放射線治療 1-9 一次コリメータはX線の広がりをどう決めるの？
ターゲットから出たＸ線は、どこまで広がっていいの？
第６章では、ターゲットで発生したMVＸ線が前方へ強く広がることを確認しました。
しかし、ターゲットから出たＸ線をそのまま治療ヘッド全体へ広げる必要はありません。
臨床で使わない外側のＸ線は早い段階で遮蔽し、治療ビームとして使う最大の範囲だけを通す必要があります。
その最初の役割を担うのが、一次コリメータ（primary collimator）です。
一次コリメータは動くの？
jawやMLCとは違い、一次コリメータは基本的に固定されたコリメータです。
高密度・高原子番号の遮蔽材料でビーム中心部だけに開口を作り、ターゲットから放射されたＸ線のうち必要な角度範囲を通します。
典型的な構造では、一次コリメータが最大円形照射野を規定し、その後に可動式の二次コリメータで矩形照射野へ絞ります。
図１で重要なのは、一次コリメータが患者ごとの照射野を作っているわけではないことです。
一次コリメータの役割
一次コリメータ：装置として使える最大のＸ線の広がりを固定的に決める
jaw／MLC：その内側で実際の治療照射野を作る
なぜターゲットのすぐ近くで絞るの？
ターゲットは小さな領域からＸ線を放出します。
そこから距離が離れるほど、Ｘ線束は幾何学的に広がっていきます。
したがって、不要な方向へ飛ぶ一次Ｘ線をターゲット近くで遮蔽しておけば、その下流にある治療ヘッド部品や患者周囲へ不要な放射線が広がるのを抑えられます。
一次コリメータは、
使用する最大ビーム角を規定する
治療ヘッド内の不要な一次放射線を遮蔽する
下流のFF、モニタ線量計、jaw、MLCへ入るビーム範囲を制限する
という意味を持っています。
「一次」と「二次」は何を意味しているの？
ここでいう一次・二次は、重要度の順位ではありません。
ターゲットから患者方向へ見たとき、
最初にビームを大きく制限する固定コリメータが一次コリメータ
その後に照射野サイズを調整する可動コリメータが二次コリメータ
という位置づけです。
一般的な説明では、二次コリメータとして２対４枚の独立jawが挙げられます。
さらにその下流または組み込まれた位置にMLCがあり、腫瘍形状に合わせて細かくビームを整えます。
ただし、実際の治療ヘッド構成はメーカーごとに違います。
特にElekta Agilityでは、従来型の「X jaw＋Y jaw＋MLC」という構造とは異なり、MLCとdiaphragmが役割を分担します。これは次章で詳しく扱います。
一次コリメータだけで40 × 40 cm²を作っているの？
そうではありません。
典型的構成では、一次コリメータで最大円形ビームを作ったあと、独立jawによって最大40 × 40 cm²程度の矩形照射野を形成します。
つまり、40 × 40 cm²という数値をそのまま「一次コリメータの開口サイズ」と覚えるのは適切ではありません。
照射野サイズは通常、アイソセンタ面に投影された大きさとして扱われます。
実際の一次コリメータの物理的な穴は治療ヘッド内にあり、その寸法そのものが40 cmあるわけではありません。
実寸とアイソセンタ投影を混同しない
リニアックで「リーフ幅5 mm」「照射野40 cm」といった数値は、アイソセンタ面へ投影した値として示されることが多くあります。
一次コリメータとFFは、どちらが上流？
装置編では役割ごとに章を分けているため、記事の順番と治療ヘッド内の物理的な並びは完全には一致しません。
典型的なＸ線モードでは、
ターゲット → 一次コリメータ → 平坦化フィルタ → モニタ線量計 → 二次コリメータ
という流れで説明されます。
FFFでは通常の平坦化フィルタを用いませんが、一次コリメータの役割そのものがなくなるわけではありません。
電子線モードでは一次コリメータはどうなる？
電子線モードでは、Ｘ線モードと同じように一次コリメータを使うとは限りません。
Elektaの電子線モードでは、primary collimatorはopen positionを使用します。
電子線では、その後の散乱箔、上流コリメーション、電子線アプリケータなどを組み合わせて臨床照射野を作ります。
ここでも重要なのは、同じ名前の部品でも、Ｘ線モードと電子線モードで使われ方が変わり得るということです。
一次コリメータを一言で説明すると
一次コリメータは、
ターゲットから出たＸ線のうち、装置として使用する最大角度範囲を固定的に切り出す部品
です。
患者ごとの照射野を作るjawやMLCと区別できれば十分です。
次は、動くコリメータへ
一次コリメータで最大範囲を決めたＸ線を、実際の治療照射野へ絞るのがjaw（secondary collimator）です。
次は、「jawは、どうやって照射野をつくるの？」を見ていきます。
