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Research and Development of LET-independent Dose Distribution Imaging Detectors for Heavy Ion Beams

Research Project

Project/Area Number 18K11941
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 80040:Quantum beam science-related
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Fujiwara Takeshi  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (90552175)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 古場 裕介  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 放射線防護情報統合センター, 主任研究員(定常) (10583073)
三津谷 有貴  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (70784825)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2020: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords重流線 / 粒子線治療 / Glass GEM / MPGD / イメージング / 重粒子線治療 / 高LET / 粒子線 / ガス検出器 / 蛍光ガス / GEM / 陽子線治療 / ブラッグピーク / 線量計
Outline of Final Research Achievements

Dose distribution measurement using ionization chambers (scanning type and array type) has been commonly used for quality assurance (QA) of heavy particle therapy. However, ionization chambers have issues in measurement time and spatial resolution. In this study, we have developed an new type of gaseous detector for heavy-ion beam detection. Here, we have developed an imaging detector using glass substrate and gas scintillation in order to develop a dose distribution measurement system with sufficient spatial resolution and response time to follow the rapid changes of heavy particle radiation and linearity in dose measurement without LET dependence. We succeed in developing a linear dose distribution measurement system without LET dependence.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発した重粒子線検出器は従来の電離箱を用いた測定と同等の応答特性を有しつつ、10cm×10cmの領域を、1分以下の時間で線量分布の測定が可能になった。その上空間分解能が1mm以下となり、飛躍的に向上した。本成果により重粒子線治療におけるQuality Assuranceにかかる時間を大幅に短縮するとともに、次世代のスポットスキャニング治療における急峻な線量変化にも追従できるようになった。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Thin cathode glass gas electron multiplier detector for carbon beam dose imaging2021

    • Author(s)
      Nakamura Riichiro、Fujiwara Takeshi、Koba Yusuke、Mitsuya Yuki、Chang Weishan、Tatsumoto Ryuta、Kawahara Shuto、Maehata Keisuke
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Science and Technology

      Volume: 58 Issue: 8 Pages: 933

    • DOI

      10.1080/00223131.2021.1894254

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development and characterization of optical readout well-type glass gas electron multiplier for dose imaging in clinical carbon beams2021

    • Author(s)
      Fujiwara Takeshi、Koba Yusuke、Mitsuya Yuki、Nakamura Riichiro、Tatsumoto Ryuta、Kawahara Shuto、Maehata Keisuke、Yamaguchi Hidetoshi、Chang Weishan、Matsufuji Naruhiro、Takahashi Hiroyuki
    • Journal Title

      Physica Medica

      Volume: 82 Pages: 72

    • DOI

      10.1016/j.ejmp.2021.01.068

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Demonstration of soft X-ray 3D scanning and modeling with a glass gas electron multiplier2019

    • Author(s)
      Fujiwara T.、Mitsuya Y.、Fushie T.、Aoki T.
    • Journal Title

      Journal of Instrumentation

      Volume: 14 Issue: 11 Pages: P11022-P11022

    • DOI

      10.1088/1748-0221/14/11/p11022

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Glass GEM を用いた重粒子線ビームの線量分布イメージングと密封チャンバの検討2020

    • Author(s)
      藤原健、古場祐介、三津谷有貴、川原 秀斗、中村 吏一朗、辰本 隆太、前畑 京介
    • Organizer
      応用物理学会学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Well 型Glass GEM を用いた重粒子線ビームの動的イメージング2020

    • Author(s)
      藤原健、古場祐介、三津谷有貴、川原 秀斗、中村 吏一朗、辰本 隆太、前畑 京介
    • Organizer
      応用物理学会学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 気体を用いた重粒子線用検出器の研究2020

    • Author(s)
      藤原健
    • Organizer
      応用物理学会学次世代放射線シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] シンチレーション検出器を用いた重粒子線リアルタイム飛跡撮像2020

    • Author(s)
      辰本 隆太、藤原 健、古場 裕介、三津谷 有貴、前畑 京介、中村 吏一朗、川原 秀斗
    • Organizer
      応用物理学会 春季学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Well型Glass GEMを用いた重粒子線ビームの動的イメージング2020

    • Author(s)
      藤原 健、古場 裕介、三津谷 有貴、前畑 京介、中村 吏一朗、辰本隆太、川原 秀斗
    • Organizer
      応用物理学会 春季学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Glass GEMを用いたα線の単イベントイメージング2019

    • Author(s)
      藤原 健、古場 裕介、三津谷 有貴、前畑 京介、中村 吏一朗、川原 秀斗
    • Organizer
      応用物理学会 秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Glass GEMシンチレーション発光による炭素ビームの深度線量分布測定2019

    • Author(s)
      辰本 隆太、藤原 健、古場 裕介、三津谷 有貴、前畑 京介、中村 吏一朗、川原 秀斗
    • Organizer
      応用物理学会 秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Ultra Linear and High Speed Dose Imager for Hardon-therapy Based on Gas Scintillation Detector2019

    • Author(s)
      藤原 健、古場 裕介、三津谷 有貴、辰本 隆太、前畑 京介、中村 吏一朗、川原 秀斗
    • Organizer
      IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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