來進行。亦即，在從中子捕獲療法裝置1向檢測部30照射中子束N時，中子束N例如朝向與在測量部20中使用之水假體相同的水假體26照射。例如，在測量部20中之中子束N及伽瑪射線G的測量處理結束之後，將箱體21及一對電極22、23從水假體26取出，並將閃爍器31及光纖32的一部分配置於水假體26內的規定的位置上。閃爍器31在水假體26中的位置可以隨著測量的進行而適當變更。

光檢測器33檢測經由光纖32由閃爍器31發出之光。光檢測器33將檢測結果輸出至第2測量器34。第2測量器34將來自光檢測器33的檢測結果轉換成規定的檢測值。第2測量器34將該檢測值發送至控制部40。檢測值例如為與中子束N相關之中子計數。第2測量器34計數中子的個數作為檢測值，並輸出至控制部40。再者，控制部40可以直接接收來自光檢測器33的檢測結果，並在內部進行由第2測量器34進行之處理。檢測部30例如構成為具備1/v檢測器。1/v檢測器為閃爍器31的部分由1/v吸收劑構成之檢測器。再者，對1/v檢測器的詳細內容將進行後述。

控制部40進行測量裝置100全體的控制。控制部40具備處理器、記憶體、儲存器、通訊介面及使用者介面，並構成為通常的電腦。處理器為CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)等運算器。記憶體為ROM (Read Only Memory：唯讀記憶體)或RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)等記憶媒體。儲存器為HDD (Hard Disk Drive：硬碟驅動機)等記憶媒體。通訊介面為實現資料通訊之通訊機器。使用者介面為鍵盤或觸控面板或麥克風等輸入器。處理器統括記憶體、儲存器、通訊介面及使用者介面，並實現後述控制部40的功能。在控制部40中，例如將儲存於ROM之程式加載至RAM，並由CPU執行加載至RAM之程式，從而實現各種功能。控制部40可以由複數個電腦構成。

控制部40具備獲取部41、運算部42及輸出部43。

獲取部41獲取測量值及檢測值。本實施形態的獲取部41從測量部20獲取測量值，並從檢測部30獲取檢測值。獲取部41將測量值及檢測值輸出至運算部42。再者，獲取部41可以從記憶部50獲取預先儲存於記憶部50中之測量值及檢測值中的至少一者。

運算部42依據由獲取部41獲取之測量值和檢測值來計算伽瑪射線G的劑量。運算部42依據在測量部20中測量之測量值、以及在檢測部30中檢測出之檢測值來計算中子束N的劑量。運算部42首先計算第1游離量。接著，運算部42藉由從全體的測量值中去除第1游離量的貢獻來計算第2游離量。接著，運算部42依據第2游離量來計算伽瑪射線G的劑量。對各值的計算方法將進行後述。

輸出部43將在運算部42中計算出之伽瑪射線G的劑量輸出至記憶部50或顯示部60。輸出部43將在運算部42中計算出之中子束N的劑量輸出至記憶部50或顯示部60。輸出部43例如使記憶部50儲存伽瑪射線G的劑量及中子束N的劑量。輸出部43例如使顯示部60顯示伽瑪射線G的劑量及中子束N的劑量。輸出部43可以將第1游離量及第2游離量輸出至記憶部50或顯示部60。

輸出部43將伽瑪射線G的劑量輸出至中子捕獲療法裝置1的照射控制部18。輸出部43可以將中子束N的劑量輸出至中子捕獲療法裝置1的照射控制部18。

以下，對運算部42中之各值的計算方法進行詳細說明。由測量部20測量之測量值C _air為基於中子束N及伽瑪射線G之箱體21內的空氣的游離量。 因此，關於測量值C _air，使用與中子束N相關之第1游離量C _neu及與伽瑪射線G相關之第2游離量C _γ，如以下式(1)表示為第1游離量C _neu與第2游離量C _γ之和。

