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(6.9)

シ ミュ レー シ 譲ン で 得 た任 意 照 射 野 の エ ネ ル ギ ー フ ル エ ン ス に 対 す る式(6.8),(6.9)で得 た エ ネ ル ギ ー フル エ ン ス の相 対 偏 差 を 出 して 計 算 精 度 を 評 価 した.

64

6.3結 果 お よ び 考 察

6.3.1フ ィル タ 底 面 に お け る 散 乱 光 子 の エ ネ ル ギ ー フ ル エ ンス 分 布

図6.2に プ ラ イ マ リー 灘 リメ ー タ よ り発 生 した,散 乱 光 子 の フ ラ ッ トニ ン グ フ ィル タ底 面 にお け る エ ネ ル ギー フル エ ン ス 分 布 を示 す.i◎Cの プ ライ マ リー コ リメ ー タ と フ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ は 近 接 して い るた め,フ ィル タ底 面 にお い て も最 大 で9 .2cm程 度 しか 離 れ て い な い.ゆ え に エ ネ ル ギー フ ル エ ン ス 分 布 は 大 き く広 が っ て お らず,ビ ー ム 中 心 軸 で0で あ り 中心 か ら離 れ る に 従 っ て 急 激 に 上 昇 し,さ らに離 れ る と急 激 に減 少 す る形 状 とな っ て い る 。

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3.0

図6.2プ ラ イ マ リー コ リ メ ー タ か ら の 散 乱 光 子 に よ る エ ネ ル ギ ー フ ル エ ン ス 分 布

同 様 に,図6.3に フ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ よ り発 生 した 散 乱 光 子 の,フ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ底 面 に お け る エ ネ ル ギ ー フ ル エ ン ス 分 布 を示 す.分 布 は,ビ ー ム 中 心 軸 よ り離 れ る に つ れ て 指 数 関数 状 に 減 少 す る形 状 を して お り,円 錐 状 で あ る フ ィル タ の形 状 に 類 似 して い る.フ ラ ッ トニ ン グ フ ィル タ の 素 材 や 形 状 は 使 用 す るX線 の エ ネ ル ギ ー や,ま た 同 じエ ネ ル ギ ー で あ っ て も リニ ア ッ ク を 製 造 した メ ー カ0に よ っ て 異 な っ て く る た め,素 材 や 形 状 ご とに エ ネ ル ギ ー フル エ ン ス 分 布 を検 討 す る必 要 が あ る と考 え られ る.

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一87 .010

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図6.3フ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ か ら の 散 乱 光 子 に よ る エ ネ ル ギ0フ ル エ ン ス 分 布

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fi.3.2フ ィ ル タ 底 面 を 見 込 ん だ 領 域 を 用 い た エ ネ ル ギ ー フ ル エ ン ス の 算 出 結 果

図6.4に 照 射 野5cm×5cmか ら20cm×20cmの 範 囲 に お い て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で 得 た s。 算 出 点 に お け る プ ラ イ マ リー コ リ メ0タ よ り発 生 し た 散 乱 光 子 の エ ネ ル ギ ー フ ル エ ン ス と,6.3.1で 得 た エ ネ ル ギ,̲....フル エ ン ス 分 布 を 照 射 野 ご と に 検 出 点 か ら タ ー ゲ ッ ト側 を 見 上 げ た 時 に 決 定 さ れ る フ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ 底 面 の 面 積 で 積 分 し て 得 た エ ネ ル ギ ー フ ル エ ン ス を 並 べ て 示 す.シ ミ ュ レ.̲̲̲ショ ン で 得 た 値 に 対 し て 見 込 ん だ 領 域 で 積 分 す る こ と で 得 た 値 は,照 射 野5cm×5cm,10cm×10cmで 小 さ い 値 を 示 し,5cm×5cmの 場 合 で,シ ミ ュ レー シ ョ ン値 に 対 し16.2%の 偏 差 が 見 られ た.こ れ は,シ ミ ュ レー シ ョ ン で は 見 上 げ た 時 に 決 定 さ れ る 領 域 以 外 か ら の 散 乱 光 子 が 多 く到 達 し て い る た め で あ る.2つ の 値 の 編 差 は 照 射 野15cm×15cmよ り大 き く な る に つ れ て 小 さ く な っ て い る が,こ れ は 検 出 点 か ら タ ー ゲ ッ ト側 を 見 上 げ た 時 に 決 定 さ れ る 領 域 が 散 乱 光 子 の エ ネ ル ギ ー フ ル エ ン ス 分 布 を 全 て 網 羅 し た た め で あ る.20cmX20cmよ り大 き い 照 射 野 に っ い て は,散 乱 光 子 量 が 一 定

と な る た め 検 討 を 行 わ な か っ た.

