MRI-Linac用NonlinearCCC線量計算アルゴリズムの開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K15617
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 伊藤 謙吾 東北大学, 大学病院, 助手 (40705076)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: MRI-Linac / 高速線量計算 / CCC法 / 磁場

Outline of Annual Research Achievements

本研究では放射線診断装置のMRIと放射線治療装置Linacが融合したMRI-Linac（MRL）用の高速線量計算アルゴリズムを開発することを目的としている．MRLは治療直前の患者に最適な治療ビームを照射する適応放射線治療（ART）用に開発された装置である．ARTでは患者を治療寝台に寝かした状態で線量計算が実施される．そのため，計算時間の長時間化は患者苦痛の増加とスループットの低下につながる．現在のMRLではモンテカルロ法（MC法）が使用されているが，計算結果の取得には長い時間が必要とされ，ARTの実施においてボトルネックとなっている．GPUを用いた並列計算を用いることで計算時間の短縮化が図られているが，さらなる高速化を目指して高速線量計算アルゴリズムCollapased Cone Convolution法（CCC法）に改良を加えMRLに対応したアルゴリズム（CCCm法）を開発した．基準データ及びCCCm法に使用するカーネルの取得には，MCコード"EGS5"を使用した．EGS5を磁場中の粒子の輸送に適応させ，まずは精度検証を実施した．その後，CCCm法用のカーネルの作成及び計算アルゴリズムの開発に移った．CCC法はMC法と異なり計算量が予め決まっているためMC法に比べて短時間で計算結果を取得することができる．しかし，MC法を簡略化した計算法であり，計算精度は劣ってしまうという欠点もある．また，磁場の存在の有無という決定的に異なる状況下での計算となるため，従来から使用されているCCC法の不均質補正をそのままCCCm法に適用させるだけでは十分な補正ができなかった．これに対応すべく新に別の補正も導入することで計算精度の担保を図った．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初計画していたMRL用の高速線量計算アルゴリズムの開発（CCCm法）そのものは順調に進んでいる．投稿論文については，①MC法の精度検証に関する論文，②CCCm法に使用するカーネル導出に関する論文，③CCCm法の精度検証に関する論文，の計3編にわけて執筆する計画である．

Strategy for Future Research Activity

今後は主に論文執筆を実施する．これまでの編集者とのやり取りで欠落していたデータの導出及び臨床応用に向けて必要となるデータの取得を実施する．

Causes of Carryover

当初国際学会，国内学会への参加を予定していたが，新型コロナウイルス関連で中止やオンライン開催となったため，余剰金が生じた．次年度使用額については，英文校正費に充てる予定である．