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図43任 意 正 方 形 照 射 野 に お け る水 の 衝 突 カ ー マ の変 化
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0.960
010203040
Aside◎fsquareField(CI11)
図4.4任 意 正 方 形 照 射 野 に お け るS.。の 変 化
50
38
4.3.2任 意 照 射 野 で の モ ニ タ チ ェ ン バ 内 の 空 気 の 吸 収 線 量 と 晶 の 変 化
図4.5に 任 意 正 方 形 照 射 野 に お け る モ ニ タ チ ェ ン バ 内 の 空 気 の 吸 収 線 量 の 変 化 を 示 す.シ ミ ュ レ ー シ 旨 ン を 行 っ た 照 射 野n×5cmか ら40c憩 ×4◎cmの 範 囲 に お い て,吸 収 線 量 は 照 射 野 が 大 き く な る に っ れ て4.93x1σ16Gyか ら4.74x1σ16Gyま で 一 様 に 減 少 し た.こ の こ と か ら,照 射 野15cm×15cmよ り大 き い 範 囲 で 値 が 一 定 と な る 散 乱 光 子 と 異 な り,後 方 散 乱 粒 子 は シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 行 っ た 全 て の 範 囲 で ε、の 変 化 に 影 響 を 与 え る も の と 考 え ら れ た.
図4.6に 任 意 正 方 形 照 射 野 に お け るSbの 変 化 を 示 す.照 射 野5cm×5c搬 か ら40cm×40 cmの 範 囲 に お い て,Sbは 照 射 野 が 大 き く な る に つ れ て0996か ら1.033ま で 変 化 し,増 加 の 割 合 は ほ ぼ 一 定 だ っ た.式(4.4)で 示 し た よ う に,sbの 算 出 に お い て は,分 母 のDbackが 変 化 す る た め,照 射 野 に よ る 吸 収 線 量 の 減 少 に 伴 っ てSbは 増 加 す る 結 果 と な っ た.
一16S ,flx10
16.0ユ
X94 16σユX
984 16σユXフ4 16
σ ユ X b 4 冒 ε 8 割の 蓄 ℃ 要 刷 ＼ δ ] 霧 ︒ ℃ で ① ゆ ﹄ ︒ 沼 く
一164 .5x10
○
○
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○
○
○
○
01020304050
Aside◎fsquarefield(cm)
図4.5任 意 正 方 形 照 射 野 に お け る モ ニ タ チ ェ ン バ 内 の 空 気 の 吸 収 線 量 の 変 化
偽 論 1.06
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1f̀1一{
図4.6任 意 正 方 形 照 射 野 に お け るSbの 変 化
50
40
4.3.3任 意 照 射 野 で のStalccの変 化 と計 測 値 との 比 較
図4.bに 任 意 正 方 形 照射 野 に お け る計 測 よ り算 出 したs。 とScalccを,図4.7に 照 射 野 ご との 計 測 値 に 対 す るScalccの 相 対 偏 差 を そ れ ぞ れ 示 す.シ ミ ュ レー シ ョ ン を 行 っ た 全 て の 照 射 野 にお い て,計 測 値 に 対 してScalccは05%以 内 で 良 好 に 一 致 した.ま た,ScmXScmか ら15 cmX15cmの 比 較 的 小 さい 照 射 野 で は サ ン プ リン グ プ レー ン に入 射 す る光 子 に よ るs。の 変 化 が,15cmX15cmよ り大 き い 照 射 野 で は モ ニ タチ ェ ンバ に入 射 す る 後 方 散 乱 粒 子 に よ る sbの 変 化 が そ れ ぞ れs。 に 大 き く影 響 を 与 え る こ とが わ か っ た.
近 年 で は,IMRTやSRTと い った 小 さな 照 射 野 を用 い て 高 精 度 な 照 射 を 行 う放 射 線 治 療 が 多 く行 わ れ て い る.本 報 告 で は5c憩 ×5c懲 以 下 の 小 照射 野 のS。 に つ い て 検 討 を 行 わ な か っ た が,小 照 射 野 に お け る治 療 ヘ ッ ドか ら発 生 した 散 乱 光 子 や 後 方 散 乱 粒 子 に よ るs。 へ の 影 響,ま た セ ッ トア ップ方 法 や 適 切 な 電 離 箱 線 量 やm血iphantomの 選 択 な ど とい っ た 計 測 方 法 に つ い て も検 討 が 必 要 で あ る と考 え る.
