治療室内CT画像に基づく適応放射線治療の確立

• 研究課題/領域番号: 16K10406
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 放射線科学
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 西村 恭昌 近畿大学, 医学部, 教授 (00218207)
• 研究分担者: 石川 一樹 近畿大学, 医学部, 講師 (10511016) ; 門前 一 近畿大学, 医学部, 准教授 (10611593) ; 建部 仁志 近畿大学, 大学病院, 助教 (40642898) ; 稲田 正浩 近畿大学, 大学病院, 助教 (40738415)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 適応放射線治療 / 頭頸部癌 / 治療計画 / 人工知能 / 治療室内CT / 非剛体変形 / IMRT / 高精度放射線治療 / 画像誘導放射線治療 / 強度変調放射線治療

研究成果の概要

適応放射線治療の介入時期を明らかにするため、治療室内CT(CBCT)を用いた前向き臨床試験を行った。5週間の間に耳下腺の体積減少が見られた。標的体積も体積減少をみとめたが、線量低下はなかった。脊髄・脳幹の最大線量は2週目から約1割程度で5%以上の増加がみられ、再治療計画が必要と考えられた。人工知能を利用したknowledge-based planning (KBP)は、再治療計画の迅速化に有効である。前立腺癌および頭頸部癌に対して、KBPの治療計画と実際に照射された治療計画との比較を行った。いずれの検討でも、KBPで作成したプランは、実臨床で用いられた治療計画と同等あるいは優れていた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高精度放射線治療の一つである強度変調放射線治療では、標的体積の形状に沿った線量分布を作成できる。しかしながら、治療期間中の腫瘍縮小や体重減少で生じる腫瘍やリスク臓器の輪郭変化に対しては、再治療計画が必要となる。これが適応放射線治療(ART)である。治療室内で得られるCT画像を用いた本研究によって、2週目以降10%を越える症例で脊髄や耳下腺などに有意な線量増加を来たし、再治療計画が必要となることが明らかになった。また人工知能を利用したknowledge-based planning (KBP)が臨床的に使用可能であることを示し、再治療計画を正確に早く行えるARTの実用化への道を開いた。

