およびM C

リー フ出力差分法 を用いた

Ja wおよび M

C

弘前大学大学院医学系研究科保健学専攻

木村 重伸､岩崎 晃､清野 守央､駒井 史雄､笹森 真実

I. 序論

放射線治療計画において,処方線量を正確に投与するために精度の高い線量計算が要求 される｡高 エネル ギーX線の線 量計算 は､2つの計算方式 に大別 され､それぞれ コレクシ ョンベース方式 (correction‑basedmedld)とモデ/レベース方式 (mdel‑basedmedxxl) と呼ばれている｡ コレクション ベース方式は､水のデータに不均質補正係数 (hetertE erX:itycorrection血ctor)を適用する方法であり､

線量計算の世代分けではTAR(tiss収‑airrado)法､等価TAR法､べき乗TIR法等の比較的古い世代 (第 1‑3㈹ に代表 され る｡これに対 して､モデルベース方式は最新の第 4世代の計算アル ゴリズムで､

不均質補正係数を用いない計算方法であ り､不均質領域での非電子平衡 も線量計算に反映 される｡ こ の方式の線量計算では､正確な空中出力を与えることが計算精度の向上につながる｡本論文では､空 中X線出力を単に空中出力 と記述す る｡

モデ/レ‑i‑ス方式による計算方法は､直線加速装置の線源 (X 線ターゲ ッ ト､平坦化フィルタ)及 び照射‑ ツ ドの構造に基づき､体内における一次及び散乱X線や二次電子の散乱等の物理過程 (相互 作用)を物理モデルで表現 して計算する方法である｡ この計算アル ゴリズムは､従来の計算方式 と異 な り､細織 フアン トム線量比 (TPR)や深部量百分率 中DD)等の測定データは､線量計算に用い ら れるのではなく､計算モデルの諸パ ラメータの決定に利用 され る｡ただ し､計算モデルの精度を確認 するため､実測データと比較するのは､従来のモデル と同様である｡

コンボルーション法 (convolutionmedxxl)(またはスーパーポジション法)は､モンテカル ロ法 (Monte carlomedld)と並ぶ第4世代の計算アルゴリズム として知 られている｡複数の事象を関数やパラメー

タとして計算モデルに畳み込むことができ､発展性 と自由度がある計算モデルである｡

コンボルーシ ョン法は高精度な線量計算アルゴリズムとしてすでに開発 されている IWoコンボルーシ

‑ 140‑

ヨン法を用いる場合､X線ターゲッ トか ら出る線錘に沿った空中出力データを用いることが重要な要 素のひ とつである｡

直線加速装置か らの高エネルギーX線の空中出力の計算では､コリメータ散乱係数 (collim abr‑scatter factor,Sc)を用いることがある｡ これは､もともと主コリメータである上段絞 り (upperjaw)及び下段 絞 り qowerjaw)による空中出力の評価に用い られた係数である7)｡また､主なX線出力源が X線タ ーゲッ ト (プライマ リ ･コリメータを含む)及び平坦化フィルタであることが報告 されてきた8卜11)｡ しか し､主な空中出力は X線ターゲッ トか らの X線であるが､正確な空中出力を評価するためには､

プライマ リ･コリメータ及び平坦化フィルタからの散乱放射線 も考慮 しなければならない｡ これは､

コリメータ散乱係&(Sc)がコリメータ開度 と共に変化す るためである｡

Ah画 6ら12)は､あるコンボルーション手法を用いて､MLC (multi1eafcollimabr)不整形照射野に対 する空中出力を計算する方法を報告 している｡近年､高エネルギ∵X線の空中出力は､シングルーガウ ス線源モデル 13,L4)､2‑ガウス線源モデル 15)あるいは3‑ガウス線源モデル 16)を用いて評価 されてきた｡

これ らのガウス線源モデルでは､3×3cm2より小 さなJaw照射野における空中出力は急激 に減少 しない が､測定では小 さなJaw照射野における空中出力は急激に減 じられることが報告されている17)｡ この 要因は､これ らの計算ではX線ターゲッ トが.棚 (姐 radiationsource)であると仮定 されているた めである｡事実､zhuら18)は､平坦化フィルタのみにガウス線源モデルを適用 している｡ この研究で は､X線ターゲッ トにもガウス線源モデルを適用 し､看1唄なサイズの線源 とみなす ことで､小 さなJaw 照射野についても空中出力が正確 に計算できる方法を提案する｡

