Geant4を用いた体内病変線量の同定法開発

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K16440
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 赤坂 浩亮 神戸大学, 医学部附属病院, 特命助教 (20707161)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 放射線治療 / がん / シミュレーション / ROS / GEANT4 / GEANT4-DNA / 活性酸素

研究実績の概要

膵がんを代表とする腹部難治がんの治療成績は世界的にもまだ低いままである。これまで我々は、腹部難治腫瘍に対する新たな治療法をいくつも開発してきた。我々は放射線増感剤に金属ナノ粒子（過酸化チタンナノ粒子）を用い、放射線と金属ナノ粒子の併用効果に関して、いくつか有益な報告をしてきている。我々の先行研究から、放射線増感剤と放射線を併用した時の抗腫瘍効果の増強効果は実証されているが、実際に腫瘍に付与される放射線の線量については、今まで研究されていないのが課題である。この課題を解決するために、放射線増感剤と放射線を併用したとき、腫瘍に付与されている実際の線量の同定法の開発をシミュレーションを利用して行い、今後の臨床応用へ発展させたい。
昨年度はフルモンテカルロシミュレーションツールであるGEANT4とGEANT4-DNAの環境設定を行い、シミュレーション環境を設定した。さらに、シミュレーション上で、水に放射線を照射した時に生じる活性酸素のデータ取得にも成功した。また、エックス線に限らず、電子線、粒子線のシミュレーションもできるようにした。
シミュレーションと同時進行で、がん細胞であるHCT116+/+を用いて、コロニーアッセイを行った。放射線増感剤として金ナノ粒子を用い、照射線量を変更させて、surviving fractionカーブの取得を行った。
現在、水に放射線を照射した時に生じる活性酸素の実測を試みている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

シミュレーションの計算時間が非常に長く、予定よりもやや遅れている。実測データに関しては随時取得していく予定である。

今後の研究の推進方策

シミュレーション時間の改善に、GPU搭載のPCを利用し、シミュレーション時間の短縮を図り、本研究を推進していく予定である。細胞実験による実測データは随時取得していく予定である。

次年度使用額が生じた理由

シミュレーションに要する計算時間が長く、思うように計算データ取得ができず、プログラミング改良に時間を要したため、細胞を用いた実測実験を行うのに難渋したため、細胞、試薬の購入費用等に差異が生じたため。次年度に本年度の実験を一部行うこととなるため、それに必要な細胞、試薬等を購入する。

