2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a real-time tumor-tracking proton beam therapy with molecular imaging for intractable cancers using gold nanoparticles preparation
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26461876
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
橋本 孝之 北海道大学, 医学研究科, 特任准教授 (60400678)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊達 広行 北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (10197600)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 金ナノ粒子 / 放射線増感効果 / モンテカルロシミュレーション / 陽子線治療 / クラスター形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では主に、陽子線が金ナノ粒子（GNP）と衝突した際に、金原子から電子を放出させ、GNP周囲にどの程度の放射線増感効果をもたらすのか（マイクロドシメトリ）をモンテカルロシミュレーションにて検証し、陽子線のエネルギーと線量増加領域の三次元的な広がりを評価することで、臨床応用のための基礎データを収集してきた。最終年度は従来のシミュレーションでは考慮されてこなかった、GNPクラスター形成時の線量増加を検討した。クラスター形成時には一様分布と比較して、GNPs間距離が非常に近くなるため、放射線と金との相互作用で発生した電子が近傍のGNPsに吸収されやすくなる。100 keVのX線を照射し、細胞へのエネルギー付与、GNPsのエネルギー吸収を一様分布と比較した。またGNPsの半径を10, 30, 50 nmと変化させ、GNPsサイズが線量増加に及ぼす影響を評価した。二次X線の吸収はクラスター形成の有無、GNPsサイズの変化に対して有意な差は見られなかったものの、二次電子の吸収はクラスター形成時に、またGNPsサイズが大きくなるほど増加した。クラスター形成の有無におけるGNPsによるエネルギー吸収の比（Clustering Factor）は、二次電子ではGNPsサイズが小さくなるほどClustering Factorが増加した。細胞全体に付与されたエネルギーのうち、GNPs内に吸収されたエネルギーの割合（Macroscopic Relative Energy Absorption: REAMacro）はクラスター形成時ほど、またGNPsサイズが大きいほど高い値を示した。クラスター形成を考慮していない従来のシミュレーションではGNPsによる線量増加を過大評価しており、クラスター形成の影響は小さいGNPsほど顕著であることは、GNPsを臨床応用した際の治療精度向上に役立つと考えられた。
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