CN113031051A - 校正装置、治疗计划装置及校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够提高中子线的量的估计精度的校正装置、治疗计划装置及校正方法。校正装置以根据中子线的量的检测结果进行运算的测量值为基准,并使用基于中子线的能量分布的值来校正与中子线的量相关的估计值。
Description
技术领域
本申请主张基于2019年12月25日申请的日本专利申请第2019-234481号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考而援用于本说明书中。
本发明涉及一种校正装置、治疗计划装置及校正方法。
背景技术
近年来,有使用中子线来进行治疗的技术。例如,作为照射中子线来杀死癌细胞的中子捕捉疗法,已知有使用了硼化合物的硼中子捕捉疗法(BNCT:Boron Neutron CaptureTherapy)。在硼中子捕捉疗法中,向使癌细胞预先吸收的硼照射中子线,并通过由此产生的重带电粒子的飞散来选择性地破坏癌细胞。
为了测量如此用于治疗的中子线的量,例如使用专利文献1所示的中子线测量装置。在专利文献1所示的中子线测量装置中,由检测部检测中子线,并根据该检测结果来计算中子线的量。
专利文献1:日本特开2016-166777号公报
其中,为了提高如上所述的中子线测量装置的测量精度,有时根据对检测器覆盖切断热中子线的滤波器进行测量的结果与不覆盖滤波器进行测量的结果的差分来测量中子线。但是,在这样的中子线测量装置中,在测量结果中可能会包含不确定性,因此在使用测量结果来推算出中子捕捉疗法中的中子线的量的情况下,需要高估不确定性。因此,要求提高中子线的量的估计精度。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种能够提高中子线的量的估计精度的校正装置、治疗计划装置及校正方法。
本发明的一个方面所涉及的校正装置以根据中子线的量的检测结果进行运算的测量值为基准,并使用基于中子线的能量分布的值来校正与中子线的量相关的估计值。
该校正装置使用基于能量分布的值并以测量值为基准校正估计值。基于能量分布的值与真正的热中子注量不同其不取决于不确定性大的平均截面积。而且,校正装置能够通过使用基于能量分布的值来校正与考虑了能量分布的中子线的量相关的估计值。因此,该校正装置能够通过使用基于能量分布的值来减少校正中的不确定性的影响。通过以上,该校正装置能够提高中子线的量的估计精度。
在一实施方式中,使用惯用中子注量、惯用中子注量率、规定的原子的反应数、反应率、比释动能(kerma)剂量及比释动能剂量率中的至少一种作为基于中子线的能量分布的值来校正估计值。此时,惯用中子注量、惯用中子注量率、规定的原子的反应数、反应率、比释动能剂量及比释动能剂量率与真正的热中子注量不同其不取决于不确定性大的平均截面积。由此,该校正装置能够有效地利用惯用中子注量、惯用中子注量率、规定的原子的反应数、反应率、比释动能剂量及比释动能剂量率中的至少一种,从而能够提高中子线的量的估计精度。
本发明的另一个方面所涉及的治疗计划装置根据由校正装置校正的估计值来进行基于带电粒子线的治疗计划。该治疗计划装置能够根据由校正装置校正的估计值来制作治疗计划。因此,该治疗计划装置能够根据提高了估计精度的中子线的量来制作治疗计划。
本发明的另一个方面所涉及的校正方法具有如下工序,即,以根据中子线的量的检测结果进行运算的测量值为基准,并使用基于中子线的能量分布的值来校正与中子线的量相关的估计值。
根据该校正方法,能够获得与上述校正装置相同的作用效果。
发明效果
根据本发明,能够提供一种能够容易地获取中子线的测量结果且能够提高中子线的量的估计精度的校正装置、治疗计划装置及校正方法。
附图说明
图1是表示产生成为中子线测量装置的测量对象的中子线的中子捕捉疗法装置的概略图。
图2是实施方式所涉及的中子线测量装置、校正装置及治疗计划装置的框图。
图3是实施方式所涉及的校正装置的框图。
图4是表示水模体(Water phantom)的规定的深度中的中子线的注量的图表。
图5是中子线测量方法的处理内容的流程图。
图6是表示决定校正常数的顺序的工序图。
图7是表示10B的特性的图表。
图8是表示6Li的特性的图表。
图9是表示197Au的特性的图表。
