治療用フィルムによる線量分布測定の 基礎的検討Ⅱ

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1 治療用フィルムによる線量分布測定の 基礎的検討Ⅱ
名古屋大学大学院医学系研究科 捫垣 智博　田伏勝義

2 背景① 治療用フィルムによる線量分布測定は、２次元の線量分布を得ることができ、かつ電離箱では測定が困難である急峻な線量変化を示す線量分布測定に便利である。 しかし、放射線エネルギーと入射方向の依存性や現像条件の影響を受けやすいという欠点がある。 背景として、 治療用フィルムによる線量分布測定は、２次元の線量分布を得ることができ、かつ電離箱では測定が困難である急峻な線量変化を示す線量分布測定に便利である。 しかし、放射線エネルギーと入射方向の依存性や現像条件の影響を受けやすいという欠点がある。

3 背景② フィルムを検出器とする場合、線束中心をフィルムの直上から入射させると、一次線がフィルムに直接入射してしまう。
その場合、フィルムと水等価ファントムとの密度や実効原子番号の違いなどにより、得られる線量分布は水等価ファントムの線量分布ではなくなってしまうといった考えがあるため、フィルムで線量測定を行う場合は、線束中心をフィルムからずらして測定が行われている。 フィルムを検出器とする場合、線束中心をフィルムの直上から入射させると、一次線がフィルムに直接入射してしまう。 その場合、フィルムと水等価ファントムとの密度や実効原子番号の違いなどにより、得られる線量分布は水等価ファントムの線量分布ではなくなってしまうといった考えがあるため、フィルムで線量測定を行う場合は、線束中心をフィルムからずらして測定が行われている。

4 背景③ フィルムを線束中心からずらして測定を行う際、中心からどれだけずらすか、またそれによりどのような影響があるのかは明確にされていない。
フィルムを用いての線量測定の方法についても、明確に記述されている文献が少なく、施設毎に異なる手法により測定が行われている。 フィルムを線束中心からずらして測定を行う際、中心からどれだけずらすか、またそれによりどのような影響があるのかは明確にされていない。 フィルムを用いての線量測定の方法についても、明確に記述されている文献が少なく、施設毎に異なる手法により測定が行われている。

5 目的 線束の中心をずらしたことで、フィルムによる線量分布測定にどのような影響を与えているかを、フィルムを用いた2種類の測定方法による実測とそのジオメトリを再現したモンテカルロシミュレーションコードEGS5によって検証する。 本研究の目的は、 線束の中心をずらしたことで、フィルムによる線量分布測定にどのような影響を与えているかを、フィルムを用いた2種類の測定方法による実測とそのジオメトリを再現したモンテカルロシミュレーションコードEGS5によって検証する。

6 実験条件① 装置：ＶＡＲＩＡＮ 21EX エネルギー：10 MV 線量：80 MU フィルム：X-Omat V （レディパック）
ファントム：Tough Water DDシステム 実験条件は以下の通り。 装置：VARIAN 21EX エネルギー：10 MV 線量：80 MU フィルム：X-Omat V （レディパック） ファントム：Tough Water DDシステム DDシステムは、スキャナを用いてフィルムをディジタル化し、濃度対線量の校正、PDDなどの取得を行えるシステムである。

7 実験条件② フィルムの濃度対線量の校正方法として、フィルムを10 cm深にビーム軸と垂直に置き、MU値を30～350と変化させて照射し、それぞれのMU値における10 cm深での線量[cGy]をシャロー形電離箱により測定した。 すべての実験で使用されたフィルムは、同時に現像された。

8 実験配置① ファントム：フィルムの両側 30.0 cm×15.0 cm×30.0 cm
X Y Z 15.0 cm 30.0 cm フィルム ファントム ファントム：フィルムの両側　　　30.0 cm×15.0 cm×30.0 cm フィルム： 　　　　 cm×0. 3 mm×30.5 cm フィルムの長軸が、30 cm以上あったため、ファントム表面よりはみ出した状態で照射した。 実験配置としては、 ファントムをフィルムの両側に30.0 cm×15.0 cm×30.0 cmとし、 フィルムの長軸が、30 cm以上あったため、ファントム表面よりはみ出した状態で照射した。

9 実験結果①：ＰＤＤ film 結果として、フィルムより得られたPDDを示します。

10 ＰＤＤの変動性 以下の式でPDDの変動性をみた。 PDDcomparison：比較の対照となるPDD
基準としたのは、線束直下(0mm)にフィルムを置いたときのフィルムのPDDと、 電離箱により取得したTough WaterのPDDの２種類で行いました。 PDDcomparison：比較の対照となるPDD PDDstandard　 ：電離箱により取得されたPDD

11 実験結果②：変動性

12 実験配置② ファントム：フィルムの両側 30.0 cm×15.0 cm×30.0 cm
X Y Z 15.0 cm 30.0 cm フィルム ファントム ファントム：フィルムの両側　　　30.0 cm×15.0 cm×30.0 cm フィルム： 　　　　 cm×0. 3 mm×30.5 cm フィルムの上縁を、ファントム表面に正確にそろえて照射した。 実験配置としては、 ファントムをフィルムの両側に30.0 cm×15.0 cm×30.0 cmとし、 フィルムの上縁をファントム上縁にそろえて照射を行った。

