ISSN 1345-5354

医 学 物 20理
20Japanese Journal of Medical Physics

Vol. 404

http://www.jsmp.org/

RPT 土井委員長巻頭言
教育委員会企画連載中

RPT レビュー論文紹介リニューアル

令和 2年

第40巻 4号

日本医学物理学会機関誌

目

次

巻 頭 言
民主主義をどうやって守るのか？
土井邦雄 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

117

研究論文

Virtual Reality を用いた Android/iOS 端末対応型放射線治療擬似体験
アプリケーションの開発
針生将嗣，畑中星吾，近藤修一，新保宗史，齊藤美音，
後藤 俊，惣田梨加奈，山野貴史，西村敬一郎，髙橋健夫 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

119〈連載：教育委員会企画〉
解説
重粒子線治療装置 HIMAC の建設とそのもたらしたもの―医学物理学の観点から―
第 3 部．スキャニング照射の開発と新治療棟の建設 (2006 〜 )遠藤真広 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

126〈連載：RPT 誌特集〉
論文紹介
最近の RPT 誌レビュー論文から：深層学習による画像変換の医用画像処理への応用概観―ノイズ除去，超解像，モダリティー変換，再構成を中心に―
鍛冶静雄，木田智士 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
最近の RPT 誌レビュー論文から：AI によるコンピュータ支援診断 (AI-CAD)―最初に読むべき最新の解説―
藤田広志 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

139

140

大会開催報告第 118 回日本医学物理学会学術大会報告
久米 恭，佐々木誠 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

141

施設紹介
藤田医科大学大学院保健学研究科医用放射線科学領域医学物理学分野の紹介
林 直樹，安井啓祐，齊藤泰紀，浅田恭生 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

147

編集後記 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

152【複写される方へ】
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CONTENTS
PREFATORY NOTE
How Can We Protect Democracy?

Kunio DOI, PhD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

117

ORIGINAL CONTRIBUTION
Feasibility Study for the Development of an Application for Simulated Virtual
Reality Radiation Therapy Experiences Using Android and iOS Devices
Masatsugu HARIU, Shogo HATANAKA, Shuichi KONDO, Munefumi SHIMBO,
Mio SAITO, Shun GOTO, Rikana SODA, Takafumi YAMANO,
Keiichiro NISHIMURA, Takeo TAKAHASHI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

119〈Special Issue Series: Educational Committee〉
REVIEW

Construction of Heavy Ion Accelerator in Chiba (HIMAC) and Its Consequences
̶From Medical Physics Viewpoint: Part 3. Development of Scanning Irradiation
and Construction of New Facility (2006–)
Masahiro ENDO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

126〈Special Issue Series: RPT〉
ARTICLE REVIEWS

Recent Review Article in Radiological Physics and Technology: Overview ofimage-to-image translation by use of deep neural networks: Denoising, superresolution, modality conversion, and reconstruction in medical imaging

Shizuo KAJI, Satoshi KIDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

139

Recent Review Article in Radiological Physics and Technology:
AI-based computer-aided diagnosis (AI-CAD): The latest review to read ﬁrst

Hiroshi FUJITA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

140

REPORT OF JSMP MEETING
Report of the 118th Scientiﬁc Meeting of the Japan Society of Medical Physics

Kyo KUME, Makoto SASAKI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

141

INTRODUCTION OF RESEARCH FACILITY
Introduction of Medical Physics Education Course in Fujita Health University

Naoki HAYASHI, Keisuke YASUI, Yasunori SAITO, Yasuki ASADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

147

EDITOR S NOTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

152

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4: 117–118 (2020)

医学物理 第 40 巻 第 4 号

巻頭言
民主主義をどうやって守るのか？

RPT 誌編集委員長
土井邦雄
シカゴ大学・群馬県立県民健康科学大学
日本医学物理学会 (JSMP) と日本放射線技術学会 (JSRT)

たまに聞くことがあります．そのようなコメントを聞くは 2008 年 1 月に英語論文学会誌 Radiological Physics andと，研究や教育に関していても「民主主義が生きている，Technology (RPT) を共同刊行しました．当時両学会にはあるいは民主主義が我々の仕事の根幹をなしている」と気

英文学会誌がなく学会員の国際的活動を広め，また外国のが付きます．そのような気持ちがあったので，最初の副編

研究者に日本国内の研究を知ってもらうために自分達の努集長会議での「RPT 誌の編集には民主主義に基づく」と力による英語論文学会誌の出版には大きな期待が込められの表現になったのだと思います．

ていました．今まで 13 年間に多数の論文を掲載し RPT 誌

現在，世界の多くの先進国は，米国，欧州，日本を含めは成長してきたと思います．しかし学会誌の国際的指標て自由な民主主義に基づく国家です．しかし，民主主義と(Impact Factor, IF) を取得することはまだできていませは異なるロシアや中国などの自由のない独裁国家も多数存

ん．IF の獲得には掲載論文が他の研究者によって多数回在します．民主主義だった国家が徐々に自由を制限する独引用されることが必要です．そのためには優れた論文を多裁国に変化しつつある場合もあります．研究や学問の世界

数掲載することと，RPT 誌掲載論文の両学会員による多では，民主主義国家と独裁国を区別せずに，更に個人の政数の引用が要求されます．できるだけ早く IF の獲得が期

治的主義主張によって差別することなく進歩・発展を続け待されます．

ていると思います．多分，今後もそのような傾向は継続す

RPT 誌の副編集委員長は，当時 JSMP から遠藤真広先ることが期待されます．しかし，そうなるでしょうか？

生，村山秀雄先生，JSRT から荒木不次男先生，桂川茂彦

私は，若干心配なしでは済まない感じがしています．その先生，真田茂先生，小寺吉衛先生，そして私が編集委員長

理由は以下のような状況だからです．

を拝命しました．最初の副編集委員長会議は，両学会の担

米国の大統領は，現在ドナルド・トランプで，11 月 3 日

当理事を含めて 2007 年に東京駅八重洲口付近の瀟洒な洋の次期大統領選挙の終盤戦です．トランプは，今までの米食 店 の 個 室 で 開 か れ ま し た．こ の 会 議 の 冒 頭 に，私 は国大統領とは全く異なる人間です．不動産業者の時代か「RPT 誌の編集には公平で民主主義に基づく方針を用いら，平気で嘘をつき，相手を傷つけるための攻撃には事実る」と皆さんにお話しました．この方針は現在も変わってと異なる偽工作をでっち上げ何度も何度もウソを繰り返しいません．私は 1969 年にシカゴ大学の研究員として渡米ています．従来，米国大統領は米国だけでなく世界の指導して以来，医用画像の物理的画質に関する研究やコン者と考えられていましたが，トランプは世界の指導者の中ピュータ支援診断手法の開発などに従事していました．そではプーチンや習近平よりも信頼できない指導者と評価さの間，シカゴ大学医学物理学科での大学院生の教育や研究れ，従来の米国大統領の姿はありません．

指導，米国医学物理学会 (AAPM)，北米医学放射線学会

米国大統領は政治だけでなくモラルの指導者と考えられ(RSNA) や国際放射線単位測定委員会 (ICRU) での活動，ていました．しかしトランプはモラルに反する「大統領と米国国立衛生研究所 (NIH) でのグラント審査などに関係ししてやってはいけない」ことを次々に実行しています．外ていました．このような活動の会議などでは，「民主的に国から金品を受け取り私腹を肥やすだけでなく，犯罪者と考えれば…」とか「民主主義に基づけば…」という表現をなった自分の仲間を恩赦したり，検事や司法担当者を首に117

医学物理 第 40 巻 第 4 号

して犯罪捜査を妨害しています．「正義感の強いキャリア

るつもりです．これを阻止して民主主義を守るにはどうす組」と呼ばれる政府高官はトランプの不正や腐敗に抗議しればよいでしょうか？

て多数辞職しています．肉処理工場に対する米国疾病対策

国に代わるでしょうか？

センター (CDC) の勧告はトランプの仲間が「無意味な内佐官によると，「世界の独裁者達は直ぐには気が付かない

容」に書き換えたことが発覚しています．トランプの周囲

ようなずる賢い規則などを考案し，徐々に独裁体制に移行

は 選 挙 違 反 や 司 法 妨 害 な ど の 犯 罪 者 で 囲 ま れ て お り，させる」のだそうです．また，「選挙結果を捏造し国民を2016 年の選挙でのロシアの干渉とトランプの関係は未だごまかすのは常套手段」のようです．

しかし民主主義の国が容易に独裁
米国国家安全保障会議の特別補に明確な結論は出ていません．巨額の脱税事件や外国から

米国では，現在トランプによる独裁化を押えるのは「選の巨額の借金源も疑われています．トランプは自分の仲間

挙での国民による圧倒的な意思表示が必要」と考えられての規則と他人の規則は違うことを実行して独裁者のようにいます．しかし圧倒的な結果がでない場合には，選挙結果

振舞っています．外務省，財務省，国防省，厚生省などのが数日間あるいは数週間も明確でない場合が起こりえま

監察官 (Inspector General) は，各省での不正を監視する

す．その場合にはトランプは色々な手段で選挙無効を宣言

重要な役目ですが，トランプは自分勝手に各省を支配するする可能性があります．この記事が掲載される頃には選挙ため全て首にしています．

は終了していますが，来年 1 月 20 日の大統領就任式まで次の選挙では「自分が当選する以外はインチキ投票なので選挙結果に従わない，大統領職を継続する」と宣言しています．そこでトランプは独裁者になり米国を独裁国にす

118

は予断を許さない状態が続く可能性があります．
（2020 年 10 月 26 日記）

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4: 119–125 (2020)

医学物理 第 40 巻 第 4 号

研究論文
Virtual Reality を用いた Android/iOS 端末対応型放射線治療擬似体験
アプリケーションの開発
針生将嗣，畑中星吾 *，近藤修一，新保宗史，齊藤美音，後藤俊，

惣田梨加奈，山野貴史，西村敬一郎，髙橋健夫
埼玉医科大学総合医療センター

Feasibility Study for the Development of an Application for Simulated Virtual Reality
Radiation Therapy Experiences Using Android and iOS Devices
Masatsugu HARIU, Shogo HATANAKA*, Shuichi KONDO, Munefumi SHIMBO, Mio SAITO,
Shun GOTO, Rikana SODA, Takafumi YAMANO, Keiichiro NISHIMURA, Takeo TAKAHASHI
Department of Radiation Oncology, Saitama Medical Center, Saitama Medical University(Received June 18, 2020; Accepted August 12, 2020)
Using virtual reality (VR) technology such as head-mounted displays, users can be immersed in a virtual world and perceive it asreality. In radiation therapy departments, pretreatment patients and students rarely observe treatment rooms and treatment devices, making it difﬁcult to understand the overall ﬂow of radiation therapy. In this study, to facilitate the understanding andteaching of radiation therapy, we suggest the implementation of VR technology and develop software compatible with VR to enable
a pertinent comprehension of radiation therapy. With versatility and accessibility in mind, the software is developed as an application for Android and iOS devices.
Omnidirectional movies in treatment rooms were acquired from both the patient view and a third-person view using an omnidirectional camera. The Android/iOS devices used were AQUOS R (SHARP), iPhone 7 Plus (Apple), and iPad air (Apple). The soft-

ware was developed using Unity 2018.4.7f (Unity Technologies). The main components of the software were as follows: (i) a home
window featuring a user interface with which people can access arbitrarily rooms by tapping on ﬂoor maps or a list of treatment
rooms, (ii) a snapshot mode providing 2D images of a treatment room as a slide show, and (iii) a movie mode displaying omnidirectional movies from the patient view or a third-person view. The virtual radiation therapy experience was executed by attaching theAndroid/iOS devices to 3D VR goggles (SAMONIC).
The main components of the application operated in good conjunction on the Android/iOS devices, and live viewing in the virtualworld ran smoothly with the VR technology. However, there were resolution limitations due to the specs of the camera and the devices. It will therefore be necessary to adjust the resolution and the frame rate according to the performance of the relevant devices.
The application is instructive for both patients and students because the virtual radiation therapy experience is immersive whenusing the VR technology. In addition, the developed software can transfer data in a single package and has the ability to substituteimages and omnidirectional movies with those appropriate for diagnostic radiology and nuclear medicine departments. Therefore,
the developed application is highly versatile.
Keywords: virtual reality, radiation therapy, omnidirectional camera, smartphone

1.

はじめに

放射線治療領域において，治療前の患者が治療施設や治める方法もあるが，患者視点での治療の流れや実際に装置が目の前を通過する際の圧迫感などを体験するには不十分と考えられる．

療装置を観察する機会はまれであるため，口頭説明から実より現実に近い放射線治療を体験する方法として，Vir-

際の放射線治療の場景を想見し，詳細に理解することは難tual Reality(VR) の利用が考えられる．VR は，ヘッドマ

しい．患者が想像する治療と実際の乖離は，不安や緊張にウントディスプレイなどを頭部に装着し，両眼を覆うことつながると考えられる．それらを緩和する方法として，事によってコンピュータ上の仮想世界を現実世界として没入前見学などの手段はあるが，照射業務により装置は終日利的に知覚させる技術である．医療における VR 利用例とし用されるため，十分な時間を設けられないことやスタッフて，内視鏡ロボット手術などのシミュレーショントレーニの負担増加が課題として挙げられる．パソコンやタブレッ

ング 1），健肢動作を幻肢動作として錯覚させる鏡治療によトに保存された画像や動画を事前に見せることで理解を深る幻肢痛緩和 2），小児歯科治療における視覚・聴覚情報を*

埼玉医科大学総合医療センター放射線腫瘍科［〒350–8550 埼玉県川越市鴨田 1981］
Saitama Medical Center, Saitama Medical University, 1981 Kamoda, Kawagoe-shi, Saitama 350–8550, Japan
E-mail: hatasho@saitama-med.ac.jp

119医学物理 第 40 巻 第 4 号

VR で遮蔽することによる痛覚緩和 3），統合失調症患者を対象とした生活技能訓練

4）や学生を対象とした幻聴擬似体

カメラ（800 万画素）を使用した．VR 表示に対応した全方位動画の撮影には Fig. 1(b) に示す全方位カメラ Omniなどがあり，その有用性が報告されてShot (Elecom) を用いた．このカメラは撮影画角 190°の超いる．したがって，放射線治療の疑似体験にも VR は有用

広 角 レ ン ズ を 二 つ 搭 載 し て お り，4K（解 像 度 3,840×と考えられるが，VR を活用した放射線治療説明用ソフト

1,920），フレームレート 30 fps で空間（全球方向）の動画

ウェアの開発利用に関する報告はない．

が一度に撮影可能である．

験による疾患学習

5）

そこで本研究では，患者の治療に伴う不安や緊張を緩和

本研究では，前立腺に対する強度変調放射線治療 (In-するために，VR 技術の導入を提案し，放射線治療擬似体

tensity Modulated Radiation Therapy; IMRT) を想定し，験を可能としたソフトウェアを開発することを目的とし患者視点および俯瞰視点からみたリニアック TrueBeam

た．これにより，場所を選ばず仮想的に主観/俯瞰視点か(Varian) の駆動の様子を全方位カメラで撮影した．Fig. 2

らの治療室および装置の観察が可能となる．またソフトにその概略図を示す．患者視点の全方位動画は，Fig. 2 (a)ウェアは，高い汎用性を実現するため，一般的に普及されのように模擬患者頭頂部に全方位カメラを設置して取得しているスマートフォンやタブレットでの利用を考慮した

た．全方位カメラのレンズの下にあたる本体部分は，動画

Android および iOS 端末対応型アプリケーションとして開内に含まれないように補正が施される．よってカメラの設発した．さらに，本ソフトウェアは患者の立場を疑似体験

置は，動画内の情報欠損の影響が少なくなるように，本体することで放射線治療に対する多角的な学習が行えるなを寝台側にして撮影を行った．また Fig. 2 (b) に示すよう

ど，学生教育への利用も期待できる．

に治療室の端に同カメラを設置して俯瞰視点の全方位動画

2.
2.1

方

法

使用機器，動画撮影条件および開発環境

開発アプリケーションの動作確認には，Android 端末とを取得した．その後，動画編集ソフト PowerDirector18(CyberLink) を用いて，主観視点および俯瞰視点の全方位
動画の再生時間およびガントリ駆動のタイミングが同期するように編集した．