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1.100
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01020304050
Asideofsquarefield(cm)
図4.6任 意 正 方 形 照 射 野 に お け る 計 測 値 とScalccの比 較 1.0
σ5・
, ㏄・5℃
( ま ) 琶 器 刷﹀ ︒ ℃ ︒ ≧ 蚕 ︒ 函
一1.0
01020304050
Asideofsquarefield(cm)
図4.7任 意 正 方 形 照 射 野 ご と の 計 測 値 に 対 す るSrcalccの相 対 偏 差
42
4.4小 括
実 際 の リニ ア ッ ク と ジオ メ トリ,物 理 特 性 と も に 一 致 した シ ミュ レー シ ョン体 系 を 用 い て サ ン プ リ ン グ プ レー ン に 入 射 す る治 療 ヘ ッ ド内 で 発 生 した 光 子 と,モ ニ タ チ ェ ン バ へ 入 射 す る粒 子 の シ ミ ュ レー シ ョン を行 っ た.シ ミ ュ レー シ ョ ン結 果 か ら照 射 野 ご と の 空 気 中 に お け る水 の衝 突 カ ー マ と,モ ニ タ チ ェ ンバ 上 段 の 空 気 層 の 吸 収 線 量 を 算 出 した.ま た 照 射 野 に よ る5ピ と8bの 変 化 を 明 らか に す る こ とで,照 射 野 ご とに そ れ ぞ れ がs。 の 算 出 に 与 え る影 響 を 明 らか に した.シ ミ ュ レー シ ョン よ り得 たs、は,計 測 よ り算 出 され たS,、 と相 対 偏 差0.5%以 内 で 一 致 した.こ の こ とか ら,治 療 ヘ ッ ド内 で 起 き て い る2っ の 物 理 特 性 を用 い て 高 精 度 にS。 を算 出 で き る こ とが 明 らか とな っ た.
5章 治療 ヘ ッ ドで発 生 す る散 乱 線 の 解 析
5.1目 的
治 療 ヘ ッ ド内 の構 造 は 複 雑 で あ り,タ ー ゲ ッ トよ り発 生 した1次 光 子 が 相 互 作 用 を 起 こ し て,散 乱 光 子 や 後 方 散 乱 粒 子 を 発 生 させ る 線 源 とな り え る 構 造 物 は 複 数 存 在 す る.ゆ え に 散 乱 光 子 や 後 方 散 乱 粒 子 を発 生 さ せ る ヘ ッ ド構 造 物 の 特 定,さ らに 散 乱 線 の 発 生 量 等,各 物 理 特 性 の解 析 は 照 射 野 に よ るS。 の 変 化 の 解 析 を行 う う えで 非 常 に重 要 で あ る.本 章 で は モ ン テ カ ル ロシ ミ ュ レー シ ョ ン を 用 い て 散 乱 線 の シ ミ ュ レー シ ョ ン を 行 い,そ の 特 性 を 解 析 す る こ とを 目的 とす る.
5.2方 法
5.2.1散 乱 光 子 と後 方 散 乱 粒 子 の 解 析
iコ ー ドを用 い てClinac600cの 任 意 正 方 形 照 射 野 に お け るサ ン プ リ ン グ プ レ ー ン に入 射 す る 光 子 と ,モ ニ タチ ェ ンバ へ入 射す る粒 子 の シ ミュ レー シ ョンを行 った.入 射 した 光 子 に は,タ ー ゲ ッ トよ り発 生 した 一 次 光 子 と治 療 ヘ ッ ド各 構 造 物 よ り発 生 した 散 乱 光 子 が 混 在 して い る.同 様 に,モ ニ タ チ ェ ン バ へ 入 射 した 粒 子 に も タ ー ゲ ッ ト側 で発 生 した も の と,照 射 野 コ リメ ー タ側 で発 生 した もの が 混 在 して い る.そ れ ぞ れ の 物 理 量 が 照 射 野 ご と ε。へ 寄 与 す る割 合 は 異 な る と考 え られ る.ゆ え にサ ン プ リン グ し た 光 子 や 粒 子 を 1次 成 分 と2次 散 乱 成 分 に 分 離 して 解 析 す る必 要 が あ る と考 え,iiEのLatchオ プ シ ョ ン16)を利 用 して 治 療 ヘ ッ ド各 構 造 物 よ り発 生 す る散 乱 成 分 の分 類 を 行 っ た.