填充於箱體21內之空氣的組成由佔空氣的約80%之氮分子、以及佔空氣的約20%之氧分子構成。與氮分子的存在率相比，空氣中的其他組成物的存在率非常小。因此，藉由除了氮分子及氧分子以外的空氣中的組成物與中子束N的反應而產生之游離量對測量值C _air的影響極小，因此可以不必考慮。氮原子的中子截面積σ _{n(N ， p)}為1.930b(barn)，氧原子的中子截面積σ _{n(O ， p)}為189.9μb (microbarn)。因此，與氧原子的中子截面積σ _{n(O ， p)}相比，氮原子的中子截面積σ _{n(N ， p)}非常大。因此，在基於中子束N之空氣的游離中，由中子束N與氮分子的核反應引起之游離佔主導地位。亦即，在基於中子束N之空氣的游離中，由中子束N與氧分子的核反應引起之游離的貢獻非常小，因此能夠忽略。因此，在將由中子束N與氮分子的反應而產生之游離量設為氮游離量C _{n(N ， p)}且將由中子束N與氧分子的反應而產生之游離量設為氧游離量C _{n(O ， p)}之情況下，第1游離量C _neu如以下式(2)表示且與氮游離量C _{n(N ， p)}近似。

如以下式(3)，氮游離量C _{n(N ， p)}與中子束Φ _neu成比例。亦即，由於氮游離量C _{n(N ， p)}為藉由中子束N與氮分子的反應而獲得之游離量，因此與氮原子的中子截面積σ _{n(N ， p)}乘以每秒穿過規定的面積之中子的數量而獲得之值成比例。

其中，關於由檢測部30檢測出之與中子相關之檢測值亦即中子計數R，能夠由使用了具有依據1/v規則之截面積之原子核與中子的核反應之檢測部30進行測量。中子計數R為檢測部30的反應數量(在測量時間內由檢測部30檢測中子(=與中子反應)之次數)。其中，若將檢測部30的閃爍器31中所使用之原子核的截面積設為σ _A，則如以下式(4)，中子計數R與截面積σ _A乘以每秒穿過規定的面積之中子的數量而獲得之值成比例。

其中，氮原子的原子核亦具有依據1/v規則之截面積，因此與上述式(4)相同的關係性成立。因此，氮游離量C _{n(N ， p)}如以下式(5)表示。如式(5)所示，氮游離量C _{n(N ， p)}與中子計數R成比例。如式(2)所示，第1游離量C _neu與氮游離量C _{n(N ， p)}近似，因此可視為第1游離量C _neu與中子計數R成比例。

因此，若由檢測部30檢測出之檢測值(中子計數R)和氮及中子檢測器中所使用之原子核的截面積比已知，則運算部42能夠計算第1游離量C _neu。因此，運算部42能夠藉由從測量部20的測量值C _air減去來計算第2游離量C _γ。若將比例常數設為α，則運算部42能夠將第2游離量C _γ如以下式(6)表示。運算部42使用計算出之第2游離量C _γ來計算伽瑪射線G的劑量。運算部42例如使用第2游離量C _γ並藉由公知的方法來計算伽瑪射線G的劑量。運算部42例如使用第1游離量C _neu或中子計數R並藉由公知的方法來計算中子束N的劑量。

其中，對使用中子計數R時的限制條件進行說明。首先，為了高精度地運算中子計數R，檢測部30例如如上所述構成為具備1/v檢測器。在使用1/v檢測器之情況下，上述式(4)成立。其中，1/v吸收劑設為在中子束的入射能量為10 ^-4MeV以下的入射能量低的區域中，截面積與1/v成比例地減少的關係成立之物質。依據1/v規則之截面積是指與1/v成比例地減少之截面積。再者，此處的截面積是指包含上述中子截面積的微觀的截面積。亦即，截面積為表示引起核反應之比例之尺度。當將物質暴露於單能的中子場時的反應率(每單位時間的反應次數)設為R0且將物質的原子核的數量密度設為N0時，截面積由式(7)定義。表示截面積變得越大吸收劑越容易與中子進行反應。“v”表示中子的速度。當將每1個中子的質量設為m時，v與中子能量E具有式(8)所示之關係。1/v檢測器成為利用了截面積與1/v成比例之原子核之檢測器。σ與1/v的比例關係成立，且v與E ^1/2的比例關係成立，因此σ與1/E ^1/2的比例關係成立。因此，當在記錄中繪製橫軸的能量時，如圖3成為截面積與線形性的關係，並且斜率成為-1/2。

