2023 Fiscal Year Annual Research Report
Estimation of dose distribution using luminesence of water during proton beam irradiation -discrimination with Cherenkov light-
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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 – 2024-03-31
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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200 MeV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。
2023年度は名古屋陽子線治療センターにてチェレンコフ光と微弱光の発光量の角度依存性を測定した。直径5mmの水標的にチェレンコフ光を放出する200 MeV陽子線と放出しない100 MeV陽子線をそれぞれ照射し、CCDカメラを用いてビーム進行（0°）方向に対して45～120°方向で発光量を測定した。また、モンテカルロシミュレーションツールキットGeant4を用いて発光量角度依存性のシミュレーション計算を行い実測値と比較した。微弱光は発光機序も解明されておらず、Geant4では発光が起こらない。よってGeant4のシンチレーション光の計算モデルを流用し等方的に微弱光を発生させた。
実測の結果、200 MeV陽子線照射時には前方の発光量が多い一方、100 MeV陽子線照射時には等方的に発光していることが分かった。またシミュレーション計算とも一致したことから、測定も正しく行われていると考えている。
水への陽子線照射によって発生する微弱光とチェレンコフ光は発光量の角度依存性が異なり、微弱光は等方的に発光するがチェレンコフ光は前方に強く発光することが分かった。
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