呼吸性配置変動の予測に基づくリアルタイム適応放射線治療に関する研究

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本研究では，汎用リニアックによるDynamic multi-leaf collimator（DMLC）による，肺がんをはじめとした体内臓器移動を伴う腫瘍への追尾照射放射線治療の実用化推進と，既存の追尾照射を発展させ，動体腫瘍に対するリアルタイムな適応放射線治療のための技術開発を目的としている．DMLCによるリアルタイム適応照射実現には，標的である腫瘍のみならず，体内の組織・構造の位置・範囲を計測することが不可欠である．また，画像計測や機械駆動で生じる遅れの影響を補償するため，DMLCは予測的に制御する必要がある．そのため，（１）多次元情報に基づく体内組織・構造配置の超高精度予測アルゴリズムの開発と（２）動体追尾に対応したDMLCの動的制御に関する検討を進めている．本年度は，これまでに臨床で取得されたkV X線透視像およびMV X線透視像に写る体内腫瘍の座標・範囲を手動計測するソフトウェアを開発し，呼吸性変動の解析を進め，これを真値として用いて体内組織・構造配置の画像計測アルゴリズムの開発を継続した．また，近年開発されたDMLCシミュレータ上で，提案している適応的時変季節性自己回帰モデルに基づくDMLC予測制御のシミュレーション評価を実施し，提案法によるDMLC予測制御が，競合する予測法を用いた場合と比べて正確な動体追尾性能および線量分布を達成可能であることを確認した．このほか，DMLCの動的制御に向けては，汎用リニアック実機を用いてMLC制御特性を同定するための実験を行った．さらに昨年度より先行して開始していたDMLCによる追尾照射の線量シミュレーションを発展し，照射中の腫瘍位置・範囲変動を考慮した線量分布シミュレーション手法の開発にも取り組んだ．この手法は，従来は定性的あるいは実験的に評価されてきた，追尾照射に要する照射時間の定量的な評価を可能とするものである．