WO2024047960A1 - 放射線計測器支持装置、放射線計測装置および放射線計測方法 - Google Patents

放射線計測器支持装置、放射線計測装置および放射線計測方法 Download PDF

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WO2024047960A1
WO2024047960A1 PCT/JP2023/018087 JP2023018087W WO2024047960A1 WO 2024047960 A1 WO2024047960 A1 WO 2024047960A1 JP 2023018087 W JP2023018087 W JP 2023018087W WO 2024047960 A1 WO2024047960 A1 WO 2024047960A1
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WO
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radiation measuring
radiation
measuring instrument
support device
cylindrical case
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/018087
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English (en)
French (fr)
Inventor
龍太郎 増田
Original Assignee
株式会社 東芝
東芝エネルギーシステムズ株式会社
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Classifications

    • 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
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K5/00—Irradiation devices
    • G21K5/04—Irradiation devices with beam-forming means

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to radiation measurement technology.
  • the irradiation port rotates around the patient, and particle beams (radiation) are irradiated from any direction depending on the patient's treatment area.
  • radiation measurement according to the position of the irradiation port is required in order to check the quality of the particle beam, such as energy, beam size, accuracy of irradiation position, and dose distribution, before starting treatment. become.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a radiation measurement technique that can easily install a radiation measuring device according to the position of the irradiation port in a particle beam therapy system in which the position of the irradiation port changes. That's true.
  • FIG. 2 is a side view showing a rotating gantry of the particle beam therapy system.
  • FIG. 2 is a front view showing the rotating gantry corresponding to the II-II cross section in FIG. 1;
  • FIG. 7 is a front view showing the rotating gantry when the gantry rotates and the position of the irradiation port changes.
  • FIG. 1 is a front view showing the radiation measuring instrument support device of the first embodiment.
  • FIG. 1 is a side view showing the radiation measuring instrument support device of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a bottom view showing the radiation measuring instrument support device of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a frame unit.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the radiation measuring instrument support device when the rotation angle is 0 degrees.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the radiation measuring instrument support device when the rotation angle is 90 degrees.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the radiation measuring instrument support device when the rotation angle is 135 degrees.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the radiation measuring instrument support device when the rotation angle is 180 degrees.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a radiation measuring instrument support device according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a sectional view showing a radiation measuring instrument support device according to a third embodiment.
  • FIG. 4 is a sectional view showing a radiation measuring instrument support device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a sectional view showing a radiation measuring instrument support device according to a fifth embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a radiation measuring instrument support device according to a fifth embodiment.
  • a radiation measuring instrument support device includes a cylindrical case that accommodates a phantom and a radiation measuring instrument therein and has a cylindrical shape, and a cylindrical case that is arranged in a circumferential direction with a cylindrical axis facing a horizontal direction.
  • the cylindrical case includes a base that rotatably supports the cylindrical case and fixes the cylindrical case at an arbitrary rotation angle in the circumferential direction, and an angle display section that displays the rotation angle.
  • Embodiments of the present invention provide a radiation measurement technique that can easily install a radiation measuring device according to the position of the irradiation port in a particle beam therapy system in which the position of the irradiation port changes.
  • Reference numeral 1 in FIG. 1 is a particle beam therapy system.
  • This particle beam therapy system 1 includes a rotating gantry 5.
  • a particle beam therapy system 1 performs treatment by irradiating a focal tissue (cancer) of a patient 8 as a subject with a particle beam 7 (therapeutic radiation) such as carbon ions transported through a vacuum duct 6. It is something.
  • Radiation therapy technology using the particle beam therapy system 1 is also referred to as heavy ion beam cancer treatment technology.
  • This technology is said to be able to pinpoint the cancerous focus (affected area) with carbon ions, damaging the cancerous focus while minimizing damage to normal cells.
  • the particle beam 7 is defined as radiation heavier than electrons, and includes proton beams, heavy particle beams, and the like.
  • heavy ion beams are defined as those heavier than helium atoms.
  • Cancer treatment using heavy ion beams has a higher ability to kill cancer lesions than conventional cancer treatments using X-rays, gamma rays, and proton beams, and the radiation dose is weaker on the surface of Patient 8's body. It has the characteristic that the radiation dose peaks at the cancer focus. Therefore, the number of irradiations and side effects can be reduced, and the treatment period can be further shortened.
  • the particle beam therapy system 1 includes a beam generator (not shown), a circular accelerator (not shown), and a beam transport line (not shown).
  • the beam generator has an ion source of carbon ions, which are charged particles, and generates a particle beam 7 using the carbon ions.
  • the circular accelerator has a ring shape in plan view and accelerates the particle beam 7 generated by the beam generator.
  • the beam transport line transports the particle beam 7 accelerated by the circular accelerator to the rotating gantry 5.
  • a patient 8 to be irradiated with the particle beam 7 is placed on the rotating gantry 5 .
  • a carbon ion particle beam 7 generated by a beam generator is incident on a circular accelerator from the beam generator.
  • This particle beam 7 is accelerated to approximately 70% of the speed of light while orbiting the circular accelerator approximately one million times.
  • This particle beam 7 is then guided to the rotating gantry 5 via a beam transport line.
  • the beam generator, circular accelerator, and beam transport line are equipped with a vacuum duct 6 (beam pipe) whose interior is evacuated. A particle beam 7 travels inside this vacuum duct 6.
  • the beam generator, the circular accelerator, and the vacuum duct 6 of the beam transport line are integrated to form a transport path that guides the particle beam 7 to the rotating gantry 5. That is, the vacuum duct 6 is a closed continuous space having a sufficient degree of vacuum to allow the particle beam 7 to pass through.
  • the rotating gantry 5 is a cylindrical device. This rotating gantry 5 is provided so that its cylindrical axis (horizontal axis 9) faces in the horizontal direction. The rotating gantry 5 is rotatable around this horizontal axis 9.
  • the rotating gantry 5 is supported by a frame 10 of a building that constitutes a treatment facility in which the particle beam therapy system 1 is installed.
  • end rings 11 are fixed to the front and rear parts of the body trunk 19 of the rotating gantry 5.
  • a rotary drive section 12 that rotatably supports the end rings 11 and includes a drive motor is provided below the end rings 11 .
  • These rotary drive units 12 are supported by the frame 10. The driving force of the rotary drive unit 12 is applied to the rotary gantry 5 via the end ring 11, and the rotary gantry 5 is rotated around the horizontal axis 9.
  • the rotating gantry 5 is provided with a vacuum duct 6 extending from the beam transport line.
  • the vacuum duct 6 is first led into the interior of the rotating gantry 5 from the rear side along its horizontal axis 9 .
  • the vacuum duct 6 once extends outward from the outer circumferential surface of the rotating gantry 5, and then again extends toward the inside of the rotating gantry 5.
  • the distal end of the vacuum duct 6 extends to a position close to the patient 8.
  • a predetermined rotation mechanism is provided in the vacuum duct 6 at a portion along the horizontal axis 9 of the rotating gantry 5.
  • the vacuum duct 6 is configured such that a portion outside the rotation mechanism remains stationary, and a portion inside the rotation mechanism rotates together with the rotation of the rotating gantry 5.
  • the rotating gantry 5 is provided with an irradiation port 13 that irradiates the particle beam 7 toward the patient 8 and a transport section 14 that transports the particle beam 7 to the irradiation port 13. That is, the irradiation port 13 and the transport section 14 are supported by the rotating gantry 5.
  • the transport section 14 includes a superconducting electromagnet 15 that generates a magnetic field that forms a path for transporting the particle beam 7.
  • These superconducting electromagnets 15 are, for example, bending electromagnets that change the traveling direction of the particle beam 7 along the vacuum duct 6, or quadrupole electromagnets that control the convergence and divergence of the particle beam 7.
