2019 Fiscal Year Research-status Report
最適線量分布を実現するBNCT用補償フィルター設計手法
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17K17838
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高田 卓志 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (60444478)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | BNCT / 治療計画 / 補償フィルター / ボーラス / 最適化 / 3Dプリンタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
熱外中性子を用いたホウ素中性子捕捉療法（BNCT）では、中性子の体内での熱化を利用することで、熱中性子を深部まで到達させることが可能である。一方で、熱中性子束の体内でのビルドアップや減衰のため、浅部の病巣に対する線量不足や、深部方向に分布した病変に対する大きな線量勾配が生じる場合があり、補償フィルターを用いた線量分布の改善が図られている。本研究では、患者毎に線量分布を最適化したBNCTを実現することを目指して、個々の患者の病変の位置と形状に合わせて補償フィルターを設計・作製する手法を開発することを目的としている。2019年度は以下の項目を実施した。
(1) フィルター形状最適化計算速度の更なる向上：2017～2018年度にかけて実装整備した最適化計算手法について、線量計算の高精細化と最適化パラメータの増加を可能とするため、計算速度の更なる向上を試みた。アルゴリズムの調整とハードウェア環境の増強により、高精細な線量計算を行った場合においても、合理的な計算時間を保ったまま、最適化計算が可能となった。また、最適化パラメータ数が2倍以上となった場合にも対応可能となった。
(2)補償フィルター位置決め手法に関する検討：補償フィルターを患部の指定した位置にクロスラインレーザー等を用いて正確に設置するためのアプリケーションコードを作成した。これにより、補償フィルターの3Dデータ上に位置決め用のケガキ線を追加することが可能となった。
(3)最適線量分布の実験的検証：補償フィルターを用いた場合の線量分布測定のための予備実験を実施した。最適化計算において想定される厚さ10mm程度の補償フィルターを用いて、照射条件等を決定するための予備データを得た。今後、実際に作成した補償フィルターを用いて、最適線量分布の実験的検証および高精細な線量計算コードを用いた相互比較による検証を実施する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
補償フィルター形状の最適化計算において想定よりも多大な計算時間を要することが判明し、計算機環境の改善と計算コードの大幅な改良が必要であった。また、実験設備の不具合のため、2019年度に実施予定であった実験研究が一部しか実施できていない。これらの理由から、特に補償フィルターを用いた際の最適線量分布の実験的検証において、当初計画よりも遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は、補償フィルターを使用した際の最適線量分布の実験的な検証を実施する予定である。現在、実験設備の不具合は解消されており、実験実施が可能な状況にあるが、設備利用可能期間等を考慮して、実験の一部を高精細なシミュレーション計算により代替することを含めて検討している。
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| Causes of Carryover |
（理由）実験研究が一部しか実施できていないことから、補償フィルター作成のための原材料の購入量が想定していたよりも少なくなったこと、また、予定していた国際学会等への参加ができなかったことが主な理由である。
（使用計画）繰り越した研究費は、3Dプリンタを用いたフィルター作成のための原材料の購入、および、フィルター作成の外注費として、また、実験的研究の代替として高精細なシミュレーション計算を行うための計算機環境の整備に使用する計画である。
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