2017 Fiscal Year Research-status Report
最適線量分布を実現するBNCT用補償フィルター設計手法
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17K17838
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高田 卓志 京都大学, 原子炉実験所, 助教 (60444478)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | BNCT / 治療計画 / 補償フィルター / ボーラス / 最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
熱外中性子を用いたホウ素中性子捕捉療法（BNCT）では、中性子の体内での熱化を利用することで、熱中性子を深部まで到達させることが可能である。一方で、熱中性子束の体内でのビルドアップや減衰のため、浅部の病巣に対する線量不足や、深部方向に分布した病変に対する大きな線量勾配が生じる場合があり、補償フィルターを用いた線量分布の改善が図られている。本研究では、患者毎に線量分布を最適化したBNCTを実現することを目指して、個々の患者の病変の位置と形状に合わせて補償フィルターを設計・作製する手法を開発することを目的としている。2017年度は、補償フィルターの形状を決定する最適化計算手法に関する以下の項目を実施した。(1)補償フィルターの材質および形状の線量計算体系内への設定：頭部ファントムのCT画像上に、指定された形状の補償フィルターを配置し、BNCT用の治療計画システムであるSERAのボクセルモデルとして出力するためのツールコードを作成し、動作を確認した。(2)形状最適化のためのアルゴリズムの探索：補償フィルターを柱状のピースに分割し、各ピースの高さを調整することにより形状の最適化を行うことを試みた。アルゴリズムとして最急降下法を採用した結果、計算に多大な時間を要することが判明した。SERAの線量計算モジュールの実行速度が影響していることが原因として考えられる。今後、計算時間の短縮のため、使用する計算機環境および開発環境を改善するとともに、フィルター形状のモデリング法やアルゴリズムの改良を行っていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
補償フィルター形状の最適化計算について、使用した計算機環境および開発環境、フィルター形状のモデリング法とアルゴリズムの組み合わせでは、想定していたよりも多大な計算時間を要することが判明した。現状ではこの問題を解決するに至っておらず、当初の計画よりやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、計算時間の短縮のため、使用する計算機環境および開発環境を改善するとともに、フィルター形状のモデリング法やアルゴリズムの改良を行う。並行して、2018年度は計画どおり、任意形状の補償フィルターの加工技術と位置決め手法についての検討を行い、最終年度である2019年度に計画している最適線量分布の実験的な検証の実施へと繋げていく予定である。
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| Causes of Carryover |
（理由)線量分布計算用の計算機が想定より低価で購入できたことが主な理由である。
（使用計画）繰り越した研究費は、補償フィルター形状の最適化に要する計算時間短縮ため、計算機環境および開発環境の改善に使用する。2018年度以降は、当初の使用計画に従って執行する予定である。
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