中性子線・陽子線・Bragg peak

🧠 中性子線は核反応で生じる二次荷電 charged 荷電（charged） charged（荷電） 粒子を介して間接電離し、陽子線proton beam 陽子線（proton beam）proton beam（陽子線） は飛程 range (of radiation in matter) 飛程（range (of radiation in matter)） range (of radiation in matter)（飛程） 末端へ線量を集中するブラッグピーク Bragg peak ブラッグピーク（Bragg peak） Bragg peak（ブラッグピーク） を示す。¹²

中性子線の相互作用

中性子は無電荷なので電子とは強く相互作用せず、原子核との弾性散乱、非弾性散乱、捕獲capture (electron/neutron capture) 捕獲（capture (electron/neutron capture)）capture (electron/neutron capture)（捕獲） を起こす。水素核との弾性衝突 elastic collision 弾性衝突（elastic collision） elastic collision（弾性衝突） で生じる反跳 recoil 反跳（recoil） recoil（反跳） 陽子や、捕獲capture (electron/neutron capture) 捕獲（capture (electron/neutron capture)）capture (electron/neutron capture)（捕獲） 反応の二次放射線が電離を担う。相互作用は中性子エネルギーと核種に強く依存し、その生物効果は放射線加重係数radiation weighting factor放射線加重係数（radiation weighting factor）radiation weighting factor（放射線加重係数）にも反映される。

陽子のブラッグピーク

陽子は物質中で電離しながら減速 deceleration 減速（deceleration） deceleration（減速） し、速度が落ちるほど単位距離あたりのエネルギー損失が増える。飛程range (of radiation in matter) 飛程（range (of radiation in matter)）range (of radiation in matter)（飛程） 末端直前に線量が最大となり、その先では急減する。

flowchart TD
  A["陽子を設定エネルギーで入射"] --> B["入口部で比較的低い線量"]
  B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='deceleration'>減速</span>に伴いLETが上昇"]
  C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='range (of radiation in matter)'>飛程</span>末端で<span class='jp-term jp-term-diagram' title='Bragg peak'>ブラッグピーク</span>"]
  D --> E["ピークより深部の出口線量が小さい"]
  E --> F["複数エネルギーを重ねて腫瘍厚へ拡張ピーク"]

治療での使い分け

陽子線治療proton beam therapy 陽子線治療（proton beam therapy）proton beam therapy（陽子線治療） ではエネルギーで到達深度を調整し、複数のピークを重ねて標的体積 target volumes 標的体積（target volumes） target volumes（標的体積） を覆う。体内密度の誤差や臓器運動はピーク位置をずらすため、深部線量と画像誘導が重要になる。中性子線は高い生物効果をもつが、線量分布と防護が複雑である。

まとめ

• 中性子は核反応で二次荷電 charged 荷電（charged） charged（荷電） 粒子を作り、間接的に電離する。
• 陽子は減速 deceleration 減速（deceleration） deceleration（減速） 末期にブラッグピーク Bragg peak ブラッグピーク（Bragg peak） Bragg peak（ブラッグピーク） を形成し、出口線量を抑えられる。
• 陽子治療では到達深度の不確かさと標的厚を考えてエネルギー分布を設計する。