放射線治療の質と安全性の確保 ～3次元ゲル線量計の臨床導入へ向けて～

近年、放射線治療の照射技術はコンピュータサイエンスの進歩に伴い、飛躍的に高度化しています。強度変調放射線治療や定位放射線照射を代表とする高精度放射線治療が多くの治療施設で実施され、高い治療効果を得ています。しかし、照射技術の高度化は、装置の動作や操作方法の複雑さを招き、医療事故の原因になっていることも事実です。
現在、我々は次世代の線量計である3次元ゲル線量計の研究を遂行しています。代表的なものとしては、ポリマーゲル線量計、色素ゲル線量計、および蛍光ゲル線量計があります。3次元ゲル線量計は放射線感受性物質を含む水溶液をゼラチンなどのゲル化剤で固化した化学線量計です。放射線照射により生じた生成物はゲルマトリクスにより3次元的に保持され、MRIや光学CTなどによって3次元線量分布の取得に必要なデータを読み出すことができます。現在、理学部化学科と共同で、高精度放射線治療における照射精度を正確に評価し、その安全性を確保するための品質管理ツールとして3次元ゲル線量計の臨床導入を目指しています。

著書

1. 放射線治療　基礎知識図解ノート第2版．金原出版, 東京, 2016. （分担執筆）
2. 渡邉祐介, 水上慎也, 江口昂, 前山拓哉, 林慎一郎, 寺崎剛史, 山本和正, 首藤宣昭, 五味 勉. ポリマーゲル線量計を用いた高線量率192Ir線源の線量分布測定. 医学物理. 2018. 37. 3. 173-176

論文

1. Inoue K, Watanabe Y, Maeyama T, Mochizuki A, Mizukami S, Hayashi S, Terazaki T, Muraishi H, Gomi T, Shimono T. Dosimetry in high-dose-rate brachytherapy with a radio-fluorogenic gel dosimeter. J. Phys. Conf. Ser. 2167, 012032, 2021.
2. Mizukami S, Watanabe Y, Mizoguchi, T Gomi T, Hara H, Takei H, Fukunishi N, Ishikawa K, Fukuda S, Maeyama T. Whole three-dimensional dosimetry of carbon ion beams using MRI based nanocomposite Fricke gel dosimeter using rapid T1 mapping method. Gels, 7(4), 233 2021.
3. Gomi T, Sakai R, Hara H, Watanabe Y, Mizukami S.Usefulness of a metal artifact reduction algorithm in digital tomosynthesis using a combination of hybrid generative adversarial networks. Diagnostics. 11, 16929, 2021.
4. Maeyama T, Yoshida K, Watanabe Y, Inui H. Improvement of light stability of DHR123 radio fluorogenic nano clay gel dosimeter by incorporating dispersant. J. photochem. photobiol., A Chem. 418, 113423, 2021.
5. Gomi T, Hara H, Watanabe Y, Mizukami S. Improved digital chest tomosynthesis image quality by use of a projection-based dual-energy virtual monochromatic convolutional neural network with super resolution. PLoS One. 15(12):e0244745, 2020.
6. Mochizuki A, Maeyama T, Watanabe Y, Mizukami S. Sensitivity enhancement of DHR123 radio-fluorogenic nano clay gel dosimeter by incorporating surfactants and halogenides. RSC Advances. 10, 28798–28806, 2020.
7. Hayakawa T, Tabata K, Tsumura H, Kawakami S, Katakura T, Hashimoto M, Watanabe Y, Iwamura M, Hasegawa T, Ishiyama H. Size of pelvic bone metastasis as a significant prognostic factor for metastatic prostate cancer patients. Jpn J Radiol, 38, 993-996, 2020.
8. Watanabe Y, Maeyama T, Mochizuki A, Mizukami S, Hayashi S, Takei H, Terazaki T, Muraishi H, Gomi T, Simono T. Verification of dose distribution in high-dose-rate brachytherapy using a nanoclay-based radio-fluorogenic gel dosimeter. Phys Med Biol. 65:175008, 2020.
9. Tachibana H, Watanabe Y, Mizukami S, Maeyama T, Terazaki T, Uehara R, Akimoto T. End-to-end delivery quality assurance of computed tomography-based high-dose-rate brachytherapy using a gel dosimeter. Brachytherapy, 19:362-371, 2020.
10. Gomi T, Sakai R, Hara H, Watanabe Y, Mizukami S. Development of a denoising convolutional neural network-based algorithm for metal artifact reduction in digital tomosynthesis for arthroplasty: A phantom study. PLoS One, 14(9):e0222406, 2019.
11. Maeyama T, Kato A, Mochizuki A, Sato N, Watanabe Y, Mizukami S. Dose-rate-independent and diffusion-free nanoclay-based radio-fluorogenic gel dosimeter. Sens Actuators A-Phys. 298:111435, 2019.
12. Watanabe Y, Mizukami S, Eguchi K, Maeyama T, Hayashi S, Muraishi H, Terazaki T, Gomi T. Dose distribution verification in high-dose-rate brachytherapy using a highly sensitive normoxic N-vinylpyrrolidone polymer gel dosimeter. Phys Med. 57:72-79, 2019.
13. Gomi T, Sakai R, Goto M, Hara H, Watanabe Y. Development of a novel algorithm for metal artifact reduction in digital tomosynthesis using projection-based dual-energy material decomposition for arthroplasty: A phantom study. Phys Med. 53:4-16, 2018.
14. Watanabe Y, Muraishi H, Takei H, Hara H, Terazaki T, Shuto N, Shimo T, Nozawa M, Ishiyama H, Hayakawa K, Gomi T. Automated source tracking with a pinhole imaging system during high-dose-rate brachytherapy treatment. Phys Med Biol. 63(14):145002, 2018.
15. Gomi T, Sakai R, Goto M, Hara H, Watanabe Y, Umeda T. Evaluation of digital tomosynthesis reconstruction algorithms used to reduce metal artifacts for arthroplasty: A phantom study. Phys Med. 42:28-38, 2017.
16. Gomi T, Sakai R, Goto M, Watanabe Y, Takeda T, Umeda T. Comparison of Reconstruction Algorithms for Decreasing the Exposure Dose During Digital Tomosynthesis for Arthroplasty: a Phantom Study. J Digit Imaging. 29(4):488-95, 2016.
17. Muraishi H, Abe S, Satoh H, Hara H, Mogaki T, Hara S, Miyake S, Watanabe Y, Koba Y. Fast Data Acquisition in Heavy Ion CT Using Intensifying Screen EMCCD Camera System With Beam Intensity Monitor. IEEE Trans. Nucl. Sci. 59(5):1934-9, 2012.

