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仮想生検から癌内部の治療抵抗性細胞を同定する画像支援治療法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K15808
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
研究機関帝京大学

研究代表者

亀澤 秀美  帝京大学, 福岡医療技術学部, 准教授 (50759503)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードレディオミクス / 治療抵抗性細胞 / 画像支援治療 / Radiomics / 再発予測
研究開始時の研究の概要

癌内部に治療感受性細胞と治療抵抗性細胞が混在する“細胞不均一性”が明らかにされている。不均一な癌に標準治療を実施した場合、抵抗性細胞は残存しやすく、再発や転移の発生、生存率に大きく影響するため、癌内部の抵抗性細胞の位置同定が重要である。近年、医用画像から癌の性質を評価できるレディオミクス(仮想生検)が注目されているが、従来法では癌の細胞不均一性しか評価できず、癌内部の抵抗性細胞の位置を同定できない欠点があった。本研究では、低酸素イメージング製剤を用いたPET画像や拡散強調MR画像などにより、抵抗性細胞の位置同定可能な新たな仮想生検を開発する。

研究実績の概要

本研究の目的は、癌の個別化治療を実現するために、放射線治療抵抗性細胞を同定できる
新たな仮想生検を開発し、治療抵抗性細胞を含む不均一な癌への最適な治療法選択および適応を支援する、画像支援治療法を確立することである。
2023年度も公開データベースから取得した頭頸部扁平上皮癌患者の治療前CTやMR、PET画像への仮想生検(レディオミクス解析)に基づく再発予測モデルを開発を行った。これまでの画像特徴量に加え、トポロジー解析を応用した新たな手法を検討し、他者の先行研究における従来法(C-index=0.60)と比較し、高精度な(C-index=0.64)再発予測モデルを構築することができた。
また、公開データベースから取得した神経膠芽腫患者の低酸素イメージング製剤18F- FMISO-PET画像のレディオミクス解析により、神経膠芽腫の治療失敗予測や生存予測に有用な特徴量の検討を行った。低酸素(治療抵抗性)領域の特徴量の中から選択された予後予測のために重要な特徴量を用いた治療失敗予測では精度70%を超える特徴量は27個存在し、最大で74.1%の精度を示した。生存予測では予測に使用できうる365個の特徴量が明らかになった。なお、本成果は、第18回九州放射線医療技術学術大会で報告した。
2024年度はこれらの研究成果に基づき、FMISO-PET画像とCT画像や各種MR画像などとの特徴量の関連性を解明し、一般的に取得可能なCT画像やMR画像から治療抵抗性細胞を同定できる手法の開発に挑戦する。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

2023年度、FMISO-PET画像とMR画像との関係性の初期調査まで着手する予定であったが、症例数が限られていたため、様々な解析を検討した結果として進捗に遅れが生じた。

今後の研究の推進方策

これまでの研究成果に基づき、FMISO-PET画像とCT画像や各種MR画像などとの特徴量の関連性を解明し、一般的に取得可能なCT画像やMR画像から治療抵抗性細胞を同定できる手法の開発に挑戦する。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Deep Learning-based Lung dose Prediction Using Chest X-ray Images in Non-small Cell Lung Cancer Radiotherapy2024

    • 著者名/発表者名
      Aoyama Takahiro、Shimizu Hidetoshi、Koide Yutaro、Kamezawa Hidemi、Fukunaga Jun-Ichi、Kitagawa Tomoki、Tachibana Hiroyuki、Suzuki Kojiro、Kodaira Takeshi
    • 雑誌名

      Journal of Medical Physics

      巻: 49 号: 1 ページ: 33

    • DOI

      10.4103/jmp.jmp_122_23

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topology-based radiomic features for prediction of parotid gland cancer malignancy grade in magnetic resonance images2023

    • 著者名/発表者名
      Ikushima Kojiro、Arimura Hidetaka、Yasumatsu Ryuji、Kamezawa Hidemi、Ninomiya Kenta
    • 雑誌名

      Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine

      巻: 36 号: 5 ページ: 767

    • DOI

      10.1007/s10334-023-01084-0

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MR画像を用いた予測モデリングのためのレディオミクス特徴量の安定性評価2023

    • 著者名/発表者名
      平山 美咲、亀澤 秀美、肥合 康弘
    • 雑誌名

      医用画像情報学会雑誌

      巻: 40 号: 4 ページ: 114-119

    • DOI

      10.11318/mii.40.114

    • ISSN
      0910-1543, 1880-4977
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recurrence prediction with local binary pattern-based dosiomics in patients with head and neck squamous cell carcinoma2022

    • 著者名/発表者名
      Kamezawa Hidemi、Arimura Hidetaka
    • 雑誌名

      Physical and Engineering Sciences in Medicine

      巻: 46 号: 1 ページ: 99

    • DOI

      10.1007/s13246-022-01201-8

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] MR レディオミクスにおける画像特徴量の安定性評価2023

    • 著者名/発表者名
      平山美咲、亀澤秀美、肥合康弘
    • 学会等名
      第196回医用画像年次総会年次総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 予測モデリングのためのレディオミクス特徴量の安定性評価2023

    • 著者名/発表者名
      平山美咲、亀澤秀美、肥合康弘
    • 学会等名
      第126回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] レディオミクスを用いた神経膠芽腫の予後予測のための基礎的検討2023

    • 著者名/発表者名
      疋田赳大、亀澤秀美、大河愛莉、島崎華歩、秦野恵里、高須悠誠、高柳康太、光山佳輝
    • 学会等名
      第18回九州放射線医療技術学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 頭頸部癌の予後予測 ~医用画像の底力~2023

    • 著者名/発表者名
      亀澤秀美
    • 学会等名
      第91回宮崎放射線技術研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レディオミクスを用いた頭頸部癌の再発予測モデル構築2022

    • 著者名/発表者名
      亀澤秀美; 矢仁田紗恵; 中村有希; 松林輝; 島田舞紀; 仁科祥子
    • 学会等名
      第124回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Topology-based Radiomics and Dosiomics Model for Predicting Recurrence in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma2022

    • 著者名/発表者名
      Hidemi Kamezawa; Hidetaka Arimura
    • 学会等名
      The 22nd Asia-Oceania Congress on Medical Physics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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