| 研究課題/領域番号 |
17K07022
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
甲斐 健師 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究副主幹 (70403037)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 放射線工学・ビーム科学 / イオン飛跡 / DNA損傷 |
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| 研究実績の概要 |
放射線と物質の相互作用研究において、PHITSのような汎用放射線輸送計算コードは、マクロな複雑体系における線量評価と共に、ナノスケールの微視的空間内で誘発される放射線作用研究への適用も期待されている。これは、放射線作用自体が物質のミクロな物理現象であるにも関わらず、その主体となる低エネルギー電子の放射線作用が未解明要素を多く含むためである。本研究では、PHITSの飛跡構造解析モードを開発し、微視的複雑体系における放射線作用を計算可能にする。その計算機能を利用し、これまで計算が困難であった低エネルギー電子が作用するDNAの複雑損傷機構解明を目指す。更に、陽子・炭素イオンの飛跡構造解析モードも開発し、本計算機能の波及効果を狙う。
平成30年度は、電子の飛跡構造解析モードを実験値と比較することで検証した。PHITSの電子飛跡構造解析モードを利用して、細胞への電子線照射実験により得られた様々な種類のDNA損傷収量を評価することに成功した。さらに、イオン飛跡構造解析モードも開発した。今後は、イオン飛跡構造解析モードのエネルギー適用範囲を大幅に拡張し、イオン照射実験により得られるDNA損傷の種類や収量をシミュレーション予測する予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
1)放射線DNA損傷の収量評価への適用：これまで開発してきたPHITSにおける電子の飛跡構造解析モードの精度を検証するため、本計算機能の結果を既存の実験データ・計算結果と比較した。本計算結果は既存の結果と十分一致することを確認し、本計算機能の精度を検証した。さらに、計算結果の出力機能として電離や励起が誘発される位置をナノスケールで特定する計算機能も整備した。これにより、細胞への電子線照射実験により得られた様々な種類のDNA損傷収量を、PHITSの電子飛跡構造解析モードを利用して評価することが可能になった。
2)PHITSにおけるイオンの飛跡構造解析モードの開発：電子の飛跡構造解析モードは独自に開発した。イオンの飛跡構造解析モード開発に関しては、放射線DNA損傷のシミュレーション予測研究で実績のあるKURBACを実装することで、照射エネルギーの適用範囲が限定されてはいるが、イオンの飛跡構造解析モードの開発にも成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで開発してきたPHITSにおけるイオン飛跡構造解析モードを拡張し、放射線DNA損傷の収量評価や高エネルギー炭素イオン照射によるゲル線量計の詳細解析を実施する。
1)イオン飛跡構造解析モードの拡張：PHITSにおけるイオン飛跡構造解析モードは、利用可能な粒子が陽子と炭素イオンに限定されており、そのエネルギー適用範囲は陽子が300 MeV/u、炭素イオンが10 MeV/uである。粒子線治療で必要となる照射エネルギーは300 MeV/uなので炭素イオンの場合、適用範囲外となる。そこで、簡易式から得られる断面積を利用し、エネルギー適用範囲を大幅に拡張する。
2)応用研究：エネルギー適用範囲を拡張した計算コードを利用し、放射線細胞影響研究に貢献するDNA損傷の収量評価を実施し、粒子線ガン治療を支える重要な計測法であるゲル線量計の詳細解析を実施する。この両者の相関を解明すると、医用生体工学の発展に大きく貢献することが期待できる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本課題で使用中のPCのOSサポート期間が平成30年度で終了することになり、令和元年度に新たなPCと計算ソフトを購入することとしたため、平成30年度の支出計画を変更したことで次年度使用額が生じることとなった。次年度使用額はPCと計算ソフト等の購入に使用する。
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