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2012 年度 実績報告書

放射線被曝影響解析に向けた線量付与の統計的モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 22510055
研究機関北海道大学

研究代表者

伊達 広行  北海道大学, 大学院保健科学研究院, 教授 (10197600)

研究分担者 堤 香織  北海道大学, 大学院保健科学研究院, 助教 (80344505)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード放射線被ばく影響 / 電子線トラック / 二本鎖切断 / 細胞生存率 / 放射線誘起バイスタンダー効果 / 免疫蛍光染色法
研究概要

本研究は、生体細胞に照射した放射線の影響を、モンテカルロ法に基づく電子線やラジカル、生理活性物質の挙動に関するシミュレーションと、細胞への放射線照射後の細胞核損傷の観測(主として文献データ)の両者によって明らかにすることを目的としている。
本年度に行った主な内容と成果を以下に列挙する。
(a) 放射線誘起バイスタンダー効果のモデル構築とモンテカルロシミュレーションコードの作成を行ない、照射細胞から放出され伝搬するバイスタンダーシグナル(生理活性物質)と非照射細胞(バイスタンダー細胞)からの再放出シグナルの放出率を、シミュレーションと実測された結果との比較から定量した。シグナルの再放出確率にポアソン分布を仮定すると、細胞培養液中の細胞全体の損傷に関するシミュレーションと実測値の差が最も小さくなる条件を評価することができることを提示した。
(b) 放射線治療における腫瘍細胞への効果と正常組織へ損傷効果の両者を考慮し、正常組織の損傷を最小とする条件から、分割照射の適否を判定した。放射線照射された腫瘍細胞への効果と正常組織の損傷効果を、両者への線量を媒介変数としてグラフにプロットすることによって、その曲線から多分割照射と少分割照射のどちらの方法が適切かを判定できることが分かった。この曲線は、両者の被曝効果にLinear-Quadratic(LQ)モデルを仮定するとき、正常組織と腫瘍のα/βの比と正常組織への被曝線量の割合に依存することが明らかとなった。
(c) 細胞へ線量と細胞生存率の関係を表す新たなモデル式の妥当性を検討した。細胞核内に生じ、その後の化学的修復過程を経て残存する損傷の数によって細胞の致死確率が異なるとするモデル式内のパラメータについて、修復時間の効果を調べた結果、時間依存する実測データの傾向をうまく説明し得るものであることが分かった。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] A Simulation Study of the Radiation-Induced Bystander Effect: Modeling with Stochastically Defined Signal Reemission2012

    • 著者名/発表者名
      Kohei Sasaki
    • 雑誌名

      Computational and Mathematical Methods in Medicine

      巻: 2012 ページ: -

    • DOI

      doi:10.1155/2012/389095

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Graphical representation of the effects on tumor and OAR for determining the appropriate fractionation regimen in radiation therapy planning2012

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Mizuta
    • 雑誌名

      Medical Physics

      巻: 39 ページ: 6791-6795

    • DOI

      doi:10.1118/1.4757580

    • 査読あり
  • [学会発表] A Mathematical Method for Estimating Optimal Fractionation Regimen in Radiotherapy2013

    • 著者名/発表者名
      Seishin Takao, Masahiro Mizuta, Hiroyuki Date, Yuriko Komiya, Kenneth L. Sutherland, Rikiya Onimaru, Hiroki Shirato.
    • 学会等名
      Third International Conference on Real-time Tumor-tracking Radiation Therapy with 4D Molecular Imaging Technique
    • 発表場所
      Sapporo Convention Center, Sapporo, Japan
    • 年月日
      2013-02-08
  • [学会発表] Modeling of Radiation-Induced Bystander Effect with Re-emitting Signals Following the Poisson Statistics2012

    • 著者名/発表者名
      Kohei Sasaki
    • 学会等名
      World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Beijing International Convention Center, Beijing, China
    • 年月日
      20120526-20120531
  • [学会発表] Analysis of Cell Surviving Fraction with Non-Lethal Probability for Radiation Exposure2012

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Wakui
    • 学会等名
      World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Beijing International Convention Center, Beijing, China
    • 年月日
      20120526-20120531

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公開日: 2014-07-24  

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