研究発表
国際学会発表（筆頭）

1. Watanabe Y, Mizukami S, Maeyama T, Terazaki T, Tachibana H, Hayashi S, Takei H, Muraishi H, Gomi T, Shimono T. Source position verification in high-dose-rate brachytherapy using polymer gel dosimeter. 19th Asia-Oceania Congress of Medical Physics (AOCMP), 2019.
2. Watanabe Y, Takei H, Hara H, Muraishi H, Gomi T, Terazaki T, Shuto N, Yogo K, Ishiyama H, Hayakawa K. A dual-pinhole imaging system for in vivo tracking of a high-dose-rate source for cervical cancer brachytherapy. 22nd International Conference on Medical Physics (ICMP), 2016.
3. Watanabe Y, Takei H, Hara H, Muraishi H, Terazaki T, Shuto N, Yogo K, Ishiyama H, Hayakawa K. Development of an in vivo source movement tracking system for the high dose rate brachytherapy treatment. European Congress of Radiology (ECR), 2016.
4. Watanabe Y, Terazaki T, Kanegawa M, Morikawa Y, Mochizuki D, Matsushita A, Muraishi H, Hara H, Takei H, Shimo T, Tsuneda M, Shuto N, Yogo K, Ishiyama H, Hayakawa K. Verification of Ir-192 source position and dwell time during the high dose rate brachytherapy treatment using a dual-pinhole imaging system. 15th Asia-Oceania Congress of Medical Physics (AOCMP), 2015.
5. Watanabe Y, Takei H, Isobe T, Takada K, Sato E, Shuto N, Noda S, Inoue S, Nakagawa T, Yogo K, Hayakawa K. EPID response to the energy spectrum changes by human body transmission. 14th Asia-Oceania Congress of Medical Physics (AOCMP), 2014.
6. Watanabe Y, Takei H, Takada K, Sato E, Hara H, Muraishi H, Hasegawa T, Tadano K, Isobe T. In vivo dose verification based on Monte Carlo reconstruction method using electronic portal images for photon therapy. European Congress of Radiology (ECR), 2013.

