| Project/Area Number |
22K20873
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0902:General internal medicine and related fields
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
増田 孝充 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, 研究員 (20933740)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 重粒子線治療 / PETイメージング / レンジ推定 / シミュレーション / 重粒子治療 |
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| Outline of Research at the Start |
重粒子線によるがん病巣へのピンポイント照射を安全に実施するため、PETを用いた照射領域の可視化技術が開発されている。本研究ではPETの可視化因子であるポジトロン放出核種の生成モデルを確立し、シミュレーション基盤を構築する。将来的には、重粒子線治療中に得られるPET画像を定量的に評価し、患者体内のどの位置に重粒子線が照射されたかをリアルタイムにミリメートル精度で保障することを目標とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目的は重粒子線照射時に体内で生成されるポジトロン放出核種のActivity分布を計算するシミュレーションモデルを開発することである。2022年度は重粒子線治療室へ供給されるヘリウム線、炭素線、酸素線、ネオン線のビームパラメータを汎用モンテカルロシミュレーションコードPHITSに実装し、モンテカルロ法に基づくシミュレーション環境を構築した。2023年度は照射野開放型のPET装置を用いてターゲット内で生成するポジトロン放出核種のActivity分布を測定する実験を重粒子線治療室にて実施した。
モノエネルギーのヘリウム線、炭素線、酸素線、ネオン線を用いて、ペンシルビーム形状、20 mm×20 mmの矩形ビーム形状、40 mm×40 mmの矩形ビーム形状の合計3種類のビーム形状の照射野を作成した。治療と同等の線量をアクリルファントムに照射し、照射終了から10分間のPET測定を実施した。測定により得られた3次元のActivity分布は全てのイオン種で3種類のビーム形状を再現した。ヘリウム線、炭素線、酸素線、ネオン線の照射によって得られたActivity分布と線量分布の終端位置を50% distal fall-offで評価したとき、その差は順に-2.0 mm、-0.1 mm、1.8 mm、16.1 mmであった。現在、実験で得られたActivity分布の時系列データの解析とモンテカルロシミュレーションで得られたActivity分布との比較を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マルチイオン治療に用いられるヘリウム線、炭素線、酸素線、ネオン線の4種類のイオンについて重粒子線治療室での照射を再現するシミュレーション環境の構築と照射野開放型のPET装置による実験データの測定を実施することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
重粒子線治療計画装置における線量計算アルゴリズムの概念をベースにActivity分布を解析的に計算するシミュレーションモデルを開発する。解析計算の精度はモンテカルロシミュレーション及び実験データを用いて評価する。
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