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論文

A Parameter study of pencil beam proton dose distributions for the treatment of ocular melanoma utilizing spot scanning

Sutherland, K.*; 宮島 悟史*; 伊達 広行*; 白土 博樹*; 石川 正純*; 村上 昌雄*; 山極 満; Bolton, P.; 田島 俊樹

Radiological Physics and Technology, 3(1), p.16 - 22, 2010/01

Results of Monte Carlo calculated dose distributions of proton treatment of ocular melanoma are presented. An efficient spot-scanning method utilizing active energy modulation which also minimizes the number of target spots was developed. We simulated various parameter values for the particle energy spread and the pencil-beam diameter in order to determine values suitable for medical treatment. We found that a 2.5-mm-diameter proton beam with a 5% Gaussian energy spread is suitable for treatment of ocular melanoma while preserving vision for the typical case that we simulated. The energy spectra and required proton current were also calculated and are reported. The results are intended to serve as a guideline for a new class of low-cost, compact accelerators.

論文

Radiotherapy using a laser proton accelerator

村上 昌雄*; 菱川 良夫*; 宮島 悟史*; 岡崎 良子; Sutherland, K.*; 阿部 光幸*; Bulanov, S. V.; 大道 博行; Esirkepov, T. Z.; Koga, J. K.; et al.

AIP Conference Proceedings 1024, p.275 - 300, 2008/08

光医療研究連携センターで進める事業の中心的治療器の開発の概念について考えを提示する。

論文

放射線治療の高度化のための超並列シミュレーションシステム

斎藤 公明; 齋藤 秀敏*; 国枝 悦夫*; 成田 雄一郎*; 明上山 温*; 藤崎 達也*; 川瀬 貴嗣*; 金子 勝太郎*; 尾嵜 真浩*; Deloar, H. M.*; et al.

情報処理, 48(10), p.1081 - 1088, 2007/10

科学技術振興機構の戦略的創造研究推進事業CRESTの一環として、外部の大学,医療機関,民間企業とチームを組織し、超並列シミュレーション計算を利用して放射線治療の高度化に貢献するための研究開発を行ってきた。この中で、現在広く行われているX線治療に関して、詳細人体モデルとモンテカルロ計算を利用して高精度線量を短時間に行い、ネットワークを介して医療現場を支援するシステムを開発してきた。さらに、これからの治療として期待される陽子線治療に関して、レーザーにより発生する陽子線を利用して小型で安価な陽子線治療装置を開発するための基礎的な研究を行ってきた。平成14年に開始した本プロジェクトはそれぞれのサブテーマについて成果を挙げ、平成19年度に終了する予定である。これらのプロジェクト研究の全容についてまとめて紹介する。

口頭

レーザー駆動イオン加速シミュレーション

Esirkepov, T. Z.; Bulanov, S. V.; 宮島 悟史*; 伊藤 芳浩*; Koga, J. K.; 山極 満; 田島 俊樹

no journal, , 

JST戦略的創造研究推進事業のもとで実施している「放射線治療の高度化のための超並列シミュレーションシステムの開発」において分担している「レーザー駆動陽子線治療システムの研究」について研究開始後3年目の中間報告を行う。これまでに、PIC粒子シミュレーションによる超並列マルチパラメトリックランを行い、二重層ターゲットからの準単色エネルギーイオンビームの最大エネルギーについてのレーザー及びターゲットパラメータ依存性を詳細に解析した。また、「人体内線量分布計算用ソフトウェア群の開発」として、(1)X線CTデータを用いた人体モデル作成ツール, (2)入射陽子線のパラメータ(入射位置・入射方向・入射個数・エネルギースペクトル)を決定する照射パラメータ決定ツール, (3)モンテカルロ法による線量分布計算ツール, (4)得られた線量分布をX線CT画像上に重ね合わせ、標的体積・リスク臓器への付与線量を可視化する線量分布可視化ツールのプロトタイプを作成した。

口頭

Monte Carlo simulations of laser-accelerated proton therapy; A Parameter survey

Sutherland, K.*; 宮島 悟史*; 伊達 広行*; 山極 満; 田島 俊樹

no journal, , 

本研究では、レーザー加速陽子線をスポットスキャニング法による放射線治療に用いる際に必要とされるビーム特性を、シミュレーションにより探る。スポットスキャニング法による陽子線治療においては、照射するペンシルビームのビーム径,照射方向,エネルギー幅,ドーズスポットのスキャニング間隔(側方向,深さ方向)等が、線量分布に影響を与える。これらの影響を解析するために、モンテカルロ計算コードを中心とするシミュレーションソフトウェア群を開発した。まず、X線CTデータより人体モデルを作成し、標的(病巣)位置に応じた照射粒子ビームのパラメータ(入射位置,方向,陽子のエネルギー,照射個数)を決定する。次に、モンテカルロ計算コードを用い、得られた人体モデルとビームパラメータを入力として、標的周辺の線量分布を算出する。最後に、線量分布可視化ソフトウェアを用いて計算結果を可視化し、評価ツールを用いて標的体積との一致度等を評価する。主として眼などの小さな腫瘍に対するパラメータサーベイの結果を報告する。

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