強度変調型重粒子線治療の最適化に向けた治療計画技術の開発

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K10014
• Research Institution: Tokyo Women's Medical University
• Principal Investigator: 寅松 千枝 東京女子医科大学, 医学部, 助教 (90421825)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 粒子線治療 / スキャニング照射 / ビーム角度 / 最適化 / ロバスト解析

Outline of Annual Research Achievements

粒子線治療のスキャニング照射技術は加速器から送られてきたペンシルビームを電磁石を用いてビームの方向を変え、ターゲット（癌の病巣）を三次元的に塗り潰していくように照射する技術である。従来の散乱体を用いる方式と比較して、腫瘍の線量集中制を高めながら、正常組織への線量を現象させることができる照射方法とされている。しかし、その一方で、ブラッグピークを有する粒子ビームは、体内の不均質性の影響からセットアップや体動（呼吸性移動など）による線量分布への影響を受けやすく、特に、炭素線のほうに細いペンシルビームでは、少しの位置誤差により線量分布は大きな影響を受ける。
本研究では、ビーム角度の最適化を行うことで体内不均質性の影響を受けにくいビーム配置で治療計画を立案し、ロバストネス（堅牢性）の高い治療を行う事を目指した。これまでに、粒子線ビーム経路上においてビーム方向と垂直な方向への体内不均質性が線量分布へ与える影響を定量的に評価するための指標であるHeterogeneity Indexを導入し、頭頸部癌患者のCT画像データから最適なビーム配置を決定するという手法の開発を行った。本研究で作成したビーム角度の最適化手法の評価としては、過去に粒子線ペンシルビームスキャニング照射による治療を受けた10名の実患者の画像データを用いることで検証した。その結果、本最適化手法の効果を実証することができている。一部のロバスト最適化を行う最新の治療計画装置等を購入・コミッショニングしなくとも、本研究にて開発した手法を用いることでどの施設でも簡単にビーム配置の最適化を行うことが可能である。本研究は投稿論文としてpublishされている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究期間中に研究代表者の所属が変更となり、それに伴って研究設備等の移設に時間を要した。そのため、当初の計画よりやや遅延が生じた。

Strategy for Future Research Activity

今後は、本研究のこれまでの成果の実用化に向けて計算速度が上がるようにプログラムの最適化を行う予定である。そして、治療計画装置に組み込めるよう、プラグインの開発を行う予定である。

Causes of Carryover

本研究期間中に研究代表者の所属が変更となり、それに伴い、当初の毛核より遅延が生じることになった。現在、これまでの成果の実用化と改良を進めており、次年度使用額は、国際学会にて研究発表・情報収集を予定しており、論文投稿費用・旅費に使用する計画である。