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
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| Project/Area Number (Other) |
21H02859 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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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 | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
松浦 妙子 北海道大学, 工学研究院, 教授 (90590266)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Declined (Fiscal Year 2024)
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| 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)
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| Keywords | MR画像誘導 / 陽子線治療計画 / 飛程検証 / 陽子線治療 / イオン音響 |
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| 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．
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和5年度は、MR画像誘導陽子線治療装置の照射ノズル構造の検討および治療計画における陽子線軌道湾曲を含めた飛程不確かさマージンのモデル化についての検討を進め，前者については論文投稿を行い，後者については学会発表を行った．装置構成の更なる改善やマージンモデルを不均質体系に一般化するアルゴリズムの開発は後続の科研費研究にて実施する予定で初期検討を開始した．
加えて，令和5年度は，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完了させた．水中のビーム照射においては，磁場下で陽子線軌道が湾曲することでγ波波形に強度や波形到達時刻の変化が見られた．今後よりシステマティックに種々の臨床条件で検討を進めて論文化する予定である．
また，MR画像誘導陽子線治療に用いる超音波検出器の体表設置を想定し，実験データ解析をもとに，プローブヘッド形状やサイズの検討を行った．臨床線量で音響波観測が可能なのは，十分な音圧を担保できるビーム軸近傍の領域と考えられるが，この領域では3 cm程度の小型プローブヘッドで十分飛程計測が可能であった．一方で，現在のセンサには窓枠部分にステンレスが用いられており，MRI装置と同時に使うには適さないことが分かった．メーカーと議論し，今後チタンやセラミクスなどの素材を検討していく予定である．プローブヘッドの基材として用いているゲルについても，飛程位置を決める第一因子であるγ波ピークは計測可能であるものの，耐久性の観点やピーク以降の波形再現性について現状課題が残るため，別素材を含めた検討を開始した．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(14 results)
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[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
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Journal Title
medical physics
Volume: －
Issue: 4
Pages: 1-12
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[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
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