2023 年度研究成果報告書

陽子線照射による水の微弱光を用いた線量分布推定法　－チェレンコフ光との識別－

研究課題

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研究課題/領域番号	18K04974
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分30020:光工学および光量子科学関連
研究機関	名古屋大学
研究代表者	小森雅孝名古屋大学, 医学系研究科(保健), 准教授 (30392228)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2024-03-31
キーワード	水の発光 / 微弱光 / チェレンコフ光 / 陽子線治療 / 線量分布推定 / QA/QC
研究成果の概要	本研究の目的は、陽子線照射時に発生する水の微弱光とチェレンコフ光の発光量角度依存性の違いを明らかにし、微弱光とチェレンコフ光を識別することである。CCDカメラを用いて水の発光量角度依存性を測定した。照射した陽子線のエネルギーは、微弱光しか発光しない100 MeVと微弱光とチェレンコフ光の両方を発光する200 MeVを使用した。またモンテカルロシミュレーションによる発光量角度依存性の計算も行った。実測、計算ともに微弱光はほぼ等方的に発光していた一方、チェレンコフ光は前方に強く発光していることが分かった。よって両発光現象が識別可能であることが示唆された。
自由記述の分野	医学物理学
研究成果の学術的意義や社会的意義	100 MeV陽子線照射の発光量分布から微弱光はほぼ等方的に発光していることが明らかとなった。一方で、200 MeV陽子線照射の発光量分布からチェレンコフ光は前方に強く発光していることが分かった。チェレンコフ光の発光量分布は既知の物理学で計算可能である。従って微弱光とチェレンコフ光が混在する発光量分布から計算で得られたチェレンコフ光の分布を差分することで、微弱光分布のみが得られることが示唆された。これにより、微弱光分布を用いた簡便かつ高精度な線量分布推定法への応用が可能であることが分かった。