WO2018021039A1 - 放射線治療モニタ、放射線治療システム及び放射線計測方法 - Google Patents

放射線治療モニタ、放射線治療システム及び放射線計測方法 Download PDF

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WO2018021039A1
WO2018021039A1 PCT/JP2017/025488 JP2017025488W WO2018021039A1 WO 2018021039 A1 WO2018021039 A1 WO 2018021039A1 JP 2017025488 W JP2017025488 W JP 2017025488W WO 2018021039 A1 WO2018021039 A1 WO 2018021039A1
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radiation
radiotherapy
light
counter
monitor
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PCT/JP2017/025488
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English (en)
French (fr)
Inventor
修一 畠山
田所　孝広
上野　雄一郎
克宜 上野
名雲　靖
耕一 岡田
Original Assignee
株式会社日立製作所
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors

Definitions

  • the present invention relates to a radiation therapy monitor, a radiation therapy system, and a radiation measurement method.
  • Radiation therapy is an advanced medical treatment that treats cancer by killing tumor tissue using the difference in sensitivity of internal tissues to radiation.
  • the radiosensitivity is low for muscles, brain, spinal cord, etc., and the affected area can be selectively treated. Further, by irradiating the low-intensity radiation by dividing it into several tens of times from multiple directions, it is possible to avoid and repair the tissue adjacent to the target affected area, and to reduce the damage to the normal tissue to the minimum. Due to its high therapeutic effect and low invasiveness, introduction of radiotherapy devices is progressing all over the world.
  • radiotherapy is based on the CT image acquired in the actual treatment posture, and a treatment plan is made. Based on this, the dose rate is measured using a phantom that simulates the body, and the dose rate of the body with respect to the irradiation radiation is measured. It is consistent. However, a technique for actually confirming the dose rate irradiated to the target affected area by radiotherapy or the dose rate distribution of normal tissue adjacent to the affected area has not been established.
  • a technique for measuring the dose rate in the body in real time by attaching a radiation detector in the living body has been developed.
  • the monitor for measuring the radiation dose rate include a scintillation detector, an ionization chamber, and a semiconductor detector.
  • ionization chambers with good reproducibility and high stability are widely used.
  • due to its detection principle it is difficult to reduce the size, and it is difficult to attach it to the living body.
  • a semiconductor detector needs to apply a high voltage, application to a living body is not practical.
  • the scintillation detector measures the light generated inside the luminescent crystal by the incidence of radiation as a voltage pulse using a photomultiplier tube or the like, and derives the dose rate from the count rate of the voltage pulse. Since the luminescent crystal can be easily downsized, it can be attached to a living body.
  • dose rate measurement from outside the body is attempted by using a light-emitting crystal having a light emission wavelength in the near infrared region of 800 to 1100 nm, which has a high transmittance with respect to the human body.
  • a scintillator is attached to an affected part in the body, and the generated light is detected from outside the body through an optical fiber or the like, thereby monitoring the radiation dose of the affected part in real time.
  • an object of the present invention is to provide a radiotherapy monitor and a method thereof capable of acquiring the in-vivo dose rate distribution during radiotherapy and accurately specifying the position of the luminescent crystal in the body.
  • a radiation therapy monitor detects a incident radiation and emits light, a radiation light emitting element having a light emitting part, and a light emitting part connected to transmit emitted light.
  • An optical fiber that is connected to the optical fiber, detects the transmitted light and converts it into an electrical pulse signal, and counts the electrical pulse signal that is connected to the optical detector and output from the optical detector
  • a counter and an analysis / display device that is connected to the counter and converts the count rate of the electric pulse signal counted by the counter into a radiation dose rate, and is incident from the count rate of the electric pulse signal counted by the counter It is characterized in that at least one of radiation dose rate or dose rate distribution is obtained.
  • the radiation therapy monitor may detect the light generated from the light emitting unit with a photodetector installed outside the living body by connecting a radiation emitting element mounted in the living body to the optical fiber.
  • the radiation therapy monitor has a plurality of light emitting units in which radiation emitting elements are arranged in a plane, and calculates a dose rate distribution of incident radiation from a count rate of an electric pulse signal counted by a counter. It may be a configuration.
  • the radiation therapy monitor has a plurality of light emitting units in which radiation emitting elements are three-dimensionally arranged, and obtains a radiation dose rate distribution from a count rate of an electric pulse signal counted by a counter. Also good.
  • the radiation therapy monitor may include at least one rare earth element having a light emitting portion.
  • the radiation therapy monitor may have a configuration in which the light emitting unit is housed in a housing and the light emitting unit is arranged in a planar shape.
  • the radiation therapy monitor may have a configuration in which the light emitting unit is housed in a housing and the light emitting unit is three-dimensionally arranged in a three-dimensional shape.
  • the radiotherapy monitor may be configured to have a probe inserted into the body and a radiation emitting element inside the probe.
  • the radiation therapy monitor may be configured to have a probe having a balloon part that can be inserted into the body and inflated and deflated, and a light emitting part in the balloon part.
  • the radiotherapy monitor includes an analysis / display device having a counter that counts an electric pulse signal and time information, and a correction value calculation mechanism that calculates a correction value based on the radiation irradiation time. It may have a function of converting the dose rate.
  • the radiation therapy monitor having a light emitting portion containing a material having a density of 1.3 g / cm 3 or more, and a radiation generating device, and measuring radiation emitted from the radiation generating device to measure the radiation emitting element in the body
  • You may have a function which specifies a position.
  • radiotherapy system that includes the above-described radiotherapy monitor and at least one of an ultrasonic examination apparatus or a nuclear magnetic resonance imaging apparatus and identifies the position of the radiation emitting element.
  • the radiation therapy monitor described above a radiation therapy monitor having a light emitting part containing a radiation emitting nuclide, and radiation having a function of specifying the position of the radiation emitting element by measuring the radiation emitted from the light emitting part. It may be a treatment system.
  • the “counting rate of electric pulse signals” means the number of electric pulse signals measured per unit time.
  • dose rate distribution represents the distribution of the air dose rate measured by each detector included in the radiation emitting element.
  • the “probe” means an instrument that can be inserted into the body.
  • the “balloon portion” means a portion that can be inserted into the body and inflated and deflated.
  • the schematic block diagram which shows the 1st Example of the radiotherapy monitor of this invention.
  • FIG. 3 is a schematic enlarged cross-sectional view of a detection unit in the radiation emitting element of FIG.
  • Schematic which shows an example of the radiation light emitting element in which the light emission part in the 2nd Example of the radiotherapy monitor of this invention was arrange
  • Schematic which shows an example of the radiation light emitting element in which the light emission part in the 2nd Example of the radiotherapy monitor of this invention was arrange
  • FIG. 9 is a schematic enlarged view of a balloon portion in the probe of FIG. 8.
  • the follow chart which shows the control procedure of the correction value calculation mechanism in the 8th Example of the radiotherapy monitor of this invention.
  • the follow chart which shows the control procedure of the warning display mechanism in the 9th Example of the radiotherapy monitor of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram showing a first embodiment of the radiation therapy monitor of the present invention.
  • the radiotherapy monitor 1 schematically includes a radiation light emitting element 2, an optical fiber 3, a photodetector 4, a counter 5, and an analysis / display device 6.
