ポリマーゲル線量計を用いた人体リアルファントムの開発

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K07722
• Research Institution: Ibaraki Prefectural University of Health Science
• Principal Investigator: 藤崎 達也 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (00285058)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿部 慎司 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (00274978) ; 布施 拓 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 助教 (10712648)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 高精度放射線治療 / ポリマーゲル線量計 / 人体ファントム / アガロース

Outline of Annual Research Achievements

人体等価ファントムの作製技術、ポリマーゲル線量計の作製技術、ボーラス型ゲル線量計の開発研究、およびフルモンテカルロ計算技術により、ポリマーゲル線量計による人体リアルファントムを開発する。
人体リアルファントムは人体を忠実に模した組織等価な人体モデルであり、かつ、ポリマーゲルによる組織等価型の３次元線量分布測定ツールである。この性能を利用して、従来困難であった強度変調回転放射線治療（VMAT）や強度変調放射線治療（IMRT）に対する患者個別の３次元線量分布検証について検討する。
平成３０年度は、ポリマーゲルにゲル化剤としてアガロースおよび数種類の原料を調合して、水等価性能を有するポリマーゲル線量計を作製して線量応答性を検討した。また、フルモンテカルロ線量計算システムを用いて人体リアルファントム内の表面線量から体内の詳細な３次元線量分布を検討するため、高エネルギー放射線発生装置の加速器ヘッドシミュレーションを行った。
その結果、アガロースを使用して作製したポリマーゲル線量計は従来のゼラチンを用いたポリマーゲル線量計によりも形状保持性や酸素阻害の少ない特長を有していることが示された。線量応答性においては、アクリルアミド系ではゼラチンと同様の線量応答性が得られた。また、人体リアルファントムの性能評価に使用するための高エネルギー放射線発生装置の２次コリメータ上流の位相空間データをデータベースに蓄積することができた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は水等価性能を有するポリマーゲル線量計を作製したが、今後はより人体組織に対応した形状・性能をを有するポリマーゲル線量計を作製する。研究の進め方等には大きな変更はない。

Strategy for Future Research Activity

ポリマーゲル線量計の形状と硬度を調整してin vivoドジメトリが可能な人体リアルファントムを作製する。そして、人体リアルファントムに放射線治療ビームを照射して、実測とモンテカルロシミュレーションによる３次元線量分布の検証を行う。

Causes of Carryover

（理由）
当初購入を予定してい解析ソフトウェアが想定よりも高価だったことや、安価なポリマーゲル原料を購入して自家製造したため。
（使用計画）
解析ソフトウェアの再検討を行い購入するとともに、ポリマーゲル原料や封入パック等の関連物品を入手して研究を進める。

Research Products

• [Journal Article] Design and characteristics of an agar additive polymer gel dosimeter (2019)
  • Author(s): Hiraku Fuse, Satoshi Oyama, Kenji Yasue, Shotaro Ito, Tomoaki Sato, Tatsuya Fujisaki, Shinji Abe, Katsuhiko Oyama, Akiyoshi Suzuki, Tomoyuki Yoshizawa, Yuiko Kitajima
  • Journal Title: Applied Radiation and Isotopes Volume: 151 Pages: 62-66
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2019.04.038
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Study of in vivo dosimetry using polymer gel dosimeter (2018)
  • Author(s): Fuse H, Oyama S, Yasue K, Abe S, Fujisaki T
  • Organizer: The 115th Meeting of Japan Society of Medical Physics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ポリマーゲル線量計の硬度および透明性の評価 (2018)
  • Author(s): 大山 哲史，布施 拓，伊東 翔太郎，佐藤 智亮，安江 憲治，藤崎 達也，大山 勝彦，鈴木 昭義
  • Organizer: 第15回茨城放射線腫瘍研究会
• [Presentation] 寒天を添加したポリマーゲル線量計の線量応答と線量分布の検討 (2018)
  • Author(s): 大山哲史、布施拓、安江憲治、大久保樹、桑久保大樹、藤崎達也、阿部慎司
  • Organizer: 第46回日本放射線技術学会秋季学術大会
• [Presentation] 寒天を使用したポリマーゲル線量計に対するアミノ酸の影響 (2018)
  • Author(s): 大山哲史、布施拓、安江憲治、桑久保大樹、大久保樹、藤﨑達也、阿部 慎司
  • Organizer: 第116回日本医学物理学会学術大会