2020 Fiscal Year Research-status Report
X線治療装置由来の速中性子に起因するICD（植込み型除細動器）ソフトエラー断面積
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18K15647
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| Research Institution | Tokyo Women's Medical University |
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Principal Investigator |
松原 礼明 東京女子医科大学, 医学部, 助教 (10598288)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 医学物理学 / 放射線治療 / 中性子線量 / 植込み型心臓デバイス / ソフトエラー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は放射線治療における植込み型心臓デバイスの放射線リスクを原理的に理解して、臨床現場での誤作動を前向きに予測できることを目指している。心臓デバイスを装着した患者に放射線治療を施行する場合の近年改定された診療ガイドラインにおいては、診療の状況に応じたリスク分類をすることにより10Gy程度までの光子線量は許容される場合もあることが示唆されている。しかしながらこれまでの様々な研究や報告によると、1Gyよりももっと低い線量で誤作動が起こる場合から100Gyまで照射しても誤作動は起こらなかった場合まで様々であり、心臓デバイスの放射線リスクはまったく理解されていない状況であった。またこれまでは現象論的な研究（例：何Gy照射で誤作動した、治療患者の何％に誤作動があった等）しか行われていなかった。
本研究はそのような後ろ向きで表面的な理解の現状から脱却し、事象の背後にある物理メカニズムを理解することによって誤作動リスクを前向きに予測して臨床に貢献できることを目指している。当初の計画は心臓デバイスに対して意図的に中性子線を照射して誤作動を起こす反応断面積を測定することであったが、出版データからでも１機種に関する故障率が導出可能であることに気付き、更にデバイスの誤作動回数と中性子線量の間の定量的関係を理論的に導出し、出版されている他の測定・臨床データとも矛盾しないことを確認した。結果、心臓デバイスが臨床で遭遇する誤作動要因の最も大きな一つである中性子に関する誤作動リスクを定量的に理解したという論文を出版できた。
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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
心臓デバイスの中性子による誤作動については理解できたということで、次に光子線の線量率リスクを調査する研究に切り替えた。当初は別の出版済みデータを集めるだけでも新たな考察を世に出せると考えていたが、幾度も厳しい査読となり、新たに測定体系を整えて自らデータを取得することにした。中性子と相互作用する原子核は孤立した量子系であったのでミクロな観点から研究・考察できたが、光子線の線量率によるリスクはマクロな現象に寄与するためひとまずは現象論的な理解を進めることを目標とした。２メーカーのデバイス１８個に対して中性子の発生しない6MVのビームを直接照射で１から２Gy/minの線量率で計20Gy照射した。デバイスは１秒に１度心拍パルスを出力する自己脈のないハイリスク相当の患者設定にし、照射中の心拍パルスをオシロスコープで監視しロガーにて記録した。この測定系の構築により今後様々な方法でのデバイスへ照射した場合にも、誤作動の発生をリアルタイムで観測してかつ記録もできる環境が整った。現在は解析/検討中であるが臨床的な不具合は発生していないと考えている。この結果はこれまでどこの国の診療ガイドラインにも記述されていないが臨床上で重要な知見（デバイス装着患者に対する全身照射（TBI）の可否）への議論につながると期待しており、論文執筆と投稿を予定している。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に取得した測定データの整理と論文の投稿と出版を目指す。また研究者が所属を異動したため、新しい環境で周辺設備の整理をして本研究をさらに発展させられるよう準備していく。
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| Causes of Carryover |
研究計画を大きく変え（中性子照射実験から光子線高線量率測定実験への変更）たために購入予定物品が大きく変わったため使用額が大きく変わった。次年度は取得した測定データの整理と論文執筆、出版を目指して活動する予定である。
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