  • the irradiation port 13 is provided at the tip of the vacuum duct 6 and irradiates the patient 8 with the particle beam 7 guided by the transport section 14 .
  • This irradiation port 13 is fixed to the inner peripheral surface of the rotating gantry 5. Note that the particle beam 7 is irradiated from the irradiation port 13 in a direction perpendicular to the horizontal axis 9.
  • a treatment space 16 for performing particle beam therapy is provided inside the rotating gantry 5.
  • the patient 8 is placed on a treatment table 17 provided in this treatment space 16.
  • This treatment table 17 is movable with the patient 8 placed thereon. By moving the treatment table 17, the patient 8 can be moved to the irradiation position of the particle beam 7 and aligned. Therefore, the particle beam 7 can be irradiated to an appropriate site, such as a focal tissue of the patient 8.
  • the patient 8 is placed at the horizontal axis 9, and by rotating the rotating gantry 5, the irradiation port 13 can be rotated around the stationary patient 8.
  • the irradiation port 13 can be rotated by 180 degrees clockwise (rightward) or counterclockwise (counterclockwise) when viewed from the front about the patient 8 (horizontal axis 9) (FIGS. 2 to 3).
  • the particle beam 7 can be irradiated from any direction around the patient 8. That is, the rotating gantry 5 is a device that can change the direction of irradiation of the particle beam 7 guided by the beam transport line onto the patient 8. Therefore, it is possible to irradiate the affected area with the particle beam 7 from an appropriate direction with higher accuracy while reducing the burden on the patient 8.
  • the particle beam 7 When the particle beam 7 passes through the body of the patient 8, it loses kinetic energy and its speed decreases, and at the same time it receives resistance that is approximately inversely proportional to the square of the speed, and when the speed decreases to a certain level, it suddenly stops.
  • the stopping point of this particle beam 7 is called a Bragg peak, and high energy is applied to the affected area.
  • a virtual point is set in the treatment space 16, which is the position where the particle beam 7 is most concentrated.
  • This virtual point is called the isocenter 28.
  • the isocenter 28 is provided, for example, at the horizontal axis 9 of the rotating gantry 5. Even when the rotating gantry 5 rotates, the position of the isocenter 28 does not change.
  • a treatment space 16 provided inside the rotating gantry 5 is formed integrally with a treatment room 18 located on the front side of the rotating gantry 5.
  • the floor, ceiling, and walls of the treatment room 18 are constituted by a building-side structure 25 supported by the building frame 10. Note that the treatment table 17 is supported by this building-side structure 25. In other words, even if the rotating gantry 5 and the irradiation port 13 are rotated, the position of the treatment table 17 does not change.
  • An inner wall portion 20 as a decorative plate is provided inside the rotating gantry 5.
  • This inner wall portion 20 has a disk shape, and its peripheral edge is supported by a support rail 21 provided over the entire circumference of the inner peripheral surface of the rotating gantry 5.
  • This inner wall portion 20 is rotatably supported by support rails 21 in the circumferential direction.
  • a counter-rotating synchronous motor 23 is connected to the center of the inner wall 20 on the side opposite to the treatment space 16. This counter-rotating synchronous motor 23 is fixed to the inner peripheral surface of the rotating gantry 5 via a support rod 24. By driving the reverse rotation synchronous motor 23 when the rotating gantry 5 rotates, the inner wall portion 20 rotates in a direction opposite to the rotation direction of the rotating gantry 5 due to its driving force.
  • the inner wall portion 20 is rotated counterclockwise.
  • the rotational speed of the rotating gantry 5 and the rotational speed of the inner wall portion 20 are controlled to be the same.
  • the inner wall portion 20 appears to remain stationary even when the rotating gantry 5 is rotated.
  • a track rail 22 is fixed to the inner wall portion 20 on the side facing the treatment space 16. Further, in the building-side structure 25, a track rail 22 is also fixed to the side facing the treatment space 16. Even if the rotating gantry 5 and the irradiation port 13 are rotated, the positions of these track rails 22 do not change.
  • a plurality of moving floors 26 are held between these track rails 22. Each moving floor 26 is a rectangular plate-shaped member. The respective moving beds 26 are arranged in line along the inner circumferential surface of the rotating gantry 5, and both ends of each are held by the track rails 22.
  • the floor, walls, and ceiling of the treatment space 16 are formed by a plurality of movable floors 26. These moving beds 26 move together with the irradiation port 13 when the rotating gantry 5 and the irradiation port 13 are rotated. No matter which position the irradiation port 13 is moved to, the movable floor 26 maintains the floor, walls, and ceiling of the treatment space 16.
  • a portion of the movable bed 26 that corresponds to the floor is provided so as to be flush with the floor of the treatment room 18.
  • the patient 8 and the technician can walk on the floor formed by the movable floor 26. Since the movable floor 26 always forms the floor, walls, and ceiling of the treatment space 16, the inner peripheral surface of the rotating gantry 5 is hidden from view from the patient 8.
  • the radiation measuring instrument support device 30 of the first embodiment will be described.
  • radiation measurement is performed according to the position of the irradiation port 13 in order to check the quality of the particle beam 7, such as energy, beam size, irradiation position accuracy, and dose distribution, before starting treatment. be exposed.
  • radiation measurement is performed at each position by rotating the irradiation port 13 clockwise (rightward) or counterclockwise (counterclockwise) by a predetermined angle when viewed from the front.
  • a radiation measuring instrument support device 30 is used.
  • This radiation measuring instrument support device 30 is installed on the upper surface of the treatment table 17 or the pedestal 29.
  • This radiation measuring instrument support device 30 has a size and weight that can be carried by about two workers.
  • the total weight of the radiation measuring instrument support device 30 is designed to be within 30 kg.
  • the radiation measuring device in the first embodiment includes at least a radiation measuring device support device 30, a water equivalent phantom 40, and a radiation measuring device 41.
  • the radiation measuring instrument support device 30 of the first embodiment includes a cylindrical case 31 and a base 32.
  • the cylindrical case 31 has a cylindrical shape.
  • An entrance window 33 through which radiation (particle beam 7) enters is opened in a part of the cylindrical peripheral surface (front surface) of this cylindrical case 31.
  • a slit 34 for confirming the position of the radiation measuring device 41 (FIG. 9) from the outside is opened in a part of the cylindrical bottom surface (side surface) of the cylindrical case 31.
  • a plurality of reference lines 35 are drawn on the surface of the cylindrical case 31.
  • This cylindrical case 31 is supported by a base 32 with its cylindrical axis facing in the horizontal direction.
  • the base 32 rotatably supports the cylindrical case 31 in the circumferential direction, and fixes the cylindrical case 31 at an arbitrary rotation angle in the circumferential direction.
  • a round portion 36 (FIG. 9) into which the cylindrical case 31 fits from above is formed in the upper part of the base 32 and is curved along a part of the circumference of the cylindrical case 31. In this way, the cylindrical case 31 can be supported in a rotatable state.
  • the base 32 has a U-shape when viewed from the bottom with a portion cut out (FIG. 6). Note that the operator can manually rotate the cylindrical case 31 and fix it at an arbitrary rotation angle.
  • the base 32 can be installed on the top surface of the treatment table 17 or the pedestal 29 (FIGS. 2 to 3). Adjusters 37 are provided at each of the four corners of the bottom surface of the base 32. Note that the adjusters 37 may be provided at at least three locations on the bottom surface of the base 32. These adjusters 37 allow fine adjustment of the height. In this way, the base 32 can be stably placed on the upper surface of the treatment table 17 or the pedestal 29.
  • the pedestal 29 is installed on the floor of the movable floor 26 with the treatment table 17 evacuated from the treatment space 16. This pedestal 29 allows the radiation measuring instrument support device 30 to be installed at an arbitrary height position.
