最適核種による高精度重粒子線CT画像取得法の研究

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本研究の目的は、重粒子線イメージングシステムを構築し、高画質化のために使用する核種を最適化し、臨床利用のための目標である空間分解能1 mm、画素値分解能1%の重粒子線CT画像取得であった。2022年度は、厚みをもったシンチレータとカメラを用いた重粒子線イメージング手法を確立し、炭素線及びネオン線を用いた実験を実施した。既に開発された陽子線イメージングの検出システムを踏襲する形で本検出システムは構築されたが、重粒子線特有の核破砕反応で生じる二次粒子による画像劣化は見られず、シンチレーションの光量と重粒子線の飛程の変換テーブルを用いることによって、二次元投影データとして重粒子線の飛程分布をカメラで取得することに成功した。得られた投影データから炭素線CT画像およびネオン線CT画像の取得に成功した。当初の予想通り、核種が重くなればなるほど、空間分解能が良い粒子線CT画像が取得できた。空間分解能の定量値については、今後Modulation Transfer Functionを計算することで得る予定である。しかし、ネオン線については、量子科学技術研究開発機構における加速器の性能から最大飛程が15 cm程度であり、人体の透過画像を取得するためには飛程が足りず、現実的にそのような加速器が実現可能かどうかと得られるネオン線CT画像の画質と有用性を検討していく。炭素線については、初期結果として頭頸部ファントムのCT画像取得に成功し、2 mm程度の骨構造を含めて構造を画像化することに成功した。