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2020 Fiscal Year Research-status Report

粒子線治療リアルタイムビームモニタ手法における定量的減弱補正手法の実証

Research Project

Project/Area Number 18K12124
Research InstitutionNational Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology

Principal Investigator

山口 充孝  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 主幹研究員(定常) (10375404)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 神谷 富裕  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (70370385)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords粒子線がん治療 / ビームイメージング / 制動輻射 / 減弱補正
Outline of Annual Research Achievements

昨年度に製作したエネルギースペクトルの計測が可能なX線カメラを用いて二次電子制動輻射計測によるがん治療用粒子線ビームイメージング実験を、群馬大学重粒子線医学研究センターにて実施した。290 MeV/uのエネルギーを持つ炭素イオン線を、照射台に設置した水標的に入射し、炭素イオン線の進行方向に対し90度の方向に放出される二次電子イオン線を、標的から70 cm 離れた位置に設置したX線カメラで測定することでビームイメージの取得を試みた。レンジシフターの厚さを変更しながら、7.5×10^10個のイオンの照射についてのイメージングを3回程度試みたが、正常なビーム軌跡を表す画像が取得出来なかった。二次電子制動輻射成分がバックグラウンド成分に埋もれている可能性があり、現在、モンテカルロシミュレーションによりその原因を調査している。
また、重粒子線照射環境下で本装置が正常に動作しない事も想定し、エネルギースペクトルの取得のみ可能な単素子の検出器(CdTe検出器)を用いた二次電子制動輻射エネルギースペクトルの計測実験を、上記の実験と別個に実施した。CdTe検出器はX線カメラと同様に標的から70 cmの距離に配置し、7.5×10^10個のイオンの照射について、標的側面厚さを変更しながら3回の計測を行った結果、モンテカルロシミュレーションによる理論計算結果と同等の側面厚依存性が得られ、二次電子制動輻射計測による減弱補正法の実用可能性を示唆する実測結果となった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

二次電子制動輻射計測による減弱補正法の実用可能性を示す実測結果が得られたため。

Strategy for Future Research Activity

X線カメラ実験が失敗した原因の究明を行った後、再実験を行い、減弱補正が正常に機能するか評価を行う予定である。

Causes of Carryover

実験の実施に若干遅れが生じ、実験に必要な消耗品の購入が次年度に延期されたため。次年度に当該消耗品を購入する予定。

  • Research Products

    (9 results)

All 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Estimation of shifts of therapeutic carbon-ion beams owing to cavities in a polyethylene target by measuring prompt X-ray images2020

    • Author(s)
      Yamaguchi Mitsutaka、Yamamoto Seiichi、Kitano Maki、Kubota Yoshiki、Sakai Makoto、Akagi Takashi、Nagao Yuto、Kawachi Naoki
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 59 Pages: 087001~087001

    • DOI

      10.35848/1347-4065/aba22a

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Dose image prediction for range and width verifications from carbon ion‐induced secondary electron bremsstrahlung x‐rays using deep learning workflow2020

    • Author(s)
      Yamaguchi Mitsutaka、Liu Chih‐Chieh、Huang Hsuan‐Ming、Yabe Takuya、Akagi Takashi、Kawachi Naoki、Yamamoto Seiichi
    • Journal Title

      Medical Physics

      Volume: 47 Pages: 3520~3532

    • DOI

      10.1002/mp.14205

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sensitivity improvement of YAP(Ce) cameras for imaging of secondary electron bremsstrahlung x-rays emitted during carbon-ion irradiation: problem and solution2020

    • Author(s)
      Yamamoto Seiichi、Yamaguchi Mitsutaka、Akagi Takashi、Kitano Maki、Kawachi Naoki
    • Journal Title

      Physics in Medicine & Biology

      Volume: 65 Pages: 105008~105008

    • DOI

      10.1088/1361-6560/ab7a6e

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Development of an integrated imaging system for simultaneous imaging of prompt X-rays and luminescence at the same position2021

    • Author(s)
      喜多野真紀、山本誠一、赤城卓、山口充孝、酒井真理、河地有木
    • Organizer
      第121回日本医学物理学会学術大会
  • [Presentation] Deep learning-based dose image predictions from prompt x-ray images for proton therapy2021

    • Author(s)
      矢部卓也、山口充孝、リュウ チ・チー、歳藤利行、河地有木、山本誠一
    • Organizer
      第121回日本医学物理学会学術大会
  • [Presentation] 頭部ファントム中の治療用炭素イオン線の即発X線による可視化2021

    • Author(s)
      山口充孝、山本誠一、喜多野真紀、赤城卓、長尾悠人、河地有木
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 標的内空洞による治療用炭素イオン線のずれの即発X線測定による推定2020

    • Author(s)
      山口充孝、山本誠一、喜多野真紀、久保田佳樹、酒井真理、赤城卓、長尾悠人、河地有木
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] Imaging and range estimation of proton induced secondary electron bremsstrahlung X-rays using high sensitivity YAP(Ce) camera2020

    • Author(s)
      喜多野真紀、山本誠一、歳藤利行、山口充孝、河地有木
    • Organizer
      第119回日本医学物理学会学術大会
  • [Presentation] Prediction of dose images from secondary electron bremsstrahlung X-rays using advanced deep learning workflow2020

    • Author(s)
      山口充孝、リュウ チ・チー、フアン シュアン・ミン、矢部卓也、赤城卓、河地有木、山本誠一
    • Organizer
      第119回日本医学物理学会学術大会

URL: 

Published: 2021-12-27  

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