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 2022)
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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 |
近年，適応放射線治療（adaptive radiation therapy: ART）が注目され，Ｘ線CTやMRI画像データを利用した非剛体画像レジストレーション（deformable image registration: DIR）技術により，臓器変動に対する最適な治療計画が策定されている．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次元ゲル線量計の開発を目的としている．初年度である2022年度においては，造影効果を持つ添加剤（X線CT用造影剤）を加えたポリマーゲル線量計の基礎特性を詳細に調査した．添加剤を加えたことによる線量応答への阻害はなく，線量計としての機能を維持できることを確認した．また，標的を模擬した不均一領域を配置したゲルサンプルの作製に成功した（論文投稿準備中）．さらに，蛍光ゲル線量計に対して組成条件の最適化を進めるとともに，線量データの読み出しシステムの構築を進めた．この結果は，日本放射線腫瘍学会第35回学術大会にて報告した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初年度である2022年度において，X線CT用造影剤を添加してX線減弱係数を変化させ，内部に球形の標的を模擬したゲル線量計の作製に成功し，線量計としての機能を損なうことなく線量分布測定ができることを確認した．ただし，人体を模擬した複雑な形状の形成には至っておらず境界面での拡散を確認したため，ゲル化剤の選定と組成条件の最適化が必要である．また，蛍光ゲル線量計に関して、光安定化のための組成条件の最適化や線量データの読み取りシステムに改良の余地が残されている．さらに、ゲル線量計の変形に必要な機械式駆動装置の設計にとどまり、製作まで至らなかった．
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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ため，ゲル化剤・放射線感受性化合物・領域ごとの添加物の観点から組成調製を進める．さらに，ゲル線量計の変形に必要な機械式駆動装置を構築し，ゲル線量計の変形による柔軟性と強度の評価実験を行い，ゲル組成条件と駆動装置の両側面から改良を繰り返す．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
(1 results)
Research Products
(8 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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