2021 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 – 2023-03-31
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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 / QA/QC |
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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）は線量分布を比較的よく再現し、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。しかしがん治療で使用される200MeV陽子線の場合、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。
2021年度はモンテカルロシミュレーションツールキットGeant4を用いて研究を進めた。Geant4では荷電粒子から発生するチェレンコフ光（optical photon）の輸送計算が可能である。2019年度までに測定した200 MeV陽子線を水標的に照射した際の発光強度の角度依存性のデータをGeant4で再現することで、Geant4の計算精度検証を行った。
直径5mmの水標的に200MeV陽子線を照射し、水標的内で発生するチェレンコフ光に関して、陽子線進行方向（0°）から180°の範囲で発光強度を計算した。測定値、計算値ともに前方の発光量が多く、計算値は測定値とおおむね一致した。しかし測定値では45°方向の発光量が90°方向より2倍程度多かったが、計算値では3倍程度と少し過大評価となった。計算条件を見直すなど、より詳細な計算を行っていく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
2021年度はチェレンコフ光が発生しないエネルギー120MeV以下の陽子線を用いて、微弱光の発光強度角度依存性の測定を行う予定であった。しかし新型コロナウィルス感染拡大対策のため、医療施設である名古屋陽子線治療センターでの実験が実施しづらい状況となった。また教育や運営等の研究以外の業務も増えたため、研究に費やすことができる時間が減少した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は名古屋陽子線治療センターで実験を行う。チェレンコフ光が発生しないエネルギー120MeV以下の陽子線を用いて、微弱光の発光強度角度依存性の測定を行う予定である。同時にGeant4を用いた計算においても計算精度の向上を行い、測定結果の信頼性の向上を目標とする。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染拡大対策のため、2021年度に予定していた実験が不可能となった。また研究以外の業務も増加し研究の進捗が遅れた。2022年度は実験とシミュレーションを両方で研究を進め、学会報告および論文投稿を行う。学会参加費と論文投稿に使用する予定である。
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