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患者体内中での「陽子線線量の観える化」観測技法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H04044
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分52:内科学一般およびその関連分野
研究機関大阪大学 (2020)
東京女子医科大学 (2018-2019)

研究代表者

西尾 禎治  大阪大学, 医学系研究科, 教授 (40415526)

研究分担者 稲庭 拓  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 物理工学部, グループリーダー(定常) (10446536)
阿蘇 司  富山高等専門学校, その他部局等, 教授 (30290737)
梅垣 菊男  北海道大学, 工学研究院, 特任教授 (40643193)
中川 恵一  東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (80188896)
溝脇 尚志  京都大学, 医学研究科, 教授 (90314210)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
44,330千円 (直接経費: 34,100千円、間接経費: 10,230千円)
2020年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2019年度: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
2018年度: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
キーワード陽子線治療 / 体内中陽子線線量分布可視化 / 標的原子核破砕反応 / 患者体内中陽子線線量分布観測システム / 医学物理学 / 体内中線量計測技術
研究成果の概要

陽子線治療において、患者体内中での「陽子線線量の観える化」観測技法により、腫瘍へ陽子線が的確に照射されていることを確認出来る高精度陽子線治療法の実現を目指した研究を実施した。Activity分布活用線量分布推定法技術、生成ポジトロン放出核分布高速計算処理法技術及び高精度陽子線線量計算アルゴリズム技術の研究開発を行った。それらの技術を統合することで、患者体内中陽子線線量分布観測システム:pDose-BOLPsを構築した。人体模擬ファントム等への陽子線照射実験により、本システムの性能評価を実施した。その結果、患者体内中陽子線線量分布を10%以下で推定可能であることかが確認できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究において、入射陽子と患者体内にある原子核との標的原子核破砕反応により生成されるポジトロン放出核を情報因子とする陽子線照射領域のActivity分布データから、研究開発した線量分布推定法を搭載したシステムであるpDose-BOLPsによって陽子線照射線量の可視化を実現させたことは、世界に類を見ない成果である。
本pDose-BOLPsを活用することで、患者ごとに最適な治療を提供可能な革新的テーラーメイド陽子線治療の実現可能性を示唆することができた。患者への高品質な高精度陽子線治療の提供と我が国の医療機器産業技術の幅広い世界展開において、本課題を解決する研究は非常に重要である。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 9件、 招待講演 5件) 図書 (2件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Denoising PET images for proton terapy using a residual U-Net2021

    • 著者名/発表者名
      A. Sano, T. Nishio, T. Masuda, K. Karasawa
    • 雑誌名

      Biomed. Phys. Eng. Express.

      巻: 7 号: 2 ページ: 025014-025014

    • DOI

      10.1088/2057-1976/abe33c

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Extension of the ML-EM algorithm for dose estimation using PET in proton therapy: application to an inhomogeneous target2020

    • 著者名/発表者名
      T. Masuda, T. Nishio, A. Sano, K. Karasawa
    • 雑誌名

      Phys. Med. Biol.

      巻: 68(18) 号: 18 ページ: 185001-185001

    • DOI

      10.1088/1361-6560/ab98cf

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 高精度放射線がん治療技術と医学物理士の役割2020

    • 著者名/発表者名
      T. Nishio
    • 雑誌名

      日本原子力学会誌ATOMOΣ

      巻: 62 号: 1 ページ: 12-15

    • DOI

      10.3327/jaesjb.62.1_12

    • NAID

      130007872222

    • ISSN
      1882-2606, 2433-7285
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] ML-EM algorithm for dose estimation using PET in proton therapy2019

    • 著者名/発表者名
      Masuda,T.; Nishio,T.; Kataoka,J.; Arimoto,M.; Sano,A.; Karasawa,K.
    • 雑誌名

      Physics in Medicine and Biology

      巻: 64 号: 17 ページ: 175011-175011

    • DOI

      10.1088/1361-6560/ab3276

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Liver phantom design and dosimetric verification in participating institutions for a proton beam therapy in patients with resectable hepatocellular carcinoma: Japan Clinical Oncology Group trial (JCOG1315C)2019

    • 著者名/発表者名
      Nishio T, Tachibana H, Kase Y, Hotta K, Nakamura M, Tamura M, Terunuma T, Toshito T, Yamashita H, Ishikura S, Fuji H, Akimoto T, Nishimura Y.
    • 雑誌名

      Radiother Oncol.