MLCは､放射線治療における悪性日動房等の局所制御および治療効果を向上 させ るため､広 く臨床に 用いられている｡MLCE酒 執可能な複数枚の リーフと呼ばれる遮蔽板で構成されてお り､X線 ビーム を遮蔽する能力を持っている｡ これにより､固定形状に対 して リーフを目的 とする病変の形状に合わ せて設定 し､正常組織の線量を極力低減させ ることで悪性日動嘉等の局所制御及び治療効果の向上を計

る｡

MLCには以下に挙げる3つのタイプ19)がある｡

(a)上段 コリメータを兼用す るMLC O))下段 コリメータを兼用す るMLC

(C)上段及び下段 コリメータとは別に照射‑ ツ ドに装着 され るMLC

この研究においては､(C)のタイプの 〜mCを用いる｡代表的な MICは､20‑120枚の リーフが対で

‑ 141‑

構成 されている｡ リーフは部分的に湾曲 した先端及び段のある側面形状 といった複雑な構造をしてい る｡ したがって､正確な X線出力計算をするためには､これ らの複雑な構造を考慮に入れなければな

らなし㌔

この論文においては､X線 ターゲッ ト及び平坦化フィルタのそれぞれにガウス線源モデルを適用 し て､全ての 血Ⅳ照射野を含めて 〜mC照射野に対 しても､より正確な空中出力計算する方法を提案す る｡ この方法では､MLC照射野を用いる場合､ ｢リーフ照射野出力差分法｣を導入 している｡ これに より､リーフによるX線透過及び リーフ間の X線漏れによる空中出力の変動をより高精度に評価する ことができる｡

II.理論

空中出力の計算は､zhuら18)によって提案されたガ ウス線源モデルをX線ターゲッ ト(プライマ リ･

コリメータを含む)及び平坦化フィル タに適用す る｡

‑ 142‑

X‑ r ay

ge t pl an e

ST 一 .

p叫 dinO LJ

Fl a t t eni n gmerpl an e ̲ T l t l

TAD H F ド F

Moni U p t

or

c

hamb er l l ll l l l ll

lso II

L o w

Jaw

j

a w

l s o c en t erpl an e

図1アイ ソセンタPにおけるコリメータ散乱係#(sc)を計算す る際の幾何学的配置図0点07

とoFをそれぞれ､X線 ターゲッ ト面と平坦化フィルタ面における原点 とする｡STとsFは､

それぞれX線ターゲ ッ ト面と平坦化フィルタ面におけるジ ョウ照射野のアイソセンタpから の可視領域である

｡R

｡R

素(

7 W

ターゲ ッ トとアイ ソセンタ間の距離である｡

‑ 143‑

1. Jaw照射野に升 する空中出力(sc)の計算

本節における空中出力は､アイ ソセンタPの位置で計算する｡3つの面 (ターゲッ ト面､平卿 ヒフ ィルタ面､アイソセンタ面)を図1のように設定する｡ターゲッ ト面では､Ⅹ線ターゲットの中心を 原点 (q) とする｡平坦化フィルタ面を平坦化フィルタの底面とし､中心軸 と平坦化フィルタ面の交 点を原点 (oF)とする｡

X線ターゲットとアイソセンタ間の距離をrnD (brget‑axisdistance)､X線ターゲッ ト面と平坦化フ ィルタ面間の距離をFとする.無限照射野において､X線ターゲッ トか らの空中出力を1とし､又平 坦化フィルタからの空中出力をa2とする.この論文において､ジョウ ･コリメータの開度はアイソセ ンタ面での照射野寸法AjaEWを用いて表+.

