多分割コリメータ呼吸動体連動可変による超非侵襲放射線追跡照射法の実用化研究

• Project/Area Number: 24601001
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: 医学物理学・放射線技術学
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 成田 雄一郎 弘前大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (30311385)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 畑山 佳臣 弘前大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20451487) ; 川口 英夫 弘前大学, 医学部附属病院, 助教 (20587654) ; 青木 昌彦 弘前大学, 医学部附属病院, 准教授 (70292141)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2013: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2012: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 次世代高精度放射線治療 / マーカレス動体追尾照射 / 腫瘍位置予測 / 国際情報交流 / 国際情報交換 / 動体追尾照射

Outline of Annual Research Achievements

汎用型リニアック装置を用いて、多分割コリメータを連続的に駆動しその焦点を腫瘍形状にフィットし続けながら放射線照射を行う動体追尾照射を次世代の高精度放射線治療システムと位置づけ、その基盤技術として、体内の腫瘍近傍に金属マーカを留置していない状態で撮影したＸ線透視画像から、腫瘍位置および形状を計測する手法を確立した。本技術はマーカレス動体追尾照射を実現する第一歩であり、論文および学会発表で成果報告した。また、実際の動体追尾照射では、腫瘍位置計測から実際の放射線照射までの機械的あるいは電子回路上の駆動制御の関係で遅延が生じることが予想され、放射線を照射しても腫瘍が既に先の位置に移動していることが起こる。これを補うため、呼吸性の周期運動を繰り返す腫瘍位置の位置予測技術の開発を行い一定の成果を得た。さらに、動体中の腫瘍に対し、それに連動し駆動している多分割コリメータ(dMLC)により焦点を腫瘍に合わせて放射線を照射する際の、実施の照射精度について４次元動体ファントムおよび模擬腫瘍を用いて、また計測法としては電離箱線量および放射線フィルム法を用いて行い、追尾遅延が発生した際の腫瘍内の線量影響について評価した。これらについても、その成果を論文および学会発表で報告した。

Research Products

• [Journal Article] A kernel-based method for markerless tumor tracking in kV fluoroscopic images. (2014)
  • Author(s): Zhang X, Homma N, Ichiji K, Abe M, Sugita N, Takai Y, Narita Y, Yoshizawa M.
  • Journal Title: Phys Med Biol. Volume: 7;59 Issue: 17 Pages: 4897-911
  • DOI: 10.1088/0031-9155/59/17/4897
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A time-varying seasonal autoregressive model-based prediction of respiratory motion for tumor following radiotherapy. (2013)
  • Author(s): Ichiji K, Homma N, Sakai M, Narita Y, Takai Y, Zhang X, Abe M, Sugita N, Yoshizawa M.
  • Journal Title: Comput Math Methods Med. Volume: 390325
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Volume registration based on 3-D phase correlation for tumor motion estimation in 4-D CT. (2013)
  • Author(s): Zhang X, Homma N, Abe M, Sugita N, Takai Y, Narita Y, Yoshizawa M.
  • Journal Title: IEEE Eng Med Biol Soc Volume: 5095 Pages: 8-8
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Evaluation of Dosimetric Error in Moving Tumor under Irradiation with Tumor Motion Chasing by dMLC. (2013)
  • Author(s): Y Narita, Y Takai, N Homma, K Ichiji, X Zhang, M Sakai.
  • Organizer: Varina 2013 Research Partnership Symposium
  • Place of Presentation: Atlanta/アメリカ
• [Presentation] Dosimetric Impact in Moving Tumor under Irradiation Dose by Chasing its Motion with dMLC. (2013)
  • Author(s): Y Narita, Y Takai, N Homma, K Ichiji, X Zhang, M Sakai.
  • Organizer: 55th AAPM Annual Meeting
  • Place of Presentation: Indianapolis/アメリカ
• [Presentation] Evaluation of Dosimetric Error in Moving Tumor under Irradiation with Tumor Motion Chasing by dMLC (2013)
  • Author(s): Y Narita, Y Takai, N Homma, K Ichiji, M Sakai
  • Organizer: 2013 Varian Research Partnership Symposium
  • Place of Presentation: Atlanta, USA
• [Presentation] Lung Tumor Motion Estimation Using 3-D Phase Correlation for Radiotherapy Treatment (2012)
  • Author(s): X ZHANG, N HOMMA, Y TAKAI, Yuichiro NARITA, et. al.
  • Organizer: SICE Annual Conference 2012
  • Place of Presentation: Akita, Japan
• [Presentation] 3-D Fourier-Based Volumetric Registration for Estimating Intra-Fractional Lung Tumor Motion (2012)
  • Author(s): X Zhang, N Homma, Y Takai, Y Narita, M Yoshizawa, et. al.
  • Organizer: 55th Annual Meeting : The American Association of Physicists in Medicine
  • Place of Presentation: Charlotte, USA
• [Presentation] An Extended TIme-Variant Seasonal Autoregressive Model-Based Prediction for Irregular Breathing Motion Tracking (2012)
  • Author(s): K Ichiji, N Homma, M Sakai, Y Narita, et. al.
  • Organizer: 55th Annual Meeting : The American Association of Physicists in Medicine
  • Place of Presentation: Charlotte, USA
• [Presentation] Respiratory Motion Prediction for Tumor Following Radiotherapy by using Time-variant Seasonal Autoregressive Techniques (2012)
  • Author(s): K Ichiji, N Homma, M Sakai, Y Takai, Y Narita, et. al.
  • Organizer: 34th Annual International Conference of the IEEE EMBS
  • Place of Presentation: San Diego, USA
• [Presentation] MLC 可変動体追尾 その 2:追尾遅延に伴う腫瘍内線量誤差の評価 (2012)
  • Author(s): 成田雄一郎,若生愛奏,本間経康,市地慶,張暁勇,細川洋一郎,高井良尋
  • Organizer: 第25回 日本放射線腫瘍学会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] MLC可変動体追尾 その１：4Dファントムの幾何学的駆動精度とMLC同期駆動精度の (2012)
  • Author(s): 若生愛奏,成田雄一郎,本間経康,市地慶,張暁勇,細川洋一郎,高井良尋
  • Organizer: 第25回 日本放射線腫瘍学会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 高精度放射線治療のための MV X 線画像によるマーカレス腫瘍位置計測法
  • Author(s): 石川駿介,市地慶,本間経康,張曉勇,高井良尋,成田雄一郎,酒井正夫,阿部誠,杉田典大,吉澤誠
  • Organizer: 計測自動制御学会東北支部第279回研究集会
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] 尾放射線治療のための高速な肺腫瘍位置変動計測法
  • Author(s): 澁澤直樹,市地慶,張暁勇,本間経康,髙井良尋,成田雄一郎,石原恵太 酒井正夫,阿部誠,杉田典大,吉澤誠
  • Organizer: 計測自動制御学会東北支部第279回研究集会
  • Place of Presentation: 仙台