放射線治療 2-15 電子線はどこまで届くの？

電子線は「深くなるほどゆっくり減る」形ではない

電子線もPDDで深部線量を表しますが、X線とは曲線の形が大きく異なります。

電子は物質中で多重散乱を受けながらエネルギーを失い、有限の飛程を持ちます。

そのため電子線PDDは、表面近くから比較的高い線量を持ち、ある深さから急激に低下します。

電子線はX線より「終わり」が見えやすい

X線では深くなるにつれて線量がゆるやかに低下しますが、電子線ではある深さから急に線量が落ちます。これは電子が物質中で連続的にエネルギーを失い、有限の飛程を持つためです。

ただし電子は直線的に止まるわけではなく、多重散乱によって方向を変えながら進みます。そのため同じ初期エネルギーを持つ電子でも到達深さには幅があり、PDD曲線も完全な垂直落下にはなりません。また深部には制動放射によるX線成分が残るため、線量が完全に0になるわけでもありません。

R100｜最大線量付近

電子線の最大線量深はdmax（またはzmax）と表し、電子線のPDDデータではR100と表記されることもあります。

ただし、電子線ではエネルギーや照射野によって曲線形状が変わるため、「公称エネルギーだけでR100が一意に決まる」とは考えません。

R90｜治療域の目安

R90は、dmaxより深い側でPDDが90%になる深さです。

R90は、電子線治療における治療域（therapeutic range）の目安として用いられます。

教育的な近似として、公称電子エネルギーEをMeV、深さをcm of waterとすると、

という関係が使われます。

たとえば12 MeVなら、R90は約3 cmが目安です。

これはあくまで近似であり、臨床では実測したdepth dose dataを用います。

R50｜電子線の線質指標

R50は、dmaxより深い側で吸収線量が最大値の50%になる深さです。

電子線線量測定では、R50を線質指標（beam quality index）として用います。

十分に広い電子線ビームに対する経験式として、

と近似できます。標準測定ではR50を質量厚さg/cm²で表し、右辺から得られる平均入射電子エネルギーはMeVです。水中では密度が約1 g/cm³なので、数値上はcmで表した深さとほぼ対応します。この関係は近似式であり、個々の臨床ビームのエネルギースペクトルを一意に表すものではありません。

ただし現在の線量測定プロトコルでは、エネルギーへ変換してから使うより、R50そのものを線質指標として使う考え方が基本です。

Rp｜実用飛程

Rp（practical range）は、電子線PDD曲線の急峻に低下する部分を外挿し、制動放射tailの背景と交わる位置などから求める実用的な飛程指標です。

電子がどこまで到達するかを見る指標ですが、Rpより深部でも線量が完全な0にはなりません。

リニアック内部や照射経路、水中などで生じる制動放射によるX線混入（bremsstrahlung contamination）が、深部の尾部（tail）として残ります。

PDIとPDDは同じではない

電子線を電離箱で深さごとに測定すると、直接得られるのは電離量です。これを相対化した曲線が深部電離量百分率（percentage depth ionization：PDI）です。

電子エネルギーは深さによって変化するため、水/空気の阻止能比も関係します。

そのため、電離量曲線をそのまま吸収線量曲線とみなさず、適切な変換によってPDDを求めます。

電離量曲線から吸収線量曲線へ変換する際には、深さに応じた水／空気の阻止能比などを考慮します。この実際の測定手順や補正は次の「線量測定・MU編」で扱う方が理解しやすいため、ここでは、

PDI＝必要な補正を施した電離量の相対曲線

PDD＝吸収線量の相対曲線

という違いを押さえます。

X線と電子線を比較する

電子線は「エネルギーが高いほど深く届く」だけで終わらせない

R90＝治療域、R50＝線質、Rp＝実用飛程という役割の違いまで説明できるようにします。

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