陽子線治療における3Dプリント技術とモンテカルロ法を用いたQA手法の開発

使用3D打印技术和蒙特卡罗方法开发质子束治疗中的QA方法

• 批准号: 18H00509
• 负责人: 纐纈 純一
• 金额: $ 0.33万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18H00509/
• 关键词: 陽子線治療; 肺ファントム; モンテカルロ法

陽子線治療において、治療計画CTでは検出できない微細な不均質構造を通過することで生じるブラッグピーク遠位端の拡大が報告されている。この微細な不均質構造は、人体中で肺に多く分布しているため、肺領域の線量計算精度の低下につながる恐れがある。陽子線治療の更なる高精度化を達成するためには、陽子線の肺中での拡大を実測で検証し、その結果を治療計画計算にフィードバックする必要がある。しかし、既存の肺ファントムで、人体の肺の不均質構造まで再現したものはなく、正確な実測検証を行うことは困難である。そこで、本研究では、肺中での陽子線挙動を実測で検証可能にするために、肺の不均質構造を再現した新しい肺ファントムを作成することを目的とした。方法として、微細な不均質構造を正確に表現するために、本研究では、数理技術を用いて、構造の支柱にランダム性がある海綿構造体を設計し、新しい肺ファントムとして3Dプリンターを用いて作成した。次に作成した肺ファントムの検証方法として、人体の肺に照射した先行文献の値と比較をすることで検証した。検証指標として、肺ファントム通過後のpercentage depth dose(PDD)から、ブラッグピークの拡大を表すdistal falloff width(DFW)を測定し、比較に用いた。結果、本研究で作成した肺ファントムは、先行文献の結果と良好な一致を示した。このことから、本研究の手法を基に作成した肺ファントムは陽子線の不均質構造に対する挙動を解析するためのツールとして、有用であると言える。本研究の方法や結果に関する詳細は、論文にまとめて投稿中である。今後は、この肺ファントムをベースに、肺の呼吸による動きも再現可能な手法を考案し、拡大の影響をより高次元に補正するシステムの開発をすることが課題である。

The treatment plan CT is to detect and report the fine and heterogeneous structure through the treatment plan CT. This fine heterogeneous structure, the human body in the lung more than a distribution, lung area line calculation accuracy is low, fear is high. It is necessary to improve the accuracy of the treatment of yang zi line and the measurement of the lung diameter of yang zi line, and to calculate the treatment plan. It is difficult to reproduce the heterogeneous structure of the human lung and to accurately detect it. The purpose of this study is to detect and verify the potential of lung heterogeneities. Methods: The accurate representation of micro-heterogeneous structures was studied by using mathematical techniques to design and construct sponge structures with novel 3D structures This paper makes a comparison between the lung irradiation of human body and the previous literature. The percentage depth dose (PDD) after the test is measured and compared. The results of this study are consistent with those of previous literature. This study is based on the analysis of the inhomogeneous structure of the anode line. The method and results of this study are detailed in the paper. In the future, the development of lung diseases and respiratory diseases may be studied, and the development of lung diseases and respiratory diseases may be corrected.

项目成果

Dosimetric Verification of Monte Carlo Based Comprehensive Treatment Planning System “Tsukuba-Plan” Adapted to X-rays, Proton Beams, Carbon-ion Beam, and BNCT

基于蒙特卡罗的综合治疗计划系统“筑波计划”的剂量验证，适用于 X 射线、质子束、碳离子束和 BNCT

• 发表时间: 2018
• 作者: Kenta Takada;Hiroaki Kumada;Junichi Koketsu;Hideyuki Sakurai;Takeji Sakae
• 通讯作者: Takeji Sakae