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

2023 Fiscal Year Annual Research 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。
最終年度では、不均質物質中での測定精度の向上を目指して、実効原子番号が人体（水）に近い素子の開発を行った。実効原子番号が人体に近い素子では、一般的に発光量が少なく、低線量域ではSN比が悪化するが、KClBr:EuのEu濃度、合成温度のパラメータを調整しながら改良した。
研究期間全体を通じて、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を繰り返して、定位照射のインビボ測定に適したシステムを開発した。さらに、1点測定ではなく、将来的な3次元測定に向けて、複数点がリアルタイムに測定できるシステムの開発を進めた。具体的には、1本の光ファイバーに数個の検出材料を取り付け、各々からの蛍光信号の読み取りを数μ秒ずらすことにより、複数点の測定に成功した。また、より詳細に検出器内での放射線による反応を評価するために、モンテカルロシミュレーションモデルを構築した。これは、今後の検出器の改良に有用である。