图10是表示实施方式所涉及的校正方法的处理内容的流程图。
图中:1-中子捕捉疗法装置,10-靶、30-检测部,41-惯用中子注量运算部(运算部),42-反应数运算部(运算部),43-比释动能剂量运算部(运算部),60-显示部,100-中子线测量装置,200-治疗计划装置,300-校正装置,310-获取部,320-估计部,330-校正部,340-发送部,MT-校正方法。
具体实施方式
以下,参考附图对本发明的优选实施方式进行详细地说明。
本发明的实施方式所涉及的校正装置校正与由中子捕捉疗法装置照射的中子线的量相关的估计值。首先,参考图1对产生成为后述中子线测量装置的测量对象的中子线的中子捕捉疗法装置的概要进行说明。图1所示的中子捕捉疗法装置1为进行使用了硼中子捕捉疗法(BNCT:Boron Neutron Capture Therapy)的癌症治疗的装置。在中子捕捉疗法装置1中,例如向施用了硼(10B)的患者(被照射体)50的肿瘤照射中子线N。
中子捕捉疗法装置1具备加速器2。加速器2加速阴离子等带电粒子并射出带电粒子线R。加速器2例如由回旋加速器构成。在本实施方式中,带电粒子线R为从阴离子剥离电荷而生成的质子束。该加速器2例如生成光束半径40mm、60kW(=30MeV×2mA)的带电粒子线R。另外,加速器并不限于回旋加速器,也可以为同步加速器或同步回旋加速器、直线加速器、静电加速器等。
从加速器2射出的带电粒子线R被发送至中子线生成部M。中子线生成部M由光束导管9和靶10形成。从加速器2射出的带电粒子线R穿过光束导管9朝向配置于光束导管9的端部的靶10行进。沿该光束导管9设置有多个四极电磁铁4及扫描电磁铁6。多个四极电磁铁4例如使用电磁铁来进行带电粒子线R的光束轴调整。
扫描电磁铁6扫描带电粒子线R并进行针对靶10照射带电粒子线R的控制。该扫描电磁铁6控制针对靶10照射带电粒子线R的位置。
中子捕捉疗法装置1通过将带电粒子线R照射于靶10而产生中子线N,并朝向患者50射出中子线N。中子捕捉疗法装置1具备靶10、屏蔽体8、减速部件39及准直器20。
靶10接受带电粒子线R的照射而生成中子线N。靶10为由通过被带电粒子线照射而产生中子线的材料形成的固体形状的部件。具体而言,靶10例如由铍(Be)或锂(Li)、钽(Ta)、钨(W)形成,例如呈直径160mm的圆盘状的固体形状。另外,靶10并不限于圆盘状,也可以为其他形状。
减速部件39使由靶10生成的中子线N减速(使中子线N的能量下降)。减速部件39可以具有由主要使中子线N中所包含的快中子减速的层39A及主要使中子线N中所包含的超热中子减速的层39B形成的层叠结构。
屏蔽体8屏蔽所产生的中子线N及伴随该中子线N的产生而产生的伽马(gamma)射线等以防止其向外部发射。屏蔽体8被设置成围绕减速部件39。屏蔽体8的上部及下部从减速部件39延伸至带电粒子线R的上游侧。
准直器20对中子线N的辐射场进行整形,并且具有中子线N穿过的开口20a。准直器20例如为在中央具有开口20a的框状的部件。
接着,参考图2对中子线测量装置100的详细结构进行说明。中子线测量装置100为测量在中子捕捉疗法装置1中通过向靶10照射带电粒子线R而产生的中子线N的量(测量值)的测量装置。中子线测量装置100例如测量从中子捕捉疗法装置1的准直器20照射的中子线N的量(测量值)。
中子线测量装置100测量从中子捕捉疗法装置1照射的中子线N,并将测量结果输出至校正装置300或显示部60。校正装置300获取与中子捕捉疗法装置1中的中子线N的注量相关的估计值,并将其与中子线测量装置100的测量结果进行比较来校正估计值。校正装置300与治疗计划装置200连接,并将估计值发送至治疗计划装置200。治疗计划装置200为在使用中子捕捉疗法装置1进行治疗时,进行对患者如何照射中子线N的治疗计划的装置。此时,在制作治疗计划时,治疗计划装置200需要掌握中子捕捉疗法装置1的中子线N具有多少注量。因此,在由中子捕捉疗法装置1进行治疗的前阶段进行治疗计划装置200的调整(标准化)。本实施方式的治疗计划装置200根据由校正装置300校正的估计值来设定中子捕捉疗法装置1中的中子线N的剂量,从而制作基于带电粒子线R的治疗计划。即,通过在由中子捕捉疗法装置1进行治疗的前阶段进行校正装置300的估计值的校正(标准化)来进行治疗计划装置200的标准化。例如,在校正装置300中标准化的估计值可以直接用于治疗计划装置200的治疗计划中。
