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コンプトンカメラ線量計の粒子線BNCTへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 23K21422
補助金の研究課題番号 21H02864 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分52040:放射線科学関連
研究機関群馬大学

研究代表者

酒井 真理  群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (70727338)

研究分担者 大野 達也  群馬大学, 大学院医学系研究科, 教授 (10344061)
村田 勲  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (30273600)
PARAJULI RAJ・KUM  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 分子イメージング診断治療研究部, 技術員 (80784719)
研究期間 (年度) 2024-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 完了 (2024年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
キーワード粒子線治療 / コンプトンカメラ / BNCT / 中性子 / 重粒子線治療 / 即発γ線 / BNCT / 中性子補足療法 / 放射線
研究開始時の研究の概要

申請者はコンプトンカメラを用いたBNCT線量のリアルタイム測定手法を開発してきた。本研究では、断熱材の換装等によってコンプトンカメラの性能を向上させると共に、粒子線BNCTへの応用に向けた開発を行う。コンプトンカメラのBNCT線量計としての性能を低下させている真空断熱材を、新規に開発した断熱材に換装する。続いて、重粒子線治療装置によって粒子線BNCTが行えることを測定・検証する。

研究成果の概要

本研究は群馬大学重粒子線医学センターの炭素線治療装置を用いて行った。治療室の照射ポート下流側にアクリルブロックを設置し、重粒子線を照射することで中性子を発生させた。炭化ホウ素のブロックを設置し、ホウ素中性子捕捉反応(BNCR)を起こさせた。このBNCRによって生じた即発γ線をコンプトンカメラで測定した。重粒子線治療装置およびコンプトンカメラの限界から、10分間の測定後に15分間の冷却時間をとるという測定を繰り返し、合計3時間分の測定を行った。このデータを解析用PCに移動性、全てのデータを合計して画像再構成を行った。その結果、重粒子線照射によって生じるBNCRを可視化することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

粒子線治療では多くの中性子が発生する。近年、この中性子とホウ素-10を用いて粒子線治療増感効果についての研究が報告されてきている。粒子線治療を行う前に腫瘍にホウ素-10を集積させておけば、粒子線治療中に発生した中性子がホウ素-10と核反応を起こし、高LET放射線を腫瘍細胞内で発生させることによって腫瘍細胞を死滅させることが可能となる。特に陽子線治療では多くの中性子が発生することや、高LET放射線を利用できることが期待されている。本研究はその効果を評価数するための技術を開発する基礎データとなる。

報告書

(5件)
  • 2024 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 19件)

  • [雑誌論文] The Contribution of Secondary Particles Following Carbon Ion Radiotherapy to Soft Errors in CIEDs2024

    • 著者名/発表者名
      Kawakami Yudai、Sakai Makoto、Masuda Hiroaki、Miyajima Masami、Kanzaki Takao、Kobayashi Kazutoshi、Ohno Tatsuya、Sakurai Hiroshi
    • 雑誌名

      IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology

      巻: 5 ページ: 157-162

    • DOI

      10.1109/ojemb.2024.3358989

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書 2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Soft error measurement for carbon ion radiotherapy2024

    • 著者名/発表者名
      Sakai Makoto、Miyajima Masami、Kawakami Yudai、Masuda Hiroaki、Ohkubo Yu、Hoshino Yoshihiko、Suto Takayuki、Sakurai Hiroshi、Ohno Tatsuya
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms

      巻: 553 ページ: 165384-165384

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2024.165384

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experimental study on Compton camera for boron neutron capture therapy applications2023

    • 著者名/発表者名
      Sakai M.、Tamaki S.、Murata I.、Parajuli R. K.、Matsumura A.、Kubo N.、Tashiro M.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 22883-22883

    • DOI

      10.1038/s41598-023-49955-9

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a SiC semiconductor-based dosimeter for evaluating clinical dose distribution in carbon ion cancer therapy fields2023

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Takumi、Yamaguchi Kohei、Yanagisawa Rio、Kubodera Kei、Arai Yudai、Makino Takahiro、Ohshima Takeshi、Sakai Makoto、Matsumura Akihiko、Kada Wataru
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms

      巻: 542 ページ: 151-157

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2023.06.013

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development and Applications of Compton Camera?A Review2022

    • 著者名/発表者名
      Parajuli Raj Kumar、Sakai Makoto、Parajuli Ramila、Tashiro Mutsumi
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 22 号: 19 ページ: 7374-7374

    • DOI

      10.3390/s22197374

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [学会発表] Impact of treatment planning on soft error risk in carbon ion radiotherapy2024

    • 著者名/発表者名
      Makoto Sakai , Yudai Kawakami , Reika Imazu , Shogo Shimizu , Masami Miyajim , Hiroaki Masuda , Tatsuya Ohno , Mutsumi Tashir
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Radiological Physics and Technology
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy dependency on soft errors occurrence in carbon ion radiotherapy2024

