高精度な放射線治療を提供するための標準的不均質補正法の開発

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 23K14869
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 中尾 稔 広島大学, 医系科学研究科(医), 特任助教 (50726601)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• キーワード: 放射線治療 / 不均質補正 / 標準化 / 医学物理学

研究実績の概要

放射線治療計画装置では, CT画像の画素値を物理情報（物理密度、水に対する相対電子密度比・相対阻止能比）に変換し, 患者体内の不均質補正を行い, 放射線の線量分布を計算している（CT値校正法）. このCT値校正法は, 汎用性がある方法にもかかわらず, 放射線の種類や治療装置, 不均質補正用ファントムによって手法が異なるため, 標準化されていない現状がある. 本研究は, あらゆる放射線治療に適応可能なCT値校正法の開発とその普及・標準化を目指している.
研究の初段階として, ２種類の不均質補正用ファントムプラグのCT画素値から, 理論的にCT値密度変換テーブルを推定し, あらゆる放射線治療に適応可能なCT値校正法を開発した. 国内の複数のX線治療施設の協力を得て, 既存のCT値密度変換テーブルと新たに開発したCT値校正法を比較検証した. この比較から, 治療装置や不均質補正用ファントムによるCT値密度変換テーブルの差異が明らかとなり, 線量計算への影響を示唆する結果が得られた. その成果は, Medical Physics誌に掲載された.
次に, ホウ素中性子捕捉療法（BNCT）での線量計算に新たなCT値校正法を適用し, 従来法と比較を行った. その結果, この新たなCT値校正法は, BNCTにおける線量計算の高度化に有用であることが確認され, 成果はMedical Physics誌に掲載予定である.
さらに, 国際的な不均質補正の標準化を目指して, 専用ファントムを海外の研究グループに送付し, データ収集と解析を進めている. この共同研究を通じて新たな標準的な不均質補正法の確立を目指す.

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

科研費の申請段階から新たなCT値校正法の開発や国内データ収集の準備を進めており, その成果が初年度に論文として掲載された. また,ホウ素中性子捕捉療法（BNCT）への適用研究においても, 新CT値校正法の有用性が示され, その成果は次年度に論文として掲載される予定である. さらに, 国際的な不均質補正の標準化を目指し, 海外の研究グループとの国際共同研究を開始した. この国際共同研究が直接的な標準化に繋がらなくても, 得られた結果や経験は国内の研究に活かす予定である.

今後の研究の推進方策

当初に設定した研究計画に従い, 成果を英語論文で発表した. さらに, この研究成果を国際的にアピールするために, 国際学会で積極的に発表を行う. また, 開始した国際共同研究を着実に進め, その成果を論文および国際学会で発表し, 新たなCT値校正法の普及と標準化を目指す.

次年度使用額が生じた理由

本年度, 研究を推進するための研究環境整備に研究費を使用した. また, その研究成果をオープンアクセスの論文として発表するための費用も計上したが, 予定していた国際学会での発表が行えなかったため, そのための旅費が次年度使用額として生じた. この次年度使用額と当該年度分を合わせ, 国際学会発表の費用, 英語論文の校正費用, 研究環境整備として使用する予定である.

研究成果

• [国際共同研究] Massachusetts General Hospital(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Massachusetts General Hospital
• [国際共同研究] OncoRay(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: OncoRay
• [雑誌論文] Application of stoichiometric CT number calibration method for dose calculation of tissue heterogeneous volumes in boron neutron capture therapy (2024)
  • 著者名/発表者名: Hu, N., Nakao, M., Ozawa, S., Takata, T., Tanaka, H., Nihei, K., Ono, K., and Suzuki, M.
  • 雑誌名: Medical Physics 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1002/mp.17093
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CT number calibration audit in photon radiation therapy (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakao, M., Ozawa, S., Miura, H., Yamada, K., Hayata, M., Hayashi, K., Kawahara, D., Nakashima, T., Ochi, Y., Okumura, T., Kunimoto, H., Kawakubo, A., Kusaba, H., Nozaki, H., Habara, K., Tohyama, N., Nishio, T., Nakamura, M., Minemura, T., Okamoto, H., Ishikawa, M., Kurooka, M., Shimizu, H., Hotta, K., Saito, M. et al.
  • 雑誌名: Medical Physics 巻: 51 ページ: 1571～1582
  • DOI: 10.1002/mp.16887
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Development of Stoichiometric CT number calibration model for MVCT number to mass density (2023)
  • 著者名/発表者名: Tsunemine, S., Ozawa, S., Nakao, M., Miura, H., Onishi, T., Ichiki, M., Sugimoto, S., Inoue, T., Oki, Y., Akasaka, H., Hanmura, K., Harada, H., Nishimura, T., Murakami, Y., and Nagata, Y.
  • 学会等名: The American Association of Physicists in Medicine 65rd Annual meeting
  • 国際学会
• [学会発表] CT 値密度変換テーブルの第三者評価における放射線治療装置毎の許容値の比較 (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakao, M., Tsunemine, S., Nakashima, S., Ozawa, S., Miura, H., Hayata, M., Nakashima, T., Ochi, Y., Okumura, T., Kunimoto, H., Kawakubo, A., Habara, K. and Hayashi, K.
  • 学会等名: 第126回 日本医学物理学会学術大会
• [学会発表] 脳密度プラグと実脳の CT 値の差異が線量計算に与える影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: Tsunemine, S., Ozawa, S., Nakao, M., Nakada, R., Hayakawa, T., Konno, M., Yamashita, H., Ito, M., Tomida, T., Numano, M. and Harada, H.
  • 学会等名: 第126回 日本医学物理学会学術大会