RBE（生物学的効果比）｜細胞の生存率、LETとの関係、陽子線の1.1と炭素線の治療計画（モンテカルロシミュレーション）

同じ線量を当てても、細胞への効果は放射線の種類で変わります。細胞の10%が生き残る線量は、コバルト60のγ線の約5.7 Gyに対し、拡大ブラッグピークの中心の炭素線では約3.5 Gyで、RBEは約1.6でした。 水の中の陽子線・炭素線が1 μmほどの小さな領域に与えるエネルギーの分布を計算し、細胞の生存率のモデル（MKM、HSG細胞）でRBEを求めました（モンテカルロシミュレーション：放射線の動きを1つずつ追いかけて計算する方法）。 ▼この動画でわかること ・RBE（生物学的効果比）＝同じ効果に必要な基準の放射線（コバルト60のγ線）の線量÷その放射線の線量。細胞の10%が生き残る線量：γ線 約5.7 Gy、炭素線（拡大ブラッグピークの中心）約3.5 Gy → RBE 約1.6 ・LETが大きいほどRBEも大きい。ただし大きすぎると1粒子の電離がむだになり、RBEは下がる（オーバーキル） ・陽子線：臨床ではRBE 1.1で一定として計画。モデルでは入口 約1.08、拡大ブラッグピークの中心 約1.10、奥の端 約1.16と、止まる所に近いほど大きい ・炭素線：深さ10.5〜15 cmで細胞の10%が生き残るように重ねると、物理線量は約3.8→2.7 Gyと奥ほど小さく、RBEは約1.5→2.1と大きくなり、掛けると約5.7 Gy(RBE)で平ら ・炭素線の入口のRBEは約1.2（がんの範囲では約1.5〜2.1）：がんの手前の正常な組織への効果は相対的に小さい ・RBEは1回の線量でも変わる（小さい線量ほど大きい）。細胞の種類や効果の目安でも変わる ▼チャプター 00:00 同じ線量でも効果はちがう 00:08 生存率曲線とRBE 00:34 LETとRBE 00:52 電離が密だと 01:10 陽子線のRBE：1.1で一定？ 01:28 炭素線の治療：物理線量とRBE 01:52 炭素線のグラフ 02:10 RBEは線量でも変わる 02:26 臨床での使い方 02:44 まとめ ▼計算の条件 ・モンテカルロシミュレーションによる計算例です（実測ではありません）。RBEはモデルによる一例で、実際の治療計画の値ではありません。 ・水の箱（40×40×40 cm）に、線源から水面まで100 cm、照射野10×10 cm相当のビームを上から当て、中心の近く（半径3 cm以内）で、直径0.84 μmの小さな領域に与えるエネルギーの分布（線エネルギーの分布）を深さ2.5 mmごとに計算 ・細胞の生存率：MKM（microdosimetric kinetic model）、HSG細胞の値（α0 0.13 Gy⁻¹、β 0.05 Gy⁻²、領域の半径0.42 μm、y0 150 keV/μm：Kase et al. 2006） ・基準：コバルト60のγ線（10%生存の線量を200 kVのX線の5.9/5.3倍として換算：Kase et al. 2013）。RBEは10%生存で比べた値 ・炭素線の拡大ブラッグピーク：225〜280 MeV/uの12本を、深さ10.5〜15 cmで細胞の10%が生き残るように重ねた例（それぞれのピークは、実際の治療のリップルフィルターのように深さ方向に少し広げた：標準偏差1.5 mm）。陽子線は120〜147.5 MeVの12本で物理線量が平らになるように重ねた例 ▼大事なこと RBEは、細胞の種類・1回の線量・効果の目安（生存率など）で変わるため、ここで示した値は一例です。臨床では、陽子線はRBE 1.1、炭素線はMKMなどのモデルを使って計画します。 ▼チャンネル登録で見られること 「見えない放射線を見る」シリーズでは、X線撮影・CT・X線透視の散乱線や自然放射線など、目に見えない放射線の広がりを、同じ計算方法で3Dにして解説しています。    / @labfujibuchi8974   ▼出典・所属 MKMとHSG細胞の値：Kase et al., Radiation Research 166, 629-638 (2006) 陽子線のRBEとγ線・X線の基準：Kase et al., Journal of Radiation Research 54, 485-493 (2013) 陽子線のRBE 1.1：ICRU Report 78 (2007) 九州大学 藤淵研究室 計算：モンテカルロシミュレーション／3D可視化：ParaView／音楽：オリジナル #RBE #粒子線治療 #放射線生物学