4次元コーンビームCTを利用した体内線量分布計算システムの確立

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K16793
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 下東 吉信 熊本大学, 病院, 診療放射線技師 (60771110)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 4D-CBCT / 体内線量分布

Outline of Annual Research Achievements

生理的呼吸運動や臓器の体内移動を伴う部位の放射線治療では，安全に放射線量を腫瘍に投与するため，呼吸や体内移動を考慮した高精度な位置照合が重要である．また、日々の治療において呼吸運動量や体内移動量は治療計画時と異なるため、治療前または治療後に体内の線量分布を計算し，線量評価するシステムが必要である．
本研究では，呼吸や体内移動を伴う部位の放射線治療における高精度な線量投与の実現を目的に，呼吸や体内移動の4次元情報を有する4次元コーンビームCTを利用した体内線量分布計算システムの確立を目指すことである．
本年度の実施計画では、4次元コーンビームCT画像のCT値補正における線量計算精度について明らかにすることである。4次元コーンビームCTは散乱線を多く含むため，治療計画用CT（4次元CT）と比べてCT値の精度が劣り，線量計算に大きな誤差を生じる可能性がある．そのため，4次元コーンビームCT画像から閾値処理を用いて組織や臓器の輪郭を抽出し，その輪郭に対して治療計画用CTのCT値を割り当て線量計算を行う手法を試みる．呼吸性移動ファントムを用いて4次元CTと4次元コーンビームCTを撮像し，上記の手法を用いてCT値補正を行う．各CT画像を用いて実臨床で想定される治療計画を行い，線量計算誤差を算出する．線量計算アルゴリズムは，高精度な線量計算が可能なモンテカルロ法を用いて行う．
以上の研究計画に沿って実施する予定であったが，前年度に引き続きリニアック装置の更新があったことやコロナウイルス感染症拡大のため，進捗状況としてはやや遅れている．しかし、呼吸性移動ファントムを用いた4次元CTと4次元コーンビームCT撮像は終了しており、治療計画装置や支援装置での処理・解析を進めている．また研究実績では，呼吸や体内移動を伴う部位の胃において治療計画技術間の比較を行い、論文として受理された．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度の研究計画に沿って実施する予定であったが，前年度に引き続きリニアック装置の更新があったことやコロナウイルス感染症拡大のため，進捗状況としてはやや遅れている．

Strategy for Future Research Activity

現時点において，呼吸性移動ファントムを用いた4次元CTと4次元コーンビームCT撮像は終了しており，治療計画装置や支援装置での処理・解析を進めていく．予定どおり研究計画に沿って研究課題を遂行する．

Causes of Carryover

本年度は，物品費に残額が生じ，14,744円の繰越金が生じた．これは，来年度の必要経費（物品費）に使用する．

Research Products

• [Journal Article] Plan Quality Comparisons Between 3D-CRT, IMRT, and VMAT Based on 4D-CT for Gastric MALT Lymphoma (2021)
  • Author(s): Matsumoto T, Toya R, Shimohigashi Y, Watakabe T, Matsuyama T, Saito T, Fukugawa Y, Kai Y, Oya N.
  • Journal Title: Anticancer Research Volume: 41 (8) Pages: 3941-3947
  • DOI: 10.21873/anticanres.15190
  • Peer Reviewed