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2023 Fiscal Year Research-status Report

画像上同定困難な表在性腫瘍を人工知能で自動描出する技術の開発

Research Project

Project/Area Number 21K15818
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

西岡 健太郎  北海道大学, 医学研究院, 助教 (80463743)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Keywords画像認識 / 人工知能 / 放射線治療 / 膀胱癌
Outline of Annual Research Achievements

令和5年度は、変形レジストレーション手法による標的設定と従来のヒトの手による標的設定との比較を行うとともに、変形レジストレーション手法のマニュアル整備を行った。また、機械学習に用いる教師データに使用しうる症例の選出作業を開始した。
変形レジストレーション手法では、腫瘍切除前のCT画像上で腫瘍が接する膀胱壁の範囲(輪郭)を設定し、腫瘍切除後のCT画像に変形レジストレーションする。その際に腫瘍切除前のCT画像上の輪郭も同様に変形されて腫瘍切除後のCT画像上に反映され、腫瘍の輪郭が描出される。変形レジストレーションのモードや設定パラメータは令和4年度の検討で最適と判断されたものを選択した。ヒトの手による標的設定では、膀胱壁に金属マーカーを留置された症例のCT画像のみを用いて4名の放射線治療医が独立して腫瘍の輪郭を設定した。
腫瘍切除後のCT画像で、CT画像上の金属マーカーだけでなく膀胱鏡の所見も加味して作成した腫瘍の輪郭をゴールドスタンダードとし、変形レジストレーション手法によって作成した腫瘍の輪郭およびヒトの手による腫瘍の輪郭とゴールドスタンダードとの一致度をダイス係数で評価した。その結果、ヒトの手による腫瘍の輪郭よりも変形レジストレーション手法で作成した輪郭の方が有意にダイス係数が高く、ゴールドスタンダードに近い輪郭である事が示された。
今後は人工知能の教師データを用意するために多数の症例で変形レジストレーション手法による輪郭作成を行う必要があり、手法の変動によって作成される輪郭が変動しないように手法のマニュアル整備を行った。本年度の解析結果は国内関連学会で発表した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の計画では令和5年度に教師データの作成を行う見込みであったが、変形レジストレーション手法による輪郭作成には想定よりも多くのパラメータ設定が必要であり、マニュアル整備に時間を要したため、令和5年度中に教師データを作成することができなかった。しかしマニュアル整備および教師データとして使用しうる症例の選出作業は開始しており、全体の進捗としてはやや遅れていると判断した。

Strategy for Future Research Activity

当初は人工知能の学習環境の構築も必要と考えていたが、近年は企業によるAI開発環境の整備がすすみ、令和6年4月には有料サービスとして輪郭自動抽出のAI開発環境が提供される予定となった。提供元の企業とオンラインの面談を行っており、機械学習環境については自前で作成する必要が無くなる予定であるため、この点に関しては当初よりも研究がスムーズに進む見込みである。

  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 6 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] A Single-Institution Prospective Study To Evaluate the Safety and Efficacy of Real- Time Image-Gated Spot-Scanning Proton Therapy (RGPT) for Prostate Cancer2024

    • Author(s)
      Nishioka Kentaro、Hashimoto Takayuki、Mori Takashi、Uchinami Yusuke、Kinoshita Rumiko、Katoh Norio、Taguchi Hiroshi、Yasuda Koichi、Ito Yoichi M.、Takao Seishin、Tamura Masaya、Matsuura Taeko、Shimizu Shinichi、Shirato Hiroki、Aoyama Hidefumi
    • Journal Title

      Advances in Radiation Oncology

      Volume: 9 Pages: 101464~101464

    • DOI

      10.1016/j.adro.2024.101464

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Distribution of human papilloma virus genotypes and treatment outcomes in definitive radiotherapy for cervical cancer2023

