NEW!【第76回 午前 74】風で飛んでいくお札で理解する！LETと阻止能の違いとは？

理工学・放射線科学

LET で正しいのはどれか。

  1. 単位は m-1 である。
  2. 荷電粒子の電荷の2乗に反比例する。
  3. 荷電粒子の運動エネルギーに比例する。
  4. カットオフエネルギーが無限大のとき線衝突阻止能と同義である。
  5. 単位質量当たりに付与する全エネルギーが同じとき LET は等しい。

出典：厚生労働省公開PDF（令和6年版）

4．カットオフエネルギーが無限大のとき線衝突阻止能と同義である。

解説

✔　ステップ1：「阻止能」と「LET」の違いを知る

放射線が物質の中を進むとき、エネルギーをどう扱うかで2つの見方があります。

  • 阻止能：放射線自身が、1cm進むごとに「いくらエネルギーを失ったか（落としたか）」。
  • LET（線エネルギー付与）：放射線が、1cm進むごとに、その場所（局所）の細胞に「いくらエネルギーを与えたか」。

「落とした分だけ、そこに与えたことになるんじゃないの？」と思いますよね。 実は、違うんです。ここに「デルタ線（二次電子）」という厄介者が登場します。

放射線がぶつかって弾き飛ばされた電子（デルタ線）が、ものすごいスピード（高いエネルギー）を持っていると、その場に留まらず、遠くの別の場所まで飛んでいってしまいます。

つまり、「放射線がここで落としたエネルギー」 ≠ 「ここに与えられたエネルギー」 になってしまうのです。

✔　ステップ2：カットオフエネルギー（足切りライン）とは？

お財布からお金を落とした（阻止能）とします。 重い「小銭」は足元に落ちますが、軽い「一万円札」は風に乗って遠くへ飛んでいってしまいます。 足元（局所）に落ちたお金（LET）を数えたいとき、遠くへ飛んでいった一万円札を含めてしまうと、正確な計算になりません。

そこで物理学者はルールを決めました。 「〇〇円（〇〇 eV）以上のお金（エネルギー）を持った電子は、遠くに飛んでいくから、ここでのLETの計算からは除外（足切り）しよう！」

この足切りラインのことを「カットオフエネルギー（Δ：デルタ）」と呼びます。 そして、この足切りルールを適用して計算したLETを「制限LET」と呼びます。

✔　ステップ3：カットオフエネルギーが「無限大」になったら？

もし、この足切りライン（カットオフエネルギー）を「無限大（∞）」に設定したらどうなるでしょうか？

それはつまり、「どれだけ高額なお札（エネルギー）であっても、絶対に足切りしない（すべて足元に落ちたとみなす）」という強引なルールです。 遠くへ飛んでいく分を除外しないのですから、結果として「お財布から落とした全額（阻止能）」 ＝ 「足元に落ちた全額（LET）」 になります。

物理の言葉で言えば、「カットオフエネルギーが無限大（Δ=∞）のとき、LET（L∞）は線衝突阻止能と同義になる」のです。

✔　各選択肢について

1．単位は m-1 である。

  • ❌ 誤り
  • LETは「単位長さあたりに与えるエネルギー」なので、単位は keV/μm や J/m などになります。
  • m-1（毎メートル）は、X線などの「線減弱係数」の単位です。

２．荷電粒子の電荷の2乗に反比例する。

  • ❌ 誤り
  • 電荷（プラスやマイナスの電気の強さ）が大きいほど、周りの電子を強く引っ張る（ブレーキが強くかかる）ため、LETは大きくなります。反比例ではなく「比例」します。

3．荷電粒子の運動エネルギーに比例する。

  • ❌ 誤り
  • スピード（運動エネルギー）が速いほど、あっさりと通り抜けてしまうため、周りにエネルギーを与えるヒマがありません。比例ではなく、おおよそ「反比例」します。

5．単位質量当たりに付与する全エネルギーが同じとき LET は等しい。

  • ❌ 誤り
  • 「単位質量あたりに付与する全エネルギー」は、LETではなく「吸収線量（Gy：グレイ）」のことです。
  • 吸収線量が同じ（例：全体で10 Gy）であっても、X線のようにパラパラと広く与えるか（低LET）、アルファ線のように一直線にドカンと与えるか（高LET）で、LETの値は全く異なります。

出題者の“声”

この問題は、LETという言葉を「ただの暗記」で済ませているか、それとも「物理的なストーリー」として理解しているかを試しておる。

「デルタ線」という、エネルギーを持ち逃げする泥棒の存在。 それをどこまで許容するかという「カットオフエネルギー」の概念。 この2つを知らなければ、なぜわざわざ「制限LET」という面倒な指標が存在するのか理解できんじゃろう。

「無限大なら阻止能と同じになる」というフレーズは、数式を丸暗記しても意味がない。 「持ち逃げを一切考慮しないなら、落とした分がそのまま付与された分になる」という、理屈を理解しているか。そこを問うているんじゃよ。

臨床の“目”で読む

「なぜわざわざ、遠くに飛んでいくエネルギーを除外した制限LETなんて考えるの？」 と思うかもしれません。 実はこれ、「細胞のDNAをどれくらい確実に壊せるか」を評価するために絶対に必要な考え方なのです。

放射線治療において重要なのは、「DNAの二重らせん構造」という直径わずか数ナノメートルの極小ターゲットを破壊することです。 もし、デルタ線が数マイクロメートルも遠くへ飛んでいってしまったら、それは「狙ったDNA」には当たっていません。 つまり、生物学的なダメージ（RBE：生物学的効果比）を正確に予測するためには、「DNAのすぐそば（局所）に落ちたエネルギーだけをカウントする（制限LET）」必要があるのです。

物理の「足切り」ルールは、細胞レベルのミクロな治療効果を予測するための、臨床直結のツールなのです。

今日のまとめ

  1. 阻止能 ＝ 放射線が「失った」エネルギー。
  2. LET ＝ その場に「与えた」エネルギー。
  3. 遠くへ持ち逃げするエネルギー（デルタ線）を除外するラインが「カットオフエネルギー」。
  4. カットオフエネルギーが無限大（除外しない）なら、LET ＝ 阻止能 になる！
  5. LETは、電気の強さ（電荷の2乗）に比例し、スピード（運動エネルギー）に反比例する！

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