作為這樣的1/v吸收劑，可以舉出 ¹⁰B、 ⁶Li、 ¹⁴N、 ³He等。 具體而言，如表示 ¹⁰B的特性之圖3的圖表及表示 ⁶Li的特性之圖4的圖表所示，在10 ^-4MeV以下的入射能量低的區域中，該等吸收劑的截面積與1/v成比例地減少。再者，在高能量區域中，與1/v的比例關係產生偏離，因此在這樣的區域中，在運算截面積時需要進行修正。另一方面，如表示 ¹⁹⁷Au的特性之圖5的圖表所示，即使在10 ^-4MeV以下的入射能量低的區域中，該吸收劑的截面積亦從1/v的比例關係偏離。因此，如 ¹⁹⁷Au的吸收劑不屬於1/v吸收劑。

再者，檢測部30中所使用之1/v吸收劑的原子與成為反應數的運算對象之原子無需必須一致。例如，即使在檢測部30中使用除了 ¹⁰B以外的1/v吸收劑，運算部42亦能夠運算 ¹⁰B的反應數。

如上所述，1/v吸收劑在高能量區域需要進行修正，但是為了減少該修正量，在水假體26(參閱圖2)內進行測量為較佳。在空氣中進行測量的情況下，中子場需要充分地熱化。因此，本實施形態之測量裝置100不適合超熱中子場的檢測。但是，測量裝置100中之中子計數R的檢測在水假體26內進行，因此該限制條件並無特別問題。

檢測部30的檢測頭(閃爍器31的部分)小。因此，若水中之中子場的擾動效果(擾動效果=應變效果×自遮蔽效果)不夠小，則基於修正之不確定性變大。擾動效果為因在測量部位存在除了水以外的物質而引起之影響。具體而言，將應變效果及自遮蔽效果抑制在1%以下的足夠小的範圍內為較佳。

以下，對中子捕獲療法裝置1的照射控制部18中之帶電粒子束P的照射控制進行說明。照射控制部18使用由測量裝置100計算之伽瑪射線G的劑量來控制放射線的照射。再者，照射控制部18可以使用由測量裝置100計算之中子束N的劑量來控制放射線的照射。

中子捕獲療法裝置1的照射控制部18例如判定在測量裝置100中計算出之伽瑪射線G的劑量是否分別收斂於規定的臨界值的範圍內。例如，在該劑量收斂於規定的臨界值的範圍內之情況下，中子捕獲療法裝置1結束基於測量裝置100之測量，並開始向患者16的照射。

例如，在該劑量不收斂於規定的臨界值的範圍內之情況下，中子捕獲療法裝置1繼續基於測量裝置100之測量。此時，照射控制部18例如依據由測量裝置100計算出之伽瑪射線G的劑量來控制(調整)從加速器2照射之帶電粒子束P的劑量。在加速器2照射由照射控制部18控制之帶電粒子束P之情況下，測量裝置100藉由再次測量包括中子束N及伽瑪射線G之放射線來計算被更新之伽瑪射線G的劑量。

中子捕獲療法裝置1能夠接收基於測量裝置100之各劑量的反饋，直至伽瑪射線G的劑量分別收斂於規定的臨界值的範圍內。再者，中子捕獲療法裝置1可以接收基於測量裝置100之各劑量的反饋，直至中子束N的劑量收斂於規定的臨界值的範圍內。

接著，參閱圖6對本實施形態之測量方法的步驟進行說明。圖6係表示中子束測量方法的處理內容之流程圖。圖6所示之流程圖例如在從中子捕獲療法裝置1照射帶電粒子束P且由測量部20接收來自控制部40的測量控制訊號之情況下開始。首先，測量部20測量測量值C _air作為測量處理(步驟S210)。在從中子捕獲療法裝置1朝向水假體26內的箱體21照射包括中子束N及伽瑪射線G之放射線時，電流測量部24測量在一對電極22、23之間產生之電流值。第1測量器25依據由電流測量部24獲得之電流值來計算測量值C _air(游離量)，並將測量值C _air輸出至控制部40。

接著，檢測部30檢測檢測值亦即中子計數R作為檢測處理(步驟S212)。在從中子捕獲療法裝置1朝向水假體26內的閃爍器31照射中子束N時，光檢測器33檢測由閃爍器31發出之光。再者，即使在從中子捕獲療法裝置1向閃爍器31照射伽瑪射線G之情況下，閃爍器31中之中子計數R的值亦不會受到太大影響，因此能夠忽略伽瑪射線G的影響。第2測量器34依據由光檢測器33獲得之檢測結果來計算中子計數R，並將中子計數R輸出至控制部40。