研究成果

• [雑誌論文] Dose-volume histogram analysis and clinical evaluation of knowledge-based plans with manual objective constraints for pharyngeal cancer (2020)
  • 著者名/発表者名: Uehara T, Monzen H, Tamura M, Ishikawa K, Doi H, Nishimura Y.
  • 雑誌名: J Radiat Res 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variations of the dose distribution between CT- and CBCT-based plans for oropharyngeal cancer. (2019)
  • 著者名/発表者名: Otsuka M, Monzen H, Ishikawa K, Doi H, Matsumoto K, Tamura M, Nishimura Y.
  • 雑誌名: In Vivo. 巻: 33 号: 4 ページ: 1271-1277
  • DOI: 10.21873/invivo.11599
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Registration accuracy with the low dose kilovoltage cone-beam CT: A phantom study (2019)
  • 著者名/発表者名: Takei Yoshiki、Monzen Hajime、Matsumoto Kenji、Hanaoka Kohei、Tamura Mikoto、Nishimura Yasumasa
  • 雑誌名: BJR|Open 巻: 1 号: 1 ページ: 20190028-20190028
  • DOI: 10.1259/bjro.20190028
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two-step Intensity-modulated Radiation Therapy for Oropharyngeal Cancer: Initial Clinical Experience and Validation of Clinical Staging (2018)
  • 著者名/発表者名: Tatebe H, Doi H, Ishikawa K, Kawakami H, Yokokawa M, Nakamatsu K, Kanamori S, Shibata T, Kitano M, Nishimura Y.
  • 雑誌名: Anticancer Research 巻: 38 号: 2 ページ: 979-986
  • DOI: 10.21873/anticanres.12312
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mininizing dose variation from the interplay effect in stereotactic radiation therapy using volumetric mudulated arc therapy for lung cancer. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kubo K, Monzen H, Tamura M, Hirata M, Ishii K, Okada W, Nakahara R, Kishimoto S, Kawamorita R, Nishimura Y.
  • 雑誌名: J Appl Clin Med Phys 巻: 19 号: 2 ページ: 121-127
  • DOI: 10.1002/acm2.12264
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tumor hypoxia detected by 18F-fluoromisonidazole positron emission tomography (FMISO PET) as a prognostic indicator of radiotherapy (RT). (2018)
  • 著者名/発表者名: Tachibana I , Nishimura Y, Hanaoka K, Inada M, Fukuda K, Tatebe H, Ishikawa K, Nakamatsu K, Kanamori S, Hosono M.
  • 雑誌名: Anticancer Res 巻: 38 号: 3 ページ: 1775-1781
  • DOI: 10.21873/anticanres.12415
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of the Lok-bar for High-precision Radiotherapy with Tomotherapy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Monzen H, Tamura M, Kubo K, Matsumoto K, Hanaoka K, Okumura M, Nishimura Y.
  • 雑誌名: Anticancer Res. 巻: 38 号: 5 ページ: 2733-2738
  • DOI: 10.21873/anticanres.12515
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reduction of potential risk for skin toxicity in megavoltage radiotherapy using a novel rigid couch. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tamura M, Monzen H, Matsumoto K, Okumura M, Doi H, Nishimura Y.
  • 雑誌名: in vivo 巻: 32 号: 3 ページ: 531-536
  • DOI: 10.21873/invivo.11271
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical performance of a commercial knowledge-based VMAT planning for prostate cancer. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tamura M, Monzen H, Matsumoto K, Kubo K, Otsuka M, Inada M, Doi H, Ishikawa K, Nakamatsu K, Sumida I, Mizuno H, Yoon DK, Nishimura Y.
  • 雑誌名: Radiat Oncol. 巻: 13 号: 1 ページ: 163-163
  • DOI: 10.1186/s13014-018-1114-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of a novel low-radiation-absorbent lok-bar to reduce X-ray scattering and absorption in RapidArc® treatment planning and dose delivery. (2017)
  • 著者名/発表者名: Monzen H, Kubo K, Tamura M, Hayakawa M, Nishimura Y.
  • 雑誌名: J Appl Clin Med Phys 巻: 18(3) 号: 3 ページ: 44-51
  • DOI: 10.1002/acm2.12066
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Measurement of absorption dose outside irradiation field in IMRT. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Monzen H, Hanaoka K, Nishimura Y.
  • 雑誌名: Radiation Protection Dosimetry 巻: 176 号: 4 ページ: 425-433
  • DOI: 10.1093/rpd/ncx027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dosimetric comparison of RapidPlan and manually optimized plans in volumetric modulated arc therapy for prostate cancer. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kubo K, Monzen H, Ishii K, Tamura M, Kawamorita R, Sumida I, Mizuno H, Nishimura Y.
  • 雑誌名: Phys Med 巻: 44 ページ: 199-204
  • DOI: 10.1016/j.ejmp.2017.06.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinical outcomes of IMRT planned with or without PET/CT simulation for patients with pharyngeal cancers (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuura T, Nishimura Y, Nakamatsu K, Kanamori S, Ishikawa K, Tachibana I, Hosono M, Shibata T.
  • 雑誌名: Int J Clin Oncol 巻: 22 号: 1 ページ: 52-58
  • DOI: 10.1007/s10147-016-1034-5
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Dose-volume histogram analysis and clinical evaluation of knowledge-based plan with manual objective constraints for pharyngeal cancer. (2019)
  • 著者名/発表者名: Uehara T, Monzen H, Tamura M, Ishikawa K, Doi H, Nishimura Y.
