画像誘導放射線治療における患者被曝線量低減に向けた線量予測システムの開発

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K15584
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 棚邊 哲史 新潟大学, 医歯学総合病院, 助教 (80743898)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 医学物理 / 被ばく線量 / 線量予測 / 患者位置合わせ / Fiducialマーカー / 画像誘導放射線治療 / 動体追跡放射線治療 / SyncTraX FX4

研究実績の概要

本研究の目的は、動体追跡放射線治療システムSyncTraX FX4（STX）を用いて画像誘導放射線治療の被ばく線量予測システムを開発し、患者被ばく線量を合理的に低減することである。2018年度は、頭部ファントムを用いて、放射線治療装置TrueBeamの放射線照射野中心とSTX画像中心の位置精度が0.5 mm以内であることを示し、位置合わせ1回あたりの被ばく線量は空気カーマにて1 mGy未満であることを確認した。これらの成果は、米国医学物理学会誌（J Appl Clin Med Phys, 2018）に掲載された。次に、1 mm以内の位置精度を保持する撮像条件において、被ばく線量が少ない撮像条件範囲を決定し（0.033~0.50 mGy）、第46回日本放射線技術学会（JSRT）秋季学術大会にて報告した。また、肺癌に対する動体追跡放射線治療における透視中の被ばく線量を評価し、ゲーティングウィンドウを4 mmに設定することで入射皮膚線量を100 mGy未満に低減できる可能性を日本放射線腫瘍学会第31回学術大会にて報告した。2019年度は、6名の観察者によるSTXの画質評価を施行した。観察者間の信頼度が最も高い撮像条件（60 kV/32 mAs）を決定し、第75回JSRT総会学術大会にて報告した。また、左記の撮像条件を臨床応用し、臨床的妥当性を評価した。頭部腫瘍に対して放射線治療が施行された症例群41症例506照合データを対象とし、撮像条件最適化前後の2群間で照合位置精度の比較を行い、同等の位置精度であることを日本放射線腫瘍学会第32回学術大会にて報告した。最終年度の2020年度は、これまでの成果に基づき、椎体骨転移緩和照射におけるSTXの位置照合精度を評価し、その臨床実現性を日本放射線腫瘍学会第33回学術大会にて報告した。

