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assessment in case of the V79 cell line exposed to ions from 
H to 
UParisi, A.*; 佐藤 達彦; 松谷 悠佑; 加瀬 優紀*; Magrin, G.*; Verona, C.*; Tran, L.*; Rosenfeld, A.*; Bianchi, A.*; Olko, P.*; et al.
Physics in Medicine & Biology, 65(23), p.235010_1 - 235010_20, 2020/12
被引用回数：24 パーセンタイル：88.52(Engineering, Biomedical)ミクロ線量分布からV79細胞の10%生存率をエンドポイントとした生物学的効果比(RBE)加重線量を推定する新たな生物学的加重関数を開発した。その開発には、HからUまでの様々なイオン照射に対するV79細胞生存率を格納したデータベースと、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計算したミクロ線量分布が活用された。開発した生物学的加重関数の信頼性は、他のモデルによる計算結果や種々のイオンに関する実験データとの比較により検証した。本成果により、実験により評価したミクロ線量分布からRBE加重線量を誰でも容易に推定可能となり、粒子線治療場におけるマイクロドジメトリ測定の有用性が高まった。
平山 亮一*; 鵜澤 玲子*; 高瀬 信宏*; 松本 孔貴*; 野口 実穂; 幸田 華奈*; 尾崎 匡邦*; 山下 慶*; Li, H.*; 加瀬 優紀*; et al.
Mutation Research; Genetic Toxicology And Environmental Mutagenesis, 756(1-2), p.146 - 151, 2013/08
被引用回数：24 パーセンタイル：62.77(Biotechnology & Applied Microbiology)The aim of this study was to measure the RBE (relative biological effectiveness) and OER (oxygen enhancement ratio) for survival of cells within implanted solid tumors following exposure to 290 MeV/nucleon carbon-ion beams or X-rays. Squamous cell carcinoma cells (SCCVII) were transplanted into the right hindlegs of syngeneic C3H male mice. Irradiation with either carbon-ion beams with a 6-cm spread-out Bragg peak (SOBP, at 46 and 80 keV/
m) or X-rays was delivered to 5-mm or less diameter tumors. We defined three different oxygen statuses of the irradiated cells. Hypoxic and normoxic conditions in tumors were produced by clamping or not clamping the leg to avoid blood flow. The RBE values increased with increasing LET in SOBP beams. The OER values of carbon-ion irradiated samples were small in comparison to those of X-ray irradiated samples. However, no significant changes of the OER at proximal and distal positions within the SOBP carbon-ion beams were observed. To conclude, we found that the RBE values for cell survival increased with increasing LET and that the OER values changed little with increasing LET within the SOBP carbon-ion beams.
佐藤 達彦; 渡辺 立子; 加瀬 優紀*; 鶴岡 千鶴*; 鈴木 雅雄*; 古澤 佳也*; 仁井田 浩二*
Radiation Protection Dosimetry, 143(2-4), p.491 - 496, 2011/02
被引用回数：33 パーセンタイル：91.42(Environmental Sciences)粒子線治療計画の立案や宇宙放射線に対する防護の目的から、従来、さまざまな種類の重イオン照射に対する細胞生存率が測定されてきた。それらは、一般に、LETの関数として表現されるが、細胞生存率のLET依存性は、照射する重イオンの種類により異なることが知られていた。そこで、粒子線輸送計算コードPHITSに組み込んだマイクロドジメトリック運動学モデル(MKモデル)を用いて、これまで測定されてきた重イオン照射細胞生存率データを再解析した。その結果、MKモデルを用いれば、ただ1つのパラメータy*によりすべての重イオン照射に対する細胞生存率が再現できることがわかった。これにより、y*を指標とすれば、LETを指標として開発された従来の粒子線治療計画システムや宇宙放射線に対する防護体系を、より洗練されたものに改良できる可能性が示された。
平山 亮一*; 鵜沢 玲子*; 松本 孔貴*; 野口 実穂; 加瀬 優紀*; 高瀬 信宏*; 伊藤 敦*; 小池 幸子*; 安藤 興一*; 岡安 隆一*; et al.
