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BNCTの革新的照射法(強度変調ホウ素中性子捕捉療法)の基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K15793
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
研究機関大阪医科薬科大学

研究代表者

呼 尚徳  大阪医科薬科大学, 医学部, 特別職務担当教員(講師) (90846908)

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 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードホウ中性子捕捉療法 / 中性子フィルター / 中性子コリメータ / ホウ素中性子捕捉療法 / 深部線量向上 / 治療計画 / BNCT / Neutron / Monte Carlo simulation / Beam shaper / Collimator / Neutron filter / Thermal neutron
研究開始時の研究の概要

我が国では次世代放射線治療法として期待されるBNCTのプロジェクトが進行しており、原子炉に替わり病院に設置可能な、加速器BNCTシステムが国内の複数の病院に導入されている。本研究では最適な素材、厚みのフィルターを用いて、体深部での熱中性子量を相対的に増やす手法を構想した。また、中性子ビーム射出孔(コリメータ)の全面あるいは一部をこのフィルターで覆うこと等により、深部での生成熱中性子密度に意図的な不均一を作ることも可能になる。この考案を、X線による強度変調放射線治療に似た手法(Intensity Modulated Boron Neutron Capture Therapy:IM-BNCT)へと発展させ、IMRTがX線治療を革新した如くBNCTの革新を目指す。

研究成果の概要

2021年度に行った実験結果をまとめて米国医学物理学術誌に論文投稿した。2022年度には、中性子の強度を2倍程度増やすことに成功し、この成果をNatureのScientific Reports誌に投稿した。最終年度では2021,2022年に最適化した中性子フィルターとコリメータ面積を広げた新しい中性子コリメータ(延長コリメータ)を組み合わせて線量計算を行った。2021年度の課題であった照射時間がこの延長コリメータと組み合わせることで照射時間を短くすることに成功した。この研究成果を日本・台湾BNCT研究会(台湾開催)で発表をした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、BNCTで治療可能な深さは約6-7 cmであり、腫瘍に治療効果をもたらす前に正常な組織に許容される線量が先に到達するためである。本研究で開発した中性子フィルターは、熱中性子分布を整形できることを示しており、フィルターを患者の前に置くことで低エネルギーの熱中性子を減少させ、皮膚への線量を減少させることができる。さらに、中性子の平均エネルギーを高くさせ、より貫通力のあるビームが実現された。このフィルターを使用することで、治療可能な深さは9-10 cmに増加した。これにより、将来的にはこのフィルターを使用することで、より多くの患者がBNCTの対象となると考えている。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Design of a filtration system to improve the dose distribution of an accelerator‐based neutron capture therapy system2022

    • 著者名/発表者名
      Hu Naonori、Tanaka Hiroki、Ono Koji
    • 雑誌名

      Medical Physics

      巻: 49 号: 10 ページ: 6609-6621

    • DOI

      10.1002/mp.15864

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improvement in the neutron beam collimation for application in boron neutron capture therapy of the head and neck region2022

    • 著者名/発表者名
      Hu Naonori、Tanaka Hiroki、Kakino Ryo、Yoshikawa Syuushi、Miyao Mamoru、Akita Kazuhiko、Aihara Teruhito、Nihei Keiji、Ono Koji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-022-17974-7

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of a treatment planning system developed for clinical boron neutron capture therapy and validation against an independent Monte Carlo dose calculation system2021

    • 著者名/発表者名
      Hu Naonori, Tanaka Hiroki, Kakino Ryo, Yoshikawa Syuushi, Miyao Mamoru, Akita Kazuhiko, Isohashi Kayako, Aihara Teruhito, Nihei Keiji, Ono Koji
    • 雑誌名

      Radiation Oncology

      巻: 16 号: 1 ページ: 243-243

    • DOI

      10.1186/s13014-021-01968-2

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Advancement in the Beam Collimation of an Accelerator-Based Neutron Source for better quality2023

    • 著者名/発表者名
      Naonori Hu
    • 学会等名
      4th Japan-Taiwan Neutron Capture Therapy Academic Conference of Elites
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Advancement in the neutron beam collimation for an accelerator based neutron source for application in clinical boron neutron capture therapy2023

    • 著者名/発表者名
      Naonori Hu
    • 学会等名
      American Association of Physicists in Medicine Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Implementation of a beam shaping system designed for an accelerator-based BNCT system optimised for head and neck cancer2023

    • 著者名/発表者名
      Naonori Hu
    • 学会等名
      61st Annual Particle Therapy Co-Operative Group Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Compact accelerator based epithermal neutron source and its application for cancer therapy2022

    • 著者名/発表者名
      Naonori Hu
    • 学会等名
      23rd International Conference on Cyclotrons and their Applications
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Commissioning of the world's first clinical BNCT treatment planning system and validation against an independent Monte Carlo dose calculation system2022

    • 著者名/発表者名
      Naonori Hu, Hiroki Tanaka, Ryo Kakino, Syuushi Yoshikawa, Mamoru Miyao, Kazuhiko Akita, Kayako Isohashi, Teruhito Aihara, Keiji Nihei, Koji Ono
    • 学会等名
      IUPESM World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Clinical application of a conical neutron beam collimation system for accelerator based BNCT2022

    • 著者名/発表者名
      Naonori Hu, Hiroki Tanaka, Ryo Kakino, Syuushi Yoshikawa, Mamoru Miyao, Kazuhiko Akita, Kayako Isohashi, Teruhito Aihara, Keiji Nihei, Koji Ono
    • 学会等名
      第35回日本放射線腫瘍学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] BNCTの線量評価 X線との違い2022

    • 著者名/発表者名
      呼尚徳
    • 学会等名
      第23回放射線腫瘍学夏季セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Design, verification, and application of a filtration system to improve the dose distribution of an accelerator-based neutron capture therapy system2022

    • 著者名/発表者名
      Naonori Hu, Hiroki Tanaka, Ryo Kakino, Syuushi Yoshikawa, Mamoru Miyao, Kazuhiko Akita, Kayako Isohashi, Teruhito Aihara, Keiji Nihei, Koji Ono
    • 学会等名
      第123回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a conical neutron beam collimation system for application in accelerator based neutron source for head and neck BNCT2022

    • 著者名/発表者名
      Naonori Hu, Hiroki Tanaka, Ryo Kakino, Syuushi Yoshikawa, Mamoru Miyao, Kazuhiko Akita, Kayako Isohashi, Teruhito Aihara, Keiji Nihei, Koji Ono
    • 学会等名
      第124回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Accelerator based epithermal neutron source for clinical boron neutron capture therapy2022

    • 著者名/発表者名
      Naonori Hu
    • 学会等名
      Union for Compact Accelerator-driven Neutron Source international symposium
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Commissioning of a treatment planning system used for clinical BNCT and validation against an independent Monte Carlo dose calculation system2022

    • 著者名/発表者名
      Naonori Hu, Hiroki Tanaka, Ryo Kakino, Syuushi Yoshikawa, Mamoru Miyao, Kazuhiko Akita, Kayako Isohashi, Teruhito Aihara, Keiji Nihei, Koji Ono
    • 学会等名
      第123回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Design of a filtration system to improve the dose distribution for an accelerator-based BNCT2021

    • 著者名/発表者名
      Naonori Hu, Hiroki Tanaka, Koji Ono
    • 学会等名
      International Congress on Neutron Capture Therapy
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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