放射線治療 2-7 カーマと吸収線量は何が違うの？
カーマは「吸収されたエネルギー」ではない
吸収線量を理解したあとに、混同しやすい量がカーマ（kerma）です。
カーマは、光子や中性子のような非荷電粒子によって単位質量中に解放された荷電粒子の初期運動エネルギーの総和の期待値です。X線の場合は、光子から二次電子などへ移された初期運動エネルギーを表す量と考えると理解しやすくなります。
単位は吸収線量と同じGyです。
しかし、同じ単位だから同じ量というわけではありません。
なぜわざわざカーマを考えるのか
X線は電荷を持たないため、物質へエネルギーを与える過程を考えるとき、まずX線から電子へエネルギーが移る段階と、その電子が物質へエネルギーを付与する段階に分けると理解しやすくなります。
下図の左側がカーマ、右側が吸収線量です。両方とも単位はGyですが、見ている場所とタイミングが違います。電子が有限の距離を移動するため、X線から電子へエネルギーが渡された場所と、電子がエネルギーを失った場所は完全には一致しません。
この違いを理解すると、患者表面付近でカーマと吸収線量が一致しにくい理由や、ビルドアップが起こる理由が自然につながります。
X線ではエネルギー移動が二段階ある
X線の場合を流れで見ると整理しやすくなります。
カーマ＝光子から荷電粒子へ渡した段階
吸収線量＝荷電粒子などから物質へ実際に付与された段階
です。
電子はその場で止まらない
カーマと吸収線量が常に同じにならない最大の理由は、二次電子に有限の飛程があることです。
ある場所で光子からエネルギーを受け取った電子が、別の場所まで移動してからエネルギーを失うことがあります。
つまり、
「ここで電子へ渡されたエネルギー」と
「ここで物質へ吸収されたエネルギー」
は、空間的にずれることがあります。
衝突カーマと放射カーマ
全カーマKは概念的に、
と分けられます。
衝突カーマ（collision kerma）：二次荷電粒子が電離・励起などの衝突過程で物質へエネルギーを与える側につながる成分
放射カーマ（radiative kerma）：二次荷電粒子が制動放射などとして放射エネルギーを失う側につながる成分
吸収線量との関係を考えるとき、特に重要なのが衝突カーマです。
荷電粒子平衡が成立するとどうなる？
ある微小領域について、入ってくる荷電粒子が運ぶエネルギーと出ていく荷電粒子が運ぶエネルギーがつり合う状態を荷電粒子平衡（charged particle equilibrium：CPE）と呼びます。
理想的なCPEが成立する条件では、吸収線量Dは衝突カーマKcolに等しくなります。
しかし患者表面付近では、外側から入ってくる二次電子が十分ではないため、
理想的な荷電粒子平衡は成立していません。
深さとともに二次電子が増え、線量が上昇していきます。
この現象が次章のビルドアップです。
「区別すること」
カーマ：非荷電粒子によって解放された荷電粒子の初期運動エネルギー／質量
吸収線量：物質へ「付与された」エネルギー／質量
次は、ビルドアップをこの考え方で説明する
「高エネルギーX線なのに、なぜ皮膚表面が最大線量ではないのか？」
次章では、この疑問をカーマと二次電子の流れから説明します。
