放射線治療 2-5 放射線がたくさん飛んでいれば線量も大きいの？
まず放射線場を表す量としてフルエンスを理解し、そのあと第6章・第7章で「物質が受け「放射線が多い」を、まず数で表してみる
ここまで、X線や電子が物質の中でどのように動くかを見てきました。
次に必要なのは、その場所にどれくらいの放射線が存在するのかを表す考え方です。
ここで登場するのがフルエンス（fluence）です。
「数える量」と「受け取る量」を分ける
図の左側は、放射線がどれくらい存在するかという放射線場側の情報です。一方、右側の吸収線量は、物質が実際にどれくらいエネルギーを受け取ったかという物質側の結果です。
たとえば、同じ数の光子が通っていても、1個あたりのエネルギーが違えば運ばれるエネルギーは変わります。さらに、同じエネルギーの光子でも、通過する物質が異なれば相互作用の起こりやすさが変わります。したがって「光子の数が2倍だから、どんな条件でも線量が2倍」とは一般化できません。
粒子フルエンス｜何個の粒子が通ったか
粒子フルエンスΦは、厳密には小さな球へ入射する粒子数dNを、その球の断面積dAで割った量として定義されます。球を使うことで、粒子の入射角度に依存しない量として扱えます。
単位はm⁻²です。学び始めの段階では「単位面積あたりに、どれだけの粒子が入射するかを表す量」と捉えると整理しやすいです。厳密なフルエンスは、微小な球へ入射する粒子数をその球の断面積で割って定義します。平面を横切る粒子数を面積で割る平面フルエンス（planar fluence）とは区別します。
たとえば、平行な光子ビームが面へ垂直に入射する単純な条件で、同じ面積に100個の光子が入射する場合と200個が入射する場合を比べれば、後者の粒子フルエンスは2倍です。
エネルギーフルエンス｜何個ではなく「どれだけのエネルギーを運んでいるか」
粒子数だけでは、放射線場を十分に表せないことがあります。
同じ100個の光子でも、1個あたりのエネルギーが違えば、運んでいる総エネルギーは変わるからです。
そこで使うのがエネルギーフルエンスΨです。
厳密には、球へ入射する放射エネルギーdEを断面積dAで割って、
と定義します。単位はJ/m²です。
たとえば、100個の1 MeV光子と100個の6 MeV光子を考えると、粒子フルエンスは同じでも、エネルギーフルエンスは同じではありません。
粒子フルエンス＝「何個くらい通っている？」
エネルギーフルエンス＝「どれくらいのエネルギーを運んでいる？」
フルエンスが2倍なら、線量も必ず2倍？
条件が同じで、放射線のエネルギースペクトルや物質との相互作用条件が変わらなければ、フルエンスが増えることで線量も増える方向になります。
しかし、一般にはフルエンスと吸収線量は同じ物理量ではありません。
線量になるまでには、
放射線がエネルギーを運ぶ
物質と相互作用する
荷電粒子へエネルギーが移る
荷電粒子が物質へエネルギーを与える
という段階があります。
したがって、異なるエネルギーや異なる物質を比較するとき、「粒子数が同じだから線量も同じ」とは言えません。
MLCとfluenceがつながる
装置編では、MLCがIMRTやVMATでビーム内の強度分布を時間的に変えることを学びました。
ここでいうフルエンス変調（fluence modulation）は、患者へ向かうビームの位置ごとのフルエンスを変化させ、最終的な線量分布を作り分ける考え方につながります。
ただし、TPS上のフルエンスマップと患者内の吸収線量分布は同じものではありません。
ビームが患者へ入ったあとには、相互作用と散乱が起こるからです。
「強度」という言葉は、何を指しているか確認する
日常会話では「ビーム強度が高い」という言い方をすることがあります。
しかし物理学では、粒子フルエンス、エネルギーフルエンス、フルエンス率、線量率など、それぞれ別の量があります。
勉強するときは「強い・弱い」で終わらず、
何を数えているのか、単位は何か
を確認する習慣をつけると整理しやすくなります。
この章で持ち帰ること
フルエンスは放射線場を表す量であり、吸収線量そのものではありません。「放射線が運ぶ側」と「物質が受け取る側」を分けて考えます。
次は、いよいよGyを定義する
放射線がどれくらい飛んでいるかを表せるようになりました。
次章では、「物質が実際にどれだけエネルギーを受け取ったか」を表す吸収線量とGyを整理します。
