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リアルタイム画像誘導追尾放射線治療のための新X線動態断層撮影システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H04117
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
研究機関東北大学

研究代表者

本間 経康  東北大学, 医学系研究科, 教授 (30282023)

研究分担者 高井 良尋  一般財団法人脳神経疾患研究所, 南東北BNCT研究センター, センター長 (50107653)
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
14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
2019年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
キーワード放射線治療 / 画像誘導 / 追尾照射 / 放射線
研究成果の概要

放射線治療において、肺腫瘍などの移動や変形等を伴う対象動態を追跡し、それを追尾して連続照射する技術によりduty cycle増大、局所制御率向上と副作用低減の実現が期待されている。本研究では、腫瘍動態を追跡するための画像計測法を開発し、その有効性を検証した。とくに、X線透視による実時間性と、断層撮影による軟部組織描出能を両立させた、新しい確率的部分断層再構成法を提案した。これにより腫瘍動態追尾照射の実現に向けた有望な画像計測法を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発した、新しい確率的部分断層再構成法は、x線透視による実時間性と、断層像の軟部組織描出能を両立させた画期的画像計測法である。これにより、照射中の腫瘍移動や変形を実時間で撮像することが可能になる。また、これまで開発してきた腫瘍移動予測法との組み合わせにより、腫瘍動態予測型の追尾照射を実現することで治療効果増大と副作用低減、さらには治療時間の劇的な低減を可能になる。これにより、患者ならびに術者の負担軽減をも実現する効果的な放射線治療への道を拓く成果である。

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

    (33件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件) 図書 (2件) 産業財産権 (3件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] チェコ工科大学プラハ校(チェコ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] チェコ工科大学プラハ校(チェコ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] チェコ工科大学プラハ校(チェコ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 肺がん放射線治療のための隠れマルコフモデルを用いたX線動画像中の物体輝度抽出2020

    • 著者名/発表者名
      新藤 雅大, 市地 慶, 本間 経康, 張 曉勇, 奥田 隼梧, 杉田 典大, 八巻 俊輔, 髙井 良尋, 吉澤 誠
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 140 号: 1 ページ: 49-60

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.140.49

    • NAID

      130007779196

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2020-01-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Learning Entropy as a Learning-Based Information Concept2019

    • 著者名/発表者名
      Bukovsky Ivo、Kinsner Witold、Homma Noriyasu
    • 雑誌名

      Entropy

      巻: 21 号: 2 ページ: 166-166

    • DOI

      10.3390/e21020166

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] A method to measure slice sensitivity profiles of CT images under low-contrast and high-noise conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Goto Mitsunori、Tominaga Chiaki、Taura Masaaki、Azumi Hiroki、Sato Kazuhiro、Homma Noriyasu、Mori Issei
    • 雑誌名

      Physica Medica

      巻: 60 ページ: 100-110

    • DOI

      10.1016/j.ejmp.2019.03.010

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tilted-wire method for measuring resolution properties of CT images under extremely low-contrast and high-noise conditions.2018

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Tominaga, Hiroki Azumi, Mitsunori Goto, Masaaki Taura, Noriyasu Homma, and Issei Mori
    • 雑誌名

      Radiol Phys Technol

      巻: - 号: 2 ページ: 125-137

    • DOI

      10.1007/s12194-018-0443-8

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A key-point based real-time tracking of lung tumor in X-ray image sequence by using difference of Gaussians filtering and optical flow2018

    • 著者名/発表者名
      Kei Ichiji, Yusuke Yoshida, Noriyasu Homma, Xiaoyong Zhang, Ivo Bukovsky, Yoshihiro Takai, Makoto Yoshizawa
    • 雑誌名

      Phys Med Biol

      巻: 63 号: 18 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1088/1361-6560/aada71

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Dosimetric evaluation of MLC-based dynamic tumor tracking radiotherapy using digital phantom: Desired setup margin for tracking radiotherapy2018

    • 著者名/発表者名
      Kadoya Noriyuki、Ichiji Kei、Uchida Tomoya、Nakajima Yujiro、Ikeda Ryutaro、Uozumi Yosuke、Zhang Xiaoyong、Bukovsky Ivo、Yamamoto Takaya、Takeda Ken、Takai Yoshihiro、Jingu Keiichi、Homma Noriyasu
    • 雑誌名

      Medical Dosimetry

      巻: 43 号: 1 ページ: 74-81

    • DOI

      10.1016/j.meddos.2017.08.005

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Potential improvements of lung and prostate MLC tracking investigated by treatment simulations2018

    • 著者名/発表者名
      62.Jakob Toftegaard, Paul Keall, Ricky O'Brien, Dan Ruan, Floris Ernst, Noriyasu Homma, Kei Ichiji, Per Poulsen
    • 雑誌名

      Medical Physics

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] A feasibility study on predicting synthetic dual-energy X-ray fluoroscopic images using deep convolutional neural network2020

    • 著者名/発表者名
      Jiaoyang Wang, Kei Ichiji, Noriyasu Homma
    • 学会等名
      The 2nd Conference on Biological Imaging and Medical AI
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] CIは医学と相性が良い?2019

    • 著者名/発表者名
      本間経康
    • 学会等名
      第16回Computational Intelligence研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 4次元CT補間に基づく隠れマルコフモデルを用いたX線動画像中の腫瘍像描出能向上2019

