愚)(綱

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

5.3結 果 及 び 考 察

5.3.1サ ン プ リン グ され た 光 子 の 解 析

図5.3に ス コ ア リン グプ レー ン で サ ンプ リン グ され た 照 射 野 ご との 全 光 子 と1次 光 子,散 乱 光 子 の 空 中 に お け る水 の 衝 突 カ ー マ の変 化 を示 す.全 光 子 の うち,1次 光 子 は照 射 野 の 変 化

に依 存 せ ず に 一 定 の 値 を 示 した.一 方 で散 乱 光 子 は 照 射 野 が5cm×5cmか ら15cm×15cm の 範 囲 で 増 加 傾 向 を示 し,15cm×15cmよ り大 きい 照 射 野 で 一 定 の値 を示 した.表5.2に 照 射 野 ご と の全 光 子 に対 す る 一 次 光 子,散 乱 光 子 の 割 合 を示 す.全 光 子 に対 す る1次 光 子 の割 合 は95.37%か ら97.50%の 間 で 変 化 した.一 方 散 乱 光 子 の割 合 は2.50%か ら4.63%で 変 化 した.ま た 解 析 したphasespacefileの 中 に は 、 全 光 子 に 対 して0.05%か ら0.07%の 治 療 ヘ ッ ドや 空 気 中 で 発 生 し た 電 子 や 陽 電 子 が 一 緒 に サ ン プ リン グ され て い た が 醜 を算

出 す る 際 に は排 除 して 考 え る の で,解 析 を行 わ な か っ た.

図5.4に 治 療 ヘ ッ ド構 造 物 よ り発 生 した 散 乱 光 子 の 照 射 野 ご と の 空 中 に お け る水 の衝 突 カ ー マ の変 化 を

,表5.3に 照 射 野 ご と の全 散 乱 光 子 に対 す る 治 療 ヘ ッ ド構 造 物 よ り発 生 した 散 乱 光 子 の 割 合 を 示 す.プ ラ イ マ リー コ リメ ー タ と フ ラ ッ トニ ン グ フ ィル タか ら発 生 した 散 乱 光 子 が 最 も多 く,す べ て の 照 射 野 に対 して全 散 乱 光 子 の95.00%以 上 を 占 め て い た.ま た

そ れ ぞ れ 照 射 野 の 変 化 に 対 して プ ラ イ マ リー コ リ メ ー タ か ら発 生 し た 散 乱 光 子 が53.85%

か ら60.48%,フ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ か ら発 生 した 散 乱 光 子 が37.75%か ら46.16%の 間 で 変 化 した.照 射野 コ リ メ ー タ よ り発 生 した 散 乱 光 子 に よ る水 の衝 突 カ ー マ は 少 な く, 全 散 乱 光 子 に 対 して1.00%か ら2.00%程 度 で あ っ た.

盤.0ユX ゆ5 ησ XO4 ησユXO3 ησユXゆ2 ησ Xつー

冒 g 8 ︻o 省 o コ ︒ 超 δ ] 邸 § 幽 呂 屑︒︒ ヨ 8

∞・

● ● ● ● ● ● ●

iiiiiiii

・Totalphotons Primaryphotons

◆Scatteredphotons

◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆

◆ 0.01020304050

Asideofsquarefield[cm]

図5.3照 射 野 ご と の 全 光 子,1次 光 子,散 乱 光 子 の 水 の 衝 突 カ ー マ の 変 化

表5.2照 射 野 ご との 全 光 子 に 対 す る 一 次 光 子,散 乱 光 子 の割 合

正方形照射 野の一辺 の長 さ

光子の種類 ^{5 10 20 30 40}

一・次 光 子(%)9750

散 乱 光 子(%)250

95.56 4.43

95.37 4.63

95.58 4.42

95.37 4.63

51

お.0ユX '52 %σユXゆ2 .0ユX51 %σユXOL 餌一〇 XO5

冒 ︒ 岩 o 歪 器 薯 口 咽＼ δ ] " 自 毘 呂 哨︒, ヨ 8

o.o

● ● ● ● ● ●

●

■◆

●咀◇ ■◆

■◆

■◆

■◆

■◆

■◆ rSO

撒 ㎞

hn5PO

誤 鯉

伽㎞㎞SPF

●■◆

0.01020304050

Asideofsquarefield[cm]

