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論文

次世代超電導サイクロトロンの開発

石山 敦士*; 植田 浩史*; 福田 光宏*; 畑中 吉治*; 宮原 信幸*; 横田 渉; 鹿島 直二*; 長屋 重夫*

電気学会研究会資料,超電導応用電力機器研究会(ASC-10-33), p.83 - 88, 2010/06

陽子線や重粒子線(炭素線)によるがん治療は、高齢者や難治がんに有効であることがその実績から明らかになっている。このため粒子線によるがん治療のさらなる普及が望まれているが、主要装置である加速器が大型で建設費や運転費が高額であることが普及の障害となっている。本発表では、小型化,省電力化が可能なことから次世代型がん治療用加速器として有望な超電導サイクロトロンの開発の概要を報告する。

論文

Calculation of dose contributions of electron and charged heavy particles inside phantoms irradiated by monoenergetic neutron

佐藤 大樹; 高橋 史明; 遠藤 章; 大町 康*; 宮原 信幸*

Journal of Radiation Research, 49(5), p.503 - 508, 2008/09

 被引用回数:7 パーセンタイル:27.27(Biology)

中性子の生物影響評価において、生物体内での二次粒子生成を含めた放射線挙動の情報は重要である。本研究ではモンテカルロシミュレーション技術を応用することにより、中性子被ばくにおける生物体内の放射線輸送及びエネルギー沈着過程を解析した。さまざまな照射条件及び照射対象に対する荷電粒子種毎の吸収線量や沈着エネルギーの分布を、汎用粒子輸送コードPHITSを用い計算した。本研究で示すエネルギー沈着過程の微視的な解析は、PHITSのイベントジェネレータモードにより実現されたものであり、従来の線量計算手法では不可能であった。サイズの異なる球ファントムへの中性子照射シミュレーションから、電子の吸収線量への寄与が、ファントムのサイズ増加及び照射中性子のエネルギー減少に伴い増加することを明らかにした。また、マウスのボクセルファントムへの2.0MeV中性子照射により、マウス体内では吸収線量は均一に分布し、おもに荷電重粒子によりエネルギーを沈着することを示した。これらの計算を通して、モンテカルロシミュレーションが、中性子被ばくにおける電子及び重荷電粒子による線量寄与の解析に有用であることがわかった。

論文

Microdosimetric study for secondary neutrons in phantom produced by a 290 MeV/nucleon carbon beam

遠藤 暁*; 田中 憲一*; 高田 真志*; 鬼塚 昌彦*; 宮原 信幸*; 佐藤 達彦; 石川 正義*; 前田 直子*; 早渕 直文*; 静間 清*; et al.

Medical Physics, 34(9), p.3571 - 3578, 2007/09

 被引用回数:7 パーセンタイル:26.01(Radiology, Nuclear Medicine & Medical Imaging)

重粒子線治療における線量評価において、荷電粒子による被ばく線量は精度よく測定されているが、2次中性子による被ばく線量を測定した例はほとんどない。したがって、本研究では、290MeV/nの炭素ビームをアクリルファントムに照射したときの2次中性子線量分布をTEPCを用いて測定した。その結果、重粒子線治療における中性子被ばく線量の寄与はそれほど大きくないことがわかった。また、測定値を粒子輸送計算コードPHITSによるシミュレーション結果と比較したところ、比較的よい一致が得られた。

論文

Simulation analysis of radiation fields inside phantoms for neutron irradiation

佐藤 大樹; 高橋 史明; 遠藤 章; 大町 康*; 宮原 信幸*

JAEA-Conf 2007-002, p.59 - 65, 2007/02

現在、中性子の生物影響評価にはマウスをはじめとする動物実験から得られたデータが利用されている。このデータを適切にヒトに応用するためには、マウスとヒトの解剖学的な構造差を考慮した解析が必要である。本研究では、マウスの幾何形状を精密に再現した数値モデルと粒子輸送シミュレーションコードを用いて、さまざまなエネルギーの中性子照射における体内放射線場の特性を解析する手法を確立した。これにより、マウスの中性子照射実験データのより詳細な解析が可能となった。

口頭

ボクセルファントムを用いたマウスの体内放射線場の特性解析

佐藤 大樹; 高橋 史明; 遠藤 章; 山口 恭弘; 大町 康*; 宮原 信幸*

no journal, , 

中性子の生物影響評価において動物実験から得られたデータをヒトに応用するために、マウスのボクセルファントムを開発し、粒子輸送シミュレーションにより体外及び体内放射線場の特性を解析した。実験動物用マイクロX線CTで取得した画像データを、原子力機構でBNCT線量評価用に開発されたJCDSコードを用い、3次元ボクセルデータへ再構築した。このボクセルデータをもとに、PHITSコードを用い粒子輸送計算を行った。本研究により、マウスの照射実験に基づく生物学的効果比(RBE)を詳細に評価するために必要となる体内の放射線場を詳細に解析することが可能となった。

口頭

PHITS simulation on internal radiation fields at neutron irradiation

佐藤 大樹; 高橋 史明; 遠藤 章; 大町 康*; 宮原 信幸*

no journal, , 

中性子照射における体内放射線場を、汎用粒子輸送コードPHITSを用いてシミュレーション解析した。吸収線量への粒子ごとの寄与割合の解析から、照射対象の体積増加及び照射中性子の運動エネルギー減少に伴い電子の相対的寄与が大きくなることを示した。また、中性子照射動物実験のシミュレーション解析のため、CT画像をもとにマウスの精密計算モデルを開発した。このモデルを用い、マウス体内での損失エネルギーの空間分布及び体内で生成される荷電粒子のエネルギー分布を解析した。核分裂反応から放出される中性子のピークエネルギーに相当する2MeVの中性子照射では、損失エネルギーはマウス体内に均一に分布し、二次陽子を介したエネルギー移行が支配的であることを明らかにした。

口頭

ボクセルファントムを用いたマウス及びヒトの中性子照射に対する臓器吸収線量の解析

佐藤 大樹; 佐藤 薫; 高橋 史明; 遠藤 章; 宮原 信幸*; 辻 厚至*; 大町 康*

no journal, , 

ボクセルファントムと汎用放射線輸送コードPHITSを用いて、中性子照射におけるマウスとヒトの臓器吸収線量を解析した。本研究では既に8週齢のC3H/HeNrsマウスのボクセルファントムを開発しているが、今回はボクセルファントムの解像度を以前の約1000倍(ボクセルサイズ: 0.1$$times$$0.1$$times$$0.1mm$${^3}$$)に向上させるとともに、9種類の実質臓器を新たにモデル化した。また、原子力機構が開発した日本人をモデルにした精密ボクセルファントムJMをPHITSコードに組み込み、単一エネルギー中性子に対する単位中性子フルエンスあたりの各臓器の吸収線量を計算した。マウスとヒトの臓器吸収線量及びそれに寄与した荷電粒子種ごとの付与エネルギー分布の解析から、同一条件の中性子照射について、同一臓器の吸収線量であっても、マウスに比べヒトの方が電子の相対的な寄与が大きいことを示した。これは、体型の大きなヒト体内において中性子がより減速されやすく、熱中性子捕獲反応の割合が増加したためである。臓器吸収線量及びそれに寄与する粒子の特徴を、マウスとヒトモデルについて臓器ごとに比較し報告する。

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