  • Examples of radiation that can be measured by the radiation therapy monitor 1 include electromagnetic waves such as X-rays and ⁇ -rays, and ⁇ -rays, ⁇ -rays, neutron beams, electron beams, proton beams, heavy particle beams, and the like. It is done.
  • the radiation emitting element 2 is inserted into a cavity 7 such as a total drainage cavity, a uterine cavity, an oral cavity, an ear cavity, or a nasal cavity, and light generated in the radiation emitting element 2 by the radiation incident is transmitted through the optical fiber 3 to be a photodetector. 4 is detected as an electric pulse signal.
  • the electric pulse signal is counted by the counter 5, and the analysis / display device 6 converts the counted rate of the electric pulse signal into a radiation dose rate and outputs a radiation dose rate distribution.
  • the insertion port of the radiation emitting element 2 is not limited to the intracavity 7, and an insertion method using a needle or surgery can be applied.
  • the photodetector 4 is a detector that is connected to the optical fiber 3 and converts photons transmitted from the optical fiber 3 into electric pulse signals.
  • a photomultiplier tube, an avalanche photodiode, or the like can be employed as the photodetector 4 for example. By using these photomultiplier tubes and the like, the photons generated in the radiation light-emitting element 2 can be detected as one current-pulse signal that has been amplified.
  • the counter 5 is a device that is connected to the photodetector 4 and counts the electrical pulse signal input from the photodetector 4.
  • a digital signal processor or the like can be employed as the counter 5, for example, a digital signal processor or the like.
  • the analysis / display device 6 is a device that is connected to the counter 5, converts the count rate of the electric pulse signal counted by the counter 5 into a radiation dose rate, and displays the value and dose rate distribution.
  • the analysis / display device 7 stores a database that associates the count rate of the electrical pulse signal with the dose rate of radiation, and converts the dose rate of radiation from the count rate of the electrical pulse signal using the database.
  • a display device for displaying the converted radiation dose rate for example, a personal computer having the above-described functions can be employed.
  • FIG. 2 is a schematic enlarged view of the radiation emitting element in the radiation therapy monitor of FIG.
  • the radiation light-emitting element 2 schematically includes a detection unit 8, an optical fiber 3, an optical switch 9, and a planar sheet 10.
  • the detection unit 8 is arranged in a planar shape on the planar sheet 10 and can measure the dose rate distribution from the dose rate in each detection unit 8.
  • FIG. 3 is a schematic enlarged cross-sectional view of a detection unit in the radiation-emitting element of FIG.
  • the detection unit 8 is an element including a light emitting unit 11 that emits light having an intensity corresponding to the dose rate of incident radiation, a housing 12, and an optical fiber 3.
  • the light emitting unit 11 contains at least one rare earth element.
  • the light emitting unit 11 includes, for example, NaI, LiI, SrI 2 , BGO, CdWO 4 , PbWO 4 , ZnS, CaF 2 , LuAG, LuAP, YAG, YAP, LSO, LYSO, YSO, GSO as a base material.
  • the light emitting part 11 contains at least one kind of rare earth element, the linearity of the dose rate of the radiation incident on the light emitting part 11 and the intensity of the light can be improved, and the radiation therapy monitor 1 can measure the dose rate of radiation more accurately even when radiation with a high dose rate is incident.
  • the housing 12 is a container for storing the light emitting unit 11.
  • the material constituting the housing 12 is not particularly limited as long as it can transmit the radiation to be measured. For example, aluminum or the like can be used.
  • the optical fiber 3 is connected to the light emitting unit 11 and transmits light emitted from the light emitting unit 11.
  • This optical fiber 3 is connected to a photodetector 4 installed outside the body.
  • Examples of the material constituting the optical fiber 3 include quartz and plastic.
  • the outer surface of the optical fiber 3 can display a scale or a sign. Thereby, the insertion length in the body of the radiation light emitting element 2 can be measured. Further, the insertion position of the radiation emitting element 2 in the body can be adjusted by inserting or removing the optical fiber 3. In addition, by rotating the optical fiber 3 about the insertion direction, the contact angle of the radiation emitting element 2 with respect to the affected part in the body can be adjusted.
  • FIG. 4 is a schematic enlarged view of an optical switch in the radiation-emitting element of FIG.
  • the optical switch 9 is not particularly limited as long as the light transmitted from the detection unit 8 can be aggregated or branched, and for example, an optical coupler, an optical splitter, or the like can be adopted. Note that the optical fiber 3 may be bundled and used without using the optical switch 9.
  • the radiotherapy monitor 1 can measure a single photon transmitted from the optical fiber 3 with the photodetector 4.
  • the single photons are counted by the counter 5, and the single photon counting rate measured by the analysis / display device 6 is converted into a radiation dose rate.
  • the radiation dose rate can be accurately measured in a wide dynamic range.
  • the radiation therapy monitor 1 inserts the radiation light emitting element 2 into the body and connects the photodetector 4, the counter 5, and the analysis / display device 6 through the optical fiber 3 from outside the body.
  • the dose rate can be measured.
  • the dose rate distribution in the body can be measured from outside the body by arranging the plurality of light emitting units 11 in the radiation light emitting element 2 in a planar shape. Thereby, for example, the in-vivo dose rate distribution at the time of radiation therapy can be acquired in real time.
  • Example 2 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 5 is a schematic view showing an example of a radiation light-emitting element in which light-emitting portions are three-dimensionally arranged in the second embodiment of the radiation therapy monitor of the present invention.
  • the first embodiment an example in which a plurality of light emitting sections are arranged in a planar shape in the radiation light emitting element is described.
  • three or more detection units 8 are provided and three-dimensionally arranged. explain.
  • the photodetector 4, the counter 5, and the analysis / display device 6 are the same as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the radiation-emitting element 2 generally includes a detection unit 8, an optical fiber 3, and a three-dimensional sheet 20.
  • the detection unit 8 is three-dimensionally arranged on the three-dimensional sheet 20 and can measure the three-dimensional distribution of the in-body dose rate from the dose rate in each detection unit 8.
  • FIG. 6 shows a second arrangement in which the detection unit 8 is three-dimensionally installed on the three-dimensional sheet 20.
  • positioning in which the 3 or more detection part 8 was installed in three dimensions is applicable.
  • the treatment plan for prostate cancer is formulated with the integrated dose at the center of the rectal cross section as one index, the dose rate distribution on the rectal cross section is measured during radiotherapy to ensure consistency with the treatment plan. Can be confirmed with high accuracy.
  • the radiation therapy monitor 1 can measure the three-dimensional distribution of the in-vivo dose rate by using the radiation emitting element 2 having the detection unit 8 arranged three-dimensionally on the three-dimensional sheet 20. Thereby, for example, the three-dimensional in-vivo dose rate distribution at the time of radiotherapy can be acquired with high accuracy in real time.
  • Example 3 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • FIG. 7 is a schematic view of a radiation emitting element installed inside a probe in the third embodiment of the radiation therapy monitor of the present invention.
  • the third embodiment has a configuration different from that of the first embodiment in that the radiation-emitting element 2 is installed in a probe 21 that is inserted into the body.
