2020 Fiscal Year Annual Research Report
Research on irradiation methods and quality assurance that can freely change the treatment depth and region in BNCT
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19H04485
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田中 浩基 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (70391274)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
櫻井 良憲 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (20273534)
川端 信司 大阪医科大学, 医学部, 准教授 (20340549)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 中性子捕捉療法 / BNCT / 多門照射 / ボーラス / 品質保証 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和2年6月より、医療機関においてサイクロトロン加速器を用いたホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の保険診療が開始された。今後加速器BNCT治療システムの増加に伴い、表層のがん、体幹部の照射へ適応拡大が期待されている。加速器BNCT治療システムは熱外中性子を主とする1種類の治療ビームしか取り出すことができないため、治療深度・領域を変更することが困難である。またその照射方法の品質保証方法が確立されていない。
本研究においては令和元年度に、表層のがんに対してはボーラスを用いた照射、体幹部に対しては多門照射の適応を検討してきた。本年度においては、これら照射に対する品質保証方法として、多点のリアルタイム熱中性子モニターを開発した。微小なLiCAFシンチレータと石英ファイバーを用いた単チャンネルの熱中性子モニターを、多チャンネルの光電子増倍管、アンプ、波高分析器に組み合わせることにより多チャンネル測定システムを構築した。
品質保証方法を確立する上で、実臨床に近い照射を模擬するため、Cancer Imaging ArchiveからCT画像を取得し、3Dモデルを構築したのちに3Dプリンターを用いて頭頸部ファントムを作成した。頭頂部付近照射における表層のがんに対してボーラスを用いた照射を検討したところ、直径100mmを超える照射野においては、照射野端の熱中性子分布向上が困難であることが明らかとなった。また悪性黒色腫などの表層のがんよりも2ｃｍ程度まで深部に存在するような悪性髄膜腫や血管肉腫のような症例への適応の検討も必要であることが分かった。
多門照射による深部線量分布向上のためには、単一の治療ビームの多門照射よりも中央遮蔽を行った治療ビームを組み合わせることで線量分布が改善することを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定してた多チャンネル熱中性子リアルタイム中性子モニターの構築を順調に行うことができた。また、品質保証方法としてCancer Imaging ArchiveからCT画像を取得し3Dプリンターを用いて頭頸部ファントムを作成する手法を構築することができた。頭頸部の照射を検討している上で、これまでは表層がんの適応以外にも、少し深部にある腫瘍に対しても照射方法を考慮する必要性がでてきた。
多門照射については順調に検討が進んでおり、1種類のビームだけでなく、コリメータ内に遮へい材を設置することによる中央遮蔽方法を用いた治療ビームを組み合わせることで線量分布を向上できることを確認することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で構築した新規ボーラス及び多門照射方法を適応可能な、臨床部位の探索を医療機関と連携をとりながら実施する。その結果をフィードバックし、さらに新規ボーラス及び多門照射方法の高度化を行う。
足底部に対する比較的小さな照射野においては新規ボーラスの適応が有効であると示すことができたが、悪性髄膜腫や血管肉腫等のように照射部位が大きく、少し深部の照射となると、患部端面における熱中性子束分布が十分でないことが明らかとなった。また、本研究により1回の照射と1つのボーラス形状では均一な熱中性子束分布を形成することが困難であることを確認した。そこで、ボーラスや、コリメータ内の減速材の形状を変化させて照射する手法を提案することとした。中性子ビームの強度の観点から1回の治療において1時間で照射を終了するためには、2～3回の形状変化が限度であることから、その制限内において、均一な熱中性子束分布を最適化できる手法について検討する。
多門照射については現在用いられているホウ素薬剤BPAのみの適応だけでなく、新規ホウ素薬剤に対してもシミュレーションの検討を行い、適応可能な臨床部位を探る。コリメータ内に設置した減速材の最適化を行うことで、治療ビームの質を変化させて照射する方法を提案する。
適応の可能性が想定される照射部位において水ファントムを作成し、令和2年度で構築した多点リアルタイム中性子モニターシステムにより、照射試験を実施し、品質保証方法を確立する。水ファントム内部においてモニターをスキャン出来る構造とし、表層のみでなく、内部の熱中性子分布も測定可能とする手法を確立する。
最終年度であるため、ボーラス及び多門照射による治療深度・領域を自由に変更可能な照射方法及び品質保証方法の成果をとりまとめる
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[Journal Article] Characteristic evaluation of the thermal neutron irradiation field using a 30 MeV cyclotron accelerator for basic research on neutron capture therapy2020
Author(s)
H. Tanaka, T. Takata, T. Watanabe, M. Suzuki, T. Mitsumoto, S. Kawabata, S. Masunaga, Y. Kinashi, Y. Sakurai, A. Maruhashi, K. Ono
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Journal Title
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A
Volume: 983
Pages: 164533
DOI
Peer Reviewed
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