放射線治療 2-1 放射線は患者さんの中でどうやって「線量」になるの？

装置の次は、「患者さんの中で何が起きるか」を見る

装置編では、電子を加速し、X線や電子線を作り、ビームを整えて患者さんへ届けるまでを見てきました。

では、リニアックから出たX線が患者さんの体に入ったあと、すぐに「線量」になるのでしょうか？

答えは、そのままではありません。

X線はまず物質と相互作用し、主に電子へエネルギーを渡します。その電子が周囲の物質を電離・励起しながらエネルギーを失うことで、最終的に物質へエネルギーが与えられます。そこで初めて、吸収線量という考え方につながります。

この流れが、この「放射線物理と線量編」の背骨です。

図を見ながら、もう一段だけ整理する

図の左側では、治療装置から放射線が出ています。しかし、この時点で「患者さんのこの場所に何Gy入った」とはまだ言えません。放射線はエネルギーを運ぶ存在であり、そのエネルギーが物質へどのように渡るかまで見て初めて線量の話になります。

特にX線治療では、X線が体内で相互作用して高速電子を生み、その電子が少し移動しながら周囲を電離・励起します。つまり、X線が相互作用した場所と、実際にエネルギーが吸収される場所は完全には一致しません。 この「少しずれる」という考え方が、後で出てくるカーマやビルドアップを理解するうえで重要です。

装置の出力、患者へ入射する放射線、患者内の吸収線量は、同じものではありません。ここを最初に分けておくと、この先の線量学がかなり整理しやすくなります。

「放射線の量」と「線量」は同じではない

最初に区別しておきたいのが、たくさん放射線が飛んでいることと、物質へ大きな線量が与えられることです。

放射線場そのものを表す量として、粒子フルエンスやエネルギーフルエンスがあります。一方、吸収線量は「物質が単位質量あたりに受け取ったエネルギー」を表します。

つまり、放射線がどれくらい飛んでいるか、その放射線がどれくらいエネルギーを持つか、物質とどのように相互作用するか、生じた電子がどこでエネルギーを失うかを経て、線量が決まります。

「X線がある＝その場所に同じ量の線量が入る」と単純には考えられないのがポイントです。

X線そのものが「線量」なのではありません。X線が物質と相互作用し、二次電子などを介して物質へエネルギーを与えた結果を、吸収線量として表します。

次は、X線が物質に入った瞬間を見る

まずは入口です。X線が水や人体へ入ったとき、原子とどのような反応をするのでしょうか。次章では、光電効果、コンプトン効果、電子対生成を一つずつ整理します。

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