  • the optical fiber 3, the photodetector 4, the counter 5, and the analysis / display device 6 are the same as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the radiation light-emitting element 2 is not limited to the number of the detection units 8, and may have at least one light-emitting unit 11 that emits light having an intensity corresponding to the dose rate of incident radiation. Applicable.
  • the radiation-emitting element 2 is installed in the probe 21 and connected to the optical fiber 3, the photodetector 4, the counter 5, and the analysis / display device 6.
  • the probe 21 is not particularly limited as long as it can be inserted into the body.
  • an endoscope, cystoscope, nephroscope, bronchoscope, laryngoscope, otoscope, arthroscope, laparoscope An endoscope for colon, an endoscope for gastrointestinal tract, a guide wire, a coil, a catheter, and the like are applicable.
  • the radiation therapy monitor 1 can be easily inserted into the body with minimal invasiveness by installing the radiation emitting element 2 inside the probe 21. Rate and 3D internal dose rate distribution can be obtained in real time.
  • Example 4 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 8 is a schematic view of a radiation-emitting element installed in a probe having a balloon portion in the fourth embodiment of the radiation therapy monitor of the present invention.
  • the fourth embodiment has a configuration different from the first embodiment in that the probe 21 to be inserted into the body has a balloon portion 22 and the radiation emitting element 2 is installed inside the balloon portion 22.
  • the optical fiber 3, the photodetector 4, the counter 5, and the analysis / display device 6 are the same as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the radiation light emitting element 2 is installed inside the balloon portion 22 and is connected to the optical fiber 3, the photodetector 4, the counter 5, and the analysis / display device 6.
  • the balloon part 22 is not particularly limited as long as it can be inserted into the body and can be inflated and contracted. For example, a balloon catheter can be applied.
  • FIG. 9 is a schematic enlarged view of a balloon portion in the probe of FIG.
  • the radiation-emitting element 2 includes a detection unit 8, and the detection unit 8 is installed inside the balloon unit 22.
  • the radiation light-emitting element 2 is not limited to the number of detectors 8 installed, and may be applied as long as it has at least one light-emitting unit 11 that emits light having an intensity corresponding to the dose rate of incident radiation. Is possible.
  • the radiation therapy monitor 1 can be easily adhered to the body tissue surface with minimal invasiveness by installing the radiation emitting element 2 inside the balloon portion 22. Thereby, the in-vivo dose rate and the three-dimensional in-vivo dose rate distribution at the time of radiotherapy can be accurately acquired in real time.
  • Example 5 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • FIG. 10 is a schematic view of a radiotherapy system in a fifth embodiment of the radiotherapy monitor of the present invention.
  • the fifth embodiment has a configuration different from that of the first embodiment in that the radiation treatment system 30 includes a radiation generation device 40, a radiation measurement device 41, a treatment plan CT image 42, and a comparison determination device 43.
  • the radiation light-emitting element 2, the optical fiber 3, the photodetector 4, the counter 5, and the analysis / display device 6 are the same as those in the first, second, third, and fourth embodiments. The detailed explanation is omitted.
  • the radiation therapy system 30 inserts the radiation light emitting element 2 into the subject 32 and measures the radiation 31 emitted from the radiation generator 40 from outside the body using the radiation measurement device 41.
  • the detection unit 8 included in the radiation light emitting element 2 contains a material having a density of 1.3 g / cm 3 or more. Thereby, the position of the radiation emitting element 2 can be easily identified as compared with the bone (1.25 g / cm 3 ) having the highest density in the body.
  • the comparison / determination device 43 compares the in-vivo CT image obtained from the radiation measurement device 41 with the treatment plan CT image 42 acquired in advance, and outputs the result to the analysis / display device 6.
  • the comparison determination device 43 can superimpose and compare a plurality of CT images by using a body skeleton such as a bone as a reference.
  • the insertion position and grounding angle of the radiation emitting element 2 can be adjusted by inserting or removing the optical fiber 3 and rotating the optical fiber 3 about the insertion direction. Thereby, the position specification of the radiation light emitting element 2 is possible with high precision.
  • Examples of the radiation 31 that can be used in the radiotherapy system 30 include electromagnetic waves such as X-rays and ⁇ -rays, neutron beams, electron beams, proton beams, and heavy particle beams.
  • the radiation generator 40 is not particularly limited as long as it can generate the radiation 31.
  • an accelerator such as an X-ray tube, a cyclotron, a synchrotron, or a linac can be applied.
  • the radiation measuring apparatus 40 is not particularly limited as long as interaction with radiation occurs, and for example, a semiconductor detector, a scintillator, an imaging plate, or the like can be applied.
  • the radiation treatment system 30 measures the radiation 31 that has passed through the subject 32 using the radiation generator 40 and the radiation measurement device 41, so that the radiation inserted into the body from the intensity distribution of the radiation 31.
  • the position of the light emitting element 2 can be specified. Therefore, the dose rate distribution in the body at the time of radiotherapy and its accurate position information can be acquired in real time.
  • Example 6 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • FIG. 11 is a schematic view of a radiotherapy system in a sixth embodiment of the radiotherapy monitor of the present invention.
  • the sixth embodiment has a configuration different from the first embodiment in that the radiotherapy system 30 includes an ultrasonic examination apparatus 33, a treatment plan CT image 42, and a comparison determination apparatus 43.
  • the radiation light-emitting element 2, the optical fiber 3, the photodetector 4, the counter 5, and the analysis / display device 6 are the same as those in the first, second, third, and fourth embodiments. The detailed explanation is omitted.
  • the radiation therapy system 30 has the radiation emitting element 2 inserted into the subject 32, and is transmitted and reflected from the ultrasonic examination apparatus 33 installed on the surface of the subject 32 into the body.
  • the ultrasonic wave 34 is measured.
  • the comparison / determination device 43 compares the ultrasonic image obtained from the ultrasonic examination device 33 with the treatment plan CT image 42 acquired in advance, and outputs it to the analysis / display device 6.
  • the comparison determination device 43 can compare, for example, three or more body skeleton positions obtained from an ultrasound image and the distance between the radiation light emitting elements 2 and body skeleton position information obtained from the treatment plan CT image 42.
  • the insertion position and grounding angle of the radiation emitting element 2 can be adjusted by inserting or removing the optical fiber 3 and rotating the optical fiber 3 about the insertion direction. Thereby, the position specification of the radiation light emitting element 2 is possible with high precision.
  • the radiotherapy system 30 specifies the position of the radiation emitting element 2 inserted into the body by measuring the ultrasonic wave 34 transmitted and reflected to the subject 32 using the ultrasonic examination apparatus 33. it can. Therefore, the dose rate distribution in the body at the time of radiotherapy and its accurate position information can be acquired in real time.
  • Example 7 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a radiotherapy system in the seventh embodiment of the radiotherapy monitor of the present invention.
  • Example 7 is different from the example in that the radiation-emitting element 2 contains a nuclide that emits radiation 31 and includes a radiation measurement device 41, a treatment plan CT image 42, and a comparison determination device 43.
  • the optical fiber 3, the photodetector 4, the counter 5, and the analysis / display device 6 are the same as those in the first, second, third, and fourth embodiments, and thus detailed description thereof is omitted. .
  • the radiation treatment system 30 is configured such that the radiation emitting element 2 is inserted into the subject 32 and the radiation 31 emitted from the radionuclide contained inside the radiation emitting element 2 is installed outside the body. Measurement is performed by the radiation measuring apparatus 41.
