呼吸位相を加味した3次元位置情報による標的体内運動の4次元解析システムの開発

• 研究課題/領域番号: 20K16797
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分52040:放射線科学関連
• 研究機関: 京都府立医科大学
• 研究代表者: 相部 則博 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (50739240)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2024年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 標的の3次元的位置座標 / 呼吸位相 / 4次元解析 / 動体追跡照射 / 呼吸同期 / 体内マーカーの３次元的位置座標 / 呼吸位相を加味した3次元位置データの視覚化 / 高精度放射線治療 / 呼吸移動 / 体表運動監視による呼吸位相情報 / 体内金属マーカーの座標監視による3次元位置情報 / 4次元解析システム / 体内マーカーの3次元座標監視による3次元位置情報 / 4次元解析システム構築 / 高精細放射線治療 / 動態解析 / 動体追跡技術

研究開始時の研究の概要

微細な放射線束を組み合わせることで標的体積を照射する現代の高精度放射線治療（X線による強度変調放射線治療や粒子線治療におけるスポットスキャニング照射）では、治療標的の体内移動は照射精度に強い影響を与える。このため、治療計画通りの照射精度を担保するためには、標的の体内変位の精緻な把握が必要となる。この体内移動を治療装置に搭載された動体追跡技術と呼吸位相把握システムを用いることで、呼吸位相に関連付けた3次元的位置座標を解析可能なシステムを構築し、様々な部位における標的病変の動態監視や予測、高精度放射線治療における更なる高精度化と低侵襲化（マーカーレス化や透視被曝の低減化）を目指す。

研究成果の概要

陽子線治療の動体追跡照射時に透視画像を用いて得られる標的の代替指標金属マーカーの3次元的な位置座標データと赤外線監視による胸部体表面の位置情報から取得した呼吸位相データを統合し、標的代替指標金属マーカーの動態が把握しやすくなるような、3次元的位置座標と呼吸位相とを可視化できる4次元解析用プログラムのプロトタイプ版を作成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究を通じて、様々な部位における標的の位置座標を呼吸位相と共に動態把握することができるツールが開発できれば、放射線治療における標的の動態把握がより詳細に行えるようになると考えられる。より詳細な標的の動態把握は、照射効率を高めたり、動態予測の研究に繋がる可能性を有しており、透視を用いた動体追跡照射における透視被曝の低減などに繋がる可能性ある。