| Project/Area Number |
20K08151
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | Kanagawa Cancer Center Research Institute |
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Principal Investigator |
草野 陽介 地方独立行政法人神奈川県立病院機構神奈川県立がんセンター(臨床研究所), その他部局等, その他 (40619665)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 膵臓がん / coverage / 消化管ガス / 腫瘍の位置変化 / 患者位置決めソフトウェア / robust planning / 患者位置決め / 粒子線治療 / 線量分布 / In-Room CT / 医学物理 |
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| Outline of Research at the Start |
粒子線は腫瘍へ線量を集中的に付与できる。その反面、飛程がずれると腫瘍線量が低下し、正常臓器にダメージを与える可能性がある。一般的に患者位置決めは骨照合で実施され、腫瘍や正常臓器の位置は考慮されていない。つまり、骨では合っていても腫瘍や正常臓器の位置がずれている可能性があり、腫瘍線量の低下や想定を超える線量が正常臓器へ付与される可能性がある。本研究では治療時のCT画像を使い、①腫瘍と正常臓器の位置変化を解析する。（基礎データ取得）最終的に、②線量分布を指標とした患者位置決めシステムを構築する。これにより、治療時の状態に最も適した照射位置が決定でき、治療成績の向上、正常臓器の障害低減が期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
粒子線は鋭いピーク状の線量分布を形成する放射線であり、正常臓器への線量を低く抑え、腫瘍へ線量を集中的に付与できる。その反面、体格変化や消化管ガスの有無などによる飛程変化、腫瘍や正常臓器の位置変化などにより腫瘍線量が低下し、周辺の正常臓器にダメージを与える可能性がある。本研究ではこれらの課題を解決し、治療成績の向上を目指している。
2021年度はこれまでに蓄積した基礎データをもとに論文を投稿し、2022年8月に受理・公開された。消化管ガスの位置や量は、治療当日（照射中）や治療期間中に変化するため、消化管ガスに対して堅牢な治療計画を立案する必要がある。本論文では、炭素線治療における線量分布の変化要因（体格変化、消化管ガス、腫瘍位置変化）を明らかにするとともに、消化管ガスに対して堅牢な治療計画の立案手法を提案・実証した。本件は学術研究助成基金助成金を使用した成果の1つであり、膵臓がん炭素線治療の治療成績の向上に貢献できると考えている。
2022年度は前述の論文投稿に加え、基礎データの解析、患者位置決めソフトウェアの不具合と機能の改修（本改修のため研究期間を1年延長）を行った。基礎データの解析（本研究の評価基準）では、骨合わせと腫瘍合わせでのTarget coverageの比較評価を行った。この結果と2021年度に実施した「腫瘍位置変化に関する評価」の結果を、第35回日本放射線腫瘍学会（2022年11月）で報告した。その後、2023年2月より改修後のソフトウェアを使用して、「線量分布をベースとしたアダプティブ患者位置決め」の評価を再開した。
2023年度上期は膵臓がんおよび前立腺がんの基礎データを用いて「線量分布をベースとしたアダプティブ患者位置決め」の評価を行った。そして、2022年度までに得られた結果と合わせ論文を作成した。本研究成果を2024年度中に論文として報告する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、1報目の論文投稿時に統計データ数の不足を指摘されたため基礎データを追加した。そして、患者位置決めソフトウェアの不具合改修が必要となったため研究期間を延長した（～2024年3月）。さらに、ソフトウェア構築においてコロナ蔓延の影響を受け研究期間を1年延長した（～2025年3月）。
2020年度は、１）基礎データの取得、２）患者位置決めソフトウェアの基本設計を行った。基礎データの取得では対象を膵臓がん（患者10名）とし、腫瘍の位置変化、腫瘍の線量評価（coverage評価）、正常臓器の線量評価を行った。その結果、膵臓がんの炭素線治療では消化管ガスの影響が無視できないことが処理過程で判明し、消化管ガスの位置と量の変化に堅牢な治療計画立案法を考案・実証し、論文を投稿した。そして、患者位置決めソフトウェア基本設計書をまとめた。
2021年度は、基礎データの取得および患者位置決めソフトウェアの製作を行った。2020年度に投稿した論文で統計データ数の不足を指摘されたため、膵臓の基礎データを追加し論文を再投稿した。さらに、前立腺（患者10名）の基礎データを処理した。並行して、2020年度に作成した「患者位置決めソフトウェア基本設計書」をもとにソフトウェアを製作した。2022年4月に計算環境の整備が完了した。
2022年度は、投稿中の論文に対する対応、基礎データの解析、ソフトウェアの不具合と機能改修を行った。投稿中の論文は2022年8月に受理・公開された。基礎データの解析結果（腫瘍位置変化、骨・腫瘍合わせ）を、第35回日本放射線腫瘍学会（2022年11月）で報告した。
2023年度は、膵臓がんの症例数を20名まで増やし「線量分布をベースとしたアダプティブ患者位置決め」の評価を実施した。そして、これまでの結果とあわせ論文を作成した。2024年度中にその成果を論文として報告する。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までに膵臓がん（患者20名）および前立腺がん（患者10名）の基礎データを取得した。そして、患者位置決めソフトウェアの実証実験を行うための計算環境を整えた。基礎データの取得時に確立した「膵臓がんの炭素線治療における消化管ガスの影響と治療計画立案法」に関する論文は、2022年8月に受理・公開された。本論文は学術研究助成基金助成金を使用した成果の1つであり、膵臓がん炭素線治療の治療成績の向上に貢献できると考えている。そして、これまでに得られた基礎データの解析結果（腫瘍位置変化、骨・腫瘍合わせ）を、第35回日本放射線腫瘍学会（2022年11月）で報告した。そして、改修後の患者位置決めソフトウェアを使って「線量分布をベースとしたアダプティブ患者位置決め」の評価を実施し、得られた結果を他の手法（3D-2D骨照合およびtarget matching）と比較検証した。1報目の論文投稿時の指摘対応（データの追加）とソフトウェア改修、コロナ蔓延による研究活動制限により研究は2年遅れている。しかし、研究内容は当初の研究計画に沿って進められており、良い結果が得られている。得られた結果をもとに、2024年度中に2報目の論文として患者位置決めソフトウェアについての論文が受理・公開されることを目標とする。最終的に、治療システムとは切り離した状態となるが臨床現場に設置し、ルーチン作業での運用が可能か評価する。
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