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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K07696/
• 关键词: ゲル線量計; 重粒子線; 放射線治療; ３次元線量分布; 放射線の見える化

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。

在2022财年，我们考虑了提高重离子束旅行方向的准确性，这是一个挑战。研究方法是基于颜色发育量和OH浓度在光束行进方向上的关系与垂直于第2021财年获得的行进方向的平面，而OH的重组被认为会影响颜色发育量与吸收的染料凝胶剂量之间的差异。具体而言，检查了一种方法，即在未重组时获得OH浓度和类似方法，并且颜色发育量乘以校正系数。结果，发现可以纠正由于在梁行进方向上淬火而导致的测量值的显着下降，这是染料凝胶剂量计的主要问题。作为我们开发的凝胶剂量计的新用途，我们还开始开发一种方法（原位观察），以实时评估重离子辐射期间吸收剂量。该方法使用基于开发的OH浓度来纠正治疗计划剂量的转化系数，以评估辐照过程中凝胶剂量计的颜色发展量。将染料凝胶剂量计连接到光学CT上，并分析将染料凝胶剂量计的过程放在处理桌上，并分析用重离子束受照射，并测量剂量的增加量。结果，在传统的光学CT无法使用辐照后立即进行成像。开发了一种通过计算迁移率靶标评估吸收剂量的方法，并应用于从凝胶颜色量中评估迁移率靶标吸收剂量的方法。我们还研究了重新扫描对迁移率目标吸收剂量分布的时间和运动的影响。该实验证实，目标运动量为5 mm，染料凝胶剂量计可以读取的极限以下没有误差。此外，即使减少了重新扫描的次数，也证实不会发生任何错误。此外，可以估计上下驾驶的允许限制。将来，我们将通过模拟人体运动的辐射测试来检查对剂量分布的影响。

项目成果

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

针对重离子束高速三维扫描辐照方法可视化的染料凝胶剂量计蒙特卡罗计算模拟与反应分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 小林直久;草野陽介;蓑原伸一;豊原尚実,下野義章;五東弘昭
• 通讯作者: 五東弘昭

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

• 发表时间: 2021
• 作者: Sato Y;Yoshino H;Tsuruga E.;○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: ○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

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: Radiation Physics and Chemistry
• 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