| 研究課題/領域番号 |
22K07760
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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52040:放射線科学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人国立がん研究センター |
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研究代表者 |
馬場 大海 国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 医学物理士 (70763572)
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| 研究分担者 |
堀田 健二 国立研究開発法人国立がん研究センター, 先端医療開発センター, 医学物理士 (60616134)
北條 秀博 国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 医員 (60638774)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 強度変調陽子線治療 / NTCPモデル / RBE / 照射ログ情報 / NTCP / 生物学的効果比 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
強度変調陽子線治療の物理学的に優れた線量分布の期待値は高く、利点を最大化するためには正確な正常組織のリスク評価が求められる。しかし、従来X線と同等であると考えられてきた陽子線治療の生物学的効果は体内の位置によって変化することが報告されており、治療計画線量と実際の生物学的効果が異なる可能性がある。また、日々の治療時の装置状態、患者状態によっても治療計画線量と実際の投与線量は異なる。そこで、本研究では日々の患者構造および装置情報、さらに生物学的効果を考慮した線量計算システムを開発し、実際の投与線量に近い線量分布と患者の診療情報から強度変調陽子線治療の正常組織有害事象発生確率モデルを構築する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、強度変調陽子線治療患者に対してより正確な有害事象発生予測を行うことを目的として、日々の患者構造情報および装置情報、さらに陽子線の深さごとに異なる生物学的効果を考慮した線量計算システムを開発し、より実際の投与線量に近い線量分布と有害事象発生情報をもとに強度変調陽子線治療のNTCPモデルの構築を行うことを目指している。
本研究は大きく分けて「Actual線量分布を計算可能なシステム開発」「開発システムで再計算された治療患者のActual線量情報及び診療情報のレトロスペクティブ解析」「NTCPモデルの構築」で構成されている。
令和4年度は、Actual線量分布を計算可能なシステム開発を予定していた。Actual線量分布の計算には、日々の照射情報＆CT画像、物理線量分布、線量平均LET分布、可変RBEモデルが必要である。陽子線照射装置のビームライン中には、その場所での陽子線の位置や強度、ビームサイズを計測するモニタが挿入され、これらの計測情報は照射ログ情報としてシステムに保存されている。今回、任意の照射ログ情報＆CT画像から簡易モンテカルロ法(SMC)を用いて物理線量分布、線量平均LET分布を計算するシステムを開発した。また、計算精度検証のため、線量平均 LET の計算方法として最も一般的なフルモンテカルロ法(FMC)を利用する。FMCコードであるGeant4を用いてスキャニング照射装置のジオメトリ構築及び物理線量分布、線量平均LET分布計算を行ない、開発システムとの比較検証を実施した。その結果、各エネルギーにおけるペンシルビームの深部線量＆線量平均LET分布はGeant４とよく一致していた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和4年度は、Actual線量分布を計算可能なシステム開発を予定していた。そのため、治療計画情報ではなく照射した結果である日々の照射情報と患者CT 画像、さらに深さごとに変化するRBEを考慮した計算モデルを用いて、患者に照射された実際に近い線量分布(Actual線量分布)計算が可能なシステムの開発を実施した。開発システムでは、任意の照射ログ情報＆CT画像からSMCを用いて物理線量分布、線量平均LET分布を計算可能であり、FMCを用いた計算精度検証も実施している。次段階として、RBEモデルの実装を予定しているが概ね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究は大きく分けて「Actual線量分布を計算可能なシステム開発」「開発システムで再計算された治療患者のActual線量情報及び診療情報のレトロスペクティブ解析」「NTCPモデルの構築」で構成されている。
現在Actual線量分布を計算可能なシステム開発を目指しており、今後の研究の方針としては、開発システムへのRBEモデル実装及び計算精度検証の実施を行う。また、検証後のレトロスペクティブ解析に向け陽子線治療を施行した患者の照射情報及び有害事象発生情報の収集を行う予定である。
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