患者個別のガンマ解析法の開発，及び，機械学習を用いた簡易的ＱＡ方法の開発

使用机器学习开发患者特异性伽马分析方法和简单的 QA 方法

• 批准号: 18J14790
• 负责人: 平島 英明
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J14790/
• 关键词: 体内線量分布; ガンマパス率; 機械学習; 線量分布特徴量; 線量精度; 三次元線量分布; ガンマ解析

1.三次元線量分布に対する患者個別ガンマ解析法の開発実測線量分布に基づく体内臓器線量誤差を評価した．ArcCHECKで得られた実測データを基に3次元体内線量分布に変換後，治療計画装置で計算された線量分布と比較を行った．全骨盤照射をした症例では，膀胱や直腸などで実測線量が治療計画時と比し線量高値であり，それを可視化することが可能であった．実測線量分布と治療計画時の線量分布の一致度を示すガンマパス率(γ2%/2mm)で評価した結果，95%以上の一致度を示した．生じた線量誤差は許容範囲内であることを定量的に明らかにした．2.機械学習を用いた簡易的品質保証法の開発高精度放射線治療を施行した症例の治療計画と線量分布から取得した特徴量を用い，照射精度を示すガンマパス率の予測モデルを開発し，その精度を評価した．京都大学医学部附属病院放射線治療科で，2015年から2019年までに高精度放射線治療を実施した888例を対象とし，対象群を学習群と検証群に分割した．治療計画の複雑さ，治療機器の種類，エネルギーなどの治療計画情報に基づく特徴量と，治療計画装置で算出した線量分布に基づく特徴量を取得した．取得した特徴量を基に学習群において，(a) 治療計画特徴量のモデル，(b) 線量分布特徴量のモデル，(c) 混合モデルを機械学習で構築した．構築したモデルを検証群に適応させ，ガンマパス率(γ2%/2mm)の予測精度の性能評価を行った．実測値と予測値の誤差は，混合モデルで最も低く，γ2%/2mmで-0.1%+/-5.6% (平均+/-標準偏差)であった．本研究より，線量分布から取得した特徴量が，ガンマパス率の予測精度を向上させることを明らかにした．

1. 开发针对三维剂量分布的患者特异性伽马分析方法 我们根据实际测量的剂量分布评估内脏器官剂量误差。将ArcCHECK获得的测量数据转换为三维内部剂量分布后，我们将其与治疗计划装置计算的剂量分布进行比较。在进行整个骨盆照射的情况下，膀胱、直肠等的实际测量剂量高于治疗计划时的剂量，并且可以将其可视化。使用伽玛合格率（γ2%/2mm）进行评估，该合格率表示测量的剂量分布与治疗计划期间的剂量分布之间的一致性程度，结果显示一致性程度超过95%。定量表明所产生的剂量误差在可接受的范围内。 2.利用机器学习开发简单的质量保证方法利用从接受高精度放射治疗的病例的治疗计划和剂量分布中获得的特征，我们开发了伽玛通过率的预测模型，该模型评估了照射准确性。研究对象为2015年至2019年在京都大学医院放射治疗科接受高精度放射治疗的888名患者，目标组分为学习组和验证组。我们获得了基于治疗​​计划信息的特征，例如治疗计划的复杂性、治疗设备的类型和能量，以及基于治疗计划设备计算的剂量分布的特征。基于获得的特征，在学习组中，使用机器学习构建了（a）治疗计划特征模型、（b）剂量分布特征模型和（c）混合模型。将构建的模型应用于验证组，评价伽玛合格率（γ2%/2mm）预测精度的表现。混合模型中测量值与预测值之间的误差最低，对于γ2%/2mm，为-0.1%+/-5.6%（平均值+/-标准差）。这项研究表明，从剂量分布中获得的特征值提高了伽马通过率的预测精度。

项目成果

Single-isocenter volumetric-modulated Dynamic WaveArc therapy for two brain metastases.

针对两个脑转移瘤的单等中心体积调制 Dynamic WaveArc 疗法。

• DOI: 10.1007/s11604-019-00849-9
• 发表时间: 2019
• 期刊: Jpn J Radiol.
• 作者: Uto M;Ogura K;Mukumoto N;Miyabe Y;Nakamura M;Hirashima H;Katagiri T;Takehana K;Hiraoka M;Mizowaki T.
• 通讯作者: Mizowaki T.

カウチ同時駆動型回転照射の照射精度検証

床同时驱动式旋转照射的照射精度验证

• 发表时间: 2018
• 作者: 小野智博;平島英明;伊良皆拓;椋本宜学;宮部結城;中村光宏;溝脇尚志;平島英明，中村光宏，宮部結城，椋本宜学，小野智博，伊良皆拓，溝脇尚志
• 通讯作者: 平島英明，中村光宏，宮部結城，椋本宜学，小野智博，伊良皆拓，溝脇尚志

Department of Radiation Oncology and Image-Applied Therapy at Kyoto University Hospital

京都大学医院放射肿瘤科和影像应用治疗科

• DOI: 10.11323/jjmp.39.4_91
• 发表时间: 2019
• 期刊: Japanese Journal of Medical Physics (Igakubutsuri)
• 作者: Miyabe Y;Mukumoto N;Ono T;Iramina H;Hirashima H;Nakamura M.
• 通讯作者: Nakamura M.

Performance evaluation of a newly developed three-dimensional model-based global-to-local registration in prostate cancer

新开发的基于三维模型的前列腺癌全局到局部配准的性能评估

• DOI: 10.1093/jrr/rrz031
• 发表时间: 2019
• 期刊: J Radiat Res
• 影响因子: 2
• 作者: Mitsuhiro Nakamura;Megumi Nakao;Hideaki Hirashima;Hiraku Iramina;Takashi Mizowaki
• 通讯作者: Takashi Mizowaki

Realization of non-coplanar VMAT with continuous couch rotation on L-shaped treatment machines

在 L 形治疗机上实现连续床旋转的非共面 VMAT

• 发表时间: 2018
• 作者: Hideaki Hirashima;Mitsuhiro Nakamura;Yuki Miyabe;Nobutaka Mukumoto;Takashi Mizowaki.
• 通讯作者: Takashi Mizowaki.