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Microdosimetry study of proton quality factor using analytic model calculations

分析モデル計算に基づく陽子線線質係数に関する微視的付与エネルギー研究

Papadopoulos, A.*; Kyriakou, I.*; 松谷 悠佑  ; Incerti, S.*; Daglis, I. A.*; Emfietzoglou, D.*

Papadopoulos, A.*; Kyriakou, I.*; Matsuya, Yusuke; Incerti, S.*; Daglis, I. A.*; Emfietzoglou, D.*

線質係数(Q)は、放射線により発生する確率的影響(発がんリスク)を評価する際に使用される指標である。一般的に、Q値は線エネルギー付与(LET)により決定できるが、より精巧なアプローチでは、分析モデルまたはモンテカルロシミュレーションによって計算される微視的線量付与(y分布)に基づき算出される。本研究では、$$delta$$線輸送とエネルギー損失効果の両方を考慮した様々な従来分析モデルを用いてy分布を計算し、1-250MeVの陽子線エネルギーに対するQ値を評価した。ICRP report 60において推奨されるLETに基づく決定法とy分布に基づく精巧な決定法を比較した結果、推奨法は約100MeV未満の陽子線のQ値を過小評価することがわかった。また、y分布を算出する手法として、従来の分析モデルが、モンテカルロシミュレーションの実用的な代替手段となる可能性を示唆した。今後、様々な最新の物理モデルを考慮したシミュレーションコード(Geant4-DNAやPHITS)によるy分布を比較し、高精度なリスク評価を目指してQ値に関する更なる解析を進める予定である。

The quality factor (Q) is the index which is used when evaluating the stochastic (e.g., carcinogenic) risk of diverse ionizing radiations. While the Q value can be commonly determined from the Linear Energy Transfer (LET), more elaborate approaches are based on the microdosimetric parameter lineal energy (y) calculated either by analytical model or Monte Carlo (MC) simulations. However, the developing of the model for determining the Q value is still ongoing worldwide for realizing the precise risk assessment. In this study, various generalized analytical models that account for both $$delta$$-ray transport and energy-loss straggling effects are utilized to evaluate the Q values over the proton energy range 1-250 MeV. The results revealed that the LET-based ICRP Report 60 recommendations underestimate the microdosimetric-based Q values of protons with energy below 100 MeV, which was also confirmed by using MC simulation data on the y values. The present work shows that analytic models may offer a practical alternative to computer-intensive MC simulations for calculating Q values based on the microdosimetric methodologies. In future study, we are planning to compare the y spectra and subsequent calculations of Q based on new MC data with the latest versions of Geant4-DNA and PHITS track structure codes which make use of different physics models.

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パーセンタイル:30

分野:Chemistry, Multidisciplinary

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