2013 Fiscal Year Annual Research Report
生物画像情報と四次元放射線治療を統合した個別化放射線治療法の開発
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25253078
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
平岡 眞寛 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70173218)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
門前 一 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (10611593)
佐治 英郎 京都大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (40115853)
松尾 幸憲 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (80456897)
澤田 晃 京都医療科学大学, 公私立大学の部局等, 教授 (80543446)
富樫 かおり 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90135484)
小久保 雅樹 公益財団法人先端医療振興財団, その他部局等, その他 (90283605)
溝脇 尚志 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (90314210)
板坂 聡 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (90378654)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 四次元放射線治療 / 四次元機能画像 / 低酸素画像 / 腫瘍動態評価 / 追尾照射 / 強度変調放射線治療 |
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| Research Abstract |
低酸素領域の3次元画像化に関してプローブ及び撮影プロトコールの検討を開始した。細胞周期のイメージングが可能なヒト腫瘍細胞において細胞周期と放射線治療感受性との関係をin vitroで明らかにし、動物モデルにおいても同様の関係を明らかにした。in vivo では、腫瘍内に様々な細胞周期の細胞が混在するために体外からのimaging は困難であったが、摘出腫瘍の薄切においての観察は可能であった。治療前FDG-PETのSUVmaxおよび拡散強調MRIのADC値の有用性に関して検討した。肺癌に対し定位放射線治療を行った15例を対象に評価したところ、治療前に高SUVmaxと低ADC値を示した症例は治療後の再発が有意に多いことが分かった。
生物・機能画像の4次元化法として呼吸同期FDG-PET/CTの至適撮像方法を検討し、膵臓癌７症例、のべ9回の撮像を行った。RPMシステムを用いた同撮像法は複数の症例で安定して実施可能であることが確認された。腫瘍動態評価目的のcine MRIに関しては、食道粘膜の蠕動を評価する目的で健常ボランティア１名を対象に行ったが、同法での粘膜描出は困難であった。Area detector CTの撮影を12例で行い、肺腫瘍と金マーカーの動態について検討した。肺腫瘍・金マーカー間の平均距離と、相対位置変動の大きさには正の相関が認められた。
高精度・高速4次元線量計算モジュールとして、動体追尾照射で実装した線量計算モジュールのプログラムコードの最適化や並列化に着手した。また、品質保証のため、0.1mm以下の精度で制御可能な動体ファントムを開発した。また、SIB-IMRTにおいて、線量計算法の違いが治療計画に及ぼす影響を明らかにした。これは動体追尾SIB-IMRTにおいても、最適な線量処方を決定する上で考慮しなければならない重要な因子のひとつである。
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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
A 放射線治療計画における生物・機能画像情報の有用性の評価（平岡、吉村、佐治、富樫）
動物実験レベルでの検証が終わり、今年度は高性能のPET-CT機器が導入されるため、臨床応用を開始する。撮像タイミング、対象疾患を検討し、プロトコールを作成し、症例を集積する。
B 腫瘍動態評価と生物・機能画像の4次元化法の確立（松尾、溝脇）
Cine MRIに関しては撮像困難であることがわかったが、呼吸同期FDG-PET/CTおよびArea detector CTの撮像は当初の予定通りに開始することができ、順調に症例を集積しつつある。
C 動体追尾SIB-IMRT治療の実現に向けた基盤技術の開発
本研究課題の研究目的の達成度は、動体追尾SIB-IMRT治療の実現に向けた基盤技術の開発において、おおむね順調に進展している。動体追尾IMRTに対応した4次元線量計算モジュールに対して、動体ファントムを用いた、5セグメントのピラミッドパターンに対する静的および動体追尾下でのIMRTにおける計算線量と実測との精度評価を行った。γ解析 (3%/3mm)によるパス率は、それぞれ97.5 %, 98.8%となり、良好であった。また、患者個々の腫瘍動体を再現可能な高精度動体ファントムを開発することで、動体追尾IMRT治療の品質保証システムを確立した。さらに、線量計算法の違いがSIB-IMRTの治療計画に及ぼす影響を明らかにした。これにより、治療計画における線量計算精度を検証することが可能になり、動体追尾SIB-IMRT治療の実現に向けた基盤技術の開発に成功した。これら成果を国際学会にて報告した。
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| Strategy for Future Research Activity |
A 放射線治療計画における生物・機能画像情報の有用性の評価（平岡、吉村、佐治、富樫）
放射線治療計画に有用な低酸素領域の3次元画像化をPET-CT から可能かについて検討し、最適なプローブ及び画像取得手法を明らかにするために、臨床での低酸素イメージングを開始する。放射線治療中に複数回撮影することで低酸素領域の経時変化の検討を開始する。引き続き、低酸素応答因子（HIF）の活性を用いた新規PETプローブの開発を継続し臨床での低酸素イメージングを目指す。細胞周期イメージングでは、in vivo イメージングが可能なプローブ、手法について動物モデルにて引き続き検討する。
B 腫瘍動態評価と生物・機能画像の4次元化法の確立（松尾、溝脇）
生物・機能画像の４次元化として、呼吸同期FDG-PET/CTおよびArea Detector CTの検証を引き続き行う。呼吸同期FDG-PET/CTに関しては、通常撮像法とSUVを比較することで、臨床的な有用性を示せるか否か検討を行いたい。Area Detector CTは動体追尾放射線治療における治療計画前評価への応用を検討する。Cine MRIについては、別モダリティ（例：CT）への転換を検討する。
C 動体追尾SIB-IMRT治療の実現に向けた基盤技術の開発（中村、小久保、澤田）
国際学会にて報告した成果を学術論文として投稿する。動体追尾SIB-IMRT治療の実現に向けた基盤技術の開発においては、線量計算の高速化に向け、スパコンに即した並列化を検討する。さらに、臨床データを用いた精度検証も行う。また、動体追尾SIB-IMRTの対象疾患、線量処方を決定し、臨床的意義を明らかにする。さらに、臨床応用に向けて、品質保証上必要となる治療精度の評価基準を確立する。
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[Journal Article] Weekly administration of paclitaxel and carboplatin with concurrent thoracic radiation in previously untreated elderly patients with locally advanced non-small-cell lung cancer: A case series of 20 patients2014
Author(s)
Takeshita J, Masago K, Fujita S, Hata A, Kaji R, Kawamura T, Tamai K, Matsumoto T, Nagata K, Otsuka Ky, Nakagawa A, Otsuka Ko, Tomii K, Shintani T, Takayama K, Kokubo M, Katakami N
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Journal Title
Molecular and Clinical Oncology
Volume: 2
Pages: 454-460
DOI
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