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ブラッグピークは、電離放射線が物質を通過する際のエネルギー損失をプロットしたブラッグ曲線上の顕著なピークです。陽子、α線、その他のイオン線の場合、ピークは粒子が静止する直前に発生します。これは、1903年にラジウムのα粒子を使用してこれを発見し、[1] [2]リチャード・クリーマンと共に距離あたりの電離エネルギー損失の最初の経験式を書いたウィリアム・ヘンリー・ブラッグにちなんで名付けられました。 [3]
高速荷電粒子が物質内を移動すると、物質の原子がイオン化され、その経路に沿って線量が蓄積されます。ピークが発生するのは、荷電粒子のエネルギーが減少するにつれて相互作用断面積が増加するためです。荷電粒子によって失われるエネルギーは、その速度の2乗に反比例するため、粒子が完全に停止する直前にピークが発生することが説明されます。 [4]上の図は、空気中を移動する5.49 MeVのアルファ粒子のピークです。下の図は、250 MeVの粒子加速器によって生成される「ネイティブ」陽子ビーム曲線の狭いピークです。この図は、性質がまったく異なる高エネルギー光子ビーム（X線）の吸収も示しています。曲線は主に指数関数的です。
陽子線のこの特性は、1946年の論文「高速陽子線の放射線学的利用」で、ロバート・R・ウィルソンが初めて癌治療に使用することを推奨しました。[5]ウィルソンは、陽子線の浸透深度を陽子のエネルギーによって制御する方法を研究しました。この現象は、癌の粒子線治療、特に陽子線治療で利用され、軽イオンビームの効果を治療対象の腫瘍に集中させ、周囲の健康な組織への影響を最小限に抑えます。[6]
図の青い曲線（「修正陽子線」）は、エネルギー範囲を広げることで鋭いピークを持つ元々単一エネルギーの陽子線が広がり、より大きな腫瘍体積を治療できることを示しています。陽子線を修正することで作り出されるプラトーは、広がったブラッグピーク（SOBP）と呼ばれ、これにより、より大きな腫瘍だけでなく、より具体的な3D形状に合わせて治療することができます。[7]これは、回転ウェッジなどの可変厚減衰器を使用することで実現できます。 [8]サイクロトロンベースの陽子線治療施設での運動量冷却により、ブラッグピークの遠位減衰がより鋭くなり、高線量率を達成できます。[9]
参照
参考文献
- ^ チャーリー・マー、CM; ロマックス、トニー (2012)。陽子線および炭素イオン療法。ボカラトン: CRC プレス。p. 4。ISBN 9781439816073。
- ^ Bragg, WH (1904). 「LXXIII. α線の吸収とラジウムからのα線の分類について」.ロンドン、エディンバラ、ダブリン哲学雑誌および科学ジャーナル. 8(48): 719–725. doi :10.1080/14786440409463245.
- ^ Bragg, William Henry; Kleeman, Richard (1905). 「XXXIX. ラジウムのα粒子と、さまざまな原子や分子を通過する際の飛程の減少について」( PDF)。ロンドン、エディンバラ、ダブリンの哲学雑誌および科学ジャーナル。10:57: 318-340。doi :10.1080/14786440509463378。
- ^ 「ブラッグ曲線とピーク」ブルックヘブン国立研究所。 2016年1月27日閲覧。
- ^ ウィルソン、ロバート R. (1946-11-01). 「高速陽子の放射線学的利用」.放射線学. 47 (5): 487–491. doi :10.1148/47.5.487. ISSN 0033-8419. PMID 20274616.
- ^ Trikalinos, TA; et al. (2009). がんに対する粒子線放射線療法 [インターネット]. 比較効果技術概要、第1号。ロックビル (MD): 米国医療研究・品質局。pp. ES1–ES5。
- ^ Jette, D.; Chen, W. (2011). 「陽子ビームにおける広がったブラッグピークの形成」.医学生物学における物理学. 56 (11): N131-8. doi :10.1088/0031-9155/56/11/N01. PMID 21558588. S2CID 37517481.
- ^ パガネッティ、ハラルド;ボルトフェルド、トーマス。 「陽子線放射線治療 - 最先端1」(PDF)。AAPM。 p. １６．2016 年1 月 27 日に取得。
- ^ Maradia, V., Meer, D., Dölling, R. et al. 陽子線治療による癌治療の可能性を高める運動量冷却の実証。Nat. Phys. (2023). https://doi.org/10.1038/s41567-023-02115-2.
外部リンク
- Wagenaar, Douglas (1995). 「7.1.3 ブラッグ曲線」.放射線物理学の原理. 2016年3月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年1月27日閲覧。
- 「ブラッグピーク」。オックスフォードリファレンス。オックスフォード大学出版局。 2016年1月27日閲覧。
- 北条英弘（2017年7月3日）「ブラッグピークの広がり位置による陽子線治療に対する相対的生物学的効果とDNA損傷修復プロセスの相違」放射線腫瘍学 。12 （ 1 ）：111。doi ：10.1186/ s13014-017-0849-1。PMC 5494883。PMID 28673358。
- 遠藤正弘 (2017年10月20日). 「ロバート・R・ウィルソン (1914–2000): 粒子線治療を提唱した最初の科学者 - がん治療のための粒子線の使用」.放射線物理学と技術. 11 (1): 1–6. doi : 10.1007/s12194-017-0428-z . PMID 29058267. S2CID 3526846.
- Grun, Rebecca (2017年1月10日). 「広がったブラッグピークに沿った陽子放射線の相対生物学的効果測定の体系性：局所効果モデルの実験的検証」. Physics in Medicine and Biology . 62 (3): 890–908. doi :10.1088/1361-6560/62/3/890. PMID 28072575. S2CID 24855475. 2021年3月19日閲覧。