医用放射線技術学研究室
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Last update 2024-04-17
診断領域Ｘ線の線質表示法として用いられる ”実効エネルギー“ について
目 的
原子力防災基礎用語集において ”実効エネルギー” は下記のように定義されている。
実効エネルギーとは、広がったエネルギースペクトルをもつ放射線のビームを、それと同じ相互作用を
する単一エネルギーのビームとして取り扱うことが可能なとき、そのエネルギーを ”実効エネルギー”という。
診断領域Ｘ線の線質表現に用いられている ”実効エネルギー” が、上記の定義を満たしているかどうか、
下記文献にも示しているが、文献内容に加えて下記の検証を行った。
方法 および 結果
光子と物質との相互作用，非干渉性散乱の散乱角度確率分布について
照射線量 - 吸収線量変換係数について
被写体透過後のエネルギーフルエンス分布（被写体コントラスト）について
水ファントム内の吸収線量分布および深部量百分率について
考 察
光子と水との相互作用断面積データおよび質量減弱係数 µ/ρ・質量エネルギー吸収係数 µen/ρ データのグラフに
検証-3, 検証-4 で使用したスペクトル分布のエネルギー範囲、実効エネルギーを重ねてみると下図のようになる。
両スペクトルのエネルギー範囲は、相互作用断面積，µ/ρ ，µen/ρ が大きく変化するエネルギー領域にある。
これを単一エネルギー（実効エネルギー）に対する相互作用断面積，µ/ρ ，µen/ρ で代用できないことは明白である。
現在診断領域Ｘ線の線質表現に使用されている ”実効エネルギー” は、実測アルミニウム半価層から簡単に算出でき、
単一エネルギーであるためデータ量も少なく簡便に取り扱うことができる。そのため古くからＸ線質を表す ”実用量” として ”実効エネルギー” が用いられてきた。しかし安易に ”実効エネルギー” を用いて種々の物理量などを求めると、
上記検証に示したように、本来のスペクトル分布を持つＸ線に対する物理量などと乖離してしまう恐れがある。
Ｘ線の線質を 一意的 に表現する唯一の方法は ”X 線スペクトル” を示すこと である。X 線スペクトルを表現することは
”実効エネルギー” に比べて複雑であり膨大な数値データが必要となる。しかし、現在ではＸ線スペクトロメータが無くても、高精度のＸ線スペクトル近似計算式を利用してＸ線スペクトルデータを取得でき、また膨大なデータもパーソナルコンピュータを利用すれば容易に処理することができる。
これからは、広がったエネルギースペクトルをもつＸ線束に関する物量量を求めるためには、理論的根拠が不明瞭な
”実効エネルギー” ではなく、Ｘ線スペクトルデータそのものを使用すべきである。
結 論
光子と物質との相互作用の観点、その他いくつかの検証からみて
半価層から算出される ”実効エネルギー” を、元のスペクトル分布を持つＸ線束と同等として扱うことはできない。
現在一般に使用されている ”実効エネルギー” は、本来の ”実効エネルギー” の定義を満たすものではない。
診断領域Ｘ線に関する物理量の算出のために ”実効エネルギー” は用いるべきではない。
文 献
★ 診断領域Ｘ線の線質表現法として用いられる実効エネルギーの問題点
加藤秀起，林 直樹，鈴木昇一，安藤 翔，宮本まみ，若杉奈央，鈴木志津馬
日本放射線技術学会雑誌，67(10)，1320‐1326, (2011)