類似症例検索に基づく高精度3次元放射線治療計画支援システムの開発

• 研究課題/領域番号: 22611011
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医学物理学・放射線技術学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 有村 秀孝 九州大学, 医学研究院, 保健学部門 (20287353)
• 研究分担者: 中村 和正 九州大学, 大学病院, 准教授 (20284507) ; 塩山 善之 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (10323304)
• 連携研究者: 塩山 善之 九州大学, 医学研究院, 教授 (10323304)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2011年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2010年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 治療計画 / 類似症例検索 / 画像処理 / 放射線治療 / 類似症例 / 放射線治療計画 / 画像特徴量 / 高精度放射線治療 / 計画症例自動検索 / 医用画像処理 / 自動画像検索

研究概要

本研究では,過去に経験豊富な治療計画者によって計画された類似症例に基づき,ビーム方向を決定する放射線治療計画支援システムの開発を行った.第一に,画像特徴量に基づき,対象症例と類似した症例を,81 症例の治療計画データベースの中から自動的に検索した.第二に,線形レジストレーション法に基づき,類似症例のビーム方向を対象症例に合わせて変形させた.提案手法を,肺定位放射線治療によって治療された肺癌患者10症例に適応し,D95や肺の平均線量等の8種類の線量評価指標を用いて評価を行った.提案手法を用いて作成されたプランと,放射線腫瘍医が手動で作成したプランの線量評価指標を比較した結果,全ての線量評価指標において有意差がないことを確認できた(p>0.05).したがって,提案手法を経験の浅い治療計画者の教育用ツールとして使用できる可能性を示した.

研究成果

• [雑誌論文] 豊福不可依,放射線治療におけるelectronic portal imaging device を用いた4次元線量分布推定法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 溝口明日実, 有村秀孝, 塩山善之, 廣瀬貴章, 穴井重男, 本田浩, 梅津芳幸, 平田秀紀, 大喜雅文, 中村和正
  • 雑誌名: 電子情報通信学会 医用画像特集 巻: Vol.J96-D,No.4 ページ: 813-823
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computer-aided beam arrangement based on similar cases in radiation treatment planning databases for stereotactic lung radiation therapy. (2013)
  • 著者名/発表者名: Magome T, Arimura H, Shioyama Y, Mizoguchi A, Tokunaga C, Nakamura K, Honda H, Ohki M, Toyofuku F, Hirata H.
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: Vol. 54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computer-aided beam arrangement based on similar cases in radiation treatment planning databases for stereotactic lung radiation therapy. (2013)
  • 著者名/発表者名: Magome T, Arimura H, et al.
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: (In press) 号: 3 ページ: 569-577
  • DOI: 10.1093/jrr/rrs123
  • 査読あり
• [雑誌論文] 放射線治療におけるelectronic portal imaging deviceを用いた4次元線量分布推定法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 溝口明日実, 有村秀孝, 他
  • 雑誌名: 電子情報通信学会和文論文誌 巻: Vol.J96-D,No.4 ページ: 813-823
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computerized estimation of patient setup errors in portal images based on localized pelvic templates for prostate cancer radiotherapy (2012)
  • 著者名/発表者名: Arimura H, Itano W, Shioyama Y, Matsushita N, Magome T, Yoshitake T, Anai S, Nakamura K, Yo s hid o me S, Yamagami A, Honda H, Ohki M, Toyofuku F, Hirata H.
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 53(6) ページ: 961-72
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hayabuchi N.,Automated Estimation of Number of Implanted Iodine-125 Seeds for Prostate Brachytherapy based on Two-View Analysis of Pelvic Radiographs (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawata H, Arimura H, Suefuji H, Ohkura S, Saida Y, Nashiki K, Hayashida K, Kawahara T, Ohishi A
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 53(5) ページ: 742-52
  • 査読あり
• [雑誌論文] Esophageal Stenosis Associated with Tumor Regression in Radiation Therapy for Esophageal Cancer:Frequency and Prediction (2012)
  • 著者名/発表者名: Atsumi K, Shioyama Y, Arimura H, Terashima K, Matsuki T, Ohga S, Yoshitake T, Nonoshita T, Tsurumaru D, Ohnishi K, Asai K, Matsumoto K, Nakamura K, Honda H.
  • 雑誌名: International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics 巻: 82(5) ページ: 1973-80
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computerized estimation of patient setup errors in portal images based on localized pelvic templates for prostate cancer radiotherapy (2012)
  • 著者名/発表者名: Arimura H, Itano W, et al.
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 53(6) 号: 6 ページ: 961-972
  • DOI: 10.1093/jrr/rrs043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automated estimation of number of implanted iodine-125 seeds for prostate brachytherapy based on two-view analysis of pelvicradiographs. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawata H, Arimura H, Suefuji H, Ohkura S, Saida Y, Nashiki K, Hayashida K, Kawahara T, Ohishi A,Hayabuchi N.
