粒子線治療室内の二次中性子の特徴に特化した中性子線量測定法の開発

针对粒子束治疗室二次中子特性开发中子剂量测定方法

• 批准号: 21K07579
• 负责人: 米内 俊祐
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K07579/
• 关键词: 放射線; 炭素線治療; 二次中性子; 晩発性影響; 照射場; モンテカルロシミュレーション; 粒子線治療; 線量測定

国内外における粒子線治療施設及び患者数の増加及び治療成績の向上により、治療後の晩発性リスク特に二次がんリスクが注目されている。粒子線治療において二次がんリスクの要因となりうる放射線は、治療体積周辺の線量に寄与する一次、二次荷電粒子と、全身の線量に寄与する二次中性子である。本研究では、炭素線治療室内の二次中性子周辺線量当量分布の評価に焦点を当てる。現在まで、測定による評価では汎用的な中性子線量計が用いられているが、これらは漏洩線量等の低線量率の測定を目的に設計されていること、また、想定しているエネルギースペクトルが異なることから炭素線治療室内の測定には適さない。これらの背景から、本研究の目的は、炭素線治療室内の中性子線量測定に焦点を絞った簡便かつ精度の高い中性子線量計を開発することである。令和3年度においては、モンテカルロシミュレーションのための計算環境の構築を行い、中性子線量計の設計及びその線量計の校正で用いる中性子場の検討のためのモンテカルロシミュレーションをモンテカルロコードPHITSを用いて行った。中性子線量計の設計については、計画時に想定した従来のレムカウンターで使用されている熱中性子に高感度のHe3比例計数管に加え、計画時には想定してなかった別のガスカウンターについても検討を行った。検討の結果、後者のガスカウンターの方が精度よく目的を達成する可能性が大きいことが分かった。このため、次年度も中性子線量計の設計検討を継続することとした。線量計の校正に用いる中性子場の検討については、量子科学研究開発機構の炭素線治療室内の中性子エネルギースペクトルをPHITSで計算するモデルを整備し、形状の異なる複数の中性子エネルギースペクトルが取得可能なことを明らかにした。

由于日本国内外粒子束治疗设施和患者数量的增加以及治疗效果的提高，治疗后的迟发风险，特别是继发性癌症风险正在引起人们的关注。粒子束治疗中可能成为继发癌症风险因素的辐射是初级和次级带电粒子，它们对治疗体积周围的剂量有贡献，以及次级中子，对全身的剂量有贡献。在这项研究中，我们重点评估碳离子治疗室中二次中子周围的剂量当量分布。迄今为止，通用中子剂量计已用于基于测量的评估，但这些中子剂量计旨在测量泄漏剂量等低剂量率，并且它们假定的能谱不同，因此不适合碳内部的测量。离子治疗室。在此背景下，本研究的目的是开发一种简单且高精度的中子剂量计，重点测量碳离子治疗室中的中子剂量。 2021财年，我们构建了蒙特卡罗模拟的计算环境，并使用蒙特卡罗代码PHITS进行了蒙特卡罗模拟，以设计中子剂量计并研究用于剂量计校准的中子场。关于中子剂量计的设计，除了规划时设想的传统REM计数器中使用的对热中子高度敏感的He3正比计数管外，我们还考虑了另一种当时未设想的气体计数器。计划的时间。研究结果发现，后者的气体计数器更有可能以更高的精度实现目标。为此，我们决定在下一财年继续研究中子剂量计的设计。关于用于剂量计校准的中子场的研究，我们开发了一个模型，使用PHITS计算国立量子放射线科学研究所碳离子治疗室的中子能谱，可以获得多个中子揭示了不同形状的能谱。