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

2018 Fiscal Year Annual Research Report

Development of minimum invasive real-time markerless image guided radiotherapy technique using minimum space information.

Research Project

Project/Area Number 18H02758
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

清水 伸一  北海道大学, 医学研究院, 教授 (50463724)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 宮本 直樹  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00552879)
高尾 聖心  北海道大学, 大学病院, 助教 (10614216)
梅垣 菊男  北海道大学, 工学研究院, 教授 (40643193)
橋本 孝之  北海道大学, 医学研究院, 特任准教授 (60400678)
木下 留美子  北海道大学, 大学病院, 助教 (70507582)
吉村 高明  北海道大学, 大学病院, 診療放射線技師 (70807742)
西岡 健太郎  北海道大学, 医学研究院, 特任助教 (80463743)
加藤 徳雄  北海道大学, 医学研究院, 助教 (80572495)
松浦 妙子  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90590266)
田口 大志  北海道大学, 大学病院, 助教 (90374454)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords医学物理(学)
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、陽子線治療ガントリー設置動体追跡装置の2軸X線透視装置を発展させ、現状より更に低侵襲で尚且つ腫瘍や体内臓器の空間的・時間的変動や呼吸性移動を考慮したがん治療が実現できる実時間画像誘導放射線治療システムを創造することを目的としている。動体追跡装置では2方向X線透視画像から特徴点の3次元位置座標をリアルタイムに計算し、様々な呼吸位相から治療計画に用いたのものと同じ呼吸位相を時間的に演算によって切り出しゲーティング治療を実現している。透視X線は治療放射線を照射する時間以外にも待機的に用いられているため本来不要な被曝が生じており、特徴点の抽出・認識にマーカを使用する必要があるため、観血的手技が必要などの患者負担が生じている。
本年度の実績として、マーカを用いずにゲーティング治療を行う手法についての特許出願を行った(特願2019-056069, 2019)。この特許出願は本研究で想定している特徴点近傍に領域を絞って情報を得、判断を行う画像認識手法を用い実際に治療を行う際に必須の物となる。正常組織の線量負荷を低減することの臨床的意義を検証する研究を実施した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

現在までに行われている方法とは異なり、画像を取得する領域、面積を最小限度に絞り込むためにはX線透視領域を限りなく狭くするための透視装置要件の検討、絞り機構の改良、観測すべき領域の過不足の無い設定および透視データを転送するフラットパネルの情報読み出し手法などを総合的に検討する必要がある。これらの検討を行うために、まず平成30年度は実時間画像誘導陽子線治療時の透視画像データ、治療ログファイルを用いる前段階として、4D-CTの容積データを扱うことのできるデジタルファントムの利用が可能となるよう環境を構築し、これを用いることで呼吸性移動を持った治療中の2方向X線透視画像から特徴点近傍のみを抽出した画像を作成し、この画像を用いて所定の治療放射線制御が可能かどうかシミュレーションを行うソフトウェア環境構築に着手した。同時に、金属マーカを用いずX線透視画像の特徴点のみを用いるゲーティング照射を行う手法につき特許出願を行った(特願2019-056069, 2019)。この環境を用いることにより次年度以降、透視X線被曝を低減し特徴点周囲に限った領域を精緻に観測して照射制御に必要かつ充分な最小領域の情報についての研究を進めることが可能となる。同時に、正常組織の線量負荷を大幅に低減するために、リアルタイム観測回数の必要性を検討する臨床研究を泌尿器科領域で行い、また、正常組織への線量負荷およびその低減が与える影響を数値的に評価するための研究を実施した。

Strategy for Future Research Activity

本研究は、実時間画像誘導放射線治療データによる解析、極小領域画像ゲーティング技術開発、MRI画像利用と技術開発、臨床画像取得・評価、動体追跡透視画像処理の要素からなり、これらを研究代表者清水が統括している。平成31年度は構築した演算環境により限局領域のX線透視でゲーティング照射が可能であることを確認する。特徴点近傍を抽出した限局した2方向画像を入力側の元画像に用いてゲーティング照射が可能であるかどうか、適切な画像要件の探索・マッチングパターンの作成を行い検証する。

  • Research Products

    (22 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 5 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Groningen/University Medical Center Utrecht(オランダ)

    • Country Name
      NETHERLANDS
    • Counterpart Institution
      University of Groningen/University Medical Center Utrecht
  • [Int'l Joint Research] Paul Scherrer Institute(スイス)

    • Country Name
      SWITZERLAND
    • Counterpart Institution
      Paul Scherrer Institute
  • [Int'l Joint Research] The University of Sydney(オーストラリア)

    • Country Name
      AUSTRALIA
    • Counterpart Institution
      The University of Sydney
  • [Int'l Joint Research] MDAnderson Cancer Center/Stanford University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      MDAnderson Cancer Center/Stanford University
  • [Int'l Joint Research] Ecole Centrale Paris(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      Ecole Centrale Paris
  • [Journal Article] A Literature Review of Proton Beam Therapy for Prostate Cancer in Japan2019