  • 学会等名: the 61st Annual Meeting of the American Society for Radiation Oncology
  • 国際学会
• [学会発表] 放射線治療における時間と空間 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村恭昌
  • 学会等名: 第31回日本放射線腫瘍学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] Adaptive two-step intensity modulated radiation therapy (IMRT) for oropharyngeal cancer. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Y.
  • 学会等名: the 1st ESTRO meets Asia
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A phase II study of two-step intensity modulated radiation therapy (IMRT) with chemotherapy for loco-regionally advanced nasopharyngeal cancer (NPC) (JCOG1015). (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Y, Kodaira T, Ito Y, Tsuchiya K, Murakami Y, Saitoh J, Akimoto T, Nakata K, Yoshimura M, Teshima T, Toshiyasu T, Ota Y, Ishikawa K, Shimizu H, Minemura T, Ishikura S, Shibata T, Nakamura K, Shibata T, Hiraoka M.
  • 学会等名: the 60th Annual Meeting of the American Society for Radiation Oncology
  • 国際学会
• [学会発表] 頭頸部腫瘍のAdaptive Radiation Therapy (2018)
  • 著者名/発表者名: 石川一樹、西村恭昌、田村命、大塚正和
  • 学会等名: 第31回日本放射線腫瘍学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] Application of knowledge-based VMAT treatment planning for prostate cancer to clinical delivery. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tamura M, Monzen H, Matsumoto K, Kubo K, Otsuka M, Okumura M, Nishimura Y.
  • 学会等名: 第115回 日本医学物理学会学術大会.
• [学会発表] Effect of cleaned-up Rapidplan model to plan quality for volumetric modulated arc therapy in prostate cancer. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tamura M, Monzen H, Matsumoto K, Otsuka M, Kubo K, Uehara T, Inada M, Doi H, Ishikawa K, Nakamatsu K, Nishimura Y.
  • 学会等名: the 18th Asia-Oceania Congress of Medical Physics.
  • 国際学会
• [学会発表] Clinical comparison between Rapidplan and manual optimized plans in VMAT for OPC (2018)
  • 著者名/発表者名: Uehara T, Monzen H, Tamura M, Ishikawa K, Nishimura Y
  • 学会等名: the 18th Asia-Oceania Congress of Medical Physics.
  • 国際学会
• [学会発表] Anatomical and dosimetric changes during IMRT for oropharyngeal cancer detected by weekly cone-beam CT with deformable image registration. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa K, Inada M, Fukuda K, Tatebe H, Nakamatsu K, Kanamori S, Nsihimura Y.
  • 学会等名: The 5th Japan-Taiwan Radiation Oncology Symposium
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸）
  • 年月日: 2017-05-20
  • 国際学会
• [学会発表] Two-step法IMRTを用いた上咽頭癌における咽頭収縮筋の輪郭入力と有害事象の関係 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石川一樹、稲田正浩、福田浩平、建部仁志、中松清志、金森修一、西村恭昌
  • 学会等名: 第30回高精度放射線外部照射部会学術大会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県・仙台）
  • 年月日: 2017-03-18
• [学会発表] Anatomic and dosimetric changes during IMRT for oropharyngeal cancer detected by weekly cone-beam CT with deformable image registration. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa K, Inada M, Hukuda K, Tatebe H, Nakamatsu K, Kanamori S, Nishimura Y.
  • 学会等名: the 5th Japan-Taiwan Radiation Oncology Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Anatomical and dosimetric changes during IMRT for oropharyngeal cancer detected by weekly cone-beam CT with deformable registration. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa K, Inada M, Fukuda K, Tatebe H, Nakamatsu K, Kanamori S, Nishimura Y.
  • 学会等名: the 59th Annual Meeting of the American Society for Radiation Oncology
  • 国際学会
• [学会発表] No pain, no gain. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Y
  • 学会等名: the 5th Japan-Taiwan Radiation Oncology Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dosimetric comparison of RapidPlan and manually optimized plans in volumetric modulated arc therapy for prostate cancer (2016)
  • 著者名/発表者名: Kubo K, Monzen H, Tamura M, Ishii K, Ogino R, Kawamorita R, Okada W, Nakahara R, Kishimoto S, Imai K, Nakajima T, Nishimura Y.
  • 学会等名: International Conference on Medical Physics 2016
  • 発表場所: バンコク、タイ
  • 年月日: 2016-12-09
  • 国際学会
• [学会発表] Pharyngeal Constrictor Muscle (PCM) Sparing and Dysphagia Toxicity in the Treatment of Intensity Modulated Radiation Therapy for Nasopharyngeal Cancer (NPC). (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa K, Inada M, Fukuda K, Tatebe H, Nakamatsu K, Kanamori S, Nsihimura Y.
  • 学会等名: the 58th Annual Meeting of the American Society for Radiation Oncology
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2016-09-25
  • 国際学会
• [学会発表] Role of PET/CT images in high precision radiation therapy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Y
  • 学会等名: the 4th Taiwan-Japan Radiation Oncology Symposium
  • 発表場所: 台北、台湾
  • 年月日: 2016-06-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 近畿大学医学部放射線医学教室・放射線腫瘍学部門
  • URL: https://www.med.kindai.ac.jp/radio/
• [備考] 近畿大学医学部 放射線医学教室 放射線腫瘍学部門
  • URL: https://www.med.kindai.ac.jp/radio/index.html
• [備考] 近畿大学医学部 放射線医学教室 放射線腫瘍学部門
  • URL: http://www.med.kindai.ac.jp/radio/index.html