フラットニングフィルターフリー（FFF）ビームの特性について

フラットニングフィルターフリー (FFF)ビームの 特 性 について 鳥 取 市 立 病 院 坂 本 博 昭

フラットニングフィルタ(FF)の 歴 史 的 背 景 MV 領 域 での 光 子 の 制 動 放 射 分 布 は 指 向 性 を 持 っている 任 意 の 深 さで 平 坦 な 線 量 プロファイルを 得 る 為 にFFが 用 いられた ビーム 全 体 の 均 一 な 分 布 は 複 雑 な 計 算 が コンピュータでできなかった 時 代 に 線 量 計 算 を 容 易 にさせた

FFの 有 無

FF 無 のエネルギー 毎 の 線 量 分 布 エネルギーによってプロファイルが 異 なる エネルギー 毎 にFFが 存 在 する

フラットニングフィルター(FF)とは

FF 透 過 後 のビームプロファイルの 変 化

FFがなくても もともとフルエンスパターンが 変 調 されて 処 方 されるIMRT 平 坦 な 線 量 分 布 領 域 をもたない 極 小 照 射 野 を 用 いた 定 位 照 射 歴 史 的 に 過 去 50 年 にわたり 用 いらてたFF が 必 要 ない

FFの 利 点 線 量 率 が 高 くなる( 短 時 間 治 療 ) ヘッド 散 乱 が 減 る コリメータ 散 乱 コリメータ 反 転 効 果 ヘッドのsimulationが 容 易 に (γ,n) 反 応 の 中 性 子 が 減 る

FFの 欠 点 線 質 の 軟 化 により 皮 膚 線 量 増 加 均 一 な 線 量 分 布 ではない

FFFの 加 速 器 トモテラピー サイバーナイフ

Varian 社 製 TrueBeam FFFの 加 速 器

FFFの 加 速 器 Elekta 社 製 Versa HD

FFFビームの 基 本 物 理 特 性 深 部 線 量 PDDはFFビームに 比 し ビームハードニング の 影 響 がないため 指 数 関 数 領 域 で 急 峻 な 線 量 低 下 曲 線 をたどる FFFビーム(6MV) FFビーム(4-5MV) FFFビーム(18MV) FFビーム(15MV)

FFFビームの 基 本 物 理 特 性 深 部 線 量 FFビームとFFFビームの 最 大 深 はほぼ 同 じ TrueBeam(6MV)の 仕 様 書 (SSD:100cm Fs:10 10cm) FFビームの 最 大 深 :1.6±0.15cm FFFビームの 最 大 深 :1.5±0.15cm FFビームでは 照 射 野 が 大 きくなるにつれ ヘッドの 散 乱 線 の 影 響 で 最 大 深 が 浅 くなる FFFビームはその 影 響 が 小 さい

FFビームの 基 本 物 理 特 性 深 部 線 量 ビームハードニング 効 果 がdmaxを 深 い 側 へ 移 動 させる 一 方 光 子 ビーム 散 乱 線 の 高 い 寄 与 がdmaxを 減 少 させる 結 果 的 にFFFビームの 最 大 深 と 大 きな 相 違 がなくなる

深 部 線 量 FFFビームの 基 本 物 理 特 性

FFFビームの 基 本 物 理 特 性 深 部 線 量 現 状 のFFビームを 用 いた 臨 床 条 件 に 合 わ せるため FFFビームの10cm 深 の 深 部 線 量 をFFビームに 合 わせる(エネルギーマッ チ) 報 告 もある

FFFビームの 基 本 物 理 特 性 線 量 プロファイル FFFビーム 線 量 プロファイルは 凸 型 の 形 状 となるが エネルギーと 照 射 野 により 変 化 ただし 6MVで4 4cm 10MVで3cm 3cm 以 下 の 小 さな 照 射 野 ではFFビームとFFF ビームの 線 量 プロファイルはほぼ 一 緒

