| Project/Area Number |
23K14830
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
横川 航平 北海道大学, 大学病院, 助教 (70916527)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 放射線治療計画 / ロバスト治療計画 / 体幹部定位放射線治療 / 膵癌 / 消化管密度 / 消化管線量 / 達成確率 / 不確実性評価 / 陽子線治療 / 不確実性 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は基準の治療計画に対して不確実性に起因する多数パターンの変形線量分布を計算し、先行研究で多く評価されている「臨床上に設定された線量制約基準を満たす確率」のほか、「基準治療計画からの線量値変動が一定の許容範囲に収まる確率」を新たに導出する。両者はロバスト性の異なる側面をそれぞれ定量的に評価できるため、治療計画者はそれぞれの確率値を基に総合的にロバスト性が最も向上するような治療計画の修正指針を効率的に与えることができる。従って、新しい側面のロバスト評価を加えた本提案手法は従来手法よりもよりロバスト性の高い治療計画を提供できると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で最も重要な「治療計画時の線量分布が実際の照射時には変化させてしまう要因」を時間経過（数分～数十分レベル）に伴う消化管内の密度分布（ガス部・非ガス部）変化に設定した。これは、実際の膵がん定位放射線治療を実施した患者さんの治療計画をベースに、この要因が臨床治療計画において消化管線量の超過を誘発し得る、考慮すべき危険な変動要素であることを確認した上での決定である。消化管内密度変化に起因する線量分布変化を観察するためのエラーシナリオパターンは、どの患者にもある程度共通した線量変化傾向が観測される代表5パターンを選定し、実際の治療計画装置を用いた線量評価によって、想定していた線量変化の傾向とデータそのものを獲得した。この時点の成果を2024年11月に開催された日本放射線腫瘍学会にて口頭発表を行った。また、学術論文としてまとめ、2025年3月末に医学物理研究を掲載する学術雑誌（JACMP）に投稿した。現在はレビュー段階である。
本結果は即座に臨床応用できる普遍性と実用性を有し、また、膵がん定位放射線治療における消化管防護と腫瘍制御率の向上を両立し得るポテンシャルを示しており、当初の目的であるエラーシナリオ評価によってより良い治療計画を作成するための良い基礎研究となった。
これ以降の予定は【今後の研究の推進方策】に記載する通りとなり、より多数のエラーシナリオ評価を行い、当初の予定通り消化管内密度変化による線量値変化および線量指示の達成確率を提案ツールであるDose-Probability-Volume-3D-Histogram(DPVH)で表示可能になれば本研究の目的は達成される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究目的通り、臨床上重要かつ実用的なエラーシナリオ：消化管内密度分布変化を対象とした、線量指示の達成／非達成度を表す達成確率を導出できる段階まで研究が進んでいる。2024年度は、設定した「消化管内密度分布変化に伴う消化管線量値の変化」という評価そのものにも新規性と有効性を見出したため、その論文執筆作業で科研費若手申請研究そのものの内容が一時中断された。しかしこの作業は、次段階で本格的に多数のエラーシナリオパターン（消化管内の様々な密度分布形を考える）を実行し、作成される提案ツールDose-Probability-Volume-3D-Histogram（DPVH）の価値を理解してもらうとき、想定したエラーシナリオそのものの妥当性を客観的に認めてもらうために重要であるため、申請研究の土台を固めたという点で大局的に判断して研究は重要に進んだといえる。
上述した進行状況ではあるが、申請内容すべてを終了させた状況ではないため、「概ね順調に進展」と判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下の予定で進める：（1）消化管内の密度分布をランダムに決定するプログラム開発、（2）各消化管密度分布形での線量計算の結果を集計し、提案ツールDPVHを表示するプログラム開発（DPVH表示に関しては既にプロトタイプが完成している）、（3）DPVHの結果を基に修正した治療計画を作成し、その治療計画に対して同様の消化管内密度分布形で線量計算を行い、治療計画の質がより向上したことを示す。以上の成果を再度、学術論文化して投稿するまでを最終目標とする。
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