基礎講座標準計測法 12 への移行による X 線の校正深吸収線量計測福井大学医学部附属病院木下尚紀 1. 目的 2012 年 9 月, 水中での電離箱校正および線質変換係数の見直しに対応した水吸収線量計測プロトコルである標準計測法 12 が発刊された 1). 従来の標準計測プロトコルである標準測

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まいかいまいだ
4 years ago
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1 基礎講座標準計測法 12 への移行による X 線の校正深吸収線量計測福井大学医学部附属病院木下尚紀 1. 目的 2012 年 9 月, 水中での電離箱校正および線質変換係数の見直しに対応した水吸収線量計測プロトコルである標準計測法 12 が発刊された 1). 従来の標準計測プロトコルである標準測定法 01 と標準計測法 12 では電離箱校正の手法の違いや線質変換係数の違いにより校正深吸収線量に差が生じることが予想される 2,3). 今回, 従来の標準計測プロトコルである標準測定法 01 からの変更点である水吸収線量校正定数および線質変換係数を中心に説明し, 最終的に標準計測法 12 に準じた校正深吸収線量が標準測定法 01 と比較し, どの程度変化したかを解説した. 2. 標準計測法 12 による X 線の校正深吸収線量計測標準計測法 12 の使用機器および校正深吸収線量計測方法は, 標準測定法 01 に準じた方法と同様であり変更点はない. 校正深 10 cm にファーマ形電離箱の幾何学的中心を合わせ, 気温気圧補正係数, イオン再結合補正係数, 極性効果補正係数を補正した後の表示値に水吸収線量校正定数および線質変換係数を乗ずることで校正深吸収線量を得る基本的な式は標準測定法 01 同様である. また標準測定法 01 で X 線の線質指標であった TPR20,10 も変更はなく, TPR2 0,10 に即して線質変換係数を求める方法も従来同様である. しかし目的で述べたように電離箱線量計の校正方法の変更による水吸収線量校正定数 ( N D,w,Q0 ) の変化や線質変換係数 ( k Q,Q0 ) の見直しにより, その 2 つの値は, 標準測定法 01 と異なることが考えられる. したがって標準計測法 12 における校正深吸収線量計測は従来の計測方法や校正深算出式に変更点はないが, N D,w,Q0 および k Q,Q0 自体の値が異なるので注意が必要である. 3. 水吸収線量校正定数 N D,w,Q0 N D,w,Q0 は, 校正深吸収線量計測における校正深で計測した電離箱の表示値に乗ずることで基準線質 (Q0) における水吸収線量に変換する定数である. 既知の基準線質における水吸収線量場に電離箱線量計を設置し, その表示値 M(rdg: 読み取り値 ) に校正定数 X を乗ずることで既知の水吸収線量 Dw(Gy) となる. D w, = M X (1) ここで X が標準計測法 12 の水吸収線量校正定数 N D,w,Q0 (Gy/rdg) となる. したがって N D,w,Q0 は次のように定義される. N D,w,Q0 = D w (2) M

2 では既知の水吸収線量はどこに存在するのか. 各国の国家標準線量の体系の模式図を Fig. 1 に示す. 各国の大本となる既知の線量場が一次線量標準機関 (PSDL) に存在する. その下にあるのが二次線量標準機関 (SSDL) となる. そして我々, ユーザは SSDL の下に存在する. PSDL と SSDL および SSDL とユーザそれぞれを結びつけるために, 下位の所有する電離箱線量計は上位の線量場によって校正される. 電離箱線量計の校正で得られる校正定数が N D,w,Q0 となる. ユーザは電離箱線量計の校正によって得た N D,w,Q0 を用いて吸収線量を計測することでユーザ間同士の線量の同等性が計られる. PSDL が全てのユーザの線量計を校正することは現実的に難しい. したがって PSDL とユーザ間の仲介として SSDL が必要となる. したがってユーザの電離箱線量計の校正は, SSDL における水吸収線量場において行われる. 本邦における PSDL および SSDL は, 産業技術総合研究所 ( 産総研 ), 医用原子力研究振興財団にあたる. PSDL は定期的に水吸収線量場の確認のため国際度量衡局 (BIPM) と線量の比較をすることで BIPM および間接的に各国との線量比較を行うことで水吸収線量の正確さを確認している. またユーザおよび SSDL は定期的に電離箱線量計を上位の機関で校正することで正確な水吸収線量を担保する. 標準測定法 01 においては Fig. 1 の PSDL, SSDL およびユーザの関係は標準計測法 12 と同様であるが既知の線量場は照射線量場であり, その照射線量場において電離箱線量計の校正が行われ Nc を得る. 標準測定法 01 における N D,w,Q0 はコバルト校正定数 Nc と校正定数比 kd,x の積から求まる. 水中での電離箱線量計の校正で得た N D,w,Q0 と Nc kd,x の差については水中での電離箱線量計の校正が始まってからの 6 ヵ月間のデータから公表された. 種々の電離箱線量計において公表されており, 一例として多くのユーザが使用するファーマ形電離箱線量計 PTW では Nc kd,x に対する N D,w,Q0 の差が-0.64% であった 4). Fig. 1 国家標準線量の体系の模式図

