小児の陽子線全脳全脊髄照射における標的外線量のポリマーゲル線量計を用いた評価

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K08117
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 武居 秀行 筑波大学, 医学医療系, 助教 (20645452)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 榮 武二 筑波大学, 医学医療系, 教授 (60162278) ; 磯辺 智範 筑波大学, 医学医療系, 教授 (70383643) ; 渡邉 祐介 北里大学, 医療衛生学部, 講師 (90582742)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ポリマーゲル線量計 / 陽子線 / 線量に対する応答

Outline of Annual Research Achievements

本研究の初年度である2019年度は、ポリマーゲル線量計N-vinylpyrrolidone-based polymer gel (VIPET)の作成および照射、保管、データ解析のための環境を構築した。VIPETの作成は、脱酸素剤等を扱う環境がすでに整っていた北里大学で行い、筑波大学に郵送した。ポリマーゲル線量計は、照射後からデータ取得まで少なくとも24時間以上低温・暗所で保管する必要あるため、筑波大学に保管のための環境を構築した。
VIPETを臨床現場で使用するためには、基礎特性の取得が必要である。陽子線に対するVIPETの基礎特性を調べるため、筑波大学附属病院陽子線医学利用研究センターで陽子線を照射した。0-50 Gyの陽子線を照射したVIPETのMR画像を取得し、R2信号の線量に対する変化を調べた。0-30 GyまではR2信号は直線性を示しており、絶対線量の測定が可能であることが示された。この応答直線性は、これまでの他の研究で報告されているX線に対する応答と同様の傾向であった。一方で陽子線は、X線とは異なり物質内で止まるという性質を持つが、止まる直前に急激にエネルギーを周囲の物質に与える（線エネルギー付与が大きくなる）。陽子ビーム下流側の線エネルギー付与が大きくなる場所において、応答が低くなっていることが確認された。これらの結果より、VIPETで精度の高い測定を行うには線エネルギー付与により低下した感度の補正が必要であることが示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

研究計画では、2020年度までに①陽子線の線量に対する応答、②線エネルギー付与に対する応答、③無機塩の付加による感度の検討を行う予定である。2019年度は①を完了し、②を開始した。2020年度は②を継続して行うとともに③を開始、年度内に完了できる見込みである。

Strategy for Future Research Activity

本研究の期間は5年であり、開始から2年間でポリマーゲル線量計の基礎特性取得、その後3年で臨床使用を想定した測定精度の検討を行う予定である。
2020年度は、特に陽子線での測定において重要な課題である線エネルギー付与に対する応答の取得を行い、測定精度を向上させる。また、陽子線治療では腫瘍と正常組織で与える線量が大きく異なるため、それぞれの線量において最適な感度が得られるよう無機塩の付加量を検討する。これらの結果が得られれば、X線における測定と同様に十分な測定精度が得られると考える。
2021年度以降は、臨床現場での使用のための検証を行う。実際の腫瘍を想定した標的形状を設定し、標的内の線量測定精度を評価する。測定精度評価の基準は従来法であるGafchromic filmとする。また、標的内および標的外の正常組織の臓器別線量を評価する。標的内の線量分布は、線量差と位置誤差（γ解析）、線量均一性について治療計画と比較検証する。標的外の線量分布は、臓器別に線量評価に利用する。

Causes of Carryover

ポリマーゲル線量計の容器が当初予定していたものよりも安価で入手できたため。
差額は、より臨床使用に適した形状の容器の作成に使用する。