2020 Fiscal Year Research-status Report
膵癌の粒子線治療のための革新的な治療計画最適化アルゴリズムの開発
| Project/Area Number |
19K08232
|
|---|
| Research Institution | Nagoya City University |
|---|
Principal Investigator |
歳藤 利行 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 研究員 (30377965)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 陽子線治療 / スキャニング照射 / 膵癌 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は前年度に引き続いて最適化アルゴリズムの開発を行った。特に動的なビーム照射の時間構造と標的の動きの相互干渉の効果、いわゆるインタープレイ効果を考慮して線量分布を最適化する部分の開発に取り組んだ。標的は均一な構造をもった水ファントムとした。最適化アルゴリズムとしては準ニュートン法の一種であるBFGS法を採用し、C++言語によるコンピュータプログラムとして実装した。開発に着手して始めて分かったことであるが、スポットの重みを逐次的に最適化をしていく過程において、わずかな時間の変化が線量分布に飛躍的な変化を及ぼし、最適化計算が収束しないという事態に陥ることが判明した。また、その過程において静的な場合と比較して計算量も膨大となることがわかり計算アルゴリズムの見直しが迫られた。必要な計算の大部分が行列計算に帰着できることに着目し、グラフィックス プロセッシング ユニット(GPU)を使った並列計算によって解決を図ることとした。収束しないことに関しては、時間構造は初期値のまま変化しないと仮定し、スポットの重みだけを変化させる最適化を行うことにした。これにより線量計算の忠実性が犠牲となるが、最終的に呼吸性移動に対してロバストな最適化を実現するためには支障とならないと判断した。この手法の是非については次のステップで明らかになるものであるが、少なくともGPU化により数10倍程度の高速化が達成されたことと合わせて、研究を進める見通しが立った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計算時間が懸念されていたが、グラフィックス プロセッシング ユニット(GPU)の導入により高速計算の見通しが立ったから。
|
| Strategy for Future Research Activity |
名古屋陽子線治療センターにおける過去の膵癌の治療データの分析をすすめ、本研究で開発した手法の有効性を検証する。
また、本研究に関連して粒子線治療における呼吸移動対策と適応放射線治療に関する調査研究に参加し、国際共同研究としてすすめることとした。
|
| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染拡大のため学会発表を複数回見合わせたから。
|
