2019 Fiscal Year Research-status Report
陽子線照射による水の微弱光を用いた線量分布推定法 －チェレンコフ光との識別－
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18K04974
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小森 雅孝 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 准教授 (30392228)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 水の発光 / 微弱光 / チェレンコフ光 / 陽子線治療 / 線量分布推定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
チェレンコフ放射が起こる陽子線の閾エネルギー（約120 MeV）以下で照射した陽子線に起因する水の微弱な発光現象（以下、微弱光とする）は線量分布をよく再現し、陽子線がん治療における簡便な三次元線量分布推定への応用が期待される。しかし陽子線治療で使用される200 MeV程度の高エネルギー陽子線を水に照射すると、微弱光と波長分布が類似するチェレンコフ光も発生する。チェレンコフ光は線量分布を再現しないので、微弱光を用いた線量分布推定において除去する必要がある。本研究の目的は微弱光とチェレンコフ光の伝搬の違いを利用して微弱光成分だけを導出し、線量分布推定を行う手法を確立することである。
2019年度は放射光X線と治療用陽子線を用いて、微弱光とチェレンコフ光の発光強度の角度分布依存性をそれぞれ測定した。水標的に水平方向からX線及び陽子線をそれぞれ照射し、ビーム進行方向に対して高感度CCDカメラの設置角度を適宜変更しながら発光画像を撮影した。X線のエネルギーはチェレンコフ光の閾値以下の11 keVであり、微弱光のみの角度依存性が測定可能である。一方、陽子線のエネルギーはチェレンコフ光の閾値より十分高い200 MeVとし、チェレンコフ光の角度依存性を測定した。また、入射するX線、陽子線の減衰を防ぐため、Wall-less水標的（直径5mm）を用いた。
ビーム進行（0°）方向に対して85～120°方向では、微弱光とチェレンコフ光ともに発光強度の角度依存性がほとんどなく、両者の違いがみられなかった。一方、チェレンコフ光に関しては45°方向に近づくにつれて、発光強度が大きくなった。これはチェレンコフ光を放出する二次電子が陽子線の進行方向に放出されていることを示唆する。チェレンコフ光に発光強度の角度依存性があることが分かり、発光強度の角度依存性を利用することで微弱光との識別の可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
治療用陽子線や放射光X線を照射した水の発光現象の測定が順調に行われている。また、微弱光とチェレンコフ光に関する発光強度の角度依存性の測定により、伝搬の違いが示唆される結果も出ている。よって研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
Wall-less水標的（直径5mm）に陽子線を照射した際に発生する微弱光とチェレンコフ光の発光強度の角度依存性についてより詳細に測定し、微弱光成分のみの抽出の精度向上を行う。さらには通常の陽子線治療の品質管理で使用される30㎝角の水ファントムを用いて発光強度の角度依存性を測定し、微弱光とチェレンコフ光での差異を検証する。また、微弱光成分の抽出を行い、陽子線線量分布と比較することで線量推定精度の評価を行う。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染拡大のため、研究発表を予定していた国際学会（ECR2020）がWEB開催となった。そのため旅費が予定通り使用できず、次年度使用額が生じた。
翌年度には、国際学会での研究発表を行い予定通り旅費を使用する計画である。
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