3 4. 線質変換係数 k Q,Q0 k Q,Q0 は基準線質 ( 60 Coγ 線 ) の吸収線量からユーザ線質の吸収線量に変換する係数である. 標準測定法 01 から標準計測法 12 で k Q,Q0 は以下のように変化した. 擾乱補正係数の値を更新した結果, k Q,Q0 の値が変化した. 防浸鞘の有無に関わらず同じの k Q,Q0 から導出するようになった. Fig. 2 に PTW における標準測定法 01 および標準計測法 12 の線質変換係数を示す. 標準測定法 01 および標準計測法 12 における平均制限質量衝突阻止能比は同じとなる. 一方, 線質変換係数における基準線質の擾乱補正係数と X 線における擾乱補正係数の算出方法が更新した結果 k Q,Q0 が変化した. 主に標準測定法 01 から標準計測法 12 で変位補正係数 (Pdis) の違いが大きく, Johanson らの式から Wang らの式で算出することですべての電離箱で k Q,Q0 が変化した. その結果, X 線のエネルキーが大きいほど標準測定法 01 の線質変換係数に対して標準計測法 12 の線質変換係数は, 小さい値を示すこととなる. 当院においても標準測定法 01 に対する標準計測法 12 の線質変換係数の差は 6 MVX 線では約 0.15%, 10 MVX 線では約 0.30% となった. 標準測定法 01 における k Q,Q0 の値が防浸鞘 1 mm, 0.5 mm, 無しでそれぞれに対して値が与えられていた. 一方, 標準計測法 12 では各電離箱に対して防浸鞘の有無に関わらず同一の値を与えるようになった. 標準計測法 12 では防浸鞘の使用の有無両方に対応するために, ユーザ線質においてホリメタクリル酸メチル樹脂 (polymethyl methacrylate: PMMA) の防浸鞘 0.3 mm 相当の壁補正係数 (Pwall) を採用した値となった. そこで PTW における防浸鞘の有無に即した Pwallおよび防浸鞘 0.3 mmの Pwall を標準計測法 12 に準じてそれぞれ算出し, 防浸鞘の有無による Pwall の差を比較した. その結果 Fig. 2 PTW における標準測定法 01 および標準計測法 12 の X 線の線質変換係数

4 6 MV および 10 MV X 線における防浸鞘 1 mmの Pwa ll に対する防浸鞘 0.3 mmの Pwa ll の差は 0.027, 0.061% となった. また 6 MV および 10 MV X 線における防浸鞘無しの Pwall に対する防浸鞘 0.3 mmの Pwall の差は 0.022%, 0.043% と変化はするが小さな差となり標準計測法 12 における防浸鞘の有無に関わらず k Q,Q0 を統一したことは実務上問題とならないと結果からも妥当と考える 5). 標準測定法 01 および標準計測法 12 における平均制限質量衝突阻止能比は同じとなる. 標準計測法 12 における線質変換係数の変化は擾乱補正係数の中の Pdis の見直しが主たる要因である. 5. 標準計測法 12 への移行による校正深水吸収線量の変化 Fig. 3 に当院における標準計測法 12 への移行による校正深水吸収線量の変化を示す 3). 標準測定法 01 に準じた校正深吸収線量に対する標準計測法 12 に準じた校正深吸収線量の差は,6 MVX 線では約 0.80%,10 MVX 線では約 1.0% となった. 標準測定法 01 と標準計測法 12 で異なる校正深吸収線量となったのは, N D,w,Q0 および k Q,Q0 の値に差が生じたためであり, また 10 MVX 線における校正深吸収線量でより大きな差を示したのは標準計測法 12 での k Q,Q0 が高いエネルキーほど標準測定法 01 の k Q,Q0 と大きな差がみられたためである. 標準計測法 12 は, X 線における校正深水吸収線量計測の各過程の不確かさを合成した相対合成標準不確かさが, 標準測定法 01 から標準計測法 12 で 2.0% から 1.5% へ減少すると報告している. したがってユーザは標準計測法 12 へ移行することで計測によって得られた校正深吸収線量の値の信頼性が上昇することになる. その要因として標準計測法 12 では, 水中にて直接電離箱の水吸収線量校正定数を得られるためである 1). ここで不確かさとは得られた値に対してどの程度ばらつきの範囲内に真の値があるかを示すものである. すなわち標準計測法 12 における校正深吸収線量は相対合成標準不確かさ 1.5% と見積もられるので, 計測して得た校正深吸収線量はその値から ±1.5% の幅の範囲内で真の値が 68% の確率で存在する. Fig. 3 当院における標準計測法 12 への移行による校正深吸収線量

