炭素イオンがん治療二次被ばく評価用重イオン核反応模型の研究

碳离子癌症治疗二次暴露评价的重离子核反应模型研究

基本信息

批准号：
22K04989
负责人：
魚住裕介
金额：
$ 2.16万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

炭素イオンがん治療において正常組織に対する低線量被ばくを見積もる際には、高精度の粒子輸送計算が必要であるが、炭素イオンや核反応二次イオンであるα粒子による原子核反応の計算には課題が多く残っている。核反応模型では炭素イオン等による核反応からの生成粒子のエネルギー、収量を示す二重微分断面積（DDX）が必要となる。本研究では、クラスター分裂過程を取り入れた核内カスケード（INC）模型を新しく提案し、大きな散乱角での各種クラスター生成DDXの再現性を向上させ、これに基づく計算コードの開発を目的とする。本研究では医療応用に特化して炭素イオン炭素イオン核反応と、これに付随するα粒子核反応の理論模型を高度化する。このため、実験によりDDXデータを取得・整備して、低エネルギー領域のα粒子核反応に対して成功した独自の模型を高エネルギーのα粒子核反応、炭素イオン炭素イオン核反応に拡張し、(C, px)反応から（C, C’x）反応まで全ての反応チャネルの二重微分断面積計算を可能にする。量子医科学研究所において2022年度実施した実験は合計6日間であり、230 MeV/uのαビームと、100 MeV/uの炭素イオンビームを用いて、各種放出粒子に対して二重微分断面積を広いエネルギー範囲に渡って測定を行った。αビーム実験では、ｔと3Heのスペクトルに大きな違いが観察されたため実験の技術的問題が疑われた点について確認ができた。同様の違いは炭素入射では観察されないことも確認できた。、取得したデータは、低エネルギー領域で開発された解析方法により分析され、その結果低エネルギーで観察された反応の特徴として挙げられた中性子スペクトルと陽子スペクトルの類似性や、ｔと3Heの収量比などの傾向を確認することが出来、フラグメンテーション機構の理解を深めることができた。

在碳离子癌的治疗中，在估计低剂量暴露于正常组织时需要高精度颗粒传输计算，但是使用碳离子和α颗粒计算核反应，这是核反应的次要离子。核反应模型需要双差分横截面面积（DDX），该区域指示由碳离子等引起的核反应产生的颗粒的能量和产量。在这项研究中，我们提出了一种新的核级联（INC）模型，该模型结合了群集分裂过程，旨在提高基于大型散射角和开发该计算的各种群集生成DDX的可重复性。这项研究的重点是医疗应用，并将完善碳离子核反应和相关α颗粒核反应的理论模型。 For this reason, we have acquired and prepared DDX data through experiments, and expanded our unique model that has been successful in the low-energy α-particle nuclear reaction to high-energy α-particle nuclear reactions and carbon-ion carbon-ion nuclear reactions, allowing us to calculate the double differential cross-sectional area of all reaction channels, from (C, px) to (C, C'x) reactions.在2022年在量子医学研究所进行的实验总计六天，并且使用230 MeV/Uα束和100 MEV/U碳离子束在宽的能量范围内为各种发射颗粒测量了双差分横截面区域。在α梁实验中，在t和3he的光谱中观察到很大的差异，因此可以证实怀疑实验的技术问题。还确认在碳发射率时未观察到类似的差异。使用在低能区域中开发的分析方法分析了获得的数据，结果，中子和质子光谱的相似性是在低能量下观察到的反应的特征，以及T和3HE的屈服比（也被认为是特征）的，并得到了证实，以及对碎片机制的理解。