Research and development about helium and proton hybrid system with proton CT and Immuno-radiotherapy

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①小型ヘリウム・陽子線混合治療装置の関しては、エネルギー可変超電導加速器に関しては設計がほぼ終わり、常伝導タイプに比べて重量はヘリウム線加速器の1/5、陽子線の1/2程度を、超電導回転ガントリーは、回転半径・軸長が常伝導陽子線とほぼ同等、磁場切り替え速度は4倍を目指し、回転速度も2～3倍を目指すべきことが判明した。②③④高エネルギー陽子線CTと陽子線２ビーム透視による動体追跡を可能とするためには、陽子からヘリウムに短時間で加速粒子を加速できる新たな混合加速方式、軌道切り替えのための新たな電磁石が必要と判断し、その仕様を検討した。本件は、知財化を目指すことになった。陽子線CTを用いた治療計画において、陽子線の飛程を計測するためには、イメージのノイズや散乱による不確実性を把握する必要があり、そのために、深層学習を用いる方法を考案した。治療中の陽子線CT画像が体内の臓器の動きで不鮮明になるリスクが高いことから、自損の動体追跡陽子線治療装置の透視と治療ビームの両ログファイルを用いて体内線量分布を検証する方法を考案した。⑤免疫チェックポイント阻害と放射線の相乗効果を最大にするための最適なLETに関する研究では、照射後のROSとミトコンドリア関係の実験を行い、将来的に患者免疫状態の把握に資する知見を得た。将来的に患者免疫状態の可視化が可能となることを織り込んで、放射線治療による体内免疫状態の変化を治療計画に取り込み、個別化された高精度放射線治療を実現する放射線治療システムを考案し知財化を目指すこととなった。高精度放射線治療のTherapeutic Windowに関して、2次元治療、3次元治療、4次元治療で異なっていることを理論的に考察を加え、鳥観図と線量分布を用いて示すことに思い至った。