X線ターゲッ トか らの空中出力を

G,

( A , a w)=

J T (

l ‑R

/ ( 木 ′ 2) 2 ] dS

(

と計算する｡ここで､RTは県 東oTと耐 責素(革 )間の距離､

A T

同様に､平坦化フィルタか らの空中出力は､

α2

GF(AjaW)

‑ 妄 両

L

l ‑R

2/ ( l F/ 2) 2 ] d S

X線の出力制榊は､ジョウ ･コリメータの上部に位置するモニタ電離 箱 (図 1)で発生する電離量 でもって行われる^｡ その電離量は､Jawからの散

乱

乱

( 1 'a l

C , e a

w

効果a),21)を考慮 した等価正方形照射野辺である｡最終的に､アイソセンタpにおける単位MU当た り の空中出力は次式で計算することができる15)｡

‑ 144‑

H( AJ m v ) ‑( 1 +

l GT ( A J . m v ) + GF ( Aj m v ) ]

基準 とす る空中出力HRは､アイ ソセンタに関 して対称 なAUW‑10×10cm2の正方形照射野を用いて､

HR ( 1 0xl O )‑( 1

^{q･ 1 0 ) l G}

^{( 1 0xl O ) +G, ( 1 0xl O ) ] R}

とする｡ したがって､アイソセンタPにおけるコリメータ散乱係&(sc)は､

Sc ( Aj m v ) ‑ H( Aj の V ) / H R ( 1 0×1 0 )

と表す ことができる｡

(5)

2. MLC照射野に対す るコリメータ散乱係gsc)の計算

MLC照射野における空中出力の計算は､必ず しもMLCコリメータ及びジョウ･コリメータの双 方を介 しての計算点からの共通な可視領域を用いて与えられるとは限らない｡これは､MLCリーフ がジ ョウ ･コリメータほど厚 くなく､ リーフを通過するX線透過量を一般に無視できないことによ る｡ さらに､ リーフは円弧状の リーフ ･エン ド(roundedleafend)及びタング ･グルーブ形状

(ton

g u

g r w

この論文において､MLC照射野の リーフに関する計算では､(1)単純構造モデル (S血ples∝血血 sbucturemdel)と(2)微細構造モデル (finesectiordshcturemodel)の2つの構造モデルを用いてそれぞ れの特徴について検討 した｡

‑ 145‑

Jawfield

｢ ー l

図2単純構造モデルの概 略図｡(a)破線は単純構造モデルの リーフを示 し､実線は実際の リー フを示す^｡ 点 pMは､ジョウ照射野内の計算範囲内にあるリーフ領域の中間点である｡(b)図形 は､単純構造モデルを用いたMI.C照射野での幾†棚 己置を示 している｡Cut,CffMLCl

e a f

plate)は､実際の リー フの上位に配置する.Rは点 pの軸外距離である｡

(1) 単純構造モデル

この構造モデルでは､各 リーフにおいて､ リーフ ･エン ド及びタング ･グルーブ側面に対 し､簡 易的に微細なカ ッ トをそれぞれ設定 した (cutoff‑MI.Cl

e a

ト(leafplate)とす る.ただ しリーフ ･プレー トの適切な位置は､後述するScデータの計算及て.欄u定 値 との比較により決定 され る｡

空中出力の計算において､MI,Cを単なるX線減弱体 とは見ないで､コリメータの一種 と見な し ている ｡ このことに関 しては､後述する ｢リーフ照射野出力差分法｣を提案する｡ この方法は､Jaw 照射野の空中出力か ら各 リーフを照射野 と見な して計算した空中出力を差分するものである｡ この 際､任意の点における空中出力を計算す る上で､次の条件を設定する｡

①Jaw及びMLC大照射野において､軸外距離が変化することによって､空中X線強度が変イヒ㌻る｡

‑ 146‑

この変化を考慮するために､無限照射野を想定 した軸外距離の関数 として､相対的空中水衝突 カーマで表わされる線源軸外線量比 (sotm 0位∝nterratio,OCR弧m)関数を導入する(付録 B)0

② 与えられた X線 ビームに対 して､云qlX3)の定数ATJ F､al,a2は､計算点の位置によって変化 しない と仮定する (付録C)0

図3単純構造モデルにおいて､ ｢リーフ照射野出力差分法｣を用いて点 pで Sc計算をする際の 配置を示+.Rは点 pの軸外距離である

｡( a ) S T

s F

S' F

‑ 147‑

図3(a)において､云ql)と(2)を用いたジョウだけの照射野に関して､点pにおける空中出力を云q3) で計算する｡次に､図3(b)において､各リーフを照射野と見なした場合の空中X線出力の計算は､以 下の云q6)を用いて行 う｡

