SOI技術を用いたイメージセンサの重粒子線への応用

Publicly Offered Research

Project Area	Interdisciplinary research on quantum imaging opened with 3D semiconductor detector
Project/Area Number	26109501
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	Gunma University
Principal Investigator	松村彰彦群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (90600453)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help	¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000) Fiscal Year 2015: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000) Fiscal Year 2014: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywords	放射線 / 粒子線 / 量子イメージング / 医学物理 / 量子ビーム科学
Outline of Annual Research Achievements	炭素線を用いた重粒子線がん治療は、患者への負担が小さく、より”生活の質”を重視したがん治療として注目を集めている。実際の治療では、ビームライン上の機器や体内の物質との相互作用により発生した様々なエネルギーの放射線が混在した複雑な治療用炭素線場を形成する。本研究では、Silicon-On-Insulator（SOI）技術を用いたイメージセンサ（SOPHIAS）を用いて治療用炭素線場の線質測定を行った。実験は群馬大学重粒子線医学研究センターの垂直コースで行った。水厚可変型の水槽を用いて様々な深さでの炭素線場の測定を行った。放射線によって発生した多量の電子正孔対はセンサー内で拡散し、複数のピクセルにまたがる信号として検出される。そのため、画像解析ソフトウェア（ImageJ）を用いて放射線毎の信号を解析し、モンテカルロシミュレーションとの比較を行った。その結果、1次粒子である炭素線起因の信号と、主に核反応によって生成された2次粒子の信号を区別できることがわかった。また、鉄製の多葉コリメータを用いてペナンブラ領域での線質の測定を行った。照射野内では直進性の高い炭素線の寄与が大きく、照射野外になると角度分布の大きい2次粒子の影響が大きくなる、という空間的な線質の変化が単一セットアップで実験的に確認できた。これらによりピクセルサイズ30ミクロンという非常に高い空間分解能と広い有感領域を有するSOPHIAS検出器の重粒子線がん治療への応用への基礎的な性能評価を行い、その有用性について明らかにすることができた。
Research Progress Status	27年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	27年度が最終年度であるため、記入しない。