炭素線治療における解剖学的変化に応じたリアルタイム照射ビーム生成法の研究

碳离子治疗中根据解剖变化实时产生照射束的方法研究

基本信息

批准号：
17K09056
负责人：
久保田佳樹
金额：
$ 3万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-01 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究はpassive照射法での炭素線治療中の患者の解剖学的な変化を検出し、その変化に応じてリアルタイムに照射ビームを変化させることを目的とする。この方法を実現するためには、体内（水中）に炭素線が通過した際に発生する制動放射を精度よく検出する技術と、その変化量に応じてpassive照射法でのビームを変化させるためのadaptive可変ボーラスを製作することが必要となる。2020年度はadaptive可変ボーラスの設計・製作を行った。Adaptive可変ボーラスは大きさの異なる計12枚のアクリル板を3枚積み重ねて、それぞれが上下左右方向から独立に稼働させることによって、自由度の高い凹凸を作り出す機構である。最大で10cm×10cmの照射野に対して、15mmの飛程を変更することが可能である。群馬大学重粒子線医学研究センターの炭素線にて実測した結果、ボーラスの凹の中心部分では1%以下の誤差であるのに対して、周囲5mmの位置では3%を超える誤差があった。これはアクリル板の切削精度やアクリル板可動のずれから発生していると考えられる。本adaptive可変ボーラスは手動で動かす機構であるが、それぞれの板はねじ回転によって動くよう製作しているため、ねじ部分をモーター等で回転させることによって自動可動も可能である。また、前年度までに開発したビームイメージングが2mmの飛程変化に検知成功結果をまとめた論文がJapaneses Journal of Applied Physcs誌に掲載された。

这项研究旨在使用被动辐射在碳梁治疗过程中检测患者的解剖学变化，并根据变化实时更改辐照束。要实现这种方法，有必要准确检测当碳梁穿过身体（在水下）时发生的Bremsstrahlung，并根据变化的量，使用被动辐照方法创建自适应可变推注来改变光束。在2020年，我们设计和生产了自适应变量推注。自适应变量推注是一种机制，该机制堆叠了三个丙烯酸板，共有12种不同尺寸，每个尺寸都独立于垂直和水平方向，从而产生高度灵活的不均衡度。 15mm的范围可更改为最多10厘米x 10厘米的照明场。由于在Gunma University的重铁医学研究中心使用碳电线进行了实际测量结果，在Bolus凹面的中央部分出现了不到1％的错误，而在5mm周长的位置，错误的误差超过3％。人们认为这是由于切割丙烯酸板的切割精度和丙烯酸板运动的差异而引起的。自适应变量推注是一种手动移动的机制，但是由于每个板都通过旋转螺钉而移动，因此可以通过用电动机或类似的电动机旋转螺钉零件来自动移动。此外，日本应用物理学杂志上发表了一篇论文，该论文汇编了前一年的束成像的成功检测结果。

项目成果

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会议论文数量（0）

专利数量（0）

Improved iterative reconstruction method for Compton imaging using median filter

DOI：
10.1371/journal.pone.0229366
发表时间：
2020-03
期刊：
PLoS ONE
影响因子：
3.7
作者：
M. Sakai;R. Parajuli;Y. Kubota;N. Kubo;Mikiko Kikuchi;K. Arakawa;T. Nakano
通讯作者：
M. Sakai;R. Parajuli;Y. Kubota;N. Kubo;Mikiko Kikuchi;K. Arakawa;T. Nakano

Operation statistics of Gunma University Heavy Ion Medical Center

群马大学重粒子线医疗中心运营统计