2017 Fiscal Year Annual Research Report
リアルタイム画像誘導追尾放射線治療のための新X線動態断層撮影システムの開発
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17H04117
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
本間 経康 東北大学, 医学系研究科, 教授 (30282023)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高井 良尋 一般財団法人脳神経疾患研究所, 南東北BNCT研究センター, センター長 (50107653)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 放射線治療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射線治療において，肺腫瘍などの動態の連続追尾照射によりduty cycle増大，局所制御率向上と副作用低減を実現するための必須要素技術である，腫瘍位置の画像計測法と位置変動予測法の性能改善を行い，その確度と精度を評価・検証した。具体的な成果は以下の通りである。
１．X線透視を用いた、変形を考慮した腫瘍位置の高速マーカレス画像追跡法の開発・性能評価：体幹部腫瘍は、呼吸などに起因して移動するだけでなく、変形を伴うことが多く、画像追跡時の誤差増大の原因となる。しかし、変形対応の画像追跡法は計算が複雑なため時間を要することが問題になる。そこで、affine変換を用いてモデル化し、変形の自由度を制限することで高速な画像追跡法を開発した。ファントムならびに臨床データを用いて性能評価・検証を行った結果、X線透視では、骨などの高コントラスト組織との透過的重畳により、腫瘍などの軟部組織は不明瞭に描出されるため、変形を考慮しても追跡性能に限界があることが明らかになり、臨床応用には不十分な症例も存在した。これは、本研究で開発を進めている動態断層の必要性と意義を示唆するものである。
２．追跡用部分断層の確率的再構成法開発：断層像のように重畳の影響を抑えつつ、かつ追跡に特化した部分断層モデルを採用する確率的再構成法を開発した。これは、X線CTのような断層の全体像を再構成すると計算時間がかかる問題を解決し、かつ、従来のX線透視撮影から再構成される高速な部分断層であり、腫瘍追跡への有用性が示唆された。
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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
当該年度の研究計画のうち，部分的な動態断層再構成のソフトウェア的実装や性能評価が不十分ではあった。一方、断層的描出によらない画像追跡では、変形を考慮してもその性能に限界があることを明らかにしたほか、部分断層再構成のプロトタイプ開発は順調であり、さらに新しい着想を取り入れたことにより、当初想定していたよりも優れた性能が示唆されたことから、現在国際特許出願準備を進めている。これらは予想以上の進展である。
以上を総合して，概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
遅れている部分断層再構成のソフトウェア的実装は、アルゴリズム開発に目途が立ったことから次年度にプロトタイプ開発を完了可能である。また、ファントムならびに臨床データを用いた性能評価も準備が整っており、次年度実施する予定である。さらに、準備中の国際特許を出願次第、学会発表や論文投稿などの成果発表も行える予定である。
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