【第76回午前 37】なぜシンクロトロンが出題？リニアックとは違う加速の美学

粒子線治療用シンクロトロンのリング内でビームが進行方向に加速を受ける箇所の数で正しいのはどれか。

出典：厚生労働省公開PDF（令和6年版）

✅ 正解を表示

2．1

解説

✔　シンクロトロンは「ブランコ」と同じ原理

まず、リニアック（直線加速器）を想像してください。あれは、粒子が一直線に進む間に加速しなければならないので、加速管（加速する場所）がズラーッと長く並んでいます。一度通り過ぎたら二度と戻ってきません。

一方、シンクロトロン（円形加速器）は、粒子がリングの中を何十万周、何百万周とグルグル回ります。同じ場所を何度も通るなら、加速装置は1ヶ所あれば十分です。

【ブランコの例え】

お父さんが何人も並ぶ必要はありません。「たった一人のお父さん（加速空洞）」が、子供が戻ってくるたびに、タイミングよく（シンクロして）背中をトンッと押してあげれば、子供はどんどん加速して高く上がっていきます。

これがシンクロトロンの名前の由来（Sync = タイミングを合わせる）であり、構造上の最大の特徴です。よって、加速を受ける箇所（RF空洞）は「1箇所」が正解となります。

✔　他のパーツは何をしている？

「じゃあ、リングの他の部分は何をしているの？」と思いますよね。ほとんどの部分は「偏向電磁石（Bending Magnet）」で占められています。

つまり、シンクロトロンのリングは「加速エリア」と「コース維持エリア」に分かれており、加速エリアは一箇所に集約されているのです。

出題者の“声”

「こんなマニアックな装置、一生触らないよ！」と思ったかな？確かに、シンクロトロンがある施設は限られておる。

しかし、日本は「重粒子線治療（炭素線）」において世界をリードするトップランナーなんじゃ。 HIMAC（放医研）や兵庫、群馬、佐賀、神奈川、山形…。これからの放射線治療を語る上で、粒子線は避けて通れない道じゃ。

この問題で聞きたかったのは、細かいスペックではない。 「リニアックは一回勝負だから長い距離が必要」「シンクロトロンは周回するから一箇所で積み上げる」 この物理的なアプローチの違いを感じ取ってほしかったんじゃよ。

臨床の“目”で読む

「普通の技師には関係ない」と思われがちなシンクロトロンですが、実はその特性が「治療の質」に直結しています。

エネルギーを変えられるのが最大の武器
- サイクロトロン（別の円形加速器）やリニアックは、エネルギーを変えるのが苦手です。しかしシンクロトロンは、「何周回して、どれくらい加速してから取り出すか」を自由自在にコントロールできます。つまり、「ビームの深さ（飛程）」を電気的にサッと変えられるのです。
スキャニング照射の実現
- この「深さを自由に変えられる」特性のおかげで、腫瘍の形に合わせて塗り絵のようにビームを走らせる「スキャニング照射（IMPT）」が可能になります。腫瘍の奥側から手前側へ、層（レイヤー）ごとにエネルギーを切り替えて塗りつぶしていく。この高度な治療を支えているのが、「1箇所の加速空洞で何度も加速調整できる」シンクロトロンの柔軟性なんですよ。

今日のまとめ