Development of second malignancies prediction system from neutron dose

• Project/Area Number: 16K19230
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Medical Physics and Radiological Technology
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Kurosu Keita 大阪大学, 医学部附属病院, 診療放射線技師 (60761400)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 粒子線治療 / モンテカルロシミュレーション / 二次がん / 中性子被ばく / 2次がん / 2次発がん

Outline of Final Research Achievements

The beam delivery system of Indiana University Health Proton Therapy Center was modeled in Monte Carlo simulation toolkit PHITS. We compared the measurement and the calculated neutron dose, and the dose difference was < 5%. We calculated the neutron dose and the mean radiation-weighting factor for each normal organ of adult Japanese voxel phantom (JM-103) and ICRP reference computational phantom (RCP-AM) using a simple proton therapy irradiation technique.
We revealed the impact of internal and external neutrons from proton therapy on second malignancies, and thus promoted the development of prediction system for second malignancies before radiation therapy.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

陽子線治療を受ける際には大きく分けて2種類の中性子が生成される．1つは患者体内で生成される中性子（患者自身と陽子線の反応による）であり，もう1つは照射野形成装置と陽子線の反応により生成される中性子である．本研究ではこれらの中性子が二次がんに及ぼす影響を明らかにし，身体学的特徴によってその影響が異なることを示した．本研究の成果は患者が被る二次がんリスクを予測するためのシステム開発を促進し，将来的には放射線治療施行前の二次がんリスク値に関するインフォームドコンセントを実現するものである．

Research Products

• [Journal Article] Dosimetric impact of intra-fraction prostate motion under a tumour-tracking system in hypofractionated robotic radiosurgery. (2018)
  • Author(s): Koike Y, Sumida I, Mizuno H, Shiomi H, Kurosu K, Ota S, Yoshioka Y, Suzuki O, Tamari K, Ogawa K.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 13 Issue: 4 Pages: e0195296-e0195296
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0195296
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dosimetric and clinical effects of interfraction and intrafraction correlation errors during marker-based real-time tumor tracking for liver SBRT (2017)
  • Author(s): Kurosu Keita、Sumida Iori、Suzuki Osamu、Shiomi Hiroya、Ota Seiichi、Otani Keisuke、Tamari Keisuke、Seo Yuji、Ogawa Kazuhiko
  • Journal Title: Journal of Radiation Research Volume: 59 Issue: 2 Pages: 164-172
  • DOI: 10.1093/jrr/rrx067
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Robust measurement point for dose verification in delivery quality assurance for robotic radiosurgery system (2016)
  • Author(s): K. Kurosu, I. Sumida, H. Shiomi, H. Mizuno, H. Yamaguchi, H. Okubo, K. Tamari, Y. Seo, O. Suzuki, S. Ota, S. Inoue, and K. Ogawa
  • Journal Title: J. Radiat. Res（印刷中） Volume: － Issue: 3 Pages: 378-385
  • DOI: 10.1093/jrr/rrw103
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 2次発がんを予測するメカニズムモデルにより前立腺定位照射における線量増加をみる (2018)
  • Author(s): 黒須圭太，隅田伊織，鈴木修，大谷啓祐，岡村啓太，井ノ上信一，小川和彦
  • Organizer: 第46回日本放射線技術学会秋季学術大会
• [Presentation] 前立腺がんにおける強度変調回転放射線治療とロボットアーム式定位放射線治療における2次がんリスク値の比較 (2018)
  • Author(s): 岡村啓太，黒須圭太，井ノ上信一，深尾真理，橋渡貴司，大谷啓祐，鈴木修
  • Organizer: 第46回日本放射線技術学会秋季学術大会
• [Presentation] 2次がんリスク値の変化からみる前立腺定位照射における線量増加 (2018)
  • Author(s): 黒須圭太，隅田伊織，鈴木修，大谷啓祐，岡村啓太，井ノ上信一，小川和彦
  • Organizer: 第116回日本医学物理学会