Effectiveness of dynamic adaptive proton therapy with computed tomography image guidance

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18J12886
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 守屋 駿佑 筑波大学, 人間総合科学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2020-03-31
• Keywords: 陽子線治療 / スキャニング / アダプティブ / 画像照合 / レンジ調整 / Deformable image registration / モンテカルロ / GPGPU

Outline of Annual Research Achievements

本研究では照射法や治療部位を問わず利用可能なCT画像を利用した３次元位置照合＋飛程調整（レンジアダプティブ）システムの設計・開発を行い、その有用性を示す。以前までに開発したパッシブ照射に対するシステムをスキャニング照射法に対応させるためにシステムの改良を行い、臨床データを利用して本システムの有用性を示す。
システムの改良として、スキャニング照射法による線量計算が可能な計算エンジン（Simplified Monte Carlo）を本システムに実装した。また、実装した計算エンジンは、本システム内で最適化されたレンジシフタ厚やスキャンパターンにパラメータを変更することが可能である。本研究では、レンジ最適化に加えて、スキャン領域の修正も行うため、複雑なスキャンパターンの最適化計算が必要である。スキャン範囲の最適化は、Deformable Image Registrationエンジンの実装を行い、日々の治療時の腫瘍構造を把握することで可能にする。昨年度までに実装された機能と合わせて、開発したシステムが期待通りに動作するか、臨床データを利用して動作確認を行った。
臨床データとして、3例の前立腺を用いて開発したシステムの動作確認を含めた有用性の検討を行った。本システムの有用性の評価では、従来の照合法である骨照合と腫瘍照合に比べて、腫瘍照合+レンジアダプティブを行った本システムを用いた手法の3つの方法における線量分布を計画時と比較する。線量分布の比較には、腫瘍（線量カバーと線量均一性）および周囲の正常臓器の線量指標を用いた評価を実施した。今後は、肺、肝臓、頭頸部症例などの周囲の正常臓器の体積変化や呼吸運動、治療期間中の著しい体型変化が知られている部位に関しても有用性を示すことが必要になる。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。