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25

図6.4任 意 照 射 野 にお け る プ ラ イ マ リー コ リメ ー タ よ り発 生 した エ ネ ル ギ ー フ ル エ ンス の シ ミ ュ レー シ ョ ン値 と計 算 値 の 比 較

同 様 に 図6.5に 照 射 野5cm×5cmか ら20cm×20cmの 範 囲 に お い て シ ミ ュ レー シ ョン で 得 たs、 算 出 点 に お け る フ ラ ッ トニ ン グ フ ィル タ よ り発 生 した 散 乱 光 子 の エ ネ ル ギ ー フ ル エ ン ス と,6 .3.1で得 たエ ネル ギー フル エ ンス分布 を照 射 野 ご とに検 出点 か らター ゲ ッ ト側 を見 上 げ た 時 に 決 定 され る フ ラ ッ トニ ン グ フ ィル タ底 面 の 面 積 で積 分 して 得 た エ ネ ル ギー フル エ ンス を並 べ て 示 す.プ ラ イ マ リー コ リメ ー タ の 場 合 と同 じ よ うに,シ ミ ュ レー シ ョ ン で 得 た値 に対 して 計 算 値 は,小 さい 照 射 野 で 低 い 値 を示 し,5cmX5cmの 場 合 で,シ ミ ュ レー シ ョン値 に対 し28 .7%の 偏 差 が 見 られ た.治 療 ヘ ッ ドよ り発 生 した 散 乱 光 子 が 照 射 野 ご とに 大 き く変 化 す る の は,照 射 野10cmXlOcm以 下 の 小 さな 照 射 野 の 場 合 な の で,照 射 野 ご と に 検 出 点 か ら ター ゲ ッ ト側 を見 上 げ た 時 に決 定 され る フ ラ ッ トニ ン グ フ ィル タ底 面 の 面 積 で 散 乱 光 子 量 を 決 定 す る こ とは 有 用 で は な い と考 え られ る.乱

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25

図b.5任 意 照 射 野 に お け る フ ラ ッ トニ ン グ フ ィル タ よ り発 生 した エ ネ ル ギー フル エ ン ス の シ ミュ レー シ ョン値 と計 算 値 の 比 較

68

6.4小 括

主 要 散 乱 線 源 で あ る プ ラ イ マ リ0コ リメ ー タ とフ ラ ッ トニ ン グ フ ィル タ よ り発 生 す る散 乱 光 子 に つ い て,照 射 野 コ リメ ー タ の 開 度 に依 存 し な い フ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ底 面 に お け る エ ネ ル ギ ー フル エ ンス 分 布 の 変 化 を 明 ら か に した.ま た,エ ネ ル ギ ー フル エ ン ス 分 布 を,照 射 野 ご と にs、 算 出 点 か ら タ ー ゲ ッ ト側 を見 上 げ た 時 に 決 定 され る フ ラ ッ トニ ン グ フ ィル タ底 面 の 面 積 で積 分 す る こ とで エ ネ ル ギー フル エ ン ス を算 出 し,シ ミ ュ レー シ ョン で 得 た エ ネ ル ギ ー フ ル エ ン ス と比 較 した.結 果,小 さ い照 射 野 に お い て10%以 上 の 偏 差 が 生 ーじ,照 射 野 ご とに フ ィル タ底 面 を 見 込 む 面 積 で 分 布 を 積 分 して 値 を得 る方 法 は,高 精 度

にS。 を算 出す る 際 に 有 用 で は な い こ とが 示 され た.

7章 総 括

が ん に よ る羅 患 率,死 亡 率 が 上 昇 を続 け て い る近 年,照 射 線 治 療 は 大 き く注 目 され て い る.ま た 高 精 度 放 射 線 治 療 を は じ め と し た 複 雑 な照 射 方 法 が 臨 床 で 行 わ れ る よ うに な り, 今 ま で は 考 え られ な か った 形 状 の 照 射 野 が 頻 繁 に使 わ れ る よ うに な っ て い る.標 的 に対 し て 精 度 の 高 い 放 射 線 治 療 を 行 うた め に は,照 射 方 法 だ け で は な く投 与 線 量 の 確 か さ を 向 上