  • the radiation measuring instrument support device 30 includes an angle display section that displays the rotation angle of the cylindrical case 31.
  • the angle display section of the first embodiment includes a scale 38 provided on the periphery of the bottom (side surface) of the cylinder of the cylindrical case 31, and a reading section 39 provided on the base 32 and serving as a reference when reading the scale 38. .
  • the operator can check the rotation angle of the cylindrical case 31 using the scale 38.
  • the scale 38 is provided in 0.5 degree increments. Its accuracy is within ⁇ 0.5 degrees.
  • the reading section 39 is, for example, an arrow or triangular mark.
  • the number on the scale 38 located at the position of the reading section 39 is the rotation angle of the cylindrical case 31.
  • a water equivalent phantom 40 and a radiation measuring instrument 41 are housed inside the cylindrical case 31 (FIG. 9).
  • the radiation measuring instrument 41 of the first embodiment consists of a two-dimensional detector in which a plurality of detection elements are two-dimensionally arranged to form a plate shape. In this way, radiation can be measured in a two-dimensionally expanded range.
  • a solid plate-shaped water equivalent phantom 40 (FIG. 7) is used as the phantom.
  • the water equivalent phantom 40 is made of, for example, acrylic resin.
  • a plurality of water equivalent phantoms 40 are stacked one on top of the other, and these water equivalent phantoms 40 and radiation measuring instruments 41 are arranged and housed inside a cylindrical case 31.
  • each water equivalent phantom 40 does not have to be the same; for example, water equivalent phantoms 40 having a plurality of different thicknesses may be used. These water equivalent phantoms 40 are combined to form a phantom having a desired thickness as a whole. For example, the total thickness of the plurality of water equivalent phantoms 40 can be adjusted within a range of 2 mm to 300 mm. Note that the water equivalent phantoms 40 are stacked so that no gaps are created between them.
  • a holding part 44 that holds a plurality of water equivalent phantoms 40 and a radiation measuring device 41 is formed inside the cylindrical case 31.
  • the total thickness can be adjusted, and the transmittance of radiation (particle beam 7) can be arbitrarily adjusted. In other words, radiation can be measured under any predetermined measurement conditions.
  • a groove portion 43 extending from the holding portion 44 toward the entrance window 33 is formed inside the cylindrical case 31 .
  • a cable 42 extending from the radiation measuring device 41 is led out of the cylindrical case 31 along this groove 43 .
  • the radiation measuring instrument support device 30 of the first embodiment includes a frame unit 50 for attaching and detaching the water equivalent phantom 40 and the radiation measuring instrument 41 to and from the cylindrical case 31 in an integrated state. In this way, the work of attaching and detaching the water equivalent phantom 40 and the radiation measuring instrument 41 to and from the cylindrical case 31 can be easily performed.
  • the frame unit 50 is a combination of multiple frames in the shape of a rectangular parallelepiped.
  • the water equivalent phantom 40 and the radiation measuring instrument 41 are inserted into the frame unit 50 from above.
  • the radiation measuring instrument support device 30 (FIGS. 2 to 3) of the first embodiment is used to provide the radiation measuring instrument 41 at a position that coincides with the horizontal axis 9 (FIG. 1) of the rotating gantry 5.
  • the cylindrical axis of the cylindrical case 31 is provided at a position that coincides with the horizontal axis 9 of the rotating gantry 5.
  • the radiation measuring device 41 can be directed in any direction while keeping the radiation measuring device 41 aligned with the horizontal axis 9.
  • the radiation measuring device 41 does not necessarily need to be provided at a position that coincides with the horizontal axis 9 of the rotating gantry 5, and may be placed slightly shifted from the incident direction of the particle beam 7.
  • this frame unit 50 is fitted into the holding portion 44 of the cylindrical case 31.
  • the cylindrical case 31 has a main body portion 45 and a lid portion 46 connected by a hinge portion 47.
  • the lid section 46 is swung to open the main body section 45, the holding section 44 is exposed.
  • the operator fits the frame unit 50 into the holding part 44 and closes the lid part 46 again, so that the water equivalent phantom 40 and the radiation measuring instrument 41 are housed inside the cylindrical case 31.
  • the water equivalent phantom 40 and the radiation measuring instrument 41 are moved toward the entrance window 33 side (the radiation incident direction side) within the frame unit 50.
  • the entrance window 33 side the radiation incident direction side
  • a space is provided on the rear side of the radiation measuring device 41. Note that the gap between the rear surface of the rearmost water equivalent phantom 40 and the front surface of the radiation measuring device 41 is 1 mm or less.
  • the operator can confirm the position of the radiation measuring device 41 inside through the slit 34 opened in the bottom (side surface) of the columnar case 31. In this way, the position of the radiation measuring instrument 41 can be aligned with the isocenter 28 (FIG. 1), which is a virtual point where radiation is irradiated.
  • the worker looks through the slit 34 and confirms the position of the radiation measuring device 41.
  • the operator adjusts the position of the treatment table 17 or pedestal 29 and adjusts the orientation of the base 32 so that the position of the radiation measuring instrument 41 visible through the slit 34 is aligned with the position of the isocenter 28 (FIG. 1).
  • the rotation angle of the cylindrical case 31 is adjusted.
  • a visible light laser is irradiated into the treatment space 16.
  • lasers are irradiated from each of three-dimensional directions (one vertical direction and two horizontal directions). The location where these lasers intersect is shown as isocenter 28.
  • the operator aligns the radiation measuring instrument 41 with the position of the isocenter 28 indicated by this laser. Note that a level may be used to check the horizontal state of the radiation measuring instrument support device 30.
  • the operator also adjusts the position of the treatment table 17 or pedestal 29 and orients the base 32 so that the plurality of reference lines 35 drawn on the surface of the cylindrical case 31 match the laser irradiation position.
  • the rotation angle of the cylindrical case 31 may also be adjusted.
  • the operator should move the entrance window 33 to the position directly above it, as shown in FIG. That is, the cylindrical case 31 is rotated so that the rotation angle is 0 degrees. Then, radiation (particle beam 7) is measured at this rotation angle.
  • the rotating gantry 5 rotates and the irradiation port 13 is at a 90 degree position
  • the operator rotates the cylindrical case 31 so that the rotation angle is 90 degrees, as shown in FIG.
  • radiation particle beam 7 is measured at this rotation angle.
  • the rotating gantry 5 is rotated and the irradiation port 13 is at a position of 270 degrees
  • the direction of the base 32 is changed horizontally by 180 degrees while the rotation angle of the cylindrical case 31 is 90 degrees.
  • the entrance window 33 then faces the irradiation port 13.
  • the rotating gantry 5 rotates and the irradiation port 13 is at a position of 135 degrees
  • the operator rotates the cylindrical case 31 so that the rotation angle is 135 degrees, as shown in FIG. Since the base 32 has a U-shape when viewed from the bottom, the entrance window 33 faces the irradiation port 13 even at this rotation angle. Then, radiation (particle beam 7) is measured at this rotation angle.
  • the rotating gantry 5 rotates and the irradiation port 13 is at a position of 180 degrees
  • the operator rotates the cylindrical case 31 so that the rotation angle is 180 degrees, as shown in FIG. Since the base 32 has a U-shape when viewed from the bottom and is open directly below, the entrance window 33 faces the irradiation port 13 even at this rotation angle. Then, radiation (particle beam 7) is measured at this rotation angle.
  • the operator rotates the rotating gantry 5 and moves the irradiation port 13 to any desired position for measurement.
  • the operator installs the radiation measuring instrument support device 30 inside the rotating gantry 5 of the particle beam therapy system 1.
  • the operator rotates the cylindrical case 31 in accordance with the rotation of the rotating gantry 5 to adjust the orientation of the radiation measuring instrument 41.
