LET依存性のない重粒子線の線量分布イメージング検出器の開発研究

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K11941
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 藤原 健 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (90552175)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古場 裕介 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 放射線防護情報統合センター, 主任研究員(定常) (10583073) ; 三津谷 有貴 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (70784825)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 重粒子線治療 / 陽子線治療 / ブラッグピーク / GEM / ガス検出器 / Glass GEM / 線量計 / イメージング

Outline of Annual Research Achievements

我々はGEMと呼ばれる増幅型ガス検出器と蛍光ガスに着目して、二次元の線量計開発に取り組んでいる。２０１４年に行った課題申請の段階で、ガラス製GEM(Glass GEM)を用いることで、 固体検出器と比較して、急峻なブラッグピークが可能であることは示せて来たが、ピーク・プラトー比の値はイオンチェンバーのそれと差異があり、正確な線量分布測定にはまだ課題が残っていた。そこでまず、Glass GEMと呼ばれる電子増幅器を従来のGEMとアノード電極を用いる構造から、アノードを密着させたMicro-well型Glass GEMという新しい方式に辿り着き、新しい検出器構造を採用することでノイズとなるチェレンコフ光の混入がなくなり滑らかなブラッグピーク測定が可能になった。また、増幅型のガス検出器は放電によるノイズ混入や損傷が問題となるが、本年度はGlass GEM基板の性能向上に取り組み、電極の形成プロセスを見直すことで従来のGlass GEMと比べて電極が平滑になり増幅度と安定性が大幅に向上した。本研究では、開発した検出器を実際に重粒子線治療施設（HIMAC）に持ち込み、治療と同等の環境で評価実験を行った。QAに用いられているイオンチェンバーとの比較では、入射窓材の違いからピーク位置（深さ）に差異はあるが、値はほぼ遜色のない（誤差<-3%）結果が得られた。フラグメントテールの線量も標準電離箱と同等の測定結果が得られるようになった。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

重粒子線、陽子線の測定共に、モノピークとSOBPの両方の計測で当初の開発目標であったイオンチャンバーと同等の応答が得られた。

Strategy for Future Research Activity

治療現場にはガスボンベを持ち込むことは望ましくなく、チャンバー内のガスを密封した状態でのオペレーションが求められるため、密封チャンバーの開発に取り組んだが、ガスチャンバー本体からのアウトガスによりゲインが低下するという別の問題も出てきた。これまでの測定結果からガスフローの状態では十分な性能がでているので、ガスチャンバー内のジオメトリーはそのままとし、今後はガスチャンバーの材質をPEAK材等のアウトガスの少ない材質に変更して一日でも早い実用化を目指していく。

Causes of Carryover

Heの枯渇により年度内にガスの納入が間に合わなかったため、使用計画を変更した。