2013 Fiscal Year Annual Research Report
ガン細胞が取り込んだ非放射性薬剤から電子線を放出させ患部のみを照射する技術の開発
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25282152
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小栗 慶之 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (90160829)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 純 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (90302984)
近藤 康太郎 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教 (80582593)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 深部ガン治療 / 陽子線励起特性X線 / K吸収端 / 金属微粒子 / オージェ電子 / 静電加速器 / 半導体X線検出器 / 液体シンチレータ |
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| Research Abstract |
静電加速器からのエネルギー2.5 MeVの陽子線を厚さ30ミクロンの平板状銅（Cu）標的に照射し，標的の反対側へ準単色のCuの特性X線（KαX線，エネルギー = 8.0 keV）を発生させた．標的のホルダーを自然空冷し，陽子線のビーム電流を数マイクロアンペアまで増大させ，これによりX線放出強度を増大させた．X線収量の陽子線エネルギーへの依存性も調べた．
次に，X線を効率良く測定試料まで導くためのX線光学系の設計製作と最適化調整試験を行った．ポリキャピラリー方式のX線レンズを設置し，上記の方法で発生したX線を集束させた．焦点位置にCdTe半導体X線検出器を置き，X線のエネルギースペクトルを測定したところ，ほぼ100%がCuの特性X線であり，単色性が高いことが明らかとなった．しかしこのX線のエネルギーでは，外部から照射して体内の深部ガン組織に到達させることが困難であるため，より高いエネルギーのX線を発生できるより重い元素の標的を用い，これを注射針の先端に取り付けて患部に刺入し，内部から照射を行う方式に変更した．より重い元素としては主に化学的安定性の観点から銀（Ag）とモリブデン（Mo）を採用し，これらの標的を作成した．実際に陽子線をこれらに照射して針の外側でX線のエネルギースペクトルを測定し，同様に高い単色性を確認した．これらの単色X線の収量より線量率を評価したところ，陽子線による標的原子の内殻電離断面積と自己吸収を含む注射針外側へのX線透過率を考慮した積分計算の結果と良く一致する結果を得た．並行して，これらの準単色X線を効率良く吸収して内部で電子線を発生させるための二次標的の検討を進め，Moからの特性X線（KαX線，エネルギー = 17.4 keV）に対応してイットリウム（Y，K吸収端エネルギー17.0 keV），または金（Au，L1吸収端エネルギー = 14.4 keV）の微粒子が適当であることが分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ほぼ研究計画通りに静電加速器からのMeV陽子線を銅標的に照射して特性X線を発生し，キャピラリーX線レンズで集束して強度を増加させること，及び半導体X線検出器を用いたスペクトル測定により，そのX線の単色性を確認することには成功した．しかし，予定していたオージェ電子線発生用微粒子状標的の準備と調整，及びその液体シンチレータへの分散実験は年度内に実施できなかった．理由は銅の特性X線のエネルギーが低いため，予定していた液体中での二次電子発生実験が技術的に困難で，かつ実際の治療への応用が現実的でないことが判明したためである．これにより，陽子線を照射する標的を銀，モリブデン等のより重い元素に変更する必要が生じ，これらに対応する追加実験を実施する必要が生じたため，当初の計画よりも若干の遅れが出ている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度以降の実験で用いる予定の準単色X線発生用モリブデン標的の製作は既に終了しており，また使用する液体シンチレータの種類についても既に検討がほぼ終わっている．さらにこのシンチレータ中に分散させる予定のイットリウム化合物，または金の材料も入手済みである．これらを受けて，今年度は顕微鏡に冷却式電子増倍型超高感度低ノイズカメラを接続し，オージェ電子によるシンチレータの微弱発光像を撮影するためのシステムの設計，製作，組み立て，及び試験を行う．微弱光下での長時間露光撮影を行い，画像分解能，感度，ノイズ等の評価を行う．その後，加速器施設の放射線管理区域への搬入，設置を行い，制御室からの電動遠隔操作試験等を進める．
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Research Products
(1 results)
