| 研究課題/領域番号 |
19K20657
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
田中 香津生 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 助教 (20780860)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | リッジフィルタ / 粒子線治療 / 医学物理学 / 陽子線CT |
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| 研究開始時の研究の概要 |
粒子線治療はＸ線治療に比べて、特定の深さで高い放射線量を放出するブラッグピークという特徴があるため、副作用の低い放射線治療として注目されている。
この特徴を最大限に生かすために、陽子線で体内をスキャンし粒子線による線量分布を直接測定する陽子線CTの研究が近年活発である。しかし、実際に陽子線CTを用いて計画した照射条件の精度の評価が充分でないため、未だに陽子線CTが臨床で用いられない。
そこで、本研究では陽子線CTによる照射計画に沿った陽子線照射をサブミリ精度で3次元照射分布をゲル線量計で測定し、臨床応用に必要な精度での照射準備の手法を確立する。
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| 研究実績の概要 |
粒子線治療はＸ線治療に比べて、特定の深さで高い放射線量を放出するブラッグピークという特徴があるため、副作用の低い放射線治療として注目されている。この特徴を最大限に生かすために粒子線治療前に照射部位に合わせた照射条件を決めておく治療計画が必要があるが、臨床現場ではX線CTから得られる体内の断層データを元に行われている。しかしX線は粒子線と違いコンプトン散乱等の要素があるため、大きな不確かさを伴うという問題がある。そのため、X線の代わりに陽子線で体内をスキャンすることで、粒子線による線量分布を直接測定する陽子線CTが近年国際的にも活発に装置開発が進められている。この特徴を最大限に生かすためには目的の治療部位に対して一様な線量分布でかつそれ以外の部位ではできるだけ吸収線量が小さくなるように、最適化されたビーム照射を行う必要がある。ビーム軸方向には 拡大ブラッグピーク (SOBP) とよばれる深度方向に一様に線量分布を広げたビームを生成する必要があり、その線量分布生成のためのビーム軸上の構造物であるリッジフィルタの開発・テストを今年度は行った。
モンテカルロ・シミュレーションで求めた形状を３Dプリンタを用いることで生成した。CYRICにおいて要旨ビームを用いた性能評価を行い、NI USBを用いて自動化・高速データ取得を可能にした水中電離箱走査によって平坦度6.8 %の20 mmのSOBPにおいてが得ることができた。また、よりこれらの製作活動を活発化させるために東北大学連携ビジネスインキュベータにリッジフィルタ開発用スペースを設置した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
陽子線CTを行ううえで、治療計画にもとづいた正確な照射にはビームのエネルギー分布を正確に調整できることが重要となる。そのうえで、これまで本グループでは１０年以上前に作成したリッジフィルタを用いてきており、クラック等の影響で十分な精度を達成できずにいた。今年度３Dプリンタで開発が可能になったことで、短時間で高い再現性でリッジフィルタを製作できるようになり、今後の研究を進めるうえで順調に進展していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究代表者の本務が東北大学からPaul Scherrer Institutに移ったため、これまで進めていたビームを用いた実験が難しくなる。そこで、東北大学連携ビジネスインキュベータに開発拠点を用意し、これまで開発してきた水中電離箱システム、リッジフィルタ開発をオフラインベースで進め、それぞれのシステムを確立させる。
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