Measuring production cross sections and development of a system for evaluating in vivo doses in proton therapy.

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K15595
• Research Institution: 福井県立病院(陽子線がん治療センター(陽子線治療研究所))
• Principal Investigator: 松下 慶一郎 福井県立病院(陽子線がん治療センター(陽子線治療研究所)), 陽子線治療研究所, 研究員(医学物理士) (10769847)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 陽子線治療 / 断面積 / PET

Outline of Annual Research Achievements

陽子線治療において腫瘍に的確な照射がなされなかった場合治癒率の低下や正常組織への障害が生じる可能性がある。そのため陽子線治療では実際に陽子線が照射された領域を観測することが重要である。人体に陽子線を照射したとき人体を構成する原子核と入射陽子との核反応により陽電子放出核が生成される。この生成された陽電子放出核からの消滅γ線をPETを用いて測定することで陽子線の照射領域を観測する手法が開発されている。しかし陽子線の物理反応の違いにより、観測される照射領域情報と実際の線量分布情報が異なるという課題がある。そのため観測された照射領域情報と線量分布を紐づける物理因子が必要である。この照射領域画像と線量分布を紐づける物理因子の１つが陽電子放出核の生成反応断面積である。しかし陽子線治療で用いられるエネルギー領域においては、陽電子放出核の生成反応断面積データは整備されているとは言い難く断面積データの更なる取得が必要である。
本研究では陽子線治療において生成される陽電子放出核の生成反応断面積測定を目的とし、放射線医学総合研究所のAVFサイクロトロンから供給される陽子線を用いて主に酸素核から生成される陽電子放出核の生成反応断面積測定実験を実施してきた。断面積の測定には2対対向型のPETシステムを用い、陽子線のエネルギーに対応する連続したエネルギー領域の陽電子放出核生成反応断面積を測定できる手法を確立した。実験結果より導出した酸素核由来の陽電子放出核である13N,15Oの生成反応断面積は、NNDCなどのデータベースに登録されている断面積データとよく一致する結果となった。また11Cの生成反応断面積は古いデータと異なる傾向を示し近年報告された比較的新しいデータとよく一致する結果となった。