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論文

Development of JCDS, a computational dosimetry system at JAEA for boron neutron capture therapy

熊田 博明; 山本 和喜; 松村 明*; 山本 哲哉*; 中川 義信*

Journal of Physics; Conference Series, 74, p.021010_1 - 021010_7, 2007/00

原子力機構では、JRR-4で実施されているホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の臨床研究に不可欠な線量評価システム、JCDSを開発している。JCDSは、中性子照射によって患者に付与される線量をモンテカルロ計算によって評価し、最適な照射条件を導出できる治療計画用ソフトウェアである。JCDSによる評価方法は、医療画像データを用いて患者の3次元モデルを作成し、輸送計算可能なボクセルモデルに変換して、中性子,光子輸送モンテカルロ計算コード,MCNPでの計算を実行し、患部及び周辺組織の線量分布を求めるシステムである。最新のシステムはボクセルのサイズを2$$times$$2$$times$$2mm$$^{3}$$まで微細化することにより、線量評価精度を向上させている。また最近のがん診断技術であるPETの画像を活用し、腫瘍領域を適切に評価対象領域として抽出して評価することが可能となった。さらに現在、計算コードをMCNPからPHITSに変更しており、これによりBNCTだけでなく、陽子線治療,重粒子線治療に対する線量評価も実施できるように高度化している。本学会において、JCDSによる評価手法とその評価性能と、最新の技術開発について報告を行う。

論文

Comparison and analysis of BNCT radiation dose between gold wire and JCDS measurement

影治 照喜*; 溝渕 佳史*; 永廣 信治*; 中川 義信*; 熊田 博明

Proceedings of 12th International Congress on Neutron Capture Therapy (ICNCT-12), p.60 - 61, 2006/10

BNCT時の患者に付与される線量について、脳表面に配置した金線と原子力機構で開発した線量評価システム(JCDS)の計算結果とを比較し、BNCTの線量特性を解析した。金線での測定では患部の腫瘍の最低線量値,最大線量値を計測し、JCDS値と比較した。この結果から、JCDSはBNCTの線量を高精度で評価することができ、BNCTの治療計画に対して高い信頼性があることを確認した。

論文

Comparison of BNCT radiation dose between BSH-based intra-operative BNCT and BSH, BPA-based non-operative BNCT

影治 照喜*; 溝渕 佳史*; 永廣 信治*; 中川 義信*; 熊田 博明

Proceedings of 12th International Congress on Neutron Capture Therapy (ICNCT-12), p.62 - 63, 2006/10

原子力機構で開発したBNCT用線量評価システム(JCDS)を用いて、JRR-4でこれまで実施したBSHを用いた術中BNCTの線量と現在実施しているBSHとBPAを併用した非術中BNCTの線量を比較し、それぞれのBNCTの線量特性を解析した。この解析によってBSHでの術中BNCTでの線量はBSHとBSHを併用する非術中BNCTの線量に対して、1.4から2.1倍であることが明らかとなった。それぞれの線量特性と、その臨床結果について報告する。

論文

Correlation between BNCT radiation dose and histopathologocal findings in BSH-based intra-operative BNCT for malignant glioma

影治 照喜*; 溝渕 佳史*; 永廣 信治*; 中川 義信*; 熊田 博明

Proceedings of 12th International Congress on Neutron Capture Therapy (ICNCT-12), p.35 - 36, 2006/10

原子力機構のJRR-4を用いて実施した悪性脳腫瘍に対するBSHを用いた術中BNCTにおけるBNCT線量と病理組織異常発生の相関関係を解析した。BNCT後の悪性脳腫瘍の完全な沈静化のための線量は、JCDSの線量で腫瘍領域とターゲット領域の最低線量をそれぞれ65Gy-Eq, 45Gy-Eqであった。これまでの症例の金線による線量評価とJCDSの計算による線量値を比較し、これらの数値と治療効果の相関関係について報告する。

