非侵襲的に前立腺癌と正常組織を識別するMRI画像を用いた放射線治療計画技術の開発

• 研究課題/領域番号: 18K15577
• 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: 北海道大学
• 研究代表者: 吉村 高明 北海道大学, 保健科学研究院, 助教 (70807742)
• 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: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: MRI / 放射線治療計画 / 前立腺癌 / 尿道 / スポットスキャニング陽子線治療 / TCP/NTCP / 動体追跡陽子線治療 / 治療プロセス / 医学物理 / NTCPモデル

研究成果の概要

限局性前立腺癌に対する尿道線量低減放射線治療は、前立腺内に存在する正常組織である尿道への線量を意図的に下げることで、尿道狭窄などの放射線誘発性有害事象のリスクを低減することが出来る。尿道線量低減放射線治療計画において、従来、尿道カテーテルを侵襲的に挿入して尿道を同定してきたが、本研究ではMRIを用いて非侵襲的に尿道を同定できる撮影法を提案し、観察者間の同定精度が高いことを示した。さらに、シミュレーションによって尿道線量低減陽子線治療計画は、通常の陽子線治療計画と比較して腫瘍制御率を下げることなく、尿道の有害事象発生確率を有意に下げることを示し、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、トイレで排尿直後にMRIを撮影することによって、従来の侵襲的に尿道カテーテルを挿入することによる尿道同定法における課題であった感染リスクや患者の心理的負担を取り除くことができる非侵襲的な尿道同定法を提案した。さらに、本研究で提案した尿道同定法で同定された尿道に対する線量を下げた治療計画をシミュレーションすることにより、現在臨床で用いられている治療計画と同等の腫瘍制御確率、直腸と膀胱の正常組織障害発生確率を維持しながら、尿道の障害発生確率のみを有意に低減できることを示した。本研究の成果は、患者の負担が少ない放射線治療法として普及することが期待され、社会的意義あるものであったと考える。