    • Author(s)
      Hoshina Rika、Matsuura Taeko、Umegaki Kikuo、Shimizu Shinichi
    • Journal Title

      Journal of Clinical Medicine

      Volume: 8 Pages: 48~48

    • DOI

      10.3390/jcm8010048

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Patterns of proton therapy use in pediatric cancer management in 2016: An international survey2019

    • Author(s)
      Journy N, Indelicato DJ, Withrow DR, Akimoto T, Alapetite C, Araya M, Chang A, Chang JH, Chon B, Confer ME, Demizu Y, Dendale R, Doyen J, Ermoian R, Gurtner K, Hill-Kayser C, Iwata H, Kim JY, Kwok Y,... Shimizu S...
    • Journal Title

      Radiotherapy and Oncology

      Volume: 132 Pages: 155~161

    • DOI

      10.1016/j.radonc.2018.10.022

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] An analytical dose‐averaged LETcalculation algorithm considering the off‐axis LET enhancement by secondary protons for spot‐scanning proton therapy2018

    • Author(s)
      Hirayama Shusuke、Matsuura Taeko、Ueda Hideaki、Fujii Yusuke、Fujii Takaaki、Takao Seishin、Miyamoto Naoki、Shimizu Shinichi、Fujimoto Rintaro、Umegaki Kikuo、Shirato Hiroki
    • Journal Title

      Medical Physics

      Volume: 45 Pages: 3404~3416

    • DOI

      https://doi.org/10.1002/mp.12991

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] スポットスキャニング陽子線治療における照射中線量分布モニタリング技術の開発2018

    • Author(s)
      清水伸一
    • Organizer
      第83回日本核医学会北日本地方会
  • [Presentation] ハイリスク前立腺がんに対する強度変調放射線治療・陽子線治療・現状と可能性2018

    • Author(s)
      清水 伸一
    • Organizer
      第56回日本癌治療学会学術集会
    • Invited
  • [Presentation] Clinical application of gated X-ray and particle beam therapy using real-time images2018

    • Author(s)
      清水 伸一
    • Organizer
      The 6th Taiwan-Japan Radiation Oncology Symposium (TJROS)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Four-dimensional Radiation Oncology, Real-time-image Guided Radiotherapy2018

    • Author(s)
      清水 伸一
    • Organizer
      The 2nd GI-CoRE GSQ, GSB, & IGM JOINT SYMPOSIUM
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Analysis of Beam Delivery Times and Dose Rates for the Treatment of Mobile Tumors Using Real Time Image Gated Spot-Scanning Proton Beam Therapy2018

    • Author(s)
      清水 伸一
    • Organizer
      ASTRO
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 実時間画像誘導技術と放射線治療2018

    • Author(s)
      清水 伸一
    • Organizer
      第55回生態応用科学研究セミナー
    • Invited
  • [Presentation] Four-year treatment experience and efficiency with real timeimagegated proton therapy (RGPT) and IGRT system2018

    • Author(s)
      清水 伸一
    • Organizer
      MD AndersonStanford Conference(post-ASTRO meeting
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Overview about clinical indications of moving targets - state of the art photon and proton treatment2018

    • Author(s)
      清水 伸一
    • Organizer
      4D Treatment Workshop for Particle Therapy
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dosimetric and beam delivery time analysis of pediatric intensity-modulated spot-scanning craniospinal proton irradiation with or without anterior vertebral body sparing2018

    • Author(s)
      橋本 孝之
    • Organizer
      57th Annual Meeting for the Particle Therapy Cooperative Group (PTCOG) and the 5th Annual Meeting of PTCOG
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Real-Time Volumetric Image Generation with CT Image Deformation Driven by Displacement of Internal Fiducial2018

    • Author(s)
      宮本 直樹
    • Organizer
      2018 AAPM Annual Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Real-time volumetric image generation with CT image deformation driven by displacement of internal fiducial markers2018

    • Author(s)
      宮本 直樹
    • Organizer
      第116回日本医学物理学会学術大会
  • [Presentation] 北海道大学病院における強度変調陽子線治療(IMPT)の経験2018

    • Author(s)
      吉村 高明
    • Organizer
      第15回日本粒子線治療臨床研究会
  • [Presentation] Big Data Analysis of Treatment Process Time for the Real-time-image Gated-spot-scanning Proton-beam Therapy (RGPT) System2018

    • Author(s)
      吉村 高明
    • Organizer
      The 60th Annual meeting for American Society for Radiation Oncology
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 動体追跡装置とそれを備えた放射線治療システム、プログラム、および動体の追跡方法2019

    • Inventor(s)
      清水伸一
    • Industrial Property Rights Holder
      清水伸一
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-056069

URL: 

Published: 2019-12-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi