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2021 Fiscal Year Research-status Report

子宮頸がん放射線治療におけるラディオミクス解析と標的体積縮小モデルの構築

Research Project

Project/Area Number 18K15569
Research InstitutionKitasato University

Principal Investigator

中野 正寛  北里大学, 医学部, 講師 (50780384)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Keywords子宮頸がん / Radiomics / 適応放射線治療 / 治療効果予測 / 画像特徴量 / 機械学習
Outline of Annual Research Achievements

局所進行子宮頸がんの標準治療は同時化学放射線療法であり、患者の状態によっては放射線治療単独も選択されるが、いずれの場合も局所進行子宮頸がんの治療において放射線治療が果たす役割は大きい。その放射線治療は、リニアック装置を用いた外部照射が先行し、その後に遠隔後充填システム(RALS)を用いた腔内照射が3回から4回行われる。治療期間中にprimary CTVである子宮頸部および体部の体積に大幅な縮小が見られる場合が多いが、一方で体積の縮小が見られない症例もある程度存在する。この子宮体積の縮小/非縮小が、子宮の変形とともにIMRTなどの高精度放射線治療の適応を難しくする要因の一つとなっており、IMRT治療の適用をためらう要因となっている。本研究は子宮頸がん患者の個々の状況にあわせた個別化医療としての放射線治療の提供を目指して、子宮の縮小/非縮小をラディオミクス特徴量を用いて事前に予測する適応放射線治療支援システムの構築を目指している。 令和3年度は以下のことを実施した。
(1)種々の機械学習モデルを用いてモデル構築を試みた。
(2)機械学習モデル構築の際の正則化項の違いによる予測精度の変化について調査中である。
(3)線量分布の特徴量を併用することによる予測精度の向上について準備中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ロジスティック回帰モデルを用いた体積縮小・非縮小の予測モデルの構築と精度の評価についてはすでにある程度の目処が得られている。他の機械学習手法を用いたモデル構築と、線量分布特徴量を併用することによる予測精度の向上に取り組んでいるが、施設の停電による機器の故障、また研究者の所属機関のコロナ規制などにより予定通りの進捗や予算執行を実現できず、研究助成の延長を申請した。

Strategy for Future Research Activity

子宮頸がんの放射線治療における子宮の体積縮小に関する機械学習モデルの構築において、正則化項の有無、もしくはL1正則化、L2正則化などの正則化項の違いによる予測精度の変化を調査し、精度向上を目指す。ロジスティック回帰以外の機械学習モデルによってその予測精度が向上するか検討中である。ラディオミクス特徴量に加えて線量分布特徴量を併用することで予測精度の向上を試みている。本研究の手法が子宮頸がん以外の腫瘍にも適用しうるか検討中である。

Causes of Carryover

研究者が所属する研究機関のコロナ規制により学会参加に制限が課せられたため。

  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2021

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] A phase II trial of stereotactic body radiotherapy in 4 fractions for patients with localized prostate cancer2022

    • Author(s)
      Kawakami S.、Tsumura H.、Satoh T.、Tabata K.、Sekiguchi A.、Kainuma T.、Nakano M.、Iwamura M.、Ishiyama H.
    • Journal Title

      Radiation Oncology

      Volume: 17 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1186/s13014-022-02037-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Real-Time Four-Dimensional Reconstruction Algorithm of Cine-Magnetic Resonance Imaging (Cine-MRI) Using Deep Learning2022

    • Author(s)
      Tamura Yuto、Demachi Kazuyuki、Igaki Hiroshi、Okamoto Hiroyuki、Nakano Masahiro
    • Journal Title

      Cureus

      Volume: 14 Pages: 1-7

    • DOI

      10.7759/cureus.22826

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Dosimetric comparison between three-dimensional conformal radiotherapy followed by electron beam boost and volumetric modulated arc therapy using concomitant boost for the heart and cardiac segments in patients with left-sided breast cancer at risk for radiation-induced cardiac toxicity2022

    • Author(s)
      Murakami Yu、Murakami Yuki、Kamima Tatsuya、Oguchi Masahiko、Abo Natsumi、Takahashi Taro、Kaneko Masahiro、Nakano Masahiro、Matsubayashi Fumiyasu、Harada Arisa、Taguchi Senzo、Hashimoto Takeo、Yoshioka Yasuo
    • Journal Title

      Physica Medica

      Volume: 95 Pages: 126~132

    • DOI

      10.1016/j.ejmp.2022.02.003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quality of life score as a prognosticator for pharyngeal cancer patients treated with radiotherapy2022