  • the radionuclide is not particularly limited as long as it emits radiation 31.
  • positron emitting nuclides such as 11 C, 13 N, 15 O, 18 F, 62 Cu, 68 Ga, and 82 Rb are used. By applying, annihilation gamma rays of electrons and positrons can be measured from outside the body.
  • the radiation measuring apparatus 40 is not particularly limited as long as interaction with radiation occurs, and for example, a semiconductor detector, a scintillator, an imaging plate, or the like can be applied.
  • the comparison / determination device 43 compares the in-vivo radionuclide distribution image obtained from the radiation measurement device 41 with the treatment plan CT image 42 acquired in advance, and outputs it to the analysis / display device 6.
  • the comparison determination device 43 can superimpose and compare a plurality of CT images by using a body skeleton such as a bone as a reference.
  • the insertion position and grounding angle of the radiation emitting element 2 can be adjusted by inserting or removing the optical fiber 3 and rotating the optical fiber 3 about the insertion direction. Thereby, the position specification of the radiation light emitting element 2 is possible with high precision.
  • the radiotherapy system 30 can specify the position of the radiation emitting element 2 inserted into the body by measuring the radiation 31 emitted from the radiation emitting element 2 from outside the body. Therefore, the dose rate distribution in the body at the time of radiotherapy and its accurate position information can be acquired in real time.
  • Example 8 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 13 is a schematic block diagram of a radiation therapy system in the eighth embodiment of the radiation therapy monitor of the present invention.
  • the eighth embodiment has a configuration different from that of the first embodiment in that the analysis / display device 6 includes a correction value calculation mechanism 35.
  • the radiation light-emitting element 2, the optical fiber 3, the light detector 4, and the counter 5 are the same as those in the first, second, third, and fourth embodiments, and thus detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 14 is a follow chart showing the control procedure of the correction value calculation mechanism in the eighth embodiment of the radiation therapy monitor of the present invention. As shown in FIG. 14, the correction value calculation mechanism 35 extracts the measured count rate information according to the treatment radiation irradiation time, and converts the radiation dose rate from the count rate.
  • the measurement time used for conversion of the radiation dose rate from the measured count rate is not particularly limited, and for example, the dose rate or the integrated dose can be converted from all the measurement times from the start of irradiation to the end of irradiation. Further, the measurement time from the start of irradiation to the end of irradiation can be divided, and the dose rate and integrated dose for each measurement time can be converted and displayed on the analysis / display device 6 in real time.
  • the radiotherapy monitor 1 can accurately acquire the in-vivo dose rate distribution at the time of radiotherapy by correcting the counting rate measured according to the radiation irradiation time.
  • Embodiment 9 of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
  • FIG. 15 is a schematic block diagram of the radiation therapy system in the ninth embodiment of the radiation therapy monitor of the present invention.
  • the ninth embodiment has a configuration different from that of the first embodiment in that the analysis / display device 6 includes a threshold determination device 36.
  • the radiation light-emitting element 2, the optical fiber 3, the light detector 4, and the counter 5 are the same as those in the first, second, third, and fourth embodiments, and thus detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 16 is a follow chart showing the control procedure of the threshold judgment device 36 in the ninth embodiment of the radiation therapy monitor of the present invention.
