2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of minimum invasive real-time markerless image guided radiotherapy technique using minimum space information.
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18H02758
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
清水 伸一 北海道大学, 医学研究院, 教授 (50463724)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮本 直樹 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00552879)
高尾 聖心 北海道大学, 大学病院, 助教 (10614216)
梅垣 菊男 北海道大学, 工学研究院, 教授 (40643193)
橋本 孝之 北海道大学, 医学研究院, 特任准教授 (60400678)
木下 留美子 北海道大学, 大学病院, 助教 (70507582)
吉村 高明 北海道大学, 大学病院, 診療放射線技師 (70807742)
西岡 健太郎 北海道大学, 医学研究院, 特任助教 (80463743)
加藤 徳雄 北海道大学, 医学研究院, 助教 (80572495)
松浦 妙子 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90590266)
田口 大志 北海道大学, 大学病院, 助教 (90374454)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 医学物理(学） |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、陽子線治療ガントリー設置動体追跡装置の2軸X線透視装置を発展させ、現状より更に低侵襲で尚且つ腫瘍や体内臓器の空間的・時間的変動や呼吸性移動を考慮したがん治療が実現できる実時間画像誘導放射線治療システムを創造することを目的としている。動体追跡装置では2方向X線透視画像から特徴点の3次元位置座標をリアルタイムに計算し、様々な呼吸位相から治療計画に用いたのものと同じ呼吸位相を時間的に演算によって切り出しゲーティング治療を実現している。透視X線は治療放射線を照射する時間以外にも待機的に用いられているため本来不要な被曝が生じており、特徴点の抽出・認識にマーカを使用する必要があるため、観血的手技が必要などの患者負担が生じている。
本年度の実績として、マーカを用いずにゲーティング治療を行う手法についての特許出願を行った(特願2019-056069, 2019)。この特許出願は本研究で想定している特徴点近傍に領域を絞って情報を得、判断を行う画像認識手法を用い実際に治療を行う際に必須の物となる。正常組織の線量負荷を低減することの臨床的意義を検証する研究を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在までに行われている方法とは異なり、画像を取得する領域、面積を最小限度に絞り込むためにはX線透視領域を限りなく狭くするための透視装置要件の検討、絞り機構の改良、観測すべき領域の過不足の無い設定および透視データを転送するフラットパネルの情報読み出し手法などを総合的に検討する必要がある。これらの検討を行うために、まず平成30年度は実時間画像誘導陽子線治療時の透視画像データ、治療ログファイルを用いる前段階として、4D-CTの容積データを扱うことのできるデジタルファントムの利用が可能となるよう環境を構築し、これを用いることで呼吸性移動を持った治療中の2方向X線透視画像から特徴点近傍のみを抽出した画像を作成し、この画像を用いて所定の治療放射線制御が可能かどうかシミュレーションを行うソフトウェア環境構築に着手した。同時に、金属マーカを用いずX線透視画像の特徴点のみを用いるゲーティング照射を行う手法につき特許出願を行った(特願2019-056069, 2019)。この環境を用いることにより次年度以降、透視X線被曝を低減し特徴点周囲に限った領域を精緻に観測して照射制御に必要かつ充分な最小領域の情報についての研究を進めることが可能となる。同時に、正常組織の線量負荷を大幅に低減するために、リアルタイム観測回数の必要性を検討する臨床研究を泌尿器科領域で行い、また、正常組織への線量負荷およびその低減が与える影響を数値的に評価するための研究を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、実時間画像誘導放射線治療データによる解析、極小領域画像ゲーティング技術開発、MRI画像利用と技術開発、臨床画像取得・評価、動体追跡透視画像処理の要素からなり、これらを研究代表者清水が統括している。平成31年度は構築した演算環境により限局領域のX線透視でゲーティング照射が可能であることを確認する。特徴点近傍を抽出した限局した2方向画像を入力側の元画像に用いてゲーティング照射が可能であるかどうか、適切な画像要件の探索・マッチングパターンの作成を行い検証する。
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[Journal Article] Patterns of proton therapy use in pediatric cancer management in 2016: An international survey2019
Author(s)
Journy N, Indelicato DJ, Withrow DR, Akimoto T, Alapetite C, Araya M, Chang A, Chang JH, Chon B, Confer ME, Demizu Y, Dendale R, Doyen J, Ermoian R, Gurtner K, Hill-Kayser C, Iwata H, Kim JY, Kwok Y,... Shimizu S...
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Journal Title
Radiotherapy and Oncology
Volume: 132
Pages: 155～161
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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