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陽子線照射中に生成する陽電子分布をチェレンコフ光計測で画像化名古屋大学 山本 誠一

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 陽子線治療は,陽子線が選択的に高線量を腫瘍に与えることが可能なため治療効果が高く注目を集めており,今後,施設数も増加すると予想されている。陽子線治療においては,間違いなく陽子線が目的とする部位に照射されていることを確認するために,照射中あるいは照射直後に線量を測定したいという要求がある。現在は,陽電子放射型断層撮像法(PET)を用いて,陽子線照射により生じた陽電子を画像化することで線量分布をえることが試みられているが,PET装置は空間分解能が比較的低い(4-5mm程度)ことやコストが高い(数億円)という問題点があった。
 今回,我々は名古屋陽子線治療センターと共同で,陽電子が物質中を運動するときに,チェレンコフ光という微弱な光を放出することに着目し,この光を高感度CCDカメラで撮像することで,陽子線照射により生成した陽電子の分布を,これまで得られたことのない,0.7mmという極めて高い空間分解能で画像化することに成功した。
 図1に示すように,名古屋陽子線治療センターの陽子線治療装置を用いて,アクリル製の被写体に陽子線を照射した。この陽子線の照射により被写体中で核反応が起こり,陽電子が生成する。照射後,暗室に被写体を移動し,被写体中に生成した陽電子が発するチェレンコフ光を高感度CCDカメラで撮像した。その結果,図2に示すように,チェレンコフ光を明確に画像化することができ,陽電子の分布を高い空間分解能で得ることができた。あらかじめ撮像しておいた被写体の外観写真とチェレンコフ光画像を融合したところ,図3に示すように,被写体中のどの部分に陽電子が生成したかを高い精度で知ることができた。
 チェレンコフ光画像から得られた陽電子の分布は,コンピュータシミュレーションの結果とも高い精度で一致した。今回の研究成果は,陽子線治療における線量評価や装置の精度管理に利用されることが期待される。

参考文献

  • S. Yamamoto, T. Toshito, K. Fujii, Y. Morishita, S. Okumura, M. Komori: High resolution Cerenkov light imaging of induced positron distribution in proton therapy. Med. Phys. 41, 111913, 2014

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