研究成果は学会発表はもちろん、投稿論文で情報発信しなければならない

ホウ素中性子がん治療ビーム用 リアルタイム中性子ビームモニタリング

ホウ素中性子捕捉療法 (BNCT) は悪性脳腫瘍 ( 膠芽腫、髄膜腫など ) 、頭頸部がん、悪性黒色腫が主な適用症例であり、 2020 年 6 月に切除不能な局所進行または局所再発の頭頸部癌に対して保険適用となり次世代の革新的放射線治療として期待されている。
この BNCT は、がん細胞選択的に集積するホウ素薬剤が熱中性子を吸収して生じる細胞 1 個以下の飛程を有する 2 つの重粒子線 ( アルファ線とリチウム原子核 ) によるがん細胞選択重粒子線治療であり、がん細胞と隣接する正常細胞の間で大きな線量勾配を付加できる特徴を有する抗腫瘍効果が高い治療法であり、治療成績も良好である。

BNCTの流れは、

1. まずホウ素薬剤を投与し、
2. その後、中性子を照射し、
3. がん細胞が死滅します。

粒子線加速器中性子源を用いた BNCT( 加速器 BNCT) の開発ならび病院への導入が進み、患者への利便性も増している。これは日本が世界をリードしているガン治療である。

BNCT治療の適用腫瘍。再発性の腫瘍が主な適用症例	引用：関西BNCT共同センター 大阪医科薬科大学 web
中性子とホウ素10との原子核反応により放出されたアルファ線により悪性腫瘍のみ死滅	引用：関西BNCT共同センター 大阪医科薬科大学 web

BNCT の利用拡大が進んでいる反面、通常のエックス線などの放射線治療では当たり前となっている技術に対応できていない点がある。エックス線治療では、エックス線発生ターゲット下流に設置したモニター電離箱検出器で照射エックス線量をモニタリングし患者に照射される放射線量を常時制御と監視している。

患者への中性子照射量は金を放射化させることで評価しており照射後に評価できる。金線や金箔を中性子ビームで照射し、放射化した金箔を高純度ゲルマニウム半導体検出器などを用いて計測評価している。

しかし、加速器 BNCT では技術的な困難さから、患者への照射中性子量をリアルタイムにモニタリングできておらず、中性子源から発生する中性子量を中性子発生ターゲット (LiやBe) に照射された陽子ビーム電流量をモニタリングすることで間接的にモニタリングしている。この手法は、中性子発生ターゲットに破損など無く照射装置が健全であることが前提である。

BNCT用加速器中性子源のリアルタイムモニタリングの必要性が主張された。このように国際的にも必要性が唱えられ注目されている課題である。加速器中性子源の安定性は未知数であり、より安全性が高いがん治療に向けて発生中性子の安定性をリアルタイムモニタリングしなければならない。

リアルタイムにBNCT中性子ビームをモニタリングできるようにトライアルしている。

本研究の取組は、IAEAが実現困難であると主張するほど難しいものであり、 BNCT 関係者も注目している。このため実現による反響は大きく、世界に先駆けたリアルタイム中性子源モニタリング手法となる。この困難な課題を実現させるために、薄型反転式シリコンダイオードと薄膜フッ化リチウム中性子コンバーターを組合せたリアルタイムBNCT中性子ビームモニターを完成させた。

リアルタイム中性子ビームモニター概要	Appl. Rad. Isot. 176 (2021) 109856

BNCT中性子ビームを本リアルタイム中性子ビームモニターで計測した結果、中性子をガンマ線事象からリアルタイムに識別して計測できている。このピークは、中性子とリチウム６が原子核反応により放出された３重陽子（トリトン）を検出した事象です。この３重陽子の計数を中性子検出効率で除することで中性子フルエンスを導出できる。

京都大学原子炉BNCT中性子ビームを計測している写真	Appl. Rad. Isot. 176 (2021) 109856
中性子センサーで計測した応答分布	IEEE Transactions on Nuclear Science (2023)

リアルタイム中性子モニターの特性を調べるために、アクリルファントム内での深度分布を計測した。アクリルファントムは人体内での中性子挙動を観察するために人体の代わりに用いる。測定結果を金放射化法で計測評価された熱中性子深度分布と相対的に比較した。

深度分布計測の写真	放射線 Vol.46. No.2 (2021))
中性子センサーで計測した深度分布	Appl. Rad. Isot. 176 (2021) 109856

リアルタイムにBNCT中性子ビームをモニタリングできるようにするために、絶対に不可能で誰も考えつかない中性子発生ターゲット上部に中性子ビームモニターを設置した。ビームモニターを設置する条件は、中性子ビーム場を乱さない、治療の邪魔にならない、患者や照射物による中性子散乱がモニタリング計数率に影響を与えないことである。まずビーム電流と、中性子とガンマ線計数率の時間推移を計測したところ、うまく計測できた。

中性子センサーで計測したビーム時間変化	放射線 Vol.46. No.2 (2021)

これまでに中性子検出効率評価、中性子コンバーター厚み依存性、BNCT中性子モニタリングの評価を実施した。今後、投稿論文として公表していきます。

• 長期中性子モニターを設置した位置の中性子とガンマ線量の実験的評価を実施中。中性子センサー特性評価に必要なデータとなります。

  照射中性子ビームを簡便に計測できないかとトライアル中。現在、金線や金箔で地道で労力をかけて計測している。結果の一部です
  卒研生も国立がん研究センターで実験に参加して、実験データを取得

• 有人バルーン飛行を目指し、宇宙放射線による搭乗者の被ばく線量を評価できないかと。