論文

中性子捕捉療法のための線量評価システム、JCDSの開発

熊田 博明; 山本 和喜; 松村 明*; 中川 義信*

放射線, 31(4), p.287 - 297, 2005/10

原研JRR-4で実施されているホウ素中性子捕捉療法(BNCT)に対し、患者に付与される線量を数値シミュレーションによって評価するBNCT線量評価システム、JCDSを開発した。JCDSは、患者の医療画像データをもとに頭部3次元モデルを作成し、このモデルを5mmボクセルと10mmボクセルに分割したマルチボクセルモデルに変換し、中性子,光子輸送モンテカルロコード,MCNPを使って線量分布計算を実行するシステムである。円筒水ファントム実験をJCDSで模擬し、実験値とJCDSの計算値との比較による検証を行った結果から、BNCTの線量評価に対しJCDSが十分な評価性能を有していることを確認した。JCDSの実用化によって、JRR-4において熱外中性子ビームによるBNCTが平成15年度から開始された。本報告は、BNCTの線量評価に要求される基本事項をまとめるとともに、JCDSによる線量評価手法と検証結果について報告するものである。

論文

ホウ素中性子捕捉療法のためのBNCT線量評価システム(JCDS)の開発

熊田 博明; 山本 和喜; 村山 洋二; 松村 明*; 中川 義信*

モンテカルロ計算法高度化の現状; 第3回モンテカルロシミュレーション研究会報文集, p.185 - 194, 2004/12

原研の研究用原子炉であるJRR-4の医療照射設備を利用してホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の臨床研究が行われている。原研では、BNCTによる中性子ビーム照射によって患者に付与される吸収線量を数値シミュレーションによって正確に評価することのできるBNCT線量評価システム(JCDS)を開発した。JCDSは、ファントム実験値,JRR-4で実施されたBNCTの臨床データ等との比較検証を経て公開コードとして2002年に公開し、実際のBNCTの臨床研究に2003年から適用されている。現在JCDSは、より高精度な線量計算を効率的に実行するため、MCNP5のメッシュタリーへの対応,PCクラスタと組合せた高速計算環境の構築等のさらなる高度化を進めている。

論文

Improvement of dose calculation accuracy for BNCT dosimetry by the multi-voxel method in JCDS

熊田 博明; 山本 和喜; 山本 哲哉*; 中井 啓*; 中川 義信*; 影治 照喜*; 松村 明*

Applied Radiation and Isotopes, 61(5), p.1045 - 1050, 2004/11

 被引用回数:9 パーセンタイル:43.92(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

JRR-4で実施されているBNCTにおいて、各患者に付与される吸収線量を評価するために、原研ではJCDSを開発した。従来のJCDSでの線量計算方法は、頭部モデルを10$$times$$10$$times$$10mmメッシュに分割したモデル(ボクセルモデル)を作成して計算を実行する。このJCDSの線量計算精度を向上させるために、頭部モデルを5, 10, 20mmの数種類のボクセルを組合せたボクセルモデルを作成して計算を実行できるマルチボクセル手法を開発した。この計算精度を検証するため、ファントム実験値等との比較を行った。この検証結果によって、JCDSのマルチボクセル手法によって効率的に線量計算精度を向上させることができることを確認した。

論文

Radiation injury of boron neutron capture therapy using mixed epithermal- and thermal neutron beams in patients with malignant glioma

影治 照喜*; 永廣 信治*; 溝渕 佳史*; 戸井 宏行*; 中川 義信*; 熊田 博明

Applied Radiation and Isotopes, 61(5), p.1063 - 1067, 2004/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:52.07(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

本研究は、悪性グリオーマに対する熱外-熱混合中性子ビームによるホウ素中性子捕捉療法(BNCT)実施後の急性もしくは晩発的な放射線障害について明確にすることを目的としている。1998年から2004年までの間に熱外-熱混合中性子ビームによるBNCTを18症例実施した。この18症例に対して3つの照射線量コントロール(プロトコルA,B,C)を適用して照射を行った。これらの評価結果からわれわれは、遅発的放射線障害を避けるためには血管線量で12Gyを超えないこと、言語野に存在する腫瘍に対しては10Gy以下とすることを結論とする。