在校正装置300中的标准化中,通过将由校正装置300估计的注量(估计值的一例)与中子线测量装置100的测量值进行比较来决定校正装置300的估计值相对于测量值的标准化常数。校正装置300的标准化常数例如用作治疗计划装置200的标准化常数。例如,图4的图表表示水模体35(参考图2)的规定的深度中的中子线N的注量。如图4(a)所示,在标准化之前,校正装置300的估计值从中子线测量装置100中的测量值偏离。因此,如图4(b)所示,调整标准化常数,以使校正装置300的估计值与中子线测量装置100中的测量值对应。另外,图4中,使用多个部位中的测量值来进行标准化,但是也可以仅使用一个部位中的测量值来进行标准化。并且,可以使用不仅在深度方向上而且在不位于同一直线上的三维空间内的不同的多个位置上的水模体35的测量值来进行标准化。
如图2所示,中子线测量装置100具备检测部30、控制部40及显示部60。
检测部30为检测中子线的机器。检测部30具备:闪烁器31;光纤32,在前端设置有闪烁器31;光检测器33,检测从光纤32传递的光;及测量器34,测量基于光检测器33的检测结果。检测部30根据来自治疗计划装置200的测量控制信号进行测量。
闪烁器31为将所入射的中子线转换成光的荧光体。闪烁器31按照所入射的中子线的剂量来使内部晶体成为激励状态并产生闪烁光。关于中子线的测量,使用水模体35来进行。即,来自中子捕捉疗法装置1的中子线N朝向水模体35照射。因此,闪烁器31配置于水模体35内的规定的位置上。闪烁器31在水模体35中的位置随着测量的进行而被适当变更。光检测器33检测经由光纤32由闪烁器31发出的光。
测量器34在将来自光检测器33的检测结果转换成规定的测量值的基础上,将其发送至控制部40。测量器34根据光检测器33的检测结果对中子的个数进行计数并输出至控制部40。另外,控制部40可以直接接收来自光检测器33的检测结果,并在内部进行由测量器34进行的处理。检测部30例如构成为具备1/v检测器。1/v检测器为闪烁器31的部分由1/v吸收体构成的检测器。另外,对1/v检测器的详细内容将进行后述。
控制部40进行中子线测量装置100整体的控制。控制部40具备处理器、存储器(memory)、存储器(storage)、通信接口及用户接口,并构成为通常的计算机。处理器为CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)等运算器。存储器(memory)为ROM(Read OnlyMemory:只读存储器)或RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)等存储介质。存储器(storage)为HDD(Hard Disk Drive:硬盘驱动器)等存储介质。通信接口为实现数据通信的通信机器。用户接口为键盘或触摸面板或麦克风等输入器。处理器总括存储器(memory)、存储器(storage)、通信接口及用户接口,并实现后述控制部40的功能。在控制部40中,例如将存储于ROM的程序加载至RAM,并由CPU执行加载至RAM的程序,从而实现各种功能。控制部40可以由多个计算机构成。
控制部40具备惯用中子注量运算部41(运算部)、反应数运算部42(运算部)、比释动能剂量运算部43(运算部)、输入部44及测量值输出部46。
惯用中子注量运算部41根据由检测部30检测的检测结果来运算中子线N的量。惯用中子注量运算部41运算惯用中子注量。惯用中子注量运算部41使用从检测部30获取的中子计数、由输入部44输入的校正常数及由输入部44输入的修正系数来计算以下式(1)。校正常数为作为针对该中子线测量装置100所固有的值而决定的值。关于校正常数,通过预先将中子线测量装置100带到国家标准的校正场进行测量来决定。对校正常数的决定方法将进行后述。修正系数为针对检测部30的能量特性所设定的系数,并且为根据检测部30的类型等而预先设定的值。惯用中子注量运算部41将运算结果输出至反应数运算部42及测量值输出部46。
惯用中子注量=中子计数×校正常数×修正系数……(1)
