放射線治療 2-8 なぜX線は皮膚表面より少し深いところで線量が最大になるの？
高エネルギーX線は、表面で最大線量にならない
MV X線の深部線量曲線を見ると、患者表面から少し深くなるまで線量が増え、ある深さで最大になります。
この表面から最大線量深までの領域をビルドアップ領域（build-up region）と呼びます。
「X線は深くなるほど減弱するのに、なぜ最初は線量が増えるの？」という疑問が、この章のテーマです。
表面では、二次電子がまだ十分にそろっていない
X線が患者へ入ると、相互作用によって高速の二次電子が作られます。
表面付近では、上流側に物質がほとんどないため、外側から入ってくる二次電子が十分ではありません。
一方、少し深くなると、手前で発生した二次電子もその位置へ到達するようになります。
その結果、
深さが増す → その場所へ入ってくる二次電子が増える → 吸収線量が増える
というビルドアップが生じます。
表面線量が「ゼロ」になるわけではない
図では、表面では二次電子の流入がまだ少なく、少し深い位置で電子の流れが増えるため線量が上昇する様子を示しています。ただし、患者表面にも線量は存在します。装置ヘッドや空気中で生じた電子、表面近くで生じた二次電子などが寄与するためです。
したがって、皮膚温存効果は「皮膚に線量が入らない」という意味ではありません。最大線量が表面より深いところにあるため、相対的に表面線量が低くなるという特徴です。ボーラスを置いたり、表面までに固定具などの物質が存在したりすると、この関係は変わります。
dmaxを超えると、なぜ線量が下がる？
深くなるほど二次電子の流れは整っていきますが、同時に一次光子は減弱していきます。
ビルドアップ領域では荷電粒子平衡は成立していません。最大線量深付近では、二次電子のビルドアップと光子フルエンスの減少の影響がつり合う状態に近づき、その先では光子フルエンスの減少が優位になるため吸収線量も低下します。減弱していく高エネルギーX線ビームでは、最大線量深より深い領域を真の荷電粒子平衡ではなく過渡的荷電粒子平衡（transient charged particle equilibrium：TCPE）として扱い、吸収線量は衝突カーマにほぼ比例します。
エネルギーが高いほどdmaxは深くなる
一般にMV X線では、ビームエネルギーが高いほど二次電子の飛程が長くなるため、dmaxは深くなる傾向があります。
教科書的な代表値として、5×5 cm²の照射野では、
これは代表値であり、実際の装置・照射野・測定条件によって異なります。
皮膚温存効果（skin-sparing effect）
MV X線では、最大線量が表面より深い位置になるため、表面線量が最大線量より低くなる皮膚温存効果（skin-sparing effect）が得られます。
10×10 cm²照射野の教科書的な代表例では、表面線量は最大線量に対してCo-60で約30%、6 MV X線で約15%、18 MV X線で約10%です。これらは測定法や装置条件によって変わる代表値であり、個々の装置にそのまま当てはめる値ではありません。
ただし実際の表面線量は、照射野、入射角、固定具、ボーラス、患者表面までの物質、装置ヘッドや空気からの電子汚染などでも変わります。
特にボーラスを置くと、ビルドアップ相当の物質を患者表面の手前へ追加するため、表面線量を高める方向に働きます。
因果関係で覚える
高エネルギーX線 → 二次電子に飛程がある → 表面では荷電粒子平衡が成立しない → 深さとともに二次電子の寄与が増える → ビルドアップ → 最大線量深 → その後は光子フルエンスの減少が優位
次は、深さではなく「距離」を変える
ここまでは患者内での深さを見てきました。
次章では、線源から離れるだけで放射線の強さが変わる逆二乗則を整理します。
