Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

低侵襲ガン治療 / 吸収線量 / 放射線増感剤 / オージェ電子 / X線吸収端 / 単色X線 / 荷電粒子励起X線放出 / 静電加速器 / 深部ガン治療 / 抗ガン剤 / ナノ粒子増感剤 / ポリマーゲル線量計 / 陽子線 / 特性X線 / 二次電子 / 液体シンチレーター / 電子増倍型CCDカメラ / イメージングプレート / 癌 / 放射線 / X線 / 量子ビーム / 加速器 / 浸潤性ガン治療 / ナノ粒子 / モンテカルロシミュレーション / 陽子線励起準単色X線 / 注射針 / 金ナノ粒子 / K吸収端 / 陽子線励起特性X線 / 金属微粒子 / 半導体X線検出器 / 液体シンチレータ

一般にガンの放射線治療においては，ガン細胞だけでなく正常細胞も照射を受けるため，副作用として放射線障害が発生する．しかしガン細胞に重元素を含む非放射性薬剤を取り込ませた後，適当なエネルギーの単色X線を照射すると，重元素から多量の二次電子が発生して，がん細胞のみを内部照射できる．この方法の実現可能性を調べるため，重元素を模擬した金属薄膜に陽子線励起単色X線を照射し，薄膜周辺の線量分布を測定したところ，薄膜の周りで線量が大きく増加していることが分かった．よってガン細胞が取り込んだ重元素の周りでも二次電子による同様な線量の増大が期待でき，この方法が新しい低侵襲ガン治療技術に発展する可能性が示された．

工学的には原子核反応に比べてはるかに容易に実現できる原子過程を利用してホウ素中性子捕捉療法（BNCT）と同様な効果を実現する点に意義がある．また通常の医療用連続X線に代え，陽子線励起単色X線によりガン細胞が取り込んだ目的の原子のみを電離し，正常組織への影響を抑える点がポイントである．原理的に重粒子線治療やBNCT等と比較して低コストであり，開発が進めば広く普及する可能性がある．高浸潤性ガンの治療という極めて要請の強い技術分野であり，社会的意義は大きい．また加速器技術に関係しており，医療機器産業のみならず電気電子，重電，原子力等の分野の需要を刺激し，新たな産業分野を生む可能性も期待できる．

血管造影 / ヨウ素造影剤 / 被ばく線量 / K吸収端 / 陽子線励起X線放出 / 特性X線 / マイクロイオンビーム / ガラスマイクロキャピラリー / 医療・福祉 / X線診断 / 静電加速器 / 画像分解能 / マイクロビーム / ガラスキャピラリー / 画像コントラスト / Energy subtraction法 / 医療用X線撮影 / 単色X線 / 吸収係数 / 陽子線 / コントラスト

平成17年度はヨウ素造影剤のK吸収端よりわずかにエネルギーの高い準単色X線を発生するために,単体の金属ランタン(La)標的の開発を行った.この標的に2MeVの陽子ビームを照射して発生するX線を測定したが,強度が低く,予定のファントムを用いた透視撮影実験が困難であることが分った.平成18年度はこのLa標的に,よりエネルギーの高い7MeVの陽子線を照射しX線を発生した.これを用いてヨウ素造影剤及び骨を摸擬したカルシウム化合物を充填したアクリル製ファントムの透視撮影を行った.比較のためにスズ(Sn)標的を用いた撮影も行った.撮影にはイメージングプレートを用いた.その結果,La標的を用いた方がSn標的の場合よりも画像のコントラストが高いことが分った.逆に,Snの場合はバックグラウンドを強調できることが分った.さらにLa標的のときの画像からSnのときの画像を差し引くことにより,造影剤の像のみを鮮明に抽出することができた.この方法によって,より低い造影剤濃度で撮影が可能となり,患者への負担を低減できる可能性があることが分った.平成19年度は陽子ビームをテーパーしたガラスマイクロキャピラリーに通して10ミクロン程度に絞り,画像の空間分解能を向上させることを試みた.キャピラリー出口直後に金属薄膜標的を置き,裏面に出るX線を用いて試験用被写体の拡大透過撮影実験を行った.しかし5MeVを越える陽子はキャピラリーの側壁を貫通してしまうため,予定の7MeV陽子による撮影はできなかった.そこで2MeV陽子を銅標的に照射して発生する低エネルギーX線を用いて実験を行った.その結果,キャピラリー出口径と同程度の空間分解能が得られた.予定通り7MeV陽子とLa標的を用いて高分解能画像を得るためには,陽子ビーム強度の増大,壁の厚いキャピラリーの製作,キャピラリーの冷却等が必要であることが分った.

特性X線 / 陽子ビーム / 静電加速器 / K吸収端 / 造影剤 / イメージングプレート / コントラスト / 単色X線 / 陽子線励起X線放出 / X線ラジオグラフィー

医療用X線撮影において,造影剤元素の吸収端よりややエネルギーの高い単色X線を利用すると,吸収が選択的に強調されコントラストの非常に高い画像が得られる.シンクロトロン放射光を用いれば強い単色X線が得られるが,装置が大型であるため一般の病院等では利用が困難である.一方,小型加速器から得られるMeV陽子ビームを単体標的に照射すると,電子ビームの場合に比べて制動放射がはるかに少ないため,特性X線を主とした準単色のX線が得られる.しかも標的元素を変えればX線エネルギーは可変である.この準単色X線による新しいイメージング技術の実現可能性を調べるため,以下の実験を行った.まず予備実験により,予定していたヨウ素I造影剤とランタンLa標的の組み合わせは,必要な陽子ビームエネルギーが高過ぎることが分かった.そこで,代わりにルテニウムRu造影剤を用いた.Pd,Ag,Cd及びInの各種金属標的を3MeV陽子で衝撃してX線を測定したところ,標的の種類を変えることでRuのK吸収端近傍でX線のエネルギーをきめ細かく調整できることが分かった.アクリル製の試験用ファントムを製作し,血管を模擬した細管内にRu水溶液を封入した.人工的なバックグラウンドとして空気及び水の細管も用意した.このファントムをこれらの準単色X線で照射し,透過画像をイメージングプレートで撮影した.Cd標的の場合,RuのK吸収端直後のエネルギーであるためRuによる吸収が強く,コントラストの強い画像が得られた.しかしファントム内の空気と水がバックグラウンドとして観測された.一方Pd標的を用いるとコントラストは大幅に低下した.これらの画像の差分を取ると,Ru溶液のみが強調されバックグラウンドをほぼ完全に消去することに成功した.これらの結果より,本研究のイメージング手法は,造影剤を用いた高コントラスト透視撮影に原理的に有効であることが分った.

【研究分担者】
長谷川純	東京工業大学	科学技術創成研究院	准教授	(Kakenデータベース)
近藤康太郎	東京工業大学	原子炉工学研究所	助教	(Kakenデータベース)

【研究協力者】
福田一志

【研究分担者】
長谷川純	東京工業大学	原子炉工学研究所	助教	(Kakenデータベース)
小川雅生	駒澤大学	医療健康科学部	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
長谷川純	東京工業大学	原子炉工学研究所	助手	(Kakenデータベース)
小川雅生	東京工業大学	原子炉工学研究所	教授	(Kakenデータベース)