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微小空間画像による極低侵襲・マーカーレス実時間画像誘導放射線治療技法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H02758
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分52040:放射線科学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

清水 伸一  北海道大学, 医学研究院, 教授 (50463724)

研究分担者 宮本 直樹  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00552879)
高尾 聖心  北海道大学, 大学病院, 助教 (10614216)
梅垣 菊男  北海道大学, 工学研究院, 特任教授 (40643193)
橋本 孝之  北海道大学, 医学研究院, 准教授 (60400678)
木下 留美子  北海道大学, 大学病院, 助教 (70507582)
吉村 高明  北海道大学, 保健科学研究院, 助教 (70807742)
西岡 健太郎  北海道大学, 医学研究院, 助教 (80463743)
加藤 徳雄  北海道大学, 医学研究院, 准教授 (80572495)
田口 大志  北海道大学, 大学病院, 助教 (90374454)
松浦 妙子  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90590266)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2020年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード医学物理(学) / 医学物理(学)
研究成果の概要

動体追跡放射線治療は、体内特徴点情報をX線透視画像によって得ているため(1)治療用放射線とは別のX線被ばくが生じる (2) 特徴点として金マーカ等の挿入が必要となる、等が問題となる。情報取得のためにX線透視する領域を極限まで微小とする、X線透視を用いずMRI技術で体内情報を得て用いる、などX線被ばくの低減もしくは排除を目標とした。動体追跡のため必要な体内情報をリアルタイムで取得するにはX線が未だ最適であるが、その範囲を限局する手法が本研究で模索された。また治療準備に際してX線を用いず、MRI画像データで臓器位置を描出する試みに成功し、今後の研究の推進に期待が持たれた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では実時間画像誘導陽子線治療データを用いることにより、治療中透視画像動画から、特徴点近傍のみを抽出した画像を作成し、この画像を用いて治療放射線制御シミュレーションを行うソフトウェア環境を構築や、実質的にMRIを用いた前立腺の尿道を中心とした特徴点のデータ抽出、可視化を成果として発表するなど、より患者負担の少ない放射線治療の実現に向けて必要な基礎的理論を構築、実証を行った。
MRI画像を用いて放射線治療計画やゲーティング照射を行う海外製品が上市され始める中、日本国内企業との連携、国内製品への展開などを見据え、企業研究者と行った技術要素開発は社会的意義あるものであったと考える。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (53件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (10件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 5件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 14件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 15件、 招待講演 9件) 図書 (3件) 産業財産権 (3件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] University of Groningen/University Medical Center Utrecht(オランダ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Paul Scherrer Institute(スイス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] The University of Sydney(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] MD Anderson Cancer Center/Stanford University/Mayo Clinic(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Ecole Cantrale Paris(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Groningen/University Medical Center Utrecht(オランダ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Paul Scherrer Institute(スイス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] The University of Sydney(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] MDAnderson Cancer Center/Stanford University(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Ecole Centrale Paris(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Potential benefits of adaptive intensity-modulated proton therapy in nasopharyngeal carcinomas.2021

    • 著者名/発表者名
      Minatogawa H, Yasuda K, Dekura Y, Takao S, Matsuura T, Yoshimura T, Suzuki R, Yokota I, Fujima N, Onimaru R, Shimizu S, Aoyama H, Shirato H.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Clinical Medical Physics

      巻: 22 号: 1 ページ: 174-183

    • DOI

      10.1002/acm2.13128

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantitative analysis of treatments using real‐time image gated spot‐scanning with synchrotron‐based proton beam therapy system log data2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura Takaaki、Shimizu Shinichi、Hashimoto Takayuki、Nishioka Kentaro、Katoh Norio、Taguchi Hiroshi、Yasuda Koichi、Matsuura Taeko、Takao Seishin、Tamura Masaya、Tanaka Sodai、Ito Yoichi M.、Matsuo Yuto、Tamura Hiroshi、Horita Kenji、Umegaki Kikuo、Shirato Hiroki
    • 雑誌名

