陽子線照射で発生するMHz音響波の医療用超音波プローブによる計測

• 研究課題/領域番号: 21K07666
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分52040:放射線科学関連
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 照沼 利之 筑波大学, 医学医療系, 助手 (40361349)
• 研究分担者: 清水 森人 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (20613988) ; 奥村 敏之 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (50241815) ; 榮 武二 筑波大学, 医学医療系, 教授 (60162278) ; 森 祐太郎 筑波大学, 医学医療系, 助教 (60802618)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 音響波 / リアルタイム放射線量測定 / 放射線治療 / 放射線測定 / 超音波 / アクティブ計測

研究開始時の研究の概要

我々は近年、陽子線照射によって発生するMHz音響波を工業用の大口径超音波プローブで測定することに成功した。しかし、陽子線照射で発生する音響波は微弱であるためより小型の医療用超音波プローブを使用した測定は困難であることが予想される。本研究では新たに、アクティブ計測を導入した方法により、MHz音響波の医療用超音波プローブで計測することを試みる。この目的が達成できれば、将来は放射線検出技術と超音波診断装置技術との融合により、放射線治療時の体内臓器イメージングと放射線分布イメージングを同時に実現できる可能性が開かれる。このように将来の技術につながる研究として本研究は重要である。

研究実績の概要

本応募研究の目的は、アクティブ計測技術の応用によってMHz音響波を診断用超音波プローブで高感度に測定することにより、将来の患者体内の臓器位置と放射 線線量分布の同時確認のための要素技術を確立することである。 研究計画に基づき、超音波測定に適した陽子ビームを出射させるために加速器出射用高周波を断続化するような変調制御を試験した。また陽子ビームで発生する 超音波は微弱であるため微小信号計測に適したロックインアンンプを購入し測定系単独の試験を実施した。これにより目的であった超音波の発生源の 最適化と測定系の最適化を開始することが出来た。購入予定であった医療用超音波プローブは機器選定を検討中である。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

研究計画に基づき、超音波測定に適した陽子ビームを出射させるために加速器出射用高周波を断続するような変調制御を試験した。また陽子ビームで発生する超 音波は微弱であるため微小信号計測に適したロックインアンンプを購入し測定系単独の試験を実施した。これにより、目的であった超音波の発生源の最 適化と測定系の最適化を開始することが出来た。購入予定であった医療用超音波プローブは機器選定を検討中である。

今後の研究の推進方策

改良された測定系での予備試験により医療用超音波プローブの機器選定を完了する。購入した超音波プローブにより一連の測定の最適化を実施する 予定である。