論文

ホウ素中性子捕捉療法のための線量評価システム(JCDS)の検証

熊田 博明; 山本 和喜; 鳥居 義也; 松村 明*; 中川 義信*

Japanese Journal of Medical Physics, Vol.23, Supplement 3, p.292 - 295, 2003/09

現在原研では、JRR-4で実施されているホウ素中性子捕捉療法(BNCT)に対して、より精度の高い線量評価を行うため、患者頭部内の照射線量を計算によって評価するBNCT線量評価システム(JCDS)の開発を行っている。JCDSは患者の医療画像データをもとに患者頭部の3次元モデルを作成し、モンテカルロコード:MCNP-4Cによって線量計算を行うものである。このJCDSの計算精度とBNCTへの適用性を明らかにするため、円筒水ファントム実験値との比較、これまで熱中性子ビームを使って行われたBNCTから得られた実測データとの比較により検証を行った。ファントム実験値に対しては表面を除く領域で5%以下の制度であることを確認した。実際のBNCTの実測データとの比較では、熱中性子束の最大値に対して標準偏差で8%以下であった。これらの評価結果と今後の開発について報告を行う。

論文

Clinical review of the Japanese experience with boron neutron capture therapy and a proposed strategy using epithermal neutron beams

中川 義信*; Pooh, K. H.*; 古林 徹*; 影治 照喜*; 宇山 慎一*; 松村 明*; 熊田 博明

Journal of Neuro-Oncology, 62(1), p.87 - 99, 2003/04

 被引用回数:104 パーセンタイル:17.67(Oncology)

ホウ素中性子捕捉療法は、選択的に悪性腫瘍に集まったホウ素と中性子との反応を使って悪性腫瘍のみを破壊する治療法である。1968年から183例の脳腫瘍の患者に対してBNCTを実施され、1978年から1997年にかけて日本で実施された105例の患者に対して事後評価を行った。新しいプロトコルでは、腫瘍細胞に対して最小線量を15Gy(物理線量)照射、もしくはターゲット領域に対して18Gy照射を行った。また最大血管線量は15Gy以下とし、$$gamma$$線量は10Gy以下とした。このプロトコルに基づいて熱-熱外中性子ビーム混合ビームを使って治療した10例の結果について報告する。

報告書

ホウ素中性子捕捉療法のためのBNCT線量評価システム(JCDS)の開発(協力研究)

熊田 博明; 山本 和喜; 鳥居 義也; 松村 明*; 山本 哲哉*; 能勢 忠男*; 中川 義信*; 影治 照喜*; 内山 順三

JAERI-Tech 2003-002, 49 Pages, 2003/03

JAERI-Tech-2003-002.pdf:5.22MB

JRR-4に整備した中性子ビーム設備によって、熱外中性子ビームを用いたホウ素中性子捕捉療法(BNCT)を実施することが可能となった。熱外中性子ビームBNCTの実施に必要な治療計画を作成するためには、患者への吸収線量を事前に評価することが不可欠である。患者頭部内の線量分布を数値シミュレーションによって評価し、治療計画作成を支援するBNCT線量評価システム(JCDS)の開発を行った。JCDSは、医療画像であるCT,MRIデータをもとに患者の頭部モデルを作成し、頭部内の中性子及び$$gamma$$線の線束分布をモンテカルロ・コードMCNPで計算するための入力データを自動作成して線量計算を行い、この計算結果を医療画像上に表示させることのできるソフトウェアである。JCDSの特徴として、(1)CTデータとMRIデータの両方を取り扱うことにより、患者の正確な頭部モデルを簡便に作成する機能,(2)日本で実施されている開頭手術を伴ったBNCTに対応し、頭部モデルの形状を編集する機能,(3)計算によって導かれた照射位置に患者を正確にセッティングするための情報を出力する機能などを有している。本報告は、JCDSの基本設計と各処理機能、及びJCDSの計算性能を検証した結果について記述したものである。

論文

Verification of the JAERI computational dosimetry system for neutron capture therapy

熊田 博明; 松村 明*; 中川 義信*; 山本 哲哉*; 山本 和喜; 鳥居 義也

Research and Development in Neutron Capture Therapy, p.529 - 534, 2002/09

現在原研では、より正確な線量評価をともなったホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の実施を支援するため、患者頭部内の照射線量を計算によって評価するBNCT線量評価システム(JCDS)の開発を行っている。JCDSは患者の医療画像データを基に患者頭部の3次元モデルを作成し、モンテカルロコード:MCNP-4Cによって線量計算を行うものである。また、JCDSは照射線量を計算するだけでなく、患者を照射位置に正確かつ迅速にセッティングを行う「患者セッティングシステム」と連携し、患者の照射位置へのセッティングを支援する機能も有している。線量評価システムは初期バージョンが完成し、現在システムの検証を行っている。このJCDSの計算性能とBNCTへの適用性,有用性について報告を行う。

