2018 Fiscal Year Research-status Report
放射線による水の発光を用いた放射線治療品質管理ツールの開発
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18K07679
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
余語 克紀 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 助教 (30424823)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前山 拓哉 北里大学, 理学部, 助教 (70612125)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 高線量率小線源治療 / 品質管理 / 品質保証 / 水の発光 / γ線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
20-30歳代女性の子宮頸癌の発症率が増加している中、高線量率小線源治療は副作用が少なく、集中して高い線量を投与できる優れたがん治療法である。治療では、米粒大の小さなγ線源をがんへ運び、線源の止まる位置と止まる時間を制御し線量を投与する。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があれば、事故を未然に防ぐのに有用と考えられる。
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た。この研究をより簡便な蛍光体不要の可視化に進め、小線源治療γ線源による人体に近い水の発光へ応用することを考えた。
本研究では、目に見えないγ線を可視化するため、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。しかし実用化に向け、1)発光が微弱であるのと、2)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により、線源をリアルタイムに追跡し、迅速に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カメラで撮影した。まず小線源治療の実験に適した専用の小型システム（水槽、固定具、光学系など）を作成し、微弱発光の撮影に成功した。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た。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。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
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。
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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、カメラおよび光学システムの改善を行う予定である。
また、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行い、撮影システムの性能を評価する。
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| Causes of Carryover |
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ることが分かった。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。そのため、当初、撮影システムの改善に予定していた新型カメラや光学系のための予算を使わなかった。今年度は、撮影システムの改善を行うため、予算を使用する予定である。システムのどこを改善して、どのようなデータ取得を目指すのか、優先順位を考えながら予算をあてていく。具体的には、カメラ、光学系、装置固定具、遮光法の改善、水質の改善などが候補であり、予算を使う予定である。
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Research Products
(1 results)
