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2020 年度 実施状況報告書

人体模型線量計による放射線診断・治療時の人体内3次元線量分布評価システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K10412
研究機関東京都立大学

研究代表者

眞正 浄光  東京都立大学, 人間健康科学研究科, 教授 (20449309)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
キーワード医療被ばく / 人体模型線量計
研究実績の概要

複雑な線量分布を形成可能な高精度放射線治療や、CT、IVR をはじめとする放射線診断装置による医療被ばく管理には、人体内の詳細な線量分布を精度良く評価することが求められている。人体模型内に線量計を挿入して局所的な線量測定を行う従来法では、測定に多くの時間を有し、また、線量計自身の放射線吸収や散乱の影響により高空間分解能での評価が困難である。そこで、申請者らはセラミックスが密度や形状を可変でき、かつ放射線計測に用いられる熱蛍光特性を有していることに着目して、セラミックスによる人体模型を作製し人体模型自体が線量計として機能する放射線診断・治療時の人体内3 次元線量分布評価システムの開発を進めている。放射線治療・診断のQA の高度化や医療被ばくのリスク評価の信頼度向上が期待される研究である。
平成29年度から令和2年度までの具体的な実施内容は①骨および筋肉組成等価な熱蛍光スラブ材料の開発とその評価②軟組織・脂肪組成等価な熱蛍光ス ラブ材料の開発とその評価③選定した熱蛍光材料の人体模型化と線量読み取り技術の確立④全自動熱蛍光測定装置を改良、である。 これまでに、①および②の骨・筋肉・軟組織・脂肪組成等価な熱蛍光スラブ材料の開発を行い、アルミナを主材料とした密度制御スラブが最適で、その密度制御率と各人体組織との等価性を理論および実測で評価した。軟組織以外では、密度制御率と組織の関係が明らかになり実用的にも問題ないことが示された。一方で、軟組織に関しては課題が残された。そこで、2020年度は、BeOやLiF、Li2B4O7を主原料とした熱蛍光板の開発を進めた。BeOの光子、荷電粒子、中性子に対する特性調査は順調に進み軟組織材料として有力な候補となることを明らかにした。しかし、コロナの影響で大型照射装置の利用が制限されたため、一部の実験が行えず、次年度に持ち越すことになった。

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

2020年度は、BeOやLiF、Li2B4O7を主原料とした人体軟組織等価熱蛍光板の開発を進めた。BeOの光子、荷電粒子、中性子に対する特性調査は順調に進み軟組織材料として有力な候補となることを明らかにした。しかし、コロナの影響で大型照射装置の利用が制限されたため、BeO以外の人体軟組織等価熱蛍光材料候補であるLiF、Li2B4O7については、実施できなかったため、”やや遅れている”と判断した。

今後の研究の推進方策

アルミナの密度制御だけですべての臓器との等価性を高める技術は開発途上であるため、より精度高く人体組織との等価性を高めるに、BeOやLiF、Li2B4O7を主原料とした人体軟組織等価熱蛍光板の新たな材料探索が必要となる。そのため、アルミナと同様の理論解析手法で、ホウ酸系、酸化物系、フッ化物系について解析を進めると同時に、実測による検証を進め、3 次元線量分布評価システムを完成させる。

次年度使用額が生じた理由

2020年度は、BeOやLiF、Li2B4O7を主原料とした人体軟組織等価熱蛍光板の開発を進め、BeOの光子、荷電粒子、中性子に対する特性調査は順調に進み軟組織材料として有力な候補となることを明らかにした。しかし、コロナの影響で大型照射装置の利用が制限されたため、BeO以外の人体軟組織等価熱蛍光材料候補であるLiF、Li2B4O7については、実施できなかった。アルミナの密度制御だけですべての臓器との等価性を高める技術は開発途上であるため、より精度高く人体組織との等価性を高めるに、BeOやLiF、Li2B4O7を主原料とした人体軟組織等価熱蛍光板の新たな材料探索が必要となる。そのため、アルミナと同様の理論解析手法で、ホウ酸系、酸化物系、フッ化物系について解析を進めると同時に、実測による検証を進め、3 次元線量分布評価システムを完成させる。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 3件) 図書 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Thermoluminescence efficiency and glow curves of Cr-doped Al2O3 ceramic TLD for a wide linear energy transfer range2020