反应数运算部42根据惯用中子注量来运算规定的原子的反应数。反应数运算部42使用从惯用中子注量运算部41输入的惯用中子注量及针对规定的原子所预先设定的截面积来计算以下式(2)。截面积为成为计算对象的原子的2200m/s中的截面积。另外,2200m/s表示中子的速度(能量)。反应数运算部42将运算结果输出至比释动能剂量运算部43及测量值输出部46。
反应数=惯用中子注量×截面积……(2)
比释动能剂量运算部43根据反应数来运算比释动能剂量。比释动能剂量运算部43使用从反应数运算部42输入的反应数来计算以下式(3)。E表示能量。作为能量,可以使用在原子和中子反应一次时所发射的带电粒子的平均运动能量的总和(通常称为Q值)。例如,若为6Li,则Q值为4.89MeV。若为10B,则Q值为2.31MeV。若为14N,则Q值为0.62MeV。F为质量密度。例如,在计算硼的比释动能剂量的情况下,优选将质量密度设为1ppm,在计算除了硼以外的比释动能剂量的情况下,优选使用在ICRU46中定义的组织密度。M为原子质量的值,并且优选设定为在6Li的情况下6、在10B的情况下10、在14N的情况下14的数值。MAMU为原子质量单位的值,并且优选设定为1.660539040×10-27kg的数值。比释动能剂量运算部43将运算结果输出至测量值输出部46。
比释动能剂量=(反应数×E×F)/(M×MAMU)……(3)
输入部44向控制部40输入各种信息。输入部44从治疗计划装置200或经由鼠标或键盘等接口由用户输入修正系数及校正常数。并且,输入部44输入是否需要运算反应数的信息及是否需要运算比释动能剂量的信息。测量值输出部46将所获取的测量值输出至校正装置300或用户。测量值输出部46将测量值作为数据直接输出至校正装置300。并且,测量值输出部46在显示部60上直观地显示测量值。显示部60由显示器等构成。显示部60显示惯用中子注量、反应数及比释动能剂量。基于显示部60的测量值的显示方式并无特别限定,可以直接显示数值,也可以转换成图表等来显示。
接着,参考图5对本实施方式所涉及的中子线测量方法的顺序进行说明。首先,在测量对象的中子场(其中,水模体35)上设置检测部30的闪烁器31(步骤S10)。接着,检测部30测量中子计数(步骤S20)。接着,惯用中子注量运算部41根据在S10的一次测量中的检测结果来运算惯用中子注量(步骤S30)。
其中,反应数运算部42参考输入部44中的输入信息或设定状态等来判定是否需要运算反应数(步骤S40)。在S40中,在判定为不需要运算反应数的情况下,测量值输出部46输出惯用中子注量(步骤S50)。
例如,在输入部44中要求反应数或比释动能剂量的情况或设定为运算反应数的情况下,反应数运算部42进行反应数的运算(步骤S60)。接着,比释动能剂量运算部43参考输入部44中的输入信息或设定状态等来判定是否需要运算比释动能剂量(步骤S70)。在S70中,在判定为不需要运算比释动能剂量的情况下,测量值输出部46输出反应量(步骤S80)。之后,测量值输出部46输出惯用中子注量(步骤S50)。
例如,在输入部44中要求比释动能剂量的情况或设定为运算比释动能剂量的情况下,比释动能剂量运算部43进行比释动能剂量的运算(步骤S90)。测量值输出部46输出比释动能剂量(步骤S100)。之后,测量值输出部46输出惯用中子注量(步骤S50)。另外,在要求反应数和比释动能剂量这两者时,测量值输出部46输出反应数和比释动能剂量这两者。
接着,参考图6对决定校正常数的顺序进行说明。该顺序在制造中子线测量装置100并进行第一次测量之前执行。并且,若中子线测量装置100的使用次数增加,则由于检测部30的劣化等而校正常数可能会从对检测部30而言最佳值偏离。因此,该顺序也可以在中子线测量装置100的定期维护等的时间点进行。
首先,将检测部30设置于国家标准的校正场(步骤S110)。在该校正场中,以充分的精度进行中子线的调整,并且惯用中子注量成为已知的状态。并且,检测部30配置于校正场的校正点上。
接着,检测部30测量中子计数(步骤S120)。而且,进行校正常数的计算(步骤S130)。其中,使用“校正常数=(校正场中的惯用中子注量(已知))/(中子计数×校正场中的修正系数)”的关系来进行计算。另外,修正系数修正基于检测部30的扰动(歪曲、自屏蔽)、方向依赖性、来自1/v截面积的背离(Discrepancy)等的效果。通过以上顺序决定校正常数之后,将其输入至中子线测量装置。
接着,对惯用中子注量进行详细地说明。
