Establishment of dosimetry methods for high-precision particle therapy
| Project/Area Number |
22K15888
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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 | Fujita Health University |
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Principal Investigator |
安井 啓祐 藤田医科大学, 医療科学部, 講師 (50804514)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 陽子線 / 線量計測 / ガラス線量計 / 擾乱補正係数 / 治療計画 / 放射線治療 / 粒子線治療 / 寡分割照射 / 第三者評価 |
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| Outline of Research at the Start |
近年高精度放射線治療や高精度粒子線治療を中心に短期間かつ非侵襲的に放射線治療を行う寡分割照射が推進されている。寡分割照射では1回あたりの線量が大きいため精密な線量計測が求められるが、粒子線治療においては線量計測に関わる基本的な物理パラメータが十分に検討されておらず、吸収線量評価の正しさを保障する第三者評価も確立できていない。これらの現状から申請者はこれまで、線量計測精度を向上させるための研究を行ってきた。本研究では、シミュレーションと計測により以下の２点を達成することを目的とする。
１．高精度粒子線の線量計測基盤の確立：物理パラメータの解明
２．高精度粒子線に特化した第三者外部線量評価手法の確立
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は、陽子線に対する擾乱補正係数の算出と高精度粒子線照射場におけるガラス線量計の応答特性の解明、治療計画の不確かさの検証を行った。
１．モンテカルロシミュレーション（MC）コードとして、PHITSとGEANTを用いた。PHITSは輸送パラメータの精度検証をFano testにより行い２種類の電離箱の線質変換係数を算出した。GEANTを用いた検討では、十分なデータが取得されていない極小型電離箱に焦点を当て、擾乱補正係数の算出と個体差に対する検討を行った。これらの結果は国内外で学会発表を行い、英語論文を準備している。2023年度はPHITSを用い、臨床に近いSOBP条件での検証を行う。
２．ガラス線量計の応答特性については、基礎検討を応用し、高精度粒子線治療（Intensity Modulated Proton Therapy：IMPT）における応答特性を調査した。IMPTの複雑な線量分布に対してMCによりLETを算出し、ガラス線量計によるLETの変動を調べ、国内外の学会で発表した。またガラス線量計に経年劣化が見られたため、実験データを再取得する準備を進めている。また単純な条件での第三者評価の確立に向けてファントムを考案し、作成している。国内の複数施設から研究協力の承諾を得ており、2023年度中に多施設で第三者評価を実施できる見込みである。
３．超寡分割照射に向けて、治療計画の不確かさについても検討が必要であることが分かり、検討を開始した。機械学習を用いたCT画像再構成を治療計画に応用し、不確かさと被ばく線量の低減効果を検証することとした。2022年度はファントムを用いた検討を行い、結果を英語論文として投稿している。2023年度は臨床画像を用いた検討に着手する。
以上の3つのテーマを同時に進めており、進捗は順調である。
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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
擾乱補正係数算出のための環境整備とガラス線量計を用いた第三者評価のためのファントム作成が2022年度の研究計画であった。擾乱補正係数の算出については２つのモンテカルロコードを用いたシミュレーションが計画以上に進展し、英語論文の準備を進めることができている。第三者評価用ファントムについても設計が終わり、順調に作成している。
また関連するテーマとして治療計画を用いた検討にも着手できており、当初の計画以上に多くの成果が期待できる進展がみられている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は以下の３点を推進していく。
１．PHITSを用い臨床に近いSOBP条件での検証を行う。電離箱の種類として、これまでの知見が少ないSemiflex型、PinPoint型電離箱を用いた検討を行う。またPHITSの輸送パラメータによる影響を詳細に検討した検討も行われておらず、今後の検討課題とする。
２．ガラス線量計を用いた第三者評価については、単純条件用のファントムを作成し、多施設共同で線量精度の保証のための試験を実施する。また高精度粒子線治療向けの第三者評価システムの確立に向けて、モンテカルロシミュレーションを組み合わせた検討を推進する。
３．機械学習を用いたCT再構成について、画質の向上・被ばく線量の低減・治療計画における不確かさの低下、の３点の評価を行う。主に本研究の主題である粒子線を対象として行うが、光子線治療における治療計画の不確かさも評価する予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