FFFビームの 基 本 物 理 特 性 線 量 プロファイル FFFビーム 線 量 プロファイルは 凸 型 はエネ ルギーが 高 くなるほどピークが 尖 る エネルギーが 高 くなるほど 散 乱 角 度 が 小 さ くなるため

FFFビームの 基 本 物 理 特 性 線 量 プロファイル 6MV 10MV 照 射 野 :3~30cm 測 定 深 10cm

FFFビームの 基 本 物 理 特 性 線 量 プロファイル 従 来 のFFビームは 治 療 深 (10cm 深 )で 平 坦 となるように 最 大 深 では ツノ(horn) を 示 すようにturning 一 般 にFFビーム ツノ は8% 以 内 FFFビームの 線 量 プロファイル 形 状 は 深 さ に 対 して2~3% それは

FFビームの 基 本 物 理 特 性

FFFビームの 基 本 物 理 特 性 線 量 プロファイル FFビームは 広 がりと 共 に 線 質 が 軟 化 することで 深 さ 方 向 とともに 線 量 プロファイルの 形 状 が 変 化 するが FFFビームではその 影 響 は 小 さい 照 射 野 :30cm 深 さ: 最 大 深 5 10 20 30cm 6MV 10MV

出 力 係 数 FFFビームの 基 本 物 理 特 性 Scpは 照 射 野 サイズによる1 次 光 子 フルエンスの 変 化 の 指 標 なので FFの 材 質 大 きさ 形 状 の 影 響 を 受 ける FFFビームでは 照 射 野 の 大 きさによる 変 化 が 小 さい 照 射 野 :3 3cm~40 40cmでScpの 変 化 6MV FFビーム:8% FFFビーム:3% 18MV FFビーム:7% FFFビーム:1%

出 力 係 数 FFFビームの 基 本 物 理 特 性 6MV 10MV

表 面 線 量 FFFビームの 基 本 物 理 特 性 FFFビームは 線 質 が 軟 化 するため FFビームに 比 し 表 面 線 量 が 増 加 する 可 能 性 がある 一 方 FF 由 来 の 混 入 電 子 散 乱 光 子 が 減 少 し 表 面 線 量 を 減 少 させる 要 素 も 備 えている FFFビームの 表 面 線 量 はFFビームに 比 べ 小 さい 照 射 野 で 高 くなり 大 きい 照 射 野 で 低 くなる 傾 向 がある

表 面 線 量 FFFビームの 基 本 物 理 特 性 6MV 10MV 0.5mm 深 において 最 大 深 ノーマライズ

FFFビームの 基 本 物 理 特 性 照 射 野 外 線 量 ( 辺 縁 線 量 ) FFFビームはFFによるヘッドからの 漏 れ 線 量 が 減 少 し 辺 縁 線 量 の 低 減 が 期 待 できる 6MVのFFFビームでICから50cmと100cmの 位 置 で 平 均 60% 線 量 が 低 減 できたと 報 告 あり 小 児 頭 蓋 内 腫 瘍 のIMRTプランの 検 討 で FFビー ムに 比 べ 甲 状 腺 (24%) 肺 (30%) 卵 巣 (65%) 精 巣 (70%)の 被 曝 線 量 を 低 減 てきた との 報 告 があり 二 次 発 がんのリスク 減 少

FFFビームの 基 本 物 理 特 性 二 次 発 がんのリスクがありながら 周 辺 線 量 が 高 い 精 度 で 計 算 できない 理 由 ヘッドからの 漏 れ 線 量 は 通 常 のヘッドのモデリ ングで 考 慮 されていない フルエンス 情 報 から 周 辺 線 量 を 導 き 出 すモデ ルがない ヘッドからの 漏 れによって 影 響 を 与 えるのは 照 射 野 端 から15~20cm 離 れたところといわれており FFを 取 り 除 くことで50~60% 減 少 する

FFFビームの 基 本 物 理 特 性 照 射 野 外 線 量 ( 辺 縁 線 量 )