  • the radiation (particle beam 7) emitted from the irradiation port 13 of the rotating gantry 5 is measured by the radiation measuring device 41. Note that these steps are at least part of the radiation measurement method, and other steps may be included in the radiation measurement method.
  • the front side of the radiation measuring device 41 is A water equivalent phantom 40 is provided on both the rear side and the rear side. In this way, it is possible to evaluate not only the radiation (particle beam 7) that enters the radiation measuring device 41 from the front, but also the contribution of radiation that enters the radiation measuring device 41 from the rear, that is, backscattering. It can be performed.
  • the radiation measuring device support device 30B (radiation measuring device) of the third embodiment, liquid water is used as the phantom.
  • the radiation measuring device support device 30B includes a container 51 that accommodates water alongside the radiation measuring device 41.
  • the frame unit 50 containers 51 filled with water are provided on each of the front side and the back side of the radiation measuring instrument 41. In this way, since water is used as the phantom, the phantom can be constructed at low cost. Note that the container 51 filled with water may be provided only on the surface side of the radiation measuring device 41.
  • a radiation measuring device support device 30C (radiation measuring device) of the fourth embodiment includes an ion chamber 52 instead of the radiation measuring device 41 consisting of the above-mentioned two-dimensional detector.
  • the ion chamber 52 is a device that includes a gas-filled chamber (not shown) and an electrode (not shown) that detects ionization of the gas. In this way, a device for measuring radiation can be constructed at low cost. Note that the ion chamber 52 is fixed to the water equivalent phantom 40 at a predetermined position inside the frame unit 50 using a predetermined jig (not shown).
  • the radiation measuring device support device 30D (radiation measuring device) of the fifth embodiment includes an angle detection sensor 53, a driving section 54, and a control computer 55.
  • the angle detection sensor 53 is provided on the base 32 and detects the rotation angle of the cylindrical case 31.
  • the drive unit 54 includes a roller that contacts the outer peripheral surface of the cylindrical case 31 and a motor that rotates the roller. This drive section 54 is controlled by a control computer 55. In this way, the orientation of the radiation measuring instrument 41 can be adjusted by automatically rotating the cylindrical case 31.
  • the control computer 55 includes hardware such as a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), HDD (Hard Disk Drive), and SSD (Solid State Drive).
  • a computer is configured of a computer that has hardware resources, and a CPU executes various programs, thereby realizing information processing by software using hardware resources.
  • control computer 55 includes at least a processing circuit 56, a storage section 57, and a display 58. Note that the control computer 55 may include configurations other than these.
  • the processing circuit 56 is, for example, a circuit including a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), or a dedicated or general-purpose processor. This processor implements various functions by executing various programs stored in the storage unit 57. Furthermore, the processing circuit 56 may be configured with hardware such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Various functions can also be realized by these hardware. Further, the processing circuit 56 can also realize various functions by combining software processing using a processor and a program, and hardware processing.
  • a CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the storage unit 57 of the control computer 55 stores various information necessary when performing the radiation measurement method. Furthermore, the display 58 outputs predetermined information. This display 58 displays the rotation angle of the cylindrical case 31.
  • the display 58 may be separate from the computer main body, or may be integrated with it. Additionally or alternatively, the control computer 55 may control images displayed on a display 58 provided in another computer connected via the network.
  • the angle display section of the fifth embodiment includes an angle detection sensor 53 and a display 58 of the control computer 55.
