先端放射線治療に最適化した医用直線加速器の新規コンセプト

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本研究はモンテカルロ法を用いて、先端放射線治療に特化した医療直線加速器(リニアック)の新規コンセプトを提案する。平成21年度の結果より、フラットニングフィルタ除去(FFF)リニアックでは、基準リニアックに対し線量率が約2.8倍増加する一方、表面線量は約13%増加することがシミュレーションにより判明した。そこで平成22年度はヘッド構造へのフォイル挿入及びターゲットデザイン変更による線量率、表面線量の最適化を行った。フラットニングフィルタ除去部に厚みを0.1cmから1.0cmまで変化させた銅フォイルを挿入し、線量率、表面線量の評価を行った。厚みを増加させるにつれ線量率は2.4倍から1.7倍に、表面線量は80%から75%に単調減少した。ターゲットデザインの調整では0.05から0.20cmのタングステン(W)と0.05から0.50cmの銅(Cu)の2層構造を用いた。W厚が0.10cm以下の場合はCu厚が増加するにつれ線量率は約2.6倍まで、表面線量も80%まで急激に減少、その後なだらかに減少した。これら2つの検討により、ターゲットデザイン変更の方が同じ表面線量で高い線量率を得られることを解明した。また、下段コリメータのマルチリーフコリメータ置き換えによるFFFリニアックの小型化を行い、照射野外線量が低くなることを確認した。体幹部定位照射が行われた症例を用い、基準リニアック、FFFフォイル追加リニアック、FFFターゲット変更リニアックそれぞれで線量計算を行った。FFFリニアックを用いた線量計算では照射野内の強度不均一性によりターゲットへの線量指標は僅かに悪化する一方、正常組織への指標は改善した。これによりフラットニングフィルタ除去を行っても従来通りの治療計画が行えることが示唆された。