    • 著者名/発表者名
      奥田隼梧,市地慶,本間経康,張曉勇, 吉澤誠
    • 学会等名
      計測自動制御学会東北支部55 周年記念学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習を用いたSingle-Energy X線透視像からのDual-Energy X線透視像合成2019

    • 著者名/発表者名
      王 驕洋,市地 慶,本間 経康
    • 学会等名
      計測自動制御学会東北支部55 周年記念学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A realistic simulation method for time-variant dosimetric impact by baseline drift of moving tumor during radiation therapy2019

    • 著者名/発表者名
      Masaki Hara, Kei Ichiji, Noriyasu Homma
    • 学会等名
      Tohoku University Thematic Forum for Creativity "Cancer" - from Biology to Acceptance -
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of deep learning based image transformation techniques for advanced radiation therapy2019

    • 著者名/発表者名
      Jiaoyang Wang, Masaki Sato, Kei Ichiji, Noriyasu Homma
    • 学会等名
      Tohoku University Thematic Forum for Creativity "Cancer" - from Biology to Acceptance -
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 隠れマルコフモデルを用いたX線動画像からの腫瘍像抽出法の先験情報導入による性能向上の試み2019

    • 著者名/発表者名
      奥田隼梧,市地慶,本間経康,張曉勇, 吉澤誠
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習とマルチモダリティの可能性2019

    • 著者名/発表者名
      本間経康
    • 学会等名
      第9回東北放射線医療技術学術大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Probabilistic Decomposition of X-ray Image Sequence to Extract Obscure Target Objects for Monitoring Intrafractional Organ Motion2018

    • 著者名/発表者名
      M Shindo, K Ichiji, N Homma, X Zhang, Y Takai, M Yoshizawa
    • 学会等名
      AAPM Annual meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マーカレス腫瘍追跡のための隠れマルコフモデルを用いたX線動画像からの物体輝度抽出2018

    • 著者名/発表者名
      新藤雅大,市地慶,本間経康,張曉勇, 杉田典大,八巻俊輔,髙井良尋,吉澤誠
    • 学会等名
      FAN 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 呼吸性移動対策のための肺腫瘍位置の時系列成分分離に基づく予測2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤雄介, 市地慶, 新藤雅大, 張暁勇, 角谷倫之,小山内実, 高井良尋, 本間経康
    • 学会等名
      日本放射線技術学会第46回秋季学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Tumor tracking by integrating multiple sensing results for radiation therapy2018

    • 著者名/発表者名
      W. Wu, K. Ichiji, X. Zhang, I. Bukovsky, M. Osanai, Y. Takai, N. Homma
    • 学会等名
      SICEシステム・情報部門学術講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 海外企業との産学連携 For healthy life expectancy extension2018

    • 著者名/発表者名
      本間 経康
    • 学会等名
      第5回東北大学スマート・エイジング学際重点研究センターシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マーカレス追尾照射に必要な数理技術2017

    • 著者名/発表者名
      本間経康, 髙井良尋, 張曉勇, 市地慶, 魚住洋佑, 酒井正夫, 吉澤誠
    • 学会等名
      第113回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 肺がん放射線治療のためX線動画像中の標的腫瘍のアフィン変換に基づく追跡法2017

    • 著者名/発表者名
      齊藤望, 市地慶, 張曉勇, 本間経康, 新藤雅大, 髙井良尋, 吉澤誠
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] マーカレス腫瘍追跡のためのX線動画像の物体輝度の重畳状態を考慮した動体抽出の検討2017

    • 著者名/発表者名
      新藤雅大, 市地慶, 張曉勇, 本間経康, 齊藤望, 髙井良尋, 吉澤誠
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 放射線治療のためのX線動画中の腫瘍のアフィン変形を考慮したマーカレス腫瘍追跡法2017

    • 著者名/発表者名
      齊藤望, 市地慶, 張曉勇, 本間経康, 新藤雅大, 髙井良尋, 吉澤誠
    • 学会等名
      第51回日本生体医工学会東北支部大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 腫瘍のマーカレス追跡性能向上のためのX線動画像の物体の重畳状態を考慮した移動体輝度抽出2017

    • 著者名/発表者名
      新藤雅大, 市地慶, 張曉勇, 本間経康, 齊藤望, 髙井良尋, 吉澤誠
    • 学会等名
      第51回日本生体医工学会東北支部大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] 放射線治療AIと外科治療AI、II-Chapter7(本間経康)2020

    • 著者名/発表者名
      藤田 広志、有村 秀孝、諸岡 健一
    • 総ページ数
      250
    • 出版者
      オーム社
    • ISBN
      9784274225475
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] Entropy Measures for Data Analysis: Theory, Algorithms and Applications2019

    • 著者名/発表者名
      Karsten Keller
    • 総ページ数
      250
    • 出版者
      MDPI
    • ISBN
      9783039280339
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラム2018

    • 発明者名
      本間経康、市地慶、新藤雅大、杉田典大、吉澤誠、高井良尋
    • 権利者名
      東北大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-088462
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 特許2017

    • 発明者名
      本間、酒井、市地、澁澤、張、阿部、杉田、吉澤、高井
    • 権利者名
      本間、酒井、市地、澁澤、張、阿部、杉田、吉澤、高井
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 取得年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] United Stats Patent2017

    • 発明者名
      N. Homma, et. al
    • 権利者名
      N. Homma, et. al
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 取得年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-12-27  

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