統計的治療計画法に基づくプロスペクティブ適応放射線治療システムの開発

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15J03603
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 仲本 宗泰 九州大学, 医学系学府, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2017-03-31
• キーワード: 高精度放射線治療 / 放射線治療計画 / 統計的多次元放射線治療症例データベース / 統計的線量分布 / EPID動画像

研究実績の概要

本年度は患者の治療期間中に撮像された全てのEPID動画像を収集し，前年度に構築した治療中の変動を考慮した統計的多次元放射線治療症例データベースに治療総期間における統計変動についても組み込んだ．そして，治療期間中全ての変動を含んだ患者各々の統計的線量分布を予測した．
統計的線量分布はデータベース内に存在する治療期間中全ての統計的変動を含んだCT画像に線量計算アルゴリズム (AAA: analytical anisotropic algorithm) を適用することによって予測した．この統計的変動を含んだCT画像は治療計画CT画像を治療期間中に撮像された全てのEPID動画像のフレーム毎に変形させることにより計算した．変形には，前年度に提案したATP法を組み込んだ最適化法により決定される変形パラメーターに基づいた非線形レジストレーション法を用いた．
予測した統計的線量分布と治療計画時の線量分布を比較・評価するため，DVHを計算し，標的及びリスク臓器 (肺，脊髄) に対する様々な指標 (D95，V10，V20，mean dose，maximum dose，homogeneity index，conformity index) を求めた．さらに，生物学的指標であるTCP，NTCPについても求めた．
研究成果は2回の国際会議と1回の国内会議で報告し，大きな反響を得られた．そして，ICMP 2016では研究成果が高く評価されBest Presentation Silver Award of IOMPを受賞した．さらに，研究成果は英文原著論文として国内の医用画像分野の学術雑誌 Medical Imaging and Information Sciences誌 に掲載された．そして，本論文は高く評価され論文賞の受賞が内定した．最後に研究成果及び当該研究に関連する知識・技術を英文著書として纏めた．

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

受賞等
1.Best Presentation Silver Award of IOMP受賞, International Conference on Medical Physics 2016, 2016年12月
2.内田論文賞, 医用画像情報学会, 2017年3月受賞内定 　6月受賞予定

研究成果

• [雑誌論文] Reconstruction of four-dimensional computed tomography imagesduring treatment time using electronic portal imaging device images based on a dynamic 2D/3D registration (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakamoto T, Arimura H, Hirose TA, Ohga S, Umezu Y, Nakamura Y, Honda H, Sasaki T
  • 雑誌名: Proceeding of SPIE 2017 巻: 10132 ページ: 101322V1-8
  • DOI: 10.1117/12.2254000
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Investigation of interfractional shape variations based on statistical point distribution model for prostate cancer radiation therapy (2017)
  • 著者名/発表者名: Shibayama Y, Arimura H, Hirose TA, Nakamoto T, Sasaki T, Ohga S, Matsushita N, Umezu Y, Nakamura Y, Honda H
  • 雑誌名: Medical Physics 巻: 印刷中 ページ: －
  • DOI: 10.1002/mp.12217
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A framework for estimating four-dimensional dose distributions during stereotactic body radiation therapy based on a 2D/3D registration technique with an adaptive transformation parameter approach (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamoto T, Arimura H, Sasaki T, Morooka KI, Hirose TA, Umezu Y, Nakamura Y, Honda H, Hirata H
  • 雑誌名: Medical Imaging and Information Sciences 巻: 33 ページ: 48-56
  • DOI: 10.11318/mii.33.48
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 放射線治療における機械学習の応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 有村秀孝, 仲本宗泰
  • 雑誌名: 日本医学物理学会誌 巻: 36 ページ: 35-38
  • DOI: 10.11323/jjmp.36.1_35
  • 査読あり
• [学会発表] Reconstruction of four-dimensional computed tomography images during treatment time using electronic portal imaging device images based on a dynamic 2D/3D registration (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakamoto T, Arimura H, Hirose TA, Ohga S, Umezu Y, Nakamura Y, Honda H, Sasaki T
  • 学会等名: SPIE Medical Imaging
  • 発表場所: Orlando, FL, US
  • 年月日: 2017-02-11 – 2017-02-16
  • 国際学会
• [学会発表] 2D/3D registration-based framework for estimating four-dimensional dose distributions according to dynamic images of an electronic portal imaging device during stereotactic body radiotherapy for lung cancer (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamoto T, Arimura H, Hirose TA, Morooka KI, Ohga S, Umezu Y, Nakamura Y, Honda H
  • 学会等名: International Conference on Medical Physics
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2016-12-09 – 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Systematic framework for estimating in-vivo four-dimensional dose distributions during treatment delivery in stereotactic body radiotherapy based on a 2D/3D registration with an adaptive transformation parameters approach (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamoto T, Arimura H, Sasaki T, Morooka KI, Hirose TA, Nakamura Y, Umezu Y, Honda H, Hirata H
  • 学会等名: 日本放射線技術学会総会学術大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-04-14 – 2016-04-17
• [図書] “Visualization of dose distributions for photon beam radiation therapy during treatment delivery” in Image-Based Computer-Assisted Radiation Therapy edited by Arimura H (Kyushu University) (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakamoto T, Arimura H
  • 総ページ数: 26
  • 出版者: Springer
• [備考] 計算機支援診断放射線治療研究室ホームページ
  • URL: http://www.shs.kyushu-u.ac.jp/~arimura