2015 Fiscal Year Research-status Report
呼吸同期型陽子線スポットスキャニング照射法の開発と標準化に関する研究
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15K08705
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| Research Institution | Fujita Health University |
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Principal Investigator |
林 直樹 藤田保健衛生大学, 保健学研究科, 准教授 (00549884)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 陽子線治療 / 呼吸性移動 / スポットスキャニング / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、呼吸性移動を伴う疾患に対するスポットスキャニング式陽子線治療において、呼吸位相認識装置を統合させた照射を実現するために、照射方法とその線量分布のシミュレーション、システムの構築および物理検証を行ってその実用性を検証することである。3カ年の研究期間のうち、起訴データ収集のための期間(研究期間A)と実現を踏まえた応用研究期間(研究期間B)とにわけ、
研究初年度は研究期間Aとしてシミュレーションをベースとした基礎研究を行った。具体的に実施した項目は2点である。1点目は、呼吸性移動を伴う照射の物理的影響を調査するために、任意の呼吸性移動を設定できる自作のプログラムソフトを構築し、典型的な呼吸性移動を入力してシミュレーションを実施した。自作プログラムソフトでは、任意の深さでの線量を推定することも可能である。2点目として、過去の研究テーマまでに実施してきた陽子線治療における評価点線量を規定するためのモニタユニットの独立計算の実現について、新しい呼吸同期型スポットスキャニング照射に対応するために自作ソフトの高精度化させた。これらの研究は、名古屋陽子線治療センターとの共同研究契約をすることによって実現することができた。また、今回のシミュレーションと独立検証研究のデータを元に、現状の問題点と実用化へ向けた改善点を洗い出し、2年目の研究期間で実施予定の研究の基盤を形成することができた。
研究初年度の研究成果発表としては、米国医学物理学会での発表3編、日本医学物理学会での発表1編、日本放射線技術学会での発表1件であり、現在1編の論文を投稿し、査読中である。
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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、呼吸性移動を考慮したスポットスキャニング陽子線治療の実現に向けた研究であり、3カ年計画を立案している。初年度はシミュレーションベースの基礎研究によって実現にむけた具体的なデータを取得することを目標としている。
初年度の研究実績として、シミュレーションが可能な自作ソフトの構築とその精度検証を実施した。また、想定される呼吸信号を入力して具体的な線量分布シミュレーションを行った。精度検証の結果、任意深さ面における平面線量分布については許容できる精度で実測線量と一致していたが、深さ方向に対する平面線量分布に関しては許容できる精度には至っていなかった。
一方で、並行して評価点線量を推定するための独立モニタユニット検証プログラムの精度向上を図った。以前では矩形照射野のみで計算可能だったものを不整形照射野に対する線量推定を行えるように改良を行った。多次元計算式を用いて補正計算を行う方法は、今までに例がなく画期的なものであると考えられる。
初年度の研究期間において、線量分布シミュレーションに関しては深さ方向に対する線量計算の精度が至っていないため、データの基盤形成に不足がある部分があるが、独立モニタユニット検証のための自作プログラムによって評価点線量の推定を行うことができるようになった。これは研究期間Aの目的の概ねを実行しており、実現に向けデータの基盤は形成可能な体制となった。よって、概ね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度の研究期間の間に、呼吸性移動を考慮した線量分布計算ソフトウェアの開発、評価点線量の推定を行うプログラムの開発を行うことができた。これらによって、呼吸性移動を考慮したスポットスキャニング照射のシミュレーションベースのデータ形成の基盤を作ることができた。今後は、線量分布計算ソフトウェアの深さ方向の計算精度の向上と実用化に向けたファントムなどの製作に取り掛かり、スムースに研究期間Bへ移行できるように体制を整える予定である。
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| Causes of Carryover |
シミュレーションベースの研究において、線量分布計算の深さ方向の推定がやや精度が低いことが考えられるため、具体的なファントム作成や照射ヘッド部分への挿入装置のデザインを先送りにした。研究期間Aは1年で完了ではなく、シミュレーションベースの研究におけるデータ引用の結果次第では複数年度に至ることを記述している。シミュレーションベースの推定結果が明確になって以後に、ファントム作成や照射ヘッド部分への挿入装置の発注を行う予定である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
2016年度の中盤までにシミュレーションにより詳細な推定データを算出し、研究期間Aにおける基礎データを全て整え、共同研究施設との検討を経たのちにファントム作成や照射ヘッド部分への挿入装置の発注を行う予定である。
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