2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of simple quick and high-precision determination method of optimum irradiation position and a deviation detection device of irradiation position for BNCT
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16H03193
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田中 浩基 京都大学, 原子炉実験所, 准教授 (70391274)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野 公二 京都大学, 原子炉実験所, 寄附研究部門教員 (90122407)
櫻井 良憲 京都大学, 原子炉実験所, 准教授 (20273534)
川端 信司 大阪医科大学, 医学部, 講師 (20340549)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 硼素中性子捕捉療法 / 患者セットアップ / 3Dプリンター / 3Dスキャナー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
BNCT用加速器中性子源が医療機器として承認された際には症例数が増加する事が予想され、簡便・迅速かつ精度の良い患者位置決めの方法及び照射線量を保証するための照射中の患者の動きの監視技術が必要となる。そこで、本研究では中性子捕捉療法のためのプロジェクションマッピング技術・高精度3Dプリンターによる照射位置決めシステム及び照射中の位置ずれ検出装置の開発を行った。
治療計画を実施した後に照射ビームの入射及び出射位置を体表面に書き込む必要があるが、精度よく入射及び出射位置を特定するために、プロジェクションマッピング技術を用いたビームの入射位置を特定する手法を開発した。このシステムは画像処理ソフト、画像処理用PC、プロジェクター、ビーム位置を特定するシミュレータから構成される。治療計画で得られたビーム軸の角度情報をシミュレータで再現して、ビームから見た三次元リモデリング画像を体表面に一致するように画像処理し、体表面に投影する。出射位置に対しても同様の作業を行う。投影された入射位置及び出射位置をマーキングし、体位設定時の指標とする。これにより従来行っている手法よりも精度良く、簡便かつ迅速に入射位置を決定することが可能となった。
次に3Dスキャナを用いて患者表面を取得し、3Dプリンターによって固定治具を作成し、照射位置にあらかじめセットし、患者はそこにはまるように体位設定する事で、簡便かつ迅速に設定が可能な手法を開発した。上記プロジェクションマッピング技術を用いた入射位置特定システムを用いて固定治具上に入射位置をマーキングしておく。模擬ファントムを用いて、本手法の妥当性の検証を実施し、臨床応用可能であることを確認することができた。
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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
予定していたプロジェクションマッピング技術を用いた入射位置特定システムの開発及び、3Dスキャナ及び、3Dプリンターを用いた照射位置設定方法の開発はおおむね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は主に、照射前の患者セッティングの技術について開発を実施してきた。今後は照射中位置ずれ検出装置の構築を行う。BNCTの照射場は他の放射線治療よりも中性子線のバックグランドが高いため、CCDカメラやプロジェクターなどを照射室に設置することができない。本研究においては患者に照射される中性子線の強度情報を位置ずれ検出に使用できないかと考えている。我々は耐放射線性の高い、中性子場を乱さず、ガンマ線弁別に優れた中性子リアルタイムモニターの開発し、実際に臨床研究にも適応してきた。このモニターを患者患部近傍に数点設置し、それぞれの熱中性子の変動をモニターすることで、患者が三次元で照射位置からのずれを検出できないかと考えている。事前の治療計画で表面の熱中性子束分布は得られるので、少なくとも3点のモニターがあれば、3次元で患者がどのように動いたかを検出する事が可能となる。モニターはLiCAFシンチレータ、石英ファイバー、マルチチャンネル光電子増倍管、アンプユニットから構成される。それぞれの中性子強度の変動と構築したアルゴリズムにより位置ずれに換算する。
また、平成28年度に作成した固定治具に適合する水ファントムを3Dプリンターを用いて作成し、中性子照射試験を実施する。中性子照射場はKUR重水設備を予定している。この際に位置ずれ装置で作成した中性子モニターを中性子分布測定に使用することが可能である。従来の放射化法による試験と合わせて試験を実施し、作成した固定治具及び水ファントムの妥当性を検討する。また、照射中位置ずれ検出装置の特性試験を実施する予定である。
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