  • the control computer 55 obtains the rotation angle of the cylindrical case 31 based on the signal output by the angle detection sensor 53. Then, the control computer 55 performs control to display this rotation angle on the display 58. In this way, the operator can check the rotation angle of the cylindrical case 31 on the display 58.
  • control computer 55 may obtain the rotation angle of the cylindrical case 31 based on the control signal of the drive unit 54 without using the angle detection sensor 53.
  • control computer 55 controls the drive unit 54 so that the cylindrical case 31 has a preset target rotation angle based on the rotation angle of the cylindrical case 31 acquired by the angle detection sensor 53, and The case 31 may also be rotated.
  • the control computer 55 includes a control device, a storage device, an output device, an input device, and a communication interface.
  • the control device includes a highly integrated processor such as a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a dedicated chip.
  • Storage devices include ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), and the like.
  • Output devices include display panels, head mounted displays, projectors, printers, and the like. Input devices include a mouse, keyboard, touch panel, etc.
  • This control computer 55 can be realized with a hardware configuration using a normal computer.
  • control computer 55 is provided by being pre-installed in a ROM or the like. Additionally or alternatively, the program is provided as an installable or executable file stored on a non-transitory computer readable storage medium.
  • This storage medium includes a CD-ROM, a CD-R, a memory card, a DVD, a flexible disk (FD), and the like.
  • control computer 55 may be stored in a computer connected to a network such as the Internet, and may be provided by being downloaded via the network. Further, the control computer 55 can also be configured by combining separate modules that independently perform the functions of the constituent elements by interconnecting them via a network or a dedicated line.
  • the cylindrical case 31 is rotatably supported in the circumferential direction with the cylindrical axis facing the horizontal direction, and the cylindrical case 31 can be rotated at any rotation angle in the circumferential direction.

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Abstract

実施形態によれば、放射線計測器支持装置（３０）は、ファントム（４０）および放射線計測器（４１）を内部に収容して円柱状を成す円柱ケース（３１）と、円柱軸が水平方向を向いた状態で円柱ケース（３１）を円周方向に回転可能に支持し、かつ円柱ケース（３１）を円周方向の任意の回転角度で固定する土台（３２）と、回転角度を表示する角度表示部（３８，３９）とを備える。これにより、照射ポート（１３）の位置が変化する粒子線治療システム（１）において、照射ポート（１３）の位置に応じて放射線計測器（４１）を設置する作業を簡便に行うことができる。

Description

放射線計測器支持装置、放射線計測装置および放射線計測方法
　本発明の実施形態は、放射線計測技術に関する。
　回転ガントリーを有する粒子線治療システムでは、患者を中心として照射ポートが回転し、患者の治療部位に合わせて任意の方向から粒子線（放射線）が照射される。このような粒子線治療システムでは、治療開始前に、粒子線のエネルギー、ビームサイズ、照射位置の精度、線量分布などの品質に関する確認を行うために、照射ポートの位置に応じた放射線計測が必要になる。
　従来、照射ポートにファントムおよび放射線計測器をアタッチメントで固定し、照射ポートから出射される粒子線（放射線）を計測する技術が知られている。しかし、ファントムおよび放射線計測器を照射ポートに固定する作業に手間が掛かる。
特開２０２１－１３７１０６号公報
　本発明が解決しようとする課題は、照射ポートの位置が変化する粒子線治療システムにおいて、照射ポートの位置に応じて放射線計測器を設置する作業を簡便に行うことができる放射線計測技術を提供することである。
粒子線治療システムの回転ガントリーを示す側面図。 図１のII－II断面に対応する回転ガントリーを示す正面図。 回転して照射ポートの位置が変化したときの回転ガントリーを示す正面図。 第１実施形態の放射線計測器支持装置を示す正面図。 第１実施形態の放射線計測器支持装置を示す側面図。 第１実施形態の放射線計測器支持装置を示す底面図。 フレームユニットを示す斜視図。 回転角度が０度のときの放射線計測器支持装置を示す断面図。 回転角度が９０度のときの放射線計測器支持装置を示す断面図。 回転角度が１３５度のときの放射線計測器支持装置を示す断面図。 回転角度が１８０度のときの放射線計測器支持装置を示す断面図。 第２実施形態の放射線計測器支持装置を示す断面図。 第３実施形態の放射線計測器支持装置を示す断面図。 第４実施形態の放射線計測器支持装置を示す断面図。 第５実施形態の放射線計測器支持装置を示す断面図。 第５実施形態の放射線計測器支持装置を示すブロック図。
　本発明の実施形態に係る放射線計測器支持装置は、ファントムおよび放射線計測器を内部に収容して円柱状を成す円柱ケースと、円柱軸が水平方向を向いた状態で前記円柱ケースを円周方向に回転可能に支持し、かつ前記円柱ケースを前記円周方向の任意の回転角度で固定する土台と、前記回転角度を表示する角度表示部と、を備える。
　本発明の実施形態により、照射ポートの位置が変化する粒子線治療システムにおいて、照射ポートの位置に応じて放射線計測器を設置する作業を簡便に行うことができる放射線計測技術が提供される。
　（第１実施形態）
　以下、図面を参照しながら、放射線計測器支持装置、放射線計測装置および放射線計測方法の実施形態について詳細に説明する。まず、第１実施形態について図１から図１１を用いて説明する。
　図１の符号１は、粒子線治療システムである。この粒子線治療システム１は、回転ガントリー５を備える。粒子線治療システム１は、真空ダクト６を介して輸送された炭素イオンなどの粒子線７（治療用放射線）を、被検体としての患者８の病巣組織（がん）に照射して治療を行うものである。
　粒子線治療システム１を用いた放射線治療技術は、重粒子線がん治療技術などとも称される。この技術は、がん病巣（患部）を炭素イオンがピンポイントで狙い撃ちし、がん病巣にダメージを与えながら、正常細胞へのダメージを最小限に抑えることが可能とされる。なお、粒子線７とは、放射線のなかでも電子より重いものと定義され、陽子線、重粒子線などが含まれる。このうち重粒子線は、ヘリウム原子より重いものと定義される。
　重粒子線を用いるがん治療では、従来のエックス線、ガンマ線、陽子線を用いたがん治療と比較してがん病巣を殺傷する能力が高く、患者８の体の表面では放射線量が弱く、がん病巣において放射線量がピークになる特性を有している。そのため、照射回数と副作用を少なくすることができ、治療期間をより短くすることができる。
　粒子線治療システム１は、ビーム発生器（図示略）と円形加速器（図示略）とビーム輸送ライン（図示略）とを備える。
　ビーム発生器は、荷電粒子である炭素イオンのイオン源を有し、この炭素イオンによって粒子線７を生成する。円形加速器は、平面視でリング状を成し、ビーム発生器で生成された粒子線７を加速する。ビーム輸送ラインは、円形加速器で加速された粒子線７を回転ガントリー５に輸送する。回転ガントリー５には、粒子線７が照射される患者８が配置される。