してスマートフォン AQUOS R (SHARP)，iOS 端末としゲーム開発エンジン Unity 2018.4.7f (Unity Technolo-てスマートフォン iPhone 7 Plus (Apple) およびタブレッgies) に全方位動画を取り込み，ソフトウェア開発を実施

ト iPad air (Apple) を 用 い た．VR 実 行 時 に は，Fig. 1(a)した．Unity は，二次元あるいは三次元の仮想空間上に，に示すようにスマートフォンを 3D VR ゴーグル (SAMON-

各種オブジェクト（三次元モデル，動画，静画，端末出力

IC) に装着した．静画の撮影には，iPad air 内蔵の iSight

用カメラなど）を配置し，GUI ベースでゲーム開発が可能なソフトウェアである 6）．また，Unity 独自の名前空間を利用してコーディングした C# スクリプトを各オブジェ
クトに関連付けることで，オブジェクトごとの入出力の設定が可能となっている．名前空間には Android/iOS 端末やVR に関するクラスが含まれているため，本研究のソフト

Fig. 1 (a) A smart phone combined with 3D VR goggles toexperience radiation therapy in virtual reality and(b) an omnidirectional camera used to acquire omnidirectional movies

Fig. 2120

ウェア開発に適している 7）．ソフトウェアのビルド環境とし て，Android 端 末 に 対 し て は Visual Studio 2017 15.9

(Microsoft)，また iOS 端末に対しては Xcode 11.2 (Apple)
をそれぞれ用いた．

Schematic diagram detailing the ﬁlming of omnidirectional movies of the linac gantry rotation, with the perspective of(a) a patientʼs view and (b) a third person view

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4 (2020)

Fig. 3

2.2

Conceptual diagram of the software conﬁguration. The arrows point to the ﬂoor map or rooms that displayed on thescreen by tap operation

開発ソフトウェアの構成期させるスクリプトを作成することにより，仮想空間内のFig. 3 に放射線治療説明用ソフトウェアの構成の概念図

視点移動を可能にした．VR 表示設定では，Unity の名前を示す．開発ソフトウェアにおける表示画面の主な構成

空間 UnityEngine.VR の VRSettings クラスを利用したスは，(1) フロアマップから各部屋への画アクセスが可能なクリプトを作成し，VR 切替ボタンと関連付けた 7）．VR 起

ホーム画面，(2) 全方位動画によって治療室を表示する画

動時は，実際の視覚情報に近付けるため，ボタンなどのレ面，(3) 治療計画 CT 室，リモートアフターローディング

イアウトはすべて非表示設定にした．また，VR 画面を(RALS) 室および受付待合治療室を静画スライドとして表タップすることにより全方位動画表示画面に戻る設定とし示する画面の三種類とした．リニアックが配備された治療

た．

室 1 および 2 は，終日の照射業務により見学が困難なため，作成したソフトウェアはアプリケーションとして構築

仮想的に治療室内を主観視点および俯瞰視点から観察可能

後，動作の評価として，各種ボタンの入出力の確認およびな全方位動画表示を採用した．また，治療時の場景を患者

端末のリフレッシュレート 60 Hz に対するスワイプ操作時

視点から詳細に把握できるように VR による放射線治療擬や VR 利用時のフレームレートを調査した．また，アプリ

似体験への表示切替機能を追加した．一方，CT 室，RALS

ケーションを一連の流れで使用した際の時間や VR の利用

室および受付待合は，事前見学が可能なため，説明には静時間を調査した．

画のスライドショーを採用し，動画の過分な利用によるソ
フトウェア容量の増加を防ぐようにした．

3.

結

果

Fig. 4 に，静画スライド表示画面および全方位動画表示

開発した放射線治療説明用アプリケーションの (1) ホー

画面のレイアウトの概観をそれぞれ示す．フロアマップやム画面，(2) 全方位動画表示画面（治療室 2 主観視点），(3)ボ タ ン な ど の オ ブ ジ ェ ク ト は 事 前 に PowerPoint 16.33

静画スライドショー表示画面（RALS 室）の外観を Fig. 5(Microsoft) で作成し，Unity にオブジェクトとして登録しに示す．(1) ホーム画面では，フロアマップ上の各部屋をた．Fig. 4(a) の静画スライド表示のレイアウトでは，スラタップすることにより，対応した部屋の全方位動画や静画

イド切替ボタンを左右に配置し，静画を順に表示させるス

スライドショーが正常表示されることが確認された．また

クリプトと関連付けした．Fig. 4(b) の全方位動画表示のレ「MENU」ボタンから，ホーム画面に戻ることが確認されイアウトでは，再生/停止ボタン，シークバー，VR 切替ボ

た．次に，(2) 全方位動画表示画面の一例として，Fig. 6タンなどに対応したスクリプトをそれぞれ作成し入出力のに (a) 主観視点および (b) 俯瞰視点の治療室 2 の場景を示設定をした．全方位動画の描出は，仮想空間の背景としてす．4K 解像度/30 fps で取得された全方位動画は，大きな全方位動画をテクスチャ設定する Unity の機能を活用し歪みなどはなく，ガントリ駆動の描出は滑らかであった．

た．スワイプ操作による仮想空間内の視点設定では，端末

またスワイプ操作により，仮想空間内全体が正常に表示さ上でスワイプした際の位置座標と仮想空間の回転座標を同れることが確認された．アプリケーションのフレームレー
121医学物理 第 40 巻 第 4 号

Fig. 4

Fig. 5

122

Overview of windowʼs layouts for (a) 2D images and (b) omnidirectional movies

The appearance of the application screen with (1) the home window, (2) the omnidirectional windows, the VR windowand (3) the windows for the slideshowJpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4 (2020)

Fig. 6 The omnidirectional windows of treatment room 2, displayed from (a) a patientʼs view and (b) a third person view.
These perspectives can be dynamically moved through swiping the screen in the intended direction

トは，携帯端末のリフレッシュレート 60 Hz に対して 55

ンのジャイロセンサーと仮想世界の回転座標系が正常に同fps から 60 fps 程度であり，スワイプ操作などによる過負期していることが確認された．VR における視点移動時の荷は確認されなかった．シークバーによる再生時間の調整

フレームレートは 55 fps から 60 fps 程度であった．また映なども正常に機能することが確認された．治療室 2 の患者像遅延 (motion-to-photon latency) などの異常はなく，動視点を VR 表示した画面を Fig. 7 に示す．仰臥位で VR を画のリニアック駆動は滑らかであった．一方，カメラから起動したところ，仮想世界では天井（ガントリ角度 0 度の遠い距離にあるモニタ上の文字は端末の解像限界により一リニアック）が視野内に表示された．また顔の向きや角度

部不明瞭となることが確認された．Fig. 5 の (3) に示す静の変化に対して仮想世界内の視界が追従し，スマートフォ

画のスライドショー表示画面では，スクリプトに登録した
123

医学物理 第 40 巻 第 4 号

Fig. 7The VR window synchronized with the gyro sensor mounted on the smartphone

静画が「次/戻」ボタンによって順に表示されることが確程度であり，推奨値に対して低かった．しかし，放射線治認された．

療擬似体験において，リニアックの駆動速度は比較的遅ソフトウェアの利用時間は，静画スライド画面が各部屋

く，また激しい体動や視点移動は伴わない．さらに，VRで 60 秒程度，全方位動画は主観視点および俯瞰視点でそ動画の再生時間は 90 秒程度と短いため，本ソフトウェア

れぞれ 90 秒程度であり，全体の利用時間は約 6 分から 7 分

ではフレームレートの低さが原因で VR 酔いが生じる可能程度であった．VR 利用時は，ゴーグルの脱着時間も含め性は低いと考えられる．したがって，現状のフレームレーて 3 分程度（うち動画再生時間 90 秒）であった．アプリ

トを維持し，過分な負荷や映像遅延を防ぐことが端末およケーション容量は約 800 MB であった．

び利用者に有益と考えられる．今後より高解像度，高フ

4.

考

察

レームレートが必要となった場合には，Igroup Presence
Questionnaire (IPQ) や Simulator Sickness Question-

開発した放射線治療説明用アプリケーションの各表示画

naire (SSQ) による VR の臨場感および VR 酔いによる不快面は，Android 端末および iOS 端末において正常に動作す

感などに関する調査 8）を実施し，端末性能とソフトウェア

ることが確認された．また，タップやスワイプなどの直感の設定のバランス調整が必要と考えられる．

的な操作で放射線腫瘍科の各部屋および装置の観察が可能

開発ソフトウェアでは，ドラッグアンドドロップで簡易になった．さらに，軽量かつコードレスな VR による放射的に図や動画の差し替えが可能である．よって核医学検査

線治療擬似体験が可能になった．一方，本研究で使用した科など他の診療科の検査および装置説明アプリケーション

全方位カメラおよび携帯情報端末では，VR 画面においてとしての適用が期待できる．また，全方位動画を医療従事

小さな文字情報が不明瞭となることが確認された．高解像

者視点に差し替えることによる，仮想的な患者接遇の練習

度なカメラや端末の利用により改善は望まれるが，端末へなど，仮想体験の応用が今後期待できる．また，本ソフト

過負荷が考えられる．動作確認では利用について特に不便

ウェアのデータは，開発エンジン Unity からパッケージとを感じなかったが，有用性向上のため，患者や学生を対象

して他のコンピュータの Unity へ移行が可能である．したに今後アンケート調査（アプリケーション利用前/後におがって，Android および iOS 端末に対応した利便性だけでける放射線治療への理解度，不安や緊張の変化，操作性やなく，開発データ提供の簡便さという点においても高い汎視認性など）を実施する予定である．またアンケート結果

用性が期待できる．

をもとに，患者，学生および医療従事者の要望に合わせた
ソフトウェアのアップデートする予定である．

5.

結

論

VR において，視点移動に対する映像遅延などは，眼精

放射線治療に伴う患者の不安や緊張を緩和するため，VR

疲労，頭痛，吐き気などの VR 酔いを引き起こす可能性がによる放射線治療擬似体験機能を搭載したソフトウェアを

8）

ある ．VR 酔い低減のために推奨されるフレームレート

開発した．これにより，場所を選ばずに放射線腫瘍科フロは 90 fps 以上であるが，本研究の全方位動画およびソフト

アの各部屋の観察や治療体験が仮想的に可能となり，実際ウェアのフレームレートはそれぞれ 30 fps および 60 fpsの放射線治療に対する深い理解が期待できる．また，An-124

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4 (2020)

droid および iOS 端末対応型アプリケーションとして構築することで，軽量かつコードレスな VR 体験や，直感的なア
プリケーション操作を可能にした．本ソフトウェアは，静画や全方位動画の差替えやデータ移行が簡易であるため，学生教育や，他科への適用など高い汎用性が期待できる．
付記
この研究の一部は，第 33 回高精度放射線外部照射部会
学術大会（2020 年 5 月 web 開催）および第 79 回日本医学放射線学会総会（2020 年 5 月 web 開催）にて発表された．
なお，本論文に関して，開示すべき利益相反関連事項はない．
参考文献
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html7） Unity Technologies: Unity Script Reference version 2018.4,
https://docs.unity3d.com/ja/2018.4/ScriptReference/index.
html8） Andrej S, Iztok H, M. Shamim H, et al.: Estimating VR
Sickness and user experience using different HMD technologies: An evaluation study. Future Gener. Comp. Sys.
94: 302–316, 2019125

医学物理 第 40 巻 第 4 号

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4: 126–138 (2020)

解説〈連載：教育委員会企画〉

重粒子線治療装置 HIMAC の建設とそのもたらしたもの―医学物理学の観点から―
第 3 部．スキャニング照射の開発と新治療棟の建設 (2006〜)
遠藤真広 *
医用原子力技術研究振興財団

Construction of Heavy Ion Accelerator in Chiba (HIMAC) and Its Consequences―From Medical Physics Viewpoint: Part 3. Development of Scanning Irradiation andConstruction of New Facility (2006–)
Masahiro ENDO*

Association for Nuclear Technology in Medicine

第 3 部．スキャニング照射の開発と新治療棟の建設（2006〜）

その後，スキャニング照射法の開発に取り組んでいた．そして，1992 年末の BEVALAC シャットダウンの直前に

普及型装置の開発研究に目途が立ち，また高度先進医療

1 例だけスキャニング照射を行った．しかし，放医研はあが開始された 2003 年ころから数年の間，放医研を監督す

えてワブラー法を選択した．これに限らず HIMAC の最初

る文部科学省から，放医研での重粒子線治療研究の成果をの設計は全体として保守的であり，第 2 部 1）以降で述べて地方や民間に移転し，HIMAC での研究（特に装置開発な

いるような世界初の技術（例えば，第 2 部で述べた IH 型

どの基礎研究）を終了させてはどうかという打診がしばしDTL）というよりは，2 番手以下で安定した技術を採用しば行われた．文部科学省としては，治療開始後 10 年以上ていることが多かった．これは，HIMAC プロジェクトはが経過し，十分に成果があがったのだから，重粒子線治療

絶対に失敗できず，またスケジュール通り開始することが研究は終了もしくは縮小させ，その予算を他の分野に振り予算を順調に獲得するために必要であるという認識があっ

向けてはどうかと考えたのである．しかし，放医研は打診たからである．

に応じることはなく，重粒子線治療の新たな課題であるス

ところで，重粒子線治療を LBL から学んだ施設は放医キャニング照射法の開発とその臨床応用に取り組むことと研だけではない．ドイツの GSI は 1980 年代より重粒子線した．第 3 部ではスキャニング照射法の開発とスキャニン

治療に興味を持ち，放医研同様，研究者を LBL に派遣しグ照射を行う場である新治療棟の建設について概説する．

てその研修を行っていた．そして，物理実験用の重イオン

スキャニング照射法の開発からは次につながる研究課題もシンクロトロンを用いて，1997 年に重粒子線治療を開始

生まれているが，それについては第 4 部の今後の展望の中した．GSI は 3 次元の標的をスポットに分割し，それを順で述べる．

次，照射していくスポット・スキャニング照射法を採用し第 3 部では，開発と建設の経緯，呼吸同期スキャニング

た．また，陽子線治療においてもスイスの PSI でスキャニ照射法の開発，超伝導ガントリーの開発，スキャニングのング照射が開始され，2000 年ころには技術開発の趨勢は治療計画，IGRT の発展について述べる．スキャニングのスキャニング照射法に向かっていた．放医研では，このこ治療計画では第 2 部 1）で述べた Microdosimetric Kinetic

ろ何回か国外の専門家による HIMAC プロジェクトのレModel (MKM) の適用と臨床線量再定義についても述べる．

ビュー会議を開催したが，その度になぜスキャニング照射1.
1.1

開発と建設の経緯

プロジェクト開始まで

すでに第 1 部を行わないのかと迫られる始末であった．
しかし，放医研には本格的にスキャニング照射を行いた
くてもできない単純な理由があった．すなわち，照射装置

で述べたように HIMAC での重粒子線治を設置する場所がなかったのである．比較的，容易に施設

療は，ワブラー法によるブロードビーム照射を用いて開始を増設もしくは改造できる素粒子・原子核の研究所と異なされた．ワブラー法は HIMAC の詳細設計初期（1988 年

り，医療施設である放医研と HIMAC にそのような余地がころ）までにすでに LBL で実用化されていて，LBL では乏しかった．また，臨床研究でフル稼働している 3 治療室*

2）E-mail: endo.masahiro@antm.or.jp

126

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4 (2020)

解説

Table 1

Events from startup to full operation in the NIRS
new treatment facility

Date

Event

2010.10 Start commissioning (Room E)
2011.5

Start clinical trial without respiratory gating2011.11 Complete clinical trial without respiratory gating2012.9Start routine treatment (Room E and F)

2015.2Start clinical trial with respiratory gating2015.8Complete clinical trials with respiratory gating2015.10 Start commissioning (Room G)
2017.5

