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強度変調放射線治療プランのQA結果予測システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K15545
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分52040:放射線科学関連
研究機関京都大学

研究代表者

小野 智博  京都大学, 医学研究科, 特定助教 (90782657)

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
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードVMAT / 機械学習 / 最適化 / QA予測 / dosiomics / QA結果予測 / 回帰木 / 重回帰分析 / ニューラルネットワーク / 医学物理学 / 強度変調放射線治療 / QA
研究成果の概要

強度変調放射線治療の品質保証(QA)結果を予測する手法を機械学習を用いて考案し、その予測システムを構築した。研究計画調書に従い、「①照射プラン情報の入力特徴量解析」、「②機械学習によるQA結果予測モデルの構築」、「③前向き検証による予測モデルの精度検証及びQA結果予測システムの構築」を実施した。
プランの機器制御情報と線量分布情報から入力特徴量を算出し、予測精度を算出した。当院の実臨床症例1000例以上を用いてモデル構築を行い、機器制御情報と線量分布情報を組み合わせることで予測精度を向上させることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果により、高精度放射線治療の品質管理の新たな手法として学術論文誌に報告を行い、高い評価を得た。患者プランのQA結果の予測を可能とするため、新たなQA手法としての確立に貢献するものと考える。また本手法を用いることで高精度放射線治療プランの立案段階で予めQA結果の予測が可能となるため、照射プラン形成へのフィードバックへの応用も期待される。本手法により治療計画の効率化、さらには患者へのより良い照射プランの提供が可能となると考えられ、学術的・社会的にも意義がある。

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

    (7件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Improvement of prediction and classification performance for gamma passing rate by using plan complexity and dosiomics features2020

    • 著者名/発表者名
      Hirashima Hideaki、Ono Tomohiro、Nakamura Mitsuhiro、Miyabe Yuki、Mukumoto Nobutaka、Iramina Hiraku、Mizowaki Takashi
    • 雑誌名

      Radiotherapy and Oncology

      巻: 153 ページ: 250-257

    • DOI

      10.1016/j.radonc.2020.07.031

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Independent calculation‐based verification of volumetric‐modulated arc therapy?stereotactic body radiotherapy plans for lung cancer2020

    • 著者名/発表者名
      Ono Tomohiro、Mitsuyoshi Takamasa、Shintani Takashi、Tsuruta Yusuke、Iramina Hiraku、Hirashima Hideaki、Miyabe Yuki、Nakamura Mitsuhiro、Matsuo Yukinori、Mizowaki Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Clinical Medical Physics

      巻: 21 号: 7 ページ: 135-143

    • DOI

      10.1002/acm2.12900

    • NAID

      120006940300

    • 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] Prediction of dosimetric accuracy for VMAT plans using plan complexity parameters via machine learning2019

    • 著者名/発表者名
      Ono Tomohiro、Hirashima Hideaki、Iramina Hiraku、Mukumoto Nobutaka、Miyabe Yuki、Nakamura Mitsuhiro、Mizowaki Takashi
    • 雑誌名

      Medical Physics

      巻: 46 号: 9 ページ: 3823-3832

    • DOI

      10.1002/mp.13669

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] VMATに対するplan complexity軽減アルゴリズムの開発2020

    • 著者名/発表者名
      小野智博、平島英明、宮部結城、中村光宏、溝脇尚志
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会第33回学術大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Dose-based radiomics特徴量を用いた強度変調放射線治療におけるガンマパス率の予測2019

    • 著者名/発表者名
      平島 英明,小野 智博,中村 光宏,宮部 結城,椋本 宜学,伊良皆 拓,溝脇 尚志
    • 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] Estimation of dosimetric accuracy for VMAT plans using statistical learning2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Ono, Hideaki Hirashima, Hiraku Iramina, Nobutaka Mukumoto, Yuki Miyabe, Mitsuhiro Nakamura, Takashi Mizowaki
    • 学会等名
      The 3rd FARO Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 統計的学習を用いた強度変調回転照射の治療計画精度推定2018

    • 著者名/発表者名
      小野智博、平島英明、伊良皆拓、椋本宜学、宮部結城、中村光宏、溝脇高志
    • 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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