2020 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 – 2022-03-31
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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。
2020年度は、最適線量分布の実験的検証に向けて、単純形状ファントムを用いた最適化計算を実施した。計算では、実験での再現性の観点から、円筒状の水ファントムを用いた。皮下まで伸展した耳下腺がん症例を想定して、ファントム表面まで伸展した球形の腫瘍領域と口腔・咽頭粘膜に対応する管状領域を設定した。腫瘍線量と粘膜線量の比を最適化の指標とした。2019年度までに実施した頭部ファントムを用いた最適化計算と同様に、3～5回の繰返計算によって結果が収束し、最適化されたボーラスを用いることで腫瘍領域の線量分布が改善されることが示された。この計算により、ボーラスの3D形状データおよび最適化された線量分布の計算データを取得した。また、比較対象として、一様な厚さの補償フィルターを用いた場合の線量分布も取得した。合わせて、実験が十分に行えない事態を想定して、一部を高精細なシミュレーション計算によって代替するための計算機環境の整備と、実験を効率的に進めるための測定手法の検討も実施した。
今後、３Dプリンタを用いてこの補償フィルターを作成し、計算と同条件のファントムを用いた実測を行い、計算結果との比較検討を通して最適線量分布の実験的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
新型コロナウイルス感染拡大の影響により、2020年度に実施予定であった実験が一部しか実施できておらず、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。この影響により、研究期間を2021年度まで延長して実施することとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である2021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。新型コロナウイルス感染拡大の影響が継続して生じることを考慮して、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。最終的に結果をまとめて、論文等で公表する予定である。
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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、予定していた国内外の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、実験的研究を一部代替することを目的として、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追加整備に使用する計画である。
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Research Products
(1 results)
