Development of challenging new disease diagnostic methods using fast neutron beams

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がん等の病気の診断やリスク発見には、抗体、酵素、腫瘍マーカーの数値を血液・尿検査により取得し、基準値から大きく逸脱した際に精密検査、治療を行う指標としている。疑わしい疾患に対してはX 線などの放射線による精密検査が実施される。X 線は原子番号、すなわち電子密度に散乱、吸収する確率が依存しており、正常組織と腫瘍組織との判別が難しい。一方で、中性子は原子核の種類に依存して、散乱、吸収する確率が違うため、正常組織と腫瘍組織間に核種の違いがあれば識別して検出できる可能性がある。高速中性子は人体を透過する能力があり、エネルギーが高いため、原子核と非弾性散乱を起こすと、原子核を励起させる。それが基底状態に遷移する際に、核種に依存したガンマ線を即時に放出する。本研究では、高速中性子と原子核の非弾性散乱で放出されるガンマ線をイメージングすることで、がんなどの疾患を診断する手法について研究を進めている。研究を進める上でまずがんに特異的に集積する元素のサーベイを実施し、モンテカルロシミュレーションによる人体を模擬した照射のシミュレーションを実施する。その後、シミュレーションの結果をもとに、原理実証試験を実施する予定である。本年度は元素のサーベイを行い、がんに対しては腎臓、前立腺、肺、肝臓、脳などに対して正常組織に対して差がみられる元素があることを確認した。また、がん以外にも、アルツハイマーなどに対しても特異的に集積する元素があることを確認することができた。また、今年度は放射線輸送計算コードPHITS (Particle and Heavy Ion Transport code System)を用いた照射シミュレーションができる環境を整備し、人体を模擬したモデルによる計算を可能とした。