研究成果

• [雑誌論文] Visualizing the urethra by magnetic resonance imaging without usage of a catheter for radiotherapy of prostate cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura Takaaki、Nishioka Kentaro、Hashimoto Takayuki、Fujiwara Taro、Ishizaka Kinya、Sugimori Hiroyuki、Kogame Shoki、Seki Kazuya、Tamura Hiroshi、Tanaka Sodai、Matsuo Yuto、Dekura Yasuhiro、Kato Fumi、Aoyama Hidefumi、Shimizu Shinichi
  • 雑誌名: Physics and Imaging in Radiation Oncology 巻: 18 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1016/j.phro.2021.03.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A treatment planning study of urethra-sparing intensity-modulated proton therapy for localized prostate cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura Takaaki、Nishioka Kentaro、Hashimoto Takayuki、Seki Kazuya、Kogame Shouki、Tanaka Sodai、Kanehira Takahiro、Tamura Masaya、Takao Seishin、Matsuura Taeko、Kobashi Keiji、Kato Fumi、Aoyama Hidefumi、Shimizu Shinichi
  • 雑誌名: Physics and Imaging in Radiation Oncology 巻: 20 ページ: 23-29
  • DOI: 10.1016/j.phro.2021.09.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Are simple verbal instructions sufficient to ensure that bladder volume does not deteriorate prostate position reproducibility during spot scanning proton therapy? (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishioka Kentaro、Gotoh Kento、Hashimoto Takayuki、Abe Takashige、Osawa Takahiro、Matsumoto Ryuji、Yokota Isao、Katoh Norio、Kinoshita Rumiko、Yasuda Koichi、Yakabe Toshiaki、Yoshimura Takaaki、Takao Seishin、Shinohara Nobuo、Aoyama Hidefumi、Shimizu Shinichi、Shirato Hiroki
  • 雑誌名: BJR|Open 巻: 3 号: 1
  • DOI: 10.1259/bjro.20210064
  • NAID: 120007171672
  • 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 data (2020)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The urethral position may shift due to urethral catheter placement in the treatment planning for prostate radiation therapy (2019)
  • 著者名/発表者名: Dekura Yasuhiro、Nishioka Kentaro、Hashimoto Takayuki、Miyamoto Naoki、Suzuki Ryusuke、Yoshimura Takaaki、Matsumoto Ryuji、Osawa Takahiro、Abe Takashige、Ito Yoichi M.、Shinohara Nobuo、Shirato Hiroki、Shimizu Shinichi
  • 雑誌名: Radiation Oncology 巻: 14 号: 1 ページ: 226-226
  • DOI: 10.1186/s13014-019-1424-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of treatment process time for real‐time‐image gated‐spot‐scanning proton‐beam therapy (RGPT) system (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura Takaaki、Shimizu Shinichi、Hashimoto Takayuki、Nishioka Kentaro、Katoh Norio、Inoue Tetsuya、Taguchi Hiroshi、Yasuda Koichi、Matsuura Taeko、Takao Seishin、Tamura Masaya、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: 2 ページ: 38-49
  • DOI: 10.1002/acm2.12804
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The Impact of Daily Urinary Volume Variations and Prostate Volume on Prostate Position During Radiotherapy. (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishioka K, Hashimoto T, Yokota I, Katoh N, Kinoshita R, Yasuda K, Takao S, Yoshimura T, Aoyama T, Shimizu S
  • 学会等名: The 80th Annual meeting of the Japan Radiological Society
• [学会発表] Dosimetric impact of the adaptive planning frequency for IMPT of prostate cancer using daily in-room CT images (2021)
  • 著者名/発表者名: Tamura H, Maeda Y, Nishioka K, Yoshimura T, Hashimoto T, Shimizu S, Sasaki M, Yamamoto K, Tamamura H, Aoyama H, Shirato H
  • 学会等名: The 9th Korea-Japan Joint Meeting on Medical Physics
  • 国際学会
• [学会発表] Urethra-sparing intensity modulated proton therapy for localized prostate cancer woith non-invassive urethra visualization method (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T
  • 学会等名: The 5th FHS International Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Preliminary study of methods for estimating Gleason score using deep learning (2021)
  • 著者名/発表者名: Manabe K, Yoshimura T, Yamada T, Asammi Y, Sugimori H
  • 学会等名: The 5th FHS International Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Deep learning を用いた前立腺がん検出の精度向上に関する基礎的検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: Manabe K, Yoshimura T, Yamada T, Asami Y, Sugimori H
  • 学会等名: 第49回日本放射線技術学会秋季学術大会
• [学会発表] Evaluation of visualizing the prostatic urinary tract in MRI with a super resolution deep learning model for urethra sparing radiotherapy (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T, Nishioka K, Hashimoto T, Kogame S, Seki K, Sugimori H, Yamashina H, Kato F, Aoyama H, Kudo K, Shimizu S
  • 学会等名: The 63rd Annual meeting for American Society for Radiation Oncology (ASTRO)
  • 国際学会
• [学会発表] Urethra Sparing Intensity Modulated Proton Therapy for Localized Prostate Cancer: A simulation study (2021)
  • 著者名/発表者名: Seki K, Yoshimura T, Nishioka K, Hashimoto T, Kogame S, Tanaka S, Kanehira T, Tamura M, Takao S, Matsuura T, Kobashi K, Kato F, Aoyama H, Shimizu S
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第34回学術大会
• [学会発表] Dose Volume Statistics of daily adaptive IMPT for prostate cancer using daily in-room CT images (2021)
  • 著者名/発表者名: Tamura H, Maeda Y, Nishioka K, Kobashi K, Yoshimrua T, Hashimoto T, Shimizu S, Sasaki M, yamamoto K, Tamamura H, Aoyama H, Shirato H
  • 学会等名: Dose Volume Statistics of daily adaptive IMPT for prostate cancer using daily in-room CT images. 日本放射線腫瘍学会第34回学術大会
• [学会発表] Visualizing the prostatic urinary tract with post-urination MRI: Inter-operator contouring accuracy (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T, Nishioka K, Hashimoto T, Fujiwara T, Ishizaka K, Sugimori H, Kogame S, Seki K, Tamura H, Tanaka S, Matsuo Y, Dekura Y, Kato F, Aoyama H, Shimizu S
  • 学会等名: 第33回日本放射線腫瘍学会
• [学会発表] Quantitative analysis of treatment process flow using real-time-image gated-spot-scanning proton-beam delivery log system (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T, Tanaka S, Shimizu S, Hashimoto T, Katoh N, Matsuura T, Takao S, Matsuo Y, Tamura H, Shirato H
  • 学会等名: 58th Annual Meeting for the Particle Therapy Co-operative Group (PTCOG)
  • 国際学会
• [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: Yoshimura T, Shimizu S, Hashimoto T, NIshioka K, Katoh N, Yasuda K, Matsuura T, Takao S, Tamura M, Matsuo Y, Horita K, Nannkumo J, Tamura H, Umegaki K, Shirato H
  • 学会等名: 第15回日本粒子線治療臨床研究会
• [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 Therapy (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimizu S, Yoshimura T, Katoh N, Inoue T, Hashimoto T, Nishioka K, Takao S, Matsuura T, Miyamoto N, Ito M. Y, Umegaki K, Shirato H
  • 学会等名: The 60th Annual meeting for American Society for Radiation Oncology (ASTRO)
  • 国際学会
• [学会発表] Big Data Analysis of Treatment Process Time for the Real-time-image Gated-spot-scanning Proton-beam Therapy (RGPT) System (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura T, Shimizu S, Hashimoto T, Katoh N, Inoue T, Nishioka K, Matsuura T, Takao S, Tamumra M, Tamura H, Horita K, Umegaki K, Shirato H
  • 学会等名: The 60th Annual meeting for American Society for Radiation Oncology (ASTRO)
  • 国際学会