2017 Fiscal Year Annual Research Report

Research and Development of Helium and Proton Hybrid Beam Therapy

Research Project

Project/Area Number	15H04768
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	白土博樹北海道大学, 医学研究院, 教授 (20187537)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	高尾聖心北海道大学, 大学病院, 助教 (10614216) 梅垣菊男北海道大学, 工学研究院, 教授 (40643193) 清水伸一北海道大学, 医学研究院, 教授 (50463724) 鬼丸力也北海道大学, 大学病院, 助教 (80374461) 松浦妙子北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90590266)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords	医学物理 / 動体追跡放射線治療 / 画像誘導放射線治療 / ヘリウム線治療 / 陽子線治療 / NTCP
Outline of Annual Research Achievements	ヘリウム・陽子線ハイブリッド治療装置に関する必要な開発要素を詳細に検討し、既存の粒子線治療装置との違いを明確にし、特許化を進めた。２軸のＸ線透視装置からの複数金マーカー位置データに基づく軌道予測能力を高め、動体追跡の精度向上に資する研究を進めた。インシリコ・サロゲートマーカーの研究に関して大きな進展があり、晩期障害に関する旧来のX 線治療と粒子線治療の正常組織障害のリスク(Normal Tissue Complication Probability, NTCP)の比較に資するモデル開発研究を行い、世界で初めてデルタ法を用いてΔNTCPの誤差範囲を加えた評価が可能なΔNTCPの計算モデルを完成した。これにより、北海道大学での過去の研究をもとに、肝がんへの陽子線治療とX線治療との比較を行った。その結果、ΔNTCPの差が明らかであるのは腫瘍サイズが６ｃｍ以上の場合であることが、誤差範囲を考慮に入れたうえで示された。これを、国際シンポジウムで発表したのち、pe論文化した(Kobashi K, et al. JRR 2018)。さらに、同モデルを実際の臨床で活用するために、タイのChulalongkorn大学病院との共同研究を行い、同大学での肝癌180例への放射線治療データをもとに、NTCP modelのパラメーターの決定を行った。肝臓の基盤となる肝機能が大きく関与することを示し、米国の国際学会での発表を予定している。この研究により、ヘリウム線治療を行った場合には、陽子線治療よりもさらに線量分布が優れていることから、X線治療との比較で、ΔNTCPはさらに広がることが論理的に示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason ハイブリッド粒子線治療装置に関して、国際的な特許化を目指しており、弁理士とのやり取りを行い、これが順調に進んでいる。また、複数マーカーを利用した体内腫瘍位置の把握の研究が、進んだ。どの粒子線治療を選択すべきかを客観的に判断するインシリコ・バイオマーカーであるΔNTCPに関しては、従来はΔNTCPの誤差範囲に関する計算がされていなかったが、デルタ法を用いて世界で初めてこれを可能とし、論文が国際誌に掲載された。さらに、肝がんへの放射線治療を行っているタイのChulalongkorn大学病院と共同し、肝癌180例への放射線治療データを活用することで、このモデルのパラメーターを決定することが可能となった。
Strategy for Future Research Activity	ハイブリッド粒子線治療装置に関して、知財を確保したうえで、研究を進める。複数マーカーを利用した体内腫瘍位置の把握の研究をさらに進め、動体追跡の精度向上をはかる。インシリコ・バイオマーカーであるΔNTCPに関して誤差範囲を加えたモデルを活用し、放射線治療の最適化に向けた研究をさらに加速する。RBEの異なる線質による生物作用の予測に関する研究を進め、治療計画装置に組み込むための理論的考察をもとに、今後の放射線治療の正確な選択を可能にするための研究を推進する。