輝尽発光を利用した3次元線量分布測定に関する研究

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K18321
• Research Institution: National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
• Principal Investigator: 横山 彰人 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線高度利用施設部, 主任技術員 (10532088)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 重粒子線 / 線量計測 / ブラックピーク

Outline of Annual Research Achievements

がん治療に利用される数百MeV/n の炭素ビームが付与する線量の3次元分布計測は、治療の安全性向上のために必要な技術ではあるが、実現には至っていない。本研究では、放射線の照射後に読み出し光を当てることで輝尽光(Photostimulated luminescence; PSL)が発せられる材料の高感度な特性に着目し、これを用いてCCD カメラによって2 方向から撮影して得た2 枚のステレオ画像により、3次元の輝尽発光分布を得るための技術開発を3年間の目的とした。研究初年度にはビーム照射部位から2次元のPSL画像を取得するため、光電子増倍管や高感度カメラなどを組み合わせた測定装置の構築行い、動作試験としてガンマ線を照射した発光材料からの読み出し試験を実施した。その結果、1 mGyから100 Gyの線量に比例したPSL強度を検出できた。計画の2年目では、人体を模擬した水ファントムで満たされた水槽の底に設置した発光材料に、がん治療に利用される290 MeV/n の炭素ビームを1 Gy照射した後に線量読み出しを行った。その結果、底から2.5mmの位置に最も大きなピークが得られた。このピーク位置はマーカス電離箱による測定結果と一致しており、発光材によるブラックピークの読み出しは可能であることがわかった。一方、読み出されたピークの相対強度は、マーカス電離箱で得られた相対強度の約半分であったことから、カメラによって取得した2次元の線量分布に明確なコントラスは見られなかった。このため研究の最終年度には賦活剤の濃度調製などによる発光材の改良と、線量分布測定を一つのサイクルとして研究を進める。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

がん治療に利用される炭素ビームの照射によって形成されたブラッグピークの1次元での位置検出に成功したことから、研究は進捗している。しかしながら、取得された2次元画像の光の強度が飽和していたことから、明確な濃淡が見られなかったため、発光材料の賦活剤の濃度調製などにより改良する必要がある。

Strategy for Future Research Activity

最終年度には発光材料の調製とそれを使用した重粒子線の線量分布測定を一つのサイクルとして研究を進める。現状の発光材の賦活剤の重量パーセント濃度は0.9％である。これを材料製作が可能な範囲(0.45～1.8%)で調製したものを準備し、最適な濃度を探索するとともに2次元および3次元の線量分布の取得を目指す。

Causes of Carryover

装置の消耗品や試料台の製作が予算計画よりも安価に調達できたため、次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

来年度は消耗品類の調達や論文校閲費用などに当てる予定である。