深層学習で画質改善したCBCT画像を用いた積算投与線量分布構築システムの開発

使用 CBCT 图像开发累积剂量分布构建系统，通过深度学习提高图像质量

• 批准号: 21K07639
• 负责人: 竹中 重治
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K07639/
• 关键词: 深層学習; 画質改善; 放射線治療; CBCT画像; 積算線量分布; DIR

放射線治療はがんの三大治療法の1つとして確立している．放射線治療の中でも体幹部定位放射線治療(stereotactic body radiation therapy：SBRT)や強度変調放射線治療(intensity modulated radiotherapy：IMRT)は高精度な治療法であり，治療時の標的や正常組織の位置精度が重要である．治療時の位置合わせとして，放射線治療装置に付属されているCBCT(cone beam computed tomography)が利用されている．一方，放射線治療において，実際に患者に投与された線量分布を求め，評価することは正確な治療効果や副作用の予測という観点で重要である．治療直前や治療中に撮像するCBCT画像は標的や正常組織の位置を反映してはいるものの，放射線治療の計画時に撮像されるCT画像と比較して画質が悪く，線量計算に用いることができない．本研究では，深層学習によって画質改善したCBCT画像を用いて，治療期間内に患者に投与された積算線量分布を構築するシステムを開発することを目的とする．研究期間内には、①深層学習を活用して撮像されたCBCT画像を画質改善し，生成された画像の定量評価や視覚評価を行う．②生成された画像に対して線量計算し投与線量分布を求める.③DIR(deformable image registration)を用いて各治療日の投与線量分布を治療計画用CT画像に合わせ込み，積算させる.④構築した線量分布から，標的や正常組織への投与線量を治療 計画と比較し評価する.当該年度では前立腺癌を対象として，画質改善されたCBCT画像に対して線量計算を行い，投与線量分布を求めた．求めた線量分布を治療計画と比較し、評価を行った．ここまでの研究成果を国内の学術大会で発表した．

Radiation therapy is one of the three major treatments. In radiation therapy, stereotactic body radiation therapy (SBRT) and intensity modulated radiation therapy (IMRT) are important for high accuracy of treatment methods and for accuracy of target and normal tissue location. CBCT(cone beam computed tomography) has been used in the treatment of patients with radiation therapy. On the one hand, radiation therapy is very important for evaluating the correct results of treatment and predicting side effects. CBCT images reflect the position of the target and normal tissues during treatment and radiation therapy planning. CBCT images are compared with CT images during radiation therapy planning. The purpose of this study is to construct a system for deep learning to improve image quality and CBCT imaging during treatment. During the study period, ① deep learning was used to extract CBCT images, improve image quality, generate quantitative evaluation of CBCT images, and conduct visual evaluation. (2) To calculate the projection and distribution of line quantity. 3 DIR(deformable image registration) is used to calculate the dose distribution of each treatment day and the CT image for treatment planning. (4) To construct the radiation distribution, target, normal tissue, dose, treatment plan, and evaluation. When the current year is over, the image quality will be improved. The projection and line distribution will be calculated. To compare and evaluate the treatment plan. The results of this research were presented at the National Academic Conference.

项目成果

深層学習により画質改善したCBCT画像を用いた積算線量分布の構築

使用 CBCT 图像构建累积剂量分布，通过深度学习提高图像质量

• 发表时间: 2022
• 作者: Toyohara;J.;Tago;T.;Fujimaki;R.;Hirano;K.;Iwai;K.;Tanaka;H.;竹中重治，今江禄一，青木淳，松田佳奈子，境紀行，鍛冶静雄，岩永秀幸，山下英臣，阿部修．
• 通讯作者: 竹中重治，今江禄一，青木淳，松田佳奈子，境紀行，鍛冶静雄，岩永秀幸，山下英臣，阿部修．