Hl e d ‑( 1 +a . ･ C , e Z v ) I ( 1 I T l e a f ) l G, ( A l e a f ) +GF ( A l e q f ) ]

GT(Aleaf)‑

G,(Aleaf)‑

7T(lT

/2)

α2

7 T (

/2) 2

] s i ^{eXPl ‑R} T

/ (

] dSl

/2) 2] dSL

(6)

(7)

(8) ここで､RTはX線ターゲット中心OTと面積素(広'T)間の距離である｡勾 7)の積分は､ジョウ ･コリメ ータ及び リーフ ･プレー トを経ての点pからのからの可視簡域S'Tを用いて､X線ターゲット面で行わ れる｡OFは､点pとoTを結ぶ線と平坦化フィルタ面との交点､RFはOFと面積素(dS'F)間の距離であ る｡勾 8)の積分は､ジョウ ･コリメータ及び リーフ ･プレー トを経ての点pからの可視領域 S'Fを用 いて､平坦化フィルタ面で行われる｡

れ読

次に､点pにおいて､各 リーフを照射野と見なした場合の空中出力をJawの空中出力から差分吉1薯 する (図3)｡よって､点pにおける各 リーフのコリメータ散乱係#(sc)は､

S c ( l e a f) ‑l H( A

Hl e a f ] ･ OCRs ｡ u r c e ( R) / HR ( 1 0×1 0 ) ( 9 )

と表すことができる｡ここで､Rはアイソセンタ面における点pの軸外距離､^q R)は点 pにお ける線源∝ RであるoHjiAp‑10×10cm2)はアイソセンタにおける照射野A"‑10×10cm2の基準空中出 力である｡ただし､

刷

リーフに対するコリメータ散乱係&(sc)は､

S

(

C )‑ l H( A J a w)

H

R

c e ( R) / HR ( 1

と表すことができる｡ここで,

H

^c ‑( 1 Ia . ･ C , ? a ^{q w)×} ∑ l e

d) l GT ( 4e a f ) + GF ( ヰe a , ) ]

‑ 148‑

(

=

云

x‑ravtarqetDlane OTドq Tド 叫 Flatteninqfilterplane oF ∫ ∫

∫ ∫

∫

SIr OF S∫T∫

JaL4r l∫ ∫

∫ ∫

∫

∫

∫ ∫∫∫

JaVJ JaL4r l JaVJ

∫

∫

∫ Leafplate /∫Tk,af:X‑ayaLeafstetenuctjonation

lML

∫ ∫

∫ ∫

∫ ∫

∫ ∫

∫ ∫

∫ lsocentTbd:erX‑ yーauenua血nfactor RII/

Isocenterplane̲ R∫ lsocenterf̲actor

図4 微細構造モデルにおいて､｢リーフ照射野出力差分法｣を用いて点pでのSc計算をする際の 配置を示+.Rは点pの軸外距離である｡(a)STとSFはリーフがない場合のJaw照射野におけ る点pからの可視領域｡同様に､O))S'TとS'Fは照射野にリーフ ･プレー トを採用 した場合の 点 pからの可視領域である｡

(2)微細構造モデル

先に述べたように､リーフの複雑な構造によって､実際はX線の透過率及び リーフ間のX線漏れは 複雑になる｡ この構造モデルでは､ リーフの微細構造に従って各 リーフを細分化することにより､X 線の透過率及び リーフ間のX線漏れを詳細に考慮 して､ ｢リーフ照射野出力差分法｣に基づき空中出 力を計算する (図4)｡

リーフの微細構造は､以下の2要素を用いて決定する｡

① 隣り合 うリーフ間におけるX線の漏れに影響するタング ･グルーブ形状 (隣 り合 うリーフ間 領域)

② リーフの先端付近における透過率の変化に影響を及ぼす リーフ ･エン ドのラウン ド形状19) (リーフ ･エン ドの領域)

