研究内容紹介
近年、医学・理工学技術の進歩に伴う治療成績の向上を背景に、放射線治療のニーズが飛躍的に高まっています。中でも加速器を医療に適用した粒子線治療は、がんに線量を集中させることで患者に対する身体的負担を最小化するものと期待されています。最近では画像誘導技術を使うことで、治療中の患者の動きや腫瘍の形状変化、生体反応などの特徴を取り入れた治療が可能となっています。本分野では、北海道大学病院陽子線治療センターおよび工学研究院量子ビーム応用医工学研究室と連携し、放射線物理学，量子ビーム応用工学，画像工学等の理工学技術を臨床に活用するための研究を行っています。
主な研究テーマ
・陽子線治療装置搭載型二軸CBCT撮影技術の開発
陽子線治療は有限の飛程を有する陽子線ビームを用いることで腫瘍への高い線量集中と周辺正常組織の被曝線量低減を実現する。それ故陽子線飛程の変動は線量分布に大きく影響するため、治療においては腫瘍のみならず周辺組織の配置や体輪郭形状をも考慮した上で患者を正しく位置決めすることが重要となる。その手段として、陽子線治療におけるコーンビームCT（CBCT）を用いた位置決めの有効性が期待されている。北海道大学病院陽子線治療センターでは、回転ガントリー搭載型CBCT撮影装置の臨床利用を開始し、正常組織の位置関係の把握等に活用している。今後の臨床適用拡大に向けた更なる改善のため、本研究では二対のX線撮像装置を同時に使用したCBCT時短撮影および動体追跡技術に基づく体内マーカーの三次元座標を用いた四次元CBCT再構成技術の実現可能性について検討している。
・陽子線治療におけるDVH予測手法の開発
放射線治療における治療計画は患者に照射する線量や照射門数、照射方向を決定する重要なプロセスである。治療計画の質は計画者や医者の経験に依存し、また達成可能な最善の治療計画であるかの判断も困難である。加えて、近年のマシンスペックの向上にも関わらず、多くの場合において治療計画の最適化には多大な時間を要する。個々の症例に対してOrgan at Risk（OAR）の達成可能なDVHを予測することが可能となれば、放射線治療における治療計画の質や効率の改善が期待される。DVH予測により治療計画の標準化・均てん化、治療計画の品質の定量的評価、また治療計画作成の効率的なトレーニングも可能となる。本研究では、陽子線治療における線量分布のビーム方向依存性を考慮したDVH予測手法の開発を行っている。
主な発表論文等
論文
- Takao S, Miyamoto N, Matsuura T, et al., “Intrafractional baseline shift/drift of lung tumor motion during gated radiotherapy with a real-time tumor-tracking system” International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics, 94(1), 172–180 (2016)
- Fujii Y, Matsuura T, Takao S, et al., “A simulation study on the dosimetric benefit of real-time motion compensation in spot-scanning proton therapy for prostate” Journal of Radiation Research, 58(4), 591-597 (2017)
- Shirato H, Le QT, Kobashi K, Prayongrat A, Takao S, et al., “Selection of external beam radiotherapy approaches for precise and accurate cancer treatment” Journal of Radiation Research, 59(s1), i2-i10 (2018)
特許
- 白土博樹，但野茂，髙尾聖心、放射線治療効果予測方法およびプログラム、特許第4474548号
受賞
- American Society for Radiation Oncology 55th Annual meeting, Basic Science Abstract Award (2013)