      巻: 29 ページ: 98-104

    • DOI

      10.1016/j.radonc.2019.06.005

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of simple proton system with novel correction methods of proton scattering2018

    • 著者名/発表者名
      M. Takabe, T. Masuda, M. Arimoto, J. Kataoka, K. Sueoka, T. Maruhashi, S. Tanaka, T. Nishio, T. Toshito, M. Kimura, T. Inaniwa
    • 雑誌名

      Nucl. Instrum. Method.

      巻: / ページ: 332-338

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.05.034

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study of innovating new proton therapy using distribution image of positron emitters generated in patient’s body by target nuclear reaction2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nishio, A. Nishio
    • 雑誌名

      JSMI Rep.

      巻: 11(2) ページ: 3-8

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of nuclear reaction cross sections by using Cherenkov radiation toward high-precision proton therapy2018

    • 著者名/発表者名
      Masuda,T.; Kataoka,J.; Arimoto,M.; Takabe,M.; Nishio,T.; Matsushita,K.; Miyake,T,; Yamamoto,S.; Inaniwa,T; Toshito,T.
    • 雑誌名

      Nature Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 2570-2570

    • DOI

      10.1038/s41598-018-20906-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improved Proton CT Imaging using a Bismuth Germanium Oxide Scintillator2018

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka, T. Nishio, M. Tsuneda, K. Matsushita, S. Kabuki, M. Uesaka
    • 雑誌名

      Phys. Med. Biol.

      巻: 63(3) 号: 3 ページ: 035030-035030

    • DOI

      10.1088/1361-6560/aaa515

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] リアルタイム至適陽子線治療2020

    • 著者名/発表者名
      西尾禎治
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会第33回学術大会 シンポジウム4:Real-time Adaptive Radiotherapy
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 陽子線治療のための酸素核における陽電子放出核生成断面積の測定2020

    • 著者名/発表者名
      松下慶一郎、西尾禎治、増田孝充、恒田雅人、黒澤知征、宮川真、佐野碧、尾方俊至、武中正、梶川智博、山田恵
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会第33回学術大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] How to acquire various types of research grant2020

    • 著者名/発表者名
      T. Nishio
    • 学会等名
      The 119th Scientific Meeting of JSMP
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Proton dose estimation using PET: extension of the ML-EM algorithm to inhomogeneous targets2020

    • 著者名/発表者名
      T. Masuda, T. Nishio, A. Sano, K. Karasawa
    • 学会等名
      The 119th Scientific Meeting of JSMP
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of dosimetric advantages of using collimator with line scanning method of multi-purpose nozzle2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugama, M. Araya, H. Fujimoto, Y. Ito, Y. Seki, G. Shibagaki, T. Nishio, H. Onishi
    • 学会等名
      The 119th Scientific Meeting of JSMP
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] リアルタイム体内中線量可視化画像誘導陽子線治療の研究2020

    • 著者名/発表者名
      西尾禎治
    • 学会等名
      応用物理学会放射線分科会医療放射線技術研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Deveolpment of gated proton imaging system for moving target2019

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka, N. Miyamoto, T. Nishio, T. Yoshimura, S. Takao, Y. Matsuo, S. Shimizu, H. Shirato, T. Matsuura
    • 学会等名
      ESTRO Asia 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deveolpment of the scintillator imaging system for measurement of 3D dose distribution2019

    • 著者名/発表者名
      M. Tsuneda, T. Nishio, T. Edura, K. Karasawa
    • 学会等名
      The 19th AOCMP Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of the three-dimensioncal dose distribution using scintillator imaging system2019

