遺伝子変異検出から予後予測へつなぐ画像生検の開発

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K08084
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 有村 秀孝 九州大学, 医学研究院, 教授 (20287353)
• 研究分担者: 田中 謙太郎 九州大学, 大学病院, 助教 (00536849)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: EGFR変異肺癌 / 画像不変量 / 画像生検法 / ベッチ数特徴量

研究実績の概要

2020年度はepidermal growth factor receptor (EGFR)変異陽性肺癌（EGFR変異肺癌）の画像不変量（ベッチ数特徴量）を用いた非侵襲的画像生検法の研究開発を行った．九大の症例，マラヤ大学病院の症例，米国の公開データベースのTCIAからの症例を用いて，ベッチ数特徴量を用いた非侵襲的EGFR変異肺癌の検出法の頑強性を調べた．３つのデータベースの中には４種類のメーカーのCT画像が含まれている．提案手法の評価のために頑強性指標を定義した．その結果，従来の画像特徴量を用いた手法に比べて，ベッチ数特徴量を用いた提案手法は頑強にEGFR変異肺癌を検出できること（頑強性指標が高い）を示した．
ベッチ数は位相幾何学的不変量である．本研究ではCT画像上のEGFR変異肺癌の性質を定量化するためにベッチ数特徴量を計算した．ベッチ数特徴量はベッチマップのテクスチャー特徴量と定義され，画像不変量と仮定した．ベッチマップはあるカーネル内で計算されるb0（連結成分数），b1（穴の数）の値のマップである．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度はEGFR変異肺癌のベッチ数特徴量を用いた非侵襲的画像生検法の研究開発を行った．これらの結果を英語論文として出版した（Kenta Ninomiya, Hidetaka Arimura, Wai Yee Chan, Kentaro Tanaka, Shinichi Mizuno, Nadia Fareeda Muhammad Gowdh, Nur Adura Yaakup, Chong-Kin Liam, Chee-Shee Chai, Kwan Hoong Ng. Robust radiogenomics approach to the identification of EGFR mutations among patients with NSCLC from three different countries using topologically invariant Betti numbers. PLoS One 2021 Jan 11;16(1):e0244354. doi: 10.1371/journal.pone.0244354.）．

今後の研究の推進方策

今後は肺癌の画像不変量を用いたEGFR-TKI治療の予後予測法の開発を行う．

次年度使用額が生じた理由

新型コロナの影響で参加予定の学会がオンラインになったため旅費の支出と物品の購入に計画の変更が生じたためである．

研究成果

• [雑誌論文] Robust radiogenomics approach to the identification of EGFR mutations among patients with NSCLC from three different countries using topologically invariant Betti numbers (2021)
  • 著者名/発表者名: Ninomiya Kenta、Arimura Hidetaka、Chan Wai Yee、Tanaka Kentaro、Mizuno Shinichi、Muhammad Gowdh Nadia Fareeda、Yaakup Nur Adura、Liam Chong-Kin、Chai Chee-Shee、Ng Kwan Hoong
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 16 ページ: e0244354
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0244354
• [雑誌論文] Automated approach for segmenting gross tumor volumes for lung cancer stereotactic body radiation therapy using CT-based dense V-networks (2021)
  • 著者名/発表者名: Cui Yunhao、Arimura Hidetaka、Nakano Risa、Yoshitake Tadamasa、Shioyama Yoshiyuki、Yabuuchi Hidetake
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 62 ページ: 346～355
  • DOI: 10.1093/jrr/rraa132
• [学会発表] Novel recognition approach of TKI-sensitizing EGFR mutations in non-small cell lung cancer patients using topologically invariant Betti numbers (2021)
  • 著者名/発表者名: Kenta Ninomiya, Hidetaka Arimura, Wai Yee Chan, Kentaro Tanaka, Shinichi Mizuno, Nadia Fareeda Muhammad Gowdh, Nur Adura Yaakup, Chong-Kin Liam, Chee-Shee Chai, Kwan Hoong Ng
  • 学会等名: International Forum on Medical Imaging in Asia (IFMIA) 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Prediction of Tumor Growth Trajectories During Molecularly Targeted Therapy Based on Mathematical Models (2020)
  • 著者名/発表者名: Truong Gia Huy, Hidetaka Arimura, Kentaro Tanaka, Kenta Ninomiya
  • 学会等名: 20th Asia-Oceania Congress on Medical Physics (AOCMP), 18th South-East Asian Congress of Medical Physics (SEACOMP)
  • 国際学会
• [備考] http://www.shs.kyushu-u.ac.jp/~arimura/
• [産業財産権] 肺がん評価装置及び肺がん評価方法 (2020)
  • 発明者名: 有村秀孝
  • 権利者名: 有村秀孝
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2020/018346
  • 外国