  • the threshold determination device 36 determines whether the converted dose rate of radiation is greater than or less than a preset threshold. If the dose rate is less than or equal to the threshold, treatment is continued, and if the dose rate is greater than or equal to the threshold, a warning is displayed on the analysis / display device 6.
  • the threshold determination device 36 and the radiotherapy device are connected, and the radiotherapy device can be urgently stopped when the dose rate is equal to or higher than the threshold.
  • the dose rate distribution in the body during radiotherapy can be accurately acquired in real time.
  • the radiation therapy monitor 1 can improve the exposure dose management and safety of the subject 32 by displaying a warning or emergency stop according to the threshold value.
  • Radiation therapy monitor 2 Radiation emitting element 3 Optical fiber 4 Photodetector 5 counter 6 Analysis and display device 7 Intracavity 8 detector 9 Optical switch 10 Planar sheet 11 Light emitting part 12 Housing 20 solid sheet 21 Probe 22 Balloon part 30 Radiation therapy system 31 Radiation 32 subjects 33 Ultrasonic inspection equipment 34 Ultrasound 35 Correction value calculation mechanism 40 Radiation generator 41 Radiation measurement device 42 Treatment plan CT image 43 Comparison judgment device

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Abstract

本発明の課題は、放射線治療時の体内線量率分布を取得可能な放射線治療モニタを提供することにある。　上記課題を解決するため、本発明の放射線治療モニタは、入射した放射線を検出して光を発する発光部と、発光部を有する放射線発光素子２と、放出された光を伝送する光ファイバ３と、伝送された光を検出し、電気パルス信号に変換する光検出器４と、光検出器４から出力された電気パルス信号を計数するカウンタ５と、カウンタ５で計数された電気パルス信号の計数率を放射線の線量率に換算する解析・表示装置６を備え、カウンタで計数された電気パルス信号の計数率から入射された放射線の線量率または線量率分布の少なくとも一方を求めることを特徴とする。

Description

放射線治療モニタ、放射線治療システム及び放射線計測方法
　本発明は、放射線治療モニタ、放射線治療システム及び放射線計測方法に関する。
　放射線治療は、体内組織の放射線に対する感受性の差を利用して腫瘍組織を細胞死させることでがんを治療する先進医療である。放射線感受性は筋肉、脳、脊髄などに対して低く、選択的に患部を治療可能である。また、低強度の放射線を多方向から数十回に分割して照射することで標的患部に近接する組織の損傷回避と修復を図り、正常組織の損傷を最小限に低減可能となる。その治療効果の高さと侵襲性の低さから、世界中で放射線治療装置の導入が進んでいる。
　近年、放射線治療装置の発展は目覚ましく、強度を変調した線束の利用や組織の時間的変動を追従する技術が開発されている。正常組織を避けながら標的患部を集中的に治療可能となるため、放射線強度を向上させることにより更なる治療効果の向上が期待される。これは、同時に治療期間の短縮に繋がり、患者への負担軽減が見込まれる。
　放射線治療装置の高線量化に伴い、治療時における体内線量率の高精度測定が、今後要求される。従来、放射線治療は実際の治療姿勢で取得したCT画像を用いて治療計画を立案し、これを元に体内を模擬したファントムを用いて線量率を測定することで、照射放射線に対する体内線量率の整合性を得ている。しかし、放射線治療によって標的患部に照射された線量率、あるいは患部に近接する正常組織の線量率分布を測定により実際に確認する技術は確立されていない。
　そこで、放射線検出器を生体内に取り付けることで治療時の体内線量率をリアルタイムで測定する技術が開発されている。放射線の線量率を測定するモニタとしては、シンチレーション検出器や電離箱、半導体検出器等がある。特に放射線治療においては再現性が良く、安定性の高い電離箱が広く使用されている。しかし、その検出原理から小型化は難しく生体内への取り付けは困難である。また、半導体検出器は高電圧を印加する必要があり生体内への適用は実用的でない。
　これらの背景からシンチレーション検出器を生体内に取り付ける試みが進められている。シンチレーション検出器は放射線の入射によって発光結晶の内部で生成した光を、光電子増倍管等を用いて電圧パルスとして測定し、その電圧パルスの計数率から線量率を導出する。発光結晶の小型化は容易なため生体内に取り付け可能である。例えば、特許文献１では、人体に対して透過率の高い800 nmから1100 nmの近赤外線領域の発光波長を有する発光結晶を用いることで、体外からの線量率測定を図っている。また、特許文献２では、シンチレータを体内患部に取り付け、生成した光を光ファイバ等を介して体外から検出することで患部の放射線量をリアルタイムでモニタリングすることを図っている。
特開2014-94996号公報 特開2013-183756号公報
　放射線治療時に体内線量率を測定するためには、治療対象である患部に近接する正常組織の線量率分布を取得する必要がある。また、線量率分布を取得する際、体内正常組織に取り付けられた発光結晶の位置を正確に把握することが必要である。しかしながら、特許文献１および２では、体内の線量率分布を取得することは困難であるだけでなく、正確に体内の発光結晶位置を特定することは難しい。また、体外へ透過した近赤外線領域の光を用いる線量率測定手法は、発光結晶を体内に遺失する危険を伴う。
　以上より、本発明の課題は、放射線治療時の体内線量率分布の取得と体内での発光結晶位置の正確な特定を可能とする放射線治療モニタ及びその方法を提供することにある。
　本発明の放射線治療モニタは、上記課題を解決するため、入射した放射線を検出して光を発する発光部と、発光部を有する放射線発光素子と、発光部に接続され、放出された光を伝送する光ファイバと、光ファイバに接続され、伝送された光を検出し、電気パルス信号に変換する光検出器と、光検出器に接続され、光検出器から出力された電気パルス信号を計数するカウンタと、カウンタに接続され、カウンタで計数された電気パルス信号の計数率を放射線の線量率に換算する解析・表示装置を備え、カウンタで計数された電気パルス信号の計数率から前記入射された放射線の線量率または線量率分布の少なくとも一方を求めることを特徴とするものである。
　より好ましくは、当該放射線治療モニタは、生体内に取り付けられた放射線発光素子を光ファイバと接続し、発光部から発生した光を生体外に設置された光検出器で検出してもよい。
　より好ましくは、当該放射線治療モニタは、放射線発光素子が面状に配置された複数の発光部を有し、カウンタで計数された電気パルス信号の計数率から入射された放射線の線量率分布を求める構成であってもよい。
　より好ましくは、当該放射線治療モニタは、放射線発光素子が三次元配置された複数の発光部を有し、カウンタで計数された電気パルス信号の計数率から放射線の線量率分布を求める構成であってもよい。
　より好ましくは、当該放射線治療モニタは、発光部が少なくも１種の稀土類元素を含有していてもよい。
　より好ましくは、当該放射線治療モニタは、発光部がハウジングに収納され、発光部が面状に配置される構成であってもよい。
　より好ましくは、当該放射線治療モニタは、発光部がハウジングに収納され、発光部が立体状に三次元配置される構成であってもよい。
　より好ましくは、当該放射線治療モニタは、体内へ挿入するプローブと、プローブの内部に放射線発光素子を有する構成であってもより。
