照射中の患者非剛体性変化に対するマージンレス高精度適応放射線治療システムの開発
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23K07114
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
椋本 宜学 大阪公立大学, 大学院医学研究科, 病院講師 (50736618)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 高精度放射線治療 / 適応放射線治療 / 医学物理 / 呼吸性移動 / 放射線治療 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は難治性である進行がんにおいて問題となる腫瘍およびリスク臓器の照射中の非剛体性変化に対して高品質に適応させる高精度放射線治療システムを開発する。回転型強度変調放射線治療において、初期治療計画を単純化し、照射中および治療期間中の非剛体性変化に対し、3D非剛体変形ベクトルマップを逆投影法により照射野形状へ直接適応させることで、マージンを排除した新たな高精度放射線治療システムを開発する。拡張領域が削減できれば腫瘍とリスク臓器が空間的に分離することになり、腫瘍とリスク臓器境界領域において線量分布が革新的に向上する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、難治性である進行がんにおいて問題となる腫瘍およびリスク臓器の照射中の非剛体性変化に対して高品質に適応させる高精度放射線治療システムを開発することである。難治性である進行がんにおいては、放射線感受性の高いリスク臓器が標的に広範囲に近接することが多く、体内の非剛体性変化に対して拡張領域であるマージンを付与するため空間的に線量を増加したい領域と低減したい領域が重複する。本研究は、回転型強度変調放射線治療において、初期治療計画を単純化し、照射中および治療期間中の非剛体性変化に対し、3D非剛体変形ベクトルマップを逆投影法により照射野形状へ直接適応させることで、マージンを排除した新たな高精度放射線治療システムを開発する。
今年度は、照射中の腫瘍位置情報をリアルタイムに捉えるための複数断面の2DシネMR画像から、AIを用いて3DシネMRIを再構成するシステムを開発し、標的の非剛体性変化を捉えることを可能にした。
また、リアルタイムモニタリングMR画像では、高速化のためコントラストを犠牲にしている。そのため、特に腹部腫瘍においては、腫瘍位置が視認困難となる。撮影パラメータを最適化することで、時間分解能を呼吸性移動が監視可能な限界まで落とし、コントラストを最大限向上させた高コントラストシネMR画像を用いることで、腫瘍の呼吸性移動を視認可能とした。高コントラストシネMR画像に対し、照射範囲やリスク臓器を合成表示することで、腫瘍による照射位置精度が直接確認可能なシステムを新たに開発し、本技術に関する特許申請を行った。
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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
今年度は、照射中の腫瘍位置情報をリアルタイムに捉えるための複数断面の2DシネMR画像から、AIを用いて3DシネMRIを再構成するシステムを開発し、標的の非剛体性変化を捉えることを可能にした。また、リアルタイムモニタリングMR画像では、高速化のためコントラストを犠牲にしているため、特に腹部腫瘍においては、腫瘍位置が視認困難となるが、撮影パラメータを最適化させた高コントラストシネMR画像を用いることで、腫瘍の呼吸性移動を視認可能とした。さらに、高コントラストシネMR画像に対し、照射範囲やリスク臓器を合成表示することで、腫瘍による照射位置精度が直接確認可能なシステムを新たに開発し、本技術に関する特許申請を行った。研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は照射中の非剛体性変化に高い適応可能性を持つVMAT治療計画作成法を開発し、照射中の非剛体性変化にも対応可能なリアルタイム応答性が高く、MLCの制御限界の制限強化にも対応した適応放射線治療システムを開発する。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
