| 研究課題/領域番号 |
21K04080
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21030:計測工学関連
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
吉永 哲哉 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 教授 (40220694)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 強度変調放射線治療計画 / 最適化問題 / 微分方程式 / 非線形問題 / 強度変調放射線治療 / 数理工学 / 計測工学 / 医療・福祉 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
強度変調放射線治療計画の原理は評価関数の最適化問題に帰着される．先行して，全ての線量体積制約が許容とは限らない困難な問題に対する解決法の開発に成功した．このとき，設定で分離した可能な限り近づけたい条件を複数に与えると，より高精度な計画を効率的に実現できるが未解決である．最近，線量制約を未知数として問題を定式化する新しい理論の構築可能性を想起した．理論・数値解析と実用化試験を通して目的を達成させる．
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| 研究成果の概要 |
強度変調放射線治療は，少ない副作用で高い効果が得られる癌治療として高精度化が期待されている．必ず満たすべき線量体積制約条件と可能な限り制約に近づけたい条件に分離して定式化した計画問題を構成し，複数の制約条件に対応した最適化法を開発した．3次元画像に対応させたソフトウェアを作成し，臨床例に適用して有用性の検証試験を実施した．適用例として，一部の線量制約が許容できない高精度な計画を対象とし，必須条件として与えた制約を満たしながら，望ましい条件として定めたOARの線量低減を可能とする接近法や，PTVとOARの領域に重なりをもつ問題設定に対して効率的に解決を図る設計法を提案することができた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
先行研究において，線量体積制約を満たす反復解への収束が理論的に保証された力学系を用いる独自の治療計画法を考案している．さらに，一部の線量制約が許容できない精度の高い治療計画が要求される困難な問題に対し，必須の制約条件と望ましい条件に分離して最適化問題を定式化し，解決法の開発にも成功した．ただし，条件を複数に与えると高精度な治療計画を効率的に実現できるが先行法では解決できなかった．本研究により，腫瘍組織に高い線量を正確に照射し，正常組織にはより少ない線量に抑える設計の枠組み構築と効率的な演算を可能とし，患者への治療効果を高めると同時に副作用を軽減できる治療計画の新しい方法を開発することができた．
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