研究成果

• [雑誌論文] Detecting MLC modeling errors using radiomics-based machine learning in patient-specific QA with an EPID for intensity-modulated radiation therapy (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakai M, Nakano H, Kawahara D, Tanabe S, Takizawa T, Narita A, Yamada T, Sakai H, Ueda M, Sasamoto R, Kaidu M, Aoyama H, Ishikawa H, Utsunomiya S
  • 雑誌名: Medical Physics 巻: 48(3) ページ: 991-1002
  • DOI: 10.1002/mp.14699
  • 査読あり
• [雑誌論文] Maximum distance in single-isocenter technique of stereotactic radiosurgery with rotational error using margin-based analysis (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakano H, Tanabe S, Yamada T, Utsunomiya S, Takizawa T, Sakai M, Sasamoto R, Sakai H, Nakano T, Saito H, Ohta A, Kaidu M, Ishikawa H
  • 雑誌名: Radiological Physics and Technology 巻: 14 ページ: 57-63
  • DOI: 10.1007/s12194-020-00602-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Calculated relative biological effectiveness (RBE) for initial DNA double-strand breaks (DSB) from flattening filter and flattening filter-free 6 MV X-ray fields (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakano H, Kawahara D, Tanabe S, Utsunomiya S, Takizawa T, Sakai M, Nakano T, Ohta A, Kaidu M, Ishikawa H
  • 雑誌名: British Journal of Radiology Open 巻: 3(1) ページ: 1-8
  • DOI: 10.1259/bjro.20200072
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dosimetric comparison of analytic anisotropic algorithm and Acuros XB algorithm in VMAT plans for high-grade glioma (2020)
  • 著者名/発表者名: Takizawa T, Tanabe S, Utsunomiya S, Nakano H, Yamada T, Sakai H, Ohta A, Saito H, Nakano T, Abe E, Kaidu M, Aoyama H
  • 雑誌名: Physica Medica 巻: 73 ページ: 73-82
  • DOI: 10.1016/j.ejmp.2020.04.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Setup Error in the Single-Isocenter Technique on Stereotactic Radiosurgery for Multiple Brain Metastases (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakano H, Tanabe S, Utsunomiya S, Yamada T, Sasamoto R, Nakano T, Saito H, Takizawa T, Sakai H, Ohta A, Abe E, Kaidu M, Aoyama H
  • 雑誌名: Journal of Applied Clinical Medical Physics 巻: 21:12 ページ: 155-165
  • DOI: 10.1002/acm2.13081
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Radiobiological effects of the interruption time with Monte Carlo Simulation on multiple fields in photon beams (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakano H, Kawahara D, Tanabe S, Utsunomiya S, Takizawa T, Sakai M, Saito H, Ohta A, Kaidu M, Ishikawa H
  • 雑誌名: Journal of Applied Clinical Medical Physics 巻: 21:12 ページ: 288-294
  • DOI: 10.1002/acm2.13110
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 放射線治療機器の最新技術 SyncTraX FX4 (2020)
  • 著者名/発表者名: 棚邊哲史、桑原亮太、栗林俊輝、高頭浩正、川口弦
  • 雑誌名: RadFan 2020年12月臨時増刊号 巻: 18(14) ページ: 14-17
• [学会発表] 新潟大学医歯学総合病院医学物理士レジデントコース：5年の成果と課題 (2020)
  • 著者名/発表者名: 宇都宮悟, 棚邊哲史, 中野永, 坂井まどか, 高橋春奈, 久島尚隆, 滝澤健司, 成田啓廣, 早川岳英, 山田巧, 坂井裕則, 金沢勉, 笠原敏文, 笹本龍太, 海津元樹, 和田真一, 青山英史
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第33回学術大会
• [学会発表] IMRT線量分布検証におけるradiomicsを用いた機械学習モデルのエラー自動判別 (2020)
  • 著者名/発表者名: 坂井まどか, 中野永, 棚邊哲史, 河原大輔, 山田巧, 坂井裕則, 笹本龍太, 李鎔範, 青山英史, 宇都宮悟
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第33回学術大会
• [学会発表] Dual-energy CTを用いた金属アーチファクト低減と線量計算への影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 上田真敬, 中野永, 河原大輔, 成田啓廣, 能登義幸, 坂井まどか, 棚邊哲史, 青山英史, 斎藤正敏, 宇都宮悟
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第33回学術大会
• [学会発表] 椎体骨転移緩和照射におけるSmart Alignerを用いた位置照合精度評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 桑原亮太, 棚邊哲史, 栗林俊輝, 捧俊和, 梅津修, 宇都宮悟, 皆川有弘, 上村直史, 佐藤豊, 金子隼汰, 池田紀子, 高頭浩正, 川口弦
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第33回学術大会
• [学会発表] Effect of the Target Positioning Error to Dose Distributions and Tumor Control Probability for the Intracranial Stereotactic Radiosurgery (2020)
  • 著者名/発表者名: 滝澤健司, 棚邊哲史, 中野永, 宇都宮悟, 田村啓和, 丸山克也, 恩田清
  • 学会等名: 第76回日本放射線技術学会総会学術大会
• [学会発表] Limitation Distance in the Single-Isocenter Technique on Stereotactic Radiosurgery for Multiple Brain Metastases with Rotational Error Using a Margin-Based Analysis (2020)
  • 著者名/発表者名: 中野永, 棚邊哲史, 山田巧, 宇都宮悟, 滝澤健司, 坂井裕則, 青山英史
  • 学会等名: 第76回日本放射線技術学会総会学術大会
• [学会発表] Evaluation of metal artifact reduction using virtual monochromatic imaging by dual-energy CT and iterative metal artifact reduction algorithm (2020)
  • 著者名/発表者名: 上田真敬, 中野永, 成田啓廣, 能登義幸, 坂井まどか, 小荒井陽花, 棚邊哲史, 青山英史, 斎藤正敏, 宇都宮悟
  • 学会等名: 第119回日本医学物理学会
• [学会発表] 局所進行性非小細胞肺癌に対する心毒性低減を目的としたVMAT治療計画法の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐々木捷, 棚邊哲史, 中野永, 宇都宮悟, 太田篤, 海津元樹, 青山英史
  • 学会等名: 第33回高精度放射線外部照射部会学術大会
• [備考] 新潟大学医歯学総合病院 放射線治療科 医学物理グループ
  • URL: http://www.clg.niigata-u.ac.jp/~medphys/index.html