Latchオ プ シ ョン と は表5.1,図5.1に 示 す よ うに ス コア リ ン グ プ レー ン に到 達 した 粒 子 に っ い て 通 過 した 領 域,ま た は相 互 作 用 を起 こ した 領 域 を記 録 す る オ プ シ ョ ンで あ る.今 回 は 相 互 作 用 を 起 こ した 領 域 を 記 録 し,解 析 に 使 用 した.Particle1は 領 域1(タ ー ゲ ッ ト) の み と相 互 作 用 を 起 こ しス コ ア リン グ プ レ ー ン に到 達 し た た め1のbitの み が チ ェ ッ ク され る.Particle2は 領 域1,お よび 領 域3(フ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ)と 相 互 作 用 を起 こ した た め1と3のbitが チ ェ ッ ク され る.Particle3は 領 域1,領 域2(プ ラ イ マ リー コ リメ ー タ), お よ び領 域6(上 段 照 射 野 コ リメー タ)と 相 互 作 用 を 起 こ した た め1,2お よび6のbitが チ ェ ッ ク され る 。 この よ うにLatchオ プ シ ョ ン を 使 用 して,ス コ ア リン グプ レー ン に 到 達 した 光 子 に つ い て 発 生 した 領 域 を 調 べ,照 射 野 に よ る 乱 の 変 化 に対 して 各 ヘ ッ ド構 造 物 の線 量 寄 与 を算 出 した.こ の 時,最 後 に 相 互 作 用 を 起 こ した 領 域 を そ の粒 子 の 発 生 源 と した.っ ま りParticle1は 最 後 に ター ゲ ッ トと相 互 作 用 を 起 こ して い るた め一 次 光 子,Pぬcle2は 最 後 に フ ラ ッ トニ ン グ フ ィル タ と相 互 作 用 を起 こ して い る た め フ ラ ッ トニ ン グ フ ィル タ に よ る散 乱 光 子,Particle3は 最 後 に 上 段 照 射 野 コ リメー タ と相 互 作 用 を 起 こ して い るた め 上 段 照 射 野 コ リメー タ に よ る散 乱 光 子 とな る 。
45
P
1.Target
2.Primarycollimator
3.Flatteningfilter
4.M◎nitorchamber
5.Meldlightmirr◎r
柔 iii・
7.Lowercollimatorjaws
8.曲
321
図5.1Latchオ プ シ ョ ン の 模 式 図
表5.1図5。1の 例 に お け るi・
Bit
Particle
1 2 3
蔓11望1 200壌圭 伶3◎望10 堪00◎ §◎◎() 晦0◎‑ 陶ノ000 0㊥000
5.2.2散 乱 光 子 に よ る空 中 に お け る水 の 衝 突 カ ー マ の 算 出
52.1で 得 たLatchoptionの デ ー タ か らサ ンプ リン グプ レー ン に 入 射 した 光 子 の衝 突 カ ー マ を 次 式 の よ うに分 離 した
、。1κ ㍉ 、κ,+、 。1瓦 (5ユ)
こ こ で 、。1Kpと 、。1瓦は そ れ ぞ れ1次 光 子,散 乱 光 子 に よ る 水 の 衝 突 カ ー マ で あ る.さ ら に,、。政 を 以 下 の よ う に 散 乱 光 子 を発 生 させ る 治 療 ヘ ッ ド構 造 物 ご と次 式 の よ うに 分 離 した.
