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2018 年度 実施状況報告書

放射線治療のための3次元色素ゲル線量計の開発と応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K09072
研究機関広島国際大学

研究代表者

林 慎一郎  広島国際大学, 保健医療学部, 准教授 (20238108)

研究分担者 高梨 宇宙  国立研究開発法人理化学研究所, 科技ハブ産連本部, 研究員 (40646692)
川村 拓  群馬県立県民健康科学大学, 保健医療学部, 助教 (80424050)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード三次元ゲル線量計 / ラジオクロミックゲル線量計 / 放射線治療 / 医学物理学 / Optical CT / 品質管理 / 品質保証 / 色素
研究実績の概要

2018年度は前年度に見いだされた有望な素材(ポリビニルアルコール-ヨウ素錯体)を用いた3次元色素ゲル線量計の最適化と改良、および光学CTの開発改良を行ってきた。
本系の基本組成は部分ケン化型ポリビニルアルコール(PVA)とヨウ化カリウム(KI)、還元剤としてフルクトース、ゲル化剤としてジェランガムを含み、線量感度・線量率非依存性・加算性・再利用性など、多くの優れた特性を示す。本年度はこの系に関して、組成を他の類似物質で置き換えた場合の影響や、より高い線量感度を持たせるための増感剤の探索が行われた。増感効果についてはトリブロモ酢酸(Tribromo acetic acid)が特に有効であることを見いだし、微量の添加により感度を2倍から3倍高めることに成功した。これらの結果は、IUPESM 2018 (6/3-8, Prague, Czech)、第21回ヨウ素学会シンポジウム(9/14,千葉市)、IC3DDose2018(9/16-19, China)、第61回放射線化学討論会(9/26-28, 大阪市)等にて報告された。その他、光学的読み取りに重要な透明度の大幅な改善や、自動酸化(自然発色)を抑えることに成功した。これらの結果は2019年度の国際会議、ICRR2019(8/25-29, UK)やSSD19(9/15-20, 広島市)等にて報告予定である。
一方、光学CTの開発はやや難航している。前年よりの定量的読み取りに関する問題点を改善するため、特に本年度は改めてゲル線量計のゲルマトリクスや容器によるプローブ光の散乱や屈折の問題などの問題点の洗いを中心に行ってきた。これらの結果はIUPESM 2018 (6/3-8, Prague, Czech)、IC3DDose2018(9/16-19, China)にて報告された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

色素ゲル線量計の開発に関しては概ね順調に進展しており、実用化へ向けた多くの知見が得られつつある。しかしながら光学CTの開発においては、昨年度より引き続きデータ読み取り・データ処理の方法に困難が見られ、問題点の絞り込みは進められたものの、共同研究者の職場異動などもあり、3次元読み取りまで行けなかった。従って総合的に見るとやや遅れていると考えている。

今後の研究の推進方策

これまでに開発してきたポリビニルアルコールーヨウ素(PVA-I)ラジオクロミックゲル線量計に関して、得られている結果から、更なる感度や透明度、時間・空間安定性などの改善が可能と考えられるので、新規組成の検討・探索、および最適化の他、それらに関する実験を引き続き行う。
また、光学CTの開発に関してもゲル化剤とプローブ波長の最適な組合せや、遅れているデータ読み取り手法、および3次元解析手法の構築を引き行う。
最終的には光学CTに最適化されたゲル線量計を用いて3次元線量分布評価のプロトコルを確立する。

次年度使用額が生じた理由

(理由)まずひとつは、有望な色素を探索するため多様な色素(-数万円/種)を購入する予定であったが、探索初期で見いだしたPVA-Iが比較的良い特性を持っていたため主にその特性評価に重点を置いた実験を行った事が上げられる。そのため色素や機材の購入が遅れた。加えて、光学CTの開発において読み取り手法に関して見いだされた問題点の原因究明などを優先したため最適な部品の購入に至らなかった。これらの理由により次年度使用額が発生した。
(使用計画)H30年度に購入できなかった、各種試薬や容器等の器具を購入する。また、光学CTの読み出しやデータ処理の特性評価法の確立を進め、対応した部品を購入し、装置の作製を加速する。

備考

3次元ゲル線量計研究会情報含む。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Cause of cupping artifacts from radiochromic micelle gel dosimeters used in optical CT scanner measurement2019

    • 著者名/発表者名
      Takaoki Takanashi, Kazuya Hayashi, Mikio Nemoto, Hiraku Kawamura, Shin-ichiro Hayashi and Hiroaki Gotoh
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: - ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Influence of the components of a radiochromic PVA-Iodide gel dosimeter on the optical dose response2019

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichiro Hayashi, Kaoru Ono, Keisuke Fujino, Sachie Fujimoto
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: - ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of a reusable PVA-GTA-I gel dosimeter for 3D radiation dose assessments2019

    • 著者名/発表者名
      J Tano, S Hayashi, S Hirota, CA Gonzales, H Yasuda
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: - ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Clear micelle gel dosimeter with nanoclay2019

    • 著者名/発表者名
      K Hayashi, M Nemoto, T Takanashi, Y Kang, H Togo, J Kotoku, T Kobayashi, M Mihashi, S Hayashi and H Gotoh
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: - ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] MRI-based iPAGAT polymer gel dosimetry using fast recovery spin echo sequences2019

    • 著者名/発表者名
      K Fujino, K Ono, S Hayashi, K Sasaki, K Hioki, M Miyazawa, Y Akagi and Y Hirokawa
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: - ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dose distribution verification in high-dose-rate brachytherapy using a highly sensitive normoxic N-vinylpyrrolidone polymer gel dosimeter2019

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Watanabe, Shinya Mizukami, Kou Eguchi, Takuya Maeyama, Shin-ichiro Hayashi, Hiroshi Muraishi, Tsuyoshi Terazaki, Tsutomu Gomi
    • 雑誌名