　より好ましくは、当該放射線治療モニタは、体内へ挿入し、膨張および収縮が可能なバルーン部を有するプローブと、バルーン部に発光部を有する構成であってもよい。
　より好ましくは、当該放射線治療モニタは、電気パルス信号と時間情報を計数するカウンタと、放射線照射時間に基づいて補正値を算出する補正値算出機構を有する解析・表示装置を備え、補正値から放射線の線量率を換算する機能を有してもよい。
　より好ましくは、密度1.3 g/cm3以上の材料を含有する発光部を有する放射線治療モニタと、放射線発生装置を備え、放射線発生装置から放出された放射線を測定することで体内の放射線発光素子の位置を特定する機能を有してもよい。
　より好ましくは、前述の放射線治療モニタと、超音波検査装置または核磁気共鳴画像装置の少なくとも一方を備え、放射線発光素子の位置を特定する放射線治療システムであってもよい。
　より好ましくは、前述の放射線治療モニタと、放射線放出核種を含有する発光部を有する放射線治療モニタと、発光部から放出された放射線を測定することで放射線発光素子の位置を特定する機能を有する放射線治療システムであってもよい。
　なお、本明細書において「電気パルス信号の計数率」とは、単位時間あたりに測定された電気パルス信号の数を意味している。また、本明細において、「線量率分布」とは、放射線発光素子内に含まれる、一つ一つの検知部で測定された空間線量率の分布を表す。また、本明細において、「プローブ」とは、体内へ挿入可能な器具を意味している。また、本明細において、「バルーン部」とは、体内へ挿入可能で膨張および収縮可能な部位を意味している。
　正常組織の体内線量率分布を取得可能とするもので、さらに、体内のプローブ位置を正確に特定する放射線治療モニタ及び放射線治療のモニタ方法を提供できるようになる。
本発明の放射線治療モニタの第１の実施例を示す概略ブロック図。 図１の放射線治療モニタにおける放射線発光素子の概略拡大図。 図２の放射線発光素子における検知部の概略拡大断面図。 図３の発光部における光スイッチの概略拡大図。 本発明の放射線治療モニタの第２の実施例における発光部が三次元配置された放射線発光素子の一例を示す概略図。 本発明の放射線治療モニタの第２の実施例における発光部が三次元配置された放射線発光素子の一例を示す概略図。 本発明の放射線治療モニタの第３の実施例におけるプローブの内部に設置された放射線発光素子の概略図。 本発明の放射線治療モニタの第４の実施例におけるバルーン部を有するプローブ内に設置された放射線発光素子の概略図。 図８のプローブにおけるバルーン部の概略拡大図。 本発明の放射線治療モニタの第５の実施例における放射線治療システムの概略図。 本発明の放射線治療モニタの第６の実施例における放射線治療システムの概略図。 本発明の放射線治療モニタの第７の実施例における放射線治療システムの概略図。 本発明の放射線治療モニタの第８の実施例における放射線治療システムの概略ブロック図。 本発明の放射線治療モニタの第８の実施例における補正値算出機構の制御手順を示すフォローチャート。 本発明の放射線治療モニタの第９の実施例における放射線治療システムの概略ブロック図。 本発明の放射線治療モニタの第９の実施例における警告表示機構の制御手順を示すフォローチャート。
　以下、本発明の実施形態の放射線治療モニタについて図面に基づいて説明するが、本発明は、当該図面に記載の実施態様にのみ限定されるものではない。
　以下、本発明の一実施例を図１から図４に沿って説明する。
　図１は、本発明の放射線治療モニタの第１の実施例を示す概略ブロック図である。当該放射線治療モニタ１は、図１に示すように、概略的に、放射線発光素子２と、光ファイバ３と、光検出器４と、カウンタ５と、解析・表示装置６とを備えている。なお、当該放射線治療モニタ１で計測することができる放射線としては、例えば、X線、γ線などの電磁波と、α線、β線、中性子線、電子線、陽子線、重粒子線などが挙げられる。
　放射線発光素子２は、総排出腔、子宮腔、口腔、耳腔、鼻腔などの腔内７へ挿入され、放射線入射によって放射線発光素子２で発生した光は光ファイバ３を伝送し、光検出器４で電気パルス信号として検出される。電気パルス信号は、カウンタ５で計数され、解析・表示装置６は計数された電気パルス信号の計数率を放射線の線量率に換算し、放射線の線量率分布を出力する。なお、放射線発光素子２の挿入口は、腔内７に限定されるものではなく、針や外科手術による挿入法などを適用できる。
　光検出器４は、光ファイバ３に接続され、光ファイバ３から伝送された光子を電気パルス信号に変換する検出器である。光検出器４としては、例えば、光電子増倍管、アバランシェフォトダイオード等を採用することができる。これら光電子増倍管等を用いることで、放射線発光素子２で発生した光子を電流増幅された一つの電流パルス信号として検出できる。
　カウンタ５は、光検出器４に接続され、光検出器４から入力された電気パルス信号を計数する装置である。カウンタ５としては、例えば、デジタルシグナルプロセッサ等を採用することができる。
　解析・表示装置６は、カウンタ５に接続され、カウンタ５で計数された電気パルス信号の計数率を放射線の線量率に換算し、その値および線量率分布を表示する装置である。また、解析・表示装置７は、電気パルス信号の計数率と放射線の線量率を対応付けるデータベースを保有している記憶装置と、上記データベースを用いて電気パルス信号の計数率から放射線の線量率を換算する演算装置と、換算した放射線の線量率を表示する表示装置を備えている。解析・表示装置７としては、例えば、上述した機能を有するパーソナルコンピュータ等を採用することができる。
　図２は、図１の放射線治療モニタにおける放射線発光素子の概略拡大図である。図２に示すように、放射線発光素子２は、概略的に、検知部８と、光ファイバ３と、光スイッチ９と、面状シート１０とを備えている。検知部８は、面状シート１０に面状に配置され、各々の検知部８における線量率から線量率分布を計測できる。
　図３は、図２の放射線発光素子における検知部の概略拡大断面図である。図３に示すように、検知部８は、入射した放射線の線量率に対応する強度の光を発する発光部１１と、ハウジング１２と、光ファイバ３とを有する素子である。
　発光部１１は、少なくとも１種の稀土類元素を含有している。具体的には、発光部１１は、例えば、母材としてNaI、LiI、SrI2、BGO、CdWO4、PbWO4、ZnS、CaF2、LuAG、LuAP、YAG、YAP、LSO、LYSO、YSO、GSO、BaF2、CeF3、CeBr3、CsF、CsI、LiF、Gd2O2S、LaBr3、Gd3Al2Ga3O12、Cs2LiYCl6、ScTaO4、LaTaO4、LuTaO4、GdTaO4、YTaO4などの光透過性材料と、この光透過性材料中に含有されたCe、Pr、Nd、Eu、Yb、Yなどの希土類元素またはTl、Na、Ag、W、CO3などで形成されている。
　このように、発光部１１が少なくとも１種の希土類元素を含有していることで、発光部１１に入射した放射線の線量率と光の強度の線形性を向上させることができ、当該放射線治療モニタ１は、線量率の高い放射線が入射する場合においても、放射線の線量率をより正確に計測することができる。
　ハウジング１２は、発光部１１を収納する容器である。ハウジング１２を構成する材料としては、計測対象の放射線を透過可能なものであれば特に限定されず、例えば、アルミニウム等を採用することができる。
　光ファイバ３は、発光部１１に接続され、発光部１１から放出された光を伝送する。この光ファイバ３は、体外に設置された光検出器４と接続されている。光ファイバ３を構成する材料としては、例えば、石英、プラスチック等が挙げられる。
　光ファイバ３の外装表面は、目盛または標識などを表示可能である。これにより、放射線発光素子２の体内挿入長を計測することができる。また、光ファイバ３の挿入または抜去により、放射線発光素子２の体内挿入位置を調節可能である。また、挿入方向を軸として光ファイバ３を回転することにより、放射線発光素子２の体内患部に対する接地角度を調節可能である。
　図４は、図２の放射線発光素子における光スイッチの概略拡大図である。図４に示すように、光スイッチ９は、検知部８から伝送された光を集約または分岐可能なものであれば特に限定されず、例えば、光カプラ、光スプリッタなどを採用することができる。なお、光スイッチ９を用いずに、光ファイバ３を束ねて使用することも可能である。
　また、当該放射線治療モニタ１は、光ファイバ３から伝送された単一光子を、光検出器４で測定することができる。この単一光子をカウンタ５で計数し、解析・表示装置６で測定した単一光子の計数率を放射線の線量率に換算する。これにより、放射線の線量率を幅広いダイナミックレンジで正確に計測することができる。
　このように、当該放射線治療モニタ１は、体内に放射線発光素子２を挿入し、光ファイバ３を介して光検出器４と、カウンタ５と、解析・表示装置６とを接続することで体外から線量率を測定可能である。また、放射線発光素子２内に複数の発光部１１を面状に配置することにより、体外から体内の線量率分布を計測可能である。これにより、例えば、放射線治療時の体内線量率分布をリアルタイムで取得可能である。
　本発明の実施例２を図５および図６を用いて説明する。