　この粒子線治療システム１では、まず、ビーム発生器で生成された炭素イオンの粒子線７が、ビーム発生器から円形加速器に入射される。この粒子線７は、円形加速器を約百万回周回する間に光速の約７０％まで加速される。そして、この粒子線７がビーム輸送ラインを介して回転ガントリー５まで導かれる。
　ビーム発生器と円形加速器とビーム輸送ラインは、内部が真空にされる真空ダクト６（ビームパイプ）を備える。この真空ダクト６の内部を粒子線７が進行する。ビーム発生器と円形加速器とビーム輸送ラインが有する真空ダクト６が一体となり、粒子線７を回転ガントリー５まで導く輸送経路が形成される。つまり、真空ダクト６は、粒子線７を通過させるために、充分な真空度を有する密閉された連続空間である。
　図１の断面図に示すように、回転ガントリー５は、円筒形状を成す装置である。この回転ガントリー５は、その円筒の軸（水平軸９）が水平方向を向くように設けられている。この水平軸９を中心として回転ガントリー５が回転可能となっている。
　回転ガントリー５は、粒子線治療システム１が設けられている治療施設を構成する建屋の躯体１０に支持されている。例えば、この回転ガントリー５の本体胴１９の前部と後部には、エンドリング１１が固定されている。これらのエンドリング１１の下方位置には、エンドリング１１を回転可能な状態で支持し、かつ駆動モータを備える回転駆動部１２が設けられている。これらの回転駆動部１２は、躯体１０に支持されている。回転駆動部１２の駆動力は、エンドリング１１を介して回転ガントリー５に与えられ、回転ガントリー５が水平軸９周りに回転される。
　回転ガントリー５には、ビーム輸送ラインから延びる真空ダクト６が設けられている。真空ダクト６は、まず、回転ガントリー５の後方側からその水平軸９に沿って内部に導かれる。そして、真空ダクト６は、回転ガントリー５の外周面よりも外側に向けて一旦延びた後、再び回転ガントリー５の内側に向けて延びる。この真空ダクト６の先端部は、患者８に近接する位置まで延びる。
　なお、特に図示はしないが、真空ダクト６において、回転ガントリー５の水平軸９に沿う部分には、所定の回転機構が設けられている。真空ダクト６は、この回転機構よりも外側の部分が静止した状態であり、この回転機構よりも内側の部分が回転ガントリー５の回転とともに回転するようになっている。
　また、回転ガントリー５には、粒子線７を患者８に向けて照射する照射ポート１３と、この照射ポート１３に粒子線７を輸送する輸送部１４とが設けられている。つまり、照射ポート１３と輸送部１４は、回転ガントリー５に支持されている。
　さらに、輸送部１４は、粒子線７を輸送する経路を形成する磁場を発生させる超電導電磁石１５を備えている。これらの超電導電磁石１５は、例えば、真空ダクト６に沿って粒子線７の進行方向を変更する偏向電磁石、または、粒子線７の収束および発散を制御する四極電磁石などである。
　照射ポート１３は、真空ダクト６の先端部に設けられ、輸送部１４により導かれた粒子線７を患者８に向けて照射する。この照射ポート１３は、回転ガントリー５の内周面に固定されている。なお、粒子線７は、照射ポート１３から水平軸９に対して直交する方向に照射される。
　回転ガントリー５の内部には、粒子線治療を行う治療空間１６が設けられている。患者８は、この治療空間１６に設けられた治療台１７に載置される。この治療台１７は、患者８を載置した状態で移動可能となっている。この治療台１７の移動によって患者８を粒子線７の照射位置に移動させて位置合わせを行うことができる。そのため、患者８の病巣組織など、適切な部位に粒子線７を照射することができる。
　患者８は水平軸９の位置に配置され、回転ガントリー５を回転させることで、静止している患者８を中心として照射ポート１３を回転させることができる。例えば、患者８（水平軸９）を中心として照射ポート１３を、正面視で時計回り（右回り）または反時計回り（左回り）に１８０度ずつ回転させることができる（図２から図３）。そして、患者８の周囲のいずれの方向からも粒子線７を照射させることができる。つまり、回転ガントリー５は、ビーム輸送ラインにより導かれた粒子線７の患者８に対する照射方向を変更可能な装置である。そのため、患者８の負担を軽減しつつ、適切な方向から粒子線７をより高い精度で患部に照射することができる。
　粒子線７は、患者８の体内を通過する際に運動エネルギーを失って速度が低下するとともに、速度の二乗にほぼ反比例する抵抗を受け、ある一定の速度まで低下すると急激に停止する。この粒子線７の停止点はブラッグピークと呼ばれ、高エネルギーが患部に付与される。粒子線治療システム１は、このブラッグピークを患者８の病巣組織の位置に合わせることにより、正常組織のダメージを抑えつつ、病巣組織のみを死滅させることができる。
　図１に示すように、治療空間１６には、粒子線７が最も集中する位置である仮想点が設定されている。この仮想点は、アイソセンター２８と呼ばれている。治療を行う際には、このアイソセンター２８に患者８の患部が配置される。アイソセンター２８は、例えば、回転ガントリー５の水平軸９の位置に設けられている。回転ガントリー５が回転してもアイソセンター２８の位置は変化しないようになっている。
　回転ガントリー５の内部に設けられた治療空間１６は、回転ガントリー５の正面側にある治療室１８と一体を成すように形成されている。治療室１８の床と天井と壁は、建屋の躯体１０に支持されている建屋側構造物２５により構成されている。なお、治療台１７は、この建屋側構造物２５に支持されている。つまり、回転ガントリー５および照射ポート１３が回転されても、治療台１７の位置は変化しないようになっている。
　回転ガントリー５の内部には、化粧板としての内壁部２０が設けられている。この内壁部２０は、円盤状を成し、その周縁が、回転ガントリー５の内周面の全周に亘って設けられた支持レール２１に支持されている。この内壁部２０は、支持レール２１により周方向に回転自在に支持されている。
　内壁部２０において、治療空間１６と反対側の中央部には、逆回転同期モータ２３が接続されている。この逆回転同期モータ２３は、支持棒２４を介して回転ガントリー５の内周面に固定されている。回転ガントリー５が回転したときに、逆回転同期モータ２３を駆動させることで、その駆動力により、内壁部２０が回転ガントリー５の回転方向とは逆方向に回転するようになる。
　例えば、回転ガントリー５が正面視で右回りに回転するときに、内壁部２０を左回りに回転させる。このとき、回転ガントリー５の回転速度と内壁部２０の回転速度とが同一となるように制御される。つまり、内壁部２０は、回転ガントリー５が回転されても、見かけ上、静止しているようになる。
　内壁部２０において、治療空間１６に向く側には、軌道レール２２が固定されている。また、建屋側構造物２５において、治療空間１６に向く側にも、軌道レール２２が固定されている。回転ガントリー５および照射ポート１３が回転されても、これらの軌道レール２２の位置は変化しないようになっている。これらの軌道レール２２の間には、複数枚の移動床２６が保持されている。それぞれの移動床２６は、長方形の板状を成す部材である。それぞれの移動床２６は、回転ガントリー５の内周面に沿って並んで設けられ、それぞれの両端部が、軌道レール２２に保持されている。
　図２から図３に示すように、複数枚の移動床２６により治療空間１６の床と壁と天井とが形成される。これらの移動床２６は、回転ガントリー５および照射ポート１３が回転されたときに、照射ポート１３とともに移動する。そして、照射ポート１３がいずれの位置に移動されても、移動床２６により治療空間１６の床と壁と天井とが維持される。
　移動床２６において床に相当する部分は、治療室１８の床と面一となるように設けられている。治療の準備をするときには、この移動床２６により構成された床面上を、患者８および技師が歩行することができる。移動床２６が常に治療空間１６の床と壁と天井を形成しているので、回転ガントリー５の内周面が患者８から見えないように隠蔽される。
　次に、第１実施形態の放射線計測器支持装置３０について説明する。粒子線治療システム１では、治療開始前に、粒子線７のエネルギー、ビームサイズ、照射位置の精度、線量分布などの品質に関する確認を行うために、照射ポート１３の位置に応じた放射線計測が行われる。例えば、照射ポート１３を、正面視で時計回り（右回り）または反時計回り（左回り）に所定の角度度ずつ回転させて、それぞれの位置で放射線計測が行われる。このような放射線計測を行うために、放射線計測器支持装置３０が用いられる。
　この放射線計測器支持装置３０は、治療台１７または架台２９の上面に設置される。この放射線計測器支持装置３０は、約２名の作業者で持ち運びができるサイズと重量となっている。例えば、放射線計測器支持装置３０の全体重量は、３０ｋｇ以内となるように設計されている。
　第１実施形態における放射線計測装置は、少なくとも放射線計測器支持装置３０と水等価ファントム４０と放射線計測器４１とで構成される。
　図４から図５に示すように、第１実施形態の放射線計測器支持装置３０は、円柱ケース３１と土台３２と備える。
　円柱ケース３１は、円柱状を成す。この円柱ケース３１の円柱周面（正面）の一部には、放射線（粒子線７）が入射される入射窓３３が開口されている。また、円柱ケース３１の円柱底面（側面）の一部には、放射線計測器４１（図９）の位置を外部から確認するためのスリット３４が開口されている。また、円柱ケース３１の表面には、複数本の基準線３５が描かれている。この円柱ケース３１は、その円柱軸が水平方向を向いた状態で、土台３２に支持されている。
　土台３２は、円柱ケース３１を円周方向に回転可能に支持し、かつ円柱ケース３１を円周方向の任意の回転角度で固定する。土台３２の上部には、円柱ケース３１が上方から嵌まり込み、かつ円柱ケース３１の円周の一部に沿って湾曲されたラウンド部３６（図９）が形成されている。このようにすれば、円柱ケース３１を回転可能な状態で支持することができる。また、土台３２は、その一部が切り欠かれた底面視でコ字形状を成している（図６）。なお、作業者は、円柱ケース３１を手動で回転させ、任意の回転角度で固定させることができる。
　土台３２は、治療台１７または架台２９の上面に設置可能である（図２から図３）。この土台３２の底面の四隅のそれぞれには、アジャスタ３７が設けられている。なお、アジャスタ３７は、土台３２の底面の少なくとも３箇所に設けられていれば良い。これらのアジャスタ３７により高さの微調整を行うことができる。このようにすれば、土台３２を治療台１７または架台２９の上面に安定的に載置することができる。
