2015 Fiscal Year Research-status Report

吸気息止め照射のための超音波画像を用いた高精度3次元腫瘍位置ずれ量計算法の研究

Research Project

Project/Area Number	26860396
Research Institution	Gunma University
Principal Investigator	久保田佳樹群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (40583076)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords	超音波画像 / 吸気息止め / 呼吸同期 / 動体追跡 / 固定アーム / 処方線量 / 骨合わせ / 腫瘍合わせ
Outline of Annual Research Achievements	平成27年度は本研究課題である吸気息止め照射のための高精度3次元腫瘍位置ずれ量計算法を実現したプロトタイプを開発し、ファントムでの検証を行う予定であった。しかし、以下の２点の理由により、当初の予定を変更することとなった。まず、平成26年度予定であった、座標系の統合法は外部カメラを用いた検証の結果、深さ方向への統合誤差が求める精度（1mm以下）を満たさないことが明らかとなったため、別の方法で座標系の統合する必要ができた。次に、超音波プローブを固定する油圧性固定装置が不良により、新たに固定する装置が必要となった。以上のことにより、超音波プローブを固定し、プローブそのものの座標位置を知ることができる新たな固定アームを開発する必要ができた。平成27年度はこの固定アームを開発する予定であったが、求める精度及び性能を満たすアームが予算内で開発できる見込みがなかったため、開発を断念し、固定精度について見直す必要ができた。腫瘍合わせを行う場合の許容誤差範囲を調べるため、20人分の臨床患者のCT画像を用いて腫瘍の位置誤差と照射線量の相関の確認を行った。詳細には、既に作成した治療計画データを用いて、別の日に撮影されたCT画像上で、骨合わせを用いた位置照合と腫瘍合わせを用いた位置照合（マーカ合わせ位置を腫瘍合わせ位置と仮定）でそれぞれ線量計算を行い、それぞれのCTV(clinical target volume)のD95%（95%体積が投与されている最小線量)を比較した。結果として、骨合わせのD95%は55.1±8.4Gy(RBE)、腫瘍合わせのD95%は59.9±0.3Gy(RBE)と、約4.8Gy(RBE)差があることが明らかとなった。それぞれの位置誤差はLR方向に1.65±1.61mm、SI方向に5.69±3.83mm、AP方向に2.4±2.1mmであった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 当初の予定であった外部カメラを使用した座標系の統合では求める精度が十分ではなく、また、固定アーム不良の問題から、座標系統合のための新たな固定アームの開発が必要となったことが明らかとなったためである。しかし、求める固定アームを開発するためには費用が十分ではなかったため、必要な固定精度の見直しと、アームの設計の工夫が必要となった。
Strategy for Future Research Activity	本年度は昨年度断念した固定アームについて、求める精度を満たすものについて安価で製作できるよう、再設計し開発する。また、本アームを用いた座標系統合精度についてファントムを用いて検証する。別途評価を行った、腫瘍の位置誤差と照射線量の相関の確認については論文発表する予定である。
Causes of Carryover	以下の２点の理由により、当初の予定を変更することとなった。まず、平成26年度予定であった、座標系の統合法は外部カメラを用いた検証の結果、深さ方向への統合誤差が求める精度（1mm以下）を満たさないことが明らかとなったため、別の方法で座標系の統合する必要ができた。次に、超音波プローブを固定する油圧性固定装置が不良により、新たに固定する装置が必要となった。以上のことにより、超音波プローブを固定し、プローブそのものの座標位置を知ることができる新たな固定アームを開発する必要ができた。平成27年度はこの固定アームを開発する予定であったが、求める精度及び性能を満たすアームが予算内で開発できる見込みがなかったため断念した。
Expenditure Plan for Carryover Budget	本年度まで繰り越した予算内で固定アームを開発する。ただし、求める精度及び性能を満たすためには予算内で開発できる見込みがないため、より安価で製作できるよう、設計を見直す予定である。場合によってはスペックを下げる必要があると考える。