2013 Fiscal Year Annual Research Report
次世代型４次元画像誘導放射線治療のための高精度リアルタイム適応追尾照射法の開発
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25293258
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
本間 経康 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30282023)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高井 良尋 弘前大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50107653)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 放射線治療 / 画像計測 / 制御工学 |
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| Research Abstract |
外部照射型の放射線治療において，肺腫瘍などの動体の連続追尾照射によりduty cycle増大，局所制御率向上と副作用低減を実現しつつ，国家財政的観点から医療費抑制をも両立するためには，すでに広く臨床に普及しており特別な機構を用いない，汎用型リニアック治療装置を用いた照射技術が有効である．当該年度では，そのような新しい照射技術実現のための２大必須要素技術である，安全な腫瘍位置の画像計測法，ならびにその位置変動予測法の性能改善を行い，それらの確度と精度を評価・検証した．具体的な成果は以下の通りである．
1. マーカレス画像計測法の実装・評価・改良：これまでに開発した，（撮影用）kV-X線透視画像における腫瘍位置をマーカ刺入なしで安全に計測する手法を実装し，ファントムデータならびに臨床データを用いて性能検証を行った．また，検証結果を基に，これまで性能が不十分だった視認が難しいような症例に対しても，より正確な計測を可能とする改良を施すとともに，手法の核となる透視画像を構成する画像成分の分離という不良設定問題の，新しい正則化に関する理論的解釈も進めた．
2. 呼吸性変動予測法の実装・評価・改良：これまでに開発した腫瘍位置変動予測法を実装し，ファントムならびに大規模な臨床データベースを用いて性能検証を行った．また，検証結果を基に，データベースに含まれる様々な呼吸パターンに対しても正確な予測を可能とするような改良を施すとともに，手法の数理的考察も行った．
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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
当該年度の研究計画のうち，マーカレス画像計測法の実装・評価・改良については，正則化理論の進展により，次年度の計画である治療用ビームによる画像計測法の一部を先行して開発するなど，計画以上の進展があった．また，呼吸性変動予測法の実装・評価・改良についても計画通り進展した．一方，両者を組み合わせた予測型画像誘導法の開発については，実験準備等に遅れが生じ，計画通りには進展しなかった．以上より，３つの研究計画のうち，１つは計画以上の進展，１つは計画通り，残る一つが計画よりやや遅れた．
これらを総合して，概ね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
当該年度の計画で遅れが生じたkV-X線画像位置計測と位置予測の組み合わせによる予測型画像誘導法の開発については，検討の結果，次年度開発予定の３次元計測法と組み合わせた方が，効果的であることが判明した．したがって，次年度における開発により，計画達成が可能であると判断される．
その他の計画についても，計画通りの研究推進により目標達成が可能である．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
実験用ファントム作成機器ならびに制御用ソフトウェアを導入予定であったが，機器の性能検討に予想以上に時間を要したこと，ならびに実験準備が遅れたこと等により購入できなかったため．また，発表を予定していた一部の成果について，知財出願の関係から見送ったことにより旅費の一部ならびに掲載費の一部が執行できなかったため．
機器については購入準備が整ったため，次年度速やかに執行する．また，ソフトウェアについても制御システムの準備ができ次第速やかに執行する．さらに，旅費ならびに掲載費も知財を出願次第執行する計画である．
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[Journal Article] Markerless Lung Tumor Motion Tracking by Dynamic Decomposition of X-ray Image Intensity2013
Author(s)
N. Homma, Y. Takai, H. Endo, K. Ichiji, Y. Narita, X. Zhang, M. Sakai, M. Osanai, M. Abe, N. Sugita, M. Yoshizawa
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Journal Title
Journal of Medical Engineering
Volume: 2013
Pages: 1-8
DOI
Peer Reviewed
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