独立行政机构国立产业技术综合研究所[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）测量标准研究部[研究部主任千叶浩一]量子放射学部清水盛人，研究员，斋藤则夫，癌症研究部主任放射治疗医用直线加速器来自高能光子束水吸收剂量制定标准。
该水吸收剂量标准基于实际用于癌症治疗的医用直线加速器发射的高能光子束石墨热量计蒙特卡罗模拟换算成水吸收剂量的方法开发的。该标准的制定使得能够更准确地评估高能光子束照射到癌症的吸水剂量，并有望为高能光子束放射治疗的可靠性和安全性做出贡献。所制定标准的详细信息将于2013年9月16日至18日在大阪大学会议中心（大阪府吹田市）举行的日本医学物理学会第106届学术会议上公布。
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| 医用直线加速器和石墨热量计 |
| 使用石墨热量计测量医用直线加速器发出的高能光子束的吸水剂量 |
近年来，日本的放射线癌症治疗取得了进展。根据日本放射肿瘤学会2009年全国放射治疗设施定期结构调查报告（第一次报告），日本的医疗直线加速器数量从1990年的311台增加到2009年的816台。此外，在此期间，每年新接受放射治疗的患者数量从约6万人增加到约18万人。
放射治疗的有效性取决于放射线应用于受影响区域的准确程度。例如，据报道，辐射剂量降低 5% 会使癌症复发率增加约 20%。因此，希望在放射治疗期间尽可能准确地进行剂量评估。然而，到目前为止，日本还没有直接评估医用直线加速器中高能光子束的水吸收剂量的标准，并且不确定性是有限制的。
AIST 已采用 Co-60 作为放射治疗的标准伽马射线空气业力我们制定并维护了标准。日本医学物理学会于2002年发布了《体外放射治疗吸收剂量标准测量方法》，根据空气比释动能标准，建立了基于医用直线加速器高能光子束水吸收剂量的评估方法，致力于提高日本剂量评估的准确性。该评价方法采用换算系数，因为标准是空气比释动能，而测量的是水吸收剂量，剂量评价的不确定度约为5%。因此，产业技术研究所制定了Co-60伽马射线的水吸收剂量标准，并于2010年开始作为标准供应。为了响应标准供应的开始，日本医学物理学会于2012年出版了“体外放射治疗中水吸收剂量的标准测量方法”，这是一种基于水吸收剂量标准的剂量评估方法。该方法将不确定性提高到3%左右。
造成这种不确定性的主要原因是，虽然水吸收剂量标准是针对Co-60伽马射线设定的，但实际在医疗环境中使用的辐射是具有完全不同特性的高能光子束。在医疗实践中，不确定度为2%的灵敏度校正因子用于补偿Co-60伽马射线和高能光子束之间的特性差异。因此，为了通过使用高能光子束直接评估水吸收剂量来消除灵敏度校正的需要并进一步减少不确定性，AIST正在开发一种使用来自实际使用的直线加速器的高能光子束评估水吸收剂量的技术。
这项研究和开发的一部分是HPCI系统利用研究项目（问题编号：hp120020）成果的一部分，并得到了东京大学信息技术中心“年轻和女性研究人员支持计划”（2012）的支持。
新开发的医用直线加速器高能光子束标准是通过使用石墨量热计和详细蒙特卡罗模拟的量热法将不确定性低的转换方法实现为水吸收剂量。
石墨量热器的照片和外形如图1所示。顾名思义，石墨量热器是采用石墨元件作为吸收体的量热器。该中心具有由三种石墨元素组成的三重结构（图 1 底部的红色、绿色和蓝色）。高能光子束的能量被称为核心的中心部分（图 1 中下方的红色）吸收，变成热量，从而提高了核心的温度。测量该温升以评估核心吸收的能量。石墨量热仪内部保持真空，并控制核心外部石墨元件的温度，以防止热量从核心逸出。
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| 图1 左上：石墨热量计的照片，右上：热量计的内部结构，底部：热量计内部石墨元件的示意图。 |
| 右上图中，黑色部分为石墨板，灰色部分为静电屏蔽用铝壳，浅蓝色部分为亚克力。热量计中心的石墨元件具有三层结构，从外部看，由屏蔽层（蓝色）、护套（绿色）和芯部（红色）组成。 |
当石墨热量计受到医用直线加速器的高能光子束照射 100 秒时，核心温度会增加约 001 度（图 2）。由于高能光子束引起的温升极小，因此需要精确的测温技术。这次，我们在核心上安装了一个极小直径的温度传感器，并通过使用用于测量微小信号的电路测量输出来测量温升。此外，作为参考信号，电流通过附在核心上的加热器，通过比较该温升，确定石墨吸收的高能光子束的能量。
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| 图2 核心温升示例 |
由于石墨量热仪得到的值为石墨吸收剂量，因此需要将其换算为水吸收剂量。因此，我们进行了蒙特卡罗模拟，详细再现了直线加速器的测量结果和高能光子束，进行了不确定度为 05% 的转换，并评估了水吸收剂量。
新制定的标准消除了不确定性较大的灵敏度校正的需要，将医疗环境中剂量评估的不确定性从3%降低到2%，有望提高高能光子束放射治疗的安全性。
开发的医用直线加速器的高能光子束的标准供应将于 2013 年 11 月左右开始。另外，2015 年国际计量局进行国际比较另一方面，来自医用直线加速器高能电子束的国家标准2014 财年。