Fig. 1

Schematic ﬁgure of HIMAC old and new facilities

をスキャニング照射に改造することも困難であった．実はHIMAC 建屋の建設に際して，生物照射室へのビームライ
ンを将来さらに延伸する可能性を考え，その部分のシール
ド壁は鉄筋を少なくして簡単に抜ける構造にしていた．しStart clinical trial (Room G)

2017.10 Start routine treatment with respiratory gating(Room E and F)
2018.3Complete clinical trial (Room G)

2018.4

Start routine treatment (Room G)

2019.9Start routine treatment with respiratory gating(Room G)

かし，その方向の空地には新病院棟が建設され，ビームラ
インの延伸の可能性はなくなってしまった．また，この稿

2008 年に新治療棟の建設を開始し，2009 年度末には完成の最初で述べたように文部科学省からは，重粒子線治療研させた．ここで，2008 年上期は建設ブームであり，用意究の終了を打診されていた．

した建屋建設予算ではとても足りなかった．しかし，放医八方ふさがりのような状況であったが，2000 年代の前研が研究費の使用で不祥事を起こし，しばらく入札ができ半にそれを打開する構想が浮上した．HIMAC 棟に隣接しなかったうちにリーマンショックが起こり，急に不景気とて老朽化した施設（コバルト 60 照射棟など放医研創立以なったため建設費が予算内に収まるという幸運もあった．

来の施設）があり，わずかのユーザに使用されているだけ

建屋の完成を待たず上流側から装置の搬入を進め，2010であった．この部分の建屋を取り壊し，その敷地に新治療

年 9 月には E 治療室の照射装置を完成させ，コミッショニ棟を建設するという構想である．放医研で建屋の取り壊しングを開始した．コミッショニング開始後の主な出来事をは初めての経験であり，ユーザへの代替施設の整備など紆

Table 1 に示すが，E, F, G 室の作業が並行して進んでいて余曲折はあったが，この構想に基づく新治療棟の建設とス

わかりにくいので，簡単に説明する．

キャニング照射法の開発が 2006 年から開始された．

東日本大震災のため，予定より 3 カ月遅れたが 2011 年

Fig. 1 は新棟が完成した後の HIMAC の鳥観図であり，5 月には臨床試験を開始し，2011 年 11 月には終了した．

新棟の位置の地上建屋を取り壊した．ビームは上リングの認可がおりて先進医療として治療が開始できる 2012 年

ビーム取り出し直後に分岐し，治療室 E, F, G に導入され9 月まで治療を休止したが，その間に F 室照射装置の設置

る．ここで，治療室 E と F には水平／垂直の固定ポート，とコミッショニングを進め，両室同時に新棟の治療を再開

治療室 G にはガントリーが設置されている．

している．この時は，呼吸同期は行わず，また 3 次元ス
キャンの際の飛程変更はレンジシフターのみで行ってい1.2

プロジェクト開始から 3 室フル稼働まで

る．レンジシフターのみでの飛程変更（レンジシフタース

スキャニング照射法の開発にあたっては，当時，困難とキャン）は半影が大きく，頭頸部などの精密な治療には向されてきた呼吸同期照射を行うことを目標とした．ここかなかったこともあり，2013 年 4 月に加速器の取り出しで，呼吸同期照射の技術的な問題は第 2 節で述べる．2006

エネルギーの変更とレンジシフターを組み合わせた飛程変

年にプロジェクトが開始されると，最初，照射装置の設計

更（ハイブリッドスキャン）に改良した．さらに 2015 年を行うとともに，2 次ビーム照射室に設置されていた実験

9 月にはレンジシフターを用いず，エネルギー変更のみに用ポートで予備的な検討を行った．そして，2008 年末による方法（フルエネルギースキャン）に改良している．一は実機と同じジオメトリの試験装置を物理汎用照射室に設方，呼吸同期については 2015 年 2 月〜8 月間に臨床試験を置して，ビーム試験を行った．

行い，2017 年 10 月から保険診療などルーチンの医療とし

一方，2006〜2007 年に建設場所の古い建屋を取り壊し，て使用を開始している．呼吸同期のルーチン使用が遅れた
127

医学物理 第 40 巻 第 4 号のは，2016 年 4 月より，重粒子線治療の一部が保険診療スキャンのスキームを考案した．この方法は，通常のスとして認可されたため，それへの対応が必要となったこと

キャニングと同様に照射部位を飛程に沿って数ミリ厚のスによる．保険診療を行うためには，医療機器として認可さライスに分割し，スライス毎に照射するが，①数回（通常れなければならないため，この過程で HIMAC は医療機器

は 6 回）の重ね塗りを行い，線量むらを平滑化すること，として認可され，世界で最も高価な医療機器となった．

また② 1 つのスライスは必ず 1 回の照射タイミング（1 秒

超伝導回転ガントリーを設置した G 治療室については，

程度）のうちに照射を終了することから成り立っている．

2015 年 10 月にコミッショニング開始，2017 年 5 月〜2018

PCR を実現するためには，高速のスキャンが必要であ

年 3 月の臨床試験を経て，2018 年 4 月にルーチン医療へのり，このため次の 3 つの工夫により高速化をはかった．

使用を開始した．G 室での呼吸同期照射についても，他の①高速の走査電磁石を使用する．HIMAC では動きの大き

治療室と同様に臨床試験を経て，2019 年 9 月よりルーチ

い体軸方向にはアイソセンターで最大 100 mm/ms, それ

ン医療として使用されている．なお，新棟の整備に対応しと直角方向には最大 50 mm/ms の速度でのスキャンが可て，旧治療室 (A–C) でのすべての治療は 2018 年 3 月に終能である．

了している．
2.
2.1

呼吸同期スキャニング照射法の開発

スキャニング照射法のメリットとデメリット② GSI などの方式はスポットスキャンといい，3 次元の標的をスポットに分け，それぞれのスポットを照射するが，必要な線量の照射が終了するとビームを止め，次のスポットに移動する．この方法はビーム強度が不安定でも

HIMAC でのスキャニング照射法の開発について述べる

所定の線量を各スポットに照射できるというメリットは前に開発開始当時，スキャニング照射法の長所・短所とさあるが，スキャンに時間がかかるのが難点である．これたものについてまとめておく．スキャニング照射法は指れに対して HIMAC の方式は移動の際も照射を止めず，示された線量分布を実現できるという本質的なメリット

移動中照射の線量への寄与を含めて線量分布を計算する．

（お よ び そ の 帰 結 と し て の intensity modulated particle

この方式は従来のスポットスキャンと区別する意味で

therapy (IMPT) への対応が可能であること）に加えて，ラスタースキャンまたは連続スポットスキャンと呼ば患者毎のコリメータと補償フィルターが不要のため，そのれているが，これが可能になったのは，RF-KO 法によ製作に要するコストや保管・廃棄など管理上の問題がなくり取り出しビーム強度が非常に安定したものになったなるという実用上，重要なメリットがある．また，それらからといえる．

の製作や検査に必要な時間（1〜3 日程度）だけ治療まで③ビームのスキャン経路を最適化し，無駄な移動をなくす．

の期間が短縮でき，さらに将来的には adaptive 治療へのまた，スライスに照射する線量は下流で大きく，上流で発展が期待できる．

小さくする必要があり，これを効率良く行うためにはスラ

一方，デメリットとしては，細いビームをスキャンする

イス毎のビーム強度の変調が必要である．このビーム強度という照射法の特性に由来し，加速器から出射されるビーの変調は，取り出しビーム強度と必要なビーム強度との差

ムの位置や強度の変動の影響を受けやすい，コリメータををとり，取り出し摂動電場の強度にフィードバックするこ

使用する場合に比べて照射野境界でのビームの切れが悪とにより実現した 7）．なお，このフィードバックにより取い，スキャンに時間がかかる，スポット毎のビーム強度をり出しビーム強度が安定するため，ラスタースキャニング

測定し保存管理する必要があるなどを挙げることができに好都合となることは，②で述べた通りである．Fig. 2 はる．しかし，これらは技術的に対応可能か，もしくは受容呼吸同期と位相制御リスキャンを組み合わせたファントム

できるものとされた．唯一，呼吸運動する肺や肝臓を照射への照射結果を示す．呼吸同期なし，リスキャンなしの分する際，呼吸周期とスキャン周期が干渉してインタープレ
イ効果により線量むらが生じやすいという欠点は対応困難とされ，このような臓器の治療には腹部圧迫などにより呼吸運動を抑制して対応するものとされていた．
2.2

位相制御リスキャニング法

2.1 で述べたような困難があるにもかかわらず，放医研
では最初から呼吸同期によるスキャニング照射法の開発を目標とした．インタープレイ効果による線量むらを克服するために，高速なリスキャニング（重ね塗り）と呼吸同期照射の併用について検討を重ね，位相制御リスキャニング
法 (phase control rescanning: PCR)3）〜6）と い う 新 し い リ
128

Fig. 2 Typical result of suppressing the interplay effectin moving target irradiation6）

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4 (2020)

解説

布は大きく乱れているが，呼吸同期とリスキャンにより線の動作原理上，不可能である．しかし，シンクロトロンの量分布は劇的に改善されていることがわかる．

エネルギーがフラットトップに達した後，そのエネルギー
で運転を継続することは原理的には可能であり，HIMAC

2.3

シンクロトロンの多段可変エネルギー運転でも呼吸同期照射のため，シンクロトロンの制御方式を改呼吸同期スキャニングを実現するためには，スライス内

造して，このような準直流運転を行うようにした．

の 2 次元スキャンを高速化するだけではなく，それと垂直多段可変エネルギー運転は，加速エネルギーを同期パル

方向のスキャン，すなわちビーム飛程の変更も高速化する

スに合わせて段階的に変化させた準直流運転を行い，その必要がある．ビーム飛程を変更する方法は，1.2 で述べた

ビームを取り出して照射する方法である．Fig. 4 にその運ようにレンジシフターによるもの（レンジシフタースキャ

転パターンを示す．同期パルスが来ないときのシンクロトン）と加速器から取り出すビームのエネルギーを変更する

ロンの運転パターンは上図のようであるが，同期パルスが方法（エネルギースキャン）とがある．ここで，前者はす来ると下図のようにフラットトップを延伸し，その間にでに述べたように散乱により半影を大きくして，ビームのビーム照射を行う．照射が終わるとエネルギーを変更しフ

切れを悪くするという欠点がある．また，機械的な移動にラットトップの延伸と同期パルスに合わせたビーム照射をより架台が微振動し，搭載されている線量モニター（直径行い，以下，これを繰り返す．なお，図はエネルギーを高30 cm 程度の金属薄膜で空気を挟んだ電離箱）にしばしばくしていく運転パターンを示しているが，現在ではこの逆

マイクロホニックな雑音を生起するので，それが静まるま
での数秒間，照射を待つ必要がある．したがって，高速化には不向きでありレンジシフターの使用は過渡的なものといえる．
エネルギーの変更をパルス毎に行うことは比較的，容易であるが，それでは最低でもスライス数×パルス周期（3.3秒）の時間がかかる．実際には，次に述べるようにタイミ
ングが合わず照射できないパルスがあるため，さらに時間がかかる．また，シンクロトロン内で加速される粒子数は標的全体を照射しても余るくらいあるので，大部分の粒子は利用されず捨てられてしまう．放医研ではシンクロトロ
ンの多段可変エネルギー運転

Fig. 4A schematic drawing of the synchrotron patterns
for the multiple-energy operation with the quasiDC extension of the ﬂattop8）

Table 2

Latest speciﬁcations of scanned beam irradiation at
HIMAC9）8）を医療用加速器としては初めて実現し，この問題を解決した．以下，これについて説明する．
最初にブロードビームによる呼吸同期照射について説明する．Fig. 3 は呼吸同期照射の運転パターンであり，呼吸信号によるゲート開とシンクロトロンのフラットトップが一致するときビームが照射されることを示している．呼吸信号とシンクロトロンの運転パターン（電磁石に流れる電流パターン）の周期が異なるため，ゲート開であっても照射できない周期があることがわかる．シンクロトロンのフ
ラットトップが直流であれば，すべての同期パルス（ゲート開信号）の利用が可能となるが，これはシンクロトロン

Dose rate

2 Gy/min/liter（5 Gy(RBE)/min/liter）

Energy430–62 MeV/u (ﬁxed port)
430–48 MeV/u (gantry)

Energy steps

200 steps

Beam intensity

3×107〜1×109 particles/s

Field size

220×220 mm2 (ﬁxed port)
170×170 mm2 (gantry)

Maximum range

300 mmMaximum scan speed

Vx: 100 mm/ms, Vy: 50 mm/ms

Energy (depth) change
time

300 msMini-ridge (ripple) ﬁlter 1 and 3 mm at 1-sigma peak widthFig. 3A timing chart of a respiration-gated irradiation

8）

Minimum spot staying
time

25 μs

Spot spacing

Typically 2 or 3 mm in 3 dimensions

Beam size at isocenter(in air)

Typically 2〜4 mm at 1-sigma(depends on energy)

129医学物理 第 40 巻 第 4 号に最高エネルギーから順次，低くしている．HIMAC の電方向を長くし，下流ほど磁極間隔を広げている．これによ磁石電源は最高エネルギー 800 MeV/u に対応した強力なり最大偏向角を 3 倍弱まで大きくでき，Fig. 5 に示すようものであるため，治療に用いるエネルギーでは小さな標的にアイソセンターまでの距離を 1/3 近くまで短縮できる．

（20 スライス程度まで）は 1 パルスで照射が完了できる．

なお，この技術に関しては十分な情報が公表されていると普及型装置の電源は，そこまで強力ではないが，多段可変はいえないため，多少の推測を交えて，記載していること

エネルギー運転は神奈川県立がんセンターに設置された装をご容赦願いたい．

置から採用され，数スライスの呼吸同期 PCR が 1 パルス

この方式はすでに山形大学に納入される装置の回転ガン
トリーに採用され，回転ガントリーの小型化に寄与していで可能となっている．
スキャニング照射装置に関しては，高速で高解像の位置モニター（ビームプロファイルモニター）が必要であり，間隔が 1 mm 程度のワイヤチェンバー（x, y の 2 式）が使用されている．また，各スポットへの照射線量（粒子数）る．今後，導入される装置の照射装置として主流になることが期待されている．
3.