首先,作为惯用中子注量的比较对象,对使用真正的热中子注量来测量中子线的情况进行说明。在测量真正的热中子注量的情况下,需要对闪烁器覆盖切断热中子线的滤波器进行第一次测量且不覆盖滤波器进行第二次测量来运算两者的差分。如此,由于需要进行两次测量,因此测量花费时间和精力,测量的不确定性也增加。
以下式(4)为定义真正的热中子注量的式。式(4)的φ(E)表示能量微分中子注量(中子能谱)。其中,当将检测部30的反应数(检测部30在测量时间内检测到中子(=与中子进行反应)的次数)设为R且将平均截面积设为σth时,式(4)为如式(5)所示。即,真正的热中子注量被设为作为检测部30的指示值的反应数除以平均截面积而获得的值。各项的定义如以下式(6)和式(7)。式(7)所示的平均截面积为将反应截面积用能量微分中子注量平均化而获得的量。如此,真正的热中子注量的评价需要平均截面积,但是该平均截面积为无法实际测量的值,因此需要使用进行模拟试验的结果。其中,进行标准化常数的决定作为计算精度的验证作业的一部分。在这样的作业中,进行如下,即,根据不能保证精度的计算结果来计算平均截面积,通过其平均截面积来修正实际测量值,通过被修正的测量值来确认计算精度。其结果,需要高估平均截面积的不确定性。并且,平均截面积取决于测量深度,因此需要在每次改变测量点时调整要使用的平均截面积。
[数式1]
相对于此,在使用1/v检测器来进行测量的情况下,惯用中子注量率(惯用中子注量除以带电粒子线的照射时间(单位时间)而获得的值)不取决于平均截面积,与中子计数成比例。因此,惯用中子注量能够在不受包含不确定性的平均截面积的要素的影响的情况下准确地表示中子的量。具体而言,以下式(8)为定义惯用中子注量的式。E0常规地取0.0253eV的值。而且,在使用1/v检测器的情况下,惯用中子注量简化为以下式(9)。其中,R由式(6)表示。惯用地,σ0被设为检测元件相对于速度为2200m/s的中子的反应截面积的值。从式(5)和式(9)明确可知,相对于式(5)取决于平均截面积,式(9)不取决于平均截面积。与式(5)不同,式(8)不出现平均截面积的项目。
[数式2]
其中,对使用惯用中子注量时的限制条件进行说明。首先,为了高精度地运算惯用中子注量,检测部30例如构成为具备1/v检测器。在使用1/v检测器的情况下,上述式(9)成立。1/v检测器为在闪烁器31中使用1/v吸收体的检测器。其中,1/v吸收体为在中子线的入射能量为10-4MeV以下的入射能量低的区域中,截面积与1/v成比例地减少的关系成立的物质。另外,这里的截面积是指微观的截面积。即,截面积为表示引起核反应的比例的尺度。当将物质暴露于单能的中子场时的反应率(每单位时间的反应次数)设为R且将物质的原子核的数量密度设为N时,截面积由式(10)定义。φ(E)为中子线。截面积变得越大表示吸收体越容易与中子进行反应。“v”表示中子的速度。当将每1个中子的质量设为m时,v与中子能量E具有式(11)所示的关系。1/v检测器成为利用了截面积与1/v成比例的原子核的检测器。σ与1/v的比例关系成立且v与E1/2的比例关系成立,因此σ与1/E1/2的比例关系成立。因此,当在记录中绘制横轴的能量时,如图7成为截面积与线性的关系,并且斜率成为-1/2。
[数式3]
作为这样的1/v吸收体,可以举出10B、6Li、14N、3He等。具体而言,如表示10B的特性的图7的图表及表示6Li的特性的图8的图表所示,在10-4MeV以下的入射能量低的区域中,这些吸收体的截面积与1/v成比例地减少。另外,在高能量区域中,与1/v的比例关系产生偏离,因此在这样的区域中,在运算惯用中子注量时需要进行修正。另一方面,如表示197Au的特性的图9的图表所示,即使在10-4MeV以下的入射能量低的区域中,该吸收体的截面积也从1/v的比例关系偏离。因此,如197Au的吸收体不属于1/v吸收体。
另外,关于反应数和比释动能剂量,运算了针对规定的原子的值,但是这些原子仅限于1/v吸收体。这是因为,上述式(2)、式(3)对1/v吸收体成立。其中,在BNCT的治疗计划装置200中要求掌握反应数或比释动能剂量的重要的原子为属于10B、14N等的1/v吸收体的原子,因此对治疗计划装置200而言,该限制条件并不会很大的限制。另外,检测部30中所使用的1/v吸收体的原子与成为反应数的运算对象的原子无需必须一致。例如,即使在检测部30中使用除了10B以外的1/v吸收体,反应数运算部42也能够运算10B的反应数。
