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治療計画計算解剖モデルに基づく粒子線治療支援システムの開発

公募研究

研究領域医用画像に基づく計算解剖学の創成と診断・治療支援の高度化
研究課題/領域番号 24103707
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関九州大学

研究代表者

有村 秀孝  九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (20287353)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2013年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2012年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワードimage analysis / computational anatomy / particle therapy / treatment planning / machine learning / 粒子線治療 / 患者セットアップエラー / 電子密度ビーム方向像 / パワースペクトル
研究概要

The principal investigator developed four image analysis approaches including computational anatomy models for treatment planning in computer-assisted particle therapy. The inadequate outcome of particle therapy could be caused by several uncertainties such as inter-observer variation of target (i.e., cancerous lesion) delineations, inter-fractional position and shape variations of the targets, and patient setup errors, and so on. Furthermore, sharp dose distributions could greatly deteriorate due to the setup errors and/or organ motions depending on particle beam direction. To mitigate these issues, we have developed mainly four image analysis approaches, i.e., (1) an automated extraction of tumors using a machine learning classifier with knowledge of radiation oncologists, (2) a framework for construction of statistical clinical target volume models with inter-observer delineation and inter-fractional variations in radiation treatment planning, (3) a quantitative evaluation approach of the robustness of beam directions against patient setup errors in the particle therapy, and (4) a similar case based treatment planning system. These technologies can be organized for construction of computer-assisted particle therapy systems, which can support radiation therapy practitioners.

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 2件) 図書 (2件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Quantitative evaluation of the robustness of beam directions based on power spectral analysis of water-equivalent path length image in charged particle therapy2014

    • 著者名/発表者名
      Hidetaka Arimura, Genyu Kakiuchi, Yoshiyuki Shioyama, Shin-ichi Minohara, Takahiro Nakamoto, Katsumasa Nakamura, Hiroshi Honda, Mutsumi Tashiro, Tatsuaki Kanai, Hideki Hirata
    • 雑誌名

      nternational Journal of Intelligent Computing in Medical Sciences and Image Processing

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Similar-case-based optimization of beam arrangements in stereotactic body radiotherapy for assisting treatment planners2013

    • 著者名/発表者名
      Magome T, et al.
    • 雑誌名

      BioMed Research International

      巻: 2013 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1155/2013/309534

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 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, 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, 豊福 不可依
    • 雑誌名

      電子情報通信学会和文論文誌D

      巻: Vol.J96-D ページ: 813-823

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 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

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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 radiotherapy2012

    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Computer-Assisted Particle Therapy System Based on Computational Anatomy Models for Treatment Planning2014

    • 著者名/発表者名
      Hidetaka Arimura
    • 学会等名
      The Fifth International Symposium on the Project Computational Anatomy
    • 発表場所
      東京大学,東京
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Local image descriptor-based searching framework of usable similar cases in a radiation treatment planning database for stereotactic body2014

    • 著者名/発表者名
      Ayumi Nonaka, Hidetaka Arimura, Katsumasa Nakamura, Yoshiyuki Shioyama, Mazen Soufi, Taiki Magome, Hiroshi Honda, Hideki Hirata
    • 学会等名
      SPIE Medical Imaging 2014
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [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 images2013

    • 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
    • 年月日
      2013-07-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optimization of robust beam direction against patient setup errors in charged particle therapy2013

    • 著者名/発表者名
      Hidetaka Arimura
    • 学会等名
      Medical Physics International-School & the 11Th Medical Physics Seminar
    • 発表場所
      大阪大学,吹田市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Computerized Production of Statistical Clinical Target Volume Models in Prostate Cancer Radiation Treatment Planning2013

    • 著者名/発表者名
      Norimasa Matsushita, Hidetaka Arimura, Katsumasa Nakamura, Kagami Yoshikazu, Yoshiyuki Shioyama, Yasuhiko Nakamura, Hiroshi Honda, Hideki Hirata
    • 学会等名
      AAPM 55th Annual Meeting 2013
    • 発表場所
      Indianapolis, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Computer-aided Delineation of Tumour Regions for Lung Cancer in Multimodality Images by Localized Level Set Method2013

    • 著者名/発表者名
      Ze Jin, Hidetaka Arimura, Yoshiyuki Shioyama, Jumpei Kuwazuru, Taiki Magome, Katsumasa Nakamura, Hidetake Yabuuchi, Hiroshi Honda, Fukai Toyofuku, Hideki Hirata, Masayuki Sasaki
    • 学会等名
      International Conference on the Use of Computers in Radiation Therapy ICCR2013
    • 発表場所
      Melbourne, Australia
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Computerized determination of robust beam directions against patient setup errors in hadron particle therapy2012

    • 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
    • 年月日
      2012-10-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Computer-assisted determination of the usable beam arrangement from similar treatment plans in stereotactic body radiotherapy2012

    • 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
    • 年月日
      2012-10-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Computational Intelligence in Biomedical Imaging2013

    • 著者名/発表者名
      Hidetaka Arimura, Taiki Magome, Genyu Kakiuchi, Jyunpei Kuwazuru, Asumi Mizoguchi
    • 総ページ数
      21
    • 出版者
      Springer Science+Business Media
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] Springer2013

    • 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
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] Arimura Laboratory

    • URL

      http://web.shs.kyushu-u.ac.jp/~arimura/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 有村秀孝研究室

    • URL

      http://web.shs.kyushu-u.ac.jp/~arimura

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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