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J-GLOBAL ID：201802289541260028   整理番号：18A1348019

スポット走査陽子線治療のための二次陽子による軸外LET増強を考慮した解析的線量平均LET計算アルゴリズム【JST・京大機械翻訳】

An analytical dose-averaged LET calculation algorithm considering the off-axis LET enhancement by secondary protons for spot-scanning proton therapy

著者 (18件)： Hirayama Shusuke (Faculty of Medicine, Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, 0608638, Japan) ,  Hirayama Shusuke (Graduate School of Biomedical Science and Engineering, Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, 0608638, Japan) ,  Hirayama Shusuke (Hitachi Ltd., Research and Development Group, Center for Technology Innovation-Energy, Hitachi-shi, Ibaraki-ken, 3191221, Japan) ,  Matsuura Taeko (Faculty of Engineering, Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, 0608628, Japan) ,  Matsuura Taeko (Global Station for Quantum Medical Science and Engineering, Global Institution for Collaborative Research and Education (GI-CoRE), Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, 0608648, Japan) ,  Ueda Hideaki (Faculty of Engineering, Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, 0608628, Japan) ,  Fujii Yusuke (Hitachi Ltd., Research and Development Group, Center for Technology Innovation-Energy, Hitachi-shi, Ibaraki-ken, 3191221, Japan) ,  Fujii Takaaki (Faculty of Medicine, Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, 0608638, Japan) ,  Fujii Takaaki (Hitachi Ltd., Research and Development Group, Center for Technology Innovation-Energy, Hitachi-shi, Ibaraki-ken, 3191221, Japan) ,  Takao Seishin (Proton Beam Therapy Center, Hokkaido University Hospital, Sapporo, Hokkaido, 0608638, Japan) ,  Miyamoto Naoki (Proton Beam Therapy Center, Hokkaido University Hospital, Sapporo, Hokkaido, 0608638, Japan) ,  Shimizu Shinichi (Faculty of Medicine, Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, 0608638, Japan) ,  Shimizu Shinichi (Global Station for Quantum Medical Science and Engineering, Global Institution for Collaborative Research and Education (GI-CoRE), Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, 0608648, Japan) ,  Fujimoto Rintaro (Hitachi Ltd., Research and Development Group, Center for Technology Innovation-Energy, Hitachi-shi, Ibaraki-ken, 3191221, Japan) ,  Umegaki Kikuo (Faculty of Engineering, Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, 0608628, Japan) ,  Umegaki Kikuo (Global Station for Quantum Medical Science and Engineering, Global Institution for Collaborative Research and Education (GI-CoRE), Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, 0608648, Japan) ,  Shirato Hiroki (Faculty of Medicine, Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, 0608638, Japan) ,  Shirato Hiroki (Global Station for Quantum Medical Science and Engineering, Global Institution for Collaborative Research and Education (GI-CoRE), Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, 0608648, Japan)
資料名： Medical Physics  (Medical Physics)
巻： 45  号： 7  ページ： 3404-3416  発行年： 2018年 
JST資料番号： A1258A  ISSN： 0094-2405  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 目的:毎日の臨床ルーチンの一部としての陽子ビームの生物学的効果を評価するために,線量平均線形エネルギー移動(LET_d)の高速で正確な計算が必要である。本研究では,二次陽子による軸外増強を考慮したペンシルビームアルゴリズム(PBA)に基づく解析的LET_d計算法を開発した。次に,このアルゴリズム(PBA-dLET)をモンテカルロシミュレーション(MCS)結果を用いて検証した。【方法】PBA-dLETにおいて,LET値をPBAに基づく各個人線量カーネルに対して別々に割り当てた。線量カーネルに対して,一次成分(多重Coulomb散乱を受ける陽子)とハロー成分(非弾性,非弾性及び弾性核反応を受ける陽子)からなる三重Gaussモデルを用いた。一次およびハロー成分は,それぞれ単一Gaussおよび二つのGauss分布の和によって表された。以前の解析手法は鉛筆ビームの横方向分布に対して一定のLET_d値を仮定していたが,実際のLET_dはビーム軸から離れて増加し,それはより高い阻止能を持つより多くの散乱とより低いエネルギー陽子があるからである。このLET_d挙動を反映するために,一次およびハロー成分のLETsは異なる値(LET_pおよびLET_ハロー)を取ることができ,それは深さ方向に沿ってのみ変化すると仮定した。二重LETカーネルの値は,PBA-dLETが小および大の両方の場においてMCS生成LET_d分布を再現するように決定された。これらの値は,70.2から220MeVまでの96エネルギーに対して深さ1mmの間隔で発生し,ルックアップテーブルで収集した。最後に,PBA-dLETとMCSの間のリスクにおける標的と器官のLET_d分布と平均LET_d(LET_d,平均)値を比較した。均一なファントムと患者の形状(前立腺,肝臓,および肺の場合)の両方を用いて,この方法を検証した。【結果】均一ファントムにおいて,二重LETカーネルによって得られたLET_dプロファイルは,側方半影における低線量領域を除いて,MCS結果と良く一致し,実際の線量は最大線量の10%以下であった。患者の形状において,開発した方法で計算したLET_dプロファイルは,均一ファントムと同様の精度でMCSを再現した。LET_dの最大差,PBA-dLETとMCS間の各構造に対する平均は,全ての試験条件下で,均一ファントムで0.06keV/μm,患者形状で0.08keV/μmであった。結論:二重LETカーネルモデルは,均一ファントムだけでなく複雑な患者形状でもMCSを良く再現することを確認した。LET_dの精度は,特に外側半影において,単一LETカーネルモデルから大きく改善された。このモデルは,特に標的が重要な臓器に次いでいるとき,副作用のリスクを適切に認識するために有用であると期待される。Copyright 2018 Wiley Publishing Japan K.K. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： *アルゴリズム ,  エネルギー移動 ,  *陽子 ,  陽子ビーム ,  正規分布 ,  多重化 ,  *放射線量 ,  線形性 ,  ファントム ,  患者 ,  高速度 ,  *走査 ,  非弾性 ,  ルックアップテーブル
準シソーラス用語： モンテカルロシミュレーション , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (4件)： 線形エネルギー移動 ,  鉛筆ビームアルゴリズム ,  陽子 ,  スポットスキャニング

分類 (2件)： 線量計測・計測器  (AD08050Q) ,  細胞レベルに対する影響  (EK02030D)

タイトルに関連する用語 (10件)： スポット ,  走査 ,  陽子線治療 ,  陽子 ,  LET ,  増強 ,  解析 ,  線量 ,  平均 ,  計算アルゴリズム