外部放射線治療における陽電子発生を利用したインビボ照射領域のリアルタイム可視化

• Project/Area Number: 21611008
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Medical Physics/Radiological Technology
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 丸山 浩一 Kitasato University, 医療衛生学部, 教授 (50114658)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2011: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2010: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2009: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 放射線癌治療 / 外部照射 / 照射領域可視可 / インビボ / リアルタイム

Research Abstract

放射線癌治療で、放射線を受けた組織の吸収線量(Gy)を直接測定する手段はないので、次の方法を提案した。組織に入射した放射線は相互作用を起こして、放射線のエネルギーを組織へ移行する。高エネルギーでは、そのエネルギーが物質に転化して電子・陽電子(ポジトロン)が生成される。ポジトロンは電子の反物質であるため、作られた後体内分子中の軌道電子と結合して消滅する。その際にポジトロンのエネルギーはフォトンとして放出される。本研究はこのフォトン発生を利用して、照射領域の検証や吸収した線量を評価する。フォトン・エミッション・ベリフィケーション(PEV)と名付けた。H21年度は、PEVカメラ(PEV法により測定を行う専用装置)の仕様を決定し、製作した。H22年度の実施内容と成果は以下の6項目である。
1)PEVカメラ動作確認、調整:PEVカメラは遠隔操作により、放射線治療室で正常に動作すること、水平及び前後方向移動の位置精度を確認。視野から検討して第一コリメータの位置を修正。
2)PEVカメラ性能評価:線源を使用して消滅光子検出に対する検出効率、エネルギー分解能、位置分解能を測定した。
3)データ収集システム調整:CAMAC回路及びKmaxシステムを組込んだ、PEVカメラ専用のデータ収集システムを構築。PEVカメラとのデータ転送試験、収集データのリアルタイム処理、画像作成のソフト作成を進めた。
4)臨床条件下での試験:電子リニアックの治療用X線を照射し、測定に必要なビーム条件、遮蔽について検討および改善。データを蓄積し解析を進めた。
5)ファントム照射実施、PEVカメラによる画像取得:調整完了後、電子リニアックX線をファントムに照射、PEVカメラによる照射領域の可視画像を作成した。
6)結果の解析と考察、本年度総括:得られた結果を国内外学会にて発表。本年度の結論を得て総括した。

Research Products

• [Presentation] A New Photon Therapy Tool for Real-time Confirmation of Organ Irradiation Using Annihilation Photons (2010)
  • Author(s): Tetsuya Watanabe, Kazuhiro Nomura, Shigeharu Takenaka, Hideyuki Takei, Kazushige Hayakawa, Koichi Maruyama
  • Organizer: 2010 Annual Meeting of the American Society for Radiation Oncology
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2010-10-31
• [Presentation] PEVカメラ用データ取得システムの開発 (2010)
  • Author(s): 竹中重治, 武居秀行, 野村一弘, 渡邉哲也, 丸山浩一
  • Organizer: 第99回日本医学物理学会学術大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2010-04-11
• [Presentation] 治療用高エネルギーX線照射により発生する消滅γ線の標的物質の材質による計数率の違いの検討 (2010)
  • Author(s): 武居秀行, 渡邉哲也, 尾形早季, 野村一弘, 竹中重治, 丸山浩一
  • Organizer: 第99回日本医学物理学会学術大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2010-04-11
• [Presentation] PEVカメラの開発～カメラの設計及び性能評価～ (2010)
  • Author(s): 渡邉哲也, 野村一弘, 竹中重治, 武居秀行, 斎藤秀敏, 丸山浩一
  • Organizer: 第99回日本医学物理学会学術大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2010-04-11
• [Presentation] Real-time Confirmation of Organ Irradiation during Photon Therapy Using Annihilation Photons (2010)
  • Author(s): Hideyuki Takei, Kazuhiro Nomura, Shigeharu Takenaka, Tetsuya Watanabe, Kazushige Hayakawa, Koichi Maruyama
  • Organizer: 10th Asia-Oceania Congress of Medical Physics
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
• [Presentation] 治療用X線照射により発生する消滅光子を利用した照射領域の効率的な確認 (2009)
  • Author(s): 渡邉哲也, 芝生純, 手塚昭伍, 齋藤秀敏, 小島礼慎, 橋本成世, 鈴木祐也, 松原圭菜, 丸山浩一
  • Organizer: 第97回日本医学物理学会学術大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 放射線癌治療における照射領域確認法のためのe-LINACから発生する散乱線評価 (2009)
  • Author(s): 野村一弘, 花田剛士, 臼井圭介, 渡邉哲也, 丸山浩一
  • Organizer: 日本放射線放射線腫瘍学会第22回学術大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Geant4 Simulation of Background from the Electron Linac for Irradiated Area Measurements using Produced Positrons in External Photon Therapy (2009)
  • Author(s): Kazuhiro Nomura, Takashi Hanada, Tetsuya Watanabe, Keisuke Usui, Shigeharu Takenaka, Koichi Maruyama
  • Organizer: Medical Physics And Biomedical Engineering World Congress
  • Place of Presentation: Munich, Germany