高精度線量分布計測のための電子密度連続可変ファントムの開発

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ポリマーゲルは元素組成や電子密度が筋肉や水とほぼ一致するため、軟部組織の３次元線量計測に使用できるが、肺組織は含気による密度低下と呼吸による密度変化があるため従来は作製できなかった。我々は肺胞とほぼ等価なマイクロスフェアをポリマーゲルに分散・固形化することで、水との電子密度比が0.2－1.0になるような調整して、呼吸する肺組織の元素組成や電子密度にほぼ一致する電子密度連続可変ファントムを開発する。令和３年度は、電子密度連続可変ファントム設計のために、放射線治療中の肺組織の電子密度比にあわせた0.2、0.26、0.3のスラブ状肺ファントムを作製を試みた。マイクロスフェアによって肺胞形態が再現できるかは、微分干渉顕微鏡を用いて観察した結果、試作した肺ファントムは肺胞を模擬した形態を有していることが示された。これは、市販の肺ファントムの形態とは大きく異なっており、微細構造を考慮することができた。また、放射線物理特性として質量減弱係数比と質量衝突阻止能比を米国NIST（National Institute of Standards and Technology)のXCOM（Cross Sections Database)とESTAR(Stopping Powers and Ranges for Electrons)を用いて計算した結果、市販の肺ファントムよりも放射線治療で用いられるエネルギー領域では質量減弱係数や質量衝突阻止能でエネルギー依存性が小さいことが示された。