2016 Fiscal Year Annual Research Report
標的の非均質性と動きを考慮したロバストな陽子線スキャニング治療技術の開発
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16H05235
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
梅垣 菊男 北海道大学, 工学研究院, 教授 (40643193)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮本 直樹 北海道大学, 大学病院, 助教 (00552879)
高尾 聖心 北海道大学, 大学病院, 助教 (10614216)
清水 伸一 北海道大学, 医学研究科, 教授 (50463724)
松浦 妙子 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90590266)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 粒子線治療学 / 粒子線治療計画 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代のがん放射線治療を担うスキャニング照射方式を採用した陽子線治療システムを対象に、がん病巣の形状や性質に合わせて標的内3次元線量分布を自在にコントロールし、かつ位置決めや標的の動きに起因する誤差も考慮して正常組織への影響を最小化するロバストな治療最適化技術を開発している。
平成28年度は、治療室における透視画像装置を用いた場合の位置決め誤差、呼吸等で移動する動きの誤差等、種々の要因による腫瘍の位置誤差と、粒子線照射装置の持つビーム方向、平面方向の非等方な線量誤差を統計的な方法を用いて評価した。さらに、動く腫瘍に対して照射できる範囲を限定するゲート照射の効果を評価した。IMPT（強度変調陽子線治療）の考え方に基づき、各照射方向において非一様な線量分布を策定した場合の線量分布の形成方法を策定すると共に、生物学的な効果を考慮した生物線量付与の考え方を検討した。腫瘍の呼吸性移動の実測データに基づき、動く標的の分析を実施し、腫瘍近傍に埋め込んだマーカの位置に基づいた呼吸移動の数理モデルを開発した。上記の位置誤差、呼吸等で移動する動きの誤差の統計的評価に基づき、がん病巣と隣接臓器の線量分布変化を評価し、設定する空間的マージンとの関係を検討した。
本年度の研究により、将来の放射線治療の切り札として期待されているスキャニング方式の粒子線治療に対して、最も適切な治療計画を策定するための基礎的な研究結果が得られた。位置決め誤差、呼吸等で移動する動きの誤差等、種々の要因による位置の誤差と、粒子線照射装置の持つ非等方な線量誤差を可能な限り統計的に捉え、ロバストな最適化していく方法を検討できた。
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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
本研究課題に対する研究計画に対応する平成28年度の進捗状況を以下に要約するが、いずれも当初の年度研究計画に沿って順調に進展している。
位置決め誤差、呼吸等で移動する動きの誤差等、種々の要因による位置誤差と、粒子線照射装置の持つ非等方な線量誤差等を統計的に評価する方法を考案、実施している。IMPTの考え方をもとに非一様な線量分布策定の指針を検討し、当初は検討項目に明記していなかった生物学的効果を考慮した線量分布策定の考え方についても検討中である。また、動く標的の動きの数理モデルを考案し、実測データを用いて精度を評価中である。さらに、呼吸等で移動するがん病巣と隣接臓器の線量分布変化の評価方法を検討し、トレードオフスタディ実現に向けた方向性を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、平成26年3月に治療を開始した北海道大学病院陽子線治療センターを主な研究実施場所として、関連する北大病院医学物理室、工学研究院量子理工学部門、医学研究科放射線医学分野が協力し、医工連携体制で実施している。また、IMRT等の治療計画技術との連携を図るため、X線治療を担う北大病院放射線部とも連携して研究を推進している。今後もこれらの密接な連携を通じて課題を解決していくと共に、北大の陽子線治療装置の最大の特徴である、呼吸などによる標的の移動を計測してゲーティング照射する動体追跡装置を活用して研究を推進していく。
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