    • Author(s)
      Ishiyama Hiromichi、Kawakami Shogo、Sekiguchi Akane、Kainuma Takuro、Miyamoto Shunsuke、Yamashita Taku、Nakano Masahiro
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1038/s41598-022-06441-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Dose-Based Radiomic Analysis (Dosiomics) for Intensity Modulated Radiation Therapy in Patients With Prostate Cancer: Correlation Between Planned Dose Distribution and Biochemical Failure2022

    • Author(s)
      Murakami Yu、Soyano Takashi、Kozuka Takuyo、Ushijima Masaru、Koizumi Yuuki、Miyauchi Hikaru、Kaneko Masahiro、Nakano Masahiro、Kamima Tatsuya、Hashimoto Takeo、Yoshioka Yasuo、Oguchi Masahiko
    • Journal Title

      International Journal of Radiation Oncology*Biology*Physics

      Volume: 112 Pages: 247~259

    • DOI

      10.1016/j.ijrobp.2021.07.1714

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Radiomic and dosiomic prediction of biochemical failure after Iodine-125 prostate brachytherapy2022

    • Author(s)
      Masahiro Nakano, Shogo Kawakami, Takeo Katakura, Akane Sekiguchi, Takuro Kainuma, Hideyasu Tsumura, Masatoshi Hashimoto, Tomoyuki Hasegawa, Yuichi Tanaka, Yu Murakami, Hiromichi Ishiyama
    • Organizer
      ESTRO 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dosimetric Comparison Between 3D Conformal Radiation Therapy Plus Electron Boost and Simultaneous Integrated Boost Volumetric Modulated Arc Therapy for Left-Sided Breast Cancer Patients With a Potential Risk of Radiation-Induced Cardiac Toxicity2021

    • Author(s)
      Yu Murakami, Yuki Murakami, Tatsuya Kamima, Natsumi Abo, Taro Takahashi, Masahiro Kaneko, Masahiro Nakano, Fumiyasu Matsubayashi, Arisa Harada, Senzo Taguchi, Takeo Hashimoto, Masahiko Oguchi, Yasuo Yoshioka
    • Organizer
      2021 ASTRO Annual Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Novel Image Processing System Using Super-Resolution to Reduce Cone-Beam CT Imaging Dose in Radiation Therapy2021

    • Author(s)
      Hikaru Miyauchi, Yuichi Tanaka, Kentaro Takahashi, Masahiro Nakano, Tomoyuki Hasegawa, Masatoshi Hashimoto, Takeo Hashimoto, Masahiko Oguchi, Yasuo Yoshioka
    • Organizer
      2021 ASTRO Annual Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Can Dosiomics Features Be Relevant Predictive Factors for Biochemical Recurrence After Radiotherapy in Prostate Cancer Patients?2021

    • Author(s)
      Murakami Yu、Soyano Takashi、Kozuka Takuyo、Ushijima Masaru、Koizumi Yuuki、Miyauchi Hikaru、Kaneko Masahiro、Nakano Masahiro、Kamima Tatsuya、Hashimoto Takeo、Oguchi Masahiko, Yoshioka Yasuo
    • Organizer
      2021 ASTRO Annual Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Prediction of Late Xerostomia after Radiotherapy by Integrating Dosiomics and Conventional Predictive Factors in Patients With Oropharyngeal Cancer2021

    • Author(s)
      Arisa Ikarashi, Yu Murakami, Takashi Toshiyasu, Minoru Yoshioka, Tatsuya Kamima, Kenji Tokumasu, Masahiro Nakano, Takeo Hashimoto, Masahiko Oguchi, Yasuo Yoshioka
    • Organizer
      2021 ASTRO Annual Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3次元線量分布と機器動作の同時検証に基づいたIMRT検証システムの開発2021

    • Author(s)
      田中 悠一, 宮内 輝, 髙橋 健太郎, 石上 稔, 中野 正寛, 長谷川 智之, 橋本 成世
    • Organizer
      第34回高精度放射線外部照射部会学術大会
  • [Presentation] 深層学習を用いたCT撮影時における被ばく線量低減システムの開発2021

    • Author(s)
      宮内 輝, 田中 悠一, 高橋 健太郎, 中野 正寛, 長谷川 智之, 橋本 成世
    • Organizer
      第34回高精度放射線外部照射部会学術大会
  • [Presentation] IMRT verification by three-dimensional dose distribution measurements using plastic scintillator and CCD camera2021

    • Author(s)
      Yuichi Tanaka, Minoru Ishigami, Hikaru Miyauchi, Kentaro Takahashi, Masahiro Nakano, Tomoyuki Hasegawa, Masatoshi Hashimoto
    • Organizer
      第121回日本医学物理学会学術大会

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Published: 2022-12-28  

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