図5.4全 散 乱 光 子 と 治 療 ヘ ッ ド構 造 物 よ り発 生 し た 散 乱 光 子 の 水 の 衝 突 カ ー マ の 変 化

表5.3照 射 野 ご との全 散 乱 光 子 に 対 す る各 ヘ ッ ド構 造 物 よ り発 生 した 散 乱 光 子 の割 合

正 方 形 照 射 野 の一 辺 の 長 さ(cm)

ヘ ッ ド構 造物 5 10 20 30 40

プ ラ イ マ リ ー コ リ メ ー タ(%)

フ ラ ッ ト ニ ン グ フ ィ ル タ(%)

そ の 他(%)

.1・ ・

37.75

1.77

53.55

43.50

2.93

53.74

46.03

0.24

53.86

46.14

iit

53.85 46.16 1!1

5.3.2サ ン プ リ ング され た 後 方 散 乱 粒 子 の 解 析

図5.5に サ ンプ リン グ され た 照 射 野 ご と の全 散 乱 粒 子 と,モ ニ タ チ ェ ンバ の 前 面(タ ー ゲ ッ ト側),モ ニ タ チ ェ ン バ の後 面(照 射 野 コ リメ ー タ側)よ り発 生 した 粒 子 に よ るモ ニ タ チ ェ ン バ 内 の空 気 層 の 吸 収 線 量 の 変 化 を示 す.全 散 乱 粒 子 の うち,タ ー ゲ ッ ト側 よ り発 生 し た粒 子 は 照 射 野 の 変 化 に 依 存 せ ず に 一 定 の 値 を 示 した 。 一 方 で,照 射 野 コ リメー タ側 よ り発 生 した 後 方 散 乱 粒 子 は シ ミ ュ レー シ ョ ン を 行 っ た 照 射 野 の 範 囲 で 減 少 傾 向 を示 し,そ の 割 合 は ほ ぼ一 定 の値 を 示 した.表5.4に 照 射 野 ご との 全 散 乱 粒 子 に対 す る ター ゲ ッ ト側 よ り発 生 した 粒 子,後 方 散 乱 粒 子 の 割 合 を示 す.全 散 乱 粒 子 に 対 す る タ ー ゲ ッ ト側 よ り発 生 し た粒 子 の 割 合 は98.53%か ら94.93%の 間 で 変 化 した.一 方,後 方 散 乱 粒 子 の 割 合 は494%か

ら1.33%で 変 化 した.

図5.6に 治 療 ヘ ッ ド構 造 物 よ り発 生 した後 方 散 乱 粒 子 の 照 射 野 ご との 空 気 層 に 寄 与 した 吸 収 線 量 の 変 化 を,表5.5に 照 射 野 ご との 全 後 方 散 乱 粒 子 に対 す る 治 療 ヘ ッ ド構 造 物 よ り発 生 した 後 方 散 乱 粒 子 の 割 合 を 示 す.上,下 毅 照 射 野 コ リメ ー タ か ら発 生 した 後 方 散 乱 粒 子 が 最 も 多 く,す べ て の 照 射 野 に 対 して 全 後 方 散 乱 粒 子 ほ ぼ 全 て を 占 め て い た.ま た そ れ ぞ れ 照 射野 の変 化 に 対 して,上 段 照 射 野 コ リメ ー タ か ら発 生 した 後 方 散 乱 粒 子 が97.3%か ら 72.4%,下 段 照 射 野 コ リメ ー タか ら発 生 し た 後 方 散 乱 粒 子 が27.6%か ら2.6%の 間 で 変 化 した.一 方 で 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 の 寄 与 は ほ とん ど

見 られ な か っ た.こ れ は 照 射 野 ミ ラ ー が 非 常 に薄 い構 造 の た め,光 子 との 相 互 作 用 を ほ と ん ど起 こ さな い た め で あ る.

