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頭頚部癌適応放射線治療の適応回数及びタイミングの人工知能に基づく最適化基盤の構築

研究課題

研究課題/領域番号 18K15567
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
研究機関関西医科大学

研究代表者

武川 英樹  関西医科大学, 医学部, 助教 (60526870)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード適応放射線治療 / 人工知能 / 機械学習 / 最適化 / 頭頸部癌 / 医学物理 / 医学物理学 / 頭頚部癌
研究成果の概要

頭頚部癌に対する放射線治療において治療期間中の患者体形変化に対する予測モデルを人工知能により構築し、予測精度の検証を行った。
上・中・下咽頭癌、喉頭癌の新鮮症例120症例の収集を行い、画像誘導放射線治療として撮影した初回照射時のコーンビームCT画像を基準とし、以降の照射におけるコーンビームCT画像間との変形量の計算を行った。変形量ならびに患者特性データをモデル構築に使用する入力パラメータとし、体形変化量の推移を学習させる結果として機械学習アルゴリズムを網羅的に適用し予測モデルの構築を行った。予測モデルにより体形変化の推移と実際の患者により得られた変化の推移を比較し、予測精度の評価を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で行った体形変化予測モデルの構築は、治療成績向上につながる患者個別化した適応放射線治療につながる。更に、適応によるメリットが少ない患者では、治療効果には影響を及ぼさない不要な適応を避けることも可能となる。適応放射線治療の臨床導入負荷を低減させることにつながり、同治療の普及に貢献する。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4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 (17件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Effect of a lead block on alveolar bone protection in image-guided high-dose-rate interstitial brachytherapy for tongue cancer: Using model-based dose calculation algorithms to correct for inhomogeneity2022

    • 著者名/発表者名
      H Akiyama, K Yoshida, T Takenaka, T Kotsuma, K Masui, H Monzen, I Sumida, Y Tsujimoto, M Miyao, H Okumura, T Shimbo, H Takegawa, N Murakami, K Inaba, T Kashihara, Z Takacsi-Nagy, N Tselis, H Yamazaki, E Tanaka, K Nihei, Y Ariji
    • 雑誌名

      Journal of Contemporary Brachytherapy

      巻: 14 号: 1 ページ: 87-95

    • DOI

      10.5114/jcb.2022.113232

    • 関連する報告書
      2021 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] Evaluation approach for whole dose distribution in clinical cases using spherical projection and spherical harmonics expansion: spherical coefficient tensor and score method2021

    • 著者名/発表者名
      Anetai Yusuke、Koike Yuhei、Takegawa Hideki、Nakamura Satoaki、Tanigawa Noboru
    • 雑誌名

      Journal of Radiation Research

      巻: 62 ページ: 1090-1104

    • DOI

      10.1093/jrr/rrab081

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deep learning-based metal artifact reduction using cycle-consistent adversarial network for intensity-modulated head and neck radiation therapy treatment planning2020

    • 著者名/発表者名
      Koike Yuhei, Anetai Yusuke, Takegawa Hideki, Ohira Shingo, Nakamura Satoaki, Tanigawa Noboru
    • 雑誌名

      Physica Medica

      巻: 78 ページ: 8-14

    • DOI

      10.1016/j.ejmp.2020.08.018

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Monte Carlo Modeling of the Agility MLC for IMRT and VMAT Calculations2020

    • 著者名/発表者名
      OHIRA SHINGO, TAKEGAWA HIDEKI, MIYAZAKI MASAYOSHI, KOIZUMI MASAHIKO, TESHIMA TERUKI
    • 雑誌名

      In Vivo

      巻: 34 号: 5 ページ: 2371-2380

    • DOI

      10.21873/invivo.12050

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 放射線治療のための深層学習によるGTV入力に基づいた頭頸部癌CTVセグメンテーション2021

    • 著者名/発表者名
      木原彩花, 小池優平, 武川英樹, 姉帯優介, 中村聡明, 谷川昇, 小泉雅彦
    • 学会等名
      日本放射線技術学会 第65回近畿支部学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 治療計画のスクリプト活用2021

