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Estimation of relative biological effectiveness for boron neutron capture therapy using the PHITS code coupled with a microdosimetric kinetic model

PHITSとMKモデルを組合せたホウ素中性子捕捉療法に対する生物学的効果比の評価

堀口 洋徳*; 佐藤 達彦; 熊田 博明*; 山本 哲哉*; 榮 武二*

Horiguchi, Hironori*; Sato, Tatsuhiko; Kumada, Hiroaki*; Yamamoto, Tetsuya*; Sakae, Takeji*

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の治療計画のためには、ホウ素の中性子捕獲反応により生成する$$alpha$$粒子やLi原子核に対する細胞生存率の生物学的効果比(RBE)を評価する必要がある。しかし、BNCTによる線量は、$$alpha$$粒子やLi原子核のみならず、窒素の中性子捕獲反応により生成する0.54MeVの陽子、水素と中性子の弾性散乱で生成する連続エネルギースペクトルを持つ陽子、水素の中性子捕獲反応で生成する$$gamma$$線とその2次電子など、多様な放射線により構成される。そこで、これらすべての放射線照射に対する細胞生存率のRBEを統一のモデルで評価するため、PHITSとMKモデルを組合せた新たなBNCT用RBE評価モデルを構築した。構築したモデルは、試験管及び水ファントム内で照射したホウ素含有及び非含有細胞の生存率をよく再現可能であり、BNCTの生物学的線量評価の高度化に有用となることがわかった。

For evaluating the irradiation effect in tumors and surrounding normal tissues in BNCT, it is of great importance to estimate the relative biological effectiveness (RBE) for each dose component in the same framework. We have therefore established a new method for estimating the RBE of all BNCT dose components on the basis of the microdosimetric kinetic model. This method employs the probability densities of lineal energy, y, in a subcellular structure as the index for expressing RBE, which can be calculated using the microdosimetric function implemented in the particle transport simulation code PHITS. The accuracy of this method was tested by comparing the calculated RBE values with corresponding measured data in a water phantom irradiated with an epithermal neutron beam. The calculation technique developed in this study will be useful for biological dose estimation in the treatment planning of BNCT.

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パーセンタイル:45.11

分野:Biology

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