　架台２９は、治療台１７を治療空間１６から退避させた状態で、移動床２６の床の部分に設置されるものである。この架台２９によって、任意の高さ位置に、放射線計測器支持装置３０を設置することができる。
　また、放射線計測器支持装置３０は、円柱ケース３１の回転角度を表示する角度表示部を備える。第１実施形態の角度表示部は、円柱ケース３１の円柱底面（側面）の周縁に設けられた目盛り３８と、土台３２に設けられ、目盛り３８を読み取るときの基準となる読取部３９とから成る。このようにすれば、作業者が、目盛り３８により円柱ケース３１の回転角度を確認することができる。例えば、目盛り３８は、０．５度刻みに設けられている。その精度は±０．５度以内となっている。
　読取部３９は、例えば、矢印または三角形のマークとなっている。読取部３９の位置に在る目盛り３８の数字が円柱ケース３１の回転角度となっている。
　円柱ケース３１の内部には、水等価ファントム４０および放射線計測器４１が収容される（図９）。
　第１実施形態の放射線計測器４１は、複数の検出素子が２次元的に配列されて板状を成す２次元検出器から成る。このようにすれば、２次元的に広がる範囲で放射線の計測を行うことができる。
　第１実施形態では、ファントムとして固体の板状を成す水等価ファントム４０（図７）が用いられている。水等価ファントム４０は、例えば、アクリル樹脂で形成されている。複数枚の水等価ファントム４０が重ねられ、これら水等価ファントム４０と放射線計測器４１とが並べられ、円柱ケース３１の内部に収容されている。
　それぞれの水等価ファントム４０の厚みは同一でなくても良く、例えば、複数種類の厚みの水等価ファントム４０が用いられる。これらの水等価ファントム４０を組み合わせて全体で目的とする厚みのファントムが構成されている。例えば、複数の水等価ファントム４０の合計の厚みを、２ｍｍ～３００ｍｍの範囲で調整することができる。なお、水等価ファントム４０同士の間に隙間が生じないように重ねる。
　円柱ケース３１の内部には、複数枚の水等価ファントム４０と放射線計測器４１を保持する保持部４４が形成されている。このようにすれば、水等価ファントム４０の枚数の調整により、その合計の厚みを調整し、放射線（粒子線７）の透過率を任意に調整することができる。つまり、予め決められた任意の計測条件により放射線を計測することができる。
　また、円柱ケース３１の内部には、保持部４４から入射窓３３に向かって延びる溝部４３が形成されている。この溝部４３に沿って、放射線計測器４１から延びるケーブル４２が円柱ケース３１の外部に導出される。
　図７に示すように、第１実施形態の放射線計測器支持装置３０は、水等価ファントム４０および放射線計測器４１を一体化した状態で円柱ケース３１に着脱させるためのフレームユニット５０を備える。このようにすれば、水等価ファントム４０および放射線計測器４１を円柱ケース３１に着脱する作業を簡便に行うことができる。
　フレームユニット５０は、複数のフレームが直方体の形状になるように組み合わされたものである。例えば、フレームユニット５０の上方から内部へ、水等価ファントム４０と放射線計測器４１が挿入される。
　第１実施形態の放射線計測器支持装置３０（図２から図３）は、放射線計測器４１を回転ガントリー５の水平軸９（図１）と一致する位置に設けるために用いられる。例えば、円柱ケース３１の円柱軸は、回転ガントリー５の水平軸９と一致する位置に設けられる。そして、円柱ケース３１を回転させることで、放射線計測器４１を水平軸９に一致させた状態を維持しつつ、任意の向きに放射線計測器４１を向けることができる。なお、放射線計測器４１は、必ずしも回転ガントリー５の水平軸９と一致する位置に設けられる必要はなく、粒子線７の入射方向に対して若干ずれて配置されても良い。
　図９に示すように、円柱ケース３１の保持部４４には、このフレームユニット５０が嵌まるようになっている。例えば、円柱ケース３１は、本体部４５と蓋部４６とが蝶番部４７により連結されたものとなっている。蓋部４６を揺動させて、本体部４５を開放させると、保持部４４が露呈される。作業者は、この保持部４４にフレームユニット５０を嵌め込み、再び蓋部４６を閉めることで、円柱ケース３１の内部に、水等価ファントム４０および放射線計測器４１が収容される。
　水等価ファントム４０および放射線計測器４１は、フレームユニット５０内で入射窓３３側（放射線の入射方向側）に寄せられる。例えば、入射窓３３に面する側を放射線計測器４１の前方側としたときに、放射線計測器４１の後方側に空間が設けられている。なお、最も後方側の水等価ファントム４０の後面と放射線計測器４１の前面との間の隙間は１ｍｍ以下とする。
　図５に示すように、作業者は、円柱ケース３１の円柱底面（側面）に開口されたスリット３４から、内部の放射線計測器４１の位置を確認することができる。このようにすれば、放射線が照射される位置である仮想点であるアイソセンター２８（図１）に放射線計測器４１の位置を合わせることができる。
　例えば、作業者は、放射線計測を行うときに、スリット３４を覗いて放射線計測器４１の位置を確認する。そして、作業者は、スリット３４から見える放射線計測器４１の位置を、アイソセンター２８（図１）の位置に合わせるように、治療台１７または架台２９の位置を調整し、土台３２の向きを調整し、円柱ケース３１の回転角度を調整する。
　この位置合わせを行う際には、治療空間１６内に可視光のレーザーが照射される。例えば、３次元方向（鉛直の一方向、水平の二方向）のそれぞれからレーザーが照射される。これらのレーザーが交わる位置が、アイソセンター２８として示される。作業者は、このレーザーで示されるアイソセンター２８の位置に、放射線計測器４１を合わせる。なお、放射線計測器支持装置３０の水平状態を確認するために、水準器が用いられても良い。
　また、作業者は、円柱ケース３１の表面に描かれた複数本の基準線３５が、レーザーの照射位置と一致するように、治療台１７または架台２９の位置を調整し、土台３２の向きを調整し、円柱ケース３１の回転角度を調整するようにしても良い。
　例えば、照射ポート１３がアイソセンター２８の直上に在る場合、つまり、照射ポート１３が０度の位置にある場合には、図８に示すように、作業者は、入射窓３３が直上の位置、つまり、０度の回転角度となるように円柱ケース３１を回転させる。そして、この回転角度で放射線（粒子線７）の計測が行われる。
　また、回転ガントリー５が回転して照射ポート１３が９０度の位置にある場合には、図９に示すように、作業者は、９０度の回転角度となるように円柱ケース３１を回転させる。そして、この回転角度で放射線（粒子線７）の計測が行われる。なお、回転ガントリー５が回転して照射ポート１３が２７０度の位置にある場合には、円柱ケース３１の回転角度が９０度の状態で、土台３２を水平方向に１８０度向きを変える。すると、入射窓３３が照射ポート１３に向くようになる。
　また、回転ガントリー５が回転して照射ポート１３が１３５度の位置にある場合には、図１０に示すように、作業者は、１３５度の回転角度となるように円柱ケース３１を回転させる。土台３２は、底面視でコ字形状を成しているため、この回転角度でも、入射窓３３が照射ポート１３に向くようになる。そして、この回転角度で放射線（粒子線７）の計測が行われる。
　また、回転ガントリー５が回転して照射ポート１３が１８０度の位置にある場合には、図１１に示すように、作業者は、１８０度の回転角度となるように円柱ケース３１を回転させる。土台３２は、底面視でコ字形状を成し、真下側が開口されているため、この回転角度でも、入射窓３３が照射ポート１３に向くようになる。そして、この回転角度で放射線（粒子線７）の計測が行われる。
　第１実施形態の放射線計測方法では、まず、作業者は、回転ガントリー５を回転させて、計測したい任意の位置に照射ポート１３を移動させる。次に、作業者は、放射線計測器支持装置３０を粒子線治療システム１の回転ガントリー５の内部に設置する。次に、作業者は、回転ガントリー５の回転に合わせて円柱ケース３１を回転させて放射線計測器４１の向きを調整する。そして、回転ガントリー５の照射ポート１３から出射される放射線（粒子線７）が放射線計測器４１で計測される。なお、これらの工程は、放射線計測方法に含まれる少なくとも一部であり、他の工程が放射線計測方法に含まれていても良い。
　（第２実施形態）
　次に、第２実施形態について図１２を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　第２実施形態の放射線計測器支持装置３０Ａ（放射線計測装置）では、円柱ケース３１において、入射窓３３に面する側を放射線計測器４１の前方側としたときに、放射線計測器４１の前方側と後方側の両方に水等価ファントム４０が設けられている。このようにすれば、前方から放射線計測器４１に入射される放射線（粒子線７）の評価のみならず、後方から放射線計測器４１に入射される放射線、つまり、後方散乱の寄与を含めた評価を行うことができる。
　（第３実施形態）
　次に、第３実施形態について図１３を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　第３実施形態の放射線計測器支持装置３０Ｂ（放射線計測装置）では、ファントムとして液体の水が用いられる。ここで、放射線計測器支持装置３０Ｂは、放射線計測器４１と並べて水を収容する容器５１を備える。例えば、フレームユニット５０内で、放射線計測器４１の表面側と裏面側のそれぞれに、水が充填された容器５１が設けられている。このようにすれば、ファントムとして水を用いるため、安価にファントムを構成することができる。なお、放射線計測器４１の表面側のみに、水が充填された容器５１を設けても良い。
　（第４実施形態）
　次に、第４実施形態について図１４を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　第４実施形態の放射線計測器支持装置３０Ｃ（放射線計測装置）は、前述の２次元検出器から成る放射線計測器４１の替わりに、イオンチェンバ５２を備える。イオンチェンバ５２は、ガスが満たされたチェンバ（図示略）と、ガスの電離を検出する電極（図示略）を有する機器である。このようにすれば、安価に放射線を計測する機器を構成することができる。なお、イオンチェンバ５２は、所定の治具（図示略）によりフレームユニット５０の内部の所定位置で水等価ファントム４０と固定される。