13 実験結果③：ＰＤＤ film 結果として、フィルムより得られたPDDを示します。

14 実験結果④：変動性

15 考察① フィルムにより得られた分布としては、どちらの照射方法でも電離箱によるPDDとはあまり良い一致を示さなかった。
フィルムにより得られたPDD曲線において、10 cm深で曲線に若干の折れが生じている。 この原因としては、10 cm深でフィルムの校正を行ったため、フィルムのエネルギー依存性などによると考えられる。 考察としまして、 フィルムにより得られた分布としては、どちらの照射方法でも電離箱のPDDとはあまり良い一致を示さなかった。 フィルムにより得られたPDD曲線において、10 cm深で曲線に若干の折れが生じている。 この原因としては、10 cm深でフィルムの校正を行ったため、フィルムのエネルギー依存性などによると考えられる。

16 考察② また、フィルムにより得られたPDD曲線が電離箱によるPDDと一致しなかった原因として、ビーム軸に対して平行にフィルムがおかれているかどうか、深部でのOCRなどの実験自体の精度の問題があると考えられる。 ここで、アライメントの問題を排除して考えるため、モンテカルロシミュレーションコードであるEGS5を用いてシミュレーションを行った。 考察としまして、 また、フィルムにより得られたPDD曲線が電離箱によるPDDと一致しなかった原因として、ビーム軸に対して平行にフィルムがおかれているかどうか、深部でのOCRなどの実験自体の精度の問題があると考えられる。 ここで、アライメントの問題を排除して考えるため、モンテカルロシミュレーションコードであるEGS5を用いてシミュレーションを行った。

17 ジオメトリ① ファントム：フィルムの両側 （片側） 30 cm×15 cm×30 cm
X Y Z 15 cm 30 cm フィルム ファントム ファントム：フィルムの両側 　　　（片側） 30 cm×15 cm×30 cm フィルム： 　　　　 　　24.5 cm×0. 3 mm×30.5 cm レディパックの遮光紙などを正確に表現することで、2つの実験配置をそれぞれできる限り細部まで再現した。 ジオメトリは実測に基づき、できる限り細部まで再現した。

18 ジオメトリ② 検出領域：フィルムの中央部分。 Y X Z 14.0 cm 2.0 mm 0.3 mm 20 mm 25.0 cm ファントム

19 シミュレーション条件① 入射粒子エネルギー：10 MV X-ray ＳＳＤ：100 cm 粒子数：１０９ 個
粒子数：１０９　個 統計誤差：25 cm深で1%以下 カットオフエネルギー： 　　光子：0.01 ＭｅＶ、電子：0.521 ＭｅＶ 照射野：10 cm×10 cm シミュレーションの条件は以下の通り。 入射粒子エネルギー：10 MV X-ray ＳＳＤ：100 cm 粒子数：10９　個 統計誤差：25 cm深で1%以下 カットオフエネルギー： 　　光子：0.01 ＭｅＶ、電子：0.521 ＭｅＶ 照射野：10 cm×10 cm

20 シミュレーション条件② フィルム材質：重量比（％）*1 C：22、H：2.4、O：47、 N：9.9、 Ag：10、Br：7.7
Tough Waterファントム：重量比（％） 　　　　　　　　 　C：0.6633、H：0.0821、O：0.2065、N：0.0221、 　　　　　　　　　 Cl：0.0040、Ca：0.0220 ＊1：Med. Phys.31(12)　Åsa Palm　et al. また、シミュレーションで用いた材質としては以下の通り。 フィルム材質：重量比（％）*1 C：22、H：2.4、O：47、 N：9.9、 Ag：10、Br：7.7 遮光紙の材質：セルロース（C6H10O5）n ファントム：Tough Water　C：0.6633、H：0.0821、O：0.2065、N：0.0221、Cl：0.0040、Ca：0.0220　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＊1：Med. Phys.31(12)　Åsa Palm　et al.

21 結果①：ＰＤＤ film シミュレーションの結果です。

22 結果②：ＰＤＤ film シミュレーションの結果です。

23 考察 線束中心をずらしたとき、シミュレーションにおけるPDDに顕著な影響は見られなかった。
考察として、 線束中心をずらしたとき、シミュレーションにおけるPDDに顕著な影響は見られなかった。 測定方法の違いとしては、フィルムの上縁をファントム表面と一致させて測定を行った方がより電離箱により得られたPDDと近い曲線となった。

24 まとめ 測定方法としては、フィルムの上縁とファントム表面を一致させて測定を行うほうが良いと考えられる。
線束中心からフィルムをずらして置くことによる変動は、実測とシミュレーションにおいても大きな変化は無かった。そのため、実験全体の精度を考慮すると、線束中心に一致させて測定を行う方が良いと考えられる。 実測において、フィルムによる線量分布が10 cm深で折れ曲がっていたため、濃度対線量の校正方法について、他の方法を模索する必要があると考えられる。 まとめとして、 測定方法としては、フィルムの上縁とファントム表面を一致させて測定を行うほうが良いと考えられる。 線束中心からフィルムをずらして置くことによる変動は、実測とシミュレーションにおいても大きな変化は無かった。そのため、実験全体の精度を考慮すると、線束中心に一致させて測定を行う方が良いと考えられる。 実測において、フィルムによる線量分布が10 cm深で折れ曲がっていたため、濃度対線量の校正方法について、他の方法を模索する必要があると考えられる。

25 今後の課題 照射ヘッドをシミュレーションに組み込む。 より精度の高い実測を取り直す。 フィルムの校正方法の検討。 DDシステムの精度の検証。