    • 著者名/発表者名
      Shogo Shimizu , Yudai Kawakami , Reika Imazu , Makoto Sakai , Hiroshi Sakurai , Wataru Kad
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Radiological Physics and Technology
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measuring the Number of Soft Errors during Proton and Carbon Ion Radiotherapy2024

    • 著者名/発表者名
      Reika Imazu , Yudai Kawakami , Shogo Shimizu , Masami Miyajim , Hiroaki Masud , Makoto Sakai , Yoshikazu Maed , Tatsuya Ohno , Mutsumi Tashir
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Radiological Physics and Technology
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fundamental measurement of soft errors in electronic devices exposed to neutrons in BNCT2024

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Yagihashi , Shintaro Shiba , Makoto Sakai , Yudai Kawakami , Reika Imazu , Masashi Yamanaka , Shunsuke Suzuki , Kazunori Nitta , Sato Naoki , Hironori Nagata
    • 学会等名
      62nd Annual PTCOG Conference
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of the number of soft errors of proton beam and carbon ion therapy2024

    • 著者名/発表者名
      R Imazu , S Shimizu , M Miyajima , H Masuda , M Sakai , S Shiba , T Yagihashi , T Ohno , M Tashiro
    • 学会等名
      International Nuclear Sciences and Technologies Conference (INSTEC-24)
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The effect of irradiation methods on soft-error generation in carbon ion radiotherapy2024

    • 著者名/発表者名
      S Shimizu , R Imazu , M Sakai , W Kada , H Sakurai
    • 学会等名
      International Nuclear Sciences and Technologies Conference (INSTEC-24)
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Soft Error Risk Assessment in Carbon Ion Radiation Therapy for Prostate Cancer2024

    • 著者名/発表者名
      M Sakai , R Imazu , S Shimizu , T Ohno
    • 学会等名
      International Nuclear Sciences and Technologies Conference (INSTEC-24)
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improving the Accuracy of Soft Error Cross Section Evaluation in particle therapy2024

    • 著者名/発表者名
      M Sakai , R Imazu , S Shimizu , S Shiba , T Yagihashi , S Tamaki , I Murata
    • 学会等名
      The 10th Japan-Korea Joint Meeting on Medical Physics
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The effect of MLC-aperture size on soft-error generation in carbon ion radiotherapy2024

    • 著者名/発表者名
      S Shimizu , R Imazu , M Sakai , W Kada , H Sakurai
    • 学会等名
      The 10th Japan-Korea Joint Meeting on Medical Physics
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measuring the Number of Soft Errors during Proton and Carbon Ion Radiotherapy2024

    • 著者名/発表者名
      R Imazu , S Shimizu , M Miyajima , H Masuda , M Sakai , Y Maeda , S Shiba , T Yagihashi , T Ohno , M Tashiro
    • 学会等名
      The 10th Japan-Korea Joint Meeting on Medical Physics
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatial resolution of Compton camera in BNC reaction imaging2023

    • 著者名/発表者名
      M Sakai et al.
    • 学会等名
      The 2nd ICRTP
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Soft error measurement for carbon ion radiotherapy2023

    • 著者名/発表者名
      M Sakai et al.
    • 学会等名
      IBA & PIXE 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Contribution evaluation of secondary particles to soft errors in carbon ion radiotherapy2023

    • 著者名/発表者名
      Kawakami et al.,
    • 学会等名
      The 2nd ICRTP
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tolerable Doses of Electronic Devices in Radiation Therapy2023

    • 著者名/発表者名
      Miyajima et al.,
    • 学会等名
      The 2nd ICRTP
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of electronic device soft errors in heavy-ion therapy using a human phantom2023

    • 著者名/発表者名
      Masuda et al.,
    • 学会等名
      The 2nd ICRTP
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects on Cardiac Implantable Electronic Devices in Carbon ion radiotherapy2022

    • 著者名/発表者名
      Y Kawakami, M Sakai, K Kobayashi, M Tashiro, H Sakurai
    • 学会等名
      IEEE NSS MIC RTSD 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Prompt gamma-ray imaging for BNCT by a Compton camera2022

    • 著者名/発表者名
      M Sakai, S Tamaki, I Murata, RK Parajuli, A Matsumura, N Kubo, M Tashiro
    • 学会等名
      IEEE NSS MIC RTSD 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Prompt gamma imaging in BNCT using a Compton camera2022

    • 著者名/発表者名
      M Sakai, S Tamaki, I Murata, R K Parajuli, A Matsumura, N Kubo, M Tashiro
    • 学会等名
      JRC2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Feasibility study of Prompt gamma-ray imaging by a Compton camera2022

    • 著者名/発表者名
      M Sakai, S Tamaki, I Murata, R K Parajuli, A Matsumura, N Kubo, M Tashiro
    • 学会等名
      YBNCT-2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2026-01-16  

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