2019 Fiscal Year Annual Research Report
Basic Research for the effect of radiation therapy using artificial intelligence
| Project/Area Number |
19H03596
|
|---|
| Research Institution | University of Tsukuba |
|---|
Principal Investigator |
櫻井 英幸 筑波大学, 医学医療系, 教授 (50235222)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水本 斉志 筑波大学, 医学医療系, 講師 (20512388)
二村 保徳 筑波大学, システム情報系, 助教 (30736210)
照沼 利之 筑波大学, 医学医療系, 助手 (40361349)
野中 哲生 地方独立行政法人神奈川県立病院機構神奈川県立がんセンター(臨床研究所), その他部局等, その他 (40375556) [Withdrawn]
奥村 敏之 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (50241815)
石川 仁 筑波大学, 医学医療系, 教授 (70344918)
秋山 浩 筑波大学, 医学医療系, 教授 (70818830)
沼尻 晴子 (橋井晴子) 筑波大学, 附属病院, 病院講師 (00712845)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 放射線治療 / 人工知能 / 治療効果 / 有害事象 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
人工知能技術を利用し，がんの放射線治療における「腫瘍の制御確率の予測プログラム」，および「正常組織の有害事象予測プログラム」に関する基盤的研究を行い，臨床で利用可能なプログラムの開発につなげるためのトランスレーショナルリサーチを行う．治療効果予測は，実験腫瘍およびヒト腫瘍組織の放射線照射による変化の機械学習から効果予測プログラムを作成する．正常組織への影響はこれまでの小児がんの放射線治療例の画像所見の変化の機械学習から，骨の変形など小児の成長過程を考慮した有害事象予測プログラムを作成する．
病理組織学的変化に基づく腫瘍の制御確率の予測プログラムについては，2019年度は無治療時および照射時の病理標本を収集した．約50例の子宮頸癌の治療効果を反映するサンプルが取得可能であった．画像化，標準化して領域を抽出後，その特徴を抽出しするプロセスを開始した．小児の成長過程における正常組織の有害事象予測プログラムでは，2019年度はまず画像の特徴抽出に取り組んだ．画像取得→領域抽出→特徴抽出の過程において，骨の構造の複数の対応する特徴点を明示し，その非線形な変形量と線量分布の関係性を学習させる過程において，MRIから骨構造を抽出することが一つの問題点として浮かび上がってきた．今後，この点を克服しながら多数例の過去の画像変化から照射線量と骨の成長率の計算式を作成することとしている．
本研究は，がんの放射線治療において起こる事象を，より確実に「見える化」するための新たなシステムの開発を行うものである．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
病理組織学的変化に基づく腫瘍の制御確率の予測プログラムについては，2019年度は無治療時および照射時の病理標本を収集した．約50例の子宮頸癌の治療効果を反映するサンプルが取得可能であった．画像化，標準化して領域を抽出後，その特徴を抽出しするプロセスを開始した．小児の成長過程における正常組織の有害事象予測プログラムでは，2019年度はまず画像の特徴抽出に取り組んだ．画像取得→領域抽出→特徴抽出の過程において，骨の構造の複数の対応する特徴点を明示し，その非線形な変形量と線量分布の関係性を学習させる過程において，MRIから骨構造を抽出することが一つの問題点として浮かび上がってきた．今後，この点を克服しながら多数例の過去の画像変化から照射線量と骨の成長率の計算式を作成することとしている．
|
| Strategy for Future Research Activity |
小児のフォローアップにはCTでなく，被曝低減のためMRI画像を主に用いる．このため，MRI画像からダイレクトに骨を正確に抽出する必要があり，この部分でMRI画像からCT画像への変換にAIを用いる方法を検討している．実際の手順は下記のように考えている．
①CT画像と同時期に撮影された頭頸部のMRI画像を準備，②MRI画像の補間によりCT画像とスライスを一致させる，③CT画像を教師データとしてMRI画像からのCT画像変換を深層学習により学習，④MRI→CT画像変換のアルゴリズムを構築する．
その後，骨の成長率の数値化と形状変化予測するために，①MRIから変換したCT画像から骨の輪郭を抽出，②照射前の骨の輪郭とフォローアップ時の輪郭の形状変化を計測，③形状変化と線量との関係を計測，④線量を入力として輪郭の形状変化率を計算する関数を作成するという一連の検討を実施してゆくこととする．
|
Research Products
(54 results)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Clinical practice guidelines for hepatocellular carcinoma: The Japan Society of Hepatology 2017 (4th JSH‐HCC guidelines) 2019 update2019
Author(s)
Kokudo, N、Takemura, N、Hasegawa, K、Takayama, T、Kubo, S、Shimada, M、Nagano, H、Hatano, E、Izumi, N、Kaneko, S、Kudo, M、Iijima, H、Genda, T、Tateishi, R、Torimura, T、Igaki, H、Kobayashi, S、Sakurai, H、Murakami, T、Watadani, T、Matsuyama, Y
-
Journal Title
Hepatology Research
Volume: 49
Pages: 1109～1113
DOI
Peer Reviewed
