| 研究課題/領域番号 |
23K24274
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| 補助金の研究課題番号 |
22H03013 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分52040:放射線科学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
加田 渉 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60589117)
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| 研究分担者 |
米内 俊祐 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 物理工学部, グループリーダー (00415431)
松本 真之介 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 准教授 (10742744)
酒井 真理 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (70727338)
松村 彰彦 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (90600453)
青木 勝海 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 物理工学部, 博士研究員 (90964859)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
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| キーワード | diamond / 臨床線量計 / MIRT / LET / RBE / ダイヤモンド / 物理線量 / ワイドバンドギャップ半導体 / 臨床線量分布 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
多様な粒子線による線エネルギー付与(LET)値と治療効果の達成を目指すMIRT技術において、局所制御性向上を担保するエネルギー分解型臨床線量計を実現させる。既存半導体であるSiと比較して優れた特性を持つダイヤモンドを基材とすることで、炭素を含む複数のイオン種のLETスペクトルを、あたかも整体で計測するように評価可能とする。ダイヤモンド半導体への微細加工により、マイクロメートルオーダーで変化するLET分布の精密測定を実現する。さらに生物学的モデルに立脚したパラメータにより、臨床に即した線量分布の推定を可能とする。先進治療技術であるMIRTに対応する世界で唯一の線量計測体系の確立を目指す。
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| 研究成果の概要 |
腫瘍構造に最適化された線エネルギー付与(LET)値と治療効果の達成を目指すMIRT先進治療に対応するエネルギー分解型臨床線量計の実現を研究目的とした。生体との阻止能比が線形に近いダイヤモンドを基材とした検出器を開発した。臨床場での評価により、複数イオン種に対してLET分布の精密な測定が実現した。また放射線耐性を利用し、精密なLET測定と同時に物理線量測定も同一検出器で実現させた。生物モデルに立脚したアルゴリズムを用いて、LETからの生物学的効果比(RBE)分布の推定を実現させた。物理線量とRBE分布を活用し、単独の線量計で臨床線量分布推定までを可能とする世界で唯一の線量計測体系が実現できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
研究成果として、新たな臨床線量測定の標準を実現させることができた。臨床線量測定は、MIRT場において将来必須の技術であり、生体等価性の高いダイヤモンドで技術基礎を確立させたことは実用上意義深い。将来、MIRT以外でも、光子や陽子線治療場での２次中性子など、異なる線質が混在しうる放射線治療の線量評価において、本研究成果は高い波及効果を有する。他方、同一線量計により、物理線量計測も実現することを示した。物理線量とLETの両面での測定は、将来的に、人体への線量評価を必要とする宇宙や原子力分野に需要が想定される。これらの潜在的需要に対し、本研究成果は社会に新たな価値を提供できると考えられる。
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