      Physica Medica

      巻: 57 ページ: 72-79

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.ejmp.2018.12.007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of magnesium chloride on the dose-response of polyacrylamide-type gel dosimeters2018

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichiro Hayashi, Hiraku Kawamura, Shuji Usui, Takahiro Tominaga
    • 雑誌名

      Radiological Physics and Technology

      巻: 11 ページ: 375-381

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s12194-018-0473-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Spatial Resolution of MRI, Optical CT and X-Ray CT Using MTF for Gel Dosimeter2018

    • 著者名/発表者名
      Takanashi Takaoki、Kawamura Hiraku
    • 雑誌名

      IFMBE Proceedings book series: World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering 2018

      巻: 68/1 ページ: 35-38

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/978-981-10-9035-6_6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 放射線治療のための三次元ラジオクロミックゲル線量計2019

    • 著者名/発表者名
      林慎一郎
    • 学会等名
      第33回固体飛跡検出器研究会
  • [学会発表] Improvement of the sensitivity of the radiochromic gel dosimeter based on polyvinyl alcohol-iodide complex2018

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichiro HAYASHI, Kaoru Ono, Sachie Fujimoto, Keisuke Fujino
    • 学会等名
      World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering (IUPESM) 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Spatial Resolution of MRI, Optical CT and X-Ray CT Using MTF for Gel Dosimeter2018

    • 著者名/発表者名
      Takaoki Takanashi, Hiraku Kawamura
    • 学会等名
      World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering (IUPESM) 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] ポリマーゲル線量計を用いた高線量率192Ir線源周囲の線量分布測定2018

    • 著者名/発表者名
      江口昂,渡邉祐介,水上慎也,前山拓哉,林慎一郎,寺崎剛史,首藤宣昭,五味勉
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会・小線源治療部会 第20回学術大会
  • [学会発表] Investigation of the Thermal Characteristics of a Reusable Radiochromic Gel Dosimeter2018

    • 著者名/発表者名
      K Ono, K Fujino, S Hayashi, K Hioki, M Miyazawa, Y Akagi, Y Hirokawa
    • 学会等名
      AAPM 60TH Annual Meeting & Exhibition
    • 国際学会
  • [学会発表] A Verification of High-Dose-Rate Brachytherapy Dose Distributions for Prostate Cancer with a VIPET Polymer Gel Dosimeter2018

    • 著者名/発表者名
      K Eguchi, Y Watanabe, S Mizukami, T Maeyama, S Hayashi, T Gomi
    • 学会等名
      AAPM 60TH Annual Meeting & Exhibition
    • 国際学会
  • [学会発表] ポリビニルアルコール - ヨウ素錯体を用いた可逆的3 次元ラジオクロミックゲル線量計(II)2018

    • 著者名/発表者名
      林慎一郎, Jolan Tano, 小野薫, 藤野圭介, 保田浩志
    • 学会等名
      第21 回ヨウ素学会シンポジウム
  • [学会発表] Clear micelle gel dosimeter with nanoclay2018

    • 著者名/発表者名
      K Hayashi, M Nemoto, T Takanashi, Y Kang, H Togo, J Kotoku, T Kobayashi, M Mihashi, S Hayashi and H Gotoh
    • 学会等名
      10th International Conference on 3D and Advanced Dosimetry (IC3DDose2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] MRI-based iPAGAT polymer gel dosimetry using fast recovery spin echo sequences2018

    • 著者名/発表者名
      K Fujino, K Ono, S Hayashi, K Sasaki, K Hioki, M Miyazawa, Y Akagi and Y Hirokawa
    • 学会等名
      10th International Conference on 3D and Advanced Dosimetry (IC3DDose2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of the components of a radiochromic PVA-Iodide gel dosimeter on the optical dose response2018

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichiro Hayashi, Kaoru Ono, Keisuke Fujino, Sachie Fujimoto
    • 学会等名
      10th International Conference on 3D and Advanced Dosimetry (IC3DDose2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a reusable PVA-GTA-I gel dosimeter for 3D radiation dose assessments2018

    • 著者名/発表者名
      J Tano, S Hayashi, S Hirota, CA Gonzales, H Yasuda
    • 学会等名
      10th International Conference on 3D and Advanced Dosimetry (IC3DDose2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] PVA-I ラジオクロミックゲル線量計の線量応答に対する増感剤の効果2018

    • 著者名/発表者名
      林 慎一郎,小野 薫,藤野 圭介,池田 幸恵
    • 学会等名
      第61回 放射線化学討論会
  • [学会発表] 高線量率小線源治療における高感度VIPETゲル線量計を用いた線量分布検証2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉祐介, 江口昂, 水上慎也, 前山拓哉, 林慎一郎, 村石浩, 寺崎剛史, 五味勉
    • 学会等名
      第46回 日本放射線技術学会秋季学術大会
  • [学会発表] Radiation quality dependence of polymer gel dosimeters in therapeutic neutron irradiation field2018

    • 著者名/発表者名
      R. Uchida, S. Hayashi, T. Takata, Y. Sakurai
    • 学会等名
      18th International Congress on Neutron Capture Therapy
    • 国際学会
  • [学会発表] 反復利用可能ラジオクロミックゲル線量計による3次元アイソセンタ試験2018

    • 著者名/発表者名
      木下佳祐, 小野薫, 林慎一郎, 藤野圭介, 赤木由紀夫, 廣川裕
    • 学会等名
      第14回 中四国放射線医療技術フォーラム CSFRT2018
  • [備考] 広島国際大学 DOSGEL Group

    • URL

      http://www.hirokoku.jp/hr/dosgel/index-j.html

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公開日: 2019-12-27  

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