接著，控制部40的獲取部41獲取測量值C _air及檢測值(中子計數R)作為獲取處理(步驟S214)。獲取部41從測量部20獲取測量值C _air。獲取部41從檢測部30獲取中子計數R。獲取部41將測量值C _air及檢測值(中子計數R)輸出至運算部42。

接著，控制部40的運算部42計算伽瑪射線的劑量作為運算處理(步驟S216)。運算部42依據中子計數R來計算第1游離量C _neu。運算部42依據測量值C _air及第1游離量C _neu來計算第2游離量C _γ。運算部42依據第2游離量C _γ來計算伽瑪射線G的劑量。運算部42依據第1游離量C _neu來計算中子束N的劑量。運算部42將伽瑪射線G的劑量及中子束N的劑量輸出至輸出部43。

接著，控制部40的輸出部43將伽瑪射線G的劑量及中子束N的劑量輸出至記憶部50或顯示部60作為輸出處理(步驟218)。輸出部43例如使記憶部50儲存伽瑪射線G的劑量及中子束N的劑量。輸出部43例如使顯示部60顯示伽瑪射線G的劑量及中子束N的劑量。

接著，對本實施形態之測量裝置100的作用/效果，一邊與比較例之測量裝置300進行比較一邊進行說明。在比較例的測量裝置300中之裝置或功能部的名稱及符號與上述實施形態的測量裝置100中之裝置或功能部的名稱及符號相同之情況下，設為測量裝置300中之裝置或功能部具有與測量裝置100中之裝置或功能部相同的功能。

圖7係比較例之測量系統及測量裝置的方塊圖。如圖7所示，測量系統400具備中子捕獲療法裝置1和測量裝置300。測量裝置300具備第1氣體測量部310、第2氣體測量部320、檢測部30及控制部40。比較例的測量裝置300計算中子束N的劑量及伽瑪射線G的劑量。第1氣體測量部310具備：箱體311，在其內部填充有第1氣體；一對電極22、23；電流測量部24；第1測量器25；及第1氣體供給部317，向箱體311的內部供給第1氣體。箱體311設置於水假體26的內部。填充於箱體311的內部之第1氣體例如為二氧化碳氣體。第1氣體從第1氣體供給部317通過氣體管進行供給。第1氣體供給部317例如為氣罐。一對電極22、23設置於箱體311的內部。

第2氣體測量部320具備：箱體321，在其內部填充有第2氣體；一對電極22、23；電流測量部24；第1測量器25；及第2氣體供給部327，向箱體321的內部供給第2氣體。箱體321設置於水假體26的內部。填充於箱體321的內部之第2氣體的種類與第1氣體不同。第2氣體例如為甲烷氣體、二氧化碳氣體及氮氣混合而獲得之氣體。第2氣體從第2氣體供給部327通過氣體管進行供給。第2氣體供給部327例如為氣罐。一對電極22、23設置於箱體321的內部。

從中子捕獲療法裝置1向第2氣體測量部320的中子束N例如朝向與在第1氣體測量部310中使用之水假體相同的水假體26照射。例如，在第1氣體測量部310中之中子束N及伽瑪射線G的測量結束之後，將箱體311及設置於箱體311的內部之一對電極22、23從水假體26取出。接著，將箱體321及設置於箱體321的內部之一對電極22、23配置於水假體26內的規定的位置上。又，從中子捕獲療法裝置1向測量裝置300的檢測部30的中子束N例如亦朝向與在第1氣體測量部310中使用之水假體相同的水假體26照射。例如，在第2氣體測量部320中之中子束N及伽瑪射線G的測量結束之後，將箱體321及設置於箱體321的內部之一對電極22、23從水假體26取出。接著，將閃爍器31及光纖32的一部分配置於水假體26內的規定的位置上。

設置於測量裝置300上之第1氣體測量部310和第2氣體測量部320由於分別流入之氣體的種類不同，因此具有不同之靈敏度。測量裝置300使用由第1氣體測量部310獲得之測量值、以及由第2氣體測量部320獲得之測量值來計算伽瑪射線G的劑量。亦即，為了在測量裝置300中計算伽瑪射線G的劑量，需要由第1氣體測量部310中之測量處理及第2氣體測量部320中之測量處理構成之共計2次的測量處理。又，測量裝置300使用檢測部30中之檢測值來計算中子束N的劑量。亦即，為了在測量裝置300中計算中子束N的劑量，需要檢測部30中之1次檢測處理。因此，為了在比較例的測量裝置300中計算中子捕獲療法裝置1中之伽瑪射線G的劑量及中子束N的劑量，需要由第1氣體測量部310中之測量處理、第2氣體測量部320中之測量處理及檢測部30中之檢測處理構成之共計3次的處理。

