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次世代の体幹部定位放射線治療を実現する動体追跡回転照射の基盤技術開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H04115
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 医学物理学・放射線技術学
研究機関北海道大学

研究代表者

宮本 直樹  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00552879)

研究分担者 鬼丸 力也  北海道大学, 医学研究院, 准教授 (80374461)
富岡 智  北海道大学, 工学研究院, 教授 (40237110)
鈴木 隆介  北海道大学, 大学病院, 助教 (00400052)
前田 憲一郎  北海道大学, 大学病院, 特任助教 (20790827)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワード動体追跡放射線治療 / 呼吸性移動対策 / 回転照射 / 体幹部定位照射 / 体内マーカ / 医学物理 / 動体追跡回転照射 / 体幹部定位
研究成果の概要

本研究では、次世代の体幹部定位放射線治療技術として、動体追跡回転照射の基盤技術の研究開発を実施した。動体追跡回転照射に見込まれる治療時間を体内マーカの軌跡ログデータから評価し、安定した呼吸性運動の場合においては現行の固定多門型の動体追跡治療と比較して治療時間を低減できることがわかった。また、実際の治療装置を用いた動体追跡回転照射による線量分布をフィルムにより評価し、臨床的に許容できる線量分布が得られることを確認した。電離箱線量計による評価では、計画値と実測値の線量誤差は3%以内であり、一連の評価から、提案する動体追跡回転照射の有用性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の推進により、治療時間短縮と高精度な呼吸性移動対策を両立できる新しい体幹部定位放射線治療の基盤技術として、X線透視画像に混入する治療放射線の散乱線の除去や、一方向X線透視による腫瘍位置推定など、考案した新しいアイデアをもとにして、治療技術の実現性と有効性を確認することができた。また、今後も拡大することが予想される体幹部定位放射線治療において、患者にとって負担の少ない、かつ適切で安全な治療を提供できるようにすることにつながり、結果として、QOL(Quality Of Life) の向上に寄与できるものと思われるため、社会的意義も大きいと考えられる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Dynamic gating window technique for the reduction of dosimetric error in respiratory-gated spot-scanning particle therapy: An initial phantom study using patient tumor trajectory data2020

    • 著者名/発表者名
      Naoki Miyamoto, Kouhei Yokokawa, Seishin Takao, Taeko Matsuura, Sodai Tanaka, Shinichi Shimizu, Hiroki Shirato, Kikuo Umegaki
    • 雑誌名

      Journal of Applied Clinical Medical Physics

      巻: 1 号: 4 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1002/acm2.12832

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantitative evaluation of image recognition performance of fiducial markers in real-time tumor-tracking radiation therapy2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Miyamoto, Kenichiro Maeda, Daisuke Abo, Ryo Morita, Seishin Takao, Taeko Matsuura, Norio Katoh, Kikuo Umegaki, Shinichi Shimizu, Hiroki Shirato
    • 雑誌名

      Physica Medica

      巻: 65 ページ: 33-39

    • DOI

      10.1016/j.ejmp.2019.08.004

    • NAID

      120006890334

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Image processing for removing contamination of scattered treatment beam to kV X-ray image in real-time tumor-tracking radiotherapy system2019

    • 著者名/発表者名
      Shin Nakashima, Naoki Miyamoto, Sodai Tanaka, Masaya Tamura, Ryusuke Suzuki
    • 学会等名
      第118回医学物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A method for generating real-time X-ray images by utilizing 4D digital phantom2019

    • 著者名/発表者名
      Kousei Hamamuki, Naoki Miyamoto, Sodai Tanaka, Masaya Tamura, Ryusuke Suzuki
    • 学会等名
      第118回医学物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Clinical feasibility evaluation of real-time tumor-tracking volumetric modulated arc therapy (RT-VMAT)2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Miyamoto, Ryusuke Suzuki, Sodai Tanaka, Masaya Tamura, Satoshi Tomioka, Hiroshi Taguchi, Norio Katoh, Rikiya Onimaru, Shinichi Shimizu, Hiroki Shirato
    • 学会等名
      AAPM Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Real-time volumetric image generation with CT image deformation driven by displacement of internal fiducial markers2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki Miyamoto, Naoki Matsumoto, Ryusuke Suzuki, Seishin Takao, Taeko Matsuura, Takaaki Fujii, Shusuke Hirayama, Satoshi Tomioka, Shinichi Shimizu, Kikuo Umegaki, Hiroki Shirato
    • 学会等名
      2018 AAPM Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A robust tracking algorithm for implanted markers of fluoroscopic images in a real-time tumor-tracking system2018

    • 著者名/発表者名
      Koichi Miyazaki, Yusuke Fujii, Toru Umekawa, Takahiro Yamada, Takaaki Fujii, Naoki Miyamoto
    • 学会等名
      2018 AAPM Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A study on the influence of changing the motion recognition rate on the dose accuracy of spot-scanning proton therapy2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro Sodeta, Taeko Matsuura, Seishin Takao, Shusuke Hirayama, Takahiro Kanehira, Naoki Miyamoto, Kentaro Nishioka, Norio Kato, Kikuo Umegaki, Hiroki Shirato
    • 学会等名
      2018 AAPM Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of deformation vector field from the internal fiducial markers in lung2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki Matsumoto, Naoki Miyamoto, Ayano Makinaga, Ryusuke Suzuki
    • 学会等名
      第115回医学物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Marker recognition algorithm based on image similarity using pixel value histogram in real-time tumor-tracking radiotherapy system2018

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Matsuyama, Naoki Miyamoto, Ayano Makinaga, Ryusuke Suzuki
    • 学会等名
      第115回医学物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A study of quality evaluation in treatment plan of intensity modulated radiation therapy using the gradient measurement tool2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Izuka, Naoki Miyamoto, Ayano Makinaga, Ryusuke Suzuki
    • 学会等名
      第115回医学物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Surface imaging and internal imaging what are they worth2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki Miyamoto
    • 学会等名
      4D Treatment Workshop for Particle Therapy
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evaluation of dosimetric error with utilizing respiratory motion modeling aimed for beam angle optimization in proton beam therapy2017

    • 著者名/発表者名
      Haruo Nakagawa, Naoki Miyamoto, Shusuke Hirayama, Hideaki Ueda, Kohei Yokokawa, Kikuo Umegaki
    • 学会等名
      第114回医学物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Yohei Arai, Hideaki Ueda, Haruo Nakagawa, Naoki Miyamoto, Kikuo Umegaki, Target tumor localization algorithm using multiple fiducial markers for Real-time Tumor-tracking Radiation Therapy2017

    • 著者名/発表者名
      Yohei Arai, Naoki Miyamoto, Hideaki Ueda, Kohei Yokokawa, Kikuo Umegaki
    • 学会等名
      第114回医学物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of measurement accuracy of novel monoscopic X-ray imaging technique for three-dimensional target localization using multiple internal fiducial markers2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Miyamoto, Ryusuke Suzuki, Seishin Takao, Taeko Matsuura, Shusuke Hirayama, Takaaki Fujii, Satoshi Tomioka, Shinichi Shimizu, Kikuo Umegaki, Hiroki Shirato
    • 学会等名
      第114回医学物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Monoscopic X-ray imaging for real-time three-dimensional target localization using multiple internal fiducial markers2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Miyamoto, Ryusuke Suzuki, Seishin Takao, Taeko Matsuura, Takaaki Fujii, Yusuke Hirayama, Hidenori Koyano, Shinichi Shimizu, Kikuo Umegaki and Hiroki Shirato
    • 学会等名
      2017 AAPM Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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