粒子線治療中の患者体内線量リアルタイム可視化への挑戦

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粒子線がん治療では、患者体内に照射された治療ビームの軌跡を直接観ることができないため、治療ビームが腫瘍の位置に正しく照射されているかを確認することは困難である。本研究では、受入研究室（量子科学技術研究開発機構 高崎量子応用研究所）が展開する「二次電子制動放射線（即発X線）計測法」を活用することで、粒子線治療中の患者体内線量分布をリアルタイムで可視化する技術を確立し、臨床応用への実現を目指す。本年度は、本研究の基盤となるモンテカルロ計算コードPHITSを用いた即発X線および線量分布のシミュレーションが可能な計算環境を構築した。さらに受入研究室内の並列コンピュータや、受入研究室が使用時間を確保している日本原子力研究開発機構のスーパーコンピュータを利用し、シミュレーション計算の高速化を可能にした。構築したシミュレーション環境を用いて、即発X線画像化時に発生する中性子起因のバックグラウンド成分の特性を計算し、Time of Flight法によりその成分を97％低減できることを明らかにした。シミュレーション計算と並行して、群馬大学医学部附属病院重粒子線医学研究センターにて、即発X線の画像化実験を行なった。カドミウムテルライド半導体による治療用炭素ビームの画像化実験を行い、治療用ビームの軌跡を示す鮮明な即発X線画像を得ることに成功した。またビームの停止位置の変化量に対応して即発X線の分布が変化することを確認し、測定画像から1.0 mmの精度でビームの停止位置を推定できる手法を考案した。