呼吸位相を加味した3次元位置情報による標的体内運動の4次元解析システムの開発

• 研究課題/領域番号: 20K16797
• 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: 京都府立医科大学
• 研究代表者: 相部 則博 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (50739240)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 高精度放射線治療 / 呼吸移動 / 体表運動監視による呼吸位相情報 / 体内金属マーカーの座標監視による3次元位置情報 / 4次元解析システム / 体内マーカーの3次元座標監視による3次元位置情報 / 4次元解析システム構築 / 高精細放射線治療 / 動態解析 / 動体追跡技術 / 呼吸位相

研究開始時の研究の概要

微細な放射線束を組み合わせることで標的体積を照射する現代の高精度放射線治療（X線による強度変調放射線治療や粒子線治療におけるスポットスキャニング照射）では、治療標的の体内移動は照射精度に強い影響を与える。このため、治療計画通りの照射精度を担保するためには、標的の体内変位の精緻な把握が必要となる。この体内移動を治療装置に搭載された動体追跡技術と呼吸位相把握システムを用いることで、呼吸位相に関連付けた3次元的位置座標を解析可能なシステムを構築し、様々な部位における標的病変の動態監視や予測、高精度放射線治療における更なる高精度化と低侵襲化（マーカーレス化や透視被曝の低減化）を目指す。

研究実績の概要

本研究の目的は、高精度放射線治療に伴うマーカーレス化や被曝低減化の実現を目指し、体表運動監視による呼吸位相情報と体内金属マーカーの座標監視による3次元位置情報を用いた4次元解析システムを構築することである（標的の3次元位置座標、時間、呼吸位相を統合して解析できるシステムの構築）。対象症例（人体）から実データを取得するために、人を対象とする医学系研究の研究計画を立案し、2021年7月に医学審査委員より研究施行の承認を得たため、実データを集積している。データ収集においては、陽子線治療装置の機器更新に伴い、体表運動監視による呼吸位相情報と体内金属マーカーの座標監視による3次元位置情報を時間軸を揃えた形で、機器より抽出できるようになったため、より円滑な情報データの取得を行える環境が整った。しかし、本年のデータ集積は遅延しており、実データは10症例と昨年と同様の症例集積状況である。本年では更なるデータ収集を予定している。データ収集を進めながら、データ解析と統合解析システムの構築を進めているが、データ解析が難航しており、得られたデータを分解して、分析しやすいデータに集約することに手間取っているのが現状である。本年では、この問題を解決して解析システムを完成させたいと考えている。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

実際にデータを取得できる症例数は少なく、データ収集は依然としてに苦労を要している。しかし、一定数のデータは集まっているため、収集データを用いてシステム解析を行いたいところであるが、取得データから必要なデータを効率よく抽出することが難しく（治療システムから得られるデータが雑多で、かつ膨大な情報量となっている）、現在、効率の良い抽出方法の検討を進めているところである。

今後の研究の推進方策

昨年同様に収集データをもとに、統合解析システムを構築を試みる。現在、得られてデータから必要な情報を適切に抽出し、取得情報を効率よく統合化でき手法を検討しているところであるが、その手法の解析を早急に実施し、統合解析できるソフト作りを加速させていきたいと考えている。