‑ 149‑

上記の2要素の詳細は次の通 りである｡

① リーフ ･エン ド領域

リーフ ･エン ドは､その先端の位置によら ず半影がほぼ一定になるよ うにラウン ド形 状をした構造になっている19)｡しか し､X線 がこの部分を通過する際､ リーフのX線透 過厚が特に リーフ ･エン ドで顕著に変化する

(図6)｡

② 隣 り合 うリーフ間領域

リーフの側面は線束に対 し平行になって いる｡また､リーフの側面は､リーフ間のX 線漏れを小 さくするため､タング ･グルーブ 形状 (tongue‑grt^DVedesign)を用いた構造に なっている｡

リーフ側面の微細構造 (図5(a))か ら､リー フ間を通過するX線透過 享に違いがあるこ とがわかる｡透過厚の違いは､リーフを通過 する線錘 ごとに検討すると9種類7区画が考 えられる｡したがって､X線透過厚はこの構 造に対応 した厚 さになる(図5(b))0

Conshctionofthe血esectimalshctureMLCmdel

00爪V)6425(uD)SSaU蔓qtUOTSS!uSt5図

ⅦIl lEaⅡbⅡCl lⅢ Ⅳ

C･‑･̲:1‑1‑十1II̲I̲IIIII暮1‑IIII:̲:̲IIIIトFIIllllllllllt̲二. 11‑tt=IIIIIIIIIIIlIIÌ‑

リーフの(a)タング ･グルーブ形状 (tongue‑gr^wvedesign)及び仲)X線透過厚 を 示す構造図｡X線透過厚の計算では､各 リ ーフの幅を ⅠからⅦの7区画に分け､それ ぞれの X線透過厚 を採用する｡区画 Ⅱは同 じ厚 さであるが､さらに3つの区画に分け る｡ よって､最終的な区画はⅠ(A),n叫B),

Ⅱ叫B),IIc(B),Ⅲ(A),IV(CI｣{2),

V(C1十D

2 1

さらに､リーフは"caniagetx)x"と呼ばれる収納ボ ックスにテーパー状に配置 され､その高さが一定にな っているが､軸外距離に応 じても リーフの X線透過厚が変わる｡

‑ 150‑

七

(∈3)SSau13!utuO!SS!uSueJ1 ′042

LeafFX方i

l j m

4 12 0 2 4 6

畑 ＼5t郡^ll ILcrnユ.+2oT^l◆4Icn^l+5cm+6^{∫ J}oT^{laW l}

＼1日 ＼tt^lt日.tit.".I.

.J ′■llJ̲｣.I

I̲J

l l l

!^fl

ll ttLI I㌔

lsd g

図 6 リーフのラウン ド形状 とそれぞれの リーフ開度におけるX線透過厚の変化

微細構造における空中出力の計算は､ リーフ lj141(L‑1‑L.)ごとにリーフの微細構造に従って､区画 (仰 1‑No,九巨1‑M.)に分割す る(図7)｡

最初に､各区画を照射野

AA

i

‑ 151‑

出力 (差分空中出力)は､

A) M.2

N .

H

C ‑( 1 ･a l ･ C ^{3 W)} × ∑∑∑[ l ^{lTe a f ( N , M, L) ] ･ [ GT ( A 4 e a f ( N , M, L) ) IG,( A4e d( N , M, L) ) ]}

L=lM=lN=1

(12)

G

( A

( N , M , L) ) ‑

GF(AAleaf(N

,

=

7 T (

)

α

7T(A,/

2) 2

I s f

Pl ‑R

2) 2 psi

I

Pl

)

(13)

(14)

と表す ことができる｡ ここで､R

T

OT

広' T )

F

OF

T L

｢ l

l l

̲̲̲̲̲̲̲̲̲̲̲ ̲ ̲J a w ̲ f i e l l ^d

=1 2 ^{3 : 4 .}

. ' ; / F a L ' n " , " , ^L 'N o ^{. 1 . ‥ l l}

^{N o}

M = ^Mo 呈 ^{4 5 3 n i i i i i i i i}

′ r # //i

玩 l

L

(Bank‑BLeaf)

l l

l L

図7 微細構造モデル を用いる際の計算マ トリックス (N,M,L)の概 念図 よって､点pにおけるコリメータ散乱係g sc)は

‑ 152‑

S c ( A 4 L C ^{) ‑l H( A} ] a w) ‑ H

α Rs . t m( R) / HR (

×1 0 )

