チェレンコフ光を用いたリアルタイム放射線治療精度評価システムの構築

• 研究課題/領域番号: 18K15613
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分52040:放射線科学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人国立がん研究センター
• 研究代表者: 岡本 裕之 国立研究開発法人国立がん研究センター, 中央病院, 医学物理士 (90595729)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2021年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円); 2020年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 放射線治療 / 品質管理 / チェレンコフ光 / フィルム / ノイズ / シンチレータ / 小線源治療

研究成果の概要

本研究では放射線照射により発生するチェレンコフ光を用いて，放射線治療精度をリアルタイムに評価可能とするシステムを構築する．チェレンコフ光検出器にはC-dose camera (OptiDose社)を用いカメラに内蔵されたシンチレータで散乱線を検出し，トリガー信号として信号雑音比の高い画像収集が可能である．この方法により比較的明るい治療室の状況でもチェレンコフ光を観測できた．従来から用いられている放射線検出器フィルムと比較し，ほぼ似た強度分布を取得できた．また照射MUとの直線性も確認でき，線量情報を評価することが可能であることが示せた．

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来では放射線照射中の体表面の線量を計測する場合には皮膚表面に放射線に感度を持つフィルムや熱ルミネッセンス線量計，ガラス線量計などを貼付する必要があるが，照射中のチェレンコフ光を観測することにより非侵襲的に表面線量を評価することが可能となった．この方法が確立すれば，患者の負担，線量計読み出しのための後処理作業を減らすことができる．品質管理ツールにおいては，従来フィルムで照射位置を評価していたが，チェレンコフ光を用いることで照射位置のみならず線量情報，放射線のエネルギーも評価できる．またすべて画像処理で結果を解析するため，フィルムなどの消耗品も減らすことができる．

研究成果

• [雑誌論文] Technical note: Analysis of brachytherapy source movement by high-speed camera (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Okamoto, Kotaro Iijima, Takahito Chiba, et al.,
  • 雑誌名: Medical Physics 巻: 1 号: 7 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1002/mp.15601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dummy-run for standardizing plan quality of intensity-modulated radiotherapy for postoperative uterine cervical cancer: Japan Clinical Oncology Group study (JCOG1402). (2019)
  • 著者名/発表者名: Okamoto H, Murakami N, Isohashi F, Kasamatsu T, Hasumi Y, Iijima K, Nishioka S, Nakamura S, Nakamura M, Nishio T, Igaki H, Nakayama Y, Itami J, Ishikura S, Nishimura Y, Toita T.
  • 雑誌名: Radiat Oncol. 巻: 14 号: 1 ページ: 133-133
  • DOI: 10.1186/s13014-019-1340-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Monte Carlo modeling of a 60Co MRI-guided radiotherapy system on Geant4 and experimental verification of dose calculation under a magnetic field of 0.35 T. (2019)
  • 著者名/発表者名: Okamoto H, Nishioka S, Iijima K, Nakamura S, Sakasai T, Miura Y, Takemori M, Nakayama H, Morishita Y, Shimizu M, Abe Y, Igaki H, Nakayama Y, and Itami J.
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 60(1) 号: 1 ページ: 116-123
  • DOI: 10.1093/jrr/rry087
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ハイスピードカメラを用いた線源駆動情報からのTransit doseの評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岡本裕之，飯島康太郎，中村哲志，他
  • 学会等名: 小線源治療部会 第23回学術大会
• [学会発表] チェレンコフ光を用いた新たな品質管理への期待 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡本裕之
  • 学会等名: 第５６回 臨床医学物理研究会