Development of a novel real-time in vivo dosimetry system for highly accurate stereotactic body radiation therapy

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K15828
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: 矢田 隆一 浜松医科大学, 医学部, 特任講師 (50782421)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: インビボ線量計 / リアルタイム測定 / 体幹部定位放射線治療 / ミクロサイズ

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、体幹部定位放射線治療（SBRT）に臨床応用できる、光ファイバー型リアルタイムインビボ線量測定システムを開発することである。
この線量測定システムを用いたリアルタイム測定により、究極の適応放射線治療を実現する。重篤な副作用を低減するとともに、SBRTの治療精度を高めることで
治療成績の向上に貢献する。つまり、安全にこれまでよりも高線量を照射することが可能になる。臨床応用が可能なリアルタイムインビボ線量計の開発により、
重篤な副作用を懸念して根治線量を照射できなかった症例に対する根治照射の可能性を拓く。
昨年度までの研究で、BaFBr:Euを検出素子に用いる場合、不均質物質中の測定におけるエネルギースペクトルの変化の影響を強く受けることが分かった。この要因は、BaFBr:Euの実効原子番号が人体（水）に比べて高いためである。そこで、今年度は、KCl:EuおよびKClBr:Euのより人体に近い実効原子番号を有する検出素子を用いて開発した線量測定システムでの検討を行った。
新しい線量測定システムでは、不均質物質中での測定精度は概ね改善したが、従来の素子（BaFBr:Eu）に比べるとKCl:EuおよびKClBr:Euは発光量が少ないために、低線量領域ではSN比が悪化した。これを改善するために、Eu濃度を調整することによる検出素子の改良および蛍光体の蓄積線量を読み取るための刺激レーザー、蛍光信号を読み取る光電子増倍管などの読み取りシステムの変更などを繰り返し行った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

不均質物質中での測定精度を改善するために、実効原子番号が低い検出素子に変更したことにより、低線量領域でのSN比が悪化するという新たな問題に対応する必要があった。これには、従来の読み取りシステム全体の見直しが必要であり、その調整に時間を要した。

Strategy for Future Research Activity

臨床での使用状況を鑑みた条件下で測定を繰り返し、精度評価を行う。その結果に応じて、蛍光体の蓄積線量を読み取るための刺激レーザーと蛍光信号を読み取る光電子増倍管の設定の調整を繰り返し行い、精度の向上を図る。測定と同時進行で、これまでに構築したモンテカルロシミュレーションを利用して、より詳細な検討を行っていく。

Causes of Carryover

線量計システムの改良に時間を要したため、学会発表が出来なかった。
したがって、次年度において研究成果を学会発表するための費用として使用する予定である。