Development and clinical effectiveness of a new three-dimensional dose distribution evaluation method in high-precision radiotherapy

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K07662
• Research Institution: National Cancer Center Japan
• Principal Investigator: 高橋 良 国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 医学物理士 (10716757)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 橘 英伸 国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 室長 (20450215)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 三次元線量分布評価 / ゲル線量計 / 定位放射線照射 / 患者毎の品質保証

Outline of Annual Research Achievements

研究では高精度放射線治療における線量分布測定の新たな三次元測定器であるゲル線量計を対象とした、三次元線量域情報に基づく、新たな三次元線量分布評価法（3D dose structure based method; 3DDS法）を開発し、その方法の有効性を検証することを目的としている。
令和３年度は、3DDS法の理論構築、ソフトウェア実装を中心に取り組み、令和４年度に実施を予定している3DDS法の有効性評価のためのゲル線量計測定資料や過去に本法解析法である3DDS法の比較対象であるガンマ解析法で線量分布評価が行われた線量分布資料の収集を実施した。
3DDS法は三次元線量分布の線量域情報から生成されるIsodose structure volumeの重なり度合いや体積比、Isodose structure volume内の線量情報をDVHとして評価を実施する。ソフトウェア実装では、Isodose structure volumeの抽出、抽出体積の重なり度合い、体積比の自動計算、DVH評価が可能となる仕様とし、加えて線量測定時に生じるセットアップ位置の不確実性を評価することを目的にIsodose structure volumeの重心位置を算出するよう設計した。一方で、線量分布検証で問題となるゲル線量計などの測定体系と患者体内との違いを考慮させる必要があると考え、患者体内の標的、正常臓器の関心領域を利用した評価が行えるよう次年度以降具体的な方法、ソフトウェアへの実装を継続的に実施していく予定である。
令和４年度の実施予定の3DDS法の有効性評価のために、脳SRS、頭頸部癌VMAT、食道癌VMAT、前立腺癌VMATを1０例ずつ無作為に抽出し、有効性評価が遅滞なく行える予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

3DDS法の理論構築、ソフトウェア実装については８割方完了しており、有効性評価に利用する症例選択はすでに完了している。

Strategy for Future Research Activity

令和４年度の上半期中にはソフトウェアの実装を完了し、3DDS法の有効性評価へ順次移行していく。3DDS法の有効性評価では、線量分布を3DDS法およびガンマ解析法で解析し、その解析結果を比較する。また、評価指標の推移や変動からガンマ解析法に対する許容値設定とその妥当性を評価する。さらに、測定体系の線量分布の変化が患者体内線量分布にどのような変化をもたらすのか両線量分布の関係性を明らかにすることを目標とする。
有効性評価完了次第、順次多施設試験へ円滑に進展できるよう、多施設試験への参加施設選定を進めていく。

Causes of Carryover

コロナ禍の影響から国外学会報告を控えたことが影響している。次年度以降、情勢を鑑み可能であれば国外への学会発表等積極的に行なっていきたい。
また、リモート会議等が増加しているため、環境整備に利用していく予定である。