Development of stereotactic carbon-ion beam therapy (Carbon Knife) irradiation system

立体定向碳离子束治疗（碳刀）照射系统的开发

基本信息

批准号：
22K07712
负责人：
田代睦
金额：
$ 2.75万
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：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

定位放射線治療は微小標的に対して高線量を照射できる治療法であるが、周辺線量の広がりが無視できないことから、周辺リスク臓器への副作用が懸念され、しばしば標的への不十分な線量投与を余儀なくされる。炭素線は急峻なブラッグピークや小さな側方散乱による高い線量集中性、高い生物学的効果を有する。これらの特長と超高線量率を兼ね備えた定位炭素線治療（カーボンナイフ）照射技術を開発することを目的とする。最小1mmサイズの微小炭素線を形成し、動物の微小標的に対してピンポイントに照射可能な技術を開発する。そのために、微小ビームに対する線量・線質(LET)分布の計測手法の確立、動物CTから炭素線の阻止能を求め打ち込み深さを制御する手法の確立、微小ビームに対する線量・線質分布計算モデルの開発と実装、高精細な動物用位置決めシステムの開発を行う。これら各要素を実証しながら照射技術の仕様・性能を明らかにすることが具体的な目的である。当年度は、動物CT画像を用いて動物体内の炭素線打ち込み深さ制御を可能とするために、動物CT装置に対してCT値－炭素線阻止能比変換校正法を試行した。動物CT用に校正ファントムを作製して校正測定を行い、動物CT－阻止能比変換曲線を得て、いくつかの生体物質のCT値と炭素線水等価厚を実測することにより、炭素線阻止能比変換の精度を調べた。それに加えて、校正用物質として必要となる骨代替容器の生成の手間や濃度のバラツキを低減する方策として、市販の骨ファントム物質を用いる方法を試行した。その結果、筋肉や脂肪に近い生体物質に対して、CT値－阻止能比変換と炭素線による実測値との差は5%程度以内であった。また、代替物質を固体に変えた場合、従来法と比べて3%程度以内の精度で一致した。以上のことから動物CTを用いた炭素線の打ち込み深さは5%程度の誤差内で見積もることが可能であることが示唆された。

立体定向辐射疗法是一种允许高剂量的小靶标的治疗方法，但是周围剂量的传播不能忽略，从而引起人们对周围风险器官的副作用的担忧，并且通常需要对目标的剂量不足。碳电线具有高剂量浓度和高剂量的生物学作用，这是由于陡峭的bragg峰和小的侧面散射。目的是开发立体定向的碳梁治疗（碳刀）辐射技术，该技术将这些特征与超高剂量率相结合。我们将开发一项技术，该技术可以形成一条最小尺寸为1mm的小碳电线，并将辐照到动物微目标。为此，我们建立了一种测量小型梁的剂量和质量（LET）分布的方法，建立了一种确定碳梁从动物CT的阻塞能力以控制植入深度，开发和实现小型束的剂量和质量分布的模型，并开发高级动物定位系统。具体目的是证明这些要素，并阐明辐照技术的规格和性能。在今年，为了使用动物CT图像来控制动物中的碳电线植入深度，在动物CT设备上进行了CT值碳电线阻断能力比转换校准方法。制备了用于动物CT的校准轨迹，并进行了校准测量，获得了动物CT阻滞能力比转换曲线，并通过实际测量CT值和几种生物学物质的碳电线水的等效厚度来检查碳丝阻断能力比转换的准确性。此外，尝试使用市售骨幻像材料的方法来减少产生骨骼更换容器所需的时间和浓度的变化，这是校准物质所需的。结果，对于接近肌肉和脂肪的生物学物质，CT值阻断能力比转化率与实际测量值之间的差异约为5％。此外，当替代物质更改为固体时，与常规方法相比，准确性在3％以内。以上表明，使用动物CT的碳线的植入深度可以估计在约5％的误差范围内。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

FLASH Carbon-Ion Irradiation System Development for Human Cell Experiments

用于人体细胞实验的 FLASH 碳离子辐照系统开发

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tashiro M;Yoshida Y;Oike T;Nakao M;Yusa K;Hirota Y;Ohno T;Tashiro M
通讯作者：
Tashiro M

Layer-Stacking Conformal Carbon-Ion Radiotherapy under Respiratory Movement

呼吸运动下的层堆积适形碳离子放射治疗

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hasebe Y;Tashiro M;Sakurai H
通讯作者：
Sakurai H

呼吸性移動を伴う重粒子線積層原体照射の線量分布評価

呼吸运动重粒子束层压适形照射的剂量分布评价

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
長谷部有希;田代睦;櫻井浩
通讯作者：
櫻井浩

FLASH炭素イオン照射システムの構築と細胞照射試験

FLASH碳离子辐照系统构建及细胞辐照测试

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
田代睦;吉田由香里;尾池貴洋;中尾政夫;遊佐顕;廣田由香;大野達也
通讯作者：
大野達也

First Human Cell Experiments With FLASH Carbon Ions

首次利用 FLASH 碳离子进行人体细胞实验

DOI：
10.21873/anticanres.15725
发表时间：
2022
期刊：
Anticancer Research
影响因子：
2
作者：
TASHIRO MUTSUMI;YOSHIDA YUKARI;OIKE TAKAHIRO;NAKAO MASAO;YUSA KEN;HIROTA YUKA;OHNO TATSUYA
通讯作者：
OHNO TATSUYA