    • 著者名/発表者名
      M. Tsuneda, T. Nishio, T. Ezura, K. Karasawa
    • 学会等名
      AAPM 61 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Appropriate beam spot size for pencile beam scanning charged-particle therapy incorporating anatomical heterogeneities2019

    • 著者名/発表者名
      C. Toramatsu, T. Inaniwa, T. Nishio, K. Karasawa
    • 学会等名
      AAPM 61 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dose estimation from proton-induced PET images by using the ML-EM algorithm2019

    • 著者名/発表者名
      T. Masuda, T. Nishio, J. Kataoka, M. Arimoto, A. Sano, H. Yamashita, K. Karasawa
    • 学会等名
      PTCOG 58
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Technology of innovative radiotherapy for cancer and medical physics2019

    • 著者名/発表者名
      T. Nishio
    • 学会等名
      The 52th JAIF Annual Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 陽子線治療における照射線量領域リアルタイムモニタリング2019

    • 著者名/発表者名
      西尾禎治、岡本俊、増田孝光、西尾彩、恒田雅人、友澤弘充、佐野碧、山下晴男、溝脇尚志、唐澤久美子
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会第32回学術大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ここまで来た陽子線治療技術~そして令和へ~2019

    • 著者名/発表者名
      西尾禎治
    • 学会等名
      第5回たちばな放射線治療講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] コリメータを使用した陽子線ラインスキャニング法におけるコミッショニング2019

    • 著者名/発表者名
      須釜裕也、荒屋正幸、藤本宏幸、伊藤靖浩、関祐、柴垣元太郎、西尾禎治、大西洋
    • 学会等名
      第16回日本粒子線治療臨床研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of production cross-sections of positron emitter nuclei in target nuclear fragmentation reactions for proton therapy2019

    • 著者名/発表者名
      K. Matsushita, T. Nishio, T. Masuda, S. Tanaka, M. Tsuneda, T. Kurosawa, S. Miyagawa, A. Sano, T. Ogata, T. Takenaka, H. Yamazaki, K. Yamada
    • 学会等名
      The 118th Scientific Meeting of JSMP
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 水への陽子線照射による即応ガンマ線シミュレーションとその再構成画像の評価2019

    • 著者名/発表者名
      桶大樹、阿蘇司、西尾禎治
    • 学会等名
      第56回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Study on proton CT imaging using clinical proton beam2019

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka, T. Nishio, T. Tahara, M. Tsuneda, T. Masuda, H. Shirato
    • 学会等名
      The 117th Scientific Meeting of JSMP
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Commissioning of a compact pencil-beam scanning proton therapy system: ProteusONE2019

    • 著者名/発表者名
      M. Tomida, N. Kakuta, S. Takahashi, T. Nishio, T. Yanagi
    • 学会等名
      The 117th Scientific Meeting of JSMP
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 陽子線照射領域可視化観測システムの研究開発2019

    • 著者名/発表者名
      西尾禎治、岡本俊、増田孝充、西尾彩、恒田雅人、佐野碧、山下晴男、友澤弘充、永田毅、前川秀正、唐澤久美子
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会第32回高精度放射線外部照射部会学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] PETを用いた陽子線線量分布推定法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      増田孝充、西尾禎治、片岡淳、有元誠、佐野碧、西尾彩、恒田雅人、友澤弘充、永田毅、前川秀正、山下晴男、岡本俊、唐澤久美子
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会第32回高精度放射線外部照射部会学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Convolutional neural networkを用いたActivity分布画像の高画質化手法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      佐野碧、西尾禎治、増田孝充、友澤弘充、西尾彩、恒田雅人、岡本俊、山下晴男、永田毅、前川秀正、唐澤久美子
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会第32回高精度放射線外部照射部会学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A novel verification method using a plastic scintillator imaging system for evaluation of the 3D central beam axis in proton therapy2018

