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JRR-3におけるCdTeイメージング検出器を用いたBNCT-SPECTの開発

Development of real-time boron imaging method for BNCT using CdTe-DSD at JRR-3

Chiu, I.-H.; 大澤 崇人  ; 墨田 岳大*   ; 池田 瑞*; 二宮 和彦*; 武田 伸一郎*; 高橋 忠幸*; 南 喬博*; 渡辺 伸*

Chiu, I.-H.; Osawa, Takahito; Sumita, Takehiro*; Ikeda, Mizuha*; Ninomiya, Kazuhiko*; Takeda, Shinichiro*; Takahashi, Tadayuki*; Minami, Takahiro*; Watanabe, Shin*

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)は中性子を用いたがん治療法である。がん細胞に集まる性質を持つホウ素薬剤を人体に投与した後、患部に中性子を照射すると、生成したアルファ線ががん細胞を選択的に破壊する。治療効果を確認するため、ホウ素が中性子と反応している部分を正確に確認することが極めて重要である。そのため、我々はCdTe両面ストリップ型検出器を利用して、BNCT-SPECTへの応用の可能性を調査した。CdTe-DSDは、数百keVの範囲でFWHMが数keVの高エネルギー解像度と250$$mu$$mの空間解像度を併せ持つカンマ線2次元イメージング検出器である。高分解能の特徴を利用して、核反応を起こすホウ素由来の即発$$gamma$$線を検出すれば、ホウ素の局在位置を精密に特定できる。本研究では、CdTe-DSDをピンホールコリメータと組み合わせて、日本原子力機構が所有する研究用原子炉JRR-3で固体サンプル内のホウ素分布を評価した。サンプルの重量は8.86mgで、0.3mgのホウ素が含まれている。図は本実験で測定したエネルギースペクトルとホウ素の信号領域でのイメージである。直径11.5mmの円形のホウ素の投影画像を成功に取得した。ホウ素のカウントレートが0.115cpsで、SN比は約0.25と得られた。これらの結果により、CdTe-DSDはBNCT-SPECTの開発に寄与する能力があることが示されている。

Boron neutron capture therapy (BNCT) is a cancer treatment method that uses neutrons. After administering a boron drug that has the property of collecting in cancer cells to the human body, the affected area is irradiated with neutrons, and the generated alpha rays selectively destroy the cancer cells. To confirm the effectiveness of the treatment, it is extremely important to accurately confirm the area where boron reacts with neutrons. Therefore, we investigated the possibility of applying BNCT-SPECT using a CdTe double-sided strip-type detector. The CdTe-DSD is a comma-ray two-dimensional imaging detector that combines a high energy resolution of several keV with a FWHM of several hundred keV and a spatial resolution of 250 micro-m. By utilizing such high resolution of the detector, the prompt gamma rays originating from boron that causes a nuclear reaction can be detected, and the localization location of boron can be precisely identified. In this study, the CdTe-DSD was combined with a pinhole collimator to evaluate the boron distribution in solid samples in the research reactor JRR-3 of the Japan Atomic Energy Agency. The sample weighed 8.86 mg and contained 0.3 mg of boron. The figure shows the energy spectrum measured in this experiment and an image in the boron signal region. A circular boron projection image with a diameter of 11.5 mm was successfully obtained. The boron count rate was 0.115 cps and the signal-to-noise ratio was about 0.25. These results indicate that the CdTe-DSD has the potential to contribute to the development of BNCT-SPECT.

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