重粒子線スキャニング照射のための3次元ゲル線量計の開発とその臨床応用

重离子束扫描照射三维凝胶剂量计的研制及其临床应用

基本信息

批准号：
21K07696
负责人：
五東弘昭
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度は、課題であった重粒子線の進行方向についての精度向上を検討した。検討方法としては2021年度までに得たビーム進行方向や進行方向垂直面における発色量と・OH濃度の関係から、色素ゲルの発色量と吸収線量の乖離は・OHの再結合が影響していることを考察したことを利用した。具体的には、再結合が生じない場合の・OH濃度などを求めこの値を補正係数として発色量に乗じる手法を検討した。その結果、色素ゲル線量計で大きな課題であったビーム進行方向のクエンチによる測定値の大幅な低下を補正することが可能なことを見出した。開発したゲル線量計の新しい使い方として、重粒子線照射中の吸収線量をリアルタイムで評価する方法（in situ観察）の開発にも着手した。この手法では、開発した・OH濃度による換算係数を治療計画線量の補正に使い、照射中のゲル線量計の発色量を評価するものである。光学CTに色素ゲル線量計を取り付け、治療台に載せ重粒子線を照射しながら撮影した色素ゲル線量計が発色していく過程を解析し、時間経過による線量の増加量の測定を行った。その結果、経時変化の観測や従来の光学CTでは不可能であった照射後、即座の撮像が可能となった。移動性標的の計算による吸収線量評価手法の開発を行い、ゲル発色量からの移動性標的の吸収線量の評価に適用した。また、　移動性標的に対してRe-Scan回数や移動量が吸収線量分布に及ぼす影響を考察した。実験の結果、標的の移動量が5 mmでは色素ゲル線量計で読み取れる限界以下の誤差しか生じていないことが確認された。さらに、Re-Scan回数を少なくしても、誤差が生じないことが確認された。また、上下駆動の許容限界を推定できた。今後、人体の動きを模擬した照射試験により、線量分布への影響を確かめていく。

2022年度，我们考虑了提高重离子束行进方向的精度，这是一个问题。调查方法是基于截至2021财年获得的光束行进方向和与光束行进方向垂直的平面上的显色量与·OH浓度之间的关系。染料凝胶的显色量和吸收剂量受到·OH的重组的影响，我利用了我所考虑的。具体而言，我们考虑了确定未发生复合时的.OH浓度并将显色量乘以该值作为校正系数的方法。结果，我们发现可以纠正由于光束行进方向淬火而导致的测量值大幅下降，这是染料凝胶剂量计的一个主要问题。作为使用所开发的凝胶剂量计的新方法，我们还开始开发一种实时评估重离子束照射期间的吸收剂量（原位观察）的方法。在该方法中，基于 OH 浓度开发的转换系数用于校正治疗计划剂量，并评估凝胶剂量计在照射过程中产生的颜色量。将染料凝胶剂量计安装在光学CT上，对放置在治疗台上并用重离子束照射时拍摄的染料凝胶剂量计的显色过程进行分析，并将剂量随时间的增加量计算为测量。结果，可以观察随时间的变化并在照射后立即拍摄图像，而这在传统光学 CT 中是不可能的。我们开发了一种基于移动目标计算的吸收剂量评估方法，并将其应用于基于凝胶着色的移动目标吸收剂量评估。我们还考虑了重新扫描次数和移动量对移动目标吸收剂量分布的影响。实验结果证实，当目标移动5毫米时，误差小于染料凝胶剂量计可以读取的极限。此外，已确认即使减少重新扫描次数也不会发生错误。此外，我们还能够估计垂直驱动的允许极限。未来我们将进行模拟人体运动的辐照测试，以确认对剂量分布的影响。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Elucidation of poly(vinyl alcohol) and iodide gel dosimeter characteristics by predicting changes in radical concentrations and measuring responsiveness to heavy ion beams

通过预测自由基浓度的变化和测量对重离子束的响应来阐明聚（乙烯醇）和碘化物凝胶剂量计的特性

DOI：
10.1016/j.radphyschem.2022.110167
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
2.9
作者：
Tadano Kyosuke;Hayashi Kazuya;Toyohara Masumitsu;Yamamoto Seiji;Kusano Yohsuke;Minohara Shinichi;Shimono Yoshikaki;Gotoh Hiroaki
通讯作者：
Gotoh Hiroaki

色素ゲル線量計を用いた重粒子線による微視空間での反応解析

使用染料凝胶剂量计使用重离子束分析微观空间中的反应

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
○小林直久1;只野喬介1;豊原尚実1;3;草野陽介2;蓑原伸一2;下野義章3;五東弘昭1
通讯作者：
五東弘昭1

色素ゲル線量計を用いた重粒子線による微視空間での反応解析

使用染料凝胶剂量计使用重离子束分析微观空间中的反应

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
○小林直久1;只野喬介1;豊原尚実1;3;草野陽介2;蓑原伸一2;下野義章3;五東弘昭1
通讯作者：
五東弘昭1

Induced Radionuclides and Their Activity Concentration in Gel Dosimeters Irradiated by Carbon Ion Beam

碳离子束辐照凝胶剂量计中诱导放射性核素及其活度浓度

DOI：
10.3390/gels8040203
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
4.6
作者：
Toyohara Masumitsu;Minohara Shinichi;Kusano Yohsuke;Gotoh Hiroaki;Tanaka Yoichiro;Yuhara Masaru;Yamashita Yu;Shimono Yoshiaki
通讯作者：
Shimono Yoshiaki

重粒子線の高速三次元スキャニング照射法の可視化を目指したモンテカルロ計算シミュレーションおよび色素ゲル線量計の反応解析

旨在可视化重离子束高速三维扫描照射方法及染料凝胶剂量计反应分析的蒙特卡罗计算模拟