53

6.Ox10‑16

0 琶5.Oxlσ16

2 2$

‑16

薯4・OxlO ξ

3.Ox10‑i6

塔

智2.OxlO‑16 s., 0 ニ<

1.Oxlσ16

・Totalparticles Particlesfromtargetside fParticlesfrombackside

o.0

01020304050

Asideofsquarefield(cm)

図5.5全 粒 子,タ0ゲ ッ ト側 よ り発 生 し た 粒 子,照 射 野 コ リ メ ー タ 側 よ り 発 生 し た 粒 子 の モ ニ タ チ ェ ン バ 内 の 空 気 の 吸 収 線 量 の 変 化

表5.4照 射 野 ご との全 粒 子 に 対 す る ター ゲ ッ ト側 よ り発 生 した 粒 子 と,後 方 散 乱粒 子 の 割 合 正 方 形 照射 野 の一 辺 の長 さ

粒子の種類 5 10 20 30 40

タ ー ゲ ッ ト側 よ り発 生 した 粒 子(%)94.93 後 方 散 乱 粒 子(%)4.94

95.51 4.52

96.49 3.53

97.50 2.38

98.53 1.33

17σ XO3 17.0 X

5 2

17.0 XO2 17σ X51 17σユXつー 18σユXO5

冒 g 8 冠 ↑ 器 コ ︒ ε ＼ δ ] o の ︒ ℃ ℃ Q ぞ o の ﹄ <

o.o

i

◆

◆

・Particlesfrombackside Uppercollimatorjaws

◆Lowercollimatorjaws

●

● ■

● ■ ● ■

● ■

■

◆◆

◆

◆◆

● ■ ◆

01020304050

Asideofsquarefield(cm)

図5.6全 後 方 散 乱 粒 子 と 治 療 ヘ ッ ド構 造 物 よ り発 生 し た 散 乱 光 子 の 吸 収 線 量 の 変 化

表5.5全 後 方 散 乱 粒 子 に対 す る 各 ヘ ッ ド構 造 物 よ り発 生 した 後 方 散 乱 粒 子 の 割 合

正 方 形 照 射 野 の1辺 の 長 さ 【cm】

ヘ ッ ド構 造 物 5 10 20 40

上 段 照 射 野 コ リ メ ー タ(%) 下 段 照 射 野 コ リ メ ー タ(%)

97.3

2.6

91.9

8.1

82.6

17.4

72.4

27.6

55

5.3.3治 療 ヘ ッ ドよ り発 生 し た 散 乱 光 子 の 発 生 位 置 の 解 析

5.3.1の 結 果 か ら,5bに 関 与 す る 散 乱 光 子 は 主 に プ ラ イ マ リー コ リ メ ー タ と フ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ か ら 発 生 す る も の と推 察 で き た.よ っ て,そ れ ぞ れ か ら発 生 し た 散 乱 光 子 の 発 生 位 置 の 解 析 を 行 っ た.図5.7に プ ラ イ マ リー コ リ メ ー タ よ り発 生 し た 散 乱 光 子 の 発 生 位 置 を,そ れ ぞ れ(a)Beam'seyeview(X‑Y平 面)と(b)Lateralview(X‑Z平 面)で プ ロ ッ ト し た も の を 示 す 。 今 回 コ ー ド化 し た リ ニ ア ッ ク の プ ラ イ マ リー コ リ メ ー タ は,タ ー ゲ ッ ト 下 よ り ビ ー ム が 円 状 に コ リ メ ー トさ れ る よ う な 構 造 と な っ て い る.ゆ え に 散 乱 光 子 は1次 光 子 が 入 射 す る プ ラ イ マ リー コ リ メ ー タ 上 面 で 多 く相 互 作 用 を 起 こ し発 生 し て い る.

同 様 に 、図5.8に フ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ よ り発 生 し た 散 乱 光 子 の 発 生 位 置 を そ れ ぞ れ(a) Beamりseyeviewと(b)Lateralviewで プ ロ ッ トし た も の を 示 す.本 研 究 で コ ー ド化 し た リ ニ ア ッ ク は 公 称 エ ネ ル ギ ー が4MVで あ る た め,フ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ は 円 錐 型 の 形 状 を し て い る.ゆ え に 散 乱 光 子 は フ ィ ル タ の 形 状 に 沿 っ て 一 様 に 発 生 す る.(a)に お い て 中 心 付 近 が,(b)に お い て フ ィ ル タ 底 面 が 散 乱 線 の 発 生 が 多 く 見 え る の は フ ィ ル タ の 厚 さ や 面 積 が 大 き い た め と 考 え ら れ る.

