2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of precise dose measurement for clinical ion beams and quality control system
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18H02775
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
齋藤 則生 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究部門付 (80344191)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 英俊 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (10783194)
田中 隆宏 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (30509667)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 線量計測 / 医療用粒子線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き、今年度もカロリーメータの制御装置の開発を進めた。昨年度まで開発を進めてきた直流ブリッジ回路に基づいた制御装置では十分なSN比に達しなかった。そこで今年度は、直流駆動式の制御装置の高精度化（ノイズの低減化）と並行して、交流ブリッジ回路に基づいた制御装置の開発を行った。この新しい交流駆動式の制御装置では、ブリッジ回路の抵抗値の切り替えに半導体式のリレーを採用し、遠隔での抵抗値の変更を実現した。遠隔での抵抗値の設定は、重粒子施設など実験中の立ち入りが困難な測定環境での利便性の向上につながる。交流駆動式の制御装置の組み立ては完了し、パラメーターの調整を進めている。
アラニン線量計については、まずは昨年度設計した、固体ファントムにアラニンペレットを4つのみ封入できるようなもの、アラニンペレット4つと電離箱線量計を固定できるもの、電離箱線量計のみを固定できる3種類の固体ファントムを製作した。製作した固体ファントム中にアラニンペレットを入れて、前後に厚み調整用の固体ファントムを配置し、炭素線を照射した。アラニン線量計へ照射された線量を求めるために、電離箱線量計によって校正されたカウント値を使用する方法と、電離箱線量計とアラニンを同時照射する方法の２種類を検証した。その結果、両者には最大0.5%程度の差があることが分かった。電離箱線量計と同時照射する方法がより正確な線量が求められていると考え、同時照射の固体ファントムを用いて、sSOBP、rSOBP、プラトー領域の三種類のビームを照射し、校正曲線を取得した。
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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
昨年度に開発をした直流駆動式の制御装置は、耐ノイズ性を向上させ、SN比が1.1倍と、若干ではあるが精度が向上した。直流駆動式制御装置で明らかとなった課題であるブリッジの抵抗値の切り替えについては、今年度から開発に着手した交流駆動式の制御装置で解決を図った。具体的には、ブリッジの抵抗値の切り替えに半導体式のリレーを採用した。その結果、今回開発した交流駆動式の制御装置では、抵抗値を5Ωから24,995Ωの範囲を5Ωステップで遠隔設定できることを確認した。これまでに交流駆動式の制御装置の組み立てが完了し、現在、パラメーターの調整作業を行っている。
アラニン線量計については、第三者出力線量評価で使用できるような測定方法などを確立することが目標である。目的達成のための中盤の段階として、固体ファントムを用いてアラニン線量計に照射を行う方法を確立し、実験を行った。今年度の成果から、固体ファントム中でアラニン線量計を照射することで、sSOBP, rSOBP, プラトー領域の三種類のビームの校正曲線を得ることができた。実際の第三者出力線量評価に使用できるような、コンパクトな固体ファントム測定系を構築中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは、交流駆動式の制御装置のパラメーター調整を完了させ、これまでに開発した直流と交流駆動式の2種類の制御装置のSN比の比較を行う。SN比が優れている制御装置を使い、カロリーメータによる吸収線量の測定を行う。吸収線量の測定は、まず研究代表者らの所属機関にあるコバルト６０ガンマ線もしくは高エネルギー光子線を使って行う。カロリーメータによる光子線の吸収線量の測定値の妥当性が確認された後、重粒子線の吸収線量の測定を行う。
アラニン線量計については、今後は、実際の臨床現場で簡便に使用できるような、第三者出力線量評価用の固体ファントム測定系を構築する。具体的には、30cm四方の固体ファントムの中心15cm×15cm程度に穴の開いたものに、アラニン線量計を固定した15cm×15cmの固体ファントムをはめることができるもので照射実験を行う。電離箱で同様に測定できるものも作成し、線量測定値の比較を行う。可能であれば、炭素線治療を行っている実際の臨床施設に郵送し、実際の第三者出力線量評価を模擬し、治療計画装置による線量とアラニン線量計による線量の比較を行う。
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