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人体の動きを考慮した重粒子線治療インバースプラニングに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21656240
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 原子力学
研究機関東京大学

研究代表者

石川 顕一  東京大学, 大学院・工学系研究科, 特任准教授 (70344025)

研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2010年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2009年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード粒子線治 / モンテカルロ法 / 線量計算 / 粒子線治療 / 生体力学
研究概要

がんの重粒子線治療とは、線量の集中性が高く、細胞致死効果の高い重粒子線(本研究では主に炭素イオン線を対象とする)を病巣に集中的に照射することによって、非侵襲にがんを治す治療法である。その治療計画では、X線CT画像等に基づいて線量分布を計算する。2次的ながんのリスクを評価するためには全身に対する線量計算が望ましいが、近年のCT画像の高精細化によって、ボクセルデータが膨大になり、次世代スパコン京のスペックをも超えるようなメモリー(コア辺り数ギガバイト以上)が必要になりつつある。人体の動きを考慮する上で特に重要なこの問題を解決するため、当該年度は、領域分割モンテカルロ法の開発・並列化、性能評価を行った。
この方法は、計算領域を与えられたメモリー量で計算実行可能な複数の領域に分割して、重粒子線の入射位置から順に線量計算を実行するというもので、この方法を用いることによって、従来よりも少ないメモリー使用量での実行を可能にすることに成功した。また、領域分割では、粒子の位相データの書き出し・読み込みを多数回行うため、これによる計算時間の増大が懸念されたが、計算時間の増加は10%未満と十分小さいことを示すことができた。一方、ウィークスケーリングはおおむね良好であるが、若干増加傾向が見られ、さらなる検討・改善が必要と考えられる。
また、理化学研究所の仁科加速器研究センターと連携し、市販のファントム中におけう線量分布の実験データを取得し、計算結果の検証を行い、良好な一致を得た。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Domain-division Monte Carlo dose calculation method for particle therapy2011

    • 著者名/発表者名
      K.L.Ishikawa, K.Niita, K.Takeda, N.Fukunishi, S.Takagi
    • 雑誌名

      Progress in Nuclear Science and Technology

      巻: 印刷中(掲載確定)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 重粒子線治療のための4D線量計算2009

    • 著者名/発表者名
      石川顕一、和田成生
    • 雑誌名

      計算工学 14

      ページ: 2167-2168

    • NAID

      10025560339

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] 肺呼吸の計算力学シミュレーション2009

    • 著者名/発表者名
      和田成生、今井陽介、三木貴仁、石川顕一、鈴木慎悟、中村匡徳
    • 雑誌名

      呼吸と循環 57

      ページ: 1219-1227

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] がんの重粒子線治療のためのモンテカルロ線量計算2011

    • 著者名/発表者名
      石川顕一
    • 学会等名
      第3回バイオスーパーコンピューティングシンポジウム
    • 発表場所
      理化学研究所計算科学研究機構(神戸)
    • 年月日
      2011-02-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Domain-division Monte Carlo dose calculation method for particle therapy2010

    • 著者名/発表者名
      K.L.Ishikawa, K.Niita, K.Takeda, N.Fukunishi, S.Takagi
    • 学会等名
      American Association of Physicists in Medicine 52nd Annual Meeting
    • 発表場所
      フィラデルフィア(米国)
    • 年月日
      2010-07-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 重粒子線治療のための領域分割モンテカルロ線量計算手法の開発2010

    • 著者名/発表者名
      石川顕一, 仁井田浩二, 武田和雄, 福西暢尚, 高木周
    • 学会等名
      日本医学物理学会第99回学術大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(横浜)
    • 年月日
      2010-04-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 肺運動のスフリンクネットワークモテルと組み合わせた重粒子線治療のための4Dモンテカルロ線量計算2009

    • 著者名/発表者名
      石川顕一、高木周、コーエン・マティス、和田成生
    • 学会等名
      日本医学物理学会第98回学術大会
    • 発表場所
      京都国際会館(京都)
    • 年月日
      2009-09-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 肺の運動を考慮に入れた重粒子線治療のための4D線量計算2009

    • 著者名/発表者名
      石川顕一, 高木周, M.Koen, 和田成生
    • 学会等名
      日本機械学会2009年度年次大会
    • 発表場所
      岩手大学(盛岡)
    • 年月日
      2009-09-15
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 4D Monte Carlo Dose Calculations for Particle Therapy Combined with the Spring Network Model of Lung Motion2009

    • 著者名/発表者名
      石川顕一, 高木周, コーエン・マティス, 和田成生
    • 学会等名
      11th International Congress of the IUPESM MEDICAL PHYSICS AND BIOMEDICAL ENGINEERING WORLD CONGRESS 2009
    • 発表場所
      ミュンヘン(ドイツ)
    • 年月日
      2009-09-12
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 4D Monte Carlo dose calculations for particle therapy combined with a computational biomechanical model of lung motion2009

    • 著者名/発表者名
      石川顕一, 高木周, コーエン・マティス, 和田成生
    • 学会等名
      American Association of Physicists in Medicine 51st Annual Meeting
    • 発表場所
      アナハイム(米国)
    • 年月日
      2009-07-26
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://ishiken.free.fr

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

URL: 

公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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