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論文

Experimental study for the production cross sections of positron emitters induced from $$^{12}$$C and $$^{16}$$O nuclei by low-energy proton beams

赤城 卓*; 八木 雅史*; 山下 智弘*; 村上 昌雄*; 山川 善之*; 北村 圭司*; 小倉 浩一; 近藤 公伯; 河西 俊一*

Radiation Measurements, 59, p.262 - 269, 2013/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:46.59(Nuclear Science & Technology)

陽子線癌治療では体内の$$^{12}$$Cあるいは$$^{16}$$Oと陽子線の相互作用によって陽電子放出核が生成される。この陽電子放出核に起因する陽電子の消滅放射線をPET装置でモニタリングすることによって陽子線の到達深さと照射線量を確かめる方法の研究が行われている。我々は、通常の陽子線治療施設で使われている装置を使って、照射線量を評価するために必要な陽電子放出核生成断面積を測定する方法を研究している。高感度PETスキャナー装置を使用し陽電子放出核に起因する消滅放射線の強度の時間変化を測定することによって4つの反応反応($$^{16}$$O(p,pn)$$^{15}$$O, $$^{16}$$O(p,3p3n)$$^{11}$$C, $$^{16}$$O(p,2p2n)$$^{13}$$N, $$^{12}$$C(p,pn)$$^{11}$$C)の断面積を評価した。その結果、$$^{16}$$O(p,pn)$$^{15}$$O反応の結果は以前の測定結果とよく一致した。一方、$$^{12}$$C(p,pn)$$^{11}$$C反応の結果は以前の測定より低い値であった。

論文

Application of laser-accelerated protons to the demonstration of DNA double-strand breaks in human cancer cells

余語 覚文; 佐藤 克俊; 錦野 将元; 森 道昭; 手島 昭樹*; 沼崎 穂高*; 村上 昌雄*; 出水 祐介*; 赤城 卓*; 永山 伸一*; et al.

Applied Physics Letters, 94(18), p.181502_1 - 181502_3, 2009/05

 被引用回数:86 パーセンタイル:5.89(Physics, Applied)

We report the demonstrated irradiation effect of laser-accelerated protons on human cancer cells. ${it In-vitro}$ (living) A549 cells are irradiated with quasi-monoenergetic proton bunches of 0.8-2.4 MeV with a single bunch duration of 15 ns. Irradiation with the proton dose of 20 Gy results in a distinct formation of $$gamma$$-H2AX foci as an indicator of DNA double-strand breaks generated in the cancer cells. This is a pioneering result in view of future investigations on the radiobiological effects of laser-driven ion beams. Unique high-current and short-bunch features make laser-driven proton bunches an excitation source for time-resolved determination of radical yields.

口頭

Current status of the HIBMC, providing particle beam radiation therapy for more than 2,600 patients, and the prospects of laser-driven proton radiotherapy

村上 昌雄*; 出水 祐介*; 丹羽 康江*; 永山 伸一*; 前田 拓也*; 馬場 理師*; 宮脇 大輔*; 寺嶋 千貴*; 有村 健*; 美馬 正幸*; et al.

no journal, , 

The Hyogo Ion Beam Medical Center was established in May 2001, a leading project of the "Hyogo Cancer Strategy". The accelerator is a synchrotron that can accelerate proton and carbon ion beams at a maximum of 230 and 320 MeV/u, respectively, and the maximum ranges in water are 300 and 200 mm, respectively. Three irradiation rooms installed with 45-degree, horizontal/vertical, and horizontal fixed ports can be used for carbon ion radiation therapy, and 2 gantry rooms can be additionally used for proton beams. Particle beam radiation therapy had been performed in 2,639 patients as of the end of March 2009. The diseases treated were prostate cancer, head and neck tumors, liver cancer, lung cancer, and bone soft tissue tumors, in decreasing order of frequency, and these 5 major diseases accounted for 87% of the cases. As the current problems of particle beam radiation therapy, the effect of the differential use of proton and carbon ion beams is unclear, adverse events, such as skin disorders, may occur due to the limitation of the broad beam method, and the necessity to install large-scale devices is an obstacle to its dissemination. We are aiming at the development and clinical application of a laser-driven proton radiotherapy device in cooperation with the Japan Atomic Energy Agency.