論文

Clinical review of boron neutron capture therapy and a proposed strategy using epithermal neutron beams in Japan

中川 義信*; Pooh, K. H.*; 影治 照喜*; 宇山 慎一*; 古林 徹*; 桜井 良憲*; 松村 明*; 山本 哲哉*; 熊田 博明

Research and Development in Neutron Capture Therapy, p.1113 - 1116, 2002/09

高グレードのグリオーマ患者に対して熱外中性子ビームを用いた中性子捕捉療法を実行するための新しいプロトコルを作成するため、これまで実施されたBNCTの照射線量,組織学的腫瘍度数及び臨床結果の相関について解明した。1968から183例の脳腫瘍患者に対して実施されたBNCTのうち、1978年から1997年の間に実施した脳腫瘍患者105例の患者に対して回顧的な研究を行った。放射線的影響については、1977年から2001までに実施された159例全員に対して解析を行った。グリオブラストーマの10例の患者に対しては、熱外中性子ビームを使った新しいプロトコルに基づいて治療が行われた。

論文

原子炉による医療照射のための患者セッティングシステムの開発

熊田 博明; 松村 明*; 中川 義信*

日本原子力学会和文論文誌, 1(1), p.59 - 68, 2002/03

熱外中性子によるホウ素中性子捕捉療法(BNCT)を実施するためには、頭部内照射線量を計算によって事前に評価し、その結果をもとに照射計画を作成する必要がある。現在原研では、MCNPを使って頭部内照射線量を評価し、適切な照射計画を作成する線量評価システム(JCDS)の開発を行っている。この事前評価に基づくBNCTを実施するためには、照射計画に決定されている照射条件を正確に再現させて照射を行う必要がある。特に患者の位置条件を正確に一致しなければ、患部に適切な照射線量を与えることができない。したがって患者を正確かつ迅速に照射位置に固定する患者セッティングシステムの開発を行った。このシステムをファントム実験及び現在実施されている熱中性子BNCTに適用して検証を行った結果、十分なセッティング精度と有用性が確認できた。患者セッティングシステムとJCDSを組み合わせることにより熱外中性子BNCTの実施が可能となる。

論文

Development of computational dosimetry system and measurement of dose distribution in water head phantom for BNCT in JAERI

熊田 博明; 山本 和喜; 鳥居 義也; 松村 明*; 山本 哲也*; 中川 義信*; 堀口 洋二

JAERI-Conf 2001-017, p.357 - 362, 2001/11

JRR-4の医療照射設備により、熱外中性子によるBNCTを実施することが可能となった。この熱外中性子によるBNCTの実施においては、頭部内の照射線量をシミュレーションにより評価し、事前に治療計画を作成する必要がある。現在原研では、MCNPにより頭部内の照射線量を評価し、治療計画を作成するためのソフトウェアであるBNCT線量評価システムを開発している。また頭部内の照射線量分布を正確に把握するため、頭部水ファントムを用いた実験を行い、頭部内の熱中性子束及び$$gamma$$線量の分布測定を行った。この実験より得られたデータは、現在行われているBNCTでの患者頭部内の照射線量評価に用いるとともに、線量評価システムの精度向上のための検証にも適用することができる。

論文

熱外中性子を用いた中性子捕捉療法のための基礎的・臨床的研究

能勢 忠男*; 松村 明*; 山本 哲哉*; 柴田 靖*; 吉田 文代*; 阿久津 博義*; 安田 貢*; 松下 明*; 中井 啓*; 山田 隆*; et al.