0 C^/) Ct

a) 0 ;-4

.4a)

0 4--t

a) ct '7^1

1-4 0 0

›"I

0 5.7

0

0 c+-4

a)

0 0 0

N

3.0

2.0

1.0

0.0

-1 .0

-2 .0

-3 .0 -3 .0

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

0

0

0

0 0

0

o °800 o 0 09 o o 8,9

o c

° o

0 0

o 0 0- 00ooD00

00 0 0

0

0 0

0

0 0

°8 8 0 0*:• ₀

oo

O coo

0 0

o 0

o 0

0 0

EF 00

o° 0 o0

0. 0 0 0

o

o

0 9o .0p

00o 0°00 0

000 0° Co° 8°

)0 0 019cb

0 0°

0 . 00

0 0 ° 0

-2 .0 -1.0 0.0 1.0 2.0

X coordinate from central axis [cm]

(a) Beam's eye view

3.0

0 °%,

00°

o o (58 o o

o 0 0

000 o 00

0 ° oV0 0 0 c' 8

>St: Ir ol7 E

00 00 0 co.

oo o67,

° 8 ° o 0

, e

0

WO' z 0

D 0 00 0 0

)0 0

0 800 0 0

o 0 0

o o

-3.0 12.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0

X coordinate from central axis [cm]

(b) Lateral view

9 9 7z 19-Mt

57

 

毒

鳶

醗︒︒ξ

爾 G

ゆゆゆゆ90つヨ ユ リユハ のの冒︒]の器側鰐豊8罎￡器肩鷺◎8卜

3.0

一2 .0‑1.00.01.02.O

Xcoordi簸atef沁mce簸 漁laxis[cm]

鱒 鋤 二  

鞘

(a)beam'seyeview

つ24bβゆ2

101010,10101111[§]おb◎§繧ε￡§囁︒8N

11.43

.0.2.0.1.00.01.02.03.O

Xcoordi益ateffomce飛ralaxis[cm]

{b}Lateralview

図5.8フ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ よ り 発 生 し た 散 乱 光 子 発 生 地 点 の 分 布 図

5.4小 括

BEAMhrcコ ー ドのLatch◎pti◎盤 を 用 い て,サ ン プ リン グプ レー ン に 到 達 し た 光 子 と,モ ニ タ チ ェ ンバ の 空 気 層 に 到 達 した 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 した.ま た 線 量 の 定 量 的 な 解 析 を 行 い,主 要 な散 乱 線 源 を特 定 した 。 さ ら に,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.

59

6章 フ ラ ッ トニ ング フ ィル タ底 面 にお け る散乱 光 子 の解 析

6.1目 的

第5章 の シ ミ ュ レー シ 霧ン 結 果 か ら,プ ライ マ リー ほ リメ ー タ と フ ラ ッ トニ ン グ フ ィル タ か ら発 生 した 散 乱 光 子 が,照 射 野 に よ るs。 の 変 化 に 寄 与 す る こ とが 明 ら か とな っ た 。 Kimら は,こ れ らヘ ッ ド構 造 物 か ら発 生 した 散 乱 光 子 量 は,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 に お け る面 積 で 正 確 に決 定 す る と報 告 して い る26).本 研 究 にお い て も照 射 野 コ リメ ー タ の 開 度 と,散 乱 光 子 量 の 変 化 に つ い て 関 係 性 を 見 出 す こ とは,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

うえ で も重 要 で あ る.

本 章 の 目的 は,主 要 散 乱 線 源 で あ る 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,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 の 変 化 を 解 析 す る こ とで あ る.ま た,照 射 野 ご とにS。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 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 す る こ とで,こ の 方 法 の 有 用 性 を 明 らか にす る こ とで あ る.

6.2方 法

6.2.壌 フ ィ ル タ の 底 面 で の エ ネ ル ギ ー フ ル エ ン ス 分 布 の 取 得

照 射 野40cnl×40cmの 最 大 開 度 に お い て,ビ ー ム 中 心 軸 上SSDlOOcmの 位 置 に 設 置 し た 半 径1.OCffiの サ ン プ リ ン グ プ レ ー ン に 入 射 し た 散 乱 光 子 に 関 す る 記 録 か ら,散 乱 光 子 の フ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ 底 面 の 座 標(xbof,}もof)を 次 式 よ り算 出 し た 。

t=SSA‐lbof w

(6.1)

κb。f鱗 κ 一('×u) (6.2)

yb。f畿 ア ー α ×V) (6.3)

こ こ でlb,fは,タ ー ゲ ッ ト ーフ ラ ッ トニ ン グ フ ィ ル タ 底 面 問 の 距 離 で あ る.

ドキュメント内 治 療 ヘ ッ ドか らの散 乱 線 に 関 す る研 究 (ページ 52-66)