国内学会発表（筆頭）

1. 渡邉祐介, 村石浩, 武居秀行, 野澤茉莉花, 石山博條, 寺崎剛史, 原秀剛, 五味勉, 下野哲範. 高線量率小線源治療におけるステレオ方式三次元計測による自動線源追跡システムの開発. 日本放射線腫瘍学会第32回学術大会, 2019.
2. 渡邉祐介, 水上慎也, 前山拓哉, 橘英伸, 林慎一郎, 寺崎剛史, 板野正信, 上原隆三, 村石浩, 五味勉, 下野哲範. ポリマーゲル線量計の高感度化による線量不確かさと線量分解能の改善. 日本放射線腫瘍学会第32回学術大会, 2019.
3. 渡邉祐介, 前山拓哉, 望月杏莉, 寺崎剛史, 水上慎也, 清水大地, 志賀伊吹, 武田小瑚, 森瑞喜. 高線量率小線源治療における蛍光ゲル線量計による線量分布測定の初期検討. 第8回3次元ゲル線量計研究会, 2019.
4. 渡邉祐介, 江口昂, 水上慎也, 前山拓哉, 林慎一郎, 村石浩, 寺崎剛史, 五味勉. 高線量率小線源治療における高感度VIPETゲル線量計を用いた線量分布検証. 第46回日本放射線技術学会秋季学術大会, 2018.
5. 渡邉祐介, 水上慎也, 江口昂, 前山拓哉, 林慎一郎, 五味勉. 高線量小線源治療におけるポリマーゲル線量計の利用. 第6回3次元ゲル線量計研究会, 2017.
6. 渡邉祐介、武居秀行、原秀剛、村石浩、五味勉、寺崎剛史、首藤宣昭、余語克紀、石山博條、早川和重. 高線量率小線源治療におけるシンチレーション光を用いた体内線源追跡. 第112回医学物理学会学術大会, 2016.
7. 渡邉祐介, 武居秀行, 高田健太, 磯辺智範, 佐藤英介, 原秀剛, 村石浩, 長谷川智之. EPID dosimetryにおける支持アームの後方散乱線による影響. 第41回日本放射線技術学会秋季学術大会, 2013.
8. 渡邉祐介, 武居秀行, 高田健太, 磯辺智範, 佐藤英介, 原秀剛, 村石浩. EPIDポータル画像を用いた体内線量分布再構成.日本放射線腫瘍学第25回会学術大会, 2012.
9. 渡邉祐介, 武居秀行, 高田健太, 磯辺智範, 佐藤英介, 淺井博之, 原秀剛, 村石浩. EPIDポータル画像の線量変換精度の検討. 第28回日本診療放射線技師学術大会, 2012.
10. 渡邉祐介, 浅田修, 千田明, 松本朋華, 佐藤英介, 江川俊幸, 岩崎隆生, 田上聡美. 呼吸性体厚変化パターンが投与線量に与える影響に関する基礎的検討. 第58回日本放射線技術学会関東部会研究発表大会, 2012.
11. 渡邉祐介, 原秀剛, 村石浩, 佐藤英介, 稲田龍司, 尾崎正則. ビームハードニングが不均質補正精度に与える影響に関する基礎的検討. 第27回日本診療放射線技師学術大会, 2011.
12. 渡邉祐介, 岩崎隆生, 田上聡美, 江川俊幸, 坂本優. 放射線治療におけるリスク項目を明確にしたインシデント収集の有用性. 第67回日本放射線技術学会総合学術大会, 2011.
13. 渡邉祐介, 首藤宣昭, 佐藤英介, 稲田龍司, 江川俊幸, 岩崎隆生, 上前峰子. 外部放射線治療における血管塞栓用金属コイルが投与線量に与える影響. 第57回日本放射線技術学会関東部会研究発表大会, 2011.

受賞