Development of three-dimensional dosimetry of carbon-ion beams using gel dosimeters

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K07588
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 想田 光 山形大学, 医学部, 講師 (30523162)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: ゲル線量計 / 重粒子線 / 3次元線量分布測定 / LET依存性 / 回転ガントリー

Outline of Annual Research Achievements

前年度までに実施した研修や予備検討に従ってPAGAT型ポリマーゲル線量計作製機材および材料の選定を行い、山形大学医学部東日本重粒子センター内にホットスターラー・電子天秤・保冷庫などの機材の整備を行った。また、ゼラチン、アクリルアミド、N-Nメチレンビス、THPC等の薬品類の調達及び安全取扱のための設備整備を行い、ゲル線量計の試作を行い照射試験が可能となる環境を整えた。重粒子線治療装置はイオン源・電源・電磁石等の何度かの大規模トラブルを経験したが、これを通じて電源、イオン源ガスの予備品などの整備を行い安定したビーム供給ができるよう体制を強化した。また、ガントリー多数角度でのビーム軸の変位を高速に補正し、高い精度を保って照射を継続できる手法を確立した。また、他機関との共同研究を通じて様々なビーム照射条件の開発を行い、超低強度ビームや通常の10倍以上にビームサイズを拡大した特殊条件での照射などを実施し、線量率依存性や粒子密度依存性を再現性良く定量的に測定するための条件を整えた。これらの研究の進展について、日本加速器学会、日本医学物理学会、日本放射線腫瘍学会、International Conference of Ion Sources、ビーム物理研究会等で発表を行い、医学物理分野だけでなく加速器分野からも関心を集め、装置の運用のための専門的な助言を得た。加速器を含めた重粒子線治療装置のコミッショニングに関する論文をJ. Phys. Conf. Ser.誌に投稿し、掲載が決定している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2021-2022年にかけてコロナ禍によりゲル線量計作製装置の見学などができなかった分の遅れが影響しているが、その影響がなくなった後は順調に進展しており、1年間の期間延長により当初の目標に到達できる見込みである。

Strategy for Future Research Activity

2024年度に入ってポリマーゲル線量計試作・照射試験を開始しており、これらを本格化させて重粒子線の測定に最適な条件を探索するとともに、LET依存性の測定に向けた準備を行っていく。修士課程1年の学生が研究協力者として加わることになり、その指導を通じてゲル線量計自体の理論的な理解も深めながら研究を進めていく予定である。

Causes of Carryover

2021-2022年のコロナ禍による研究進展が遅れた影響で残額が生じている。1年間の計画延長により当初計画に従って使用予定である。

Research Products

• [Journal Article] Commissioning and first operation of East Japan Heavy Ion Center at Yamagata University (2024)
  • Author(s): Hikaru Souda, Takayuki Kanai, Sung Hyun Lee, Yuya Miyasaka, Hongbo Chai, Miyu Ishizawa, Takeo Iwai, Shun Sawamura, Kyohei Nagai, Fumihisa Ouchi, Takayuki Taguchi, Michitaro Sei, Yohei Kanto, Azusa Sato, Masashi Katsumata, Hiraku Sato, Shinya Sato, Yoshiyuki Ueno, Kenji Nemoto
  • Journal Title: J. Phys. Conf. Ser. Volume: in press Pages: in press
• [Presentation] 重粒子線治療用ガントリーの多角度多段エネルギービーム運用 (2024)
  • Author(s): 想田光
  • Organizer: ビーム物理研究会2023
• [Presentation] Commissioning and first operation of East Japan Heavy Ion Center at Yamagata University (2023)
  • Author(s): Hikaru Souda, Takayuki Kanai, Sung Hyun Lee, Yuya Miyasaka, Hongbo Chai, Miyu Ishizawa, Takeo Iwai, Shun Sawamura, Kyohei Nagai, Fumihisa Ouchi, Takayuki Taguchi, Michitaro Sei, Yohei Kanto, Azusa Sato, Masashi Katsumata, Hiraku Sato, Shinya Sato, Yoshiyuki Ueno, Kenji Nemoto
  • Organizer: International Conference of Ion Sources 2023
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 重粒子線治療用回転ガントリーのコミッショニング (2023)
  • Author(s): 想田光, 金井貴幸, イソンヒョン, 宮坂友侑也, 柴宏博, 岩井岳夫, 澤村駿, 永井恭平, 大内章央, 田口貴之, 盛道太郎, 菅藤洋平, 佐藤亜都紗, 勝間田匡, 金子崇, 小野崇, 川城壮平, 赤松妃呂子, 萩原靖倫, 佐藤啓, 佐藤慎哉, 上野義之, 根本建二
  • Organizer: 日本医学物理学会第125回学術大会
• [Presentation] 重粒子線治療用回転ガントリーにおける24角度600エネルギーのビーム調整 (2023)
  • Author(s): 想田光, 金井貴幸, Sun Hyun Lee, 宮坂友侑也, 柴宏博, 岩井岳夫, 菅藤洋平, 盛道太郎, 佐藤亜都紗, 田口貴之, 大内章央, 勝間田匡, 佐藤啓, 佐藤慎哉, 上野義之, 根本建二
  • Organizer: 第20回日本加速器学会年会
• [Presentation] 重粒子線治療用回転ガントリー照射装置の線量系QA実績 (2023)
  • Author(s): 想田光, 金井貴幸, イ ソンヒョン, 宮坂友侑也, 柴宏博, 石澤美優, 小野拓也, 岩井岳夫, 李潤起、澤村駿、永井恭平、菅藤洋平, 盛道太郎, 佐藤亜都紗, 田口貴之, 大内章央, 勝間田匡, 佐藤啓, 土屋順彦, 上野義之, 根本建二
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第36回学術大会