γ線と物質の相互作用II：Compton散乱

🧠 コンプトン散乱Compton scattering コンプトン散乱（Compton scattering）Compton scattering（コンプトン散乱） では光子が電子へ一部のエネルギーを渡し、低エネルギーで別方向へ残るため、信号を生みながら画像の位置情報 positional information 位置情報（positional information） positional information（位置情報） を乱す。¹²

部分エネルギー移動

入射光子は弱く束縛 bound (electron) 束縛（bound (electron)） bound (electron)（束縛） された外殻 outer shell (outer layer) 外殻（outer shell (outer layer)） outer shell (outer layer)（外殻） 電子と相互作用し、反跳電子recoil electron 反跳電子（recoil electron）recoil electron（反跳電子） と散乱光子 scattered photon 散乱光子（scattered photon） scattered photon（散乱光子） を生じる。移したエネルギーは散乱角 scattering angle 散乱角（scattering angle） scattering angle（散乱角） で決まり、光子は消失しない。全吸収となる光電効果photoelectric effect光電効果（photoelectric effect）photoelectric effect（光電効果）との主要な違いである。

電子密度への依存

単位質量unit mass 単位質量（unit mass）unit mass（単位質量） あたりのコンプトン確率は主に電子密度 electron density 電子密度（electron density） electron density（電子密度） へ依存し、原子番号atomic number 原子番号（atomic number）atomic number（原子番号） への強い依存はない。診断X線・γ線gamma radiation γ線（gamma radiation）gamma radiation（γ線） エネルギー域の軟部組織で重要となり、異なる軟部組織間の相互作用差は小さい。

画像と放射線防護

散乱光子scattered photon 散乱光子（scattered photon）scattered photon（散乱光子） が検出器へ入ると、本来の入射位置・方向と異なる計数 counting 計数（counting） counting（計数） として背景を増やし、コントラストcontrast コントラスト（contrast）contrast（コントラスト） を低下させる。コリメーターcollimatorコリメーター（collimator）collimator（コリメーター）、散乱線除去グリッドanti-scatter grid散乱線除去グリッド（anti-scatter grid）anti-scatter grid（散乱線除去グリッド）、エネルギーウィンドウenergy window エネルギーウィンドウ（energy window）energy window（エネルギーウィンドウ） で散乱を抑える。患者から出る散乱線 scattered radiation 散乱線（scattered radiation） scattered radiation（散乱線） は術者被ばく operator exposure 術者被ばく（operator exposure） operator exposure（術者被ばく） の主要因なので、距離・遮蔽shielding遮蔽（shielding）shielding（遮蔽）・時間による防護が必要である。

まとめ

• コンプトン散乱Compton scattering コンプトン散乱（Compton scattering）Compton scattering（コンプトン散乱） では反跳電子 recoil electron 反跳電子（recoil electron） recoil electron（反跳電子） と低エネルギーの散乱光子 scattered photon 散乱光子（scattered photon） scattered photon（散乱光子） が生じる。
• 確率は主に電子密度 electron density 電子密度（electron density） electron density（電子密度） へ依存し、軟部組織で重要である。
• 散乱線scattered radiation 散乱線（scattered radiation）scattered radiation（散乱線） は画像コントラスト contrast コントラスト（contrast） contrast（コントラスト） を下げ、周囲の被ばく源となる。