超伝導回転ガントリーの開発

は移動中に照射されたものも含めて測定され記録される．

粒子線治療において，粒子線を患者に対して任意の角度

これらについて詳述することは，紙数の関係で割愛するのから照射可能とする回転ガントリーは重要な装置であり，

で，興味のある読者は文献を参照いただきたい．HIMAC

Loma Linda 大学の最初の病院設置型装置（1990 年治療のスキャニング照射装置の仕様は使用開始以来，変化して開始）以来，陽子線治療装置では標準的に採用されている．

きたが，Table 2 に最新のものを示す．

一方，重粒子線回転ガントリーは，治療で用いられる炭素線の磁気剛性率が陽子線のそれに比べ約 3 倍大きいことか

2.4

スキャニング照射装置の小型化

ら，軌道上に配置される電磁石やそれらを支える構造体のスキャニング照射において，照射野の最大値は走査電磁

サイズ・重量が非常に大型となる．このため，GSI の研究

石の最大偏向角とアイソセンターまでの距離の積となる．

成果をもとに建設されたハイデルベルグ粒子線治療セン

したがって，照射装置を小型化するためアイソセンターまター (HIT) の装置（固定ポート治療開始 2009 年 11 月，ガでの距離を小さくするには，電磁石の最大偏向角を大きくントリーでの治療開始 2012 年 10 月）まで製作されることする必要がある．放医研と（株）東芝のグループは，革新的はなかった．ここで，HIT のガントリーの全長は 25 m 程なアイデアで電磁石の偏向角を大きくすることに成功して度，回転部重量は 600 t を超え，陽子線治療装置の全長

いる．Fig. 5 は新旧の方式を比較したものである

10 m 程度，回転部重量 200 t 程度に比べて格段に大きい．

10）．

図の左側は，2 極の電磁石を直交させる従来の方式を示

このような背景から，重粒子線治療装置では水平・垂直方

している．最大偏向角を大きくするためには，磁場を強く向などの固定照射ポートの採用が現実的なものであった．

するか，磁極をビーム軸方向に長くするかであるが，下流

しかし，脊髄や神経などの重要器官を避ける必要がある場に配置される電磁石は広がったビームに対処しなければな

合には，カプセル回転型の治療台などを利用し，患者を傾らず，2 つの電磁石のバランスが悪くなり効率的でない．

けた状態で照射が実施されており，不自然な体位で治療を一方，図の右側は新しい方式であり，2 つの電磁石をブラ行うなど医療上，大きな制約があった．

ウン管の偏向コイルのように 1 つの 4 極電磁石としてまと放医研では，この制約を解消するため，2006 年から始め，対向する 2 極をそれぞれ独立の走査電磁石として作動まった研究プロジェクトではスキャニング照射装置だけでさせる．このように 2 つの電磁石を 1 つにまとめることにはなく超伝導回転ガントリーの研究開発を進め，新棟の治より，従来 2 台分のスペースをどちらの電磁石も利用でき

療室 G に設置した 11）, 12）．この回転ガントリーのビーム輸るため，最大偏向角は 2 倍にできる．また，磁極のビーム送部は主に 10 台の超伝導電磁石，1 対の走査電磁石およびビームプロファイルモニターなどにより構成されており，
これらビーム輸送機器はすべて円筒形状の回転構造体上に搭載されている．ビーム輸送機器を含む構造体全体を回転させることで，最大 430 MeV/u の炭素線を患者に対し±180 度のいかなる方向からも高速 3 次元スキャニング装置
にて照射を行うことができる．また，高磁場（上流 2.9 T,
下流 2.4 T）の超伝導電磁石を採用したことにより，全長14 m, ビーム軌道半径 5.45 m, 重量 300 t と常伝導磁石を用いた HIT の回転ガントリーに比べ，大幅な小型・軽量化

Fig. 5130

Drastic downsizing of scanning irradiation device.
(Left: conventional device, right: new one)10）が実現できた (Fig. 6)．回転ガントリーに搭載されている
超伝導電磁石の冷却は，液体ヘリウムを一切用いず，冷却Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4 (2020)

解説∞

z *1D ＝∫ z ( z′)z′ϕ ( z′)dz′∫ z′ϕ (z′)dz
0

sat

1

(1 )

∞

0

1

φ1(z′ ) は 1 回の事象で細胞核内の小領域に吸収される比エネ
ルギー z の分布関数，zsat は飽和補正比エネルギーであり，

zsat ( z′) ＝

 z′  
z0 2 
1－ exp － 2  z′ 
 z0  (2 )また，飽和パラメータ z0 は，以下で与えられる．
Fig. 6

Downsizing of superconducting rotating gantry forheavy ion therapy13）

z0 ＝( Rn / rd )2(3 )β (1+( Rn / rd )2 )ここで，Rn, rd はそれぞれ細胞核，細胞核を分割した小領機により冷熱を発生させる伝導冷却によっている．これは域の半径であり，β は細胞生残率を LQ モデルで表したと初期冷却に時間がかかるというデメリットはあるが，液体きの 2 次の係数である．

ヘリウムを使用した場合は回転により液面が動き摩擦熱によるクエンチングが発生する可能性があり，それを防ぐためである．
ガントリーを大きくしている要因には，①走査電磁石からアイソセンターまでの距離が長く，また②走査電磁石によりスキャンされるビームを通過させるため下流側の偏向

MKM により細胞の生残率 S(D) は，z*1D を用いて，
2lnS(D)＝−(α0＋βz*
1D)D−βD(4 )で与えられる．ここで，D は吸収線量，α0 は線エネルギー→0 のときの 1 次の項の係数である．
式 (3) および (4) で使用される定数の値は，α0＝0.172 Gy−1,

電磁石が大型化することがある．山形大学の回転ガント

β＝0.0615 Gy−2, Rn＝3.9 μm, rd＝0.32 μm で あ る．式 (1)–

リーでは，2.3 で述べた新方式のスキャニング照射装置を(4) は第 2 部 1）で示した式とは異なっているように見える

採用することにより，すべての偏向電磁石を照射装置よりが，第 2 部の線エネルギー y についての式に上流に配置することができ，小型高磁場の装置で統一できた．これにより Fig. 6 に示すように回転部重量が 200 t，

y*＝

m *
z1D
l

(5 )

長さ 10 m 以下という初期の陽子線ガントリー程度まで小を代入し，y についての式を z についての式に書き換える型化している．また，将来的には偏向電磁石磁場を高くすことで容易に得られる．ここで，m は上記の小領域の質ることにより，さらなる小型化が見込まれている．

量，l は小領域を横切る経路長の平均値である．

4.
4.1

4.1.2

治療計画

生物効果モデル

第2部

生物線量

次に生物線量について述べる．生物線量 Dbio は任意の線質の放射線による吸収線量 D と同じ生残率を与える X 線のにおいて基礎となる生物効果モデルを LQ モデ

吸収線量である．第 2 部 1）第 3 節で述べたように MKM では

ルからより現象に忠実な Microdosimetric Kinetic Model

LQ モデルの 2 次の項のパラメータ β は線質によらないから，(MKM) に変更したことを述べた．スキャニング照射の線

X 線による生残率の 1 次の項のパラメータを αX とすると，

1）

量分布計算は MKM に基づいている

14）．MKM のパラメー

タ表記は文献により多少異なるが，ここでは最新の論文 15）

ln(S(D))＝−(αXDbio＋βD2bio)(6 )により，生物効果モデルと線量分布計算への取り込みにつ式 (6) を Dbio について解き，Dbio が吸収線量 D と生物効果比

い て 説 明 す る．第 2 部

RBE の積であることを使うと，1）では線エネルギーyを用いてMKM を説明したが，ここでは上記論文の表記に従い比エネルギー z を用いる．
4.1.1

MKM

z を用いた表記では，第 2 部 1）の飽和補正線エネルギー
y* に対応して，1 回の事象で細胞核内の小領域に吸収されDbio ＝ D × RBE ＝－α X + α X－4 β ln(S ( D ))
2β
2

(7 )

ここで，αX＝0.3130 Gy−1 である．式 (7) に式 (4) を代入することによりる線量平均飽和補正比エネルギー z*
1D を次式で与える．
Dbio ＝－2* D + β D2
α X +  α X  + α 0 D + β z1D


β
2β
 β 

(8 )

131

医学物理 第 40 巻 第 4 号

以上より，生物線量の分布は，吸収線量（物理線量）D の分布と線質をあらわす z*
1D の分布を求めて，式 (8) を用いる
ことにより得られるが，それについては 4.2 で述べる．また，RBE の分布は，この計算には直接，必要ないが，式 (7)から求めることができる．第 1 部 2）で述べたように Kanai
Model では，生物線量に経験的に決めた係数 1.44 を乗じて臨床線量としたが，新しいモデルでは，どのように対応
したかについては 4.4 で述べる．
ビームモデルと線量分布計算

4.2
4.2.1

物理線量分布の計算

物理線量分布の計算は，第 2 部 1）で簡単に述べたペンシ

Fig. 7

ルビーム計算法による線量分布の計算と原理的には同じである．ビームの広がりを示す関数として第 2 部では，単一のガウシアンを用いたが，ここでの計算は 3 つのガウシアンによりビームの広がりを示す 16）．第 1 成分は炭素ビー

The planer-integrated dose-averaged saturationcorrected speciﬁc energy J(thick solid curves) forthe beams with an initial energy E0 of 350 MeVu−1
and range shifter thicknesses L of 0 (black), 15(red), and 30 mmWEL (blue), and those of threecomponents Jn (solid, dashed, and dotted curves)15）

ム，第 2 および第 3 成分は核のフラグメントによるものであり，第 2 成分には原子番号が 3 以上の重いフラグメント，

大口径の平行平板電離箱を用いて，水ファントム中もしく

第 3 成分は原子番号が 2 以下の軽いフラグメントが寄与しは水カラムにより測定する．f1 はモンテカルロシミュレーている．

ションにより求め，また σ1 は，空気中の値を測定し，媒

j 番目のビームにより照射体積内の点 (x, y, z) に付与され質中の散乱による広がりを計算して加えるなどである．なる線量を dj(x, y, z) とし，z を照射野中心軸の方向，j 番目のお，第 2 部 1）と同様に式 (9) 以下では散乱線に対する横方

ビームの中心軸座標を (xj(z), yj(z), z) とする．dj(x, y, z) は，向の不均質の影響は計算が煩雑なため考慮していない．こd j ( x , y, z ) ＝

3∑

れについては文献 16）を参照されたい．

dnj ( x , y, z )z*
1D の分布の計算*
z 1D の分布の計算するためには，(1) で述べた 3 つの成分，

4.2.2

n＝1

3

∑ f (s (z ))＝ I ( s ( z ))すなわち①炭素ビーム，②原子番号が 3 以上の重いフラグ

nn＝1

×G( x－x j ( z ), y－y j ( z ),σ nj ( z ))(9 )ここで，s(z) は深さ z での線源からの水等価長である．まメント，③原子番号が 2 以下の軽いフラグメントにつき
j 番目のビームによる線量平均した z*1D の分布を求め，それを x–y 平 面 で 面 積 分 し た も の を 計 算 す る 15）．こ れ を Jnj(s(z)) と書くと，j 番目のビームによる z*1D の分布は，た I(s(z)) は水ファントム中の深さ s において (x, y) 平面で

3∑ J (s (z )) ⋅ d ( x , y, z )線量を積分したものであり，積分深部線量 (integral depth
dose: IDD) と呼ばれる．fn(z) は 3 つの成分の重みを示し，
3∑ f (z )＝1

(10)

n

n＝1

1

 x 2 y2 
exp － ＋2 
2
2πσ
2σ 


d j ( x , y, z )(13)

により与えられる．ここで，Jnj(s(z)) は水ファントム中の求めることができる．Fig. 7 は深さの関数としての Jn(s) を示したものである．図の J(s) は Jn(s) の重み付き平均を示(11)以上より，点 (x, y, z) の線量はすべてのペンシルビームのす．
z*
1D(x, y, z) はすべてのビームについて，z*
1Dj(x, y, z) の線
量平均を計算することで，付与する線量の和であり，D( x , y, z ) ＝nj

ビーム挙動についてのモンテカルロシミュレーションからのように正規化してある．また，G はガウシアンであり，G ( x , y,σ ) ＝nj

z *1D j ( x , y, z ) ＝ n＝1∑jw j d j ( x , y, z )∑ w z * ( x , y, z ) ⋅ d ( x , y, z )∑ d ( x , y, z )j(12)

ここで，wj は，それぞれのペンシルビームの重みである．

z *1D ( x , y, z ) ＝

1D j

j

j

(14)

j

j

上記の計算に用いるパラメータは測定または計算で求めにより与えられる．したがって，式 (12) と式 (14) より，式 (8)る．例えば，IDD はブラッグカーブチェンバーと称するを用いて生物線量分布 Dbio(x, y, z) を求めることができる．

132

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4 (2020)

4.3

解説

述べた線量分布計算，線量分布最適化は XiDose という名

線量分布最適化

スキャニング照射法では，個々のペンシルビームの重み
wj は，任意に決めることができるので，X 線の IMRT と同称でブロードビーム照射法と同様，エレクタ社の Xio 上に搭載されルーチンに使用されている．

様に，目的とする線量分布を与えて，それを実現するような重み wj を求める線量分布の最適化を行うことができる．

4.4

臨床線量再定義与えられる線量分布の条件は，標的領域には処方線量をで

第1部 2）で述べたようにブロードビーム照射法では，Kanai

きるだけ均一に与え，また重要臓器の線量と照射体積は許Model にもとづき，SOBP を設計し，それによりリッジ

容値を超えない，できるだけ小さい値とするなど IMRT とフィルターを製作していた．リッジフィルターで形成され同様である．

る SOBP の最大の問題点は，その形状を変更することがで

これは，いわゆる逆問題であり，線量分布の条件から重きないため，線量変更に対する柔軟性がまったくないこと

みの集合 w＝{wi} を求めることになる．しかし，この問題である．臨床研究では，線量増加試験により逐次，線量をは，(a) 標的や重要臓器などの着目領域のみに処方線量や増加していく．1 回に照射される線量が増加すると生残率

許容線量が与えられる，(b) ペンシルビームの強度分布にをあらわす曲線の非線形性により，RBE は小さくなるが，非負の条件がつく，(c) 生物／臨床線量は重み wj に対してそれに対応できない．例えば，物理線量 2 Gy，RBE＝2.5

非線形の関係をもつ，などの理由から解析的には解けなのとき臨床線量は 5 Gy (RBE) である．物理線量を 4 Gy にい．したがって，何らかの基準のもとで疑似解を求めるこ

すると RBE は 2.5 より小さくなるため，臨床線量は 10 Gyとになる．この基準は，実際の臨床では重要臓器の線量–(RBE) より小さくならなければならない．しかし，リッジ体積関係の基準への取り込みなどを反映して相当に複雑でフィルターを用いる限り，その値を求めることは煩雑でああるが，ここでは単純化して，概念的に以下に示す

17）．

り，また SOBP が平坦でなくなるため求めた線量にどれ程目的関数 f(w) を標的内での計算線量分布 Dcal:i(w) と設定の意味があるかわからない．このため，臨床線量は物理線線量分布 DT との残差平方和と，重要臓器内での計算線量量に比例するものとし，物理線量 4 Gy に対しては 10 Gy

分布 Dcal:i(w) と許容線量分布 DO との残差平方和（計算線(RBE) としていた．

量が許容線量を超えたときのみ与える）の和とすると，
f (w)＝nT∑ Qn ( D (w)－ D )
T

i∈T

＋

cal: i

T

nO

2

i∈O

O

O

cal: i

次のような新しい臨床線量の体系を決め，ブロードビーム

T∑ Qn ( D (w)－ D )O

スキャンニング照射を開始するにあたり，臨床線量についてのこのような問題を解決する必要があり，放医研では

2

(15)

照射についてもこれによるものとした 18）．
①基本となる生物効果モデルは，Kanai Model ではなく，MKM とする．

スキャニング照射法の最適化とは，式 (15) で与えられる目② RBE を求める際の参照線質は X 線ではなく，スキャン的関数 f(w) を最小にするようなペンシルビームの強度分

ニング照射を開始した 2011 年までに HIMAC での治療

布 w を，非負の条件のもとで求めることである．ここで，に最も使用されていたビーム，すなわちエネルギーがこの強度分布 w の関数である目的関数の最小値を導く方法

350 Mev/u, SOBP60 mm の炭素線の SOBP 中心とする．

として，最急降下法，共役勾配法やシミュレーテッドアニー③同じ物理線量に対する臨床線量は，②の線質について従リングなどの逐次近似法が用いられる．なお，4.2，4.3 でFig. 8

来の臨床線量と同じになるようにする．

Schematic designs of (a) the original and (b) the updated clinical-dose systems for a SOBP C-ion beam with a width andenergy of 60 mm and 350 MeVu−1, respectively18）

133

医学物理 第 40 巻 第 4 号

Fig. 8 は，基準となるエネルギーが 350 MeV/u, SOBP
60 mm の物理線量，生物線量，臨床線量分布について新旧の体系を比較したものである．左図は，従来の体系を示したものであり，Kanai Model により SOBP の生物線量分布が一定になるように物理線量分布を決める．このとき用いる生物データは HSG 細胞の生残率を LQ モデルで表現した
ときの α, β の LET 依存性である．そして，LET＝80 keV/μmの RBE を 3.0 として臨床線量を決める．この場合，SOBP
中心の臨床 RBE (RBEclin) は 2.41，臨床線量と生物線量の比である臨床因子 (Fclin) は 1.44 である．一方，右図は新体系を示す．新体系の生物線量は，式 (7) の αX の代わりに基準線質に対応する αr＝0.764 Gy−1 を用いたものである．
SOBP 中心は基準線質であるので，物理線量と生物線量は等しく，臨床線量分布は生物線量分布に新しい臨床因子(FNIRS＝2.41) を乗じたものとなる．新旧体系による標的のFig. 9Variable length water-column for heavy-ion beam
QA measurement

