• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Development of a new lung function imaging system using deep learning that adapts to the radiation therapy workflow.

Research Project

Project/Area Number 20K16733
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 52040:Radiological sciences-related
Research InstitutionKyoto Prefectural University of Medicine

Principal Investigator

Kajikawa Tomohiro  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (30846522)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords肺機能画像 / 放射線治療 / 深層学習 / 画像処理 / CT画像 / 適応放射線治療
Outline of Research at the Start

放射線治療において,治療期間中に肺機能が変化することがあり,さらに肺機能を考慮することで有害事象の発生リスクを低減できることが知られている.一方,現行手法は他機による追加の撮像が必要であるため,治療回毎に肺機能画像を取得することは臨床的に容易ではない.本研究の主たる目的は,臨床ワークフローに即した肺機能画像生成システムを構築することである.深層学習および多様な画像処理を用い,肺換気能に関与する新たな画像特徴量を抽出し利用することにより,従来の手法では不可能であった,治療回毎に取得される3次元CBCT画像のみに基づき肺換気画像の生成を目指す.

Outline of Final Research Achievements

We investigated the construction and accuracy verification of a deep learning system for generating lung function images based on CT images. Specifically, we constructed and adjusted a general deep learning image generation model and collected data that met the adaptation criteria. Then, we performed deep learning model training and accuracy evaluation on a total of 71 image data sets (lung function images, CT images) that were obtained. We preprocessed the data to enable smooth learning by the deep learning model. As a result, both qualitative and quantitative evaluations showed relatively good agreement. These results suggest that it is possible to generate lung function images from CT images using deep learning.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

放射線治療において,治療期間中に肺機能が変化することがあり,さらに肺機能を考慮することで有害事象の発生リスクを低減できることが知られている.そのため,肺機能を正確に考慮するためには治療回毎に肺機能画像を取得することが理想的である.一方,現行手法(SPECT ventilation/perfusion など)は他機による追加の撮像が必要であり,臨床ワークフローに導入することは現実的ではない.本研究の目的は,深層学習および画像処理を用い,治療回毎に取得される 3D CBCT画像のみに基づき肺換気画像を生成することである.本手法により,肺機能を考慮した適応放射線治療の足掛かりとなることを目指す.

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] A deep learning method for translating 3D-CT to SPECT ventilation imaging: First comparison with 81mKr-gas SPECT ventilation imaging2022

    • Author(s)
      Tomohiro Kajikawa, Noriyuki Kadoya, Yosuke Maehara, Hiroshi Miura, Yoshiyuki Katsuta, Shinsuke Nagasawa, Gen Suzuki, Hideya Yamazaki, Nagara Tamaki, Kei Yamada
    • Journal Title

      Medical Physics

      Volume: - Issue: 7 Pages: 4353-4364

    • DOI

      10.1002/mp.15697

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 学習装置、推定装置、学習方法、推定方法及びプログラム.2022

    • Inventor(s)
      梶川智博、角谷倫之、勝田義之、山田恵、玉木長良
    • Industrial Property Rights Holder
      京都府公立大学法人
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2022-008922
    • Filing Date
      2022
    • Acquisition Date
      2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi