放射線治療期間中の患者の体型変化を予測する仮想CBCT画像生成システムの開発

• 研究課題/領域番号: 16H07429
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医学物理学・放射線技術学
• 研究機関: 公益財団法人がん研究会
• 研究代表者: 中野 正寛 公益財団法人がん研究会, 有明病院 放射線治療部, 研究助手 (50780384)
• 研究協力者: 今江 禄一 ; 名和 要武 ; 芳賀 昭弘 ; 花岡 昇平 ; 仲本 宗泰 ; 出町 和之 ; 高橋 渉 ; 中川 恵一 ; 橋本 成世 ; 吉岡 靖生 ; 小口 正彦
• 研究期間 (年度): 2016-08-26 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 適応型放射線治療 / 医学物理学 / 医用画像処理 / 形態変化 / CBCT / 主成分分析 / 放射線治療物理学 / 放射線治療 / 患者形態変化の予測 / CBCT画像 / PCA解析 / 腫瘍の縮小

研究成果の概要

本研究では、放射線治療期間中の頭頸部がん患者の日々のCBCT画像より患者の形態変化を抽出し、治療期間後半の形態変化を予測するシステムの構築を目標とした。研究初年度では患者の形態変化を抽出するための非剛体レジストレーション(Deformable Image Registration)に関してハイパーパラメータの最適化を行い、研究2年目には治療期間前半の患者の形態変化を抽出した変形ベクトル場を主成分分析して得られた主成分ベクトルを用いて、治療期間後半の形態変化を表現する変形ベクトル場を再現することに成功した。

研究成果

• [国際共同研究] University Medical Center Groningen(オランダ)
• [国際共同研究] University Medical Center Groningen(オランダ)
• [雑誌論文] Cone Beam Computed Tomography Image Quality Improvement Using a Deep Convolutional Neural Network (2018)
  • 著者名/発表者名: Kida Satoshi、Nakamoto Takahiro、Nakano Masahiro、Nawa Kanabu、Haga Akihiro、Kotoku Jun'ichi、Yamashita Hideomi、Nakagawa Keiichi
  • 雑誌名: Cureus 巻: - ページ: 1-15
  • DOI: 10.7759/cureus.2548
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Possibility of chest wall dose reduction using volumetric-modulated arc therapy (VMAT) in radiation-induced rib fracture cases: comparison with stereotactic body radiation therapy (SBRT) (2018)
  • 著者名/発表者名: Murakami Yu、Nakano Masahiro、Yoshida Masahiro、Hirashima Hideaki、Nakamura Fumiya、Fukunaga Junichi、Hirose Taka-aki、Yoshioka Yasuo、Oguchi Masahiko、Hirata Hideki
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 59 号: 3 ページ: 327-332
  • DOI: 10.1093/jrr/rry012
  • NAID: 120006863526
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cone-beam CT reconstruction for non-periodic organ motion using time-ordered chain graph model (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakano Masahiro、Haga Akihiro、Kotoku Jun’ichi、Magome Taiki、Masutani Yoshitaka、Hanaoka Shouhei、Kida Satoshi、Nakagawa Keiichi
  • 雑誌名: Radiation Oncology 巻: 12 号: 1 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1186/s13014-017-0879-8
  • NAID: 120006939632
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Acute and late complications after hypofractionated intensity modulated radiotherapy in prostate cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Kozuka T, Nakano M, Hashimoto M, Gomi K, Murofushi K, Sumi M, Yonese J, Oguchi M
  • 雑誌名: Japanese Journal of Radiology 巻: 35 号: 5 ページ: 269-278
  • DOI: 10.1007/s11604-017-0630-2
  • NAID: 50012595360
  • 査読あり
• [学会発表] CBCT image quality improvement using a deep convolution neural network (2018)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kida, Takahiro Nakamoto, Masahiro Nakano, Kanabu Nawa, Akihiro Haga, Jun'ichi Kotoku, Hideomi Yamashita, Keiichi Nakagawa
  • 学会等名: 第115回日本医学物理学会学術大会
• [学会発表] Field-of-view expansion of megavoltage CT based on iterative reconstruction algorithm using prior information (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuki Watanabe, Taiki Magome, Akihiro Haga, Kanabu Nawa, Masahiro Nakano, Yukihiro Nomura, Shohei Hanaoka and Keiichi Nakagawa
  • 学会等名: 第115回日本医学物理学会学術大会
• [学会発表] Patient Setup System Using a Virtual X-Ray Image (2018)
  • 著者名/発表者名: M Hashimoto, M Nakano, A Haga, K Nawa
  • 学会等名: 60th Annual Meeting and Exhibition of the American Association of Physicist in Medicine
  • 国際学会
• [学会発表] Field-of-view expansion of megavoltage CT based on iterative reconstruction algorithm using information of treatment planning kV-CT (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuki Watanabe, Taiki Magome, Akihiro Haga, Kanabu Nawa, Masahiro Nakano, Yukihiro Nomura, Shohei Hanaoka, Keiichi Nakagawa, Darren Zuro, Chunhui Han, Jeffrey Wong, Susanta Hui
  • 学会等名: 60th Annual Meeting and Exhibition of the American Association of Physicist in Medicine
  • 国際学会
• [学会発表] Potential of jaw tracking technique in flattening filter-free beam for lung stereotactic body radiation therapy (2018)
  • 著者名/発表者名: Yu Murakami, Fumiyasu Matsubayashi, Taiki Magome, Ryo Takahashi, Masato Arima, Tatsuya Kamima, Masahiro Nakano, Tomoharu Sato, Yasuo Yoshioka, Masahiko Oguchi
  • 学会等名: 60th Annual Meeting and Exhibition of the American Association of Physicist in Medicine
  • 国際学会
• [学会発表] Optimizing B-Spline Deformable Image Registration Between Planning CT and Cone-Beam CT in Head and Neck Cancer Patients (2017)
  • 著者名/発表者名: M Nakano, R Kierkels, S Hanaoka, E Korevaar, T Imae, A Haga, N M Sijtsema
  • 学会等名: 59th Annual Meeting and Exhibition of the American Association of Physicist in Medicine
  • 国際学会
• [学会発表] Influence of back scatter from floor of FF beam and FFF beam on collimator scatter coefficient measurement (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayato Tsuno, Masahiro Nakano, Masataka Sakamoto, Tomoharu Sato
  • 学会等名: 8th Japan-Korea Joint Meeting on Medical Physics
  • 国際学会
• [学会発表] Planning CT constraint cone-beam CT reconstruction: A feasibility study (2016)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Haga, Taiki Magome, Masahiro Nakano, Jun'ichi Kotoku, Kanabu Nawa, Toshikazu Imae, and Keiichi Nakagawa
  • 学会等名: 第112回日本医学物理学会学術大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-09-08
• [学会発表] Patient setup system using a range imaging sensor (2016)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Hashimoto, Masahiro Nakano, Yasushi Ito, Ryo Takahashi, Fumiyasu Matsubayashi, Takeo Hashimoto, Akihiro Haga, Kanabu Nawa, Tomoharu Sato, Takuyo Kozuka, and Masahiko Oguchi
  • 学会等名: 第112回日本医学物理学会学術大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-09-08