    • Author(s)
      Kinoshita Rumiko、Mitamura Takashi、Kato Fumi、Hattori Takahiro、Higaki Hajime、Takahashi Shuhei、Fujita Yoshihiro、Otsuka Manami、Koizumi Fuki、Uchinami Yusuke、Mori Takashi、Nishioka Kentaro、Hashimoto Takayuki、Ito Yoichi M、Watari Hidemichi、Aoyama Hidefumi
    • Journal Title

      Journal of Radiation Research

      Volume: 64 Pages: 463~470

    • DOI

      10.1093/jrr/rrac086

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Predicting the daily gastrointestinal doses of stereotactic body radiation therapy for pancreatic cancer based on the shortest distance between the tumor and the gastrointestinal tract using daily computed tomography images2023

    • Author(s)
      Uchinami Yusuke、Kanehira Takahiro、Nakazato Keiji、Fujita Yoshihiro、Koizumi Fuki、Takahashi Shuhei、Otsuka Manami、Yasuda Koichi、Taguchi Hiroshi、Nishioka Kentaro、Miyamoto Naoki、Yokokawa Kohei、Suzuki Ryusuke、Kobashi Keiji、Takahashi Keita、Katoh Norio、Aoyama Hidefumi
    • Journal Title

      BJR|Open

      Volume: 5 Pages: -

    • DOI

      10.1259/bjro.20230043

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Japanese registry study and systematic review of particle therapy for renal cell carcinoma2023

    • Author(s)
      Ishikawa Hitoshi、Arimura Takeshi、Maruo Kazushi、Kawamura Hidemasa、Toyama Shingo、Ogino Takashi、Okimoto Tomoaki、Murakami Masao、Sato Yoshitaka、Nishioka Kentaro、Araya Masayuki、Ohba Hisateru、Umehara Kensuke、Aoyama Hidefumi、Obara Wataru、Azuma Haruhito、Tsuji Hiroshi、Sakurai Hideyuki
    • Journal Title

      Journal of Radiation Research

      Volume: 64 Pages: i41~i48

    • DOI

      10.1093/jrr/rrad010

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Proton beam therapy for muscle-invasive bladder cancer: A systematic review and analysis with Proton-Net, a multicenter prospective patient registry database2023

    • Author(s)
      Araya Masayuki、Ishikawa Hitoshi、Nishioka Kentaro、Maruo Kazushi、Asakura Hirofumi、Iizumi Takashi、Takagi Masaru、Murakami Masao、Azuma Haruhito、Obara Wataru、Aoyama Hidefumi、Sakurai Hideyuki
    • Journal Title

      Journal of Radiation Research

      Volume: 64 Pages: i49~i58

    • DOI

      10.1093/jrr/rrad027

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The need of radiotherapy optimization for glioblastomas considering immune responses2023

    • Author(s)
      Nishioka Kentaro、Takahashi Shuhei、Mori Takashi、Uchinami Yusuke、Yamaguchi Shigeru、Kinoshita Manabu、Yamashina Masaaki、Higaki Hajime、Maebayashi Katsuya、Aoyama Hidefumi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Radiology

      Volume: 41 Pages: 1062~1071

    • DOI

      10.1007/s11604-023-01434-x

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 非剛体レジストレーションを用いた膀胱腫瘍床描出の試み2024

    • Author(s)
      西岡健太郎、長谷川淳、小橋啓司、吉村高明、中里慧二、森崇、髙橋周平、宮﨑智彦、橋本孝之、青山英史
    • Organizer
      第37回高精度放射線外部照射部会学術大会
  • [Presentation] 非剛体レジストレーションを用いて膀胱癌の腫瘍床を描出する手法の検討2023

    • Author(s)
      長谷川淳、橋本孝之、西岡健太郎、小橋啓司、吉村高明、中里慧二、森崇、高橋周平、宮崎智彦、青山英史
    • Organizer
      日本放射線腫瘍学会第36回学術大会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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