放射線治療における照射時間を加味した新たな生物学的線量評価システムの開発

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K17227
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 中野 永 新潟大学, 医歯学総合病院, 特任助教 (20839229)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 放射線治療 / 亜致死損傷回復 / モンテカルロシミュレーション / マイクロドジメ トリモデル / 照射時間 / 放射線生物

研究実績の概要

細胞の亜致死損傷回復は放射線による損傷からの回復能力であり、放射線が細胞に照射された直後から起こり始めることにより細胞生存率に大きく影響を及ぼすため、放射線治療における照射時間の延長は細胞致死効果を低下させる可能性がある。本研究では細胞の亜致死損傷回復といった生物現象を考慮した放射線治療における線量評価システムの開発を目的とする。本研究の目的を解決するため、モンテカルロシミュレーションとマイクロドジメトリモデルを組み合わせることで、照射時間と細胞生存率の関係を導出し、放射線治療計画装置の物理線量に照射時間を加味した放射線生物学的線量評価を行う。
2020年度は2019年度と比較して、肺癌や肝臓癌に対するより臨床条件を加味した照射時間と細胞生存率の関係を解析、評価した (Journal of Applied Clinical Medical Physics 2020, The British Journal of Radiology 2020)。

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

概ね研究計画調書に沿って研究開発を進めているため、現在までの進捗状況区分は、「おおむね順調に進展している」と評価した。

今後の研究の推進方策

2021年度は以下の通り研究を推進する予定である。
実際の放射線治療により照射を受けた患者データを使用し、放射線治療計画装置が計算した物理線量に生物現象を加味し、放射線生物学的線量計算を行う。

次年度使用額が生じた理由

新たに作成した論文校正費として準備していたが、実験データの解析に一部修正事項が見つかり、論文の修正を行った。そのため2020年度中の論文校正に間に合わなかったため。

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 Madoka、Nakano Hisashi、Kawahara Daisuke、Tanabe Satoshi、Takizawa Takeshi、Narita Akihiro、Yamada Takumi、Sakai Hironori、Ueda Masataka、Sasamoto Ryuta、Kaidu Motoki、Aoyama Hidefumi、Ishikawa Hiroyuki、Utsunomiya Satoru
  • 雑誌名: Medical Physics 巻: 48 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 Hisashi、Tanabe Satoshi、Yamada Takumi、Utsunomiya Satoru、Takizawa Takeshi、Sakai Madoka、Sasamoto Ryuta、Sakai Hironori、Nakano Toshimichi、Saito Hirotake、Ohta Atsushi、Kaidu Motoki、Ishikawa Hiroyuki
  • 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
• [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 Hisashi、Kawahara Daisuke、Tanabe Satoshi、Utsunomiya Satoru、Takizawa Takeshi、Sakai Madoka、Nakano Toshimichi、Ohta Atsushi、Kaidu Motoki、Ishikawa Hiroyuki
  • 雑誌名: BJR|Open 巻: 3 ページ: 20200072
  • 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 Takeshi、Tanabe Satoshi、Utsunomiya Satoru、Nakano Hisashi、Yamada Takumi、Sakai Hironori、Ohta Atsushi、Saito Hirotake、Nakano Toshimichi、Abe Eisuke、Kaidu Motoki、Aoyama Hidefumi
  • 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] Dose compensation based on biological effectiveness due to interruption time for photon radiation therapy (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawahara Daisuke、Nakano Hisashi、Saito Akito、Ozawa Shuichi、Nagata Yasushi
  • 雑誌名: The British Journal of Radiology 巻: 93 ページ: 0125
  • DOI: 10.1259/bjr.20200125
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficacy and Safety of the Radiotherapy for Liver Cancer: Assessment of Local Controllability and Its Role in Multidisciplinary Therapy (2020)
  • 著者名/発表者名: Ohkoshi-Yamada Marina、Kamimura Kenya、Shibata Osamu、Morita Shinichi、Kaidu Motoki、Nakano Toshimichi、Maruyama Katsuya、Ota Atsushi、Saito Hirotake、Yamana Nobuko、Oshikane Tomoya、Goto Yukiyo、Yoshimura Natsumi、Tanabe Satoshi、Nakano Hisashi、Kamimura Hiroteru、Aoyama Hidefumi、Terai Shuji
  • 雑誌名: Cancers 巻: 12 ページ: 2955～2955
  • DOI: 10.3390/cancers12102955
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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 Hisashi、Tanabe Satoshi、Utsunomiya Satoru、Yamada Takumi、Sasamoto Ryuta、Nakano Toshimichi、Saito Hirotake、Takizawa Takeshi、Sakai Hironori、Ohta Atsushi、Abe Eisuke、Kaidu Motoki、Aoyama Hidefumi
  • 雑誌名: Journal of Applied Clinical Medical Physics 巻: 21 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 Hisashi、Kawahara Daisuke、Tanabe Satoshi、Utsunomiya Satoru、Takizawa Takeshi、Sakai Madoka、Saito Hirotake、Ohta Atsushi、Kaidu Motoki、Ishikawa Hiroyuki
  • 雑誌名: Journal of Applied Clinical Medical Physics 巻: 21 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] Formulation of objective indices to quantify machine failure risk analysis for interruptions in radiotherapy (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawahara Daisuke、Nakano Hisashi、Saito Akito、Ochi Yusuke、Nagata Yasushi
  • 雑誌名: Journal of Applied Clinical Medical Physics 巻: 22 ページ: 165～173
  • DOI: 10.1002/acm2.13126
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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] A Multi-ceAnalytical Study of Small Field Dose Calculations Using a Virtual Homogeneous Phantom (2020)
  • 著者名/発表者名: 好村 尚記, 河原 大輔, 中野 永, 早田将博, 工藤剛吏, 羽原幸作, 羽原弘士
  • 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] 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] 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] Radiomicsを用いたIMRTの線量分布 検証におけるエラーの自動判別 (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] Formulation of objective indices to quantify machine failure risk analysis for interruptions in radiotherapy (2020)
  • 著者名/発表者名: 河原 大輔, 中野 永, 齋藤 明登, 越智 悠介, 永田 靖
  • 学会等名: 第34回高精度放射線外部照射部会学術大会