重粒子線を用いた新たな治療技術の研究開発
重粒子線がん治療で用いる炭素イオンのような重い粒子は1回の衝突で細胞核に大きなエネルギーを与えることができます。線エネルギー付与（linear energy transfer, LET）はその強さを示す量で、細胞の殺傷効果に強く影響します。重粒子線がん治療の治療効果をさらに高めるために、LETを制御する「LETペインティング」という治療（計画）技術を開発しています。LETペインティングでは臨床的に実現できるLETに限界がありますが、複数のイオン種のビーム（マルチイオン）を組み合わせれば制御できるLETの範囲は格段に広がり、線量分布だけでなく、LET分布も最適化する重粒子線治療が可能となります。そこで、複数のイオン種のビームを組み合わせた「マルチイオン照射」の実現に向けた治療（計画）技術の開発も進めています。それ以外にも、物理的、生物的、そして臨床的知見を基にして、FLASH照射、Grid照射、座位照射、Arc照射など新たな重粒子線照射技術やその計画技術の開発も進めています。
前立腺がんマルチイオン治療の3例の線量分布図(a, c, e)とLET分布図(b, d, f)
plan1は標的のLETを50 Kev/ mmに設定、plan2はさらに前立腺の背側に隣接する直腸のLETを30 Kev/ mm以下に制限、plan3はさらに前立腺のLETを80 Kev/ mmに設定しています。
メンバー
稲庭 拓 グループリーダー
- 田中 創大 主任研究員
- 笠松 幸生 研究員
- 増田 孝充 研究員
- 小池 亜紀 技術員
併任メンバー
- 小池 学 上席研究員（QST病院 重粒子線治療研究部）
主要論文
- Inaniwa T., Kanematsu N., Koto M.: Biological dose optimization incorporatinf intra-tumoral cellular radiosensitivity heterogeneity in ion-beam therapy treatment planning. Physics in Medicine and Biology in press (2024)
- Inaniwa T., Kanematsu N., Nakajima M.: Modeling of the resensitization effect on carbon-ion radiotherapy for stage I non-small cell lung cancer. Physics in Medicine and Biology in press (2024)
- Tanaka S., Nakaji T., Mizuno H., Mizushima K., Katagiri K., Kasamatsu K., Masuda T., Inaniwa T.: Safety analysis using event tree analysis for multi-ion therapy. Japanese Journal of Medical Physics 44 1-7 (2024)
- Masuda T., Inaniwa T.: Effects of cellular radioresponse on therapeutic helium-, carbon-, oxygen-, and neon-ion beams: a simulation study. Physics in Medicine and Biology 69 045003 (2024)
- Inaniwa T., Kanematsu N.: Event-by-event approach to the oxygen-effect-incorporated stochastic microdosimetric kinetic model for hypofractionated multi-ion therapy. Journal of Radiation Research 64 685-92 (2023)
- Inaniwa T., Weichert E., Masuda T., Tanaka S., Matsufuji N., Kanematsu N.: Stopping-power ratio of body tissues with updated effective energies and elemental I values for treatment planning of proton therapy and ion beam therapy with helium, carbon, oxygen, and neon ions. Radiological Physics and Technology 16 319-24 (2023)
- Sakata D., Lee S. H., Tran L. T., Pan V., Nakaji T., Mizuno H., Kok A., Povoli M., Rosenfeld A., Inaniwa T.*: Microdosimetric investigation for multi-ion therapy by means of silicon on insulator (SOI) microdosimeter. Physics in Medicine and Biology 67 215010 (2022)
- Tanaka S., Inaniwa T., Matsuba S.: Development of ripple filter composed of metal mesh for charged-particle therapy. Physics in Medicine and Biology 67 13NT01 (2022)
- Inaniwa T., Kanematsu N., Shinoto M., Koto M., Yamada S.: Adaptation of stochastic microdosimetric kinetic model to hypoxia for hypo-fractionated multi-ion therapy treatment planning. Physics in Medicine and Biology 66 205007 (2021)
- Inaniwa T., Abe Y., Suzuki M., Lee S. H., Mizushima K., Nakaji T., Sakata D., Sato S., Iwata Y., Kanematsu N., Shirai T.: Application of lung-substitute material as ripple filter for multi-ion therapy with helium, carbon-, oxygen-, and neon-ion beams. Physics in Medicine and Biology 66 055002 (2021)