バイオメカニクスとロボティクスに基づく肺機能/形態融合の次世代動体追跡放射線治療

点击翻译按钮获取中文摘要

我々は，呼吸性移動を伴う腫瘍に対して動体追跡放射線治療技術を開発し，臨床応用してきた．しかし,本治療は，正常臓器の生理機能を考慮できておらず，副作用への対応が懸念材料となる．そこで，本年度の研究では，四次元CT画像と有限要素法を用いた患者個別の肺機能予測のための肺ストレスマップを開発した．4次元CT（Computed tomography）画像の吸気・呼気の肺構造を有限要素法を用いて，メッシュ構造へ分解する．吸気CTに対して，CT値からヤング率を割り当てることで，初期値を決定した．吸気・呼気の肺メッシュ構造を非線形モデルを用いて，位置合わせを行い，呼吸により肺全体に加わるストレス分布を算出するアルゴリズムを開発した．開発したアルゴリズムを検証するため，呼吸機能検査であるスパイロメトリーの検査値と肺内のストレス値を比較した．また，肺ストレス値が慢性閉塞性肺疾患（COPD）の重症度の診断能を有しているかを評価した．さらに，従来実施されている吸気・呼気CT画像のCT値を用いたCOPDの診断能と比較した．肺腫瘍に対して放射線治療を実施した25症例を対象とし，開発したアルゴリズムの検証を行った．全肺におけるストレスの平均値は，スパイロメトリーの検査値である1秒量と努力肺活量と強い相関関係であった．また，COPDに対して高い診断能を有していることを示した．さらに従来のCT値を用いたCOPDの診断能と比較して，同等の診断能を有していることを示した．