Track structure and microdosimetry of proton beams

陽子ビームに対する飛跡構造とマイクロドジメトリ

佐藤 達彦   

Sato, Tatsuhiko

臓器や個体レベルのマクロな視点で見れば均一に見える放射線場でも、DNAや細胞核などミクロな視点で見ればその線量は大きくばらついている。この線量の不均一性の違いにより、同じ吸収線量でも放射線の種類やエネルギーが異なればその生物学的効果比(RBE)が異なる。本稿では、マイクロドジメトリで用いられる物理量(マイクロドジメトリ量)の定義について解説するとともに、それらを飛跡構造解析コードRITRACKSや放射線挙動解析コードPHITSで計算した結果をいくつか紹介する。また、陽子線治療を対象としてマイクロドジメトリの観点から行われた過去の研究成果を簡単にまとめる。

Ionizing radiation heterogeneously deposits energy in matter via atomic interactions such as ionization and excitation. This heterogeneity complicatedly depends on the type and energy of ionization radiation, and influences the biological effect of the radiation exposure. Thus, the biological effects are expected to be different with radiations imparting the energy even for the same absorbed dose. In this chapter, a review of the definitions of microdosimetric quantities is given. Examples of calculated track structures and microdosimetric quantities of several mono-energetic radiations are shown for discussion. Then, past studies on the applications of microdosimetry in proton therapy are briefly reviewed and summarized.