    • 著者名/発表者名
      M. Tsuneda, T. Nishio, S. Tanaka, K. Hotta, T. Akimoto, K. Karasawa, Y. Nagata
    • 学会等名
      The 18th AOCMP Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Research and development of neo beam ON-LINE PET system for dose-volume delivery guided proton therapy2018

    • 著者名/発表者名
      A. Nishio, T. Nishio, T. Okamoto, S. Kabuki, H. Yamashita, T. Mizowaki, M. Tsuneda, T. Masuda, K. Karasawa
    • 学会等名
      2018 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-accuracy and high-speed estimation of proton dose from PET images by using ML-EM algorithm2018

    • 著者名/発表者名
      T. Masuda, T. Nishio, J. Kataoka, M. Arimoto
    • 学会等名
      2018 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小型陽子線治療装置PROTEUS ONEの物理特性2018

    • 著者名/発表者名
      西尾禎治
    • 学会等名
      ランチョンセミナー7、日本放射線腫瘍学会第31回学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 患者体内中での「陽子線線量の観える化」観測技法の研究2018

    • 著者名/発表者名
      西尾禎治、増田孝光、西尾彩、恒田雅人、佐野碧、友澤弘充、永田毅、前川秀正、唐澤久美子
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会第31回学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 陽子線治療のための標的原子核破砕反応における陽電子放出核生成断面積の測定22018

    • 著者名/発表者名
      松下慶一郎、西尾禎治、田中創大、増田孝光、恒田雅人、山田恵、山崎秀哉、鈴木弦、尾方俊至、武中正
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会第31回学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 陽子線照射領域可視化用new Beam ON-LINE PET system(nBOLPs)の研究開発2018

    • 著者名/発表者名
      西尾禎治、岡本俊、増田孝光、西尾彩、恒田雅人、佐野碧、山下晴男、友澤弘充、永田毅、前川秀正、唐澤久美子
    • 学会等名
      第15回日本粒子線治療臨床研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Developing a novel method of estimationg proton dose from proton induced PET images2018

    • 著者名/発表者名
      T. Masuda, T. Nishio, J. Kataoka, M. Arimoto, K. Karasawa
    • 学会等名
      The 116th Scientific Meeting of JSMP
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Study on image acquisition method by pencil beam for high accuracy of proton beam therapy2018

    • 著者名/発表者名
      T. Tahara, S. Tanaka, M. Tsuneda, T. Nishio, K. Karasawa, N. Hayashizaki
    • 学会等名
      The 116th Scientific Meeting of JSMP
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of interplay effect in the line scanning method for moving targets with small respiratory motion2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugama, M. Araya, H. Fujimoto, Y. Ito, I. Maeshima, Y. Seki, T. Shimada, G. Shibagaki, T. Nishio, H. Onishi
    • 学会等名
      The 115th Scientific Meeting of JSMP
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] スイスイわかる放射線治療物理学2021

    • 著者名/発表者名
      唐澤久美子、西尾禎治、小澤修一
    • 総ページ数
      207
    • 出版者
      学研メディカル秀潤社
    • ISBN
      4780909929
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 医学物理学教科書シリーズ:放射線物理学-原子の構造2019

    • 著者名/発表者名
      西尾禎治(榮武二、遠藤真広編著)
    • 総ページ数
      284
    • 出版者
      国際文献社
    • ISBN
      9784902590869
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 線量分布予測システム、線量分布予測方法及び線量分布予測プログラム2018

    • 発明者名
      西尾禎治 、永田毅 、前川秀正 、友澤弘充 、佐野碧
    • 権利者名
      学校法人東京女子医科大学 、みずほ情報総研株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 取得年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 計測支援システム、計測支援方法及び計測支援プログラム2018

    • 発明者名
      西尾禎治、永田毅、前川秀正、友澤弘充、佐野碧
    • 権利者名
      西尾禎治、永田毅、前川秀正、友澤弘充、佐野碧
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-141693
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2025-11-20  

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