如上所述,1/v吸收体在高能量区域需要进行修正,但是为了减少该修正量,优选在水模体35(参考图2)内进行测量。在空气中进行测量的情况下,中子场需要充分地热化。因此,本实施方式所涉及的中子线测量装置100不适合超热中子场的测量。但是,治疗计划装置200的标准化在水模体35内进行,因此该限制条件并无特别问题。
检测部30的检测头(闪烁器31的部分)小。因此,若水中的中子场的扰动效果(扰动效果=歪曲效果×自屏蔽效果)不够小,则基于修正的不确定性变大。扰动效果为因在测量部位存在除了水以外的物质而引起的影响。具体而言,优选将歪曲效果及自屏蔽效果抑制在1%以下的足够小的范围内。
接着,参考图2及图3对本实施方式所涉及的校正装置300的详细结构进行说明。图3是实施方式所涉及的校正装置的框图。校正装置300校正(标准化)与在中子捕捉疗法装置1中通过向靶10照射带电粒子线R而产生的中子线N的量相关的估计值。校正装置300具备获取部310、估计部320、校正部330及发送部340。校正装置300例如具备处理器、存储器(memory)、存储器(storage)、通信接口及用户接口,并构成为通常的计算机。校正装置300例如与中子线测量装置100的控制部40的结构相同。
获取部310获取根据中子线N的量的检测结果进行运算的计测值。获取部310例如获取从中子线测量装置100的控制部40中的测量值输出部46输出的值。获取部310获取基于能量分布的值。获取部310例如获取惯用中子注量、惯用中子注量率、反应数、反应率、比释动能剂量及比释动能剂量率中的至少1种。
估计部320获得与通过向靶10照射带电粒子线R而产生的中子线N的量相关的估计值。估计部320例如推算出通过使用了蒙特卡洛方法的模拟试验来制作出的估计值。估计部320推算出与在获取部310中获取的值相同种类的值。具体而言,在获取部310中获取了惯用中子注量的情况下,估计部320推算出惯用中子注量的估计值。在获取部310中获取了惯用中子注量率的情况下,估计部320推算出惯用中子注量率的估计值。在获取部310中获取了反应数的情况下,估计部320推算出反应数的估计值。在获取部310中获取了反应率的情况下,估计部320推算出反应率的估计值。在获取部310中获取了比释动能剂量的情况下,估计部320推算出比释动能剂量的估计值。在获取部310中获取了比释动能剂量率的情况下,估计部320推算出比释动能剂量率的估计值。另外,估计部320可以通过获取设置于外部的运算部的模拟试验结果来获得估计值。此时,估计部320例如可以从治疗计划装置200获得估计值。
校正部330使用基于惯用中子注量及惯用中子注量率中的至少一个的值并使用由获取部310获得的测量值来校正由估计部320获得的估计值。其中,基于惯用中子注量及惯用中子注量率中的至少一个的值为基于惯用中子注量及惯用中子注量率中的至少一个的参数。即,校正部330在设成与基于惯用中子注量及惯用中子注量率中的至少一个的参数相同的单位***的测量值及估计值中以测量值为基准来校正估计值。基于惯用中子注量及惯用中子注量率中的至少一个的值例如包含惯用中子注量、惯用中子注量率、反应数、反应率、比释动能剂量及比释动能剂量率中的至少1种。校正部330通过将由获取部310获取的测量值与由估计部320估计的估计值进行比较来决定估计部320的估计值相对于测量值的标准化常数。校正部330根据标准化常数来校正(标准化)估计值。
校正部330例如通过使用由获取部310获取的测量值对估计值适用最小二乘法来决定标准化常数。由此,校正部330能够校正与考虑了能量分布的中子线N的量相关的估计值。在由获取部310获取的测量值为惯用中子注量及惯用中子注量率中的至少一个的分布的峰值的情况下,校正部330例如可以将估计值与测量值的峰值之比作为标准化常数。在由获取部310获取的测量值为反应数、反应率、比释动能剂量或比释动能剂量率的情况下,校正部330例如在从中子线测量装置100的控制部40、治疗计划装置200或用户获得了核子的信息的基础上,获得标准化常数来校正估计值。
发送部340将由校正部330校正的估计值发送至治疗计划装置200。治疗计划装置200根据所接收的估计值来制作基于带电粒子线R的治疗计划。发送部340可以将标准化常数发送至治疗计划装置200。
