2023 Fiscal Year Final Research Report

Development of Helium Ion CT Image System for Particle Therapy

Research Project

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Project/Area Number	21K07620
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 52040:Radiological sciences-related
Research Institution	Kobe University
Principal Investigator	WANG TIANYUAN 神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (90757288)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	沖本智昭神戸大学, 医学研究科, 客員教授 (20295067) 佐々木良平神戸大学, 医学部附属病院, 教授 (30346267) 出水祐介神戸大学, 医学研究科, 客員准教授 (50452496) 赤城卓大阪大学, 大学院医学系研究科, 招へい准教授 (50500005) 徳丸直郎神戸大学, 医学研究科, 客員教授 (90304899) 松尾圭朗神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (90749201)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	helium / CT
Outline of Final Research Achievements	This research aims to address particle range uncertainties in therapy planning. The goal is an ion CT (ICT) system using helium, which experiences less scattering and fragmentation than protons/carbon, for high-resolution imaging.Experiments use a 150 MeV/u helium synchrotron at Hyogo. A cone-beam approach allows fast data acquisition. Neutron noise was reduced by optimizing the CMOS camera and shielding. Reconstructed 3D images showed good reproducibility and linearity of water-equivalent thickness. ICT can directly measure particle interactions, eliminating x-ray CT Hounsfield-to-stopping power uncertainties. This could enable tighter treatment margins and more conformal plans.Next steps include system refinements, range accuracy validation, and assessments of improved treatment planning with ICT. This innovation has potential to advance particle therapy by providing more accurate anatomical information for safer, more effective cancer treatments.
Free Research Field	放射線治療
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	これまでのイオンCT研究は主に陽子線を使用するシミュレーションにとどまっていた。陽子は物質中の多重クーロン散乱により空間分解能の改善が難しい。過去のICTシステムは複数のシンチレーター検出器を必要とし、長時間の測定時間と高額な費用を要していた。申請者らの提案するシステムは、通過粒子の堆積線量から水等価厚を直接推測し、撮影時間を1時間程度に短縮できる。費用対効果に優れ、将来的な臨床応用が期待される。