させ る 事 が 必 要 不 可 欠 で あ る.放 射 線 治 療 で 主 に使 わ れ る リニ ア ッ ク の 出 力 は,標 的 体 積 に 一 定 の 投 与 線 量 を照 射 す る た め に 治 療 ヘ ッ ド内 に あ る モ ニ タ線 量 計 に よ っ て 制 御 され て い る.ゆ え に モ ニ タ設 定 値 を 正 し く決 定 す る こ とは 標 的 体 積 に対 して 正 しい 吸 収 線 量 を 投 与 す る の に必 要 で あ る.モ ニ タ設 定 値 を決 定 す る う え で 重 要 な 係 数 の1つ で あ る 醜 は,任 意 照 射 野 に 対 して 様 々 な算 出 方 法 が 報 告 され て い る が,あ ら ゆ る 照 射 野 に 対 して 計 測 値 と

一 致 す る算 出 方 法 は な い の が 現 状 で あ る .以 上 の こ とか ら本研 究の 目的 は,標 的 に対 す る 投 与 線 量 の確 か さ を増 や す た め に,治 療 ヘ ッ ド内 で 起 こっ て い る 現 象 を モ デ ル 化 した コ リ

メ ー タ散 乱 係 数 算 出 の た め の アル ゴ リズ ム を 開 発 す る こ とで あ る.2章 か ら6章 で 得 られ た 研 究 の 成 果 は 以 下 の とお りで あ る.

2章 で は3章 以 降 の シ ミュ レー シ ョ ン に お い て リフ ァ レ ン ス デ ー タ とな るS。 を,計 測 よ り取 得 した.ま た 現 状 で使 用 され て い るs。算 出法 を用 い て 矩 形 照 射 野 の 乱 を 算 出 し,計 測 値 との 相 対 偏 差 か ら計 算 精 度 の 限 界 を 明 ら か に した.

3章 で は モ ン テ カル ロ法 を 用 い て 治 療 ヘ ッ ドか ら発 生 す る散 乱 線 を 解 析 す る た め,実 際 の リニ ア ッ ク の ジ オ メ ト リを詳 細 に 再 現 した.ま た ビー ム デ ー タ の シ ミュ レー シ ョン 結 果 を 実 際 の リニ ア ッ ク の デ ー タ と コ ミ ッ シ ョ ニ ン グ す る こ と で,光 子 の 物 理 特 性 を 高 精 度 に 一 致 させ た シ ミュ レー シ ョ ン体 系 を構 築 した 。

4章 で は3章 で 構 築 した シ ミ ュ レー シ ョン 体 系 を用 い て,サ ン プ リン グプ レ0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&、乏 醜 を そ れ ぞ れ 算 出 し,照 射 野 ご とに そ れ ぞ れ が5し の 算 出 に 与 え る 影 響 を 明 らか に した.ま た シ ミュ レー シ ョ ン よ り得 たS。が 計 測 よ り算 出 さ れ た ε。と相 対 偏 差0.5%以 内 で 一 致 した こ と か ら,治 療 ヘ ッ ド内で 起 き て い る2つ の物 理 特 性 を用 い て 高 精 度 に 醜 を算 出 で き る こ と を 明 らか に した.

5章 で は 散 乱 光 子 と後 方 散 乱粒 子 を,発 生 させ た 治 療 ヘ ッ ド構 造 物 ご と に そ れ ぞ れ 分 離 し, 線 量 の 定 量 的 な 解 析 を 行 っ た 二 結 果 か ら主 要 な 散 乱 線 源 を 特 定 し,ま た 散 乱 光 子 の 発 生 点 を 解 析 す る こ とで散 乱 光 子 の 特 性 を 明 らか に した.

6章 で は プ ライ マ リー コ リ メー タ と フ ラ ッ トニ ン グ フ ィル タ よ り発 生 す る散 乱 光 子 に つ い て,フ ィル タ底 面 に お け るエ ネ ル ギ ー フル エ ンス の 変 化 を解 析 した.5ヒ 算 出 点 よ り ター ゲ ッ ト側 を 見 上 げ た 時 に決 定 され る フ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ 底 面 の面 積 で 分 布 を積 分 し て

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得 た エ ネ ル ギ ー フル エ ン ス と,シ ミ ュ レー シ ョン で 得 た エ ネ ル ギ ー フル エ ン ス を比 較 す る こ とで,タ ー ゲ ッ ト側 を 見 上 げ た 時 に 決 定 され る フ ラ ッ トニ ン グ フ ィル タ 底 面 の 面 積 で 積 分 して 散 乱 線 量 を得 る こ とは 高精 度 に 醜 を 算 出す る 際 に有 用 で は な い こ とを 示 した.