Development of a novel real-time in vivo dosimetry system for highly accurate stereotactic body radiation therapy

开发新型实时体内剂量测定系统，用于高精度立体定向身体放射治疗

• 批准号: 21K15828
• 负责人: 矢田 隆一
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Hamamatsu University School of Medicine (2022)Kobe University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K15828/
• 关键词: インビボ線量計; リアルタイム測定; 体幹部定位放射線治療; ミクロサイズ

本研究の目的は、体幹部定位放射線治療（SBRT）に臨床応用できる、光ファイバー型リアルタイムインビボ線量測定システムを開発することである。この線量測定システムを用いたリアルタイム測定により、究極の適応放射線治療を実現する。重篤な副作用を低減するとともに、SBRTの治療精度を高めることで治療成績の向上に貢献する。つまり、安全にこれまでよりも高線量を照射することが可能になる。臨床応用が可能なリアルタイムインビボ線量計の開発により、重篤な副作用を懸念して根治線量を照射できなかった症例に対する根治照射の可能性を拓く。昨年度までの研究で、BaFBr:Euを検出素子に用いる場合、不均質物質中の測定におけるエネルギースペクトルの変化の影響を強く受けることが分かった。この要因は、BaFBr:Euの実効原子番号が人体（水）に比べて高いためである。そこで、今年度は、KCl:EuおよびKClBr:Euのより人体に近い実効原子番号を有する検出素子を用いて開発した線量測定システムでの検討を行った。新しい線量測定システムでは、不均質物質中での測定精度は概ね改善したが、従来の素子（BaFBr:Eu）に比べるとKCl:EuおよびKClBr:Euは発光量が少ないために、低線量領域ではSN比が悪化した。これを改善するために、Eu濃度を調整することによる検出素子の改良および蛍光体の蓄積線量を読み取るための刺激レーザー、蛍光信号を読み取る光電子増倍管などの読み取りシステムの変更などを繰り返し行った。

本研究的目的是开发一种可临床应用于立体定向放射治疗（SBRT）的光纤实时体内剂量测定系统。使用该剂量测量系统的实时测量将实现自适应放射治疗的终极。它将通过减少严重的副作用和提高 SBRT 的治疗准确性来改善治疗结果。换句话说，将有可能安全地照射比以前更高的剂量。开发出可用于临床的实时体内剂量计将为因担心严重副作用而无法进行治疗剂量的情况提供治疗性照射的可能性。截至去年的研究表明，当使用 BaFBr:Eu 作为检测元素时，在异质材料测量过程中，它会受到能谱变化的强烈影响。这是因为BaFBr:Eu的有效原子序数高于人体（水）的有效原子序数。因此，今年我们研究了一种使用KCl:Eu和KClBr:Eu检测元素开发的剂量测量系统，这些元素的有效原子序数更接近人体的原子序数。采用新的剂量测定系统，异质材料中的测量精度普遍得到提高，但与传统元素（BaFBr:Eu）相比，KCl:Eu和KClBr:Eu发射的光较少，因此在低剂量区域的信号-噪声比恶化。为了改善这一点，我们通过调整Eu浓度反复改进了检测元件，并改变了读取系统，包括读取荧光粉累积剂量的激发激光和读取荧光信号的光电倍增管。