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高速・高精度な強度変調放射線治療計画プログラム

管理番号 2012-007

技術の名称

高速・高精度な強度変調放射線治療計画プログラム

キーワード

番号 特許出願済み HP掲載日 2012-09-20

技術の概要

従来の放射線治療は、治療対象の周囲に配置した放射線源から放射線を均一に照射するため、対象となる腫瘍だけでなく、周囲の組織にも高い線量の照射がなされてしまう問題がある。そこで近年、強度変調放射線治療(以下、IMRTと呼ぶ)が普及し始めている。この治療方法は、放射線ビームの角度と強度を自由に制御できる機構を利用して、任意の方向からの放射線照射、及び各放射線強度をマルチリーフコリメータ(MLC)で変調することにより、腫瘍には高線量、他組織には低線量となるようにしたものである(図1)。


IMRTを実施する前にIMRT計画※を立てる必要があるが、目標関数に対する最小化問題を解くために、一般的にニュートン法や勾配法等が用いられている。しかし、前者は計算量が膨大になり長時間を要したり、後者は放射線ビーム強度が負の値を示すことがある(この場合、その値を0にしてしまうと最適解との相違を生じる可能性があり好ましくない)。


そこで今回、新たなアルゴリズムを考案し、これら問題の解決をした。


活用のセールスポイント

特徴は以下の通りである。
① これまで必要であった目標関数の2回微分、逆行列計算が不要で、微分方程式のみで極小解を得られる(演算時間の短縮が可能(高速化)。また、微分方程式系の離散化法も考案しており、この場合には特殊なハードウェアが不要(低コスト化))
② 適切なパラメータを設定することにより、解の正値性を保持
③ 腫瘍には十分な高線量が照射されながらも、他の部位には著しく低線量(高精度な計画立案が可能)(図2)

 

IMRT計画:「PTV(標的体積)には集中的に照射しつつ、OAR(周囲のリスク臓器)には低線量となる」ことを目的として、最適な放射線ビームの入射方向と線量分布、放射線ビームの強度を数学的に検証し決定する。その方法として、上記目的を数式で表現した目標関数を設定し、最小化問題に置き換えることが行われている。

 

説明図等

 

 

想定される応用分野・製品、市場規模

・強度変調放射線治療計画プログラム

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