畳み込みニューラルネットワークを用いた重粒子線治療の適応判断システムの開発

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K15777
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 萩原 靖倫 山形大学, 医学部, 助教 (60594306)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 重粒子線治療 / 適応判定 / 教師あり学習

研究実績の概要

2022年度には頭頸部腫瘍のうち上顎洞悪性腫瘍の画像を用いて、重粒子線治療の適応を判定するシステムの開発を進めた。CT画像、MRI画像（T2強調画像、T1強調画像、造影T1強調画像）を用いて各々の画像セットについて検討を進めている。
まず、2次元の各画像スライス毎に評価して適応を判定するシステムから開発を進めている。上顎洞腫瘍については、一部の条件下では前向きな結果が得られており、発表準備を進めている。2023年度中に発表を予定している。なお現在は2次元の各画像スライス毎に評価を行っており、上下関係を判定に用いられていないが、3次元的な位置関係も適応判断のための重要な要素になると考えられる。このため、特に前向きな結果が得られていない画像セットについて、3次元的な評価に変更することを検討している。
医師間（評価者間）の適応判断のブレについては、画像よりも、想定する患者背景の幅や傾向によって適応判断のブレが生まれている傾向が伺われている。この適応判断のブレを埋めるには、基準となるような背景を設定することが有効と考えられるが、妥当性の高い基準となる患者背景を設定すること自体が困難であり、シンプルに画像だけみて判断するならば、という前提でシステム開発を進めることとした。
将来的には、言語処理を含むことで患者背景を含んだ形で適応判断を目指している。これにより適応判断がより正確で現実に即したものになる可能性を強く感じている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初は頭頸部腫瘍という大きなまとまりで重粒子線治療の適応判定させることが可能であると考えていた。しかし、原発部位ごとに重粒子線治療適応判定のポイント、傾向に大きな違いが内在していることから上顎洞からシステム構築を進めている。
対象部位を絞ったことから、やや遅れている、としている。

今後の研究の推進方策

まずは上顎洞を対象としたシステムを作成しており、一部の条件下ではよい結果が得られていることから発表準備中である。
3次元的な評価を追加するといった改良もあわせて進めている。
上顎洞以外についてもあわせて対象を広げていく予定である。

次年度使用額が生じた理由

COVID-19の流行と円安の影響で、当初予定していた価格より大幅に価格上昇が認められた消耗品パーツについては、進捗の遅れに相当する検討の対象を絞っていることもあり、購入を手控えた。
進捗にあわせて2023年度での使用を予定している。