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深層学習を用いた転移性脳腫瘍の予後予測と放射線治療方針決定システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K07718
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分52040:放射線科学関連
研究機関九州大学

研究代表者

吉武 忠正  九州大学, 医学研究院, 講師 (40452750)

研究分担者 浅井 佳央里  九州大学, 大学病院, 助教 (40635471)
松本 圭司  九州大学, 医学研究院, 助教 (40467907)
塩山 善之  九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (10323304)
大賀 才路  九州大学, 大学病院, 助教 (90380427)
野元 諭  九州大学, 医学研究院, 准教授 (90258608)
平田 秀成  九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (90721267)
本田 浩  九州大学, 大学病院, 教授 (90145433)
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
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード放射線治療 / 転移性脳腫瘍 / ディープラーニング / 深層学習
研究成果の概要

当初、当院で放射線治療を行った転移性腫瘍の患者500例を対象とし、 多層ニューラルネットワークを用いてモデルを構築し、予後予測・ 治療方針決定アルゴリズムの決定を検討していたが、当初の計画よりも対象症例の背景のばらつきが大きく、計画遂行が困難であった。そのため、付随研究として、婦人科癌の放射線治療における骨盤内リンパ節領域を50例の教師データからディープラーニングを用いた自動抽出シ ステムの構築を行った。5例のテストケースによる検証を行い、本システムを用いて得られた輪郭と放射線治療医が作成した輪郭とを比較検証し、ダイス係数は 0.85と高い類似度を得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究はニューラルネットワークを用いて骨盤リンパ節領域の輪郭抽出を行うアルゴリズムを構築し、放射線治療医の作成した輪郭と比較し、良好な一致率であり、その有用性を明らかにすることが可能であった。本研究の成果を他部位に応用することで、放射線治療医の仕事量軽減や放射線治療医間の輪郭のばらつきを抑えることが可能となり、放射線治療医の負担軽減や治療の均てん化が可能となる。

報告書

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

    (9件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Automated approach for segmenting gross tumor volumes for lung cancer stereotactic body radiation therapy using CT-based dense V-networks2021

    • 著者名/発表者名
      Cui Yunhao、Arimura Hidetaka、Nakano Risa、Yoshitake Tadamasa、Shioyama Yoshiyuki、Yabuuchi Hidetake
    • 雑誌名

      Journal of Radiation Research

      巻: 62 号: 2 ページ: 346-355

    • DOI

      10.1093/jrr/rraa132

    • 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] Similar-cases-based planning approaches with beam angle optimizations using water equivalent path length for lung stereotactic body radiation therapy2020

    • 著者名/発表者名
      Haseai Shu、Arimura Hidetaka、Asai Kaori、Yoshitake Tadamasa、Shioyama Yoshiyuki
    • 雑誌名

      Radiological Physics and Technology

      巻: 13 号: 2 ページ: 119-127

    • DOI

      10.1007/s12194-020-00558-3

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] First-line bevacizumab contributes to survival improvement in glioblastoma patients complementary to temozolomide2020

    • 著者名/発表者名
      Hata Nobuhiro、Mizoguchi Masahiro、Kuga Daisuke、Hatae Ryusuke、Akagi Yojiro、Sangatsuda Yuhei、Amemiya Takeo、Michiwaki Yuhei、Fujioka Yutaka、Takigawa Kosuke、Suzuki Satoshi O.、Yoshitake Tadamasa、Togao Osamu、Hiwatashi Akio、Yoshimoto Koji、Iihara Koji
    • 雑誌名

      Journal of Neuro-Oncology

      巻: 146 号: 3 ページ: 451-458

    • DOI

      10.1007/s11060-019-03339-0

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radiomic prediction of radiation pneumonitis on pretreatment planning computed tomography images prior to lung cancer stereotactic body radiation therapy2020

    • 著者名/発表者名
      Hirose Taka-aki、Arimura Hidetaka、Ninomiya Kenta、Yoshitake Tadamasa、Fukunaga Jun-ichi、Shioyama Yoshiyuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 20424-20424

    • DOI

      10.1038/s41598-020-77552-7

    • 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] Observer uncertainties of soft tissue‐based patient positioning in IGRT2020

    • 著者名/発表者名
      Hirose Taka‐aki、Arimura Hidetaka、Fukunaga Jun‐ichi、Ohga Saiji、Yoshitake Tadamasa、Shioyama Yoshiyuki
    • 雑誌名

      Journal of Applied Clinical Medical Physics

      巻: 21 号: 2 ページ: 73-81

    • DOI

      10.1002/acm2.12817

    • 関連する報告書
      2019 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] Adverse Events of Concurrent Radiotherapy and ALK Inhibitors for Brain Metastases of ALK-Rearranged Lung Adenocarcinoma2019

    • 著者名/発表者名
      NAKASHIMA TAKAAKI、NONOSHITA TAKESHI、HIRATA HIDENARI、INOUE KOUJI、NAGASHIMA AKIRA、YOSHITAKE TADAMASA、ASAI KAORI、SHIOYAMA YOSHIYUKI
    • 雑誌名

      In Vivo

      巻: 34 号: 1 ページ: 247-253

    • DOI

      10.21873/invivo.11767

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ディープラーニングを用いた10.1007/s12194-020-00558-3骨盤内リンパ節領域の自動抽出システムの構築と検証2020

    • 著者名/発表者名
      吉武忠正、松本圭司、白川友子、塩山善之、稲盛真人、浅井佳央里、中島孝彰、西江昭宏、佐々木智成、長谷川 悠
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会第33回高精度放射線外部照射部会学術大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 再発膠芽腫に対するベバシズマブ併用定位放射線治療の治療成績2019

    • 著者名/発表者名
      吉武忠正、浅井佳央里、松本圭司、白川友子、稻盛真人、中島孝彰、樋渡昭雄、佐々木智成、西江昭弘、秦暢宏、塩山善之
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会 第32回学術大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 肺定位放射線治療における近似症例を利用した治療計画支援システムの検証2018

    • 著者名/発表者名
      吉武忠正
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会 第31回学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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