      Journal of Applied Clinical Medical Physics

      巻: 21 号: 12 ページ: 10-19

    • DOI

      10.1002/acm2.13029

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fast spot-scanning proton dose calculation method with uncertainty quantification using a three-dimensional convolutional neural network2020

    • 著者名/発表者名
      Nomura Yusuke、Wang Jeff、Shirato Hiroki、Shimizu Shinichi、Xing Lei
    • 雑誌名

      Physics in Medicine & Biology

      巻: 65 号: 21 ページ: 215007-215007

    • DOI

      10.1088/1361-6560/aba164

    • 関連する報告書
      2020 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] The impact of dose delivery time on biological effectiveness in proton irradiation with various biological parameters2020

    • 著者名/発表者名
      Kasamatsu Koki、Matsuura Taeko、Tanaka Sodai、Takao Seishin、Miyamoto Naoki、Nam Jin‐Min、Shirato Hiroki、Shimizu Shinichi、Umegaki Kikuo
    • 雑誌名

      Medical Physics

      巻: 47 号: 9 ページ: 4644-4655

    • DOI

      10.1002/mp.14381

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Use of 3-D Contrast-Enhanced Ultrasound to Evaluate Tumor Microvasculature After Nanoparticle-Mediated Modulation2020

    • 著者名/発表者名
      Kwon Jihun、Rajamahendiran Rajalekha M.、Virani Needa A.、Kunjachan Sijumon、Snay Erin、Harlacher Max、Myronakis Marios、Shimizu Shinichi、Shirato Hiroki、Czernuszewicz Tomasz J.、Gessner Ryan、Berbeco Ross
    • 雑誌名

      Ultrasound in Medicine & Biology

      巻: 46 号: 2 ページ: 369-376

    • DOI

      10.1016/j.ultrasmedbio.2019.09.019

    • 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] Difference in LET‐based biological doses between IMPT optimization techniques: Robust and PTV‐based optimizations2020

    • 著者名/発表者名
      Hirayama Shusuke、Matsuura Taeko、Yasuda Koichi、Takao Seishin、Fujii Takaaki、Miyamoto Naoki、Umegaki Kikuo、Shimizu Shinichi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Clinical Medical Physics

      巻: - 号: 4 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1002/acm2.12844

    • 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] Projection‐domain scatter correction for cone beam computed tomography using a residual convolutional neural network2019

    • 著者名/発表者名
      Nomura Yusuke、Xu Qiong、Shirato Hiroki、Shimizu Shinichi、Xing Lei
    • 雑誌名

      Medical Physics

      巻: 46 号: 7 ページ: 3142-3155

    • DOI

      10.1002/mp.13583

    • 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] Modified fast adaptive scatter kernel superposition (mfASKS) correction and its dosimetric impact on CBCT‐based proton therapy dose calculation2019

    • 著者名/発表者名
      Nomura Yusuke、Xu Qiong、Peng Hao、Takao Seishin、Shimizu Shinichi、Xing Lei、Shirato Hiroki
    • 雑誌名

      Medical Physics

      巻: 47 号: 1 ページ: 190-200

    • DOI

      10.1002/mp.13878

    • 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] Impact of organ motion on volumetric and dosimetric parameters in stomach lymphomas treated with intensity‐modulated radiotherapy2019

    • 著者名/発表者名
      Uchinami Yusuke、Suzuki Ryusuke、Katoh Norio、Taguchi Hiroshi、Yasuda Koichi、Miyamoto Naoki、Ito Yoichi M.、Shimizu Shinichi、Shirato Hiroki
    • 雑誌名

      Journal of Applied Clinical Medical Physics

      巻: 20 号: 8 ページ: 78-86

    • DOI

      10.1002/acm2.12681

    • 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
  • [雑誌論文] Lambda-Carrageenan Enhances the Effects of Radiation Therapy in Cancer Treatment by Suppressing Cancer Cell Invasion and Metastasis through Racgap1 Inhibition2019