5 6. 標準計測の最近の話題標準計測法 12 が発刊されて以降 X 線におけるいくつかの標準計測に関する話題を以下に示す. 産総研において医療用直線加速器を用いた高エネルキー X 線の水吸収線量標準の開発 6) これは不確かさの大きい線質変換係数を用いずに計測を行い校正深吸収線量の不確かさの低減をはかるねらいがある. すなわちユーザ線質 Q に対する水吸収線量校正定数 ( N D,w,Q ) を医療用直線加速器上で電離箱線量計の校正を行う. しかしながら, 現在産総研において国内の校正をすべて処理することができない. 電位計と電離箱の分離校正現在はまだ行われていないが, 準備が進められており近い将来電位計単独での校正が行われる予定である. このことで電離箱と電位計の自由な組み合わせで計測ができるメリットがある. 米国医学物理学会 (AAPM) における線質変換係数の見直し 7) AAPM においては 1999 年に発行されたタスクグループレホート (TG)51 が標準計測に関するプロトコルの報告であった.AAPM TG-51 における線質変換係数は半経験式であったが, AAPM では 2014 年に Muir らの直接にモンテカルロ計算により求めた線質変換係数 8) に更新した. AAPM の標準計測は世界を代表するプロトコルであり今後各国における線質変換係数に影響を与えると予想ができる. 7. まとめ標準計測法 12 への移行による校正深吸収線量計測について解説した. 基本的にユーザは標準測定法 01 からの計測手順に変化はない. ユーザは医用原子力研究振興財団にて水中校正にて得た N D,w,Q0 および標準計測法 12 の k Q,Q0 を取り入れて標準計測法 12 を実践するだけで得られた校正深吸収線量の信頼性が上昇する. しかし標準計測法 12 を移行することで校正深吸収線量の値の変化が現在までの報告で予想されるので, 各施設で校正深吸収線量の変化を把握することが大事である. そして N D,w,Q0 および k Q,Q0 が変化するため計測シートの確認やスタッフ間でよく協議を行い標準計測法 12 へ移行するとが大事であると考えられる. 謝辞今回, かたろう会で発表する機会を与えて頂きました太田代表をはじめ世話人の皆様ありがとうございました. また本発表のアドバイスを頂きました都島放射線科クリニックの辰己様ありがとうございました. そして発表スライドの一部にわかば会のスライドを使用しました. 資料を提供して頂いたわかば会スタッフの皆様ありがとうございました.

6 参考文献 1) 日本医学物理学会編. 外部放射線治療における水吸収線量の標準計測法 ( 標準計測法 12). 東京 : 通商産業研究社, ) 日本医学物理学会編. 外部放射線治療における吸収線量の標準測定法 ( 標準測定法 01). 東京 : 通商産業研究社, ) 木下尚紀, 武村哲浩, 西本康宏, 他 : 標準測定法 01 から標準計測法 12 への移行による X 線における水吸収線量の比較検討. 日本放射線技術学会誌,69(3),284,(2013). 4) 齋藤秀敏 : 外部放射線治療のための水吸収線量標準計測法の概略. 日本医学物理学会誌,33 (4),284,(2013). 5) 木下尚紀, 武村哲浩, 北章延, 他 : 標準計測法 12 の線質変換係数と防浸鞘の有無に即した線質変換係数による X 線の校正深水吸収線量の比較検討. 日本放射線技術学会誌,69(10),1161, (2013). 6) 森下雄一郎 : グラファイトカロリーメータによる水吸収線量線量率の一次標準. 日本医学物理学会誌, 33(4),179,(2014). 7) McEwen M, Dewerd L, Ibbot G et al. Addendum to the AAPM's TG-51 protocol for clinical reference dosimetry of high-energy photon beams. Med Phys, 41, , (2014). 8) Muir BR, Rogers DWO. The determination of beam quality correction factors: Monte Carlo simulations and measurements. Med Phys 2010; 37(11):

標準計測法 12 の概要名古屋大学大学院医学系研究科小口宏始めに国の計量法においてグラファイトカロリーメータおよびグラファイト壁空洞電離箱が平成 24 年 7 月 15 日の官報告示によって水吸収線量の特定標準器として指定されたこれを受けて日本医学物理学会では外部放射線治療における水吸収線

標準計測法 12 の概要名古屋大学大学院医学系研究科小口宏始めに国の計量法においてグラファイトカロリーメータおよびグラファイト壁空洞電離箱が平成 24 年 7 月 15 日の官報告示によって水吸収線量の特定標準器として指定されたこれを受けて日本医学物理学会では外部放射線治療における水吸収線標準計測法 12 の概要名古屋大学大学院医学系研究科小口宏始めに国の計量法においてグラファイトカロリーメータおよびグラファイト壁空洞電離箱が平成 24 年 7 月 15 日の官報告示によって水吸収線量の特定標準器として指定されたこれを受けて日本医学物理学会では外部放射線治療における水吸収線量の標準計測法 ( 標準計測法 12) を平成 24 年 9 月 10 日に発刊したこれは 60 Coγ