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モニタ単位数計算ソフトのコミッショニングに関する検討― 基本照射野に関する二種類の商用ソフトの比較 ―○藤井 俊輔 1）、青山 英樹 1）、大塚 裕太 1）、井俣 真一郎 1）、杉原 誠治 1）、三浦 勇人 1）、
笈田 将皇 2）、宇野 弘文 1）、田原 誠司 1）、稲村 圭司 1）1 ）岡山大学病院 医療技術部放射線部門、2 ）岡山大学大学院保健学研究科【 背景および目的 】現在の放射線治療における治療計画装置（以下、TPS）の役割は大きい。個々の症例に対する TPS から計算されたモニタ単位数（以下、MU値）は、実測または手計算による独立した形での計算検証（独立検証）によって妥当性を評価することが可能である。特に、モニタ単位数計算ソフトは、日常の診療業務に導入することによって、効率よく安全を確保できる有用な検証ツールである。そこで、本報告は、現在商用化されている二種類のモニタ単位数計算ソフ
トに関して、MU 値の計算結果、ビームデータ取得方法、運用面などの比較を中心に検討し、特に線量計算に関わるコミッショニングについて考察を加えたもの

Fig.1

Brand-Altman Plot（ Radcalc vs. MU Check ）である。
【 対象・使用機器 】線種は、4MV および 10MV の X

Check の計算結果における Bland‑Altman 分析を、線について検討を行った。線量計算を行った TPS は、Fig.1 に示す。平均誤差：0.18％、Limits of Agree-XiO ver.4.62.06（ ELEKTA 社製）であり、計算アル

ment：‑1.27％〜 1.63％であった。

ゴリズムは Superposition 法を使用した。また、二種【 考察および結語 】本報告は、基本照射野に限定され類のモニタ単位数計算ソフトは、Radcalc ver.5.2（ Sunた結果であり、臨床プランに対する本格的なデータ提Nuclear 社 製）と、MU Check ver.5.0（ R‑TECH 社

示が行えていない。経験的ではあるが、臨床プランに製）を使用した。

おいてもほぼ同等な結果を提示しており、データ解析【 方法 】検討した照射パターンは、Open Field（照射2、Small Field（照 射野 サ イ ズ：4 × 4 〜 40 × 40 ㎝ ）および整理が今後必要である。Brand‑Altman 分析は、
本報告のような異なった種類の解析結果を簡易的に比2較する際に用いる手法であり、Radcalc と MU Check2、Wedge Field（照射野サイズ：2 × 2 〜 10 × 10 ㎝ ）、Virtual Wedge（ 照野サイズ：5 × 5 〜 25 × 25 ㎝ ）の計算結果の差異の評価が可能であった。結果として

射野サイズ：5 × 5 〜 25 × 25 ㎝2 ）の 4 種類である。深

両モニタ単位数計算ソフトは、ほぼ同等な計算結果をさ は 5、10、15、20 ㎝、 楔 フ ィ ル タ は 15、30、45、示したことになった。運用面においては、TPS から60°を使用した。完全均質状態で線量計算点に 200のデータ転送方法の利便性、任意な線量計算点を変更

cGy 処方する時の出力 MU を、XiO、Radcalc、MUした際の独立計算方法の違い、ハード面（特に使用Check それぞれ算出した。XiO の線量計算は、コミッ

PC）の制約に大きな差が生じている。各施設で導入すショニングで実測値と± 0.5％以内で一致しているこる際には、運用面に重点を置いた検討が必要ではないとから真値として定義し、XiO vs. Radcalc、XiO vs.

