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2014 Fiscal Year Annual Research Report

連続法を用いた新しい強度変調放射線治療計画法の開発

Research Project

Project/Area Number 24560522
Research InstitutionThe University of Tokushima

Principal Investigator

吉永 哲哉  徳島大学, ヘルスバイオサイエンス研究部, 教授 (40220694)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords強度変調放射線治療 / 最適化問題 / 微分方程式 / 非線形問題
Outline of Annual Research Achievements

強度変調放射線治療 (IMRT) 計画の問題は,照射ビーム係数に関する評価関数の最小化問題に帰着される.本研究代表者は,ビーム係数の制約としての正値性と極小解への収束が理論的に保証され,アナログ電子回路によるハードウェア実装が可能となる独自のアイデアに基づく IMRT 計画法を考案した.従来の IMRT 勾配系では必要な評価関数のヘシアンとその逆行列が不要であることも大きな特長である.提案法 (連続法と呼ぶ) は,非線形常微分方程式の解を用いて極小値を求める新しい方法であり,理論・数値解析,および実用化に向けた研究を行うことが本研究の目的である.
平成26年度は,実用化に向け,IMRT 計画の臨床設定に基づく数値実験を行い,評価関数の収束性,線量分布図,線量体積ヒストグラムを用いて性能を評価した.研究計画で想定した通り,提案法の有効性が検証できた.また,線量体積制約を満たす状況を表す acceptable (許容) の概念を新しく導入し,acceptable な解への収束が理論的に保証された非線形微分方程式系を考案した.この成果は当初の研究計画では予想しておらず,臨床の治療計画ガイドラインに即した最適化法の新しい開発アイデアを想起することができた.
成果をまとめた学術論文を国際ジャーナおよび国際会議で発表した.

  • Research Products

    (16 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (7 results) Book (4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Robustification of a Nonlinear Dynamical System with a Stability Index and a Matrix Inequality2015

    • Author(s)
      Oishi Yasuaki, Mio Kobayashi and Tetsuya Yoshinaga
    • Journal Title

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      Volume: 8(3) Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Robust bifurcation analysis based on optimization of degree of stability2015

    • Author(s)
      Hiroyuki Kitajima, Tetsuya Yoshinaga, Imura Jun-ichi and Kazuyuki Aihara
    • Journal Title

      International Journal of Innovative Computing, Information and Control

      Volume: 11(1) Pages: 153-162

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Dose-volume constrained optimization in intensity-modulated radiation therapy treatment planning2015

    • Author(s)
      Yoshihiro Tanaka, Ken'ichi Fujimoto and Tetsuya Yoshinaga
    • Journal Title

      Journal of Inequalities and Applications

      Volume: 1 Pages: -

    • DOI

      10.1186/s13660-015-0643-2

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Method for Finding Optimal Parameter Values Using Bifurcation-Based Procedure2014

    • Author(s)
      Hiroyuki Kitajima and Tetsuya Yoshinaga
    • Journal Title

      nternational Journal of Modern Nonlinear Theory and Application

      Volume: 3(2) Pages: 37-43

    • DOI

      10.4236/ijmnta.2014.32006

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Iterative method as discretization of continuous-time method based on dose-volume constrained optimization for intensity-modulated radiation therapy treatment planning2015

    • Author(s)
      Tetsuya Yoshinaga, Yoshihiro Tanaka and Ken'ichi Fujimoto
    • Organizer
      EPOS in European Congress of Radiology 2015
    • Place of Presentation
      Austria Center Vienna (Wien, Austria)
    • Year and Date
      2015-03-04
  • [Presentation] 1次元離散時間振動子の結合系にみられる振動応答を利用した動的画像領域分割2014

    • Author(s)
      小林 美緒, 吉永 哲哉
    • Organizer
      電子情報通信学会
    • Place of Presentation
      愛媛大学 (愛媛県松山市)
    • Year and Date
      2014-10-16
  • [Presentation] 非線形微分方程式を用いた磁気共鳴画像再構成2014

    • Author(s)
      山口 雄作, 藤本 憲市, 吉永 哲哉
    • Organizer
      第37回日本生体医工学会中国四国支部大会
    • Place of Presentation
      岡山大学 (岡山県岡山市)
    • Year and Date
      2014-10-04
  • [Presentation] 微分方程式の離散化に基づくCT画像再構成法2014

    • Author(s)
      立石 貴代子, 藤本 憲市, 吉永 哲哉
    • Organizer
      第37回日本生体医工学会中国四国支部大会
    • Place of Presentation
      岡山大学 (岡山県岡山市)
    • Year and Date
      2014-10-04
  • [Presentation] Improving image quality using an extended continuous-time CT image reconstruction system2014

    • Author(s)
      Yusaku Yamaguchi, Ken'ichi Fujimoto and Tetsuya Yoshinaga
    • Organizer
      International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery
    • Place of Presentation
      Fukuoka Convention Center (福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2014-06-25
  • [Presentation] 連続時間法による強度変調放射線治療計画の最適化2014

    • Author(s)
      田中 義浩, 藤本 憲市, 吉永 哲哉
    • Organizer
      日本放射線技術学会第70回総会学術大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-04-10
  • [Presentation] 連続時間法を用いたDual-Energy CT画像再構成2014

    • Author(s)
      山口 雄作, 藤本 憲市, 吉永 哲哉
    • Organizer
      日本放射線技術学会第70回総会学術大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-04-10
  • [Book] Robust Bifurcation Analysis Based on Degree of Stability2015

    • Author(s)
      Hiroyuki Kitajima, Tetsuya Yoshinaga, Jun-ichi Imura, Kazuyuki Aihara
    • Total Pages
      211 (21-31)
    • Publisher
      Springer
  • [Book] Use of a Matrix Inequality Technique for Avoiding Undesirable Bifurcation2015

    • Author(s)
      Yasuaki Oishi, Mio Kobayashi, Tetsuya Yoshinaga
    • Total Pages
      211 (33-40)
    • Publisher
      Springer
  • [Book] A Method for Constructing a Robust System Against Unexpected Parameter Variation2015

    • Author(s)
      Hiroyuki Kitajima, Tetsuya Yoshinaga
    • Total Pages
      211 (41-48)
    • Publisher
      Springer
  • [Book] Parametric Control to Avoid Bifurcation Based on Maximum Local Lyapunov Exponent2015

    • Author(s)
      Ken’ichi Fujimoto, Tetsuya Yoshinaga, Tetsushi Ueta, Kazuyuki Aihara
    • Total Pages
      211 (49-55)
    • Publisher
      Springer
  • [Remarks] 医用画像機器工学分野

    • URL

      http://www.tokushima-u.ac.jp/med/culture/iyo_gazokiki/index.html

URL: 

Published: 2016-06-01  

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