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Development of High-Accuracy Tumor Tracking Systems for Next-Generation Radiation Therapy Technology

研究課題

研究課題/領域番号 17K17582
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 医学物理学・放射線技術学
生命・健康・医療情報学
研究機関仙台高等専門学校

研究代表者

張 暁勇  仙台高等専門学校, 総合工学科, 助教 (90722752)

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
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード画像誘導放射線治療 / マーカレス追尾照射 / Radiation therapy / Tumor tracking / Hidden Markov model / IGRT / Radiographic imaging / Radiation Therapy / Markerless Tracking / Radiographic Imaging
研究成果の概要

本研究の目的は動体追尾放射線治療の照射の精度向上するために,照射中に腫瘍の位置,形状などの追跡システムの開発である。本研究の提案手法では,輝度値を基本とする一般的手法よりも雑音に対して頑強なアルゴリズムを提案し,高精度と高速な腫瘍位置・輪郭の追跡手法を開発した。臨床データを用いた性能検証により,提案法は従来法よりも正確かつ高速な画像計測が可能であることを実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

放射線治療において,治療効果を高めつつ副作用を避けるためには,病巣周辺の健康な組織への照射を極力避け,腫瘍のみへの正確な照射が要求される。提案手法を用いて,実際に放射線治療を行っている際の腫瘍位置や形状などを自動的にリアルタイムに把握することは,正常組織障害の低減の同時に、放射線治療の精度を向上できると考えられる。

報告書

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

    (25件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 4件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [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] 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 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 乳がん病変検出のための深層学習を用いた計算機支援画像診断システム2018

    • 著者名/発表者名
      SUZUKI Shintaro、ZHANG Xiaoyong、HOMMA Noriyasu、ICHIJI Kei、TAKANE Yumi、YANAGAKI Satoru、KAWASUMI Yusuke、ISHIBASHI Tadashi、YOSHIZAWA Makoto
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 54 号: 8 ページ: 659-669

    • DOI

      10.9746/sicetr.54.659

    • NAID

      130007437725

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 最大リャプノフ指数推定に基づく呼吸性移動時系列の予測可能性の検討2017

    • 著者名/発表者名
      市地慶,本間経康,張暁勇,武田賢,高井良尋,杉田典大,吉澤誠
    • 雑誌名

      東北医学雑誌

      巻: 129 ページ: 47-47

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A Comparison Study of Deep Learning Techniques for Mass Detection in Mammograms2019

    • 著者名/発表者名
      K. Noro, Xiaoyong. Zhang, H. Takano, K. Ichiji, N. Homma
    • 学会等名
      2019 AAPM Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Risk Analysis of Bilateral Mammographic Density Differences for Breast Cancer: A Case-Control Study2019

    • 著者名/発表者名
      Jiaqi Chen, Xiaoyong Zhang, Tadashi Ishibashi, Yumi Takane, Satoru Yanagaki, Daisuke Shibuya, Kei Ichiji, Makoto Osanai, Noriyasu Homma
    • 学会等名
      第27回日本乳癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Deep Learning for Drowning Diagnosis using Post-mortem Lung CT Images2019

    • 著者名/発表者名
      本間経康, 佐藤亮太, 張暁勇, 今野拓也, Amber Qureshi, 市地慶, 臼井彰人, 川住祐介, 舟山眞人
    • 学会等名
      SICE システム・情報部門 知能工学部会 第47回知能システムシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [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] Classification of Masses in Mammogram: A Comparison Study of State-of-the-Art Deep Learning Technologies2018

    • 著者名/発表者名
      H. TAKANO, X. ZHANG, N. HOMMA, M. YOSHIZAWA
    • 学会等名
      The 60th AAPM annual meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 乳房X線画像における画像診断が難しい腫瘤に対する 深層学習を用いた良悪性鑑別の試み2018

    • 著者名/発表者名
      野呂恭平, 張暁勇, 高野寛己, 市地慶, 柳垣聡, 高根侑美, 石橋忠司, 本間経康
    • 学会等名
      第 14回コンピューテショナル・イリジェス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 乳房X線画像における良悪性鑑別が難しい腫瘤に対する深層学習の性能評価2018

    • 著者名/発表者名
      野呂恭平, 張暁勇, 高野寛己, 市地慶, 柳垣聡, 高根侑美, 石橋忠司, 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 実施状況報告書
  • [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
      The 60th AAPM annual meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 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
      第28回インテリジェント・システム・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [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
      計測自動制御学会システム・情報部門 学術講演会(SSI2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [学会発表] Computer-Aided Diagnosis of Micro-Calcication Clusters in Mammograms Using an Adaptive Gaussian Mixture Model2018

    • 著者名/発表者名
      Zhang ZHANG, Xiaoyong ZHANG, Kei ICHIJI, Makoto OSANAI, Noriyasu HOMMA
    • 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(SSI2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Classification of Mammographic Masses by Deep Learning2017

    • 著者名/発表者名
      Xiaoyong Zhang, Takuya Sasaki, Shintaro Suzuki, Yumi Takane, Yusuke Kawasumi, Tadashi Ishibashi, Noriyasu Homma, Makoto Yoshizawa
    • 学会等名
      SICE Annual Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deep Convolutional Neural Networkの転移学習による乳房X線画像上の腫瘤検出2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木真太郎, 張暁勇, 本間経康, 吉澤誠
    • 学会等名
      計測自動制御学会東北支部第307回研究集会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 乳がん病変検出のための深層学習を用いた計算機支援画像診断システム2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木真太郎, 張曉勇、本間経康, 市地慶, 魚住洋佑, 高根侑美, 柳垣聡, 川住祐介, 石橋忠司, 吉澤誠
    • 学会等名
      第11回コンピューテーショナル・インテリジェンス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 深層学習による乳房X線画像上の腫瘤鑑別2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木真太郎, 張曉勇, 佐々木拓也, 本間経康, 市地慶, 魚住洋佑, 高根侑美, 柳垣聡, 川住祐介, 石橋忠司, 吉澤誠
    • 学会等名
      第11回コンピューテーショナル・インテリジェンス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Classification of Benign and Malignant Masses in Mammogram by Using Deep Convolutional Neural Network2017

    • 著者名/発表者名
      高野寛己,張曉勇,本間経康,吉澤誠
    • 学会等名
      平成29年度電気関係学会東北支部大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 乳がん病変検出のための深層学習を用いた計算機支援画像診断システム2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木真太郎,張曉勇,高根侑美,川住祐介,石橋忠司,本間経康,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 実施状況報告書
  • [学会発表] データ拡張を用いたDCNNによる乳房X線画像上の腫瘤鑑別性能向上2017

    • 著者名/発表者名
      高野寛己,張曉勇,本間経康,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 実施状況報告書
  • [産業財産権] Image processing device, image processing method, and non-transitory computer-readable recording medium having stored therein image processing program2017

    • 発明者名
      本間経康、酒井正夫、市地慶、渋澤直樹、張暁勇、その他
    • 権利者名
      東北大学、弘前大学
    • 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: 2021-02-19  

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