Development of new radiobiological dose evaluation system based on the dose-delivery time in radiation therapy
| Project/Area Number |
19K17227
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
中野 永 新潟大学, 医歯学総合病院, 特任助教 (20839229)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 放射線治療 / 亜致死損傷回復 / モンテカルロシミュレーション / マイクロドジメトリモデル / 照射時間 / 数理モデル / 放射線生物 / 微分方程式 / マイクロドジメ トリモデル / 放射線生物学的線量 |
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| Outline of Research at the Start |
細胞の亜致死損傷回復は放射線による損傷からの回復能力であり、放射線が細胞に照射された直後から起こり始め、細胞生存率に大きく影響を及ぼすことが知られている。申請者はこの点に着目して、放射線治療における照射時間と細胞生存率の関係を明らかにし、照射時間の延長が細胞致死効果を低下させることを報告してきた。現在、細胞の亜致死損傷回復などの生物現象を考慮した線量評価システムは未だ存在しない。本研究では、これまでの成果を発展させ、細胞レベルにおける照射時間と亜致死損傷回復の関係を用いることにより、放射線治療計画装置の物理学的線量に照射時間という新たな因子を加味した生物学的線量評価を実現する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目的は、細胞の亜致死損傷回復といった生物現象を考慮した放射線治療における線量評価システムの開発である。本研究の目的を解決するため、これまでのモンテカルロシミュレーションと数理モデルを組み合わせる方法に加えて、常微分方程式 (ODE: ordinary differential equation) に基いた数理モデルを開発し、照射時間と細胞生存率・腫瘍体積への影響を評価した。また、ODEに基づく数理モデルを用いることで、放射線治療の物理的な線量指標から腫瘍の反応性などの放射線生物学的な計算を行うことが可能となると考えられる。2023年度は、本研究成果を複数の学会発表や論文を出版してきた。2024年度は、開発した数理モデルを別の腫瘍細胞へ応用し、照射時間と細胞生存率・腫瘍体積への影響を評価する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的を解決するために新たに開発した数理腫瘍モデルを用いた研究内容の論文を複数投稿できたため
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は現在投稿中の１編の論文の出版を目指すとともに、より堅牢で別の腫瘍細胞への応用可能な放射線生物学的モデル構築ののための研究を続行する予定である
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Report
(5 results)
Research Products
(70 results)
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[Journal Article] Radiobiological evaluation considering the treatment time with stereotactic radiosurgery for brain metastases2022
Author(s)
Hisashi Nakano, Takeshi Takizawa, Daisuke Kawahara, Satoshi Tanabe, Satoru Utsunomiya, Motoki Kaidu, Katsuya Maruyama, Shigekazu Takeuchi, Kiyoshi Onda, Masahiko Koizumi, Teiji Nishio and Hiroyuki Ishikawa
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Journal Title
BJR|Open
Volume: 4(1)
Issue: 1
Pages: 1-10
DOI
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Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Mathematical Model for Tumor Volume Calculation with Setup Error Using Single-Isocenter Stereotactic Radiotherapy2023
Author(s)
Hisashi Nakano, Takehiro Shiinoki, Satoshi Tanabe, Toshimichi Nakano, Takeshi Takizawa, Satoru Utsunomiya, Madoka Sakai, Shunpei Tanabe, Motoki Kaidu, Teiji Nishio, Hiroyuki Ishikawa
Organizer
第125回日本医学物理学会学術集会
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[Presentation] Effect of target positioning error on tumor control probability in stereotactic radiosurgery for metastatic brain tumors using the CyberKnife M62021
Author(s)
Takizawa T, Tanabe S, Nakano H, Utsunomiya S, Sakai M, Maruyama K, Takeuchi S, Nakano T, Ohta A, Kaidu M, Ishikawa H, Onda K
Organizer
AAPM 63st Annual Meeting and Exhibition, Virtual, USA
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宇都宮悟, 棚邊哲史, 中野永, 坂井まどか, 高橋春奈, 久島尚隆, 滝澤健司, 成田啓廣, 早川岳英, 山田巧, 坂井裕則, 金沢勉, 笠原敏文, 笹本龍太, 海津元樹, 和田真一, 青山英史
Organizer
日本放射線腫瘍学会第33回学術大会
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AAPM 61st Annual Meeting and Exhibition, San Antonio, USA
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