  • 雑誌名: J Radiat Res 巻: 53(5) 号: 5 ページ: 742-752
  • DOI: 10.1093/jrr/rrs018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of focal and extra-focal radiation profiles based on Gaussian modeling in medical linear accelerators (2011)
  • 著者名/発表者名: Anai S, Arimura H, Nakamura K, Ar aki F, Matsuki T, Yoshikawa H, Yoshidome S, Shioyama Y, Honda H, Ikeda N.
  • 雑誌名: Radiological Physics and Technology 巻: 4(2) ページ: 173-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] 肺定位放射線治療におけるEPIDシネ画像を用いた腫瘍位置のずれ量自動推定方法の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉留 郷志, 有村 秀孝, 塩山 善之, 中村和正, 穴井重男, 中村浩太, 野元諭, 本田 浩, 豊福不可依, 寺嶋廣美, 平田秀紀
  • 雑誌名: 医学物理 巻: Vol.30, No.3 ページ: 120-131
  • NAID: 130005117982
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automated Detection of Multiple Sclerosis Candidate Regions in MR Images : False-Positive Removal with Use of an ANN-controlled Level Set Method (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuwazuru J, Arimura H, Kakeda S, et.al.
  • 雑誌名: Radiological Physics and Technology 巻: 5 ページ: 105-113
  • 査読あり
• [雑誌論文] MR脳血流マップ画像を用いたアルツハイマー病の鑑別支援システムの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山下泰生, 有村秀孝, 吉浦敬, 他
  • 雑誌名: 医用画像情報学会雑誌 巻: 28 ページ: 72-78
  • NAID: 130001206625
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automated determination of beam arrangement based on similar cases in radiotherapy treatment planning database for lung stereotactic body radiotherapy (2011)
  • 著者名/発表者名: Magome T, Arimura H, et al
  • 雑誌名: Int J Radiat Oncol Biol Phys 巻: 81
• [雑誌論文] Estimation of focal and extra-focal radiation profiles based on Gaussian modeling in medical linear accelerators (2011)
  • 著者名/発表者名: Anai S, Arimura H, Nakamura K., et.al.
  • 雑誌名: Radiological Physics and Technology 巻: (印刷中 accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Esophageal Stenosis Associated with Tumor Regression in Radiation Therapy for Esophageal Cancer : Frequency and Prediction (2011)
  • 著者名/発表者名: Atsumi K, Shioyama Y, Arimura H, et.al.
  • 雑誌名: International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics 巻: (印刷中 accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 肺定位放射線治療におけるEPIDシネ画像を用いた腫瘍位置のずれ量自動推定方法の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉留郷志, 有村秀孝, 塩山善之, 他
  • 雑誌名: 医学物理 巻: 30(3) ページ: 120-131
  • NAID: 130005117982
  • 査読あり
• [学会発表] Optimization method of beam directions based on similar cases in stereotactic body radiotherapy for lung cancers (2013)
  • 著者名/発表者名: Taiki Magome, Hidetaka Arimura, Yoshiyuki Shioyama, Asumi Mizoguchi, Katsumasa Nakamura, Yasuhiko Nakamura, Hiroshi Honda, Masafumi Ohki, Fukai Toyofuku, Hideki Hirata
  • 学会等名: 第105回日本医学物理学会学術大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2013-04-13
• [学会発表] Computer-Assisted Particle Therapy System Based on Computational Anatomy Models for Treatment Planning (2013)
  • 著者名/発表者名: Hidetaka Arimura
  • 学会等名: Computational Anatomy for Computer-aided Diagnosis and Therapy
  • 発表場所: Osaka University
  • 年月日: 2013-02-23
• [学会発表] 類似症例に基づくビームアングルの最適化方法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 馬込大貴,有村秀孝,塩山善之,溝口明日実,徳永千晶,中村和正,本田浩,中村泰彦,豊福不可依,平田秀紀
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第25回学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-11-23
• [学会発表] Computer-assisted determination of the usable beam arrangement from similar treatment plans in stereotactic body radiotherapy (p.101-107),Workshop of Image-Guidance and Multimodal Dose Planning in Radiation Therapy (2012)
  • 著者名/発表者名: Magome T, Arimura H, Shioyama Y, Mizoguchi A, Tokunaga C, Nakamura K, Nakamura Y, Honda H, Ohki, Toyofuku F, Hirata H.
  • 学会等名: MICCAI 2012
  • 発表場所: Nice
  • 年月日: 2012-10-05
• [学会発表] ComputationalImage-Assisted Radiation Treatment Planning (2012)
  • 著者名/発表者名: Arimura H, Jin Z, Kakiuchi G, Magome T, ShioyamaY, Nakamura K.