　図５は、本発明の放射線治療モニタの第２の実施例における発光部が三次元配置された放射線発光素子の一例を示す概略図である。実施例１では、放射線発光素子内に複数の発光部を面状に配置した例としたが、実施例２は、検知部８を３つ以上有し、三次元配置されている構成を例に説明する。なお、光検出器４、カウンタ５、および解析・表示装置６は、第１の実施例と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
　図５に示すように、放射線発光素子２は、概略的に、検知部８と、光ファイバ３と、立体シート２０とを備えている。検知部８は、立体シート２０に三次元的に配置され、各々の検知部８における線量率から体内線量率の三次元分布を計測できる。
　また、図６は、検知部８が、立体シート２０に三次元設置された第二の配置である。なお、これらの配置に限定されるものではなく、３つ以上の検知部８が三次元的に設置された配置を適用できる。例えば、前立腺がんの治療計画は、直腸の断面中心部の積算線量を一つの指標に立案されるため、放射線治療時に直腸断面の線量率分布を測定することにより、治療計画との整合性を精度良く確認できる。
　このように、当該放射線治療モニタ１は、立体シート２０に三次元配置された検知部８を有する放射線発光素子２を用いることで、体内線量率の三次元分布を計測可能である。これにより、例えば、放射線治療時の三次元体内線量率分布をリアルタイムで高精度に取得可能である。
　本発明の実施例３を、図７を用いて説明する。
　図７は、本発明の放射線治療モニタの第３の実施例におけるプローブの内部に設置された放射線発光素子の概略図である。実施例３は、放射線発光素子２が、体内へ挿入するプローブ２１内に設置されている点で、実施例１と異なる構成を有する。なお、光ファイバ３、光検出器４、カウンタ５、および解析・表示装置６は、第１の実施例と同様であるため、その詳細な説明は省略する。また、放射線発光素子２は、検知部８の数に限定されるものではなく、入射した放射線の線量率に対応する強度の光を発する発光部１１を、少なくとも１つ以上有するものであれば、適用可能である。
　図７に示すように、放射線発光素子２は、プローブ２１内に設置され、光ファイバ３、光検出器４、カウンタ５、および解析・表示装置６と接続されている。プローブ２１は、体内に挿入可能なものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、内視鏡、膀胱鏡、腎盂尿管鏡、気管支鏡、喉頭鏡、耳鏡、関節鏡、腹腔鏡、結腸用内視鏡、胃腸用内視鏡、ガイドワイヤー、コイル、カテーテルなどを適用可能である。
　このように、当該放射線治療モニタ１は、放射線発光素子２をプローブ２１の内部に設置することにより、低侵襲で、放射線発光素子２を容易に体内へ挿入可能であり、放射線治療時の体内線量率および三次元体内線量率分布をリアルタイムで取得可能である。
　本発明の実施例４を、図８および図９を用いて説明する。
　図８は、本発明の放射線治療モニタの第４の実施例におけるバルーン部を有するプローブ内に設置された放射線発光素子の概略図である。実施例４は、体内へ挿入するプローブ２１が、バルーン部２２を有し、放射線発光素子２がバルーン部２２の内部に設置されている点で、実施例１と異なる構成を有する。なお、光ファイバ３、光検出器４、カウンタ５、および解析・表示装置６は、第１の実施例と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
　図８に示すように、放射線発光素子２は、バルーン部２２の内部に設置され、光ファイバ３、光検出器４、カウンタ５、および解析・表示装置６と接続されている。バルーン部２２は、体内に挿入可能で、膨張および収縮可能なものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、バルーンカテーテルなどを適用可能である。
　図９は、図８のプローブにおけるバルーン部の概略拡大図である。図９に示すように、放射線発光素子２は、検知部８を有し、検知部８はバルーン部２２の内部に設置されている。放射線発光素子２は、検知部８の設置数に限定されるものではなく、入射した放射線の線量率に対応する強度の光を発する発光部１１を、少なくとも１つ以上有するものであれば、適用可能である。
　このように、当該放射線治療モニタ１は、放射線発光素子２をバルーン部２２の内部に設置することにより、低侵襲で、放射線発光素子２を体内組織表面に容易に密着可能である。これにより、放射線治療時の体内線量率および三次元体内線量率分布をリアルタイムで正確に取得可能である。
　本発明の実施例５を、図１０を用いて説明する。
　図１０は、本発明の放射線治療モニタの第５の実施例における放射線治療システムの概略図である。実施例５は、放射線治療システム３０が、放射線発生装置４０と、放射線計測装置４１と、治療計画CT画像４２と、比較判断装置４３を有している点で、実施例１と異なる構成を有する。なお、放射線発光素子２、光ファイバ３、光検出器４、カウンタ５、および解析・表示装置６は、第１、第２、第３、および第４の実施例と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
　図１０に示すように、放射線治療システム３０は、被検体３２の内部に放射線発光素子２を挿入し、放射線発生装置４０から放出された放射線３１を、放射線計測装置４１を用いて体外から計測する。放射線発光素子２に含まれる検知部８は、密度が1.3 g/cm3以上の材料を含有することが望ましい。これにより、体内で最も高密度である骨（1.25 g/cm3）と比較して、容易に放射線発光素子２の位置特定が可能である。
　比較判断装置４３は、放射線計測装置４１から得た体内CT画像と、事前に取得された治療計画CT画像４２を比較し、解析・表示装置６へ出力する。比較判断装置４３は、例えば、骨などの体内骨格を基準とすることで、複数CT画像の重ね合わせ、及び比較が可能である。また、光ファイバ３の挿入または抜去、及び挿入方向を軸とした光ファイバ３の回転により、放射線発光素子２の体内挿入位置及び接地角度を調節可能である。これにより、放射線発光素子２の位置特定が高精度に可能である。
　なお、当該放射線治療システム３０で使用可能な放射線３１としては、例えば、X線、γ線などの電磁波と、中性子線、電子線、陽子線、重粒子線などが挙げられる。また、放射線発生装置４０は放射線３１を発生可能なものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、X線管や、サイクロトロン、シンクロトロン、リニアックなどの加速器を適用可能である。また、放射線計測装置４０は、放射線との相互作用が生じるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、半導体検出器、シンチレータ、イメージングプレートなどを適用可能である。
　このように、当該放射線治療システム３０は、放射線発生装置４０と、放射線計測装置４１を用いて被検体３２を透過した放射線３１を計測することにより、放射線３１の強度分布から体内に挿入された放射線発光素子２の位置を特定できる。したがって、放射線治療時の体内線量率分布とその正確な位置情報をリアルタイムで取得可能である。
　本発明の実施例６を、図１１を用いて説明する。
　図１１は、本発明の放射線治療モニタの第６の実施例における放射線治療システムの概略図である。実施例６は、放射線治療システム３０が、超音波検査装置３３と、治療計画CT画像４２と、比較判断装置４３を有している点で、実施例１と異なる構成を有する。なお、放射線発光素子２、光ファイバ３、光検出器４、カウンタ５、および解析・表示装置６は、第１、第２、第３、および第４の実施例と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
　図１１に示すように、放射線治療システム３０は、被検体３２の内部に放射線発光素子２を挿入し、被検体３２の表面に設置された超音波検査装置３３から、体内へ送信および反射された超音波３４を計測する。
　比較判断装置４３は、超音波検査装置３３から得た超音波画像と、事前に取得された治療計画CT画像４２を比較し、解析・表示装置６へ出力する。比較判断装置４３は、例えば、超音波画像から得た3点以上の体内骨格位置と放射線発光素子２の距離と、治療計画CT画像４２から得た体内骨格位置情報の比較が可能である。また、光ファイバ３の挿入または抜去、及び挿入方向を軸とした光ファイバ３の回転により、放射線発光素子２の体内挿入位置及び接地角度を調節可能である。これにより、放射線発光素子２の位置特定が高精度に可能である。
　このように、当該放射線治療システム３０は、超音波検査装置３３を用いて被検体３２へ送信および反射された超音波３４を計測することにより、体内に挿入された放射線発光素子２の位置を特定できる。したがって、放射線治療時の体内線量率分布とその正確な位置情報をリアルタイムで取得可能である。
　本発明の実施例７を、図１２を用いて説明する。
　図１２は、本発明の放射線治療モニタの第７の実施例における放射線治療システムの概略図である。実施例７は、放射線発光素子２が放射線３１を放出する核種を含有し、放射線計測装置４１、治療計画CT画像４２と、比較判断装置４３を有している点で、実施例と異なる構成を有する。なお、光ファイバ３、光検出器４、カウンタ５、および解析・表示装置６は、第１、第２、第３、および第４の実施例と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
