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, 助教 (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: 完了 (2023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測定 / 放射線治療 / リアルタイム放射線量測定 / 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。

研究成果の概要

本研究の目的は、医療用陽子シンクロトロン加速器から照射された陽子線が物質中で発する微弱なMHz音響波を診断用超音波プローブで測定することが可能であるか否かを検証することである。研究計画に基づき加速器の出射用高周波の変調を改良した。購入可能であった医療用超音波プローブの感度中心周波数は、加速器の出射MHz周波数と完全には一致していない。これらの条件制約下では、共鳴周波数をノイズレベルと明確に区別することは困難であった。しかし、周波数の一致する工業用超音波プローブでは計測が可能であり、本研究において新たな知見を得ることが出来た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

診断用超音波プローブにより陽子線照射によるMHz音響波の計測が確認できれば、通常のMHz超音波の送受信による超音波診断技術による臓器の画像化と、陽子線照射中の超音波受信によるMHz音響波による放射線由来の信号計測を組み合わせて、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基本的要素技術が確認できる。本研究で得られた知見は今後の研究に役立てることができる。