UTRCN-G-29, p.114 - 123, 2001/00

JRR-4は熱中性子ビーム(Thermal beam mode II; TNB-II)、熱及び熱外中性子の混合ビーム(Thermal beam mode I; TNB-I)並びに熱外中性子ビーム(Epithermal beam mode;ENB)を供給できるような新しく開発された研究用原子炉である。本報告はJRR-4のそれぞれのビームに対する基礎的放射線生物学的研究と熱及び熱外中性子の混合ビームを用いた術中ホウ素中性子捕捉療法のPhaseI/II Studyについて報告する。生物学的基礎研究において、ENBでは速中性子線量を減衰させながら、深部に熱中性子を補えることが細胞生存率曲線から明かとなった。また、2000年5月までに5名の患者に対してTNB-Iを用いた術中BNCTを実施した。外部照射と比較して、術中BNCTは皮膚反射とボイド効果のために高い治癒線量を与えることができる。

論文

Development of the patient setting system for BNCT at JRR-4

熊田 博明; 山本 和喜; 鳥居 義也; 松村 明*; 山本 哲哉*; 中川 義信*

Proceedings of 9th International Symposium on Neutron Capture Therapy for Cancer, p.281 - 282, 2000/10

現在原研では、JRR-4中性子ビーム設備において熱外中性子によるBNCTを実施するために、BNCT線量評価システムの開発を行っている。このシステムによって、ビームモード、照射時間、患者へのビーム照射角度等の照射条件を決定する。この照射条件を満たすために、患者を計算より導かれた照射位置に正確に照射室内の照射位置にセッティングを行う必要がある。このため原研では、患者を照射位置に正確かつ迅速にセッティング可能な患者セッティングシステムを開発している。本システムは、熱外中性子によるBNCT実施のためだけでなく、現在行われている熱中性子による開頭BNCTにおいても使用でき、患者位置合わせを支援するとともに、患者照射位置データ取得のために使用することができる。このデータは、BNCT照射済の事後評価に用いるとともに、線量評価システムの精度向上のために使用する。

論文

Intraoperative boron neturon capture therapy for malignant gliomas; First clinical results of Tsukuba phase I/II trial using JAERI mixed thermal-epithermal beam

松村 明*; 山本 哲哉*; 柴田 靖*; 阿久津 博義*; 安田 貢*; 松下 明*; 中井 啓一*; 山田 隆*; 高野 晋吾*; 水谷 太郎*; et al.

Proceedings of 9th International Symposium on Neutron Capture Therapy for Cancer, p.29 - 30, 2000/10

1999年10月から新しいBNCT試験は術中BNCTの状態で混合熱-熱外ビームを用いてJRR-4医療照射設備で開始された。これまでに5名の患者はこの試験に参加した。最大表面B(n,$$alpha$$)線量は第一グループにおいて正常脳内10.4Gyと計画され、重大な障害がなければ13Gyへ10%の線量増加を行う。すべての患者は明白な腫瘍の可能性となく、1~7ヶ月間の観察中であるが存命している。しかし過剰線量を受けた放射線損傷の1例がある。ほかには軽い脳神経障害が2例観察された(1例は脳神経麻痺、1例は構語障害)。純熱ビームモードと比較するとIOBNCTでのTMIの強い浸透度と2次$$gamma$$線のために注意深く線量増加は計画されるべきである。(構語障害とは少し喋りづらい症状で、ろれつがまわりにくいようなものである。)

口頭

ホウ素中性子捕捉療法のリアルタイム線量評価のための小型熱中性子モニタの性能評価

熊田 博明; 石川 正純*; 米田 政夫; 中村 剛実; 山本 和喜; 中川 義信*

no journal, , 

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の線量評価技術の高度化を目的に、JCDSの計算値と中性子測定器からの測定データ,ホウ素濃度測定データなどを組合せて患者に付与される線量をリアルタイムで評価できる技術の開発を進めている。この第1ステップとして、BNCT時の中性子計測をSOF(Scintillator with Optical Fiber)を用いることを検討している。SOFは、プラスチックシンチレータにLiFを塗布した熱中性子検出器部と、光信号増倍管,波形整形アンプ回路,カウンタ等からなる本体部とを光ファイバで接続した小型熱中性子測定器であり、患者に付与される熱中性子を秒単位で計測できる。このSOFをBNCTに適用するため、種々の条件での特性測定を行った。この結果から現在中性子強度測定に用いている金線測定法に代わってBNCT時の中性子ビーム強度を測定できることを確認した。また実際のBNCTにおいて患者側にSOFを取り付けて照射中に付与される熱中性子束を計測した結果、照射中の患者の位置変化に対して付与される中性子束の変化もリアルタイムで計測できることを確認した。今後もさらなる特性測定を行って実際のBNCTへの適用を進める。

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