2021 Fiscal Year Research-status Report
国際医学物理ネットワークを軸とした放射線治療における先端技術の創出と普及
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18KK0240
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中村 光宏 京都大学, 医学研究科, 准教授 (30584255)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
丹羽 恵 (宇藤恵) 京都大学, 医学研究科, 助教 (20826028)
椋本 宜学 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (50736618)
溝脇 尚志 京都大学, 医学研究科, 教授 (90314210)
小野 智博 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (90782657)
角谷 倫之 東北大学, 大学病院, 助教 (20604961)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 医学物理学 / 放射線治療 / 品質管理 / 国際標準化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[A] 情報資源の相互利用基盤の構築
放射線治療計画装置RayStationに搭載されているMonte Carlo線量計算のパラメータをチューニングした．不確かさを0.1%としてビームモデリングを実施したところ，モデリングに480分要したが，実測値と非常によく一致した．次に，最終線量計算における不確かさを0.5%として複数症例の線量分布を計算したところ，線量分布に含まれるMonte Carlo特有のノイズは目立たず，いずれのプランにおいても計算時間は100秒以内であった．
[B] コンピュータービジョンを用いた高精度放射線治療技術の開発
肺癌に対して動体追尾照射(4回照射)を施行した患者10症例を対象に，「深層学習によるX線透視画像上からリアルタイムに腫瘍位置を抽出するアルゴリズム」の精度評価を行った．照射実績位置と腫瘍予測位置との差の中央値は2 mm程度と非常に良好であった．また，照射回が進むにつれて誤差はわずかではあるが大きくなる傾向であることも分かった．これは腫瘍近傍に留置した金マーカーの位置がずれてくることに起因すると考察した．
[C] 統一放射線治療品質保証法の開発
前年度に開発した非剛体レジストレーション(DIR)精度検証用ファントムにガラス線量計を留置できるモジュールを用いて，変形による線量分布への影響を評価した．DIRによって集積した計算線量と実測線量を比較したところ，線量誤差の平均+/-標準偏差は模擬標的においては0.99+/-0.52%，模擬直腸においては2.88+/-1.44%であった．また，線量誤差と位置合わせ誤差との相関性を評価したところ，相関係数は模擬標的で0.77，模擬直腸で0.90であた．本研究成果を国際誌に投稿したところ，Major revisionで返却され，現在査読者のコメントに沿って論文を修正している．
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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
当初計画通りに研究が進捗している
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| Strategy for Future Research Activity |
[A] 情報資源の相互利用基盤の構築
放射線治療装置Veroに対応する放射線治療計画装置RayStationを開発しているRaySearch社と定期的に打ち合わせし，RayStationの機能充実を図る．具体的には，Dynamic WaveArc照射法に関するパラメータ（リング回転速度，MLC速度，線量率，コントロールポイント数，照射軌道等）設定箇所の変更や動体追尾VMAT照射を実現するためのモジュール開発などを行う．
[B] コンピュータービジョンを用いた高精度放射線治療技術の開発
過去に動体追尾照射を実施した患者に対して腫瘍位置予測モデルを生成する際に，腹壁移動量などの外部呼吸信号が標的の代替とならない場合がある．そこで，回転X線透視画像から横隔膜の時間軸での移動を内部呼吸信号として取得し，その標的との相関性が，外部呼吸信号を上回る可能性について検証する．
[C] 統一放射線治療品質保証法の開発
前年度にRadiomics特徴量を簡便に算出でき，かつ人体胸部を模擬した物理ファントムを開発した．当該ファントムを用いて，装置ベンダーや撮像プロトコル等の違いによりRadiomics特徴量の算出を開始しているが，今年度も引き続き実験を進める．当院での検証が終わり次第，多施設にて評価する．一方，アイソセンタから離れた位置(オフアイソセンタ)における照射位置精度評価を目的としたファントムを開発し，その有用性を評価する．オフアイソセンタでの照射位置精度を評価するため1辺18 cmの立方体の対角線上に病変を模擬した金属球を等間隔に5個配置したファントム仕様を想定している．中央の金属球をアイソセンタ位置に一致させると，その他4個の金属球はオフアイソセンタに位置するような配置を想定している．ファントム完成後に当院で再現性を評価する．続いて多施設にて有用性を評価する．
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| Causes of Carryover |
海外旅費に計上していた研究費がCOVID-19の影響で使用できなくなったため次年度使用額が生じた．使用計画については，今年度はファントム実験のための訪問もしくは郵送に必要な費用や解析用ソフトウェアの開発費として使用する．
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Research Products
(3 results)
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[Journal Article] Development of a physical geometric phantom for deformable image registration credentialing of radiotherapy centers for a clinical trial2021
Author(s)
Noriyuki Kadoya, Siwaporn Sakulsingharoj, Tomas Kron, Adam Yao, Nicholas Hardcastle, Alanah Bergman, Hiroyuki Okamoto, Nobutaka Mukumoto, Yujiro Nakajima, Keiichi Jingu, Mitsuhiro Nakamura
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Journal Title
J Appl Clin Med Phys
Volume: 22
Pages: 255-265
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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