    • 著者名/発表者名
      Wu Ping-Hsiu、Onodera Yasuhito、Recuenco Frances C.、Giaccia Amato J.、Le Quynh-Thu、Shimizu Shinichi、Shirato Hiroki、Nam Jin-Min
    • 雑誌名

      Cancers

      巻: 11 号: 8 ページ: 1192-1192

    • DOI

      10.3390/cancers11081192

    • 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] A Literature Review of Proton Beam Therapy for Prostate Cancer in Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Hoshina R M, Matsuura T, Umegaki K, Shimizu S
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Medicine

      巻: 8 号: 1 ページ: 48-48

    • DOI

      10.3390/jcm8010048

    • 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] Patterns of proton therapy use in pediatric cancer management in 2016: An international survey2019

    • 著者名/発表者名
      Journy N, Indelicato DJ, Withrow DR, Akimoto T, Alapetite C, Araya M, Chang A, Chang JH, Chon B, Confer ME, Demizu Y, Dendale R, Doyen J, Ermoian R, Gurtner K, Hill-Kayser C, Iwata H, Kim JY, Kwok Y,... Shimizu S...
    • 雑誌名

      Radiotherapy and Oncology

      巻: 132 ページ: 155-161

    • DOI

      10.1016/j.radonc.2018.10.022

    • 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] An analytical dose-averaged LET calculation algorithm considering the off-axis LET enhancement by secondary protons for spot-scanning proton therapy.2018

    • 著者名/発表者名
      Hirayama S, Matsuura T, Ueda H, Fujii Y, Fujii T, Takao S, Miyamoto N, Shimizu S, Fujimoto R, Umegaki K, Shirato H.
    • 雑誌名

      Med Phys.

      巻: 45 号: 7 ページ: 3404-3416

    • DOI

      10.1002/mp.12991

    • 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
  • [学会発表] アフターコロナ時代を見据えた医療負荷軽減に資する適応治療支援システムの開発2020

    • 著者名/発表者名
      清水 伸一
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会学術大会報文集
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Automatic bladder delineation on MR images using a convolution neural network for online image-guided radiotherapy2020

    • 著者名/発表者名
      西岡健太郎
    • 学会等名
      62nd American Society of Radiation Oncology
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Proton Beam Therapy for Patients with Intracranial Ependymoma under 3 Years Old: Initial Clinical Outcomes2020

    • 著者名/発表者名
      橋本 孝之
    • 学会等名
      The 19th International Symposium on Pediatric Neuro-Oncology
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualizing the prostatic urinary tract with post-urination MRI : Inter-operator contouring accuracy2020

    • 著者名/発表者名
      吉村 高明
    • 学会等名
      Proceedings of the Annual Meeting of JASTRO
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 陽子線治療の現在・これから2019

    • 著者名/発表者名
      清水 伸一
    • 学会等名
      第48回放射線による制癌シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Overview about clinical indications of moving targets-state of the art photon and proton treatment2019

    • 著者名/発表者名
      清水 伸一
    • 学会等名
      Visiting Professor Talk at Mayo Clinic
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高リスク前立に対する陽子線治療・現状と可能性2019

    • 著者名/発表者名
      清水 伸一
    • 学会等名
      日本泌尿器腫瘍学会第5回学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Quantitative analysis of treatment process flow using real-time-image gated-spot-scanning proton-beam delivery log system2019

    • 著者名/発表者名
      吉村 高明
    • 学会等名
      58th Annual Meeting for the Particle Therapy Co-operative Group (PTCOG)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Prospective data registration in proton beam therapy nation-wide evaluation trial (PROTON-NET) using unified treatment protocols with central and onsite monitoring2019

    • 著者名/発表者名
      清水 伸一
    • 学会等名
      Particle Therapy Co-Operative Group58(PTCOG)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Four-dimensional Radiation Oncology, Real-time-image Guided Radiation therapy2019

