13-058

DAO-IMRT の最適化計算に関する基礎的検討― RTOG Benchmark における最適化計算の特性 ―○中島 寛人 1, 2）、笈田 将皇 2）、西村 友則 1）、宮原 善徳 1）、板倉 佳苗 1）、高橋 司伸 1）、
小松 明夫 1）1 ）島根大学医学部附属病院放射線部、2 ）岡山大学大学院保健学研究科【 背景 】当院では、昨年度より PROWESS 社製治療均一性は増加することが明らかとなった。OAR に関計画装置 Panther を試験導入している。Panther は、しては、Beam 数が増加するにつれ、線量が低下する

IMRT 治療計画の最適化アルゴルズムとして DAO傾向が見られた。

（Direct Aperture Optimization）を採用しているが、その諸特性について国内の報告事例は少ない。
【 目的 】本研究では、RTOG（Radiation Therapy Oncology Group）Benchmark の プ ロ ト コ ル に 従 い、Panther における DAO‑IMRT の最適化計算の基本的特性を評価することを目的とする。
【 使 用 装 置 】 治 療 計 画 装 置 の 仕 様 を 以 下 に 示 す。
PROWESS Panther Ver.5.10、最適化計算アルゴリ
ズム：DAO（Direct Aperture Optimization）、線量計算アルゴリズム：CCCS（Collapsed Cone Convolu図2tion Superposition）である。
【 方法 】RTOG Benchmark の定める前立腺 Virtual（％）
表 1 PTVにおける 95phantom（図 1）に対して IMRT 計画を作成し、Beam

表 2 PTVにおける9 と変化させた時、どのように線量分布および DVH㻮㼑㼍㼙

検討項目として、PTV では D95、Dmax、Homogeneity
Index（HI）、OAR では V60、Dmax を用いて評価した。

㻥㻣㻡㻟㻥㻥㻤㻚㻡㻥㻢㻚㻜㻥㻣㻚㻜㻥㻣㻚㻜㻣㻥㻤㻚㻡㻥㻤㻚㻡㻥㻢㻚㻡㻥㻢㻚㻡㻡㻥㻠㻚㻡㻥㻠㻚㻟㻥㻠㻚㻢㻥㻠㻚㻣（％）
表 3 OARにおける 60

なお、RTOG Benchmark では PTV について D95 ≧㻥㻮㼑㼍㼙㻣なることが求められている。
㻮㼑㼍㼙㻡㻟㻥㻝㻝㻜㻚㻝 㻝㻝㻝㻚㻣 㻝㻜㻥㻚㻡 㻝㻝㻜㻚㻟㻣㻝㻜㻥㻚㻣 㻝㻝㻝㻚㻝 㻝㻝㻡㻚㻡 㻝㻝㻤㻚㻢㻡㻝㻝㻢㻚㻝 㻝㻞㻝㻚㻥 㻝㻞㻝㻚㻢 㻝㻞㻞㻚㻠

表 4 OARにおける㻿㼑㼓㼙㼑㼚㼠

95％、V120 ＜ 10％、また OAR について V60 ≦ 5％ と（％）
max㻿㼑㼓㼙㼑㼚㼠㻿㼑㼓㼙㼑㼚㼠

数を 5、7、9 と変化させた時と、Segment 数を 3、5、7、（Dose Volume Histogram）が変化するかを検討した。

PTV における HI（％）
max㻿㼑㼓㼙㼑㼚㼠㻥㻣㻡㻟㻥㻜㻜㻜㻝㻚㻝㻣㻜㻜㻜㻚㻠㻝㻚㻢㻡㻜㻜㻜㻞㻮㼑㼍㼙㻥㻣㻡㻟㻥㻡㻡㻚㻡㻡㻢㻚㻣㻡㻢㻚㻡㻢㻞㻚㻞㻣㻡㻣㻚㻥㻡㻤㻚㻥㻢㻝㻚㻞㻢㻠㻚㻞㻡㻡㻣㻚㻤㻡㻥㻚㻤㻡㻤㻚㻤㻢㻡㻚㻤

表 5 MU値㻿㼑㼓㼙㼑㼚㼠㻥㻮㼑㼍㼙㻥㻣㻡㻟㻟㻤㻜㻟㻣㻤㻟㻡㻠㻟㻢㻟㻣㻟㻥㻝㻟㻣㻥㻟㻡㻜㻟㻟㻢㻡㻟㻡㻡㻟㻠㻣㻟㻡㻡㻟㻟㻠【 考察 】DAO‑IMRT は Beam 数の増加により Seg図1

ment 数を少なく設定でき、総 MU 値を少なくするこ

RTOG Benchmark の定める前立腺 Virtual phantomとが可能であった。また、Beam 数を増加させること【 結果 】PTV の DVH と、HI をそれぞれ図 2、図 3 にで線量分布が改善し、Segment 数を少なくできるこ示す。Beam 数が 5 の時は D95 ≧ 95％を満たさなかっと可能であることが示唆された。