物理線量を通常の使用範囲の線量や SOBP 幅について比較したところ，臨床上，問題となる点はなかったというこを行うことは，初期を除いてスキャニング照射が始まるまとである．

でルーチン的には行われていなかった．しかし，スキャニ

新体系で特に重要なのは②であるので，これについて少ング照射では，システムの信頼性を検証するため，事前にし説明する．2011 年までに 17 年間に及ぶ重粒子線治療に治療ビームをファントムに照射し，その分布が治療計画により 7,000 例に及ぶ臨床経験が蓄積され，それにより多くより計算したものと合っているかを確かめる必要がある．

の部位のがんについての治療スキーム（分割法）が完成しこのことは，X 線の IMRT と同様であり，スキャニング照ていた．もし，従来通り X 線を参照線質とすると，これら射を開始するにあたっては IMRT と類似の方法で患者毎の過去の蓄積との関係が複雑になり，最悪の場合，臨床試

QA が行われた．

験のやり直しも考えなければならなくなるなどの問題が生新棟では患者毎の線量分布の検証は，治療計画装置で水ずる．過去の蓄積を活かしつつ，HSG 細胞に対する線量–

ファントム中での治療ビームの物理線量分布を計算し，こ効果関係を MKM により取り込み，線量変更に対する柔軟

れを同じ形の水ファントム中で測定した線量分布と比較す性を確保したのである．

ることにより行われた 19）．ここで，水ファントム中の測定

新体系は，この項 (4.4) の最初に述べた X 線の生物効果

は，Fig. 9 に示す可変長の水カラムと光子治療 QA 用に市との関係を考える際の煩雑さを解決し，HSG の細胞生残販されている 2 次元アレイの組み合わせにより行われた．

率を介して X 線と重粒子線の生物線量を相互変換すること

図の正面はビームの入射窓であり，水厚は前後方向に可変を可能とした．著者は，重粒子線治療はより進行した症例になる．重粒子線は，後方散乱が非常に少ないため水ファの治療に重点を移していくのではないかと考えている．そントムを検出器前方の水カラムに置き換えることができ，の際，より積極的な治療を行うためには光子治療で蓄積さまた線源が非常に遠くにあり，発散も無視できる．このたれてきた様々な線量–効果関係（例えば，正常組織の線量

め，このような方法により水ファントム中の線量分布が測制約など）を重粒子線治療に移行する努力が必要になる．

定できる．この QA 法は，すでに第 2 部 1）で述べたように，

しかし，生体内においては様々な修飾因子があり，単に X

新棟に続いて旧棟のブロードビーム照射に対しても適用さ線の生物線量を重粒子線のそれに変換して，重粒子線の線れた．

量効果関係とするわけにはいかないであろう．動物実験や現在では，測定を行わず照射ログファイル（各スポット

臨床データのレトロスペクティブな解析などにより，新たへの投与粒子数）から線量分布を計算し，治療計画と比較な線量効果関係を構築する必要がある．新体系をベースにすることも行われている．また，治療中のモニターとして，

このような努力が行われることを著者は期待している．

各スポットへの投与粒子数を画像化して実時間表示することも行われているが，これについては文献 5）, 6）を参照

4.5

治療 QA

されたい．

第 2 部 1）で述べたように，ブロードビーム照射法では線5.

量分布の妥当性は，コリメータや補償フィルターが設計通りに製作されていることを検証することにより保証されるため，治療ビームを使って線量分布の確認など患者毎 QA
134

5.1

IGRT の発展

2D–3D 自動位置決め

第 1 部 2）で述べたように HIMAC では，直交 X 線 TV 画像

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4 (2020)

Fig. 10

解説

AP and lateral views of DRRs (left panels) and FPD images (right panels) displayed on positioning console of HIMAC
new treatment room20）と同じジオメトリで作成した DRR を治療技師がコンピュー
タ画面上で位置合わせして，それにより 6 軸自由度を持つ治療台の移動量を求め，患者の治療位置を決めていた．
DRR の画質は使用する CT が高空間分解能化するに従い向上し，また X 線 TV 画像についても，TV 撮像管を CCD に変えることにより，歪みが少なくなり，ダイナミックレン
ジが広くなった．そして，2009 年に II-CCD のシステムに代えて，FPD を導入したことにより，画質は著しく向上した．Fig. 10 は新棟の治療開始時（2012 年）の位置決め
画面を示す．左が DRR，右が FPD で撮影した画像を示す．
興味ある読者は，HIMAC 治療開始時（1994 年）の位置
決め画面を示す第 1 部 2）の Fig. 8 と比較していただきたい．
18 年の間の画質改善の大きさに驚かれる読者もおられるであろう．

Fig. 11Equipment layout around the isocenter of the
new treatment rooms (Room E/F) at HIMAC20）

また，技師が行う画像位置合わせの作業を補助するツール（例えば，両方の画像を重ねてチェッカーフラグのようた．特に，頭部の SRT の専用装置であるサイバーナイフに表示する）なども導入された．このため，位置決めの精においては，DRR を用いた 2D–3D 自動位置決めが行われ度は向上したが，この方法には本質的な問題があった．すた．これは，位置決め用に撮影された X 線画像と最も一致

なわち，直交する 2 平面で正確に検出できるのは，それぞする DRR 画像を最適化計算により求め，その DRR に対応

れの平面内の並進と回転であり，2 つの平面に平行な軸のする治療台座標から移動量を求めるものである．HIMAC

回りの回転は並進と重なり検出が難しいという問題であでも新治療棟の建設に伴い，2D–3D 自動位置決めを導入

る．これを技師の熟練により補っていたのであるが，場合することとした 21）．

によってはなかなか位置が決まらないため，多くの時間を要することがあった．

Fig. 11 は新棟の治療室のアイソセンター回りの機器配置を示す．図の矢印直線の交わる点がアイソセンターであり，一方，光子線治療においても 1990 年代の後半から 2000

水平ビームの照射ポートは図の左側，垂直ビームの照射

年代の初めになると線量を集中する治療技術である定位放ポートは図の上側に示されている．X 線管はその反対側（水射線治療 (SRT) や強度変調放射線治療 (IMRT) が臨床で使平方向は図の右側，垂直方向は図の下側の床下）に配置さ用されるようになった．そこでは，高精度の患者位置決めれている．照射ポートの最前面には，それぞれ FPD が配置を行うため，粒子線治療と同様，画像を用いた位置決めされ，これらの X 線管と FPD により静止画像が撮影され（これを画像誘導放射線治療 (IGRT) という）が用いられる．なお，FPD は治療ビーム照射の際には退避される．垂135

医学物理 第 40 巻 第 4 号

直ポートに取り付けられた 2 つの dynamic FPD (DFPD) はただけではなく，そのノウハウがメーカーに移転され各地

床下の 2 つの X 線管と組になり，2 方向から透視画像を撮の粒子線治療装置や X 線治療装置にも使用されている．

影することができ，これらの透視画像は 5.2 で述べるように，同期照射に際して，標的の動きを追跡するのに用いられる．また，図の右側に一部しか見えていないが，治療台は 6 軸自由度を持つロボットアームで駆動される．

5.2

リアルタイム腫瘍追跡による同期照射呼吸同期照射を行うにあたっては，第 1 部 2）で述べたよ
うに光学的な方法などにより，呼吸に伴う胸腹部の動き

X 線画像と最も一致する DRR 画像を求める最適化計算を検出し，これを呼吸波形としてその呼気時相に同期しは概略，次のようにして行う．最初に X 線画像と DRR 画て照射を行っていた．しかし，胸腹部の動きと腫瘍の動き

像の類似度を定義する．使用される類似度関数には，nor-は同じではなく，またその動きは日々異なる．このため，

malized mutual information (NMI), gradient difference

X 線 治 療 に お い て は，RT-RT (real-time tumor-tracking(GD) や zero-mean normalized cross-correlation (ZNCC)

radiotherapy) という名称で，腫瘍もしくはその近傍に刺やその組み合わせがある．

入した金属マーカーを透視画像で追跡し，治療計画と同位

NMIは，X 線画像とDRR 画像の強度をそれぞれ IFPD(u, v),
IDRR(u, v)（(u, v) は画像上のピクセル座標）とすると，
NMI ＝

H ( FPD )＋H ( DRR )H ( FPD, DRR )(16)

置に来たときに照射を行うことが試みられている．
新治療棟の呼吸同期照射においても RT-RT と同様にリアルタイムに腫瘍を追跡し同期照射を行うことが計画された．Fig. 11 の DFPD を用いた透視撮影システムはそのた

ここで，H(FPD) と H(DRR) はそれぞれ X 線画像と DRRめの画像を撮影するものである．ここで，重要なことは，

画像のエントロピー，H(FPD, DRR) は X 線画像と DRR 画

HIMAC では金属マーカーを用いず，人工知能 (AI) による像の結合エントロピーである．これらは例えば，画像認識を利用して腫瘍追跡を行ったことである．以下，∑p(I )log (p(I ))H(IFPD)＝−

FPD

(17)

FPD

のように与えられる．ここで，p(IFPD) は，画素値 IFPD の出

この方法の概略を述べる．
5.2.1

ワークフロー 23）

治療計画では，最初，患者の 4 次元 CT を 320 スライス

現する確率である．結合エントロピーは，画素値 IFPD とCT により自由呼吸下で撮影し，呼吸の 1 周期を 10 時相に

IDRR の同時出現確率を使って同様に求める．

分割して，それぞれの 3 次元画像を作る．そして，最大呼

GD は，気相において CTV を入力する．他の時相に対しては，非GD ＝剛体画像位置合わせ (DIR) を用いて，CTV を移植する．次

const1
2
dI
dI


u ,v
const1 ＋  FPD －w DRR 
du 
 du

∑

にそれぞれの時相について，DFPD 画像に対応した DRR(18)

dI DRR  dI FPD＋ const 2 ＋ 
－w
dv 
 dv
u ,v

∑

FPD

FPD

u,v

DRR

FPD

FPD

DRR

に必要なパラメータを算出する．これについては，5.2.2
でさらに述べる．

DRR

2

ンを付加した PTV 輪郭を重畳する．DRR 画像と標的位置を用いて深層学習を行い，画像から標的位置を決定するの

ここで，w は重みである．また ZNCC は∑ ( I － I )( I － I )ZNCC ＝∑(I －I ) ⋅ (I －I )画像 (4D-DRR) を作成する．DRR には CTV 輪郭にマージ

2

(19)

DRR

u,v

ここで，̅
IFPD などは画素値の平均を示す．

治療照射時は，最初，2D–3D 自動位置決めを用いて，患者の位置決めを行う．続いて，準備として，DFPD 撮影
を 10 秒程度行い，それぞれの方向に対して 200 フレームの
DFPD 画像を得る．DFPD 画像は 4D-DRR 画像と 2D–2D

次に DRR 画像を作成する際の治療台のパラメータ（並位置合わせし，DFPD 画像上に PTV 輪郭を移植する．こ進 3 軸と回転 3 軸）を変数として，上記の類似度関数の最の DFPD 画像の役割は論文から読み取れないが，おそら大値を求める．最大値を与える治療台パラメータと X 線画

く DRR 画像を用いた深層学習から得たパラメータを修正

像撮影時の治療台パラメータの差が移動量となる．ここするための追加的な学習に用いているのではないかと推測

で，最大値を求める方法としては，4.3 と同様，共役勾配

される．そして，治療照射においては，同時に取得した法などが用いられる．DRR 計算には膨大な量の計算が必

DFPD 画像を用いて，リアルタイムに CTV 輪郭を決定し，要であり，高速化には並列計算が可能な GPU などが用い

それが PTV 輪郭内に含まれるときのみビームを照射する．

られる 22）．さらに DRR の計算範囲を標的周辺に制限する

この方法による追跡精度は，呼吸波形を使う従来の方法よなどの工夫により，上記の最適化計算を数秒で行っていり格段に良く，またベースラインがずれるなどして従来のる．2D–3D 自動位置決めの導入により，患者の治療室に方法では照射が難しいときでも，腫瘍が正しい位置にくれいる時間の大幅な短縮と同時に位置決め精度の操作者によば照射できるためビーム効率も向上することが示された．

るばらつきが減少した．この手法は，旧治療棟でも使われ
136

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4 (2020)

Fig. 12Fig. 13

5.2.2

解説

Tracking algorithm procedure. For detail see text. (CNN: convolutional neural network)24）

DFPD images during irradiation. The inner contour (yellow) on the DFPD image is CTV, and the outer contour(green) is PTV. The beam is irradiated because the CTV is inside the PTV. The upper right of the ﬁgure shows thebeam intensity during irradiation as monitored online6）に並進させる．このようにして，1 時相あたり 1,000 枚，全

深層学習．Step 1

体では 10,000 枚の画像を作り，これらの画像から Step 1 ででは学習に用いる画像 ROI として DRR 画像のフレーム間作成した ROI を切り出し学習データとする．また，TPMの差が大きい場所を 4 ヵ所（図では 3 ヵ所）重複しないよには初期値として，領域の中心をピークとするガウシアン

Fig. 12 は深層学習のプロセスを示している

24）

うに選ぶ．DRR 画像のフレーム間の差が大きい場所とは，を与える．Step 3 では，これらのデータを convolutional

横隔膜周辺など動きの激しい場所であることを意味する．

neural network (CNN) に入力して学習させることにより，続いて，target probability map (TPM) を計算する領域を

CNN のパラメータが最適化され，またそれぞれの学習デー

決める．これは，標的中心を中心として，上記の ROI とタに対する TPM が得られる．

同じサイズの領域である．

Step 4 では，治療照射時に撮影された DFPD 画像から

Step 2 では，CT の座標を±2 mm, ±1°の範囲でランダ

ROI を切り出し，Step 5 で CNN に入力することにより，

ムに変えて，DRR および PTV 輪郭を作成する．これは治TPM が推定される．これをもとに Step 6 で PTV 中心を求療時の患者位置決め誤差に対応する．さらに±1°の範囲でめることができる．Step 4 から Step 6 は高速に行うこと

DRR をランダムに回転させ，また±2 mm の範囲でランダムができ，リアルタイムの腫瘍追跡が可能となる．
137

医学物理 第 40 巻 第 4 号

最 後 に，Fig. 13 に 照 射 中 の DFPD 画 像 を 示 す．図 のDFPD 画像上の内側輪郭（黄色）は CTV であり，外側輪
郭（緑色）は PTV を示す．CTV が PTV 内にあるためビームが照射されている．図の右上は，オンラインでモニターしている照射中のビーム強度である．
参考文献
1） 遠藤真広：重粒子線治療装置 HIMAC の建設とそのもたらしたもの―医学物理学の観点から―第 2 部．ブロードビーム照射の高度化と普及型装置の開発 (1994〜2010)．医学物理 40:
97–105, 20202） 遠藤真広：重粒子線治療装置 HIMAC の建設とそのもたらしたもの―医学物理学の観点から―第 1 部．治療開始まで(1975〜1994)．医学物理 40: 61–67, 20203） 白井敏之，古川卓司，岩田佳之：2.2.3 次世代治療装置の研究開発―重粒子線治療の高度化を目指して―．RADIOISOTOPES 68: 197–206, 20194） Furukawa T, Inaniwa T, Sato S, et al.: Moving target irradiation with fast rescanning and gating in particle therapy. Med. Phys. 37: 4874–4879, 2010
5） Furukawa T, Inaniwa T, Sato S, et al.: Performance of the
NIRS fast scanning system for heavy-ion radiotherapy.
Med. Phys. 37: 5672–5682, 2010
6） Furukawa T, Hara Y, Mizushima K, et al.: Developmentof NIRS pencil beam scanning system for carbon ion
radiotherapy. Nucl. Instr. Meth. B404: 361–367, 20177） 佐藤慎二：HIMAC シンクロトロンにおける取り出しビーム
強度変調システムの開発．Proceedings of Particle Accelerator Society Meeting 2009, 1175–1177, 20098） Iwata Y, Furukawa T, Noda K, et al.: Update of an accelerator control system for the new treatment facility at
HIMAC. Proceedings of EPAC08, 1800–1802, 20089） 古川卓司，原 洋介，水島康太，他：放医研回転ガントリーのスキャニング照射装置コミッショニング．Proceedings ofthe 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Societyof Japan 758–762, 201610） 古川卓司：重粒子線がん治療装置の小型化研究―普及への展望―．Isotope News No. 755, 7–11, 201811） Iwata Y, Noda K, Shirai T, et al.: Design of a superconducting rotating gantry for heavy-ion therapy. Phys. Rev.
ST Accel. Beams 15: 044701, 201212） Iwata Y, Fujimoto T, Matsubara T, et al.: Beam commis-

