早稻田大學科學與工程學院 Atsushi Kataoka 教授的研究團隊開發了一種緊湊型相機,可以可視化 1-10MeV(兆電子伏特)的伽馬射線,並將對質子束治療期間產生的即時伽馬射線進行高精度成像。我第一次成功了。
X射線和伽馬射線是一組光,但人眼無法直接看到它們。 雖然對於高達100 keV(千電子伏)的X射線和超過100 MeV的高能伽馬射線已經建立了成像方法,但介於兩者之間的1-10 MeV伽馬射線的穿透力特別強,反應複雜。因此,成像非常困難。
儘管有這個困難,直接“看到” 1-10MeV 的技術仍備受期待。例如,在尖端醫學中,無需插入手術刀即可促進根除癌症的質子束療法受到關注,如果可以觀察到質子束與體內元素反應發出的伽馬射線,則可以提高治療精度預期的。此外,各種受激原子核(氧、碳等)產生的伽馬射線集中在1-10 MeV,如果它們變得可觀測,預計將獲得解開宇宙核合成的重要鑰匙。
此次,研究團隊開發了一款專攻1-10 MeV伽馬射線的緊湊型高精度相機。然後,作為首次證明其有用性,我們重點關注質子束與體內碳反應產生的 4.4 MeV 伽馬射線,並進行了模擬質子束治療過程中在線監視器的成像實驗。
結果,據說測量的伽馬射線產生分佈與照射質子束的能量損失幾乎完全相同,這在世界上首次證明了其作為治療期間在線監測器的有用性。
這一成果不僅推進了質子治療的複雜性,而且由於其成功的小型化,有望搭載在衛星上,據說空間科學將取得巨大進展。