たが、それより多い条件ではすべて満たすことが明ら【 結語 】DAO‑IMRT は Beam 数の増加により Seg-かとなった。HI に関しては、Segment 数が 3 以上でment 数を少なく設定でき、線量分布の悪化なく総はあまり変化は見られず、Beam 数が増加するごとにMU 値の低減を図ることが可能であった。

― 115 ―

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DAO-IMRT の最適化計算に関する基礎的検討― 前立腺 IMRT 治療計画における機種間の比較 ―○中島 寛人 1, 2）、笈田 将皇 2）、西村 友則 1）、宮原 善徳 1）、板倉 佳苗 1）、高橋 司伸 1）、
小松 明夫 1）1 ）島根大学医学部附属病院放射線部、2 ）岡山大学大学院保健学研究科【 背景 】当院では、昨年度より PROWESS 社製治療計画装置 Panther を試験導入している。Panther は、
IMRT 治療計画の最適化アルゴルズムとして DAO（Direct Aperture Optimization）を採用しているが、その諸特性について、国内の報告事例は少ない。
【目的 】本研究では、Panther の IMRT 最適化パラメー

が 40 〜 60％で直腸、膀胱線量は同等となり、総 MU値は大幅に軽減することが可能であった。
【 結語 】DAO‑IMRT は Eclipse に比べて急峻な線量分布を作ることが難しいが、少ない Segment 数による IMRT 治療計画が可能であることが示唆された。

タの計算特性について、他の治療計画装置を利用した過去の臨床事例と比較し、評価を行うことを目的とする。
【 対象、使用装置 】過去に前立腺 IMRT を施行した 8例を対象とした。治療計画装置として Panther Ver.
5.10、Eclipse Ver. 8.6.15（ Varian Inc.）を用いた。
【 方法 】Eclipse で作成された治療計画を基準とし、X線エネルギー（6MV）、照射門数（7 門）、照射角度を固定した。さらに IMRT 最適化パラメータにおけるPTV の Weight を 100％ に固定し、Rectum Weightを 0 〜 100％に 10％刻みで変化させた場合と、1 門あたりの Segment 数を 3、5、7、9 と変化させた場合について、それぞれ比較し検討を行った。
【 結果 】PTV における Homogeneity Index（HI）を
図 1 に示す。Segment 数の違いによる線量均一性の大きな変化は見られなかった。直腸、膀胱におけるV60、V40 を図 2、3 に示す。直腸の Weight が 50％
以 上 の 時 に 臨 床 の 規 定 を 満 た し た。 直 腸 線 量 がEclipse と同等の時の PTV と直腸の DVH を図 4 に示

図2

直腸線量の変化

図3

膀胱線量の変化す。Segment 数と Rectum Weight に対する総 MU値の関係を表 1 に示す。
【 考察 】Rectum Weight が増加するにつれ、直腸、膀胱線量は減少した。一方で、PTV 線量・均一性は低 下 し た。Segment 数 の 増 加 に よ り 直 腸、 膀 胱、
PTV 線量は改善されたが、5 以上の場合では大きな変化は見られなかった。Eclipse との比較では、PTVの線量均一性は悪い傾向だったが、Rectum Weight
図4㻜㻝㻜㻞㻜㻟㻜㻾㼑㼏㼠㼡㼙 㻠㻜㼃㼑㼕㼓㼔㼠 㻡㻜㻢㻜㻔㻑㻕㻣㻜㻤㻜㻥㻜㻝㻜㻜

図1

直腸 Weight と PTV（HI）の変化

表1― 116 ―直腸 Weight60％ の PTV と直腸㻥㻟㻠㻣㻟㻠㻤
㻟㻢㻜㻟㻣㻥㻟㻤㻢㻠㻜㻝
㻠㻝㻣㻠㻞㻤㻠㻠㻟㻠㻠㻤㻠㻢㻝㻿㼑㼓㼙㼑㼚㼠㻣㻡㻟㻟㻠㻟㻞㻡㻟㻟㻣㻟㻞㻥㻟㻠㻠
㻟㻞㻤㻟㻡㻟㻟㻟㻤㻟㻢㻡㻟㻟㻤㻟㻤㻠㻟㻢㻠㻠㻜㻢
㻟㻤㻞㻠㻝㻡㻟㻥㻤㻠㻞㻥㻠㻝㻜㻠㻞㻡㻠㻞㻝
㻠㻡㻝
㻠㻟㻞

