MR画像誘導と併用可能なリアルタイム陽子線飛程検出法の開発
| Project/Area Number |
23K21418
|
|---|
| Project/Area Number (Other) |
21H02859 (2021-2023)
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
松浦 妙子 北海道大学, 工学研究院, 教授 (90590266)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮本 直樹 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00552879)
高尾 聖心 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10614216)
栗山 靖敏 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (60423125)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Declined (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥15,990,000 (Direct Cost: ¥12,300,000、Indirect Cost: ¥3,690,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
|
|---|
| Keywords | 陽子線治療 / イオン音響 / MR画像誘導 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
陽子線治療において陽子線飛程の不確かさは未解決の問題であり，腫瘍への線量集中性を阻害する主要因になっている．本研究課題では，MR画像誘導陽子線治療の実用化を見据えて，MR磁場下で陽子線飛程をリアルタイムに検出する技術を開発する．MR磁場下での飛程検出は，MR装置の配置によって狭められた患者スペースに検出器を容易に設置でき，検出器に起因するMR画像の歪みがなく，検出信号がMR磁場に影響されないことが必須要件となる．本研究課題では，短パルス陽子線照射実験とMR磁場下での陽子線照射を模擬したシミュレーションを組み合わせることによって，この課題解決のための要素技術を開発する．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
近年欧米を中心に普及の進む磁場共鳴（MR）画像誘導X線治療では，従来技術では難しかった照射中の腫瘍や周辺臓器の位置確認が，組織分解能のよいMR画像により可能になり，腫瘍に集中した線量投与が可能になると期待されている．X線よりも線量集中性の高い陽子線においても，更なる副作用の低減を目指して「MR画像誘導陽子線装置」の研究開発が進められており，近い将来に実用化が期待されている．一方で，現在の陽子線治療には「陽子線飛程の不確かさ」の問題があり，本来陽子線治療の長所であるはずの線量集中を阻んでいるが，この不確かさはMR磁場下では深刻化する．なぜなら，磁場の無い場合には陽子線は直進するため，飛程の不確かさは陽子線の進行方向（1方向）のみであるが，MR画像誘導においては，磁場によって陽子線の軌道が曲げられるため，飛程の不確かさが3次元化するためである．この問題に対して，本研究は不確かさをシミュレーションによって定量化し，イオン音響技術を使ったフィードバック機構の初期検討を行う．
令和4年度は，より現実的なMR画像誘導陽子線治療装置について検討を行い，前立腺治療を想定して磁場が線量分布にどのように影響するのかを調査した．この結果は，米国医学物理学会で発表した（Ueda et al., AAPM (2022)）．また，MR磁場下の陽子線照射と音響波伝搬シミュレーションを統合したシミュレーションシステムの構築を開始した．飛程検出に用いる検出器の体表への配置を想定し，センサーヘッド部分のプロトタイプを３Dプリンターで試作し，加速器実験にてセンサーヘッド形状依存性についてのデータを取得した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の予定では今年度，MR磁場下の陽子線音響波伝搬シミュレーションを完了させる予定であったが，装置検討に時間を要したため遅れが出ている．
|
| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降はMR磁場下の陽子線音響波伝搬シミュレーション構築を完了させ，磁場の有無による音響信号の変化について明らかにしていく．また，センサーヘッド部分の形状についての実験結果を解析し，体表設置に最適なサイズについて検討を続ける．
|
Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
-
-
[Journal Article] Ionoacoustic application of an optical hydrophone to detect proton beam range in water.2022
Author(s)
Shota Sueyasu, Taisuke Takayanagi, Koichi Miyazaki, Yasutoshi Kuriyama, Yoshihiro Ishi, Tomonori Uesugi, Mehmet Burcin Unlu, Nobuki Kudo, Ye Chen, Koki Kasamatsu, Masayuki Fujii, Masanori Kobayashi, Wolfgang Rohringer, Taeko Matsuura
-
Journal Title
medical physics
Volume: －
Issue: 4
Pages: 1-12
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
[Presentation] Reduction of Detector Misalignment Errors in Ionoacoustic Range Detection by Using a Miniature Laser Interferometer Hydrophone2022
Author(s)
S. Sueyasu, Y. Nakamura, Y. Sakuyama, T. Takayanagi, K, Miyazaki, M. Kobayashi, Y. Yamauchi, N. Koshizaki, S. Tomioka, T. Matsuura
Organizer
医学物理学会
Related Report
-
-
-