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Proton beam therapy for hepatocellular carcinoma associated with inferior vena cava tumor thrombus2019
Author(s)
Sekino Y, Okumura T, Fukumitsu N, Iizumi T, Numajiri H, Mizumoto M, Nakai K, Nonaka T, Ishikawa, H, Sakurai H
-
Journal Title
J Cancer Res Clin Oncol
Volume: 146
Pages: 711-720
DOI
Peer Reviewed
-
[Journal Article] A single-institute experience of trimodal bladder-preserving therapy for histologic variants of urothelial carcinoma2019
Author(s)
Nagumo Y, Kojima T, Shiga M, Kandori S, Kimura T, Takaoka E. I, Onozawa M, Miyazaki J, Kawai K, Ishikawa, H, Sakurai H, Nishiyama H
-
Journal Title
Int J Clin Oncol
Volume: 25
Pages: 354-361
DOI
Peer Reviewed
-
-
-
-
[Presentation] 間質性肺疾患併存Ⅰ/Ⅱ期非小細胞癌に対する陽子線治療2019
Author(s)
斎藤高, 大西かよ子, 石川仁, 中澤健介, 塩澤利博, 野中哲生, 奥村敏之, 関根郁夫, 佐藤幸夫, 檜澤伸之,櫻井英幸
Organizer
第60回日本肺癌学会学術大会
-
[Presentation] Imaging of Hepatocellular Caricinoma Treated by Proton Beam Therapy: What Radiologists Should Know2019
Author(s)
Takahashi H, Hiyama T, Sekino Y, Okumura T, Kuno H, Nasu K, Mori K, Fukuda K, Iizumi T, Masuoka S, Hosokawaa T, Sakurai H,Minami M
Organizer
RSNA2019(105th Scientific Assembly and Annual Meeting)
Int'l Joint Research
-
-
[Presentation] A case of malignant melanoma of external auditory canal treated with definitive proton beam therapy2019
Author(s)
Iizumi T, Okumura T, Numajiri H, Murofushi K, Ohnishi K, Mizumoto M, Nakai K, Nonaka T, Ishikawa, H,Sakurai H
Organizer
FARO Meeting 4th 2019 (Federation of Asian Organizations for Radiation Oncology)
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] （切除不能肝内胆管癌に対する陽子線治療）2019
Author(s)
清水翔星, 奥村敏之, 福光延吉, 胡宇超, 沼尻晴子, 室伏景子, 大西かよ子, 水本斉志, 野中哲生, 石川仁,櫻井英幸
Organizer
CATRO2019（中国放射線癌治療医師分会）
Invited
-
-
-
-
[Presentation] Deletion of Elovl6 Alters Fatty Acid Composition in Lung Tissue and Enhances Allergic Airway Inflammation2019
Author(s)
Yoshida K, Morishima Y, Sakurai H, Sherpa M, Tsunoda Y, Nakajima M, Matsuyama M, Kiwamoto T, Matsuno Y, Ishii Y,Hizawa N
Organizer
International Conference of the American-Thoracic-Society
Int'l Joint Research
-
[Presentation] 婦人科癌に対する組織内照射期間中の血栓症発症に関する検討2019
Author(s)
室伏景子, 石田俊樹, 宮内大悟, 角谷泰輔, 沼尻晴子, 水本斉志, 大西かよ子, 野中哲生, 石川仁, 奥村敏之,櫻井英幸
Organizer
小線源治療部会第21回学術大会
-
[Presentation] Proton beam therapy for hepatocellular carcinoma associated with inferior vena cava tumor thrombus2019
Author(s)
Sekino Y, Fukumitsu N, Okumura T, Iizumi T, Numajiri H, Nakai K, Nonaka T, Ishikawa, H, Tsuboi K,Sakurai H
Organizer
The7th JapanーTaiwan Radiation Oncology Symposium (第7回 日本台湾 放射線腫瘍学シンポジウム)
Int'l Joint Research
-
[Presentation] Clinical results of proton beam therapy for unresectable intrahepatic cholangiocarcinoma2019
Author(s)
Shimizu S, Okumura T, Mizoguchi N, Numajiri H, Murofushi K, Ohnishi K, Oshiro Y, Mizumoto M, Nonaka T, Ishikawa, H,Sakurai H
Organizer
ESTRO38第38回欧州放射線腫瘍学会
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