著者紹介

遠藤

真広（えんどう・まさひろ）（現職名） 医用原子力技術研究振興財
団常務理事（専門分野）医学物理学，医用画像工学
現在は，線量計校正など放射線治療のインフラに関する事業や粒子線治療の普及に関する事業に従事している．また，健康維持のためにウオーキングとラジオ体操を欠かさず行っている．

138

sioning of a superconducting rotating-gantry for carbonion radiotherapy. Nucl. Instr. Meth. A834: 71–80, 201613） 平田 寛，萩原 剛，長本義史：重粒子線がん治療装置の開発―日本から世界へ―．日本原子力学会誌 61: 597–601,
201914） Inaniwa T, Furukawa T, Kase Y, et al.: Treatment planning for a scanned carbon beam with a modiﬁed microdosimetric kinetic model. Phys. Med. Biol. 55: 6721–6737,
201015） Inaniwa T, Kanematsu N: A trichrome beam model for biological dose calculation in scanned carbon-ion radiotherapy treatment planning. Phys. Med. Biol. 60: 437–451,
201516） Inaniwa T, Kanematsu N, Hara Y, et al.: Implementationof a triple Gaussian beam model with subdivision and redeﬁnition against density heterogeneities in treatment
planning for scanned carbon-ion radiotherapy. Phys. Med.
Biol. 59: 5361–5386, 201417） 稲庭 拓：放医研における粒子線スキャニング法の開発．
医学物理 32: 74–80, 201318） Inaniwa T, Kanematsu N, Matsufuji N, et al.: Reformulation of a clinical-dose system for carbon-ion radiotherapy
treatment planning at the National Institute of Radiological Sciences, Japan. Phys. Med. Biol. 60: 3271–3286, 201519） Furukawa T, Inaniwa T, Hara Y, et al.: Patient-speciﬁc
QA and delivery veriﬁcation of scanned ion beam at
NIRS-HIMAC. Med. Phys. 40: 121707, 201320） 白井敏之，古川卓司，水島康太，他：次世代重粒子線がん治療システムの現状と将来．放射線科学 55: 20–33, 201221） Mori S, Kumagai M, Miki K, et al.: Development of fastpatient position veriﬁcation software using 2D–3D image
registration and its clinical experience. J. Radiat. Res. 56:
1–12, 201522） Mori S, Kobayashi M, Kumagai M, et al.: Development of
a GPU based multithreaded software application to calculate digitally reconstructed radiographs for radiotherapy.
Radiol. Phys. Technol. 2: 40–45, 200923） Mori S, Karube M, Shirai T, et al.: Carbon-ion pencil
beam scanning treatment with gated markerless tumor
tracking: An analysis of positional accuracy. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 95: 258–266, 201624） Hirai R, Sakata Y, Tanizawa A, et al.: Real-time tumor
tracking using ﬂuoroscopic imaging with deep neural network analysis. Physica Medica 59: 22–29, 2019

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4: 139 (2020)

医学物理 第 40 巻 第 4 号

論文紹介〈連載：RPT 誌特集〉

最近の RPT 誌レビュー論文から
Title: Overview of image-to-image translation by use ofdeep neural networks: Denoising, super-resolution, modality conversion, and reconstruction in medical imaging
Authors: Shizuo Kaji, Satoshi Kida
タイトル：深層学習による画像変換の医用画像処理への応用概観―ノイズ除去，超解像，モダリティー変換，再構成
を中心に―
著者：鍛冶静雄，木田智士

図1

対応つき画像データを用いた，ノイズ除去の実例

図2

対応無し画像データを用いた，コーンビーム CT から
1）
ファンビーム CT へのモダリティー変換の実例

1）

今や AI の代名詞になった深層学習は，医用画像処理においても圧倒的な性能を誇り，様々な場面で既存手法を置き換えている．ノイズ低減や超解像といった従来用途はもとより，MRI から CT 画像を生成するなどの新しい利用例まで現れている．深層学習を用いた医用画像処理法は毎日のように新しいものが発表されているが，その多くは画像を入力として新しい画像を出力する画像変換という見方で統一的に捉えることができ，基本構造は似通っている．本レビュー論文では，まず深層学習による画像変換における2 つの基本アイデアを説明する．進歩の早い分野において，根本のアイデアを理解することは，既存手法・将来の手法を手早く検討する助けになるであろう．次に，様々な実適用例を紹介し，それらに画像変換という統一的な視点を与た評価である．特に MRI から CT 画像を生成するようなえている．単なるレビューに留まらず，データさえ用意す

ケースにおいては，本物らしく見えるでっち上げであってれば様々な用途に利用できる実戦的なコードが付属していはならない．また，深層学習を用いた手法への攻撃が，特ることは，このレビュー論文の際立った特色である．

に自動運転システムをターゲットとして盛んに研究されて入手可能なデータの種類に応じて，画像変換は大きく 2おり，医療においても攻撃耐性は懸案事項になるであろタイプに分かれる．一つは対応つき画像データであり，高う．こういった，安全性を担保するための仕組みについて

画質画像と対応する低画質画像など，入力と出力にあたるはまだ研究自体が発展途上であるが，今後の臨床適用にお画像がペアで利用可能な場合，もう一つは，一群の MRI 画

いて避けては通れないテーマである．

像と，また別の一群の CT 画像といった対応無し画像デー
タのみ利用可能な場合である．ノイズであれば人工的に付加できるため対応つき画像データが容易く手に入るが，MRI と CT を同時撮影するのは困難であるので，医療現場では対応無し画像データしか利用できないケースが大半であろう．驚くべきことに，後者においても敵対的生成ネッ

参考文献
1） Kaji S, Kida S: Overview of image-to-image translation byuse of deep neural networks: Denoising, super-resolution,
modality conversion, and reconstruction in medical imaging. Rad. Phys. Tech. 12(3): 235–248, 2019

トワークという手法によってそれなりに満足のゆく結果が得られる．
このレビュー論文では扱われていない重要な要素を列挙
してこの紹介文を終えたい．深層学習の医療現場での適用
において非常に重要なのは，手法の安定性や正確性といっ

執筆者：鍛冶静雄（九州大学マス・フォア・インダストリ研究所）
木田智士（エルピクセル株式会社／
東京大学医学部附属病院放射線科）

139

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4: 140 (2020)

医学物理 第 40 巻 第 4 号

論文紹介〈連載：RPT 誌特集〉

最近の RPT 誌レビュー論文から
Title: AI-based computer-aided diagnosis (AI-CAD): The
latest review to read ﬁrst
Authors: Hiroshi Fujita
タイトル：AI によるコンピュータ支援診断 (AI-CAD)―最

初に読むべき最新の解説―
著者：藤田広志
図1

3 度目のブームを迎えている AI の進化の歴史と CAD研究開発の推移 1）

図2

AI に お け る 機 械 学 習，ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク，
ディープラーニングの関係 1）

図3

従来型（伝統的）CAD とディープラーニング型 AICAD の開発過程の比較．(a) では人間が特徴を定義す
るが，(b) ではディープラーニングが学習データから特徴を抽出する 1）

医用画像を対象としたコンピュータ支援診断 (computeraided diagnosis) の歴史は，コンピュータと人工知能 (AI) の進化とともにあると言っても過言ではない．いま第3次人工知能(AI) ブームを迎え，従来のCADも新たなステージに突入している（図 1）．具体的には，AI の機械学習の一部でもある「ディープラーニング（深層学習）」と呼ばれる脳の神経回路網を模した技術の導入により（図2），データ駆動型としての良質の多量のデータが要求されるが，AI-CADとして作り込みが簡単になり（図3），格段の性能が出るようになっている．
本解説論文は，以下のような構成で，初学者でも基礎から学習できるように図を多用して分かりやすく解説することに努めている．
1.

はじめに

2.

伝統的 CAD

3.

AI-CAD4.

ディープラーニング

5.

CAD の進化・多様化（図 4）6.

顕著な AI-CAD の例

7.

結論

文献
4 章では，AI-CAD の推進エンジン，公共データセット，
データ水増しと転移学習，GAN と呼ばれる敵対的生成ネッ
トワーク，連合（分散）学習）に触れている．5 章では，
CAD の進化として，セカンドリーダー型 CAD，インターラクティブ CAD，同時リーダー型 CAD，ファーストリー
ダー型 CAD，市販後学習（連続学習）機能付き CAD について説明があり，CAD の多様化では，3 つのタイプの CAD（図 4 に示すように，現在 4 つに分類），類似画像（症例）検索 CAD，ラジオミクス／ラジオジェノミクス CAD を説明している．6 章の具体例では，眼底画像，皮膚画像，病
理画像，乳房画像，胸部画像について記述され，開かれた
自動診断と最後に検討されるべき問題点をまとめている．
本解説論文により，学生を初めとする初学者から研究者
まで，CAD の過去，現在をまず概観し，未来を展望できるであろう．さらなる詳細に興味ある読者は，著者編著による以下の文献 2）も参考されたい．
140

図4

CAD の進化と多様化 1）

参考文献
1） Fujita H: AI-based computer-aided diagnosis (AI-CAD):
The latest review to read ﬁrst. Rad. Phys. Tech. 13(1):
6–19, 20202） 藤田広志（編著）：医療 AI とディープラーニングシリーズ
2020–2021 年度版 はじめての医用画像ディープラーニング―基礎・応用・事例―, オーム社，東京，2020
執筆者：藤田広志（岐阜大学工学部）

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4: 141–146 (2020)

医学物理 第 40 巻 第 4 号

大会開催報告第 118 回日本医学物理学会学術大会報告
久米

恭 *1, 佐々木誠 21（公財）
若狭湾エネルギー研究センター研究開発部
2

福井県立病院陽子線治療センター

Report of the 118th Scientiﬁc Meeting of the Japan Society of Medical Physics
Kyo KUME*1, Makoto SASAKI2
1

Research and Development Division, The Wakasa Wan Energy Research Center2

Fukui Proton Therapy Center, Fukui Prefectural Hospital1.

はじめに（大会開催準備）

表1

実行委員会の名列

委員の役職

委員名

実行委員長

佐々木誠

福井県立病院

実行委員

大西一幸

日本赤十字社福井赤十字病院

実行委員

小川芳司

福井県立病院ては意図せずして COVID-19 の影響を受ける前に開催で

実行委員

木下尚紀

福井大医学部附属病院

きた最後の従来型の学術集会となった．

実行委員

爲重雄司

福井県立病院

実行委員

前田宗利（公財）若狭湾エネルギー研究センター

実行委員

前田嘉一

福井県立病院

実行委員

溝口直洋

福井県立病院実行委員

森崎将臣

市立敦賀病院実行委員

吉本直也

恩賜財団済生会支部福井県済生会病院

2020 年現在，新型コロナウイルス感染症 COVID-19 の影響により，従来型の学術集会の開催が困難になっている．本稿で報告する 2019 年秋に開催された第 118 回日本
医学物理学会 (JSMP) 学術大会 (JSMP118) は，JSMP とし大会の開催準備は，まず 2017 年春の JSMP113 会場で当時の JSMP 会長であった齋藤秀敏先生（首都大学東京（当時））から主著者へ口頭により，大会長受任ならびに当地（福井県地方）での大会開催の打診があり，主著者と所属機関における検討を経たのち，2017 年秋の JSMP114
日韓大会会場において主著者から大会長受任ならびに当地開催を受諾した旨を回答したことから始まった．

表2

続いて実施体制の構築に移った．当地には保健学科を有委員所属

プログラム委員会の名列する大学が存在せず，中心となる実行委員は病院の現場ス

委員の役職

タッフをあてにする必要があることは重々自明であった．

プログラム委員長

明上山温

首都大学東京その中で，実行委員長については主著者の所属機関と陽子プログラム委員

有村秀孝

九州大学

プログラム委員

磯辺智範

筑波大学

プログラム委員井上一雅

首都大学東京回り，同研究会参加各院や主著者所属機関等から快く実行プログラム委員岡本裕之

国立がん研究センター

委員への参画を得ることができた．プログラム委員長はプログラム委員

河内徹

千葉県がんセンター

JSMP の中で知見を有する首都大学東京（当時）の明上山

プログラム委員

木藤哲史

がん感染症センター駒込病院

温先生に無理をお聞きいただいてご就任をお願いし，明上プログラム委員

黒岡将彦

東京医科大学

プログラム委員

古徳純一

帝京大学

プログラム委員眞正浄光

首都大学東京実施体制の構築ということでは，当然のことながら協プログラム委員

津田啓介

順天堂大学

賛・後援等についても準備を行った．JSMP としてのご協プログラム委員

照沼利之

筑波大学

力をお願いできるスポンサーということで，JSMP115 やプログラム委員

藤田幸男

駒澤大学

JSMP117 併設の ITEM 展示会参加企業をくまなくまわ

プログラム委員

宮下久之

聖マリアンナ医科大学

プログラム委員

山本徹

北海道大学

線治療の関係で強い結びつきを有する第 2 著者に就任を強くお願いした．実行委員長を皮切りに，福井県放射線治療研究会の参加者中の医学物理担当の病院スタッフを訪ねて

山先生のお取り計らいによりプログラム委員をご選任いた
だいた．実行委員会，プログラム委員会ともに会期までに複数回を開催した．表 1，表 2 に各委員の名列を記した．

り，JSMP114 日韓大会や JSMP116 出展企業にも依頼を行った．その結果，ランチョンセミナー開催や広告・バ

委員名

委員所属

* （公財）若狭湾エネルギー研究センター［〒914–0192 福井県敦賀市長谷 64 号 52 番地の 1］

The Wakasa Wan Energy Research Center, 64–52–1 Nagatani, Tsuruga-shi, Fukui 914–0192, Japan
E-mail: kkume@werc.or.jp

141

医学物理 第 40 巻 第 4 号

ナー・機器展示等の協賛に多数のご協力を頂戴できた．た
だし企業側の学会への協賛に関するコンプライアンスが厳格になっている背景があり，今後においてはますます企業
協賛の依頼が厳しくなるであろうと感じられた．また例年
秋の JSMP 学術大会をサポートくださる（一社）日本ラジ
オロジー協会，当地でのコンベンション補助事業を実施しておられる（公財）福井観光コンベンションビューローからも快くご協賛・ご後援を頂戴することができた．
またコンベンション補助業務に従事する企業も選定し，ヘルプデスク業務を（株）国際文献社，会場運営補助業務を（株）福井新聞 PR センター，設営補助業務を（株）NESI に依頼した．特に国際文献社においては，過去の JSMP 秋

図1

季大会の経験を踏まえ，大会運営や大会当日までの工程に主会場となった福井県国際交流会館

ついて丁寧なご指導・ご指摘をいただき，大いに助けられた．これらの業者確保も 2018 年春頃に行った．アルバイ
ト従事者等は開催が迫った 2019 年夏頃から，当地の大学（福井大学，福井工業大学）の工学系の研究仲間に協力を呼びかけ，学生多数を動員した．
2018 年春頃には開催場所・施設を選定した．主著者の本拠地は敦賀市であるが，交通や宿泊の便を考慮し，県庁所在地の福井市を選定した．主著者と第 2 著者とで協力して会場候補施設を巡り，福井市にはコンベンション施設がないことから，講演会場として主会場と副会場複数等を確保可能な場所としての福井県国際交流会館，および市民公
開講座や JSMP118 終了翌日に開催計画した（一財）医学物
理士認定機構 (JBMP) 講習会向けの大会場として福井県県
民ホール，100 人規模の情報交換会を開催可能なグランユ

図2

市民公開講座を開催した福井県県民ホールが入居する
アオッサの外観

アーズフクイ，の 3 施設を 2018 年春までに確保した．図 1に福井県国際交流会館，図 2 に福井県県民ホールが入るア

布，各種講演の依頼，一般講演の募集，報文集の編集，参オッサの外観を示す．本学術集会のような複数の講演・企加登録等を行った．

業展示などの同時進行を想定し，そのための会議室・事務

会期直前の 8 月から 9 月にかけて，国内では激甚災害が室・クロークといった会場設計や LAN などのインフラ整連続して発生した．8 月 27 日から 29 日頃までは九州北部

備が充足されているようなコンベンション施設の存在は，

で集中豪雨による災害が発生した．9 月 9 日には，令和元会場選定において非常に大きなインパクトがあることを痛

年房総半島台風（台風 15 号）が関東地方に上陸し，千葉感した．今後も大会長や開催地を選定する場合には，コン県を中心に甚大な被害が発生した．学術大会開催にあたっ

ベンション施設の有無という条件もぜひ入れるべきであろて計画外の障害が発生することを懸念したが，影響は最小

う．

限に食い止められたものと思われる．

会期の設定としては，過去数年は秋の JSMP 学術大会
では会期 2 日を維持したようだが，JSMP118 では会場の都合等を鑑み，会期 3 日を設定した．また遠方からの参加者の確保や委員の負担軽減も企図して，敬老の日のある2.