在本實施形態的測量裝置100中，藉由由測量部20中之測量處理及檢測部30中之檢測處理構成之共計2次的處理，能夠計算伽瑪射線G的劑量，並且能夠計算中子束N的劑量。因此，與比較例的測量裝置300相比，本實施形態的測量裝置100能夠減少計算出伽瑪射線G的劑量及中子束N的劑量為止的處理的次數，從而能夠輕易地計算該劑量。

又，比較例的測量裝置300的第1氣體測量部310及第2氣體測量部320需要具有分別不同之靈敏度以計算伽瑪射線G的劑量。因此，在測量裝置300中，向第1氣體測量部310供給之第1氣體及向第2氣體測量部320供給之第2氣體需要為彼此不同種類的氣體。因此，為了在測量裝置300中獲得伽瑪射線G的劑量，需要分別設置第1氣體供給部317及第2氣體供給部327。

另一方面，在本實施形態的測量裝置100的測量部20中，箱體21的內部曝露於大氣中，因此可以不設置用於向箱體21填充氣體的設備。即使在設置該設備之情況下，只要僅設置用於向箱體21填充1種類的氣體(空氣)的設備即可。因此，與比較例的測量裝置300相比，本實施形態的測量裝置100能夠減少設置用於填充氣體的設備之成本及工時，從而輕易地執行計算出伽瑪射線G的劑量及中子束N的劑量為止的處理。

如上所述，測量裝置100依據在具有在內部包含空氣之箱體21(游離腔)之測量部20中測量之與包括中子束N及伽瑪射線G之放射線相關之測量值C _air、以及在檢測部30(檢測器)中檢測出之與中子束N相關之中子計數R(檢測值)來計算伽瑪射線G的劑量。

本實施形態的測量裝置100依據在測量部20中測量之與包括中子束N及伽瑪射線G之放射線相關之測量值C _air和在檢測部30中檢測出之中子計數R來計算伽瑪射線G的劑量。關於測量值C _air，由於在包含空氣之箱體21內進行測量，因此無需單獨設置用於將氣體填充於箱體21內的設備便能夠輕易地測量。又，測量裝置100能夠使用中子計數R從測量值C _air中去除與中子束N相關之值亦即第1游離量C _neu的影響。如上所述，該測量裝置100能夠輕易地測量伽瑪射線G的劑量。又，該測量裝置100亦能夠輕易地測量中子束N的劑量。亦即，能夠適當且輕易地進行用於保證在中子捕獲療法裝置1中照射之射束的質量的伽瑪射線G的劑量及中子束N的劑量的計算。

測量值C _air包括由箱體21內的空氣與中子束N的反應而產生之第1游離量C _neu和由箱體21內的空氣與伽瑪射線G的反應而產生之第2游離量C _γ，依據第2游離量C _γ來計算伽瑪射線G的劑量。此時，依據測量值C _air、第1游離量C _neu及中子計數R來導出第2游離量C _γ，從而能夠適當地測量伽瑪射線G的劑量。

檢測值為與中子束N相關之中子計數R，第1游離量C _neu與由箱體21內的空氣中所包含之氮與中子束N的反應而產生之游離量亦即氮游離量C _{n(N ， p)}近似。此時，可視為第1游離量C _neu與中子計數R成比例，因此依據中子計數R來計算第1游離量C _neu。 藉此，能夠藉由從測量值C _air中去除第1游離量C _neu來導出第2游離量C _γ，從而能夠適當地測量伽瑪射線G的劑量。

如式(6)所示，本實施形態的測量裝置100能夠在不使用中子束Φ _neu的情況下計算第2游離量C _γ。再者，在使用具有能量分佈之中子束Φ _neu來計算第2游離量C _γ之情況下，需要中子的截面積與中子束Φ _neu的能量積分，因此計算變得複雜，計算出之第2游離量C _γ的精度有可能降低。因此，運算部42藉由不包括中子束Φ _neu的計算式來計算第2游離量C _γ，從而能夠提高第2游離量C _γ的精度。

