患者体内中の実線量分布推定技術による革新的陽子線治療法の研究
| Project/Area Number |
19J23279
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | Tokyo Women's Medical University |
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Principal Investigator |
増田 孝充 東京女子医科大学, 医学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 陽子線治療 / PETイメージング / 線量分布推定アルゴリズム / PETシミュレーション / 医学物理 / 粒子線治療 / 体内線量推定技術 |
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| Outline of Research at the Start |
陽子線を用いた放射線治療ではがん病巣へのピンポイント照射が期待される。ただし、体内の陽子線を直接目で見ることはできないため、実際に計画通りの照射が行えたかどうかを確認することは困難である。本研究では陽子線治療時に得られるPET画像を用いて体内の実照射線量を推定するアルゴリズムを開発する。また、作成した線量推定アルゴリズムを陽子線治療とPET撮影を同時に行った過去の臨床データに適用することで陽子線の実照射線量が治療結果に及ぼす影響を評価する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は新型コロナウイルス感染症の影響が改善し、陽子線治療施設におけるPET測定実験を複数回に渡り実施できた。特に、近年の陽子線治療において主流となっている動的なスキャニング照射法のPET計測データを新たに取得することができた。そこで、昨年度までに開発したPETシミュレーション及び線量分布推定アルゴリズムをスキャニング照射に対応できるよう拡張を行った。具体的には、スキャニング照射における複雑なスポット・レイヤー照射の時間構造を反映したPET画像を得るために、Event-by-Eventのリストデータを解析するプログラムを作成した。次に、ポジトロン放出核種の生成と減衰をモデル化する計算手法を確立した。開発した手法ではレイヤー毎の分布をベースにしながらスポット毎の時間構造を反映するハイブリッドモデルを採用した。これにより、計算量が多い事前計算部分と必要最低限のリアルタイム計算部分に分けることができ、陽子線照射中にリアルタイムで結果を出力することが可能になった。また、スキャニング照射では半減期が1秒以下の超短半減期核種の寄与が相対的に大きくなることが分かった。モンテカルロシミュレーションを用いて超短半減期核種の生成量を割り出し、ポジトロンのレンジ効果を含めたActivity分布を解析計算で求めるアルゴリズムを新たに開発した。今年度の研究成果については国際学会での発表を実施し、原著論文を執筆中である。
3年間の研究期間を通じて、陽子線照射によって患者体内に生成するポジトロン放出核種のActivity分布をリアルタイムで推定するPETシミュレーション及び患者へ投与された実線量を可視化する線量分布推定アルゴリズムの基礎原理を確立することができた。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(8 results)
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[Journal Article] Development of simple proton system with novel correction methods of proton scattering2018
Author(s)
M. Takabe, T. Masuda, M. Arimoto, J. Kataoka, K. Sueoka, T. Maruhashi, S. Tanaka, T. Nishio, T. Toshito, M. Kimura, T. Inaniwa
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Journal Title
Nucl. Instrum. Method.
Volume: /
Pages: 332-338
DOI
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Peer Reviewed
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