Radiation Protection Dosimetry, 143(2-4), p.508 - 512, 2011/02
被引用回数：14 パーセンタイル：71.96(Environmental Sciences)マウスの足に移植した腫瘍の上部をクランプした、又はクランプしない状態で80keV/mの炭素線、及びX線を照射したときのDSBの誘導、及び再結合について調べた。腫瘍のDSB生成量は定電圧電気泳動法により測定した。X線照射後のDSBのOERは1.68
0.31で、この値は照射1時間後での変化は見られなかった(1.400.26)。In situにおいて、酸素存在下でのこれらの損傷は1時間で60から70%が再結合した。炭素線とX線照射下において、DSBの誘発及び再結合の割合に違いは見られなかった。ゆえに、炭素線照射後のOER値及び再結合率はX線照射後と同じであり、炭素線のRBEは酸素存在下で1に近い値となった。In vivoにおけるDSBの収量は照射線量、酸素の状況、再結合時間に依存し、放射線の種類には依存しないと考えられる。
平山 亮一*; 松本 孔貴*; 加瀬 優紀*; 野口 実穂; 安藤 興一*; 伊藤 敦*; 岡安 隆一*; 古澤 佳也*
Radiation Physics and Chemistry, 78(12), p.1175 - 1178, 2009/12
被引用回数：12 パーセンタイル：62.36(Chemistry, Physical)低酸素下での粒子線照射によって生じるOHラジカルが介在する間接効果の寄与をラジカルスカベンジャーを用いて測定した。DMSO存在下、及び非存在下で、V79細胞に150MeV/nucleonのヘリウムイオンビームをLET2.2KeV/mmで照射し、コロニー形成法により生存率を決定した。低酸素下による細胞死への間接効果の寄与は約52%であった。われわれは低酸素下においてOHラジカルの介在する間接効果は全効果のおおよそ半分になると結論づけた。
佐藤 達彦; 加瀬 優紀*; 渡辺 立子; 仁井田 浩二*; Sihver, L.*
放射線科学, 52(2), p.47 - 53, 2009/02
従来、別々に研究されてきたマイクロドジメトリとマクロドジメトリの知見を融合し、粒子線治療における新たな生物学的線量評価法を構築した。具体的には、マイクロドジメトリ分野で放射線種の違いによる生物効果比(RBE)を表すために利用されてきたLineal Energyの概念をマクロドジメトリ分野で利用されてきた粒子線輸送計算コードPHITSに組み込み、従来の計算コードでは評価できなかった粒子線治療による腫瘍部や正常組織など巨視的な空間内における細胞生存率を計算可能とした。発表では、確立した計算手法の概要からその応用まで幅広く紹介する。
平山 亮一*; 伊藤 敦*; 冨田 雅典*; 塚田 照代*; 谷田貝 文夫*; 野口 実穂; 松本 孔貴*; 加瀬 優紀*; 安藤 興一*; 岡安 隆一*; et al.
Radiation Research, 171(2), p.212 - 218, 2009/02
被引用回数：118 パーセンタイル：95.59(Biology)放射線の生物効果はDNAの損傷を起源とする。X線と同様、重粒子線のDNA損傷も直接作用と間接作用のコンビネーションにより作られる。細胞死への間接作用の寄与はDMSOを用いた防護寄与率の最大値から算出することができる。対数増殖期のチャイニーズハムスターV79細胞に対し、DMSO存在下、及び非存在下で20から2106keV/mの高LET放射線を照射し、コロニー形成法により生存率を決定した。間接作用の寄与率は放射線のLETの増加に伴い減少した。しかし、寄与率は超高LET領域でも0にはならず、2106keV/mで32%と概算された。それゆえに、OHラジカルの放射線化学収量のG値は1000keV/mのLETで0に近づくけれども、OHラジカルの間接作用は高LET放射線による生物効果の相当な割合を占めることがわかった。生存率10%のRBEはLETとともに増加して200keV/mで最大値2.88に達し、それ以降は減少した。直接作用のRBEと間接作用のRBEを別個に評価するとき、両者のRBEはLETに依存し、200keV/mをピークとして同値になると考えられていた。しかし、本研究によりRBEのピーク値は間接作用よりも直接作用のほうが高いことがわかった。ゆえに、直接作用は間接作用に比べ、高LET放射線の高RBEに寄与している。
佐藤 達彦; 加瀬 優紀*; 渡辺 立子; 仁井田 浩二*; Sihver, L.*
Radiation Research, 171(1), p.107 - 117, 2009/01
被引用回数：83 パーセンタイル：91.09(Biology)従来、別々に研究されてきたマイクロドジメトリとマクロドジメトリの知見を融合し、粒子線治療における新たな生物学的線量評価法を構築した。具体的には、マイクロドジメトリ分野で放射線種の違いによる生物効果比(RBE)を表すために利用されてきたLineal Energyの概念をマクロドジメトリ分野で利用されてきた粒子線輸送計算コードPHITSに組み込み、従来の計算コードでは評価できなかった、粒子線治療による腫瘍部や正常組織など巨視的な空間内における細胞生存率を計算可能とした。この成果は、粒子線治療における治療計画の最適化に有用なだけでなく、航空機乗務員や宇宙飛行士の宇宙線被ばくによる健康影響の評価精度向上に多大に貢献できるものである。