演題数と参加者数

JSMP 学術大会では，一般講演の演題数と参加者数に関心が寄せられている．これらを表 3，表 4 に示す．

3 連休最終日を確実に休日とできるよう，連休中日には多秋の JSMP 学術大会の演題数は，日韓大会や著名遠隔数の参加が見込まれる JBMP 講習会を設定するものとし

開催地（沖縄や札幌）などの条件により変動するので一様て，連休初日に会期最終日をあてるようにした．

に比較しにくいが，少なくとも JSMP116 とは同程度の演2019 年年明けには大会テーマ「地域の医療が世界へ広がる」を主著者・第 2 著者間の協議で決定した．人口 60万人ほどの地方においても，医療では世界につながることを強調するためである．引き続いてポスターの準備や配142

題数を確保することができた．なお会場数の都合により，
17 題についてポスター発表とさせていただいた．
参加者数も同様の条件により一概には比較しにくいが，
JSMP116 並みの参加者を確保した．

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4 (2020)

表3

大会開催報告

演題数，参加者数，および協力企業数の概要
教育講演

2題

特別講演

3題

市民公開講座4題

企画セッション

8題

一般講演（口頭）81 題

一般講演（ポスター）

17 題

学会参加者

395 名

教育講演参加者

230 名

市民公開講座参加者

80 名

情報交換会参加者

77 名

レセプション参加者

77 名

協力企業

30 社
図3

表4

看板

会員種別参加者数

会員種別

登録数

名誉会員

1名

正会員

332 名

非会員

23 名

学生

40 名

講師・招待者

9名
405 名

合計

会場の所在する福井市は，遠方からの旅客は必ず JR 福井駅を経由することになる．JR の場合に利用できる列車

図4

閉会式で登壇した主著者

は 1 時間に 1〜2 本に限定されているため，参加者数が少ないながらも終了時刻など一斉に福井駅に集中すれば混乱

いずれも最近の医学物理界隈で話題になっている内容でが発生することも予想した．そのため，JR 利用者に対しあり，教育講演としての役割を十二分に果たしたものと考ては，会期中の余裕ある時間に切符の確保等を行うようにえる．今後の教育講演においても，治療や診断，核医学，

アナウンスし，できるだけ駅に集中する事態が発生するこ計測等を網羅した豊富な内容を盛り込むことが重要であとを避けるとともに，JR 西日本にもあらかじめ情報提供る．

を行った．託児所の情報も問い合わせがあった場合に備えていたが，実際にはなかった．

3.2

このような準備を経て会期に入った（図 3, 図 4）．
3.
3.1

講

演

教育講演

教育講演は，JSMP 教育委員会のご協力により，演者と座長ならびに演題を選定いただいた．

特別講演

特別講演は，大会テーマにそった 2 題について演者と座長を主著者・第 2 著者で選定し，そのほか 1 題について演者と座長を別の提案者により選定いただき，合計 3 題をプログラムに盛り込んだ．
特別講演 1 としては，地方の小さい県でありながらも粒子線施設が二つ存在している事実に鑑み，粒子線治療の話

教育講演 1 として秋野祐一先生（阪大医附属病院）によ

題「炭素線治療の評価」を提供するものとした．演者の金り「検出器でこんなに変わる小照射野計測」を，教育講演 2

井達明先生（大阪重粒子線治療セ）は福井市ご出身であり，として椎木健裕先生（山口大医）により「放射線治療におとくに第 2 著者の所属施設立ち上げに貢献された方であける機能画像の役割-放射線治療の個別化を目指して」をる．重粒子線治療は国産の治療技術と言っても過言ではな

ご講演いただいた．

く，JSMP の至宝とも言える．その重粒子線治療の発展に143

医学物理 第 40 巻 第 4 号

図5

図6

特別講演での岡沢秀彦先生

一般講演の模様

大貢献された金井先生から，ご出身地において伺うという極めて貴重な機会となった．なおこの紙面を借りて，ご令室のご逝去にあらためて哀悼の意を表すとともに，悲しみを乗り越えてご講演くださった先生に心からの感謝を申し上げたい．
特別講演 2 としては，やはり当地で特色ある研究を実践しておられる岡沢秀彦先生（福井大・高エネルギー医学研究セ）から，「福井から世界へ〜分子イメージング最前線〜」をご提供いただいた．この福井大・高エネルギー医学
研究センターは，PET 研究で世界の最先端を走る機関であり，原子力関連分野での研究開発とその利活用を目指す

図7

主著者の所属機関とともに，原子力立地地域においてユ

ポスター発表の模様

ニークな存在となっている．また岡沢先生の講演内容は，放射線治療における一課題である治療効果の早期判定に直を示した．

結しており，放射線治療に携わる多くの学会員が関心を抱くであろうと考えた．これらのことを JSMP としても共有いただけたものと自負している．

3.4

ランチョンセミナー

ランチョンセミナーは，スポンサーの企業により企画・開特別講演 4 としては，北海道大 GI-CoRE・JBMP 共催と

催された．
（株）
日立製作所からは「粒子線治療計画装置の実して，「CAMPEP の現状と将来」と題し，M. McNitt-Gray

際：VQA の使用経験」が安井啓祐先生（藤田医科大）を先生 (UCLA) からご講演いただいた．医学物理士の育成は講師として，東洋メディック（株）からは「SRS MapCHECKJSMP としても重要な課題であり，貴重な情報を提供いたの 使 用 経 験〜Filmless QA へ の 挑 戦〜」が 齋 藤 泰 紀 先 生

だいたものと考える．

（藤田医科大病院）を講師として，（株）
バリアンメディカルシ

図 5 に特別講演の模様を示した．

ステムズからは「Pioneers for Varian Latest Technology –Halcyon & TrueBeam Developer Mode」と題して茂木佳菜

3.3

一般講演とポスター発表

先生（国立がん研究セ東病院）と北村彩香先生（京大院）を

一般講演は 3 会場に分けて，同時進行した．発表時間は講師として，そして（株）
千代田テクノルからは「眼の水晶体

講演と質疑応答を合わせて 15 分間とし，近年の JSMP 学の線量限度引き下げ動向と測定方法について」と題して術大会では異例とも言える長さを確保した．図 6 に一般講

犬飼裕司先生（同社）を講師として，それぞれ開催された．

演の模様を示した．

いずれも盛況で，毎日約 400 食の昼食が振る舞われた．

ポスター講演は廊下で行い，ショートプレゼンテーショ
ン方式も盛り込んで，質疑応答時に多くの参加者でにぎ

3.5

企画セッション

わった．なお，熊崎祐先生（埼玉医科大学）にはショート

大会テーマに沿った企画として，「治療室内 CT 画像誘

プレゼンテーションのモデレータを特別にお願いした．こ導システムを利用した粒子線治療の現状と今後の発展」とこに改めて御礼を申し上げる．図 7 にポスター講演の模様

題して JSMP118 独自のセッションを開催した．前述の通144

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4 (2020)

大会開催報告り，当地には粒子線治療施設が二つあることが最大の特徴である．主著者所属機関で実施した陽子線治療臨床研究，
それに先立ち地元の福井大学医学部附属病院で実施されたX 線治療，および第 2 著者所属機関で実施されている陽子
線治療においては，いずれも CT 位置決めが重要な意味を持つ．全国的に治療室内 CT の導入が実施または検討されている粒子線治療施設が増えている一方で，その利用目
的・運用方法・技術開発などについてこれまでディスカッ
ションする場がなかったので，今大会を契機にしたいという意図があった．最初は大会のセッションとして成立するか疑問であったが，事前調査を行い，導入施設からの要望が多かったことから実現に踏み切った．その結果，8 施設の演題発表をいただき，有益な情報交換を実施することが

図8

ウエルカムレセプションの模様

できた．
3.6

市民公開講座

市民公開講座は，本来は JSMP が法人として開催する
ところ，JSMP118 においても大会本部側で企画することとなったので，大会テーマに沿って地元で演者を選定し，市民公開講座としてのタイトル「福井と医療とテクノロジー」を付して実施することとした．「きっと受けたくな
る，福井の PET/MRI 検査」（辻川哲也先生（福井大・高エネルギー医学研究セ）），「あなたの水を見る MRT（磁気共鳴画像）」（木村浩彦先生（福井大医）），「福井県立病院で行われている最新陽子線治療」（玉村裕保先生（福井県立病院）），「放射線の見える化研究」（砂川武義先生（福井図9

機器展示の模様

6.

おわりに工業大））の 4 題のご講演をいただき，有意義な講演内容を伺うことができた．聴衆が想定よりも少なく，今後の実施にあたっても課題を残すこととなった．
4.

ウエルカムレセプション・情報交換会

前述の通り当地は保健学科や医学物理関連の大学の課程が存在しない一種の「医学物理空白地帯」であり，JSMPJSMP118 での独自の取り組みとして，ウエルカムレセ

学術大会を開催するのには一定の障壁があったのは事実でプションを会期初日に講演会場で実施した．また会期 2 日あったが，このような地域でも関係者間の意識を共有して目には情報交換会をグランユアーズフクイで地元の音楽ユ

協力することで JSMP 学術大会を実施することができる

ニット「ジュエル」も迎えて開催した．いずれも盛況で，ことを示したのは大きな収穫と思われる．反面，やはり企

和やかな雰囲気を醸成し，また有意義な情報交換の場を提画・準備の段階でマンパワーが欠如し，結局は主著者と第供することができた．図 8 にウエルカムレセプションの模2 著者だけが走り回ることも多く，大会長や開催地選定に様を示した．

おいてはこのような側面も検討する必要性があることも示
5.

機器展示

唆していると思われる．主著者の場合，JSMP に携わるよ
うになって 20 年ほどがたち，その間に培った人脈等を今

機器展示は医学物理における企業の貢献を示す場である

回の大会開催にあたっては活用できたのは幸いであった．

とともに，医学物理の研究成果を実用化している好例を示

当地は良くも悪くもやはり「田舎」であり，濃密で人情すものでもある．従来の秋の JSMP 学術大会では廊下等

味のあふれる人間関係を構築できた反面，コンベンションで展示してあることもあったが，今大会では一室を準備

開催についてのノウハウの蓄積が不足していることも露呈

し，ドリンクコーナーも一角に用意して，参加者が時間をする局面があった．このような場面ではヒヤリとすることかけて情報収集可能な環境を構築した．機器展示の模様をも多かったが，逆に言うと素朴な開催ができたとも言える

図 9 に示す．展示企業の協力もあって盛況となった．

ので，決して悪いことではないと思われる．
JSMP の法人運営においては，秋の学術大会は年間の事
145

医学物理 第 40 巻 第 4 号

業費ベースでかなりの割合を割くような，特に重要なイベ

アーズホテル・ジュエルの皆さま，会場ご提供にご協力いントである．今後もぜひ，法人をあげて学術大会の開催をただいた福井県国際交流協会・福井県県民ホールの皆さ支援していただきたい．

ま，ご後援・ご協賛いただいた日本ラジオロジー協会・福2020 年前半の段階では，COVID-19 の収束が見通せず，

井観光コンベンションビューローの皆さま，広告やバナー

今後の学術大会の継続開催も懸念されるのは事実である

掲出・機器展示・ご後援・ランチョンセミナーご主催の企が，「人が集い，語らう」という学術大会の良さは必ず，業の皆さま，各委員や要員ならびに講師や座長を派遣いた

今後も継承するべきことである．来年以降の学術大会の復だいた各機関の皆さま，特に主著者と第 2 著者に学術大会活を祈念する次第である．

用務をご許可いただいた（公財）若狭湾エネルギー研究セン
ターと福井県，特別講演や教育講演のためにご尽力いただ

謝辞
様々な形で学術大会に関与された JSMP 会員各位，運営 に 協 力 い た だ い た 福 井 新 聞 PR セ ン タ ー・NESI・ユ

146

いた諸先生方，そして学術大会全般にわたりお骨折りいた
だいた国際文献社の皆さま（特に砂田様と篠原様）には，心から深く感謝を申し上げます．

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4: 147–151 (2020)

医学物理 第 40 巻 第 4 号

施設紹介
藤田医科大学大学院保健学研究科
医用放射線科学領域医学物理学分野の紹介
林直樹 *1，安井啓祐 1，齊藤泰紀 1,2，浅田恭生 1

1

藤田医科大学大学院保健学研究科

2

藤田医科大学病院放射線部

Introduction of Medical Physics Education Course in Fujita Health University
Naoki HAYASHI*1, Keisuke YASUI1, Yasunori SAITO1,2, Yasuki ASADA1
1

Graduate school of Health Sciences, Fujita Health University

2

Fujita Health University Hospital

1.

Higher Education) の世界大学ランキング 2021 では世界本学について501〜600 位（国内ランク 11 位）にランクインしている．

藤田医科大学を運営する学校法人藤田学園は創設者である藤田啓介先生の人生究極の事業は教育である

の信念

2.