となる｡ここで,Rはアイ ソセンタ面における点 pの軸外距離､ocRsmD.rは点 pにおける線源 OCRで ある｡

Hil O xl O )

Ai 2 ㌔1 0 ×1 0

IIL 方法 と結果

この研究は､米国Virian社製直線加速装置 (CL‑21αに)からの4MV及び 10MVX線 ビームを用い て行った｡MIJCは､MarkⅡStandardMLC‑80を用いた (リーフの材料はタングステン合金 として明示 されている)｡直線加速装置の‑ ツ ド構造を表1に要約する｡また､微 細構造モデルでは リーフの詳細 な構造が加味され､後述するように､より正確な空中X線線量が計算されるが､ リーフのモデ リング の複雑 さや多数の計算区分の存在のため､長い計算時間を必要 とす る欠点がある｡一方､単純構造モ デルでは リーフの構造を単純にモデ リングしているため計算精度は劣るが､その速度は格段に速い.

本研究では､これ ら2つの構造モデルの違いによる計算精度について検討す る｡

表1 直線加速装置(搬 an,CL‑21αに)の主要構造の寸法 (図 1参照) てAD‑100cm

F‑1 2 . 5

Distancetx:tween也etargettothetopoftheupperm jaw‑28cm(arcbajectory) Distancetx:tween也etargettothetx)ttomoftheupperm jaw‑35.8cm(arctrajectory) Distancetx:tweendletargettO也etopof血elower(Ⅹ)jaw‑36.7cm(arcbqjectory) Distancetxtween也etargetto也etx)ttomof也elower(Ⅹ)jaw‑44.5cm(arcbajectory) Distancetxtweenthetargetto也etopof也eMLCleaf=44.8cm

1. X線スペ ク トルの適用

X線スペク トルの再構築は､反復摂動原理2123)を用いて､アイ ソセンタ面での軸外距離別 ,2.5,5.0, 7.5,10.0,12

.

‑ 153‑

4 2

0

3

3 u

nU

u 山

V

e M 2

0

33

u

nU

凹

(b)

4品 x‑JPyen去,gyduenc三 言 t iiI…

^{●k=0c m}

‡ …

▲ R‑1 2. 5c m

t

^l

…

^{■量 R‑‑ 9. 5c m …}

i

∈

^{董 … 葦}

1.0 2.0 3.0 4.0

Photonenergy

^{Me V}

言 lbM寸x‑,iyen!ergyflue

^{! ce}

壬 +R▲RlR‑‑‑q11書葦

2 9 c

m 5c 5c m m

≧ 蔓

蔓

‡重

E

巨

B

t l

王 ミ

∃

ヒ 葦a

至

2. 0

P^ho

t o n e n e

g y ^{Me V}

図 8 (a)4MV とO))10MVX線のエネルギーフルエンスで表 した X線スペ ク トル

2. 線源ocR (OC札 m) の適用

‑ 154‑

線源OCR関数のデータは､最大のJaw照射野40×40cm2)におけるアイ ソセンタ面で測定 した空中線 量のデータに基づいて作成 した｡空中線量測定は､アクリル製 ビル ドア ップ･キャップを装着 した 0.6 cm3のファーマ形電離箱を用いた 装着 したビル ドアップ･キャップの厚 さは1.19cm(4MV)及び2.97 cm(10MⅥであった｡水中での二次電子の最大飛程は1.4cm(4MV)及び3.5cm(10MV)であることか

ら､チェンバの読み値に対す る混入電子の影響は事実上反映 されていないO線源 OCR関数は､無限照 射野を前提に して組み立て られ る｡ よって､測定 された空中線量は､無限照射におけるデータに変換 す る必要がある (付録 B)｡

図9はそれぞれ､(a)4MV及び O))10MVの線源ocR関数データを示+. ここで､黒丸はチェン バを用いて直接測定 したデータ､実線は線源 ocRを示 T.刷 ‑20cmの軸外距離で､αR弧m (R戸1‑1.10 (4MV)及び OCRscm (R戸111.09(10MV)の値を得ていることがわかる (iq9)､(10))｡

10 15

Of f ‑ a x i sd i s t a n c eR( c m)

‑1 5 5 ‑

5

ー I l

Sour ceO R ( 10MV… Ⅹ‑ r a ys) …

‡ _l ^蔓 _{と i}

7 蔓 巨

7 i

OC o u r c e 蔓 t

r

^{oc a t e r I E ≡ i と ∈ 【}

… I 量

!

