線量測定の基礎概念

🧠 全体像：線量測定 dosimetry 線量測定（dosimetry） dosimetry（線量測定） は「どの放射線が、どこへ、どれだけエネルギーを与えたか」を定量化する。吸収線量absorbed dose 吸収線量（absorbed dose）absorbed dose（吸収線量） Gy、物質中の相互作用、深部線量分布、線源からの距離を結び付けて理解する。

放射線の分類と単位

吸収線量absorbed dose 吸収線量（absorbed dose）absorbed dose（吸収線量） の単位はgray（Gy）で、1 Gy = 1 J/kg である。放射能activity 放射能（activity）activity（放射能） の単位はベクレル becquerel ベクレル（becquerel） becquerel（ベクレル） （Bq）で、1 Bq = 1 decay/s。両者は同じ量ではない。臨床ビームの基準線量測定 dosimetry 線量測定（dosimetry） dosimetry（線量測定） は、吸収線量absorbed dose 吸収線量（absorbed dose）absorbed dose（吸収線量） 水標準へトレーサブルな電離箱校正 proofreading 校正（proofreading） proofreading（校正） とビーム品質補正に基づく。¹

photonと物質の相互作用

flowchart TD
  A["入射photon"] --> B{"エネルギーと物質の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='atomic number'>原子番号</span>"}
  B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='photoelectric effect'>光電効果</span><br>photon消失＋光電子"]
  B --> D["Compton散乱<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='recoil'>反跳</span>電子＋散乱photon"]
  B --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pair production'>電子対生成</span><br>電子＋<span class='jp-term jp-term-diagram' title='positron'>陽電子</span>"]
  C --> F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='secondary electrons'>二次電子</span>が電離・励起"]
  D --> F
  E --> F

減弱

狭い単一エネルギーphoton beamでは I(x) = I₀e^{-μx} と表せる。μ は線減弱係数 linear attenuation coefficient線減弱係数（linear attenuation coefficient） linear attenuation coefficient（線減弱係数）、半価層half-value layer, HVL 半価層（half-value layer, HVL）half-value layer, HVL（半価層） は強度を半分にする厚さである。散乱を含む患者内線量はこの単純式だけでは記述できない。

外部照射の深部線量

• megavoltage photonは表面直下にbuild-up領域をもち、最大線量深dmax 最大線量深（dmax）dmax（最大線量深） が皮膚より深くなるためskin-sparingが得られる。ただし表面線量は照射野 irradiation field照射野（irradiation field） irradiation field（照射野）、入射角angle of incidence入射角（angle of incidence）angle of incidence（入射角）、電子汚染、固定具・bolusなどにも依存する。
• 高エネルギーほど深部到達性は増すが、中性子生成neutron production 中性子生成（neutron production）neutron production（中性子生成） や臓器線量など別の考慮も必要で、単純に高いほどよいわけではない。
• 電子線electron beam 電子線（electron beam）electron beam（電子線） は有限の飛程 range (of radiation in matter) 飛程（range (of radiation in matter)） range (of radiation in matter)（飛程） をもち、表在病変に適する。深部で線量が急減する。
• multi-leaf collimator（MLC）で照射野 irradiation field 照射野（irradiation field） irradiation field（照射野） 形状・強度を制御する。

小線源治療の線量

点線源近似point source approximation 点線源近似（point source approximation）point source approximation（点線源近似） では距離 r の線量率 dose rate 線量率（dose rate） dose rate（線量率） は逆二乗則 inverse-square law 逆二乗則（inverse-square law） inverse-square law（逆二乗則） に従い、おおむね 1/r² で低下する。臨床のTG-43形式では空気カーマ強度、線量率dose rate 線量率（dose rate）dose rate（線量率） 定数、radial dose function、anisotropy functionを用い、単純な逆二乗則 inverse-square law 逆二乗則（inverse-square law） inverse-square law（逆二乗則） だけでは計算しない。さらに組織不均質、アプリケーターapplicatorアプリケーター（applicator）applicator（アプリケーター）、遮蔽shield 遮蔽（shield）shield（遮蔽） を扱うモデルベース計算法が必要な場面もある。²

まとめ

• Gyは吸収エネルギー、Bqは壊変 (radioactive) decay 壊変（(radioactive) decay） (radioactive) decay（壊変） 率であり区別する。
• photon相互作用はエネルギーと物質に依存し、二次電子secondary electrons 二次電子（secondary electrons）secondary electrons（二次電子） が線量を与える。
• 外部照射external beam radiation therapy, EBRT 外部照射（external beam radiation therapy, EBRT）external beam radiation therapy, EBRT（外部照射） ではbuild-upと深部線量、小線源では距離と線源特性が線量分布の鍵となる。