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陽子線照射の線量率とLET変動を同時に考慮した治療効果評価システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K07621
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分52040:放射線科学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

松浦 妙子  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90590266)

研究分担者 平山 嵩祐  北海道大学, 医学研究院, 特任助教 (00769177)
安井 博宣  北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (10570228)
高尾 聖心  北海道大学, 大学病院, 助教 (10614216)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード陽子線生物効果 / 陽子線生物モデル / 亜致死損傷回復 / 陽子線生物 / LET
研究成果の概要

近年多くの陽子線治療施設が採用するスキャニング照射法に対し,一回の照射に比較的時間を要する場合(寡分割治療,サイズの大きな体幹部腫瘍に対する呼吸同期照射など)に懸念される細胞の亜致死損傷回復による治療効果の低下量を予測する生物モデルを構築した.モデルを治療計画に搭載させ,照射時間延長が治療効果に与える影響を実用的に耐えうる計算コストで算出可能にした.モデルの精度向上のために細胞の亜致死損傷回復の線エネルギー付与依存性を計測した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年の陽子線治療の進展として,物理的な照射精度の高度化に加え,生物線量分布の高精度化が重要視されている.これは,陽子線のLETの違いが治療効果に与える生物学的影響を考慮した治療を目指すものである.実際,治療成績に関する報告でも,LETと治療効果の相関が見られている.一方で,陽子線治療の高度化とともに,スキャニング法を用いた動きのある部位への照射の割合が増えており,また,寡分割治療への試みも始まっている.このような治療では,照射時間の延長によって治療効果が低下する可能性がある.本研究はこれらの効果を同時に考慮できるモデルを構築し,症例に対する効果予測を可能にした.

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Impact of a spatially dependent dose delivery time structure on the biological effectiveness of scanning proton therapy2021

    • 著者名/発表者名
      Kasamatsu Koki、Tanaka Sodai、Miyazaki Koichi、Takao Seishin、Miyamoto Naoki、Hirayama Shusuke、Nishioka Kentaro、Hashimoto Takayuki、Aoyama Hidefumi、Umegaki Kikuo、Matsuura Taeko
    • 雑誌名

      Medical Physics

      巻: 49 号: 1 ページ: 702-713

    • DOI

      10.1002/mp.15367

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The impact of dose delivery time on biological effectiveness in proton irradiation with various biological parameters2020

    • 著者名/発表者名
      Kasamatsu Koki、Matsuura Taeko、Tanaka Sodai、Takao Seishin、Miyamoto Naoki、Nam Jin‐Min、Shirato Hiroki、Shimizu Shinichi、Umegaki Kikuo
    • 雑誌名

      Medical Physics

      巻: 47 号: 9 ページ: 4644-4655

    • DOI

      10.1002/mp.14381

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Difference in LET‐based biological doses between IMPT optimization techniques: Robust and PTV‐based optimizations2020

    • 著者名/発表者名
      Hirayama Shusuke、Matsuura Taeko、Yasuda Koichi、Takao Seishin、Fujii Takaaki、Miyamoto Naoki、Umegaki Kikuo、Shimizu Shinichi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Clinical Medical Physics

      巻: - 号: 4 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1002/acm2.12844

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Physical and biological impacts of collimator-scattered protons in spot-scanning proton therapy2019

    • 著者名/発表者名
      Ueno Koki、Matsuura Taeko、Hirayama Shusuke、Takao Seishin、Ueda Hideaki、Matsuo Yuto、Yoshimura Takaaki、Umegaki Kikuo
    • 雑誌名

      Journal of Applied Clinical Medical Physics

      巻: 20 号: 7 ページ: 48-57

    • DOI

      10.1002/acm2.12653

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel range-verification method using ionoacoustic wave generated from spherical gold markers for particle-beam therapy: a simulation study2019

    • 著者名/発表者名
      T. Takayanagi, T. Uesaka, M. Kitaoka, MB.Unlu, K.Umegaki, H. Shirato, L. Xing, T. Matsuura
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 9 号: 1 ページ: 4011-4011

    • DOI

      10.1038/s41598-019-38889-w

    • NAID

      120006626576

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 北海道大学における陽子線医学物理研究の現状とこれから2022

    • 著者名/発表者名
      松浦妙子
    • 学会等名
      第123回 日本医学物理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Influence of Sub-Lethal Damage Repair On Biological Effectiveness of Proton with the Consideration of Dose Delivery Time Structure in Scanning Proton Therapy2021

    • 著者名/発表者名
      K Kasamatsu, H Hosoi, S Tanaka, K Miyazaki, S Takao, N Miyamoto, K Umegaki, T Hashimoto, K Nishioka, S Shimizu, T Matsuura
    • 学会等名
      AAPM 63rd Annual Meeting & Exhibition
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inclusion of Energy Layer Structure into an Evaluation of Dose Delivery Time Effect in Scanning Proton Therapy2021

    • 著者名/発表者名
      Koki Kasamatsu
    • 学会等名
      日本医学物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] SLD Repair Impact On Treatment Effectiveness of Proton Therapy with Various Cell Specific Parameters2020

    • 著者名/発表者名
      K Kasamatsu, T Matsuura, S Tanaka, K Umegaki
    • 学会等名
      Joint AAPM/COMP meeting
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dependence of the Sub-Lethal Damage Repair Rate on LET in Proton Irradiation: An Initial Study2019

    • 著者名/発表者名
      Koki Kasamatsu, Memu Hosoda, Jin-Min Nam, Hironobu Yasui, Sodai Tanaka, Shusuke Hirayama, Naoki Miyamoto, Kikuo Umegaki, Hiroki Shirato, Taeko Matsuura
    • 学会等名
      第118回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] An Investigation of Biological Impact Caused by Edge-Scattered Protons in Pencil Beam Scanning Proton Therapy2018

    • 著者名/発表者名
      K.Ueno, T. Matsuura, S. Takao, S. Hirayama, H. Ueda, Y. Matsuo, T. Yoshimura, S. Shimizu, K. Umegaki, H. Shirato
    • 学会等名
      AAPM 60th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study On the Influence of Changing the Motion Recognition Rate On the Dose Accuracy of2018

    • 著者名/発表者名
      T. Sodeta, T. Matsuura, S. Takao, S. Hirayama, T. Kanehira, N. Miyamoto, K. Nishioka, N. Kato, S. Shimizu, K. Umegaki, H. Shirato
    • 学会等名
      AAPM 60th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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