変形可能な標的内包3次元ゲル線量計による適応放射線治療品質管理の革新
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22K07645
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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 | Kitasato University |
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Principal Investigator |
渡邉 祐介 北里大学, 医療衛生学部, 准教授 (90582742)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前山 拓哉 北里大学, 理学部, 助教 (70612125)
林 慎一郎 広島国際大学, 保健医療学部, 教授 (20238108)
村石 浩 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (00365181)
水上 慎也 北里大学, 医療衛生学部, 助教 (80759340)
武居 秀行 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 物理工学部, 主任研究員 (20645452)
石山 博條 北里大学, 医学部, 教授 (60343076)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 3次元ゲル線量計 / 適応放射線治療 / 非剛体画像レジストレーション / ３次元線量分布 |
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| Outline of Research at the Start |
ARTの正確な実施のためには，DIRの精度評価とEnd-to-End試験による総合的な検証が必要不可欠であるが，有用な検証ツールがなく，さらに評価法および評価基準が確立されていない．その検証ツールには，変形機能と立体的内部構造情報が必要となる．本研究では，高い形状自由度と柔軟性を持つ3次元ゲル線量計に対して，新規にＸ線CTやMRIに対して造影効果を持つ添加剤を加えた組成条件の最適化を進め，人体内部構造を模擬した変形可能な標的内包3次元ゲル線量計を開発する．加えて，変形に必要な機械式駆動装置を独自に製作する．そして，総合的なARTの検証ツールとして医療現場へ実践的に展開する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，高い形状自由度と柔軟性を持つ3次元ゲル線量計に対して，人体内部構造を模擬した変形可能な標的内包3次元ゲル線量計の開発を遂行中である．
2023年度（2年目）においては，2022年度（1年目）に基礎特性を明らかにしたX線CT用造影剤を添加したポリマーゲルを使用して，ゲルサンプル内に模擬標的を配置して動態追跡照射の精度評価に成功した（論文投稿準備中）．同時に，蛍光ゲル線量計の3次元線量データの取得に必要な読み取りデバイスとして，Optical-Emission Computed Tomography（Optical-ECT）システムを構築した．また、定量評価の精度向上を目指し，アーチファクト低減のため画像再構成法や補正法を検討し，システム改良を進めた．さらに，開発したシステムによりX線の外部照射およびIr-192線源のγ線による線量分布測定を試みた．同時に人体の変形を模擬した線量分布測定を実現するため，シリコーンを主剤とした蛍光シリコーン線量計の開発にも取り組んだ．
これらの結果は国内外の学会（American Association of Physicists in Medicine: AAPM 65th Annual meeting，The 20th International Conference on Solid State Dosimetry: SSD，日本放射線腫瘍学会小線源部会第25回学術大会，第60回アイソトープ放射線研究発表会，および第12回3次元ゲル線量計研究会で報告した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2023年度（2年目）において，ポリマーゲル線量計内にX線CT用造影剤を添加して模擬標的を配置して動態追跡照射の精度評価に成功したが，人体の生理学的移動を模擬した変形測定に至っていない．また，蛍光ゲル線量計に関して，開発中のOptical-ECTシステムではアーチファクトの低減に対する画像再構成法や補正法を改良する課題が残されており，総合的にやや遅れていると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
標的内包3次元ゲル線量計は，変形に必要な柔軟性と強度を有しつつ，高感度の線量応答性と画像における高い領域識別能が必要である．そのため，封入容器を必要としない蛍光シリコーン線量計に注目し，変形に必要な機械式駆動装置を構築し，柔軟性と強度の評価実験を行い，組成条件と駆動装置の両側面から臨床状況に一致した線量分布測定を順次開始する．同時に，正確な定量的な3次元線量分布を測定するため，Optical-ECTシステムの画像再構成アルゴリズムと補正法の改良を遂行する．最終的に，DIR精度の評価法を確立し，総合的なARTの検証ツールとして医療現場へ実践的に展開する．
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Report
(2 results)
Research Products
(19 results)
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[Presentation] ポリマーゲル線量性を用いた定位放射線治療の品質保証体制の構築2022
Author(s)
臼井桂介, 橘英伸, 野田忠明, 渡邉祐介, 渋川周平, 毛塚善之, 佐藤祐, 広木智之, 児玉康彦, 日景武史, 永塚純, 原直哉, 礒邊哲, 笹井啓資, 鹿間直人
Organizer
日本放射線腫瘍学会第35回学術大会
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