治療時患者変動を考慮したRadiomicsベース放射線治療予後予測法の開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K15625
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 仲本 宗泰 東京大学, 医学部附属病院, 特別研究員 (10808877)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 医学物理学 / Radiomics / 放射線治療 / CBCT画像 / 食道扁平上皮がん / 予後予測

Outline of Annual Research Achievements

本研究はRadiomics (レディオミクス) に基づく放射線治療期間内の患者統計的変動を考慮した予後予測システムの開発を目的とする．
本年度は放射線治療中における患者内外の統計変動を考慮したRadiomics特徴量と予後との相関を調査するため，放射線治療期間中における治療ビーム照射前に毎回撮像されるCBCT (cone-beam computed tomography) 画像および予後に関するデータで構成されるデータベースを構築した．
対象は3D-CRT(three-dimensional radiation therapy) またはIMRT (intensity modulated radiation therapy) を受けた食道扁平上皮がんの症例とした．画像データとして治療計画CT画像，腫瘍輪郭情報および治療期間中に位置合わせのために毎回撮像されるCBCT画像を収集した．予後に関するデータとしては全生存期間や無病生存期間などを収集した．CBCT画像には腫瘍輪郭情報が付帯されていないためCBCT画像からRadiomics特徴量を抽出するにはCBCT画像上に腫瘍輪郭を設定する必要がある．したがってCBCT画像上に腫瘍輪郭を設定するため現在，治療計画CT画像および治療計画CT画像に付帯されている腫瘍輪郭をリファレンスとしたCBCT画像のDIR(deformable image registration)に取り組んでいる．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は放射線治療期間中におけるCBCT画像および予後に関するデータで構成されるデータベースの構築に終始した．治療期間中の画像データおよび予後に関するデータの収集，特に数年以上前のデータの収集に関して想定以上に時間を要してしまい，本年度は当初予定していたCBCT画像からRadiomics特徴量を抽出するための前段階であるCBCT画像のDIRまでの検討となった．

Strategy for Future Research Activity

データベース内全ての症例に対してCBCT画像にDIRを行なった後にCBCT画像からRadiomics特徴量を抽出し，治療期間内におけるCBCT画像ベースRadiomics特徴量の変動を定量化する方法を検討する予定である．そして，定量化された特徴量の変動と予後との相関を調べ，Radiomics に基づく放射線治療期間内の患者統計的変動を考慮した予後予測システムの開発を行なう予定である．
得られた研究成果は国内外の学術会議および論文として発表する予定である．

Causes of Carryover

当初，これまでの成果を論文としてまとめ海外の学術雑誌に投稿する予定であったが，今年度中に論文執筆および投稿までの目途が立たなかったため論文英語校正料および論文投稿料に予定した額が残った．次年度の論文投稿のため，繰り越した予算は論文英語校正料および論文投稿料に使用する．

Remarks

東京大学医学部附属病院 放射線科 放射線治療部門
http://u-tokyo-rad.jp/index.html

Research Products

• [Journal Article] Fast statistical iterative reconstruction for mega-voltage computed tomography (2020)
  • Author(s): Ozaki S, Haga A, Chao E, Maurer C, Nawa K, Ohta T, Nakamoto T, Nozawa Y, Magome T, Nakano M, Nakagawa K
  • Journal Title: The Journal of Medical Investigation Volume: 67 Pages: 30-39
  • DOI: https://doi.org/10.2152/jmi.67.30
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Prediction of malignant glioma grades using contrast-enhanced T1-weighted and T2-weighted magnetic resonance images based on a radiomic analysis (2019)
  • Author(s): Nakamoto T, Takahashi W, Haga A, Takahashi S, Kiryu S, Nawa K, Ohta T, Ozaki S, Nozawa Y, Tanaka S, Mukasa A, Nakagawa K
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Pages: 19411
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-55922-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Visual enhancement of cone-beam CT by use of cycleGAN (2019)
  • Author(s): Kida S, Kaji S, Nawa K, Imae T, Nakamoto T, Ozaki S, Ohta T, Nozawa Y, Nakagawa K
  • Journal Title: Medical Physics Volume: 47 Pages: 998-1010
  • DOI: https://doi.org/10.1002/mp.13963
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Radiomics analysis for glioma malignancy evaluation using diffusion kurtosis and tensor imaging (2019)
  • Author(s): Takahashi S, Takahashi W, Tanaka S, Haga A, Nakamoto T, Suzuki Y, Mukasa A, Takayanagi S, Kitagawa Y, Hana T, Nejo T, Nomura M, Nakagawa K, Saito N
  • Journal Title: International Journal of Radiation Oncology Biology Physics Volume: 105 Pages: 784-791
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2019.07.011
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Prediction of EGFR mutation status in lung adenocarcinomas through brain metastases using an MRI-based radiomics (2019)
  • Author(s): Nakamoto T, Takahashi W, Amano Y, Nawa K, Ohta T, Ozaki S, Nozawa Y, Yamashita H, Nakagawa K
  • Organizer: 19th Asia-Oceania Congress of Medical Physics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Trial of dose distribution QA using smartphone and tablet camera with scintillator (2019)
  • Author(s): Ohta T, Nawa K, Ozaki S, Nozawa Y, Nakamoto T, Nakagawa K
  • Organizer: 19th Asia-Oceania Congress of Medical Physics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Visualization of judgment basis of CNN to grading glioma (2019)
  • Author(s): Takahashi S, Tanaka S, Takahashi M, Yamazawa E, Hana T, Kitagawa Y, Takayanagi S, Takahashi W, Nakamoto T, Haga S, Hamamoto R, Saito N
  • Organizer: 24th Annual meeting of Society for NeuroOncology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A novel radiomics model differentiating chordoma and chondrosarcoma (2019)
  • Author(s): Yamazawa E, Takahashi S, Tanaka S, Takahashi W, Nakamoto T, Takayanagi S, Kitagawa Y, Hana T, Koike T, Kushihara Y, Shin Masahiro, Saito N
  • Organizer: 24th Annual meeting of Society for NeuroOncology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pseudo-CBCT image prediction of head and neck cancer patient using principal component vector fields of early treatment fractions (2019)
  • Author(s): Nakano M, Imae T, Nakamoto T, Nawa K, Haga A, Takahashi W, Nakagawa K, Hashimoto M, Yoshioka Y, Oguchi M
  • Organizer: 第117回医学物理学会学術大会
• [Presentation] 左乳癌乳房全切除術後照射におけるVMATと3D-CRTの治療計画の比較 (2019)
  • Author(s): 野沢勇樹, 扇田真美, 名和要武, 太田岳史, 尾崎翔, 仲本宗泰, 山下英臣, 中川恵一
  • Organizer: 第32回日本放射線腫瘍学会学術大会