  • 学会等名: Progress in Radiology 2012
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2012-09-07
• [学会発表] Similar-case-based optimization of beam arrangements in stereotactic body radiation therapy (2012)
  • 著者名/発表者名: Magome T, Arimura H, Shioyama Y, Mizoguchi A, Tokunaga C, Nakamura K, Honda H, Ohki, Toyofuku F, Hirata H.
  • 学会等名: AAPM2012
  • 発表場所: Charlott
  • 年月日: 2012-07-31
• [学会発表] 肺定位放射線治療計画支援のための類似症例に基づくビーム方向自動決定法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 馬込大貴,有村秀孝,塩山善之,溝口明日実,徳永千晶,中村和正,本田 浩,大喜雅文,豊福不可依,平田秀紀
  • 学会等名: 第103回日本医学物理学会学術大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-04-14
• [学会発表] Computer-assisted radiation treatment planning system for determination of beam directions based on similar cases in a database for stereotactic body radiotherapy (2012)
  • 著者名/発表者名: Magome T, Arimura H, Shioyama Y, Mizoguchi A, Tokunaga C, Nakamura K, Honda H, Ohki M, Toyofuku F, Hirata H.
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging 2012
  • 発表場所: San Diego
  • 年月日: 2012-02-07
• [学会発表] 放射線治療計画支援のための類似症例を用いたビーム方向決定法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 馬込大貴,有村秀孝,塩山善之,徳永千晶,中村和正,本田 浩,大喜雅文,豊福不可依,平田秀紀
  • 学会等名: メディカルイメージング連合フォーラム
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2012-01-19
• [学会発表] Automated Contouring of Tumor Regions in CT Images Using an Adaptive Level Set Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Arimura H, Kuwazuru J, Shioyama Y, et al
  • 学会等名: IWAIT2012
  • 発表場所: Ho Chi Minh City, Vietnam
  • 年月日: 2012-01-09
• [学会発表] 肺定位放射線治療における類似症例を用いたビームアングルの自動決定法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 馬込大貴,有村秀孝,塩山善之,徳永千晶,中村和正,穴井重男,本田 浩,大喜雅文,豊福不可依,平田秀紀
  • 学会等名: 第24回日本放射線腫瘍学会(JASTRO)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2011-11-19
• [学会発表] Automated Determination of Beam Arrangement Based on Similar Cases in Radiotherapy Treatment Planning Database for Lung Stereotactic Body Radiotherapy (2011)
  • 著者名/発表者名: Magome T, Arimura H, Shioyama Y, Tokunaga C, Nakamura K, Anai S, Honda H, Ohki M, Toyofuku F, Hirata H.
  • 学会等名: ASTRO 2011
  • 発表場所: Miami Beach
  • 年月日: 2011-10-05
• [学会発表] Automated Determination of Beam Arrangement Based on Similar Cases in Radiotherapy Treatment Planning Database for Lung Stereotactic Body Radiotherapy (2011)
  • 著者名/発表者名: Magome T, Arimura H, et al
  • 学会等名: ASTRO 54th Annual Meeting
  • 発表場所: Miami Beach Convention Center, Miami Beach, USA
  • 年月日: 2011-10-05
• [学会発表] Automated method for determination of beam directions based on similar cases for lung stereotactic body radiotherapy. (2011)
  • 著者名/発表者名: Magome T, Arimura H, Shioyama Y, Tokunaga C, Nakamura K, Honda H, Ohki M, Hirata H, Toyofuku F.
  • 学会等名: 6th Japan-Korea Joint Meeting on Medical Physics (JKMP), 11th Asia-Oceania Congress of Medical Physics(AOCMP)
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2011-10-01
• [学会発表] 肺定位放射線治療における肺腫瘍領域線量分布のモニタリング法の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 有村秀孝, 溝口明日実, 吉留郷志, 他
  • 学会等名: 2011年度電子情報通信学会医用画像研究会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] 医学物理における医用画像処理の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 有村秀孝
  • 学会等名: 第100回日本医学物理学会学術大会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] 画像誘導放射線治療を支える医用画像処理技術 (2010)
  • 著者名/発表者名: 有村秀孝
  • 学会等名: 第100回日本医学物理学会学術大会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] 高精度放射線治療を支える医用画像処理 (2010)
  • 著者名/発表者名: 有村秀孝
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎市
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Stereotactic Body Radiotherapy : Computer-Assisted Verification of a Lung Tumor Region Using EPID Without Implanted Markers (2010)
  • 著者名/発表者名: Arimura H, Shioyama Y, Nakamura K, et al.