接着,参考图10对本实施方式所涉及的校正方法MT的顺序进行说明。首先,获取部310从测量值输出部46获取测量值(步骤S210:获取测量值的工序)。接着,估计部320获取估计值(步骤S220:获取估计值的工序)。接着,校正部330根据由获取部310获取的测量值来校正由估计部320估计的估计值(步骤S230:校正工序)。接着,发送部340将由校正部330校正的估计值发送至治疗计划装置200(步骤S240)。
接着,对本实施方式所涉及的校正装置300的作用效果进行说明。
校正装置300以根据中子线N的量的检测结果进行运算的测量值为基准,并使用基于中子线N的能量分布的值来校正与中子线N的量相关的估计值。具体而言,校正装置300为校正与通过向靶10照射带电粒子线R而产生的中子线N的量相关的估计值的装置,该校正装置300具备:获取部310,获取根据中子线N的量的检测结果进行运算的测量值;估计部320,获取估计值;及校正部330,使用基于能量分布的值,以测量值为基准来校正估计值。
该校正装置300在校正部330中使用基于能量分布的值以由获取部310获得的测量值为基准来校正由估计部320获得的估计值。基于能量分布的值与真正的热中子注量不同其不取决于不确定性大的平均截面积。而且,校正部330能够通过使用基于能量分布的值来校正与考虑了能量分布的中子线的量相关的估计值。因此,该校正装置300能够通过使用基于能量分布的值来减少校正中的不确定性的影响。通过以上,该校正装置300能够提高中子线N的量的估计精度。
校正装置300的校正部330使用惯用中子注量、惯用中子注量率、规定的原子的反应数、反应率、比释动能剂量及比释动能剂量率中的至少一种作为基于中子线N的能量分布的值来校正估计值。此时,惯用中子注量、惯用中子注量率、规定的原子的反应数、反应率、比释动能剂量及比释动能剂量率与真正的热中子注量不同其不取决于不确定性大的平均截面积。并且,关于惯用中子注量、惯用中子注量率、规定的原子的反应数、反应率、比释动能剂量及比释动能剂量率,在不使用滤波器等的情况下,通过一次测量便能够运算,因此获取部310能够容易地获取测量值。而且,校正部330能够通过使用惯用中子注量、惯用中子注量率、规定的原子的反应数、反应率、比释动能剂量及比释动能剂量率中的至少一种来校正与考虑了能量分布的中子线N的量相关的估计值。因此,在校正部330的校正中,能够通过使用惯用中子注量、惯用中子注量率、规定的原子的反应数、反应率、比释动能剂量及比释动能剂量率中的至少一种来减少校正中的不确定性的影响。通过以上,该校正装置300能够有效地利用惯用中子注量、惯用中子注量率、规定的原子的反应数、反应率、比释动能剂量及比释动能剂量率中的至少一种。并且,校正装置300能够容易地获取中子线N的测量结果,从而能够提高中子线N的量的估计精度。
本发明的另一个方面所涉及的治疗计划装置200根据由校正装置300校正的估计值来进行基于带电粒子线R的治疗计划。该治疗计划装置200能够根据由校正装置300校正的估计值来制作治疗计划。即,校正装置300使用基于能量分布的值来校正估计值,从而能够进行考虑了中子线的能量分布的治疗计划装置的校正。因此,该治疗计划装置200能够根据提高了估计精度的中子线N的量来制作治疗计划。
校正方法MT具有如下工序(步骤S230),即,以根据中子线的量的检测结果进行运算的测量值为基准,并使用基于中子线的能量分布的值来校正与中子线的量相关的估计值。具体而言,校正方法MT为校正针对通过向靶10照射带电粒子线R而产生的中子线N的量的中子线N的量的估计值的方法,该校正方法具有:获取根据中子线N的量的检测结果进行运算的测量值的工序(步骤S210);获取估计值的工序(步骤S220);及以基于惯用中子注量及惯用中子注量率中的至少一个的值为基准,并使用测量值来校正估计值的工序(步骤S230)。
根据该校正方法MT,能够获得与上述校正装置300相同的作用效果。
本发明并不限定于上述实施方式。
在上述实施方式中,运算部运算了惯用中子注量,但是还可以运算惯用中子注量率。惯用中子注量率(惯用中子注量)为惯用中子注量除以单位时间而获得的值。惯用中子注量率为在一次照射中随着时间的流逝而时时刻刻变化的值。例如,在将单位时间设为1秒的情况下,运算部能够每1秒输出一次惯用中子注量率。即,中子线测量装置能够实时测量惯用中子注量率。并且,运算部可以从惯用中子注量率运算反应率及比释动能剂量率。通过以上,中子线测量装置可以实时测量惯用中子注量率、反应率及比释动能剂量率中的至少一种。此时,能够按照时间实时掌握中子线的量。另外,在控制部中,关于使用惯用中子注量、惯用中子注量率、反应数、反应率、比释动能剂量及比释动能剂量率中的哪一种,可以根据单位***、检测器的种类等进行适当选择。