co‑̲pcolffjawsotherss‐cobs+co1Ks+cobs+co‑s (5.2)
こ こ で 、01Kpcs◎1,、。政 貸、◎至1くlawsc。otherslsはそ れ ぞ れ プ ラ イ マ リ ー 灘 リ メ0タ,フ ラ ッ ト ニ ン グ フ ィ ル タ,照 射 野 コ リ メ ー タ,そ の 他 治 療 ヘ ッ ド構 造 物 よ り 発 生 し た 散 乱 光 子 に よ る 水 の 衝 突 カ ー マ で あ る.任 意 正 方 形 照 射 野 ご と に 各 散 乱 光 子 の 水 の 衝 突 カ ー マ を 算 出 し, そ の 変 化 量 を 明 ら か に し た.
47
5.2。3後 方 散 乱 粒 子 の 解 析
5.2.1で 得 たLatch◎Pn◎nの デ ー タ か ら,モ ニ タ チ ェ ン バ 上 毅 の 空 気 層 に 寄 与 し た 吸 収 線 量 Dを 次 式 の よ う に 分 離 し た.
D=Dfront+Dback {s.3}
こ こ で,frontは モ ニ タ チ ェ ン バ の 上 流 に あ る タ ー ゲ ッ ト,プ ラ イ マ サー コ リメ ー タ, フ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ よ り発 生 した 粒 子 が モ ニ タ チ ェ ンバ 内 の 空 気 に 寄 与 した 吸 収 線 量 で あ る.一 方Db。ckはIsocenter側 に あ る治 療 ヘ ッ ド構 造 物 か ら発 生 した 後 方 散 乱 粒
子 が 寄 与 した 吸 収 線 量 で あ り,次 式 の よ うに 分 離 した.
DupJaws+Dlowjaws+minorbackbackbackback (5.4)
こ こ でDup,awsback,1)!膿aWS,遡 懸Q「 は そ れ ぞ れ 上,下 段 照 射 野 凝 リ メ.̲̲.タ や 照 射 野 ミ ラ ー よ
り発 生 し た 後 方 散 乱 粒 子 に よ る 吸 収 線 量 で あ る.サ ン プ リ ン グ プ レー ン に 到 達 した 散 乱 光 子 と同 様 に,任 意 正 方 形 照 射 野 ご とに 各 後 方 散 乱 粒 子 の 吸 収 線 量 を算 出 し,そ の 変 化 量 を 明 らか に した.
5、2.4散 乱 光 子 の 発 生 位 置 の 解 析
シ ミ ュ レ ー シ ョ ン よ り 取 得 し た デ ー タ か ら散 乱 線 の 発 生 位 置 、 っ ま り1次 光 子 と 治 療 ヘ ッ ド構 造 物 が 相 互 作 用 を 起 こ し た 位 置 を 解 析 し た.サ ン プ リ ン グ プ レー ン の 位 置 で 作 成 さ れ るphasespacefileに は,図5.2に 示 す よ う な 粒 子 の 入 射 位 置(x,y),最 後 に 相 互 作 用 を 起 こ したz座 標 で あ るZlast,x,y,zに 対 す る 方 向 余 弦Zl,V,wが 記 録 さ れ て い る.こ れ ら
を 利 用 し,式(5.5),(5.6),(5.7)を 用 い て 散 乱 光 子 の 発 生 位 置(x',ア')を 算 出 し た.
∫‑SSD‑%
w
(5.5)
x'=x‑(t× の (S.b}
プ 諜 ア ー(∫ ×v) (5.7)
こ こ で 、SSDは タ ー ゲ ッ ト ーサ ン プ リ ン グ プ レ ー ン 間 の 距 離(=100cm),'は 媒 介 変 数 で あ る.
Y
/>X
,''
(x',ヅ,z韮 譲) ,''
りP'りρ 醗'
,',' .‑,6ρ
Apositionofphotonrote
〆
,4卜,",,"♂ ♂
'/・/ψ e
,'♂》''
cos(θ)=u
cos(ψ)‑v ω
COS(ω)‑W
、 samplingplane