2018 Fiscal Year Research-status Report
安全な子宮頚癌治療に向けた小線源治療専用の品質管理ツールの開発
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17K16480
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
野澤 茉莉花 北里大学, 医学部, 助教 (30773501)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 子宮頸癌 / 小線源治療 / 品質管理 / シンチレータ / 人体模擬ファントム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高線量率小線源治療は子宮頚癌に対して副作用が少ない治療法として、米粒大のγ線源をがんへ運び線源の停止位置と時間の制御で線量投与する。しかし高い線量率のため線源動作のエラーの見逃しから誤照射事故が起きる可能性がある。治療前の検証で線源をリアルタイムに追跡でき位置と停止時間のエラーが目で見て分かりやすい品質管理ツールの開発が事故の予防に有用と考える。
申請者は蛍光体を用いて治療用電子線を可視化する品質管理ツールを開発し、目に見えないγ線をより簡便な蛍光体不要で可視化するため身近な水の発光をカメラによって簡便に撮影するシステムを開発する。実用化に向けて、発光が微弱であるのと、発光特性の解明が課題である。本研究では発光の増幅と撮影感度の向上および発光特性の解明で線源をリアルタイムに追跡し早いエラー発見が可能な品質管理ツールの開発を目的とする。
本年度は小線源治療用の線源を用いて水に生じた発光を冷却式CCDカメラで撮影するため小線源治療の実験に適した専用の小型システムを作成し微弱発光の撮影に成功し、またこの発光を簡便な線量分布の測定に応用するため発光の基礎特性を調べ、測定した発光分布を治療計画装置による線量分布やモンテカルロ計算による発光分布の結果と比較した。
また治療中に体内へ輸送されるγ線源を追跡するためピンホールイメージングシステムの開発研究を独自に行っている。テンプレートマッチング技術を利用したリアルタイム線源追跡が可能なシステムの開発の成功を国際学術誌に発表し、医療へ応用するための検討をファントム実験により複数展開した。それがシンチレータ発光位置の検出にテンプレートマッチング技術を導入による線源のリアルタイム追跡の成功と、基準範囲と線源位置を表示することで三次元線源位置の可視化できるアプリケーションの開発およびシンチレータ発光点から算出する三次元線源位置のリアルタイム表示である。
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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
前年度は、既存のカメラや光学系を用いても、撮影時間を長くすることで比較的良好な画質が得られた。そこで、既存のシステムでできる限り基礎特性のデータ収集を行うことにした。
まずシンプルな一点の線源停留に対して、水の発光分布と治療計画装置の線量分布を比較した。発光分布の概形は、線量分布とおおむねよい一致を示し、線源中心以外は、線量分布のよい指標となり得ることが分かった。
発光分布を、チェレンコフ光の発生を仮定したモンテカルロ計算の結果と比較し、一致することを確認した。微弱発光の起源はおもにチェレンコフ光で説明できることが分かった。他の高エネルギー帯の先行研究では、チェレンコフ光の発光分布と線量分布が一致せず、補正が必要との報告がある。本研究から、高線量率小線源による水の発光は、補正なしで直接、線量分布を測定できる可能性があり、大きなメリットと考えられる。モンテカルロ計算の結果から、発光分布と線量分布が一致したのは、γ線から生じたコンプトン電子の飛程が短く、発光点とエネルギー付与の点が、本撮影システムの空間分解能の範囲内では、同じと見なせるためであると考えられる。
また、ピンホールイメージングシステムの開発においてはシンチレータ発光位置の検出にテンプレートマッチング技術を導入し体内のγ線源をリアルタイムで追跡できることを実証できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在の課題は、発光が微弱であり撮影時間が長い点である。本研究では、線源の動きをリアルタイムに追うことができ、簡単に使えて・目で見て分かりやすい、専用の品質管理ツールの開発を目指している。今後、さらに短時間の撮影で同様の画質を得られるよう、より高感度な撮影を行うため、さらに複雑な線量分布の測定へ応用するため、線源を複数点に停留させた場合の測定を含めたカメラおよび光学システムの改善を目指す。
また臨床導入に向け、患者の体型に応じたCCDカメラ撮影条件の最適化と各構成部品の幾何学的配置を検討していく。さらに医療機関（北里大学病院）において、システムを導入し線源追跡を行う。そして、開発したピンホールイメージングシステムの線源位置検証における臨床現場での測定時間、費用、および人員などシステム運用に関する課題や臨床データ固有の測定精度への影響を検出してシステム改良を行う。
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| Causes of Carryover |
当初29年度の購入予定であったパーソナルコンピューター（ノート型13インチSSD）の購入がまだ行われていないため、次年度使用額が生じた。今後、シンチ
レータ発光画像をデジタルで処理するため、画像の記録および解析を行えるようパーソナルコンピュータを購入する。
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Research Products
(2 results)
