Implementation of simplified stochastic microdosimetric kinetic models into PHITS for application to radiation treatment planning

放射線治療計画への応用を目指した単純化確率論的マイクロドジメトリ運動学モデルのPHITSへの組み込み

佐藤 達彦   ; 橋本 慎太郎  ; 稲庭 拓*; 高田 健太*; 熊田 博明*

Sato, Tatsuhiko; Hashimoto, Shintaro; Inaniwa, Taku*; Takada, Kenta*; Kumada, Hiroaki*

確率論的マイクロドジメトリ運動学(SMK)モデルは、粒子線治療(CRT)やホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の生物学的線量を最も精度よく推定できるモデルの一つである。しかし、SMKモデルは、計算時間が掛かるため治療計画システムに導入することは困難であった。そこで、テイラー展開や高速フーリエ変換を用いて単純化したSMKモデルを開発し、それらを原子力機構が中心となって開発している汎用放射線挙動解析コードPHITSに組み込んだ。これにより、SMKモデルに基づく生物学的線量を簡単に短時間で導出可能となり、PHITSを用いたより高度な治療計画システムの開発が可能となった。

The stochastic microdosimetric kinetic (SMK) model is one of the most sophisticated and precise models used in the estimation of the relative biological effectiveness of carbon-ion radiotherapy (CRT) and boron neutron capture therapy (BNCT). Through the introduction of Taylor expansion (TE) or fast Fourier transform (FFT), we developed two simplified SMK models and implemented them into the Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS). This study enables the instantaneous calculation of the equieffective dose for CRT and BNCT, considering their cellular-scale dose heterogeneities. Treatment-planning systems that use the improved PHITS as a dose-calculation engine are under development.