かと考えている。当施設は、TPS、RAdcalc、MU

MU Check の算出 MU をそれぞれ比較した。また、

Check に登録したビームデータは、すべて異なる時

Radcalc と MU Check の計算結果の相違は、Bland‑系列で準備を行った。日常的な QA を兼ねながら、Altman 分析を導入し、比較を行った。

モニタ単位数計算ソフトのコミッショニングを実施し【 結果 】まず、TPS の計算結果に対する誤差を、以下たが、多大な労力および時間が必要になったことが欠に示す。XiO vs. Racalc、XiO vs. MU Check の 95％点としてあげられる。しかし、モニタ単位数計算ソフ

信 頼 区 間 は、4 MV お よ び 10 MV と も に、Openトのビームデータ測定は、基本的な内容が充実していField： ± 1.0％ 以 内、Small Field： ± 2.0％ 以 内、るため、TPS 登録データの再確認および新人教育用

Wedge Field：± 1.5％以内、Virtual Wedge：2.0％には最適な作業であったと結論づけられる。

以 内 で お お む ね 一 致 し た。 次 に、Radcalc と MU
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強度変調放射線治療計画のためのスイッチト連続法○橋戸 宏輔 1）、藤本 憲市 2）、吉永 哲哉 2）1 ）徳島大学大学院保健科学教育部、2 ）徳島大学大学院ヘルスバイオサイエンス研究部【 背景 】強度変調放射線治療（IMRT）計画の問題は、従来の連続法、分割数 7 が提案法であるスイッチト連放射線ビーム係数に関する評価関数の最小化問題に帰続法である。連続法の場合は、3857 元の連立微分方着される。筆者等は、非線形微分方程式系の解を用い程式を解く必要がある。スイッチト連続法では、状態て極小解を求める新しい方法を提案しており、連続時変数を 7 個のブロックに分割するので、551 元の連立

間 IMRT 計画法（または、単に連続法）と呼んでいる。

微分方程式を巡回的に解けば良い。数値実験を行い、従来の IMRT 反復法に含まれる評価関数のヘシアン

EUD に基づく評価関数、および線量体積ヒストグラとその逆行列のような膨大な代数演算を必要とせず、ム（DVH）を用いて結果を評価する。

ビーム係数の制約としての解の正値性と上界を保ちな【 結果 】数値実験の結果を図 2 および図 3 に示す。

がら極小解への収束が保証されている特長がある。
【 目的 】本報告では、ビーム係数ベクトルを部分ベクトルに分割し、部分系を切り換えて巡回させ、解を繋ぎ合わせることで極小解への収束を導く方法（スイッチト連続法と呼ぶ）を提案する。治療計画の高精度化を実現するにはビーム係数ベクトルとして膨大な要素数が要求される。ビーム係数を分割することにより部従来の連続法

分系の状態空間の次元を縮小させることが可能となり、

図2

スイッチト連続法

EUD に基づく評価関数の時間変化微分方程式の解軌道を求めるために必要な計算資源の節約に効果がある。分割と収束の関係を数値実験により検討し、スイッチト連続法の有用性を明らかにする。
【 方法 】図1に示す
縦横 282×469 画素のファントムにおいて、平行な 511の従来の連続法

ビーム列が角度 10°、

図360°、120°、170°、220°、270°、320°

スイッチト連続法

図1DVH

ファントムの7方向から照射

図 2 より、収束の速度に違いはあるが、スイッチトされた場合を考える。ここで、照射角度の基準（0°）は、連続法においても従来の連続法と同様、極小解に向け水平軸方向であり、角度の正の向きは反時計回りであて評価関数が単調に減少する性質を持つことがわかる。

る。各色の領域名と照射線量の目標下限・上限値、また、さらに、図 3 より、どちらの方法を適用させても、領その目標値を満足させるための設定値を表 1に示す。

域 PTV1 と PTV2 のそれぞれにおいて全体の 95％以

このとき、ビームの総数は 3857 である。今回、ビー上の面積に目標値以上の線量が照射される結果が得ら

ム係数の分割数を 1 と 7 の 2 通り行った。分割数 1 がれた。一方、OAR の領域で目標値以上の線量が照射されるのは、OAR1 と OAR3 においては全体の 2％