　（第５実施形態）
　次に、第５実施形態について図１５から図１６を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　図１５に示すように、第５実施形態の放射線計測器支持装置３０Ｄ（放射線計測装置）は、角度検出センサ５３と駆動部５４と制御用コンピュータ５５とを備える。
　角度検出センサ５３は、土台３２に設けられ、円柱ケース３１の回転角度を検出する。また、駆動部５４は、円柱ケース３１の外周面に接触するローラとこのローラを回転させるモータとを備える。この駆動部５４は、制御用コンピュータ５５により制御されている。このようにすれば、円柱ケース３１を自動的に回転させて放射線計測器４１の向きを調整することができる。
　制御用コンピュータ５５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）などのハードウェア資源を有し、ＣＰＵが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。
　図１６に示すように、制御用コンピュータ５５は、少なくとも処理回路５６と記憶部５７とディスプレイ５８とを備える。なお、制御用コンピュータ５５が、これらの構成以外のものを備えていても良い。
　処理回路５６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、専用または汎用のプロセッサを備える回路である。このプロセッサは、記憶部５７に記憶した各種のプログラムを実行することにより各種の機能を実現する。また、処理回路５６は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェアで構成されても良い。これらのハードウェアによっても各種の機能を実現することができる。また、処理回路５６は、プロセッサとプログラムによるソフトウェア処理と、ハードウェア処理とを組み合わせて、各種の機能を実現することもできる。
　また、制御用コンピュータ５５の記憶部５７には、放射線計測方法を行うときに必要な各種情報が記憶される。さらに、ディスプレイ５８は、所定の情報の出力を行う。このディスプレイ５８は、円柱ケース３１の回転角度を表示する。
　なお、ディスプレイ５８はコンピュータ本体と別体でも良いし、一体でも良い。追加的または代替的に、ネットワークを介して接続される他のコンピュータが備えるディスプレイ５８に表示される画像の制御を制御用コンピュータ５５が行っても良い。
　第５実施形態の角度表示部は、角度検出センサ５３と制御用コンピュータ５５のディスプレイ５８とから成る。制御用コンピュータ５５は、角度検出センサ５３が出力する信号に基づいて円柱ケース３１の回転角度を取得する。そして、制御用コンピュータ５５は、この回転角度をディスプレイ５８に表示する制御を行う。このようにすれば、作業者が、ディスプレイ５８により円柱ケース３１の回転角度を確認することができる。
　なお、制御用コンピュータ５５は、角度検出センサ５３を用いずに、駆動部５４の制御信号に基づいて円柱ケース３１の回転角度を取得するようにしても良い。
　また、制御用コンピュータ５５は、角度検出センサ５３により取得した円柱ケース３１の回転角度に基づいて、円柱ケース３１が予め設定された目標の回転角度となるように、駆動部５４を制御し、円柱ケース３１を回転させるようにしても良い。
　制御用コンピュータ５５は、制御デバイスと記憶デバイスと出力デバイスと入力デバイスと通信インターフェースとを備える。ここで、制御デバイスは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、専用のチップなどの高集積化させたプロセッサを含む。記憶デバイスは、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）などを含む。出力デバイスは、ディスプレイパネル、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクタ、プリンタなどを含む。入力デバイスは、マウス、キーボード、タッチパネルなどを含む。この制御用コンピュータ５５は、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。
　なお、制御用コンピュータ５５で実行されるプログラムは、ＲＯＭなどに予め組み込んで提供される。追加的または代替的に、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルとして、コンピュータで読み取り可能な非一時的な記憶媒体に記憶されて提供される。この記憶媒体は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）などを含む。
　また、この制御用コンピュータ５５で実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータに格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしても良い。また、この制御用コンピュータ５５は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用回線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。
　本発明が第１実施形態から第５実施形態に基づいて説明されているが、いずれかの実施形態において適用された構成が他の実施形態に適用されても良いし、各実施形態において適用された構成が組み合わされても良い。
　以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、円柱軸が水平方向を向いた状態で円柱ケース３１を円周方向に回転可能に支持し、かつ円柱ケース３１を円周方向の任意の回転角度で固定する土台３２を備えることにより、照射ポート１３の位置が変化する粒子線治療システム１において、照射ポート１３の位置に応じて放射線計測器４１を設置する作業を簡便に行うことができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態またはその変形は、発明の範囲と要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。なお、単数で表現されたものは、必ずしも１つのものだけに限定することを意図しておらず、単数で表現されたものが複数のものでも良い。

Claims (13)

  1. 　ファントムおよび放射線計測器を内部に収容して円柱状を成す円柱ケースと、
    　円柱軸が水平方向を向いた状態で前記円柱ケースを円周方向に回転可能に支持し、かつ前記円柱ケースを前記円周方向の任意の回転角度で固定する土台と、
    　前記回転角度を表示する角度表示部と、
    　を備える、
    　放射線計測器支持装置。
  2. 　前記ファントムおよび前記放射線計測器を一体化した状態で前記円柱ケースに着脱させるためのフレームユニットを備える、
    　請求項１に記載の放射線計測器支持装置。
  3. 　前記円柱ケースの円柱周面の一部に放射線が入射される入射窓が開口されており、
    　前記円柱ケースの内部に前記ファントムおよび前記放射線計測器を保持する保持部が形成されており、
    　前記入射窓に面する側を前記放射線計測器の前方側としたときに、前記放射線計測器の前方側と後方側の両方に前記ファントムが設けられている、
    　請求項１または請求項２に記載の放射線計測器支持装置。
  4. 　前記円柱ケースの円柱底面の一部に前記放射線計測器の位置を外部から確認するためのスリットが開口されている、
    　請求項１または請求項２に記載の放射線計測器支持装置。
  5. 　前記角度表示部は、
    　前記円柱ケースの円柱底面の周縁に設けられた目盛りと、
    　前記土台に設けられ、前記目盛りを読み取るときの基準となる読取部と、
    　を含む、
    　請求項１または請求項２に記載の放射線計測器支持装置。
  6. 　前記角度表示部は、
    　前記回転角度を検出するセンサと、
    　前記センサが出力する信号に基づいて前記回転角度を表示するコンピュータのディスプレイと、
    　を含む、
    　請求項１または請求項２に記載の放射線計測器支持装置。
  7. 　前記円柱ケースを回転させる駆動部と、
    　前記駆動部を制御するコンピュータと、
    　を備える、
    　請求項１または請求項２に記載の放射線計測器支持装置。
  8. 　前記ファントムが固体の水等価ファントムであり、
    　板状を成す複数の前記水等価ファントムが重ねられ、これら前記水等価ファントムと前記放射線計測器を並べて保持する保持部が前記円柱ケースの内部に形成されている、
    　請求項１または請求項２に記載の放射線計測器支持装置。
  9. 　前記ファントムが水であり、
    　前記放射線計測器と並べて前記水を収容する容器を備える、
    　請求項１または請求項２に記載の放射線計測器支持装置。
  10. 　前記土台は、架台の上面に設置可能であり、前記土台の底面の少なくとも３箇所にアジャスタが設けられている、
    　請求項１または請求項２に記載の放射線計測器支持装置。
  11. 　請求項１または請求項２に記載の放射線計測器支持装置と、
    　複数の検出素子が２次元的に配列されて板状を成す２次元検出器から成る前記放射線計測器と、
    　を備える、
    　放射線計測装置。
  12. 　請求項１または請求項２に記載の放射線計測器支持装置と、
    　ガスが満たされたチェンバと前記ガスの電離を検出する電極を有するイオンチェンバから成る前記放射線計測器と、
    　を備える、
    　放射線計測装置。
  13. 　請求項１または請求項２に記載の放射線計測器支持装置を用いて行う方法であり、
    　前記放射線計測器支持装置を粒子線治療システムの回転ガントリーの内部に設置し、
    　前記回転ガントリーの回転に合わせて前記円柱ケースを回転させて前記放射線計測器の向きを調整し、
    　前記回転ガントリーの照射ポートから出射される放射線を前記放射線計測器で計測する、
    　放射線計測方法。
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