Characterization of microbeam fields and broadbeam fields in the same framework using microdosimetric probability density

マイクロドジメトリ確率密度分布を用いたマイクロビームとブロードビーム放射線場の同一枠組みによる表現

佐藤 達彦   ; 浜田 信行*; 坂下 哲哉

Sato, Tatsuhiko; Hamada, Nobuyuki*; Sakashita, Tetsuya

マイクロビームでは、その放射線場の特徴付ける物理指標としてターゲット当たりの粒子フルエンスが使われることが多く、ブロードビームで一般的に使われる平均吸収線量の概念はほとんど使われない。このように、マイクロビームとブロードビーム実験では、その放射線場を特徴付ける物理指標が異なるため、それらの実験結果を直接的に比較することが困難である。そこで、我々は、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSのマイクロドジメトリ機能を用いて、両方の放射線場の特徴を同じ枠組みで表現可能なミクロ線量の確率密度分布を計算する手法を開発した。また、開発した手法を用いて、標的・非標的効果それぞれによる細胞生存率をミクロ線量の確率密度分布より評価する新たなモデル集合体を構築した。構築したモデル集合体は、マイクロビーム及びブロードビームで得られた細胞生存率を精度よく再現できることが分かた。発表では、構築したモデル集合体の詳細について説明するとともに、これまであまり検討されてこなかったブロードビーム照射における非標的効果の役割について議論する。

It is difficult to quantitatively compare between the results obtained from broadbeam and microbeam experiments because of the difference of physical indexes for characterizing their radiation fields. We therefore developed a new method for calculating the microdosimetric PD for any radiation fields, utilizing the microdosimetric function of the PHITS code. A new model assembly was then established for estimating the cell surviving fraction based on the calculated microdosimetric probability density (PD), considering both targeted and nontargeted effects in the same framework. The model assembly reproduced very well the experimentally determined surviving fraction measured with microbeam or broadbeam of energetic heavy ions as well as X-ray microbeam. The features of the established models together with the possible role of nontargeted effect in broadbeam fields will be discussed at the meeting.