  • 学会等名: American Association of Physicists in Medicine
  • 発表場所: Philadelphia
  • 年月日: 2010-07-18
• [学会発表] State-of-the-art CAD-Brain MR Images (2010)
  • 著者名/発表者名: Arimura H
  • 学会等名: International Conference Medical Biometrics
  • 発表場所: Hong Kong
  • 年月日: 2010-06-30
• [学会発表] Computer-aided verification of a lung tumor location using EPID without implanted markers in stereotactic body radiotherapy (2010)
  • 著者名/発表者名: Arimura H, Shioyama Y, Nakamura K, et al.
  • 学会等名: Computer Assisted Radiology and Surgerya
  • 発表場所: Genova
  • 年月日: 2010-06-23
• [学会発表] Computerized determination of robust beam directions against patient setup errors in hadron particle therapy
  • 著者名/発表者名: Arimura H, Kakiuchi G, et al.
  • 学会等名: Workshop of Image-Guidance and Multimodal Dose Planning in Radiation Therapy, MICCAI 2012
  • 発表場所: ニース
• [学会発表] Computer-assisted determination of the usable beam arrangement from similar treatment plans in stereotactic body radiotherapy
  • 著者名/発表者名: Magome T, Arimura H, et al.
  • 学会等名: Workshop of Image-Guidance and Multimodal Dose Planning in Radiation Therapy, MICCAI 2012
  • 発表場所: ニース
• [学会発表] Automated Method for Extraction of Lung Tumors Using a Machine Learning Classifier with Knowledge from Radiation Oncologists on Data Sets of Planning CT and FDG-PET/CT images
  • 著者名/発表者名: Arimura H
  • 学会等名: 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: 大阪
  • 招待講演
• [図書] Analysis for Assisting Radiation Oncologists' Decision Making in Radiation Treatment Planning," (2013)
  • 著者名/発表者名: Arimura H, Magome T, Kakiuchi G, Kuwazuru J, Mizoguchi A
  • 総ページ数: 30
  • 出版者: The University of Chicago
• [図書] Springer (2013)
  • 著者名/発表者名: Arimura H, Magome T, et al.
  • 総ページ数: 30
  • 出版者: Computational Intelligent Image Analysis for Assisting Radiation Oncologists’ Decision Making in Radiation Treatment Planning
• [図書] "Magnetic Resonance Image Analysis for Brain CAD Systems with Machine Learning in Machine Learning" in Computer-Aided Diagnosis : Medical Imaging Intelligence and Analysis Edited(The University of Chicago)(by Kenji Suzuki) (2012)
  • 著者名/発表者名: Arimura H, Tokunaga C, Yamashita Y, et al
  • 出版者: IGI Global
• [図書] 医用画像ハンドブック(監修:石田隆行,桂川茂彦,藤田広志)(第1編13章レベルセット法:p274～p279,第4編11章MR画像の画像処理:p936～p942 (2011)
  • 著者名/発表者名: 有村秀孝(分担執筆)
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: オーム社
• [備考] 研究者のホームページで研究成果を,英語と日本語で以下のURLで公開している.
  • URL: http://www.shs.kyushu-u.ac.jp/~arimura
• [備考] 有村秀孝研究室
  • URL: http://web.shs.kyushu-u.ac.jp/~arimura
• [備考] 有村秀孝研究室
  • URL: http://web.shs.kyushu-u.ac.jp/~arimura//index.html
• [備考] 有村秀孝研究室
  • URL: http://web.shs.kyushu-u.ac.jp/~arimura//index.html
• [産業財産権] 放射線ビームアングル決定システム,放射線ビームアングル決定方法及び放射線ビームアングル決定用コンピュータプログラム (2012)
  • 発明者名: 有村秀孝,馬込大貴,塩山善之
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権番号: 2012-069606
  • 出願年月日: 2012-03-26
• [産業財産権] 放射線ビームアングル決定システム、放射線ビームアングル決定方法及び放射線ビームアングル決定用コンピュータプログラム (2012)
  • 発明者名: 有村秀孝，馬込大貴，塩山善之
  • 権利者名: 有村秀孝，馬込大貴，塩山善之
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-04-10
• [産業財産権] 放射線ビームアングル決定システム、放射線ビームアングル決定方法及び放射線ビームアングル決定用コンピュータプログラム (2012)
  • 発明者名: 有村秀孝, 馬込大貴, 塩山善之
  • 権利者名: 国立大学法人九州大学
  • 産業財産権番号: 2012-069606
  • 出願年月日: 2012-03-26
• [産業財産権] 粒子線ビーム方向決定システム、粒子線ビーム方向決定方法及び粒子線ビーム方向決定コンピュータ用プログラム (2012)
  • 発明者名: 有村秀孝, 垣内玄雄, 塩山善之, 中村和正
  • 権利者名: 国立大学法人九州大学
  • 産業財産権番号: 2012-041569
  • 出願年月日: 2012-02-28