口頭

The Integrated laser-driven ion accelerator system; Concept and requirements for laser-driven ion beam radiotherapy

Bolton, P.; 阿部 光幸*; 赤城 卓*; Nuesslin, F.*; 堀 利彦; 岩下 芳久*; 河西 俊一; 近藤 公伯; 前田 拓也; Molls, M.*; et al.

no journal, , 

The rapid advancement of high power laser technology combined with laser-accelerated ion yields from intense laser-plasma interactions sustains a strong interest in the development of integrated laser-driven ion accelerator systems (ILDIAS) that can be used for laser-driven ion beam radiotherapy (L-IBRT). A prime motivation is the promise of significantly reduced size and cost that would afford much greater patient access. Bunch duration of several nanoseconds and high peak current (with a low duty factor) make laser-driven ion irradiation unique. En route to a compact laser-driven "clinical" radiotherapeutic facility it is essential to develop multipurpose "preclinical" or test beamlines that can be used for (1) testing suitable transport optics, diagnostics and control instrumentation, (2) medical and radiobiological studies at the cellular level and in tissue to validate the radiobiological effectiveness of laser-driven ion beam radiotherapy and (3) applications to nonmedical science and technology. Preclinical and clinical beamline development calls for delivering proton energies near 50 MeV and at least 80 MeV respectively with beam energy spread and dose accuracy at one to few percent levels. Control instrumentation and diagnostics capable of single bunch resolution at required repetition rates will be essential to verify and optimize ILDIAS machine performance and capability. In the context of L-IBRT we will discuss the ILDIAS concept as well as beam delivery and instrumentation requirements.

口頭

The Role of PET imaging in laser-driven ion beam radiotherapy; Simulated autonomous PET and proton dose distributions

Bolton, P.; 岩瀬 広*; 赤城 卓*; 村上 昌雄*

no journal, , 

The use of autonomous PET as an imaging diagnostic for laser-driven ion beam radiotherapy (L-IBRT) has unique features and limitations which must be well understood for its implementation. We explore the characteristics of PET as an imaging technique for laser-driven proton radiotherapy. Simulations by the PHITS code show clear differences between the distribution of positron emission and the corresponding proton dose distribution. To better define the role of autonomous PET in L-IBRT these distinctions are presented along with recent experimental PET data taken with phantom targets.

口頭

レーザー駆動イオンビーム・オンラインイメージング解析用ZnS(Ag)蛍光膜の発光応答特性評価

金崎 真聡; 榊 泰直; 福田 祐仁; 余語 覚文; 神野 智史; 近藤 公伯; 赤城 卓*; 服部 篤人*; 松川 兼也*; 小田 啓二*; et al.

no journal, , 

レーザー駆動イオン加速では、さまざまな核種の高エネルギーイオンが発生するとともに、バックグラウンドノイズとなり得る電子線やX線などさまざまな放射線が同時に発生する。これらのノイズを低減し、イオンに対して高い感度を示し、オンラインで2次元的にイオンビームをイメージングできるZnS(Ag)蛍光薄膜の厚みの最適化をPHITSコードを用いて行った。また、シンクロトロンのイオンビームを照射し、その発光をCCDで捉え、入射粒子数に対する発光応答特性を評価した。

口頭

CR-39及びZnS(Ag)蛍光膜による固体ターゲットを用いたレーザー駆動イオンビームの計測

金崎 真聡; 福田 祐仁; 榊 泰直; 余語 覚文; 神野 智史; 西内 満美子; 小倉 浩一; 赤城 卓*; 近藤 公伯; 小田 啓二*; et al.

no journal, , 

高強度レーザーによる固体ターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験では、最大で40MeVのプロトンの発生が確認されている。イオン計測にはCR-39が広く利用されているが、最大エネルギーの決定精度については、さまざまな問題点が残されていた。本研究では積層したCR-39を用い、レーザーによって加速されたイオンの計測を行った。エッチピットが確認された最終層のCR-39に対して、多段階エッチング法を適用することで、最終層内での飛程を算出し、最大エネルギーを$$Delta$$E=0.1MeVという高い精度で決定した。また、ZnS(Ag)蛍光体を用いたオンライン型検出器による計測も行った。

口頭

Development of a real-time 2D dosimetry system by using a ZnS(Ag) scintillation screen for proton therapy

赤城 卓*; 山下 智弘*; 上本 賢司*; 榊 泰直; 出水 祐介*; 不和 信和*

no journal, , 

陽子線治療スキャニングシステムにおいては、線量分布を定量的に得る必要があり、一般的には有機シンチレータが用いられる。しかし、有機シンチレータは低エネルギー陽子から高エネルギー陽子までの線量リニアリティーが十分ではなくLETの評価が正確に行われない。そこで、無機材質のZnS(Ag)シンチレータを薄膜にすることで、この問題を解決し、精度の良いリアルタイム線量計の開発を兵庫県粒子線治療センターと、原子力機構と開発する。

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