2018 Fiscal Year Annual Research Report
BNCT照射中の患者の動きに追従してリアルタイム線量評価を行うシステムの開発
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16H05236
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
熊田 博明 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (30354913)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高田 健太 筑波大学, 医学医療系, 助教 (10640782)
粟飯原 輝人 大阪医科大学, 医学部, 特別職務担当教員(専門教授) (30268619)
照沼 利之 筑波大学, 医学医療系, 助手 (40361349)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 放射線治療技術学 / ホウ素中性子捕捉療法 / 患者位置合わせ / 治療計画 / モーションキャプチャー / モンテカルロ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、モーションキャプチャー技術を応用したBNCT用の患者位置合わせと治療計画システムとの連携によってBNCT照射制御の高度化、高精度化を目指している。平成28年度までの研究によって複数のカメラを用いて照射室内の患者の位置をリアルタイムで検出する手法の基盤技術を開発した。この開発した患者位置検出装置のプロトタイプを筑波大学のBNCT用治療施設（iBNCT）の照射室内に設置した。患者を固定する技術に関する特許出願も行った。平成29年度までに照射室内に設置した15台のカメラを用いて患者の位置を検出するための検証試験を実施した。この検証試験から、同装置で患者上の各点の座標検出精度は、±5㎜以内であることを確認した。この精度は、BNCTの位置合わせに求められる精度：±10mm以内を十分満たすことを確認し、技術をBNCTの患者の位置合わせに適用できることを確認した。
治療計画システム（開発コード：ツクバプラン）に関する研究では、平成29年度までに同システムで立案した治療計画上の患者の位置座標情報を出力するための規格：DICOM-RTフォーマットを作成した。平成30年度には、患者位置検出装置によって計測した患者上の各点（眼、鼻尖、外眼角、及び、マーカーなど）の位置座標をツクバプランに取り込んで、ツクバプラン上の仮想空間上のビーム孔に対する患者モデルの位置関係を実際の治療現場の条件に再現する機能を開発して実装した。
この研究開発で発明した技術を平成30年11月27日に特許出願した。また、本研究成果をBNCTの国際学会であるICNCT18 （台湾、11月）や日本医学物理学会第116回街区術大会（盛岡、9月）で発表を行った。
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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
当初計画では、平成29年度までに患者の位置変動をリアルタイムで検出する技術を開発し、性能検証を実施する計画であり、こちらはほぼ達成した。また治療計画システム（ツクバプラン）側の開発においても、平成30年度までに患者位置検出装置から得られた位置情報を取り込んで、システム上で照射条件を再現する機能を実装した。ここまでの研究開発は当初の研究計画通り進められている。また、これまでに本研究で得られた成果（発明）に関する特許を2件出願できており、また、国内外の関連する学会で成果発表も実施できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度までにBNCT照射室内の患者上の各点の座標をリアルタイムで計測する装置の基盤技術を構築した。また、治療計画システムに関しても患者の位置情報を取り込んで、照射条件を再現する機能を実装した。これらを踏まえて平成31年度は、まず、ツクバプランに実装した患者の位置条件を再現する機能の性能検証を行う。患者上の複数の計測点に基づいて仮想空間上の患者の位置条件を再現するため、精度良く再現できる場合とそうでない場合が生じると想定される。再現精度が担保されない場合は、位置条件の再現アルゴリズムの修正、高度化を行う。また、再現した位置条件に対して短時間でモンテカルロ線量計算を行うことが必要である。この課題を解決する手法として、最新のメニーコア・プロセッサであるXeon Phi による並列計算を試みる。筑波大学が所有するXeon Phiベースの超並列計算環境： “Oakforest PACS（OFP）”を活用する技術を構築し、ツクバプランから半自動的にこのOFPに計算を投入できるアルゴリズムを構築する。これらの研究により、患者の位置計測から仮想空間上の患者の位置条件を再現して線量計算を行う、という一連のシステムのプロトタイプを構築する。
平成31年度は本研究の最終年度であるため、これらの研究成果をまとめ、関連する国内外の学会で研究成果を発表するとともに、論文化を目指す。また、可能であれば平成31年度内に3本目の特許の出願を目指す。
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Research Products
(10 results)
