マルチマテリアル造形技術による陽子線FLASH照射の新しい照射野形成法

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K07672
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 大町 千尋 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 研究員 (20588967)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 陽子線治療 / FLASH / 3Dプリンタ

Outline of Annual Research Achievements

本研究が目的とする複数の素材を用いた照射野形成手法では、照射野内における柔軟なSOBP形成と飛程変調及び均一な線量分布の実現が可能な機器の開発が必要であり、具体的手法として金属と樹脂の複合材を用いた3Dプリンタによる三次元造形を利用する。
2022年度はモンテカルロシミュレーションを用いた複合材による飛程変調器の設計とデータ分析、使用するマテリアルの選定を中心に研究を進めた。
陽子線治療施設における照射機器を再現したモンテカルロシミュレーションを用いて、本研究で目的とする新しい機器をABSとステンレスまたは真鍮との混合材料で再現し、任意の場所における柔軟なSOBP形成の確認を行った。飛程の変調は従来のボーラスと同じ手法を用いるが、機器による粒子の散乱を補正した形状に造形する必要がある。散乱をフィートバックする方法を検討したが、この点については完成には至らなかった。
金属素材の3Dプリンタによる造形品は脱脂処理を施して使用するのが一般的であり、本研究における使用法は本来の用途からは外れた使用法となる。そのため、使用金属の選定については、造形精度や造形物の強度限界などの具体的な知見をもつ3Dプリンタ造形メーカの協力のもと、造形実績のあるステンレスをベースとすることとした。粒子の散乱量の変化を目的とした異なるステンレス混合率や他素材による新規フィラメント開発を目的として、造形サンプルをもとにステンレス混合率の計測や、阻止能のなど基礎的なデータを取得した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初予定では2022年度内に3Dプリンタの選定と造形用マテリアルの試作を予定していたが、新型コロナウイルス等による影響で一部素材の入手時期が未定となってしまい、検証が完了していない。これらの項目については2023年度中に再度検討を行うこととする。

Strategy for Future Research Activity

2023年度は引き続きモンテカルロシミュレーションにより機器形状の検討を行い、粒子の散乱を考慮した機器設計手法の確立を行う。また、前年度の検討内容をもとに試作機の造形を行い、年度後半には実際のビームを用いた性能試験を予定している。

Causes of Carryover

当初予定では初年度に新規マテリアルの試作を予定していたが、コロナウイルス等による物流への影響で一部素材の納入予定が未定となったため、一部の検討項目を翌年度に繰り越しとした。2023年度に繰り越した研究内容を実施して使用する。