中 性 子 の 発 生 FFFビームの 基 本 物 理 特 性 10MV 以 上 の 光 子 がヘッド 内 の 高 原 子 番 号 物 質 (プライマリコリメータ ターゲット FF jaw,mlc) と 相 互 作 用 し 副 産 物 として 中 性 子 を 発 生 18MVの 前 立 腺 IMRT(TrueBeam)で 中 性 子 が 70% 減 の 報 告 一 方 10MVでの 中 性 子 の 減 弱 効 果 は 僅 かであり FFFビームにおける 中 性 子 減 弱 という 利 益 には 慎 重 に 対 処 した 方 がよい

FFFビームの 基 本 物 理 特 性 線 量 率 による 出 力 の 一 貫 性 について Varian 社 の 方 法 最 大 と 最 小 線 量 率 並 びにその 間 の 二 つの 線 量 率 において 出 力 の 一 貫 性 が1% 以 内 であることを 年 に 一 回 確 認 10MVのFFFビームにおける 線 量 率 による 出 力 の 一 貫 性

FFFビームの 吸 収 線 量 測 定 時 の 注 意 点 AAPM TG-51 addendum では 標 準 機 準 条 件 (SAD:100cm 照 射 野 :10cm 10cm)であれば AAPM TG-51が 適 用 可

FFFビームの 吸 収 線 量 測 定 時 の 注 意 点 線 量 計 について( 電 離 箱 ) AAPM TG-51 addendum では 線 量 平 坦 度 が 劣 るため 平 均 体 積 効 果 の 影 響 を 避 ける 為 長 さ の 短 い 電 離 空 洞 をもった 電 離 箱 の 使 用 を 推 奨 ただしマイクロ 型 電 離 箱 は 原 子 番 号 の 高 い 中 心 電 極 の 材 質 である 場 合 があり 使 用 が 推 奨 され ていない

FFFビームの 吸 収 線 量 測 定 時 の 注 意 点 線 量 計 について( 半 導 体 ) 線 量 率 依 存 性 を 示 すものがあり 高 線 量 率 の 出 力 も 可 能 なFFFビームの 測 定 に 際 しては 事 前 の 検 証 が 必 要

FFFビームの 吸 収 線 量 測 定 時 の 注 意 点 線 量 計 について( 多 列 検 出 器 ) 1. Octaviusを 用 いてFFFビームについて 線 量 率 の 出 力 の 一 貫 性 に 問 題 のないことを 確 認 2. ArcCHECKで6MVのFFFビームについて 線 量 率 による 出 力 評 価 の 変 動 が0.4% 3. Delta 4 ArcCHECK MtriXXを 用 いた 多 施 設 のIMRT 検 証 の 結 果 をreviewして 線 量 率 の 違 いにおけるγ 解 析 のパス 率 に 有 意 差 がな いことをしめした

FFFビームの 吸 収 線 量 測 定 時 の 注 意 点 イオン 再 結 合 補 正 係 数 (ks)について イオン 再 結 合 は 初 期 再 結 合 と 一 般 再 結 合 に 分 類 され 後 者 はパルスあたりの 電 離 密 度 に 依 存 TrurBeam 6MV FF:0.03MU/puls FFF :0.08MU/puls 10MV FF:0.03MU/puls FFF :0.13MU/puls AAPM TG-51 addendum ではksが1.05 以 下 となるものをリファレンス 線 量 計 として 用 いるこ とを 推 奨 している

FFFビームの 吸 収 線 量 測 定 時 の 注 意 点 線 量 プロファイル

FFFビームの 今 後 治 療 の 高 精 度 化 に 相 応 して 今 後 FFFのリニ アックが 台 頭 してくると 思 われる FFFビームは 平 坦 な 線 量 プロファイルを 持 た ない 為 従 来 の 品 質 管 理 手 法 が 踏 襲 できない ところもあり FFFビーム 特 有 の 精 度 管 理 方 法 は 今 後 のさらなる 検 討 課 題 であり ガイド ラインの 登 場 が 待 たれる