Medical application of luminescence of water lower energy than Cherenkov-light threshold

能量低于切伦科夫光阈值的水发光的医学应用

• 批准号: 22H03019
• 负责人: 山本 誠一
• 金额: $ 9.65万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03019/
• 关键词: 水の発光現象; 医療応用; スペクトル; DNA損傷; リボフラビン; 放射線; 発光; 水; フィルター; CCDカメラ

チェレンコフ光閾値以下のエネルギーの放射線照射による水の発光がDNA損傷の原因であることを明らかにするために、紫外線が水発光に多量に含まれることを実測により明らかにした。当該年度においては、300nm付近の発光までの計測可能な装置の開発を行い、水の発光スペクトルの実測に成功した。紫外線発光画像測定装置開発は、これまで水の発光スペクトル測定で申請者が成功している手法を短波長まで計測可能な装置に発展させ、かつ高波長分解能測定を可能にすることで実現した。スペクトル計測はバンドパスフィルターを暗箱の外から蓋を開けることなく交換可能とし、効率的な高波長分解能分光画像測定を実現した。開発した紫外線発光画像測定装置は250nmまで計測可能な紫外線用CCDカメラを暗箱に入れ、暗箱外部から手動で紫外用ロングパスフィルターをカメラレンズの前に配置、交換可能にし、陽子線照射水の発光短時間撮像を実現した。装置は軽量で放射線治療装置の寝台に容易に配置可能とした。またロングパスフィルターは25nm幅のものを用いて、高波長分解能の放射線照射水の発光スペクトル計測も可能にした。開発した装置を用いて117MeV陽子線照射中の水発光画像を、ロングパスフィルターを交換しながら計測し、計測後に差分画像を作成し、水の発光スペクトルを算出した。差分波長幅の補正とCCDカメラの感度補正を行うことで、25nm幅という高波長分解能の水発光スペクトルを得ることができた。得られた水発光スペクトル強度は、おおよそ波長の2乗に反比例して低下することから、放射線照射水発光の機序は、水分子と陽子線生成2次電子との双極子相互作用により発生する電磁波（光）であることが確認できた。

The reason why DNA damage is caused by radiation exposure below the threshold of UV radiation is that the amount of UV radiation emitted by water is too high. During the year, the development of a device capable of measuring light emission near 300nm and the successful measurement of light emission from water were carried out. UV light emission profile measurement device development, water emission measurement, applicant success, short wavelength measurement possible device development, high wavelength resolution measurement possible The measurement of high wavelength resolution spectral images is realized by means of a digital camera. The device for measuring ultraviolet ray emission image at 250nm can measure ultraviolet ray with CCD camera input, manual ultraviolet ray emission with camera outside, camera box configuration, exchange possibility, and short-time image acquisition of ultraviolet ray irradiation water. The equipment is easy to configure and the radiation therapy equipment is easy to install. The wavelength of radiation is 25nm, and the wavelength of radiation is 25nm. The wavelength of radiation is 25 nm. The development device uses 117MeV sunlight to illuminate the water emission image, and calculates the difference image after measurement. Differential Wavelength Amplitude Correction CCD Sensitivity Correction 25nm Amplitude High Wavelength Resolution Energy Water Emission Correction The intensity of light emitted by water is inversely proportional to the wavelength of 2 °. The mechanism of radiation irradiation of water is confirmed by the dipole interaction between water molecules and cations to generate the second electron.

项目成果

Cherenkov-light imaging of induced positron distribution in liquid water after proton beam irradiation

质子束照射后液态水中诱导正电子分布的切伦科夫光成像

• DOI: 10.1088/1748-0221/17/11/p11043
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Instrumentation
• 影响因子: 1.3
• 作者: Yamamoto Seiichi;Yamashita Tomohiro;Kobashi Yusuke;Hirano Yoshiyuki;Akagi Takashi;Yokokawa Hiromu;Kataoka Jun
• 通讯作者: Kataoka Jun

Luminescence imaging of helium ions during irradiation to water and to an acrylic block

氦离子照射水和丙烯酸块时的发光成像

• DOI: 10.1088/1748-0221/18/02/p02023
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Instrumentation
• 影响因子: 1.3
• 作者: Yamamoto Seiichi;Yabe Takuya;Akagi Takashi;Kataoka Jun
• 通讯作者: Kataoka Jun

Dose distribution measurements using luminol water during irradiation of high-energy X-rays from medical linear accelerators (LINAC)

在医用直线加速器 (LINAC) 照射高能 X 射线期间使用鲁米诺水进行剂量分布测量

• DOI: 10.1016/j.radphyschem.2023.110895
• 发表时间: 2023
• 期刊: Radiation Physics and Chemistry
• 影响因子: 2.9
• 作者: Yamamoto Seiichi;Yamada Koya;Yabe Takuya;Hirano Yoshiyuki;Kataoka Jun
• 通讯作者: Kataoka Jun

Optimization of the energy window setting in Ir-192 source imaging for high-dose-rate brachytherapy using a YAP(Ce) gamma camera

使用 YAP(Ce) 伽马相机优化高剂量率近距离放射治疗 Ir-192 源成像中的能量窗口设置

• DOI: 10.1016/j.ejmp.2022.09.017
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physica Medica
• 作者: Nagata Jura;Nakanishi Kohei;Yamamoto Seiichi;Yabe Takuya;Yogo Katsunori;Noguchi Yumiko;Okudaira Kuniyasu;Kamada Kei;Yoshikawa Akira;Kataoka Jun
• 通讯作者: Kataoka Jun

Short time sequential luminescence imaging of water during irradiation by protons

质子照射期间水的短时连续发光成像

• DOI: 10.1088/1748-0221/17/12/t12001
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Instrumentation
• 影响因子: 1.3
• 作者: Yamamoto Seiichi;Yabe Takuya;Yogo Katsunori;Akagi Takashi;Kataoka Jun
• 通讯作者: Kataoka Jun