ホウ素中性子捕捉療法における治療中の吸収線量評価に関する研究

硼中子俘获疗法治疗过程中吸收剂量评价研究

基本信息

批准号：
12770491
负责人：
石川正純
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12770491/
关键词：
ホウ素中性子捕捉療法吸収線量評価 PG-SPECT コリメータシステム

项目摘要

現在行われているホウ素中性子捕捉療法では、患者の血中ホウ素濃度と治療中に測定した中性子束密度を用い、事前に行った実験や計算をもとに吸収線量を推測している。我々の研究グループでは、治療中にリアルタイムで吸収線量を直接評価するために、PG-SPECT(Prompt Gamma-ray Single Photon Emission Computed Tomography)システムを提案し、その開発に取り組んでいる。PG-SPECTシステムは中性子線とγ線が多量に存在する治療照射場内に設置されるため、有効な測定を行うためには、コリメータシステムの最適化が必要である。そこで、コリメータのパラメータを決めるに当たって、測定の統計誤差を考慮した最適指数を考案し、パラメータの最適化を行った。この結果をもとに組立式タングステンコリメータを作成し、計算と実測との比較を行った。予算の都合上、コリメータの一部しか製作できなかったが、計算値と実測値はほぼ一致しており、最適指数による最適化が妥当であったことを確認した。また、PG-SPECTに装備する検出器として、(1)中性子のダメージ、(2)検出効率、(3)エネルギー分解能、(4)バックグラウンド除去、(5)冷却の5項目について検討を行った結果、BGOシンチレーション検出器が最も有利であるという結論に達した。そこで、サイズの異なる3種類のBGOシンチレータを購入し、最適な形状について検討した。その結果、シンチレータの形状は、円柱形よりも直方体の方がエネルギー分解能が良いことが分かった。また、シンチレータの長さが短くなるほど、エネルギー分解能が良くなるという傾向が見られた。今後は、これらの結果を踏まえて、BGOシンチレータとタングステンコリメータを組み合わせた実験を行い、PG-SPECTシステム実現へ向けて研究を継続していく予定である。

目前的硼中子捕获疗法使用患者的血液硼浓度和治疗期间测量的中子通量密度，并根据先前的实验和计算来估计吸收剂量。我们的研究小组提出并正在开发PG-SPECT（瞬发伽马射线单光子发射计算机断层扫描）系统，以直接评估治疗过程中实时吸收的剂量。由于PG-SPECT系统安装在存在大量中子和伽马射线的治疗场中，因此必须优化准直器系统才能进行有效测量。因此，在确定准直器参数时，我们设计了考虑测量统计误差的最优指标，并对参数进行了优化。根据这些结果，我们创建了预制钨准直器，并将计算结果与实际测量结果进行了比较。由于预算限制，只能制造出准直器的一部分，但计算值和测量值几乎匹配，证实使用最佳指标进行优化是适当的。此外，我们还对安装在 PG-SPECT 中的探测器的五个项目进行了研究：(1) 中子损伤、(2) 探测效率、(3) 能量分辨率、(4) 背景去除和 (5) 冷却。我们得出的结论是 BGO 闪烁探测器是最有优势的。因此，我们购买了三种不同尺寸的BGO闪烁体并考虑了最佳形状。结果发现，长方体闪烁体形状比圆柱体形状具有更好的能量分辨率。此外，存在闪烁体长度越短，能量分辨率越好的趋势。未来，基于这些结果，我们计划进行BGO闪烁体和钨准直器相结合的实验，并继续研究以实现PG-SPECT系统。