表1

ファントムの各領域に関する設定程度、OAR2 では 0％であった。以上より、スイッチ領域の色

領域名

目標値［ Gy ］

設定値

ト連続法を用いても従来の連続法と同様の高い品質の赤色

PTV179.290.0

治療計画結果が得られることがわかった。ビーム係数

青色PTV250.460.0

ベクトルを分割させても収束性能を変化させることな

黄色

OAR160.050.0

紫色

OAR250.040.0

灰色

OAR350.040.0

く、スイッチングにより計算資源（数値計算においては計算機メモリ、電子回路実現においては演算素子）の節約が可能であることが例証され、提案法の有効性が確認できた。
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BEAMnrc を用いた加速器ビームモデリングに関する基礎的検討○常弘 拓弥 1）、笈田 将皇 1）、河合 佑太 1）、山田 誠一 2）、近藤 和人 2）、山下 大輔 2）、
青山 英樹 3）1 ）岡山大学大学院保健学研究科、2 ）倉敷中央病院放射線センター、3 ）岡山大学病院医療技術部【 目的 】本研究では、モンテカルロ計算ソフトウェア

4.5MeV であった（Fig.2）。また、エネルギーと電子

BEAMnrc を用いて加速器ビームモデリングを行い、ビーム半径のみでは一致しない場合があり、フラット各種設定パラメータによる物理特性の変化について解ニングフィルタの微調整が必要とされた。各種パラ析することを目的とする。

メータ調整後は PDD、OCR 共に誤差が基準値内に収【 方法 】メーカーから提供された図面を基に BEAMn-まった（Fig.3）

rc ソフトウェアへ必要なデータを入力し、シミュレー
ト環境を構築した。続いて、入射電子エネルギーを4MeV、SSD を 100 ㎝ と設定し、照射野を 10 ㎝ ×10 ㎝ の 線 量 分 布 特 性（Percentage Depth Dose：PDD、Oﬀ Center Ratio：OCR）を解析した。この時、PDD は 0.5 ㎝ごとに 0 〜 20 ㎝まで、OCR は 0.1 ㎝ごとに ‑10 〜 0 ㎝まで r 軸方向について算出した。
計算試行回数は照射野の計算精度が 1％以内に収まるよう設定した。その後、計算された PDD と OCR
Fig.2を実測値（Varian 21EX、Varian 社製）と比較し、各種計算パラメータを調整しながらコミッショニング作同じ電子ビーム半径における入射電子エネルギー別の深部線量特性（ PDD ）業を行った。
調整を行った主なパラメータは、電子ビー
ム半径、ビームエネルギー、フラットニングフィルタの形状であった。得られたデータの実測との一致基準は 2％/2 ㎜以内とした。
【 結果 】コミッショニング作業における電子ビーム半径の設定では OCR に深く関与し、PDD にはほとんど影響しなかった（Fig.1）。また、Radius0.17 の場合が最も実測と近くなった。

Fig.1

同じ入射電子エネルギーにおける電子ビーム半径の設定による軸外線量比（OCR）の違い

Fig.3

パラメータ調整後の深部線量特性（ PDD ）Fig.4

パラメータ調整後の深部線量特性（ OCR ）【 結語 】モンテカルロ計算ソフトウェア（BEAMnrc,

入射電子エネルギーの設定は PDD に深く関与し、DOSXYZnrc ）を用いた加速器ビームモデリングの手順

OCR にほとんど影響しないことが明らかとなった。

を確立し、シミュレーション環境を構築した。現在、また、設定エネルギーが高い程、照射野内の軸外線量異なる照射野、ビームエネルギー、FFF モードのコ比（OCR）が低下する傾向が見られた。シミュレー

ミッショニングを行い、幅広く臨床への研究応用が可ションによる結果から最も実測値に近い条件は能な環境を目指している。

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