放射線治療 2-6 1 Gyってそもそも何を表しているの？
1 Gyは「放射線の個数」ではない
放射線治療では、60 Gy、70 Gy、2 Gy/fractionなど、Gyという単位を毎日のように使います。
では、1 Gyとは何を1と数えているのでしょうか。
吸収線量は、放射線によって物質へ与えられた平均エネルギーを、その物質の質量で割った量です。
Dが吸収線量、ε̄が物質へ与えられた平均エネルギー、mが質量です。
同じエネルギーでも、質量が違えば線量は変わる
吸収線量はエネルギーだけではなく、そのエネルギーを受け取った質量も含めて考えます。たとえば1 kgの物質に2 Jが付与されれば平均吸収線量は2 Gyです。一方、0.5 kgの物質に1 Jが付与された場合も2 Gyになります。
この考え方から分かるように、Gyは「装置が何ジュール出したか」を示す単位ではありません。ある場所の物質が、単位質量あたりどれだけエネルギーを受け取ったかを表します。実際の患者内では場所によって線量が異なるため、TPSの線量分布も空間ごとの吸収線量として表示されます。
1 Gy＝1 J/kg
吸収線量のSI単位がgray（Gy）です。
つまり、1 kgの物質に平均1 Jのエネルギーが付与されたとき、その吸収線量は1 Gyです。
数字だけ見ると意外に小さなエネルギーですが、放射線は原子・分子レベルで電離や励起を起こすため、生体への影響を考えるうえで重要な量になります。
たとえば、ある1 kgの領域へ均一に2 Jが付与されたと仮定すれば、平均吸収線量は2 Gyです。
ただし実際の治療では、患者全体へ均一にエネルギーが入るわけではありません。線量は場所ごとに異なる局所的な量として考えます。
「入射したエネルギー」と「吸収されたエネルギー」は違う
物質の中へエネルギーが入ってきても、そのすべてがその場所に吸収されるとは限りません。
光子が通過して外へ出ることもあれば、散乱光子が別の場所へエネルギーを運ぶこともあります。生じた電子も有限の距離を移動します。
吸収線量で見るのは、
最終的にその質量要素へどれだけのエネルギーが付与されたか
です。
これが、次章で扱うカーマとの違いにつながります。
GyとSvを混ぜない
GyとSvが同じ「放射線の単位」に見えやすいところです。
Gy：吸収線量。物質へ付与されたエネルギー／質量
Sv：等価線量・実効線量など、放射線防護で用いる量
放射線治療で処方線量や標的・正常組織の線量を扱うとき、基本となる単位はGyです。
一方、職業被ばくや公衆被ばくの防護ではSvが登場します。
どちらも単位の次元はJ/kgですが、表している物理的・防護的意味が違います。
吸収線量は平均的な物理量として定義される
放射線による個々の相互作用は確率的に起こりますが、吸収線量は微小な質量要素に付与されたエネルギーの平均値として扱う非確率的な量です。
臨床でTPSに表示される線量分布も、個々の原子で何が起きたかを見るのではなく、有限の体積や質量に対して平均化した量として扱っています。
そのまま覚える
1 Gy = 1 J/kg
吸収線量は「単位質量あたりに物質へ付与されたエネルギー」です。
次は、「渡した」と「受け取った」を分ける
X線では、光子から電子へエネルギーが移り、その電子がさらに物質へエネルギーを与えます。
この二段階を分けて考えるために、次章ではカーマ（kerma）を学びます。
