2018 Fiscal Year Research-status Report
陽子線治療における部位別正常組織有害事象発生確率パラメータの決定
| Project/Area Number |
17K15815
|
|---|
| Research Institution | National Cancer Center Japan |
|---|
Principal Investigator |
馬場 大海 国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 医学物理士 (70763572)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 生物線量計算 / モンテカルロ法 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では体内の位置によって変化する陽子線の生物学的効果を考慮した線量評価を行い、線量情報と臨床データから正常組織別の有害事象発生確率モデルのパラメータを決定する。平成30年度は解析したRBEと精度検証した吸収線量計算システムを組み合わせた生物線量計算システムの構築及び検証、臨床例のレトロスペクティブ解析を予定していた。そのため、生物線量計算システムの開発、さらに生物線量のレトロスペクティブ解析に先立ち、吸収線量アルゴリズム間の違いを把握するため過去症例におけるモンテカルロ法（MCA）吸収線量のレトロスペクティブ解析を実施した。
生物線量計算システムの開発に関して、システムのハードウェア及びソフトウェアの改修が必要であることが判明し、当初の想定より時間を要している。現在、生物線量が計算可能になるようにシステムのアップデート及び新規機能開発を実施している。
また、MCA吸収線量のレトロスペクティブ解析に関して、今回解析を予定している過去症例に用いられていた吸収線量計算はすべてペンシルビームアルゴリズム（PBA）にて実施されているが、MCAで計算することでより精度の高い計算が可能になり従来とは異なる吸収線量が得られる。そのため、今回開発する生物線量計算システムを用いたレトロスペクティブ解析に先立ち、線量計算アルゴリズム間の吸収線量の違いと有害事象に相関が見られるか把握しておくことも重要となる。そこで、５部位（前立腺、肝臓、鼻腔、肺、食道）、各10症例の計50症例にてPBAとMCA線量の比較を行った結果、肺症例の腫瘍内平均線量は過大評価されており、また鼻腔症例における脳幹、肺、食道症例における脊髄の最大線量は±10%程度の違いが見られた。空気、骨、軟部組織など様々な物質が混在する不均質領域が支配的な肺、鼻腔、食道において、大きな線量変化が生じることが示唆された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成30年度は、解析したRBEと精度検証した吸収線量計算システムを組み合わせた生物線量計算システム構築を予定していたが、システムのハードウェア及びソフトウェアの改修が必要であることが判明し、当初の想定より時間を要している。生物線量計算を行うためにRBEモデルの実装を行うが、モデルの関数として線エネルギー付与（LET）を計算する必要があり、計算可能なソフトウェアの改修を行っている。また、生物線量計算結果の表示機能、さらに本研究で予定しているレトロスペクティブ解析のために複数患者のDVH情報を自動解析し出力する機能を追加機能としてソフトウェアに組み込む。それに併せて、吸収線量、LET、粒子数等を並列で計算する必要があるため、計算に耐え得るハードウェアの更新も実施している。31年度初旬の開発完了を目指している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の方針としては、追加機能を含むソフトウェアのアップデートを行い生物線量計算システムを構築する。さらにシステムの精度検証を実施し、その後、過去患者の有害事象情報及び治療計画情報を用いたレトロスペクティブ解析を実施する予定である。
|
| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由として、計算システム構築の進捗が遅れから、購入を予定していたハードウェアを未購入であることが挙げられる。
今後、生物線量計算システム構築に伴うハードウェアの購入、さらにシステムの計算線量精度検証として細胞実験を予定しており、細胞に対するX線照射、陽子線照射を行なうため、細胞株、それらを培養する培地や細胞培養プラスチック器具、ガラス器具が必要であり、それらを購入予定である。また、得られた研究成果等は国内学会（日本放射線腫瘍学会、医学物理学会等）、国際学会（米国放射線腫瘍学会、米国医学物理学会等）で随時発表し、学会誌等に発表する予定であり、それらにかかる交通費や論文校正費等が必要である。
|