大学院教育

に基づき，当時極端に不足していた看護師や臨床検査技師

本学大学院保健学研究科医用放射線科学領域は，診療放を養成する目的で 1964 年に設立され，同年に看護専門学

射線技師を養成する学部教育を基盤とした高度教育および校を開校した．1966 年には名古屋保健衛生技術短期大学

研究機関として 6 分野にて構成される．医学物理学分野

を開学，1968 年には藤田医科大学の前身となる名古屋保は，その一分野であり，主に診断領域を含めた放射線計測

健衛生大学を開学し，学部の統合や学校名称の変更などをや放射線治療分野の教育と研究に焦点を置いている．医学経て 2018 年には藤田医科大学は創立 50 周年を迎えた．藤物理学分野の教員は 3 名で，そのうち医学物理士認定を受

田医科大学は現在，医学部，医療科学部，保健衛生学部のけた教員は 2 名である．医学物理学分野の大学院修士課程

3 学部を有する医療系総合大学として医師，看護師，保健については日本医学物理士認定機構 (JBMP) より医学物理師，診療放射線技師，臨床検査技師，臨床工学技士，理学士認定教育コースとして認定をうけている．Fig. 2 に医学療法士，作業療法士と診療情報管理士を養成する．教育病

物理学分野修士課程の流れと到達目標を示す．修士課程 1

院として豊明市に第一教育病院の藤田医科大学病院

年次の初めに共通科目や専門科目の特論を通して基礎力を（1,435 床）, 名古屋市金山エリアに第二教育病院のばんた養い，研究者として必要な知識と情報収集能力を身につけね病院，三重県津市に第三教育病院の七栗記念病院，愛知

る．そして医学物理学演習にてゼミ形式による医学物理の県岡崎市に第四教育病院の岡崎医療センターを備え，藤田各論についての議論を通して知識固めと情報発信能力を身

医科大学の学生たちはこれらの教育病院を主体に臨床実習につける．医学物理学特別研究は 2 年間通した単位であを実施する．診療放射線技師を養成する放射線学科は，国り，研究の遂行と学会発表，論文執筆に注力し，研究者と内初の 4 年制教育課程として 1987 年に設置され，これまでに 2,500 名を超える卒業生が全国で活躍している．
学園本部のある豊明キャンパスは名古屋市緑区と豊明市を跨ぐように位置している．豊明キャンパス内には中央に藤田医科大学病院，その周囲に学校・研究施設群が取り囲むように建物が配置されている (Fig. 1)．先述の学校群に加えて，研究施設として総合医科学研究所や疾患モデル研究センターを備え，大学の各講座と大学病院の診療科および企業との架け橋的な役割を担い，基礎研究から臨床研究までを実施している．このように藤田医科大学は臨床へと繋がる教育と研究に熱心な大学であり，職種横断的な学修
科目や地域密着型の実習などの特色ある教育プログラムと研 究 成 果 が 認 め ら れ，2020 年 9 月 2 日 付 で THE(Times*

Fig. 1

豊明キャンパス空撮

藤田医科大学大学院保健学研究科［〒470–1192 愛知県豊明市沓掛町田楽ヶ窪 1 番地 98］
Graduate school of Health Sciences, Fujita Health University, 1–98 Dengakugakubo, Kutsukake-cho, Toyoake, Aichi 470–1192,Japan
E-mail: hayashi@fujita-hu.ac.jp

147

医学物理 第 40 巻 第 4 号

Fig. 2

修士課程のカリキュラム

Table 1

主要機器一覧

藤田医科大学 11 号館（学内教育・研究用機器）

藤田医科大学病院（臨床用機器）NovalisTX (BrainLAB)
TrueBeamSTx (Varian)MultiSourse (Eckert&Ziegler)

放射線治療装置なし

CT 装置

AquilionPrime (CANON)

AquilionLB (CANON)

放射線治療計画装置

Pinnacle (Phillips) Professional× 6 端末

Pinnacle3 (Phillips)×4 端末
iPlan (BrainLAB)×3 端末
RayStation (RaySearch)×2 端末
SagiPlan (Eckert&Ziegler)
VariSeed (Varian)

品質管理機器

FilmQA Pro (Ashland)
0.6 cc, 0.125 cc 電離箱線量計 (PTW)PC Electrometer (SunNuclear)

Blue Phantom (IBA)
MP3-S (PTW)
ArcCHECK (SunNuclear)
MapCHECK2SRS MapCHECK (SunNuclear)
電離箱線量計，半導体検出器，ダイヤモンド検出器各種(PTW & IBA)
DD-System（R-tech）
SNC-Patient, Machine (SunNuclear)
DoseLab (Varian) など

3

しての基盤を形成する．医学物理学分野は，隣接する大学

カンファレンスへの参加や放射線治療計画実習，品質管理

病院の放射線治療部門との連携をしており，大学病院放射実習などを行う (Fig. 4)．臨床実習は余裕を持って臨床医

線治療室と共同での研究を実施できる．

学物理学を実践し，習得するために 4 単位で合計 120 時間

Table 1 に学内と大学病院の保有機器一覧を示す．学内の実習時間を確保している．大学院修士課程での臨床実習には放射線治療装置は所有しないが，実験用の計測器具やは JBMP の定める医学物理士養成教育コースの要件には放射線治療計画装置を有し，基礎的な実験や治療計画手順

必修ではないが，診療放射線技師養成課程を経ていない学の学修等を実施することができる．大学病院においては直生や，養成課程を経ていても臨床現場での医学物理業務の線加速器が 2 台，小線源装置が 1 台，複数の治療計画装置

習得を希望する学生向けに開講している．座学での知識のとさまざまな計測機器を所有しており，これらを用いて実集積と臨床現場での実習を通して医学物理士としての素養

習や実験を行うことができる (Fig. 3)．医学物理学分野はを身につけ，修士 2 年次には医学物理士認定試験や国際学

他の分野とカリキュラムが異なり，専門領域における座学会での発表，論文執筆に挑戦するというのが 2 年間の流れの特論や演習科目に加えて，臨床現場での実習として医学であり，研究者としての土台を形成することが到達目標で物理学臨床実習をシラバス収載している．この医学物理学

ある．

臨床実習は，医学物理学分野の教員に加えて医学部放射線対外活動としては地域研究会との共同開催でのセミナー

腫瘍科や大学病院の医学物理士も教員に登録されており，を行っている．2020 年度は新型コロナウィルスの影響に148

Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4 (2020)

施設紹介

Fig. 3Fig. 4

Fig. 5

大学病院の治療室

医学物理臨床実習の風景

IDMP2019での集合写真

より研究会やセミナーの開催が中止となったが，2019 年
度においては国際医学物理の日の愛知イベントとして名古Fig. 63.

地域研究会での風景

研究活動

屋大学と共同で研究発表会を行っており，医学物理学分野

前述のように医学物理学分野では放射線計測と放射線治の学生も発表を行った (Fig. 5)．また，東海放射線腫瘍研療に関わる研究を実施している．基本的には論文精読の中究会との併催により，藤田医科大学病院において電位計ので不明な点が生じる場合や大学病院における課題などを研相互校正に関する実技形式の勉強会を開催した．この際に究テーマに選定して実施している．最近のトピックスとしは講師および実習補助として医学物理学分野の教員や学生ては 1）陽子線治療における技術と計測に関する研究，2）が参加した (Fig. 6)．

体表面監視装置の開発と運用に関する研究，3）放射線治
療中の被曝を含めた，医療被曝に関する研究，4）放射線149

医学物理 第 40 巻 第 4 号

治療の線量標準化および外部評価に関する研究に焦点を当てている．以下にそのトピックスを示す．
1）陽子線治療における技術と計測に関する研究
陽子線治療は従来の Passive 形式から Active 形式のものへと変化し，普及してきている．それに伴い，治療計画の方 法 に つ い て は Active 形 式 を 活 用 し た パ ッ チ 照 射 やPainting の方法，各種パラメータの設定などの最適化が提唱され，線量計測についても Passive とは異なる手法が報告されている．当研究室におけるこのカテゴリーの研究
は陽子線治療における治療計画の手法や装置のエラーに起因する不確かさが，最終的に照射精度にどのような影響を及ぼすかという研究題目や，モンテカルロシミュレーショ
ン（GEANT4 や PHITS）による各種設定の違いが線量投与に与える影響などの題目について調査・研究を行っている．現在在籍している教員が以前に名古屋陽子線治療センターに所属していた繋がりから，この関連の研究題目を名Fig. 7

修士学生の1 週間スケジュール
講義は共通科目や専門科目の講義を受講する．
TA はティーチングアシスタントの時間である．
研究室滞在時は自身の研究実施や医学物理士試験の勉強にあてる．
演習は医学物理演習のカリキュラムに従いプログラミングなどを行う．
大学病院では臨床業務に参画し，医療者としての心得を身につける．
学外研修は学外にて医学物理研修を行う時間である．

古屋陽子線治療センターと共同で実施している．
2）体表面監視装置の開発と運用に関する研究
近年の放射線治療においては X 線による被曝のない体表面監視装置による患者位置照合や呼吸性移動のモニタリン
グが応用されている．我々は聖隷浜松病院との共同研究により赤色スリットレーザスキャンと光切断法による体表面監視装置の品質管理法の確立や適切な運用法の構築のための調査研究を行ってきた．また，これらの経験をもとに，深度情報取得可能な小型検出装置を用いての簡易的な体表面監視法の開発に向けて研究を行っている．
3）放射線治療中の被曝を含めた，医療被曝に関する研究
画像誘導放射線治療における画像取得時や照射野外放射Fig. 8 ゼミの風景

線の線量被曝は放射線治療計画装置で推定することはできない．しかしながら，画像取得の機会増加や VMAT 照射
中のヘッドからの散乱線による追加線量被曝は懸念されてて受講する必要がある．そのため，研究や演習の時間に比おり，これらの線量が人体に与える影響は明らかにする必

べてこの特論の時間が多いことが特徴である．また，ティー要がある．我々はこの課題に対し，OSLD やフィルムによチングアシスタントとして学部学生の実験実習のサポート

る実測およびファントムを用いた計測法を実施して線量をを行い，学部学生に教えることによって教育の素養を養う

推定している．

とともに自身の知識を定着させる．また大学院修士 2 年次

4）放射線治療の線量標準化および外部評価に関する研究

は講義に費やす時間は減少し，演習科目や臨床実習，研究

放射線治療の標準線量は，標準計測法を実施することにに費やす時間が増える．また，学外研修により大学病院以より担保される．そして基準条件が確保されない場合の標外の施設において医学物理学を実践学習する．今年の学生

準計測の場合には，各種係数の見直しが必要である．我々の場合は愛知県がんセンター中央病院の協力を得て研修をはスキャニング陽子線における電離箱の擾乱係数の算出を行っている．また，毎週火曜日の午後には研究室全体のゼ試みている．また，陽子線ビームの第三者評価への運用をミを設け，英文精読や研究進捗報告を行っている (Fig. 8)．

想定し，ガラス線量計の検出特性の調査や新しいシンチ
レーション検出器の開発に挑戦している．
4.

学生生活について5.

医学物理学を志す若手のみなさんへ

医学物理学という学問は理工学的視点から医学への応用を目指し，患者が安心して医療を受けられるための機器のFig. 7 に医学物理学分野に在学する修士 1 年生および修士

開発や技術の提案に大きく寄与する．そして先進的な技術

2 年生の 1 週間スケジュール例を示す．大学院修士 1 年次はの開発や研究に従事し，医療現場との架け橋となる職種が共通科目や専門科目の中から特論（講義）を必要数選択し医学物理士である．我々の研究室ではその志をもった人材150Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4 (2020)が集まっている．2020 年度の医学物理士認定試験は医学
物理士養成教育プログラムの学生 3 名が受験し，3 名とも施設紹介なったことが功を奏したものと自負している．
この施設紹介を読んでくださった若手の皆さん，我々と合格であった．この成果は本人たちの努力の賜物であるこ一緒に学び，挑戦してみませんか？

とは間違いないが，2019 年度から改訂された，カリキュ

院医学物理士養成プログラムへの受験をお待ちしておりま

みなさまの本学大学

ラムにおいて座学と臨床現場での一連の教育が修練環境と

す．

151

編

集

後

記

本号では RPT 誌編集委員長の土井邦雄先生（シカゴ大学・群馬県立県民健康科
学大学）に「民主主義をどうやって守るのか？」と題されたの巻頭言を寄稿いた
だきました．RPT 誌の Impact Factor 取得のための会員諸氏への期待が寄せられるとともに，研究や学問の今後の継続的な進歩・発展への先生の思いを世界の関心事である米国大統領選挙をめぐる状況と絡め述べられておりますので是非ご一読ください．また，本誌でも RPT レビュー論文 2 報の紹介記事が掲載されています．
本記事が会員諸氏の RPT 誌講読および投稿へのいざないとなることを期待します．
教育委員会との連携企画である遠藤真広先生（医用原子力技 術研究振興財団）
による HIMAC の開発に関する解説論文が前号に引き続き掲載されています．久
米恭先生および佐々木誠先生（若狭湾エネルギー研究センター）には，昨年度開催 さ れ た JSMP118 学 術 大 会 に つ い て 誌 面 報 告 い た だ き ま し た． 本 年 度 は
COVID-19 の感染拡大によりオンサイトによる大会開催が困難な状況が続いております．Virtual の有用性を理解しつつも，対面での会員交流の機会の必要性について改めて考えさせられます．一方，対面による行事開催の制限は，教育にも大きな影響を及ぼしています．埼玉医科大学の針生先生他による Virtual Reality を用いた放射線治療模擬体験アプリケーションの開発に関する研究論文は，このような状況下で選択しうる新たな教育ツールの提供に期待をもたせられるものとして会員各位の参考になるものではないでしょうか．藤田医科大学院の林直樹先生他には，同大学院における特徴的な教育・研究活動について紹介いただきました．
末筆になりましたが，本誌に論文投稿いただきました皆様，査読の労をとっていただいた方々，寄稿いただいたすべての方々にこの場を借りて御礼申し上げます．
（編集委員 山田崇裕）

Japanese Journal of Medical Physics

医

学

物

理

Editorial Board
T. Hasegawa (Chief)
Y. Anetai
F. ArakiT. Isobe
N. Kanematsu
R. Kohno
M. SakaiS. SatoS. Sugimoto
Y. Takahashi
A. Nohtomi
M. Hashimoto
T. Fujisaki
T. Magome
N. Matsufuji
S. Minohara
Y. Mori
H. Watabe
T. Yamada

編集委員長
長谷川智之（北里大学）
編集委員
姉帯 優介（関西医科大学）
荒木不次男（熊本大学）
磯辺 智範（筑波大学）
兼松 伸幸（放射線医学総合研究所）
河野 良介（放射線医学総合研究所）
境麻未（倉敷中央病院）
佐藤 清香（エレクタ（株））
杉本
聡（順天堂大学）
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馬込 大貴（駒澤大学）
松藤 成弘（放射線医学総合研究所）
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森 祐太郎（筑波大学）
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Yamabukicho, Shinjuku-ku, Tokyo 162–0801, Japan
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ISSN: 1345–5354

ISSN: 1345–5354

Japanese Journal of Medical Physics [JJMP] is publishedfour times per annual volume by the Japan Society of
Medical Physics.

本誌は年 1 巻とし，1 号，2 号，3 号及び 4 号として発行します．

JJMP is indexed in Index Medicus and MEDLINE on the
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本誌の研究論文，資料，特集のレポート等は MEDLINE
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152

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Jpn. J. Med. Phys. Vol. 40 No. 4 (2020)

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エ

レ

ク

タ

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式

会

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東 洋 メ デ ィ ッ ク 株 式 会 社

株

式

会

社

応

用

技

研

長 瀬 ラ ン ダ ウ ア 株 式 会 社

加速器エンジニアリング株式会社

株

住 友 重 機 械 工 業 株 式 会 社

ユーロメディテック株式会社

株 式 会 社 千 代 田 テ ク ノ ル

公益社団法人

株 式 会 社 通 商 産 業 研 究 社

式

会

社

日

立

製

作

所

日本生体医工学会

Japanese Journal of Medical Physics
目

次

巻 頭 言
民主主義をどうやって守るのか？
土井邦雄 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

117

Virtual Reality を用いた Android/iOS 端末対応型放射線治療擬似体験アプリケーションの開発
針生将嗣，畑中星吾，近藤修一，新保宗史，齊藤美音，
後藤 俊，惣田梨加奈，山野貴史，西村敬一郎，髙橋健夫 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

119

研究論文

〈連載：教育委員会企画〉
解説
重粒子線治療装置 HIMAC の建設とそのもたらしたもの―医学物理学の観点から―
第 3 部．スキャニング照射の開発と新治療棟の建設 (2006 ～ )遠藤真広 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

126〈連載：RPT 誌特集〉
論文紹介
最近の RPT 誌レビュー論文から：深層学習による画像変換の医用画像処理への応用概観―ノイズ除去，超解像，モダリティー変換，再構成を中心に―
鍛冶静雄，木田智士 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

139

最近の RPT 誌レビュー論文から：AI によるコンピュータ支援診断 (AI-CAD)―最初に読むべき最新の解説―
藤田広志 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

140

大会開催報告第 118 回日本医学物理学会学術大会報告
久米恭，佐々木誠 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

141

施設紹介
藤田医科大学大学院保健学研究科医用放射線科学領域医学物理学分野の紹介
直樹，安井啓祐，齊藤泰紀，浅田恭生 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

147

編集後記 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

152

林【複写される方へ】
本誌に掲載された著作物を複写したい方は，（社）日本複写権センターと包括複写許諾契約を締結されている企業の方でない限り，著作権者から複写権等の行使の委託を受けている次の団体から許諾を受けて下さい．
〒 107-0052 東京都港区赤坂 9-6-41 乃木坂ビル 3 階 一般社団法人 学術著作権協会

FAX: 03-3475-5619 E-mail: info@jaacc.jp
著作物の転載・翻訳のような，複写以外の許諾は，直接本会へご連絡下さい．

医学物理

第40巻

定価 2,000円

第4号

令和 2年12月25日発行 公益社団法人 日本医学物理学会 東京都新宿区山吹町358-5
平成 2 年 6 月11日第 4 種郵便物認可（株）国際文献社内