2023 Fiscal Year Research-status Report
Japan-Germany collaborative research toward simultaneous real-time imaging of cancer pathology and radiotherapy effects
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23KK0206
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
寅松 千枝 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 先進核医学基盤研究部, 主幹研究員 (90421825)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Mohammadi Akram 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 先進核医学基盤研究部, 主任研究員 (10554735) [Withdrawn]
山谷 泰賀 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 先進核医学基盤研究部, 次長 (40392245)
田久 創大 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 先進核医学基盤研究部, 研究員 (60796473)
KANG HANGYU 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 先進核医学基盤研究部, 主任研究員 (90824467)
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| Project Period (FY) |
2023-09-08 – 2029-03-31
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| Keywords | 粒子線治療 / PET / 洗い出し / 動態解析 / 放射性薬剤 / 低酸素イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、がん診断・治療を融合した独自の新しい治療法のコンセプト実証（小動物実験）を日独間国際共同研究により実施することを目指している。具体的には、我々の強みであるpositron emissiontomography（PET）イメージング技術と、ミュンヘン大学（LMU）Katia Parodi教授の強みである粒子線治療医学物理学を融合し、PETで見ながらその場で治療するという世界初の実験プラットフォームを確立する。日本では放射性同位元素（RI）関連法規制により実施が困難であったビーム照射中の動物PET実験が、本国際共同実験にてはじめて可能となる。
本年度、日本側の研究者は担癌ラットに対する照射実験において、照射により発生する体内生成核種のPET測定により、腫瘍の病理診断情報（腫瘍血管の変化）が得られることを明らかにした（Toramatsu et al, PMB, 2023）。腫瘍血管の変化は、腫瘍増殖や血管新生、腫瘍縮小に先行して見られ、治療効果を判定し予後を予測する重要な診断情報と考えられる。
また本年度は、シミュレーションにより小動物用PET検出器の仕様を確定し、実証機の開発を行った。その結果を基にLMUに渡航して共同ワークショップを開催し、それぞれの進歩状況の確認と、来年度中の実験実現に向けた打ち合わせを行った。ドイツ側では粒子線線照射によるPETイメージングの実験設備の整備を行った。また、治療ビームによる線量とアクティビティの比較検証の手法をほぼ完成させている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
日本側の研究者が渡航してLMUの研究グループとワークショップを開催し、来年度中の実験実施に向けた提案や計画立案を進めることができた。これまでの懸念事項であった、小型OpenPET実証機の照射装置に合わせた改良、移動設備について、現地確認を行うことができた。また、本研究の照射＋ＰＥＴイメージング実験に使用する小動物のサイズ、がん細胞の種類、位置合わせ手法、照射手法など、具体的に打ち合わせを行い、検討を進めることができた。これらの実績より、現在までの進歩状況としては本研究の実現に向けておおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
日本側の研究者は、当グループで開発した小動物用Total-body small animal PET (TBS-PET)をNational Institutes for Quantum Science and Technology (QST)のheavy ion medical accelerator in Chiba (HIMAC)生物照射室に設置し(1)腫瘍病理状態可視化の実証実験を行う。それを基に、来年度中の実験実施に向けて、実験施設の視察を行い、必要な人員・技術者の申請、マシンタイムの申請、放射薬剤の手配を行う。事前に実験動物のCTデータを利用して照射実験のシミュレーションを行う。
並行してドイツ側では、(2)日本で確定した小型OpenPET実証機の仕様に従い、(3) ドイツ側研究費で必要な材料の調達を行い、(4) 既存装置をベースに改良を施し装置を完成する。ドイツで実施する実験に関する消耗品費用（仕様変更、動物、放射性薬剤の費用等）は、LMU側が負担する。その後、日本側研究者が渡航し、ドイツ側共同研究者と共同で(5)ビーム照射ファントム試験を実施する。
これらの結果により、(6)腫瘍・ビーム同時可視化の解析手法を開発する。初期実験以降は担癌マウスを用いて(7)照射「その場」での治療効果可視化の動物実験を実施。
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| Causes of Carryover |
限られた研究資金で効率的に実験準備を行い、かつ成果最大化を図るため、本研究に向けたシミュレーションや基礎データの収集にはラボ既存のワークステーションや装置を使用して実験計画の検討を開始した。その予備実験に関わる予算について、次年度使用額が生じた。
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[Presentation] Bench-to-Clinical Transfer of OpenPET: First In-Beam Test in a HIMAC Treatment Room2023
Author(s)
Tashima Hideaki, Toramatsu Chie, Akram Mohammadi, Iwao Yuma, Inadama Naoko, Hangyu Kang, Akamatsu Go, Tajiri Minoru, Mizuno Hideyuki, Koto Masashi, Yamaya Taiga
Organizer
IEEE NSS MIC RTSD, IEEE NPSS
Int'l Joint Research
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[Presentation] 重粒子線がん治療における初の臨床適用に向けたOpenPET装置開発2023
Author(s)
田島 英朗, 寅松 千枝, Ｍｏｈａｍｍａｄｉ Ａｋｒａｍ, 岩男 悠真, 赤松 剛, 稲玉 直子, Ｋａｎｇ Ｈａｎ Ｇｙｕ, 田尻 稔, 水野 秀之, 小藤 昌志, 山谷 泰賀
Organizer
第42回日本医用画像工学会大会
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