    • 著者名/発表者名
      Shimomura Risa、Koba Yusuke、Chang Weishan、Koshimizu Masanori、Fujimoto Yutaka、Kawamoto Hiroki、Maruyama Daiki、Matsumoto Kazuki、Ushiba Hiroaki、Andoh Takayuki、Shinsho Kiyomitsu
    • 雑誌名

      Radiation Measurements

      巻: 134 ページ: 106356~106356

    • DOI

      10.1016/j.radmeas.2020.106356

    • 査読あり
  • [学会発表] Basics and applications of the ionizing radiation imaging using thermoluminescence2020

    • 著者名/発表者名
      眞正浄光
    • 学会等名
      第119回日本医学物理学会学術大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 熱蛍光板による人体模型型線量計の開発2020

    • 著者名/発表者名
      眞正浄光
    • 学会等名
      次世代放射線シンポジウム2020
    • 招待講演
  • [学会発表] Cr添加Al2O3のレーザー加熱式熱蛍光測定法による熱蛍光特性2020

    • 著者名/発表者名
      眞正浄光
    • 学会等名
      第16回 次世代先端光科学研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermal and Epithermal Neutron Measurements Using Thermoluminescence Phosphor Cr Doped Al2O3 and Cd Converter2020

    • 著者名/発表者名
      Ryoken Oh, Shin Yanagisawa, Yusuke Koba, Hiroki Tanaka, Takushi Takata, Genichiro Wakabayashi, Masaya Tanaka and Kiyomitsu Shinsho
    • 学会等名
      第119回日本医学物理学会学術大会
  • [学会発表] Cdコンバータを設置したクロム添加アルミナ熱蛍光線量計の中性子に対する線量応答性2020

    • 著者名/発表者名
      王良健、柳澤伸、田中浩基、高田卓志、古場裕介、田中誠也、眞正浄光
    • 学会等名
      次世代放射線シンポジウム2020
  • [学会発表] 陽子線、Heイオン線に対するMgF2の熱蛍光特性2020

    • 著者名/発表者名
      田中誠也、中村柚月、菅原理、古場裕介、張維珊、眞正浄光
    • 学会等名
      次世代放射線シンポジウム2020
  • [学会発表] 異なる粒子線に対するBeOセラミックス板の熱蛍光の線量応答特性2020

    • 著者名/発表者名
      菅原理、古場裕介、張維珊、眞正浄光
    • 学会等名
      次世代放射線シンポジウム2020
  • [学会発表] Cr添加Al2O3セラミック板の高エネルギー放射線における線量応答特性2020

    • 著者名/発表者名
      石塚彩奈,稲田龍司,川路康之,眞正浄光,渡邉祐介,下野哲範
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会第33回学術大会
  • [学会発表] BeOセラミックス板を用いた中性子線・γ線混在場でのγ線量測定の検討2020

    • 著者名/発表者名
      田中 誠也, 王 良健, 杉岡 奈津美, 菅原 理, 若林 源一郎, 田中 浩基, 眞正 浄光
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 陽子線に対するBeOセラミックス板のTL効率のLET依存性2020

    • 著者名/発表者名
      菅原 理,眞正 浄光,古場 裕介,張 維珊,田中 誠也
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [図書] 放射線計測学2020

    • 著者名/発表者名
      齋藤 秀敏、椎山 謙一、岩元 新一郎、古徳 純一、納冨 昭弘、鬼塚 昌彦、橘 昌幸、眞正 浄光、千田 浩一
    • 総ページ数
      264
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      978-4-320-06190-3
  • [図書] 放射化学2020

    • 著者名/発表者名
      前原 正義、森川 惠子、阪間 稔、鹿野 直人、伊藤 茂樹、眞正 浄光
    • 総ページ数
      192
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      978-4-320-06191-0
  • [図書] 放射線計測学(改訂3版)2020

    • 著者名/発表者名
      日本放射線技術学会、小山 修司、加藤 洋
    • 総ページ数
      270
    • 出版者
      オーム社
    • ISBN
      978-4-274-22575-8
  • [産業財産権] 熱蛍光測定方法及び熱蛍光測定装置2020

    • 発明者名
      眞正浄光
    • 権利者名
      眞正浄光
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2020-197373

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公開日: 2021-12-27  

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