高精度線量分布計測のための電子密度連続可変ファントムの開発
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21K07599
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | Ibaraki Prefectural University of Health Science |
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Principal Investigator |
藤崎 達也 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (00285058)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 慎司 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (00274978)
布施 拓 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 講師 (10712648)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 放射線治療 / ポリマーゲル線量計 / 肺ファントム / 肺胞 / マイクロスフェア / 医学物理 / ファントム / 生体内線量測定 |
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| Outline of Research at the Start |
ポリマーゲルは元素組成や電子密度が筋肉や水とほぼ一致するため、軟部組織の３次元線量計測に使用できるが、肺組織は含気による密度低下と呼吸による密度変化があるため従来は作製できなかった。我々は肺胞とほぼ等価なマイクロスフェアをポリマーゲルに分散・固形化することで、呼吸する肺組織の元素組成や電子密度にほぼ一致する電子密度連続可変ファントムを開発する。このファントムを利用することで、従来困難であった肺の放射線治療における患者個別の正確な３次元線量検証が可能になる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポリマーゲルは元素組成や電子密度が筋肉や水とほぼ一致するため、軟部組織の３次元線量計測に使用できるが、肺組織は含気による密度低下と呼吸による密度変化があるため従来は作製できなかった。我々は肺胞とほぼ等価なマイクロスフェアをポリマーゲルに分散・固形化することで、水との電子密度比が0.2－1.0になるような調整して、呼吸する肺組織の元素組成や電子密度にほぼ一致する電子密度連続可変ファントムを開発する。
令和5年度は、肺組織の約64％を占める肺胞の代用としてのマイクロスフェアが同等の形態かどうかを確認するとともに、肺ファントムが設計した電子密度を有して作製できるかを検討した。
マイクロスフェアが肺胞と同等かを確認するために、マイクロスフェアの外観および微分干渉顕微鏡で観察した。その結果、マイクロスフェアの直径は肺胞の同様に100μmで均一な熱膨張が起きていることが示され、元素組成・電子密度を明らかにすることができた。また、凝固性に優れ、常温でも安定する寒天をポリマーゲル線量計に計量混合させ、硬化度の高い肺ファントムを作製した。物理的特性として、水との相対電子濃度、質量減弱係数および質量衝突阻止能を計算し、設計通りの相対電子濃度0.30を有する肺ファントムが作製できることを確認した。そして、市販されている肺ファントムと比較して、人体の肺組織に最も近いこと結果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
肺胞とほぼ等価なマイクロスフェアをポリマーゲルに分散・固形化することで、水との電子密度比が0.2－1.0になるような調整して、呼吸する肺組織の元素組成や電子密度にほぼ一致する電子密度連続可変ファントムを開発できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
精度試験や信頼性試験などにより電子密度連続可変ファントムの改良を行うともに、肺領域の組織を忠実に再現した電子密度連続可変ファントムに関する成果を国内外の関連学会へ公表する。
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Report
(3 results)
Research Products
(10 results)