本發明的另一個方面之測量方法具有如下步驟(步驟S216)：依據在具有在內部包含空氣之箱體21(游離腔)之測量部20中測量之與包括中子束N及伽瑪射線G之放射線相關之測量值C _air、以及在檢測部30(檢測器)中檢測出之與中子束N相關之中子計數R(檢測值)來計算伽瑪射線G的劑量。

依據該測量方法，能夠獲得與上述測量裝置100相同的作用/效果。

本發明的另一個方面之測量系統200具備：中子捕獲療法裝置1(放射線治療裝置)，照射包括中子束N及伽瑪射線G之放射線(帶電粒子束P)；及測量裝置100，依據在內部包含空氣之箱體21(游離腔)中測量之與放射線相關之測量值C _air、以及在檢測部30(檢測器)中檢測出之與中子束N相關之中子計數R(檢測值)來計算從中子捕獲療法裝置1照射之伽瑪射線G的劑量。

依據該測量系統200，在測量裝置100中，依據與從中子捕獲療法裝置1照射之放射線(帶電粒子束P)相關之測量值C _air、以及與從中子捕獲療法裝置1照射之中子束N相關之中子計數R來計算伽瑪射線G的劑量。關於該測量值C _air，由於在包含空氣之箱體21中進行測量，因此無需單獨設置用於將氣體填充於箱體21中的設備便能夠輕易地測量。又，測量裝置100能夠使用中子計數R從該測量值C _air中去除與中子束N相關之值的影響。如上所述，該測量系統200藉由測量裝置100能夠輕易地測量中子捕獲療法裝置1的伽瑪射線G的劑量。又，該測量系統200藉由測量裝置100亦能夠輕易地測量中子捕獲療法裝置1的中子束N的劑量。

本發明的另一個方面之測量系統200(放射線治療系統的一例)具備：中子捕獲療法裝置1(放射線治療裝置)，照射包括中子束N及伽瑪射線G之放射線(帶電粒子束P)；及測量裝置100，依據在內部包含空氣之箱體21(游離腔)中測量之與放射線相關之測量值C _air、以及在檢測部30(檢測器)中檢測出之與中子束N相關之中子計數R(檢測值)來計算從中子捕獲療法裝置1照射之伽瑪射線G的劑量，放射線治療裝置使用由測量裝置計算之伽瑪射線的劑量來控制放射線的照射。

依據該測量系統200，中子捕獲療法裝置1使用由測量裝置100高精度地計算之中子束N的劑量及伽瑪射線G的劑量中的至少一者來控制包括中子束N及伽瑪射線G之放射線的照射，從而能夠照射對患者16而言適當劑量的該放射線。又，中子捕獲療法裝置1能夠抑制向患者16照射包括具有超過規定的臨界值之劑量之中子束N及伽瑪射線G中的至少一者之放射線。

本發明並不限定於上述實施形態。

在上述實施形態中，運算部42計算中子束N的劑量，但是亦可以不計算中子束N的劑量。測量裝置100可以不具備測量部20及檢測部30中的至少一者。在測量裝置100不具備測量部20時，獲取部41可以從記憶部50獲取預先儲存於記憶部50中之測量值C _air。在測量裝置100不具備檢測部30時，獲取部41可以從記憶部50獲取預先儲存於記憶部50中之中子計數R(檢測值)。

測量裝置100能夠適用除了閃爍器以外的檢測器作為檢測部30。例如，作為測量中子的個數之檢測器，可以運用使用了 ³He的氣體之比例計數管及對 ¹⁰B進行蒸鍍之比例計數管等。檢測方法並無特別限定，但是計數中子之類型為較佳。

測量裝置100可以將箱體21及閃爍器31設置於相同的水假體內。在該水假體內，箱體21的位置及閃爍器31的位置可以任意確定。因此，藉由從中子捕獲療法裝置1朝向該水假體照射中子束N及伽瑪射線G，能夠同時獲取測量值及檢測值。此時，可以並行地執行測量處理(S210)及檢測處理(S212)。

又，檢測處理(S212)可以在測量處理(S210)之前執行。此時，例如，在檢測部30中之中子束N的檢測結束時，可以將閃爍器31及光纖32的一部分從水假體26取出，並將箱體21及一對電極22、23配置於水假體26內的規定的位置上。