佐藤 達彦; 加瀬 優紀*; 渡辺 立子; 仁井田 浩二*
no journal, ,
粒子線治療や人類の宇宙長期滞在を計画する際、陽子や重イオンなど高エネルギー荷電粒子による生物効果比(RBE)を考慮した線量評価が必要となる。そこで、本研究では、巨視的な放射線挙動解析計算コードPHITSに微視的な計算コードTRACELの結果を組み込み、マクロ空間におけるy分布を計算する手法を世界で初めて構築した。そして、その改良したPHITSとマイクロドジメトリの知見を組合せ、さまざまな高エネルギー荷電粒子の混在するHIMACのSOBPビームで照射したHSG細胞の10%生存率に対するRBE値を計算し、測定値と比較した。その結果、計算は測定値を精度よく再現できることがわかり、その妥当性が証明された。PHITSは、ビーム上流や患者体内で発生する2次放射線のエネルギースペクトルを精度よく計算可能なため、この手法を用いれば、粒子線治療計画において、腫瘍細胞への治療効果と正常組織への副作用的な効果を、2次放射線による寄与を含めて同時に評価することが可能となる。発表では、構築した計算手法の詳細について説明するとともに、その手法を応用した今後の研究の展望について紹介する。
佐藤 達彦; 加瀬 優紀*; 渡辺 立子; 仁井田 浩二*; Sihver, L.*
no journal, ,
放射線によるがん治療を計画する際には、腫瘍部位への治療効果を維持しつつ正常部位への2次的な影響を最小限に抑えるため、ターゲット臓器やその周辺臓器の被ばく線量を精度よく評価する必要がある。そこで、われわれは、粒子線輸送計算コードPHITSを改良し、粒子線治療による治療効果を表す生物学的線量と2次誘発ガンリスクの指標となる線量当量を同時に計算可能なモデルを構築した。本発表では、構築したモデルを粒子線治療計画に応用し、さまざまな照射条件に対して、腫瘍部位への生物学的線量と正常臓器への線量当量を評価した結果について報告する。
佐藤 達彦; 加瀬 優紀*; 渡辺 立子; 仁井田 浩二*
no journal, ,
高LET放射線による高い生物学的効果比(RBE)は、DNAや細胞レベルの微視的な空間内における付与エネルギー分布(通称y分布)より推定することができる。しかし、人体内など巨視的な体系内におけるy分布を計算する手法は存在せず、従来、そのRBE評価には、LETに基づく半経験モデルが用いられてきた。そこで、われわれは、従来、別々に発展してきたマイクロドジメトリとマクロドジメトリの知見を融合し、巨視的な体系内におけるy分布を計算する手法を構築した。また、その手法を用いて、粒子線治療における生物学的線量を評価する新たなモデルを確立した。発表では、構築した計算手法やモデルの詳細について説明するとともに、その手法を応用した今後の研究の展望について紹介する。
佐藤 達彦; 渡辺 立子; 加瀬 優紀*; 鶴岡 千鶴*; 鈴木 雅雄*; 古澤 佳也*; 仁井田 浩二*
no journal, ,
粒子線による細胞致死効果は、細胞の種類やイオン種に依存することが知られている。しかし、現在、粒子線治療における治療効果推定のために使われている生物学的線量は、その依存性を考慮していない。そこで、粒子輸送計算コードPHITSにマイクロドジメトリック運動学モデルを組合せ、細胞・イオン種依存性を考慮可能な新たな生物学的線量評価手法を構築した。そして、その手法を用いて、実際の粒子線治療場におけるさまざまな細胞に対する生物学的線量を計算した。その結果、腫瘍部位における生物学的線量の絶対値は、細胞の種類により最大8%変化するものの、その照射表面からの深さに対する相対値は、細胞の種類に依存しないことがわかった。
平山 亮一*; 松本 孔貴*; 鵜沢 玲子*; 高瀬 信宏*; 鶴岡 千鶴*; 和田 麻美*; 野口 実穂; 加瀬 優紀*; 松藤 成弘*; 伊藤 敦*; et al.
no journal, ,
OHラジカルが介在する間接作用の細胞死への寄与はDMSOを用いた最大防護寄与率から評価することができる。対数増殖期のCHO細胞を用い、これらを酸素存在下、及び低酸素化でX線、及びLET200keV/mの鉄イオン線を照射し、DMSO存在下、及び非存在下でコロニー形成法により細胞生存率を調べた。X線での間接作用の寄与は酸素下で76%、低酸素下で50%であった。これとは対照的に、鉄イオン線での間接作用寄与率は酸素下42%、低酸素下32%であった。RBE値は酸素下で2.8、低酸素下で5.3、OERはX線で2.8、鉄イオン線で1.5であった。直接作用のRBEは正常酸素下、及び低酸素下で間接作用のRBEより高い値となった。また、X線、及び鉄イオン線における直接作用のOERは間接作用のOERよりも低い値となった。もし、粒子線治療で直接作用のみを取り出して利用できるならば、粒子線は癌治療に非常に有効な治療法であると考えられる。これは炭素イオンビームや中性子捕捉療法の利用がよい実例である。