    • 著者名/発表者名
      清水 伸一
    • 学会等名
      The 6th GI-CoRE Summer School for Medical Physics 2019 and Hokkaido Summer Institute 2019 -Medical Physics School
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スポットスキャニング陽子線治療における照射中線量分布モニタリング技術の開発2018

    • 著者名/発表者名
      清水伸一
    • 学会等名
      第83回日本核医学会北日本地方会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ハイリスク前立腺がんに対する強度変調放射線治療・陽子線治療・現状と可能性2018

    • 著者名/発表者名
      清水 伸一
    • 学会等名
      第56回日本癌治療学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Clinical application of gated X-ray and particle beam therapy using real-time images2018

    • 著者名/発表者名
      清水 伸一
    • 学会等名
      The 6th Taiwan-Japan Radiation Oncology Symposium (TJROS)
    • 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] Four-dimensional Radiation Oncology, Real-time-image Guided Radiotherapy2018

    • 著者名/発表者名
      清水 伸一
    • 学会等名
      The 2nd GI-CoRE GSQ, GSB, & IGM JOINT SYMPOSIUM
    • 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] Analysis of Beam Delivery Times and Dose Rates for the Treatment of Mobile Tumors Using Real Time Image Gated Spot-Scanning Proton Beam Therapy2018

    • 著者名/発表者名
      清水 伸一
    • 学会等名
      ASTRO
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 実時間画像誘導技術と放射線治療2018

    • 著者名/発表者名
      清水 伸一
    • 学会等名
      第55回生態応用科学研究セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Four-year treatment experience and efficiency with real timeimagegated proton therapy (RGPT) and IGRT system2018

    • 著者名/発表者名
      清水 伸一
    • 学会等名
      MD AndersonStanford Conference(post-ASTRO meeting
    • 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] Overview about clinical indications of moving targets - state of the art photon and proton treatment2018

    • 著者名/発表者名
      清水 伸一
    • 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
  • [学会発表] Dosimetric and beam delivery time analysis of pediatric intensity-modulated spot-scanning craniospinal proton irradiation with or without anterior vertebral body sparing2018

    • 著者名/発表者名
      橋本 孝之
    • 学会等名
      57th Annual Meeting for the Particle Therapy Cooperative Group (PTCOG) and the 5th Annual Meeting of PTCOG
    • 関連する報告書
      2018 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 Fiducial2018

    • 著者名/発表者名
      宮本 直樹
    • 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] Real-time volumetric image generation with CT image deformation driven by displacement of internal fiducial markers2018

    • 著者名/発表者名
      宮本 直樹
    • 学会等名
      第116回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 北海道大学病院における強度変調陽子線治療(IMPT)の経験2018

    • 著者名/発表者名
      吉村 高明
    • 学会等名
      第15回日本粒子線治療臨床研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Big Data Analysis of Treatment Process Time for the Real-time-image Gated-spot-scanning Proton-beam Therapy (RGPT) System2018

    • 著者名/発表者名
      吉村 高明
    • 学会等名
      The 60th Annual meeting for American Society for Radiation Oncology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 泌尿器科Vol.11 No.42020

    • 著者名/発表者名
      清水伸一,橋本孝之,西岡健太郎
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      科学評論社
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 日本臨床 第78巻第6号2020

    • 著者名/発表者名
      清水伸一,西岡健太郎,橋本孝之
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      日本臨牀社
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 高齢者がん医療Q&A(膀胱癌-放射線治療)2020

    • 著者名/発表者名
      清水伸一,西岡健太郎
    • 総ページ数
      3
    • 出版者
      金原出版
    • ISBN
      9784307204187
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 動体追跡装置とそれを備えた放射線治療システム、プログラム、および動体の追跡方法2019

    • 発明者名
      清水伸一
    • 権利者名
      清水伸一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 粒子線治療システム2018

    • 発明者名
      清水 伸一
    • 権利者名
      清水 伸一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 取得年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 放射線照射計画装置、臨床判断支援装置およびプログラム2018

    • 発明者名
      清水 伸一
    • 権利者名
      清水 伸一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 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: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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