再者，在測量系統200中，測量裝置100可以將伽瑪射線G的劑量及中子束N的劑量輸出至校準裝置(未圖示)。校準裝置為如下裝置：獲取與中子捕獲療法裝置1中之中子束N的注量相關之估計值，並與測量裝置100的測量結果進行比較來校準估計值。在測量系統200中，校準裝置可以與測量系統200中所包括之治療計劃裝置(未圖示)連接。此時，校準裝置將估計值發送至治療計劃裝置。治療計劃裝置為在使用中子捕獲療法裝置1進行治療時進行向患者如何照射中子束N的治療計劃之裝置。亦即，測量系統200依據由測量裝置100獲得之結果(中子束N的劑量或伽瑪射線G的劑量)來校準與中子捕獲療法裝置1中之中子束N的注量相關之估計值，從而能夠設定中子捕獲療法裝置1中之適當的治療計劃。

1:中子捕獲療法裝置 10:標靶 18:照射控制部 20:測量部 21:箱體 30:檢測部 31:閃爍器 40:控制部 41:獲取部 42:運算部 43:輸出部 50:記憶部 60:顯示部 100:測量裝置 200:測量系統(測量系統及放射線治療系統的一例) C _air:測量值 C _neu:第1游離量 C _γ:第2游離量 G:伽瑪射線 N:中子束 P:帶電粒子束 R:中子計數

[圖1]係表示作為實施形態之放射線治療裝置的一例之中子捕獲療法裝置之概略圖。 [圖2]係實施形態之測量系統及測量裝置的方塊圖。 [圖3]係表示 ¹⁰B的特性之圖表。 [圖4]係表示 ⁶Li的特性之圖表。 [圖5]係表示 ¹⁹⁷Au的特性之圖表。 [圖6]係表示中子束測量方法的處理內容之流程圖。 [圖7]係比較例之測量系統及測量裝置的方塊圖。

1:中子捕獲療法裝置

18:照射控制部

20:測量部

21:箱體

22:電極

22a:膜

23:電極

23a:膜

24:電流測量部

25:第1測量器

26:水假體

30:檢測部

31:閃爍器

32:光纖

33:光檢測器

34:第2測量器

40:控制部

41:獲取部

42:運算部

43:輸出部

50:記憶部

60:顯示部

100:測量裝置

200:測量系統

G:伽瑪射線

N:中子束

Claims (6)

1. 一種測量裝置，其係依據在內部包含空氣之游離腔中測量到之與包括中子束及伽瑪射線之放射線相關之測量值、以及在檢測器中檢測出之與前述中子束相關之檢測值來計算前述伽瑪射線的劑量。
2. 如請求項1所述之測量裝置，其中 前述測量值包括由前述游離腔內的空氣與前述中子束的反應而產生之第1游離量、以及由前述游離腔內的空氣與前述伽瑪射線的反應而產生之第2游離量， 依據前述第2游離量來計算前述伽瑪射線的劑量。
3. 如請求項2所述之測量裝置，其中 前述檢測值為與前述中子束相關之中子計數， 前述第1游離量與由前述游離腔內的空氣中所包含之氮與前述中子束的反應而產生之游離量近似。
4. 一種測量方法，其係包括如下步驟：依據在內部包含空氣之游離腔中測量到之與包括中子束及伽瑪射線之放射線相關之測量值、以及在檢測器中檢測出之與前述中子束相關之檢測值來計算前述伽瑪射線的劑量。
5. 一種測量系統，其係具備： 放射線治療裝置，照射包括中子束及伽瑪射線之放射線；及 測量裝置，依據在內部包含空氣之游離腔中測量到之與前述放射線相關之測量值、以及在檢測器中檢測出之與前述中子束相關之檢測值來計算從前述放射線治療裝置照射之前述伽瑪射線的劑量。
6. 一種放射線治療系統，其係具備： 放射線治療裝置，照射包括中子束及伽瑪射線之放射線；及 測量裝置，依據在內部包含空氣之游離腔中測量到之與前述放射線相關之測量值、以及在檢測器中檢測出之與前述中子束相關之檢測值來計算前述伽瑪射線的劑量， 前述放射線治療裝置使用由前述測量裝置計算之前述伽瑪射線的劑量來控制前述放射線的照射。

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