マーカレス画像処理新アルゴリズムを用いたＭＶ－Ｘ線透視画像による追跡照射法の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24659554
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 放射線科学
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 高井 良尋 弘前大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50107653)
• 研究分担者: 本間 経康 東北大学, 大学院医学系研究科, 教授 (30282023) ; 成田 雄一郎 弘前大学, 大学院医学研究科, 講師 (30311385)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 高精度放射線治療 / 追尾照射法 / マーカーレス追尾法 / MVX線画像 / 位置予測アルゴリズム

研究概要

低サンプル周波数（１枚の撮影時間が長い）では被写体ぶれの問題が生じるため、高サンプリング周波数の撮影モードで以下の実験を行った。すなわち、従来のテンプレートマッチングによる腫瘍位置計測法をはじめ，腫瘍形状の変形にも対応可能な拡張である多点ランドマーク法，画像ヒストグラムの利用によりテンプレートマッチングの問題点を改善可能なMean Shift法，そして新たに開発したオプティカルフローに基づく方法を用いて，EPIDによるマーカレス腫瘍計測実験である。その結果，新手法の性能は他の最新手法よりも優れていることが示され，kV-X線とMV-X線画像の統合など臨床応用に向けて有望な知見が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] A Faster 1-D Phase-Only Correlation-Based Method for Estimations of Translations, Rotation and Scaling in Images (2014)
  • 著者名/発表者名: X. Zhang, N. Homma, K. Ichiji, M. Abe, N. Sugita, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: IEICE Trans. Fundamentals 巻: Vol.E97-A, No.3 ページ: 809-819
  • 査読あり
• [雑誌論文] MLC Trackingのための呼吸性肺腫瘍移動の予測法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本間経康,髙井良尋,市地慶,張暁勇,成田雄一郎
  • 雑誌名: Rad Fan 巻: Vol.12, No.3 ページ: 97-100
• [雑誌論文] A Time Varying Seasonal Autoregressive Model Based Prediction of Respiratory Motion for Tumor Following Radiotherapy (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Ichiji, Noriyasu Homma, Masao Sakai, Yuichiro Narita, Yoshihiro Takai, Xiaoyong Zhang, Makoto Abe, Norihiro Sugita and Makoto Yoshizawa
  • 雑誌名: Computational and Mathematical Methods in Medicine 巻: Vol.2013, Article ID 390325 ページ: 9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Markerless Lung Tumor Motion Tracking by Dynamic Decomposition of X-ray Image Intensity (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Homma, Y. Takai, H. Endo, K. Ichiji, Y. Narita, X. Zhang, M. Sakai, M. Osanai, M. Abe, N. Sugita, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Journal of Medical Engineering 巻: Vol.2013, Article ID 340821 ページ: 8
  • 査読あり
• [学会発表] マーカレス動体追尾照射システムの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本間経康、酒井正夫、張暁勇、市地慶、澁澤直樹、吉田裕輔、阿部誠、杉田典大、吉澤誠、成田雄一郎、高井良尋
  • 学会等名: 第27回日本高精度放射線外部照射研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-02-22
  • 招待講演
• [学会発表] A Kernel-Based Method for Real-Time Markerless Tumor Tracking in Fluoroscopic Image Sequence (2013)
  • 著者名/発表者名: X. Zhang, N. Homma, Y. Takai, Y. Narita, K. Ichiji, M. Abe, N. Sugita, M. Yoshizawa
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2013
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 20130914-17
• [学会発表] A Kernel-Based Method for Non-Rigid Tumor Tracking in KV Image Sequence (2013)
  • 著者名/発表者名: X. Zhang, N. Homma, K. Ichiji, Y. Takai, Y. Narita, M. Abe, N. Sugita, M. Yoshizawa
  • 学会等名: American Association of Physicists in Medicine 55th Annual Meeting
  • 発表場所: Indianapolis, USA
  • 年月日: 20130804-08
• [学会発表] マーカレス動体追尾照射のための汎用型リニアック制御システムの開発に向けて,シンポジウム 9:動体追跡照射/リアルタイムモニタリングの現状と未来 (2013)
  • 著者名/発表者名: 本間経康、酒井正夫、張暁勇、市地慶、澁澤直樹、吉田裕輔、阿部誠、杉田典大、吉澤誠、成田雄一郎、高井良尋
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第26回学術大会
  • 発表場所: 青森
  • 年月日: 2013-10-20
  • 招待講演
• [学会発表] Radiation-Induced Rib Fracture after Hypofractionated Stereotactic Body Radiotherapy for Patients with Peripheral Lung Tumor: Impact of the Maximum Dose and the Fraction Size (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Aoki, M. Sato, Y. Narita, K. Hirose, H. Kawaguchi, Y. Hatayama, Y. Takai
  • 学会等名: The 54th Annual Meeting of the ASTRO
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20121029-31
• [学会発表] MLC可変動体追尾その 2:追尾遅延に伴う腫瘍内線量誤差の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 成田雄一郎、若生愛奏、本間経康、市地慶、張暁勇、細川洋一郎、高井良尋
  • 学会等名: 第25回日本放射線腫瘍学会学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-11-23
• [学会発表] 3-D Fourier-Based Volumetric Registration for Estimating Intra-Fractional Lung Tumor Motion (2012)
  • 著者名/発表者名: Xiaoyong Zhang, Noriyasu Homma, Yoshihiro Takai, Yuichiro Narita, Makoto Yoshizawa
  • 学会等名: AAPM 55th Annual Meeting, Medical Physics
  • 発表場所: Charlotte, USA
  • 年月日: 2012-07-29
• [学会発表] An Extended Time-Variant Seasonal Autoregressive Model-Based Prediction for Irregular Breathing Motion Tracking (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Ichiji, N. Homma, M. Sakai, Y. Narita, Y. Takai, M. Yoshizawa
  • 学会等名: AAPM 55th Annual Meeting, Medical Physics
  • 発表場所: Charlotte, USA
  • 年月日: 2012-07-29
• [図書] "Fundamentals of Higher Order Neural Networks for Modeling and Simulation," in: Ming Zhang (Ed.), Artificial Higher Order Neural Networks for Modeling and Simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: Madan M. Gupta, Ivo Bukovsky, Noriyasu Homma, Ashu M. G. Solo, and Zeng-Guang Hou
  • 総ページ数: 103-133
  • 出版者: Information Science Reference, Hershey, PA