超高線量率陽子線治療に適したリアルタイム飛程検出法の開発

FLASH放射線治療は，通常の放射線治療の線量率の数百倍から数千倍高い線量率（40 Gy/s程度以上）を用いる超高線量率照射法である。抗腫瘍効果を変えずに正常組織の障害発生を顕著に抑制できることが知られており，これまでの治療様式を大きく変えるインパクトがある．本研究では，数年以内に臨床利用が期待される超高線量率陽子線治療に適用する心電図検査式リアルタイム飛程検出法の実用化に向けた基盤技術開発を行うことを目標とした研究開発を行っている．本年度は，昨年度に検討した寒天ファントムに対して，京大複合研のFFA加速器を用いて陽子線照射実験を行った．超音波ジェルを用いて超音波検出器を直接ファントムに結合させると計測が安定しなかったため（恐らく時々刻々検出器の周辺温度が変化することの影響），寒天を成形して検出器を包含させ，温度遷移の影響をできるだけ抑えた状態で計測を行った．また，本実験においては，検出器の位置精度が非常に重要になるため，ガイドやストッパー付の容器を３Dプリンターで作製し，上述の寒天で包含した検出器全体を入れることにした．本研究は，複数地点で検出した超音波波形を同時に用いて飛程を特定するが，当初想定した手法（Multilateration法）は，特定の計測位置以外ではブラッグピーク以外の線量分布からの音波が混入するため，精度が不十分となる可能性があることが分かった．そこで，感度行列を用いる手法を別途開発して解析を行ったところ，ブラッグピーク位置をほぼサブミリで捉えることに成功したため，引き続き本手法を用いて解析を行っていく予定である．

FLASH放射線治療は，通常の放射線治療の線量率の数百倍から数千倍高い線量率（40 Gy/s程度以上）を用いる超高線量率照射法である。抗腫瘍効果を変えずに正常組織の障害発生を顕著に抑制できることが知られており，これまでの治療様式を大きく変えるインパクトがある．本研究では，数年以内に臨床利用が期待される超高線量率陽子線治療に適用する心電図検査式リアルタイム飛程検出法の実用化に向けた基盤技術開発を行うことを目標とした研究開発を行っている．本年度は，昨年度に検討した寒天ファントムに対して，京大複合研のFFA加速器を用いて陽子線照射実験を行った．超音波ジェルを用いて超音波検出器を直接ファントムに結合させると計測が安定しなかったため（恐らく時々刻々検出器の周辺温度が変化することの影響），寒天を成形して検出器を包含させ，温度遷移の影響をできるだけ抑えた状態で計測を行った．また，本実験においては，検出器の位置精度が非常に重要になるため，ガイドやストッパー付の容器を３Dプリンターで作製し，上述の寒天で包含した検出器全体を入れることにした．本研究は，複数地点で検出した超音波波形を同時に用いて飛程を特定するが，当初想定した手法（Multilateration法）は，特定の計測位置以外ではブラッグピーク以外の線量分布からの音波が混入するため，精度が不十分となる可能性があることが分かった．そこで，感度行列を用いる手法を別途開発して解析を行ったところ，ブラッグピーク位置をほぼサブミリで捉えることに成功したため，引き続き本手法を用いて解析を行っていく予定である．