　図１２に示すように、放射線治療システム３０は、被検体３２の内部に放射線発光素子２を挿入し、放射線発光素子２の内部に含有させた放射性核種から放出される放射線３１を体外に設置された放射線計測装置４１で測定する。なお、放射性核種は放射線３１を放出するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、11C、13N、15O、18F、62Cu、68Ga、82Rbなどの陽電子放出核種を適用することにより電子・陽電子対消滅γ線を体外から計測可能である。また、放射線計測装置４０は、放射線との相互作用が生じるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、半導体検出器、シンチレータ、イメージングプレートなどを適用可能である。
　比較判断装置４３は、放射線計測装置４１から得た体内放射性核種分布画像と、事前に取得された治療計画CT画像４２を比較し、解析・表示装置６へ出力する。比較判断装置４３は、例えば、骨などの体内骨格を基準とすることで、複数CT画像の重ね合わせ、及び比較が可能である。また、光ファイバ３の挿入または抜去、及び挿入方向を軸とした光ファイバ３の回転により、放射線発光素子２の体内挿入位置及び接地角度を調節可能である。これにより、放射線発光素子２の位置特定が高精度に可能である。
　このように、当該放射線治療システム３０は、放射線発光素子２から放出される放射線３１を体外から計測することにより、体内に挿入された放射線発光素子２の位置を特定できる。したがって、放射線治療時の体内線量率分布とその正確な位置情報をリアルタイムで取得可能である。
　本発明の実施例８を、図１３および図１４を用いて説明する。
　図１３は、本発明の放射線治療モニタの第８の実施例における放射線治療システムの概略ブロック図である。実施例８は、解析・表示装置６が、補正値算出機構３５を有する点で、実施例１と異なる構成を有する。なお、放射線発光素子２、光ファイバ３、光検出器４、およびカウンタ５は、第１、第２、第３、および第４の実施例と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
　図１４は、本発明の放射線治療モニタの第８の実施例における補正値算出機構の制御手順を示すフォローチャートである。図１４に示すように、補正値算出機構３５は、治療用の放射線照射時間に応じて、測定した計数率情報を抽出し、計数率から放射線の線量率を換算する。
　また、測定した計数率から放射線の線量率換算に用いる測定時間は、特に限定されず、例えば、照射開始から照射終了までの全ての測定時間から線量率、または積算線量を換算できる。また、照射開始から照射終了までの測定時間を分割し、測定時間毎の線量率、積算線量を換算しリアルタイムに解析・表示装置６で表示可能である。
　このように、当該放射線治療モニタ１は、放射線照射時間に応じて測定した計数率を補正することにより、放射線治療時の体内線量率分布をリアルタイムで正確に取得可能である。
　本発明の実施例９を、図１５および図１６を用いて説明する。
　図１５は、本発明の放射線治療モニタの第９の実施例における放射線治療システムの概略ブロック図である。実施例９は、解析・表示装置６が、閾値判断装置３６を有する点で、実施例１と異なる構成を有する。なお、放射線発光素子２、光ファイバ３、光検出器４、およびカウンタ５は、第１、第２、第３、および第４の実施例と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
　図１６は、本発明の放射線治療モニタの第９の実施例における閾値判断装置３６の制御手順を示すフォローチャートである。図１６に示すように、閾値判断装置３６は、換算した放射線の線量率が、予め設定した閾値以上または以下であるかを判断する。線量率が閾値以下の場合は治療を継続し、線量率が閾値以上の場合は解析・表示装置６で警告を表示する。また、閾値判断装置３６と放射線治療装置を接続し、線量率が閾値以上の場合に放射線治療装置の緊急停止が可能である。
　当該放射線治療モニタ１によれば放射線治療時の体内線量率分布をリアルタイムで正確に取得可能である。
　さらに、当該放射線治療モニタ１は、閾値に応じて警告表示、または緊急停止することにより、被検体３２の被ばく線量管理、及び安全性の向上が可能である。
１　放射線治療モニタ 
２　放射線発光素子
３　光ファイバ
４　光検出器 
５　カウンタ 
６　解析・表示装置 
７　腔内 
８　検知部 
９　光スイッチ 
１０　面状シート 
１１　発光部 
１２　ハウジング 
２０　立体シート 
２１　プローブ 
２２　バルーン部 
３０　放射線治療システム 
３１　放射線 
３２　被検体 
３３　超音波検査装置 
３４　超音波 
３５　補正値算出機構 
４０　放射線発生装置 
４１　放射線計測装置
４２　治療計画CT画像 
４３　比較判断装置 

Claims (10)

  1. 　入射した放射線を検出して光を発する発光部と、
    　前記発光部を有する放射線発光素子と、
    　前記発光部に接続され、放出された光を伝送する光ファイバと、
    　前記光ファイバに接続され、伝送された前記光を検出し、電気パルス信号に変換する光検出器と、
    　前記光検出器に接続され、前記光検出器から出力された前記電気パルス信号を計数するカウンタと、
    　前記カウンタに接続され、前記カウンタで計数された前記電気パルス信号の計数率を放射線の線量率に換算する解析・表示装置を備え、
    　前記カウンタで計数された前記電気パルス信号の計数率から前記入射された放射線の線量率または線量率分布の少なくとも一方を求めることを特徴とする放射線治療モニタ。
  2. 　請求項１に記載の放射線治療モニタおいて、
    　前記放射線発光素子は、面状に配置された複数の前記発光部を有し、
    　前記カウンタで計数された前記電気パルス信号の計数率から前記入射された放射線の線量率分布を求めることを特徴とする放射線治療モニタ。
  3. 　請求項１に記載の放射線治療モニタおいて、
    　前記放射線発光素子は、三次元配置された複数の前記発光部を有し、
    　前記カウンタで計数された前記電気パルス信号の計数率から放射線の線量率分布を求めることを特徴とする放射線治療モニタ。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線治療モニタおいて、
    　体内へ挿入するプローブと、
    　前記プローブの内部に前記放射線発光素子を有することを特徴とする放射線治療モニタ。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線治療モニタにおいて、
    　体内へ挿入し、膨張および収縮が可能なバルーン部を有するプローブと、
    　前記バルーン部に前記発光部を有することを特徴とする放射線治療モニタ。
  6. 　請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線治療モニタにおいて、
    　密度1.3 g/cm3以上の材料を含有する前記発光部を有する前記放射線治療モニタと、
    　放射線発生装置を備え、
    　前記放射線発生装置から放出された放射線を測定することで前記放射線発光素子の位置を特定することを特徴とする放射線治療システム。
  7. 　請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線治療モニタにおいて、
    　前記電気パルス信号と時間情報を計数する前記カウンタと、
    　放射線照射時間に基づいて補正値を算出する補正値算出機構を有する前記解析・表示装置を備え、
    　前記補正値から放射線の線量率を換算することを特徴とする放射線治療システム。
  8. 　請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線治療モニタと、
    　超音波検査装置または核磁気共鳴画像装置の少なくとも一方を備え、
    　前記超音波検査装置または核磁気共鳴画像装置の少なくとも一方の画像に基づいて、前記放射線発光素子の位置を特定することを特徴とする放射線治療システム。
  9. 　請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線治療モニタと、
    　放射線放出核種を含有する前記発光部を有する前記放射線治療モニタと、
    　前記発光部から放出された放射線を測定することで前記放射線発光素子の位置を特定することを特徴とする放射線治療システム。
  10. 　光ファイバから伝送された単一光子を検出し、電気パルス信号に変換する光検出器と、
    　前記光検出器に接続され、前記光検出器から出力された前記電気パルス信号を計数するカウンタと、
    　前記カウンタに接続され、前記カウンタで計数された前記電気パルス信号の計数率を放射線の線量率に換算する解析・表示装置を備える放射線治療モニタによる放射線計測方法であって、
    　前記カウンタで計数された前記単一光子の計数率から放射線の線量率に換算することを特徴とする放射線計測方法。
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