【

i

葦

】 呈書ii

蔓 ‡モ皇室I 育i

(b)

0

0f f̲ a x

i s

d i s t a n c eR( c

)

図9 (a)4MV及てJ準)10MVに対す る軸外距離の関数であるα:R弧陀 とOCRwぉ データ｡実線は 無限照射野を想定 した場合の OCRSm

3 .

MIJCからの X線漏れは､フィルム法を用いて空中で測定 した｡使用機器は､フイルム EDR2(Kd止 corrx)血ion)､フイルム ･ディジタイザvxRl16msimebyPro (VidarSystemscorrx)radon)である｡照 射‑ツド直下 (全閉MIC直下)のアイソセンタ面にフイルムをセ ットして得 られたX線写真を図 10に示すとリーフの微細構造であるラウン ド及びタング ･グルーブ形 状部分を透過 したX線の強度 差を詳細に表現 している｡写真からもわかるように､4MVX線に比べ､10MVX線の方が若干ぼ やけて見える｡これは､10MVX線において､M LCから放出される散乱X線の影響がより大きい

ことを示 している｡ この写真から両形状部分に関 して以下のことがわかる｡

‑ 156‑

図10 (a)4MV とO))10MVX線に対す るM LCか らのX線漏れ を表す フイル ム像｡Jaw照射野を 10×10cm2､ リーフを全閉に し､フイル ムはアイ ソセ ンタ面の空中に置いた｡

(1)ラウン ド形状部分

ビーム中心軸に対称な 10×10c^J のJaw 照射野の中

′ L

紬 M:fullwiddlathalfma

x i mu m)

表2(a)コ リメー タ ･‑ ツ ドの照射 口に密着 した 面､ O))アイ ソセンタ面､(C)照射‑ ツ ド直下に おける4MV及び10MVX線の FWtM

4MVx‑rays 10MVx‑rays

( a )

O)) 0.2136cm 0.2581cm

( C )

フイルムは､(a)コリメータ ･‑ ツ ドの照

射 口に密着 した面での空 中､O))アイ ソセンタ面での空中､(C)アイ ソセ ンタ面でのフアン トム内 のそれぞれに配置 した｡図10に示す よ うに､MLCの底面に密着 したX線写真では､MICに特有 な漏れ線量が画像化 されている｡図11は(aNc)のそれぞれで得 られた結果 を示すム表2は､この結 果か ら得 られた半値全幅 15,24)(FW HM:fuuwi ddlathalfmaximum )を示す｡

‑ 157‑

ー 1 . 0 0 1 . 0 ‑ 1 . 0 0 1 . 0 Of f ‑ a xi sdi s t a nc e( c m)

図11 Jaw照射野を 10×10cm2､ リーフを中,L朝 に対称に全閉に した時のフィルム法による空中の 線量曲線

これ らの結果から､FWHM の値に関 しては､4MVX線の方が10MVX線に比べて小 さく､線量分 布に関 しては､4MVX線の方が10MVX線に比べて低線量領域からの曲線の立ち上が りが急で､全 体にシャープな曲線になっている｡また､両エネルギーに共通 して､フアン トム内での曲線の立ち上 が りが非常に緩やかで､フアン トム内での散乱Ⅹ線の影響が強 く現れていることがわかる｡

(2)タング ･グルーブ形状部分

リーフ間 (タング ･グ/レーブ形状部分)での空中X線の漏れをフィルム法により測定する場合､

軸外距離5cmの位置を中心に10×10cm2なる対称なJaw照射野を設定 し､この照射野の中心での出 力を基準とした｡このJaw照射野を覆 うように､各 リーフを照射野辺から照射野外‑距離 2cm越え た位置で完全に閉じた MLC照射野を設定 した｡ フイルムは､アイ ソセンタ面における空中及びフ アン トム内に設置 した｡ この結果を図12に示すと 図12の中で､各極大線量付近でピークが2箇所 見られる部分は､図10におけるリーフ間の欠損縞にあたり､フイルムを空中に配置 した時のみ描出