    • 著者名/発表者名
      武川 英樹
    • 学会等名
      日本医学物理士会 2021医学物理士セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 頭頸部放射線治療のための深層学習によるGTVに基づいたCTVセグメンテーション2021

    • 著者名/発表者名
      木原彩香、小池優平、武川英樹、姉帯優介、中村聡明、谷川昇、高橋豊、小泉将彦
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会 第34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 実施状況報告書
  • [学会発表] Scriptによる効率化(RayStation)2020

    • 著者名/発表者名
      武川英樹
    • 学会等名
      東北大学医学物理セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 放射線治療物理学総論 ~ようこそ!こだわりの放射線治療へ~2020

    • 著者名/発表者名
      武川英樹
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会第8回放射線治療・物理学セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of method to cancel the calculation direction dependence for image processing applying diffusion equation2020

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Doi, Yusuke Anetai, Hideki Takegawa, Yuhei Koike, Satoaki Nakamura, Masahiko Koizumi
    • 学会等名
      20th Asia-Oceania Congress on Medical Physics
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extraction of osteoblastic metastatic images from the diagnostic CT image using diffusion equation2020

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Doi, Yusuke Anetai, Hideki Takegawa, Yuhei Koike, Satoaki Nakamura, Masahiko Koizumi
    • 学会等名
      第119回 日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Cloud-based contouring education system supporting access from multi-devices2019

    • 著者名/発表者名
      Takegawa H., Nakamura S., Tanigawa N.
    • 学会等名
      ESTRO 38
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 放射線診断画像全例介入による骨関連事象回避のためのシステム構築2019

    • 著者名/発表者名
      角田貴代美、中村聡明、朴正旭、蓮尾英明、佐竹悠良、武川英樹、姉帯優介、由井緑、河野由美子、谷川昇
    • 学会等名
      第24回日本緩和医療学会学術大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 球面調和関数展開を用いた線量分布における特徴量抽出2019

    • 著者名/発表者名
      Anetai Y., Takegawa H., Nakamura S., Tanigawa N.
    • 学会等名
      第118回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 前立腺寡分割照射(60Gy/20fr)における初期経験2019

    • 著者名/発表者名
      加藤貴、姉帯優介、武川英樹、由井緑、吉田麻美、小島博之、中村聡明、谷川昇
    • 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
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 血液透析中の前立腺癌患者への強度変調放射線治療について2019

    • 著者名/発表者名
      永田憲司、上原拓也、大熊康央、小松原和幸、森山智美、町田佑輔、渡邊雄一朗、左近聡、森川啓司、武川英樹、秦潔、福富經昌
    • 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
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 前立腺癌20回寡分割照射における急性期有害事象2019

    • 著者名/発表者名
      加藤貴、中村聡明、武川英樹、小島博之、角田貴代美、吉田麻美、姉帯優介、由井緑、谷川昇
    • 学会等名
      第321回 日本医学放射線学会西地方会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] DIRの臨床への応用と注意点-自動輪郭抽出と線量分布合算-2018

    • 著者名/発表者名
      武川英樹
    • 学会等名
      第74回日本放射線技術学会総会学術大会 第76回治療分科会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] クラウド型輪郭描出トレーニングシステムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      武川英樹、中村聡明、谷川昇
    • 学会等名
      第319回 日本医学放射線学会西地方会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] gEUDを用いた最適化におけるパラメータaについて2018

    • 著者名/発表者名
      姉帯優介、武川英樹、中村聡明、谷川昇
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチプラットフォーム対応クラウド型輪郭描出教育システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      武川英樹、中村聡明、谷川昇
    • 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
  • [図書] 詳説 非剛体レジストレーション―放射線治療領域―2020

    • 著者名/発表者名
      (監修)角谷倫之、(編集)木藤哲史、 黒岡将彦、武川英樹、藤田幸男、宮部結城
    • 総ページ数
      264
    • 出版者
      中外医学社
    • ISBN
      9784498065284
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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