研究成果

• [雑誌論文] Clinical log data analysis for assessing the accuracy of the CyberKnife fiducial-free lung tumor tracking system (2018)
  • 著者名/発表者名: Masao Nakayama, Hideki Nishimura, Hiroshi Mayahara, Masaki Nakamura, Kazuyuki Uehara, Shinji Tsudou, Aya Harada, Hiroaki Akasaka, Ryohei Sasaki
  • 雑誌名: Practical Radiation Oncology 巻: 8 ページ: e63-e70
  • DOI: 10.1016/j.prro.2017.10.014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of a Small Animal Irradiation System for Animal Experiments Using EBT3 Model GAFCHROMICTM Film (2017)
  • 著者名/発表者名: YASUYUKI SHIMIZU, HIROAKI AKASAKA, DAISUKE MIYAWAKI, NARITOSHI MUKUMOTO, MASAO NAKAYAMA, TIANYUAN WANG, SAKI OSUGA, SACHIKO INUBUSHI, RYUICHI YADA, YASUO EJIMA, KENJI YOSHIDA, TAKEAKI ISHIHARA, RYOHEI SASAKI
  • 雑誌名: Kobe J. Med. Sci. 巻: 63 ページ: E84-E91
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Application of dual-energy CT to suppression of metal artefact caused by pedicle screw fixation in radiotherapy: a feasibility study using original phantom (2017)
  • 著者名/発表者名: Tianyuan Wang, Takeaki Ishihara, Atsushi Kono, Naoki Yoshida, Hiroaki Akasaka, Naritoshi Mukumoto, Ryuichi Yada, Yasuo Ejima, Kenji Yoshida, Daisuke Miyawaki, Kenichiro Kakutani, Kotaro Nishida, Noriyuki Negi, Toshiaki Minami, Yuuichi Aoyama, Satoru Takahashi, Ryohei Sasaki
  • 雑誌名: Physics in Medicine & Biology 巻: 62 ページ: 6226-6245
  • DOI: 10.1088/1361-6560/aa7d7f
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 当院における低・中リスク前立腺癌に対するヨード永久刺入療法の治療成績 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田 賢史, 古川 順也, 宮脇 大輔, 石原 武明, 上薗 玄, 赤坂 浩亮, 西谷 隆治, 藤澤 正人, 佐々木 良平
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会小線源部会第19回学術大会
• [学会発表] Assessment of adaptive radiation therapy with deformable image registration software (2017)
  • 著者名/発表者名: Naritoshi Mukumoto, Ryuichi Yada, Yasuyuki Shimizu, Keisuke Okumura, Tianyuan Wang, Saki Osuga, Hiroaki Akasaka, Yuichi Aoyama, Ryohei Sasaki
  • 学会等名: AAPM 59th Annual Meeting & Exhibition
  • 国際学会
• [学会発表] Influence of the applied voltage on the ion recombination correction factor using the two-voltage technique in FFF beams (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryuichi Yada, Naoki Hayashi, Naritoshi Mukumoto, Hiroaki Akasaka, Ryohei Sasaki
  • 学会等名: AAPM 59th Annual Meeting & Exhibition
  • 国際学会
• [学会発表] The process of the determination of Dosimetric leaf gap and Transmission for VMAT using TrueBeamTM STx (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Akasaka、Naritoshi Mukumoto、Ryuichi Yada、Tianyuan Wang、Yasuyuki Shimizu、Saki Osuga、Yuichi Aoyama、Ryohei Sasaki
  • 学会等名: 8th Japan-Korea Joint Meeting on Medical Physics
  • 国際学会
• [学会発表] CT、MRIでの検討に基づく過酸化チタンナノ粒子を用いたTheranostic drugの基礎的検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 赤坂浩亮、中山雅央、椋本成俊、荻野千秋、西村勇哉、森田健太、京谷勉輔、佐々木良平
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第30回学術大会
• [学会発表] 還元型コエンザイムQ10による腸管の有害事象軽減の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 清水康之、椋本成俊、赤坂浩亮、矢田隆一、王天縁、大須賀彩希、宮脇大輔、佐々木良平
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第30回学術大会
• [学会発表] メタボロミクスにおける放射線消化管機能不全指標の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大須賀彩希、犬伏祥子、赤坂浩亮、椋本成俊、清水康之、王天縁、宮脇大輔、吉田賢史、石原武明、佐々木良平
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第30回学術大会
• [学会発表] 金ナノ粒子との比較による過酸化チタンナノ粒子の放射線増感効果の有用性の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中山雅央、赤坂浩亮、椋本成俊、荻野千秋、西村勇哉、森田健太、佐々木良平
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第30回学術大会
• [学会発表] Novel application of Dual Energy CT for the suppression of metal artifact in Radiotherapy (2017)
  • 著者名/発表者名: 王天縁、石原武明、吉田直基、角谷賢一朗、宮脇大輔、吉田賢史、赤坂浩亮、椋本成俊、矢田隆一、青山裕一、高橋哲、佐々木良平
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第30回学術大会
• [学会発表] DIRソフトウェアを用いたAdaptive radiation therapyの検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 椋本成俊、矢田隆一、清水康之、奥村圭祐、王天縁、大須賀彩希、赤坂浩亮、青山裕一、佐々木良平
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第30回学術大会
• [学会発表] 頭頸部領域における固定具を用いたCT画像とMR画像のRegistration精度評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 奥村圭祐、椋本成俊、京谷勉輔、西谷隆治、表田真弓、赤坂浩亮、青山裕一、日下亜起子
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第30回学術大会
• [学会発表] 2点電圧法を用いたFFFビームのイオン再結合補正係数の印加電圧の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 矢田隆一、椋本成俊、赤坂浩亮、青山裕一、村木勇太、安達由美子、佐々木良平
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第30回学術大会
• [学会発表] 当院における低・中リスク前立腺癌に対するヨード永久刺入療法の治療成績 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田賢史, 古川順也, 宮脇大輔, 石原武明, 上薗玄, 赤坂浩亮, 西谷隆治, 藤澤正人, 佐々木良平
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第30回学術大会
• [図書] Radiotherapy, Chapter 13. A Comparison of Physical vs. Nonphysical Wedge Modalities in Radiotherapy (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Akasaka, Naritoshi Mukumoto, Masao Nakayama, Tianyuan Wang, Ryuichi Yada, Yasuyuki Shimizu, Saki Osuga, Yuki Wakahara, Ryohei Sasaki
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: INTECH
  • ISBN: 978-953-51-3149-6