放射線治療における不均質補正の第三者評価システムの開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K17269
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 中尾 稔 広島大学, 医系科学研究科(医), 特任助教 (50726601)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 医学物理学 / 放射線治療 / CT値校正 / 不均質補正 / 第三者評価

Outline of Annual Research Achievements

放射線治療システムを形成する各種装置について, 治療品質の妥当性を第三者的に評価し, 放射線治療技術の均てん化を目指すことが重要である. これまで放射線治療用加速器の出力線量測定や, 人体模擬ファントムを使用した総合試験はすでに第三者評価方法として確立されており, 放射線治療品質の評価方法として運用されている. しかし, 体内の不均質補正に絞って第三者評価を実施した報告はなく, 調査方法が確立されれば総合試験では判別できない潜在的なエラーを検出できる可能性がある.
体内の不均質補正を行う場合, 通常は10種類程度の組織等価物質を挿入したファントムをCT撮影し, そのCT値と組織等価物質の物理密度と電子密度を使用してCT値校正関数を作成し, 放射線治療計画装置に登録する. 本研究では, 実際に多数の組織等価物質を撮影する方法ではなく, ２種類の異なる材質のCT値から理論的なCT値校正関数を作成する調査方法を開発した.
まず, 第三者評価判定に必要な許容値を設定した. 次に, 調査方法を開発するため, 複数の放射線治療施設の協力を得て, 市販のCT画像評価用ファントムを各施設が所有するCT装置で撮影し, 取得したCT画像を用いて理論的なCT値を計算する方法を確立した. また, 調査に必要なファントムの材質・形状について検討し, 実際に郵送可能な試作用ファントムを製作した. 製作したファントムを用いて, 各放射線治療施設のCT装置で撮影し, 理論的なCT値校正関数を作成した. そして, 理論的なCT値校正関数と各施設の放射線治療計画装置に登録されたCT値校正関数とを比較し, 調査の妥当性を検討した.
第三者評価判定に必要な各臓器タイプに対する許容値の設定, 試作用ファントムの開発から調査手法の確立までの研究成果を英語論文として発表した.

Current Status of Research Progress

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

Reason

初年度の研究計画として調査方法の確立を目標に上げていたが, 調査に必要な許容値の設定や放射線治療施設への協力依頼を事前に行っていたため, 調査方法の確立から英語論文作成までの過程を円滑に行うことができた.

Strategy for Future Research Activity

当初に設定した研究計画の通り, 初年度において調査方法の確立し, 英語論文発表によって調査方法の妥当性を示すことができた. 試作用ファントム開発の過程で得られた知見を基に今後改良したファントムを製作し, 放射線治療計画装置における不均質補正の第三者評価活動を全国へ展開していく予定である.

Causes of Carryover

初年度は研究を推進するための研究環境整備や, 試作用ファントムの製作, 英語論文のオープンアクセス化するための費用として研究費を使用した. 学会発表用の費用として考えていた費用を, オープンアクセス掲載料として使用した結果, その差額が次年度使用額として生じた. 初年度の差額によって生じた次年度使用額と当該年度分を合わせ, 改良型ファントムの製作や学会発表の費用, 英語論文の校正費用, 研究環境整備として使用する予定である.

Research Products

• [Journal Article] Development of a CT number calibration audit phantom in photon radiation therapy: A pilot study (2020)
  • Author(s): Minoru Nakao, Shuichi Ozawa, Hideharu Miura, Kiyoshi Yamada, Kosaku Habara, Masahiro Hayata, Hayate Kusaba, Daisuke Kawahara, Kentaro Miki, Takeo Nakashima, Yusuke Ochi, Shintaro Tsuda, Mineaki Seido, Yoshiharu Morimoto, Atsushi Kawakubo, Hiroshige Nozaki, Yasushi Nagata
  • Journal Title: Medical Physics Volume: 47 Pages: 1509～1522
  • DOI: 10.1002/mp.14077
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tolerance levels of mass density for CT number calibration in photon radiation therapy (2019)
  • Author(s): Nakao M, Ozawa S, Yogo K, Miura H, Yamada K, Hosono F, Hayata M, Miki K, Nakashima T, Ochi Y, Kawahara D, Morimoto Y, Yoshizaki T, Nozaki H, Habara K, Nagata Y
  • Journal Title: Journal of Applied Clinical Medical Physics Volume: 20 Pages: 45-52
  • DOI: doi.org/10.1002/acm2.12601
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Development of an original CT number calibration phantom for postal audit (2020)
  • Author(s): Nakao M, Ozawa S, Miura H, Yamada K, Habara K, Hayata M, Kusaba H, Tsuji K, Kawahara D, Miki K, Nakashima T, Ochi Y, Tsuda S, Seido M, Morimoto Y, Kawakubo A, Nozaki H, Kubo Y, Toyota Y, Nagata Y
  • Organizer: 第119回日本医学物理学会学術大会
• [Presentation] 広島県における物理的品質管理の技術支援活動 (2019)
  • Author(s): 小澤 修一, 中尾稔, 三浦英治, 早田将博, 羽原幸作, 草場 颯, 山田聖, 辻 和夫, 三木 健太朗, 河原 大輔, 中島 健雄, 越智 悠介, 津田 信太朗, 森本 芳美, 清堂 峰明, 川久保 淳, 野崎 浩茂, 豊田 義政, 久保 康行, 永田 靖
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第32回学術大会
• [Presentation] A new stoichiometric calibration method for lung tissue with multi-institutional study (2019)
  • Author(s): Nakao M, Ozawa S, Miura H, Yamada K, Habara K, Hayata M, Kusaba H, Tsuji K, Kawahara D, Miki K, Nakashima T, Tsuda S, Ochi Y, Seido M, Morimoto Y, Yoshizaki T, Kawakubo A, Nozaki H, Kubo Y, Toyota Y, Nagata Y
  • Organizer: 19th Asia-Oceania Congress of Medical Physics “AOCMP-2019” In conjunction with Engineering & Physical Scientists in Medicine Conference EPSM-2019
  • Int'l Joint Research