放射線治療効果を高精度に予測する分子イメージングレディオミクスモデルの開発

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K07698
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 生島 仁史 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 教授 (90202861)
• 研究分担者: 近藤 和也 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 教授 (10263815) ; 芳賀 昭弘 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 教授 (30448021) ; 古谷 俊介 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 講師 (30380041) [辞退] ; 工藤 隆治 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 助教 (10263865) ; 大谷 環樹 徳島大学, 放射線総合センター, 助教 (40709557) ; 佐々木 幹治 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 助教 (00885600)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: レディオミクス / 放射線治療 / MRI / 治療効果判定 / 非小細胞肺癌

研究実績の概要

マウスがんモデルのMRIをレディオミクスの手法を用いて解析し、放射線治療後早期に放射線治療特異的に変化する特徴量を網羅的に検索した。
対象はヒト肺腺癌細胞(A549)マウスがんモデルの放射線照射前と照射後9日に撮像したMRI画像、および同時期に撮像した対照群の2つのMRI画像である。取得画像およびWavelet変換した画像からRadiomics解析により476の特徴量を抽出し2回のMRI間での変化量を算出した。
照射群において、3次元最大径を除くGlobal特徴量に有意な変化はなかった。3次元最大径のみ増大していたが、その変化量の有意差はP＝0.0468であり対照群(P＝0。0002)と比較して小さく、腫瘍縮小にいたらないが増大は抑制されていた状態であった。この状態で多くのHistogram特徴量、Texture特徴量が統計学的に有意な変化を示した。これは、従来の画像診断で放射線治療効果の指標とされる腫瘍サイズの縮小がない時点で、Histogram特徴量、Texture特徴量により放射線治療効果を検出していた可能性を示したものである。さらに、X線照射という因子のみが異なる2つの腫瘍群において、有意な変化を生じた特徴量の一致率がHistogramで0/90 (0%)、Textureで0～2％であった。これは、照射群に生じた特徴量の変化が、放射線照射特異的にもたらされたものであることを示している。また、ヒト由来非小細胞肺癌A549に対する20Gy/2回/2日の短期大量照射が、照射開始9日目で腫瘍増殖抑制効果をもたらすことを免疫病理学的に証明した。

研究成果

• [雑誌論文] Radiomics analysis of [18F]-fluoro-2-deoxyglucose positron emission tomography for the prediction of cervical lymph node metastasis in tongue squamous cell carcinoma (2022)
  • 著者名/発表者名: Kudoh Takaharu, Haga Akihiro, Kudoh Keiko, Takahashi Akira, Sasaki Motoharu, Kudo Yasusei, Ikushima Hitoshi, Miyamoto Youji
  • 雑誌名: Oral Radiology 巻: 39 ページ: 41～50
  • DOI: 10.1007/s11282-022-00600-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Differences in image density adjustment parameters on the image matching accuracy of a floor‐mounted kV X‐ray image‐guided radiation therapy system (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakuragawa Kanako, Sasaki Motoharu, Kamomae Takeshi, Yokoishi Michihiro, Kasai Ryosuke, Kajino Akimi, Ikushima Hitoshi
  • 雑誌名: Journal of Applied Clinical Medical Physics 巻: 23 ページ: 1～12
  • DOI: 10.1002/acm2.13505
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Predicting the complexity of head-and-neck volumetric-modulated arc therapy planning using a radiation therapy planning quality assurance software (2022)
  • 著者名/発表者名: Motoharu Sasaki, Nakaguchi Yuji, Takeshi Kamomae, Shoji Ueda, ENDO Yuto, SATOH Daisuke and Hitoshi Ikushima
  • 雑誌名: Reports of Practical Oncology and Radiotherapy 巻: 27 ページ: 963～972
  • DOI: 10.5603/RPOR.a2022.0122
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 放射線治療効果を早期に検出できるRadiomics特徴量の探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 梶野 晃未, 生島 仁史, 佐々木 幹治, 大谷 環樹, 山下 理子, 芳賀 昭弘
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第35回学術大会