された｡

‑ 158‑

0 2 0 0 aS O

5I 0 0 01 0 0

0. 005

l l

Ⅰnterleafleakage(Tongue‑Groove)fTor … 4and10MVx‑rays 妻

1 0MV

. : A

J V

一

一 I . . '. ‑ ‑ . ,

【 I

4MV÷ 一 . .l ●t ● l

I : ' ' : : . . i E Ⅰ I i

■ t ! i i 巨 一 一 L L

‑ 5. 0 0. 0 5. 0

0

図 12 フィルム法によるMLC リーフ間の X線の漏れbアイソセンタ面における空中とフアン ト ム内の比較

以上の結果から､タング ･グ/レ‑ブ形状部分でのX線の漏れは複雑であること､リーフ間の隙間 もややばらつきがあることがそれぞれ判る｡これは､調整等に依存するMLC本体の個体差であ り､

隙間のばらつきに関する相対線量の標準偏差は0.(XX)52 (4MV)及び0.uX)58(10MⅥ であった｡

他方､リーフ ･エン Ⅲ則でのX線漏れはそれほど複雑ではなく､線量勾配 もほぼ リーフ先端のラ ウン ド形状が反映 されている｡単純構造モデルの計算に用いるcutoq‑MLClだ正では､ リーフ ･エン ド及びタング ･グループ側におけるX線の漏れを反映 させ るために実 際の リーフに比較 して､一回 り小 さく設計 されている｡ この場合の設定値は､これ らのX線漏れのデータを参考に決定する｡

Jaw照射野におけるコリメータ散乱係如 W一環 )

Jaw照射野におけるコリメータ散乱係菱和 awJ c)データを取得するために､ファーマ形電離箱

( 0 . 6

cm3) を用い､アイ ソセンタにおけるJaw正方形照射野の空中における線量測定を行った 電離箱 の軸はビーム申し軸 (図 1)に平行にし､電離箱をポ リスチ レン ･ミニフアン トム又は真録 ビル ド ア ップ ･キャップに挿入 した ミニフアン トムの直径は4cm､電離箱は采さ10g/cm2の位置に配置

‑ 159‑

した 他方､真輸 ビル ドア ップ･キャップの厚 さは 1.4g/cm2(4MV;1.19mm)及び 3.5g/cm2(10 MV2.97mm)の ものを用い7㌔ したがって､電離箱の読み値には､事実上混入電刊 坂 映 されてい ないことがわかる｡真鎗 ビル ドア ップ･キャップの直径はそれぞれ､9.6帆 (4MⅥ 及び13.1m (10 MⅥであ り､比較的小 さな照射野での空中出力測定に有効であっ7^㌔

ミニフアン トムを使 用す る際､ ミニフアン トムが完全に照射野に含 まれ るよ うに､Jaw正方形照 射野の辺は､4.5cmか ら40.0cmまで変化 させ た｡他方､真録 ビル ドア ップ･キャップを使用す る際 は､1.0cmか ら12.0cm(4MV)及び1.3cmか ら12.0cm(10MV)まで変化 させた｡よって､4.5cmか ら12cmまでの測定は､ ミニフアン トムと真鎗 ビル ドア ップ･キャップ両方で行われた ことになる｡

これ は､測定値を相互 に比較 し､Sc曲線の接続点に関 して､その妥当性 を調べ るためである｡

; J a w ‑ 畠 c f o r h M V ■ x ‑ r a y ⇒

i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i 苧 苧 宇 苧 ≡ コ コ I ‡ ≡

I i

｣ 巨 ^{C " a e , s c u u T a e ‑ d e T i n i b h a n ‑ o m a n d b r 葦 S S b u i J d u p c a}

‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 至 ^{C a l c u l a ‑}

^{d (}

ⁱ

^{‑ S . U , c e ‑ 壬}

葦 ミ i i

隻

葦 I

10

き 40

S q u a r ef i e l ds i d e( c m)

‑ 160‑