陽子療法における開口材料としてのCerrobendとカルビドの放射線学的評価

科学分野:

• 医学物理学
• 放射線腫瘍学
• 材料科学

背景:

• 鉛筆ビームスキャニング (PBS) プロトン療法における患者特有の開口は,ターゲット適合性を高めますが,中性子の生成と開口活性化を増加させます.
• 青銅はこれらの開口部用の標準材料ですが,Cerrobendやタングステンカービッドのような費用対効果の高い代替品が検討されています.

研究 の 目的:

• PBS用プロトンセラピーアプチャーの材料としてCerrobendとタングステンカービッドを評価する.
• これらの材料の二次中性子生成と活性化を,TOPASシミュレーションを用いて銅とニッケル・トルングステン合金と比較する.

主な方法:

• 粒子シミュレーションツール (TOPAS) を使用したシミュレーションで,230 MeVの陽子束による開口の照射をモデル化します.
• 水幻のニュートロン流動性と用量を計測し,カスタムスクリプトを使用して同位体形成と残基活性を計算する.

主要な成果:

• ニッケルには最も低い二次中性子量が示された. トングステン炭化物とCerrobendは,銅よりもそれぞれ10%低い,そして28%高い中性子用量等価を示した.
• 6週間の治療期間で,セロベンドとカルビドの活性化は,銅の活性化と同じで,その1. 4倍であった.
• 治療後30日目と130日目には,Cerrobendの残留活性が黄銅値を下回った. ニッケルは長期にわたる高い残留活性を示した.

結論:

• ブラスは,中性子生成と活性化特性のバランスにより,PBSプロトンセラピーアプチャーの好ましい材料です.
• トングステン炭化物とCerrobendは有効な代替品であり,潜在的コスト利益と許容可能な性能を提供します.
• ニケルの高い残基活性により,陽子療法におけるダイナミックコリマーションシステム (DCS) には適さない.