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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
FFFの加速器
Varian社製 TrueBeam
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
ＦＦＦビームの基本物理特性
深部線量
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（10㎝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
6MV 10MV
照射野:30cm
深さ：最大深・5・10・20・30cm
ＦＦＦビームの基本物理特性
出力係数
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：3×3㎝～40×40㎝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%
ＦＦＦビームの基本物理特性
出力係数
6MV 10MV
ＦＦＦビームの基本物理特性
表面線量
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
ＦＦＦビームの基本物理特性
表面線量
6MV 10MV
0.5㎜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50㎝と100㎝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15～20㎝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）
ＦＦＦビームの基本物理特性
中性子の発生
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:100㎝、照射野：10㎝×10㎝）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. Delta４、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
