Development of treatment response prediction system for bone stereotactic body radiotherapy using image feature analysis
| Project/Area Number |
21K15775
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | Komazawa University |
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Principal Investigator |
中島 祐二朗 駒澤大学, 医療健康科学部, 講師 (20799530)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 定位放射線治療 / 転移性脊椎腫瘍 / radiomics / 機械学習 / 放射線治療 / 画像特徴量解析 / 脊椎SBRT / 医学物理 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、転移性骨腫瘍に対して1回大線量を用いる定位放射線治療が行われている。我々の最近の研究で、定位放射線治療は腫瘍制御が期待できるが、大線量による圧迫骨折のリスクがあることを示した。従来治療では線量分布の線量強度が均一なため、治療反応を処方線量で予測してきた。一方で、定位放射線治療は腫瘍に大線量を投与するために不均一な線量分布が用いられるため、処方線量を定義することができず、高精度に治療反応を予測するのは困難である。そこで本研究では深層学習および多様な画像処理を用いて、放射線治療前のCTやMRIの医療画像と線量分布から、患者個別の腫瘍制御および圧迫骨折を予測し、治療反応予測システムを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
転移性骨腫瘍は疼痛や脊髄圧迫を引き起こし癌患者の生活の質を低下させる。近年、転移性 骨腫瘍に対して1回大線量を用いる定位放射線治療を行われている。定位放射線治療は腫瘍制御が期待できる一方で、大線量による圧迫骨折のリスクがあることを示した。従来治療では線量分布の線量強度が均一なため、これらの治療反応を処方線量で予測してきた。一方で、定位放射線治療は腫瘍に大線量を投与するために不均一な線量分布が用いられるため、処方線量を定義することができず、高精度に治療反応を予測するのは困難である。そこで本研究は高次元の画像特徴量を抽出するRadiomics解析と深層学習を組み合わせた治療反応予測モデルを構築し、放射線治療前のCTやMRIの画像と線量分布を入力することで、腫瘍制御と有害事象を高精度に予測するシステムを開発することを目的とする。本システムによって、放射線抵抗性の症例や圧迫骨折リスクの高い患者を抽出でき、患者ごとに最適化された放射線治療を実施できる。その結果、転移性骨腫瘍の治療成績の向上と放射線障害の発生を低減できることが期待される。
2022年度はRadiomics解析とDosiomics解析で抽出した特徴量を機械学習によって圧迫骨折の予測モデルを作成し、その精度を検証した。また線量分布をBEDに変換して、より精度が向上する線量分布を検討した。今後は腫瘍制御に関する予測モデルを作成し精度を検証する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定通り進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
収集したデータに対してradiomics解析を行い予測モデルの作成および精度検証を行う。また深層学習による画像特徴量解析を実施可能な環境を構築する。また、得られた成果を学会発表および論文発表を行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(16 results)
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[Book] レディオミクス入門2021
Author(s)
有村 秀孝、角谷 倫之
Total Pages
338
Publisher
オーム社
ISBN
4274226387
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