㻟㻟㻞㻜
㻟㻝㻥
㻟㻞㻠
㻟㻞㻢
㻟㻟㻞
㻟㻠㻤
㻟㻠㻣
㻟㻣㻝
㻟㻤㻜
㻟㻥㻡
㻠㻜㻢

㻱㼏㼘㼕㼜㼟㼑

㻢㻥㻝

Segment 数、Rectum Weight と総 MU 値の変化

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IMRT 最適化パラメータの基本的検討― SWO 機能、Segmentation アルゴリズムの違いについて ―○永瀬 義典 1）、笈田 将皇 2）、青山 英樹 3）、大塚 裕太 3）、杉原 誠治 3）、井俣 真一郎 3）、
藤井 俊輔 3）、宇野 弘文 3）、田原 誠司 3）、稲村 圭司 3）1 ）岡山大学医学部保健学科、2 ）岡山大学大学院保健学研究科、3 ）岡山大学病院医療技術部【 背景 】近年、IMRT が本格的に普及し始めており、（467.7）、SW（581.3）、SW ＋ SWO（583.0）の 順 に

QA/QC に関する技術開発に関する研究に加え、パラ良い結果となり、SWO 機能の利用にかかわらず、メータ特性が複雑化している IMRT 治療計画におけ

SW に比べて SS は有意に総 MU 値が減少する傾向がる Inverse Planning の技術的な研究が重要とされつ見られた（p ＜ 0.05）。
総セグメント数に関しては、SS ＋ SWO（58.8）、つある。

SS（63.7）、SW ＋ SWO（70.2）、SW（70.7）の順に良【 目的 】本研究では、前立腺 IMRT 治療計画におけるい結果となり、SW に比べて SS は有意に総セグメン最適化手法・アルゴリズムの違いと治療計画出力の関ト数が減少する傾向が見られ（p ＜ 0.05）、SWO 機能係について検討することを目的とする。

を利用することにより更に有意に減少する傾向が見られた（p ＜ 0.05）。

【 方法 】Primus KD2/7457（ Siemens 社製、公称エックス線エネルギー 10 MV）により前立腺 IMRT を施【 考察 】SWO 機能は直腸、膀胱線量の低下に寄与し、行した 10 症例について、三次元治療計画装置（Xio

総 MU 値と総セグメント数の減少にはあまり寄与しVer.4.62、Elekta 社製）の治療計画データを用いてないことが明らかとなった。SS は総 MU 値と総セグretrospective に解析を行った。目的関数を一定としメント数の減少に寄与し、直腸、膀胱線量の低下にはた状態で、Segment Weight Optimization（SWO）機あまり寄与しないことが明らかとなった。SW は能の有無および Segmentation アルゴリズム Sliding

PTV 線量の均一性向上に寄与し、総 MU 値と総セグWindow（SW）,Smart Sequencing（SS）の選択により、メント数の減少にあまり寄与しないことが明らかと患者群全体に関する総 Segment 数、総 MU 値、PTVなった。これより、前立腺 IMRT において効率良くの Homogeneity Index（HI）、リスク臓器線量がどの良い線量分布を得るためには、SS と SWO の組み合ように変化するかを解析した。また、各項目の平均値わせによる最適化計算を行うことが望ましいのではなについて t 検定を行い有意差があるかを検討した。

いかと考えられた。

【 結 果 】PTV の HI に 関 し て は、SW（1.171）、SS【 結語 】IMRT 最適化計算において、SWO 機能を利（1.178）、SS ＋ SWO（1.181）、SW ＋ SWO（1.185）

用することにより、線量分布および MU 値、セグメンの順に良い結果となり、SW が有意に改善される傾向

ト数は改善できることが明らかとなった。また、前立が見られた（p ＜ 0.05）。また、SWO 機能を利用した

腺 IMRT では、SS と SWO の組み合わせによって効場合、利用しない場合に比べて若干悪化する傾向が見

果的な最適化計算が可能であることが明らかとなった。

られた。

Segmentation アルゴリズム間での差は僅かにあり、、直腸線量（V40 ）に関しては、SW ＋ SWO（35.2％）

注意が必要であるが、本研究（Siemens 社製リニアッ

SS ＋ SWO（36.1％）、SW（39.9％）、SW（40.6％）のク）では、SS（Smart Sequencing）と SWO の併用に順に良い結果となり、SW と SS の違いにかかわらずより、良好な結果を得られることが示唆された。

SWO 機能を利用することにより有意に改善される傾向が見られた（p ＜ 0.05）。
、膀胱線量（V40 ）に関しては、SS ＋ SWO（50.6％）
SW ＋ SWO（52.4％）、SW（54.2％）、SS（54.6％）の順に良い結果となり、SW と SS の違いにかかわらず直腸線量の場合と同様に SWO 機能を利用することにより、有意に改善される傾向が見られた（p ＜ 0.05）。

【 参考文献 】
1） Ramachandran Prabhakar et al.『A Study of segment
weight optimization with the CMS Xio step‑and‑shoot
IMRT technique for prostate cancer』J Appl Clin Med
Phys 13, 205‑214, 2012

総 MU 値 に 関 し て は、SS（461.7）、SS ＋ SWO
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IMRT 最適化パラメータの基本的検討― SWO 機能、Smoothing アルゴリズムの違いについて ―○菊田 侑志 1）、笈田 将皇 2）、青山 英樹 3）、大塚 裕太 3）、杉原 誠治 3）、井俣 真一郎 3）、
藤井 俊輔 3）、宇野 弘文 3）、田原 誠司 3）、稲村 圭司 3）1 ）岡山大学医学部保健学科、2 ）岡山大学大学院保健学研究科、3 ）岡山大学病院医療技術部【 背景 】近年、IMRT が本格的に普及し始めており、QA/QC に関する技術開発に関する研究に加え、パラメータ特性が複雑化している IMRT 治療計画における Inverse Planning の技術的な研究が重要とされつつある。
【 目的 】本研究では、前立腺 IMRT 治療計画における最適化手法・アルゴリズムの違いと治療計画出力の関係について検討することを目的とする。
Fig.1 SWO 機能無しを基準とした、各種パラメータの組み合わせ違いによる線量指標の変化【 使用機器・方法 】Primus KD2/7457（ Siemens 社製、公称エックス線エネルギー 10 MV）により前立腺IMRT を施行した 10 症例について、三次元治療計画装置（Xio Ver.4.62、Elekta 社製）の治療計画データを用いて retrospective に解析を行った。最適化計算
では目的関数を一定とし、Segmentation アルゴリズ
ム を Smart Sequencing（SS）と し た 状 態 で、Segmented Weight Optimization（SWO）機能の有無および Smoothing アルゴリズムの選択によって、患者群全体に関する総セグメント数、総 MU 値、腫瘍およびリスク臓器の DVH パラメータの変化を解析した。

Fig.2 SWO 機能有りを基準とした、Smoothing アルゴリズムの違いによる線量指標の変化【 結果・考察 】SWO 機能無しを基準として、SWO 機
能と Smoothing アルゴリズムの選択による効果を
Fig.1 に 示 す。 ま た SWO 機 能 有 り を 基 準 と し てSmoothing アルゴリズムの選択による効果を Fig.2 に【 結語 】SWO 機能を利用することにより、PTV 線量示す。SWO 機能により、総 MU 値は増加する傾向がへの影響なく、リスク臓器線量、総 MU 値、総セグ見られた。総セグメント数は顕著に減少した。PTVメント数の改善が可能であった。Smoothing アルゴ線量は変化せずに、直腸の中線量域（V40 ）が大幅に改

リズムの利用により、総セグメント数、リスク臓器線善し、膀胱の高線量域（V70 ）も大幅に改善した。

量を増加させる場合があり、注意が必要とされたが、Smoothing アルゴリズムの効果は、いずれのアルゴリズムも総 MU 値は変化せず、総セグメント数がSWO 機能に比べて大きく影響しないことが明らかとなった。

増加傾向であった。PTV 線量は僅かに改善傾向が見られたが、直腸、膀胱線量は改善が見られなかった。
上記の結果から、Complex Smoothing 系のアルゴリズム（CSH、CSL）では、他の General、Intermediate、Simple Smoothing 系のアルゴリズムに比べ、直腸、膀胱線量の高線量域の悪化傾向が見られ、注意【 参考文献 】
1） Ramachandran Prabhakar et al. 『A Study of segment
weight optimization with the CMS Xio step‑and‑shoot
IMRT technique for prostate cancer』 J Appl Clin Med
Phys 13, 205‑214, 2012が必要とされた。

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