并且,在中子线测量装置100或校正装置300中,运算部可以通过惯用中子注量、反应数及比释动能剂量中的至少一种除以带电粒子线的照射时间来运算惯用中子注量率、反应率及比释动能剂量率中的至少一种的平均值。该平均值为整个一次照射时间的平均值,因此为一次照射中仅可获得一个的值。如此,能够掌握整个照射时间的中子线的量。
并且,运算部可以直接运算惯用中子注量率。例如,在从测量器34输入中子计数率(Count rate、计数率)的情况下,能够根据计数率、修正系数及校正常数来计算惯用中子注量率。计数率为中子计数除以获得其计数所需要的时间而获得的值。只要从测量器34获取计数率和时间并向治疗计划装置200、用户或校正装置300提供惯用中子注量率和时间,则治疗计划装置200、用户或校正装置300能够计算惯用中子注量。如此,惯用中子注量率无需必须经由惯用中子注量进行运算。计数率也可以考虑除了每1秒进行一次的实时测量以外的用途。只要获取进行一次测量(例如100秒)时的平均计数率(例如每秒100000计数)和测量时间(100秒)来知道100秒钟中的惯用中子注量率(的平均值),则能够通过将该值乘以100秒来运算惯用中子注量。
另外,本发明能够适用除了闪烁器以外的检测器。例如,作为测量中子的个数的检测器,可以适用使用了3He的气体的比例计数管及对10B进行蒸镀的比例计数管等。检测方法并无特别限定,但是优选为计数中子的类型。作为一实施方式,举出了检测部30构成为具备1/v检测器的例,但是检测部30可以不具备1/v检测器。在通过从加速器2射出的带电粒子线R的照射而产生的中子线N以脉冲状照射的情况下,检测部30例如可以为ToF(Time ofFlight:飞行时间)检测器。此时,检测部30通过从1个脉冲状的中子线N入射至ToF检测器开始直至入射结束的时间来计算中子线N的能量,从而能够计算针对能量的注量。并且,检测部30可以通过使用多台能量分辨率高的闪烁器31并覆盖(Coverage)能量的广泛范围来计算针对能量的注量。
例如,上述中子线测量装置100具有反应数运算部42及比释动能剂量运算部43,但是至少具有惯用中子注量运算部41即可,可以省略反应数运算部42及比释动能剂量运算部43。
中子线测量装置100或治疗计划装置200中的任一个均可以具有校正装置300。在中子线测量装置100具有校正装置300的情况下,校正装置300设置于控制部40内。获取部310可以直接与运算部连接以获取惯用中子注量、反应数或比释动能剂量。此时,控制部40可以省略测量值输出部46。在治疗计划装置200具有校正装置300的情况下,可以省略发送部340。在校正装置300中,由获取部310获取的测量值与由估计部320获取的估计值的参数的单位***也可以不同。即,估计部320可以获取与由获取部310获取的测量值不同的参数的单位***所表示的估计值。此时,例如,校正部330可以运算并转换测量值及估计值中的至少一个的参数以使测量值及估计值的参数的单位***相同,在此基础上进行估计值的校正。
Claims (4)
1.一种校正装置,其以根据中子线的量的检测结果进行运算的测量值为基准,并使用基于所述中子线的能量分布的值来校正与所述中子线的量相关的估计值。
2.根据权利要求1所述的校正装置,其使用惯用中子注量、惯用中子注量率、规定的原子的反应数、反应率、比释动能剂量及比释动能剂量率中的至少一种作为基于所述中子线的能量分布的值来校正所述估计值。
3.一种治疗计划装置,其根据由权利要求1或2所述的所述校正装置校正的所述估计值来进行基于带电粒子线的治疗计划。
4.一种校正方法,其具有如下工序,即,以根据中子线的量的检测结果进行运算的测量值为基准,并使用基于所述中子线的能量分布的值来校正与所述中子线的量相关的估计值。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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