名大ら,陽子線「ミニビーム」を高分解能で撮像

名古屋大学と兵庫県立粒子線医療センターは,がん治療に用いる陽子線を1mmのスリット状にした「ミニビーム」をアクリルブロックに照射した時に生じる発光を利用し,ビームの形状を高分解能で撮像することに成功した(ニュースリリース)。

陽子線などの粒子線がん治療で注目されている方法に,「ミニビーム」が提案されている。これは粒子線ビームをスリット状にしてがんに照射すると,正常組織への影響を減らせる一方で,がんの部分では従来の治療と同じ治療効果が得られる可能性があるというもの。

陽子線ビームはある程度の大きさがあり,がん患者に照射されるが,「ミニビーム」ではスリットを通して,細いアレー状あるいは細いビーム状にして照射することを想定している。細いビームは,患者の体の浅い部分(正常組織)ではビーム状だが,ビームは散乱などで患者体内で広がり,条件を調整すれば,がん(腫瘍)の部分で均一な分布にすることができる。

スリット状のビームは生体への放射線の影響が少なく,均一な分布は従来通りに治療効果を期待できるのが「ミニビーム」治療のコンセプトで,海外において臨床応用の準備が進んでいるという。

しかし,「ミニビーム」は名前の通り構造が細かいため,その線量分布を短時間で正確に実測することが難しかった。特にスリット状の部分の線量分布は,狭い空間で大きく変動するため,正確に測定する必要がある。

研究グループは,これまでに粒子線が水やアクリルブロック中で微弱光を発する「放射線照射による物質の発光現象」を発見し,この光を高感度カメラで撮像することで,粒子線が水などに与える線量分布を画像化できることを実証してきた。今回,この手法が原理的に高分解能画像を測定可能であることに着目し,「ミニビーム」分布測定による画像化を試みた。

具体的には,広がった陽子線を,スリットを通して細いビームの形に直し,このミニビームをアクリルブロックに入射したときの「放射線照射による物質の発光現象」による発光を冷却CCDカメラで撮像した。

数分の測定時間で得られた陽子線「ミニビーム」の発光画像では,アクリルの浅い部分では1㎜幅のビームの形状が観察されたが,深い部分ではビームが広がり,均一な分布が得られていた。また得られた実測画像はシミュレーション画像と良く一致した。

この研究は,陽子線「ミニビーム」の線量分布を数分という短時間でかつ高分解能で画像化できることを示した世界初の成果。研究グループは今後,治療で用いられる他の種類の放射線に対しても今回開発した画像化法が利用できることを実証していくとしている。

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