四次元画像誘導放射線治療の高精度化のための新たな腫瘍未来位置予測モデルの開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K21102
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 椋本 宜学 京都大学, 医学研究科, 特定職員 (50736618)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 医学物理 / 動体追尾 / 四次元放射線治療 / 呼吸性移動対策 / 線量精度

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、難治性である肺癌、膵臓癌をはじめとする胸腹部腫瘍に対する放射線治療において問題となる、腫瘍の呼吸性移動による照射位置の不確定性を低減することを目標としている。近年、放射線を腫瘍のみに限局して照射する高精度放射線治療が広く臨床応用されるようになったが、胸腹部腫瘍においては腫瘍の呼吸性移動範囲を包含する照射法が一般的であり、照射位置の不確定性が問題となる。本研究は、呼吸性移動を有する胸腹部腫瘍に対する四次元画像誘導放射線治療の1つである動体追尾照射において、必須技術である腫瘍の未来位置予測に関して新たな予測モデルを開発し、四次元放射線治療のさらなる高精度化の実現に貢献する。
平成28年度は、前年度に得られた腫瘍の呼吸性移動の基礎データに基づき、当初の計画通り新たな腫瘍未来位置予測モデルの開発に着手し、次年度に予定されていた精度検証システムの構築も併せて実施した。開発した新たな腫瘍未来位置予測モデルが臨床的に有用かどうかを実証するためには、照射位置精度、線量精度の検証が可能なシステムを構築する必要がある。本年度は、新たに三次元高精度放射線治療を四次元化した動体追尾強度変調放射線治療における線量精度検証システムを開発した。本研究成果により、高精度に再現された患者固有の呼吸波が、三次元強度変調放射線治療の線量分布に及ぼす影響を定量的に明らかにし、四次元強度変調放射線治療による不確定性の低減が可能であることを明らかにした。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

前年度に得られた研究成果である腹壁および腫瘍の呼吸波のログファイルを用いた呼吸特徴量の基礎データを基に、新たな腫瘍の未来位置予測モデルの開発を行った。本年度はさらに次年度に予定されていた精度検証のためのシステム構築も行い、高精度に再現された患者固有の呼吸波が、三次元強度変調放射線治療の線量分布に及ぼす影響を定量的に明らかにし、四次元強度変調放射線治療による不確定性の低減が可能であることを明らかにした。四次元放射線治療の品質管理を高精度に実施可能なシステムの有用性が高く評価され、本研究成果がMedical Physicsに採択された。

Strategy for Future Research Activity

解析対象となる患者呼吸波の集積と解析、新たな腫瘍未来位置予測モデルの開発に関しては、今後も継続して実施する。次年度は当初の計画通り、開発された種々の新たな腫瘍未来位置予測モデルに対し、本年度に開発した精度検証システムを用いて精度検証を実施する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Development of a four-axis moving phantom for patient-specific QA of surrogate signal-based tracking IMRT. (2016)
  • Author(s): N. Mukumoto, M. Nakamura, M. Yamada, K. Takahashi, M. Akimoto, Y. Miyabe, K. Yokota, S. Kaneko, A. Nakamura, S. Itasaka, Y. Matsuo, T. Mizowaki, M. Kokubo, M. Hiraoka.
  • Journal Title: Medical Physics Volume: 43 Pages: 6364-6374
  • DOI: 10.1118/1.4966130
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant