| 研究課題/領域番号 |
23K24282
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| 補助金の研究課題番号 |
22H03021 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分52040:放射線科学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
中村 光宏 京都大学, 医学研究科, 教授 (30584255)
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| 研究分担者 |
中尾 恵 京都大学, 医学研究科, 教授 (10362526)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2025年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2024年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2023年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 医学物理学 / 統計形状モデリング / 圧縮センシング / 敵対的生成ネットワーク / 寡分割高精度放射線治療 / 統計呼吸動体モデル / 時空間画像データ / 適応放射線治療 / 非侵襲呼吸性移動対策 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
放射線治療において、照射回数を減らして1回に照射する線量を増加させる「寡分割照射」は医療上・医療経済上の有益性が高く、その適用が広がりつつある。そこで本研究では、放射線治療の各工程で取得可能な低次元かつ局所的な情報のみを手がかりに、最先端のデータ駆動型アプローチを活用することで、患者固有の生体臓器に関する高次元かつ広範囲の状態復元や状態表現を可能とする基盤技術を開発し、安全で非侵襲な高精度寡分割照射の実現を目指す。
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| 研究実績の概要 |
【高確度な線量分布評価システムの開発】拡散モデルを用いて、治療計画用CT（pCT）から治療期間中の臓器形状変化を模擬した多様なシンセティックCT（sCT）を生成し、経時的な線量変化を評価可能なシステムの開発を進めている。2024年度は、100症例以上のpCT-sCT対を用いたモデル学習を完了し、初期ノイズ条件の調整によって臓器変化を反映した多様なsCTの生成に成功した。非剛体レジストレーションによる臓器輪郭のsCTへの高精度伝播も実装済みであり、実際の治療計画をsCTに適用した線量再計算を多数例に対して実施した。
【CBCT画像を用いた実投与線量評価システムの開発】CBCT画像特有のアーチファクト、ノイズ、体幹欠損を補正し、実投与線量を正確に再構築するための画像補正モデルを開発している。2024年度は、pCTから生成されたsCTとのペアデータを用いた教師あり学習により、臓器位置のズレを抑えたアーチファクト除去に成功した。特に腸管蠕動を模擬的に加えたsCTを用いることで、従来困難であった消化管周辺の画像再現性が大幅に向上した。さらに、CBCTの再構成画像のみならず、生データであるサイノグラムを活用した補正アルゴリズムの開発にも着手しており、従来手法との比較検証を進めている段階である。
【非侵襲な呼吸性移動対策アプローチの開発】金属マーカーを用いず、横隔膜の動きから腫瘍位置を非侵襲的に推定する技術を開発している。2024年度は、X線透視像から得られる腫瘍位置情報と、ステレオ視点に基づくエピポーラ幾何を組み合わせた三次元位置推定モデルを複数症例に適用し、実用レベルの精度と再現性を確認した。また、4DCTの各位相画像を用いた横隔膜と肺・肝内病変の相関構造解析も進めており、疾患部位や患者特性に応じた個別最適化を見据えた検討段階にある。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の研究計画に基づき、各年度に設定した目標に対して着実に成果を挙げており、主要なマイルストーンは予定通り達成されている。特に、技術的な課題に対しては適切な対処を講じることで遅延を最小限にとどめ、実験・解析・成果のとりまとめ等が円滑に進行している。これらのことから、現時点での研究進捗はおおむね順調であると判断している。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究で開発した要素技術については、すでに一定の技術的成熟度を達成しており、今後はこれらの成果を実臨床に応用する段階へと進展させていく予定である。とりわけ、共同研究先である医療機器メーカーとの連携を通じて、当該技術の放射線治療装置への実装を推進する計画である。これにより、研究成果を単なる学術的知見にとどめることなく、医療現場における具体的な価値創出へと展開することが可能となる。実装に際しては、ユーザビリティや安全性に関する継続的な評価を行い、医療従事者による円滑な運用と患者に対する高品質な治療の実現を目指す。また、実装後のフィードバックを収集・分析することで、さらなる改良点を抽出し、次世代技術の開発へとフィードバックループを構築する。加えて、本技術の国際的な標準化や他装置・他施設への展開も視野に入れ、臨床研究や多施設共同研究を通じた検証と普及活動を進める。以上のような取り組みにより、本研究の成果を社会実装へとつなげ、放射線治療の質と安全性の向上に貢献することを目指す。
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