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金属のマーカーを体内に埋め込まず腫瘍を捉える重粒子線がん治療向けの技術を開発

2016年09月26日

株式会社 東芝
国立研究開発法人 量子科学技術研究開発機構

 株式会社東芝(以下、東芝)と国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構(以下、量研機構)は、重粒子線がん治療注1装置向けの腫瘍追跡技術を開発しました。本技術では、コンピュータによる学習機能を用いた画像認識を利用することで、体内に金属のマーカーを埋め込むことなく、呼吸に伴って動く腫瘍を含む領域を特定し、誤差1mm程度注2の精度で腫瘍の位置を追跡します。東芝は、本技術を搭載したシステムについて、来年度の製品化を目指します注3

 肺がんなど呼吸に伴って動くがんを重粒子線などの放射線で治療する場合は、呼吸の動きに合わせて患部に治療ビームを照射し、正常組織への影響を避ける必要があります。呼吸に同期した照射を行うには、X線透視装置を用いて患部付近に埋め込んだマーカーを目印に腫瘍を捉える方法と、マーカーを用いず患者の体表面の動きをセンサーで監視して呼気時にビームを照射する方法があります注4。前者のマーカーを使用する方式では、後者のマーカーを使用しない方式よりも高精度で腫瘍の位置を捉えることができますが、マーカーの埋め込みは患者の負担が大きくなります。そのため、マーカー使わずに高い精度で腫瘍を捉える手法が望まれていました。

本技術では、まず治療前に撮影した患者の鮮明な4D-CT画像注5を基に、デジタル再構成シミュレーション画像(DRR画像注6)を作成します。そのDRR画像から腫瘍のある領域と腫瘍のない領域を分け、それぞれの形態的特徴をコンピュータに学習させます。治療時には、コンピュータが実際のX線透視画像に対して、学習で得られた形態的特徴をもとに、実際のX線透視画像内のどの領域が腫瘍かを判断します。これにより、体内へ金属のマーカーを埋め込まずに、誤差1mm程度注2で腫瘍の位置を特定できます。東芝が映像事業で培ってきた画像処理技術と、量研機構が持つ豊富ながん治療実績を活用し、今回の技術開発に至りました。

 本技術の詳細は、ボストンで開催される放射線治療に関する国際会議「第58回米国放射線腫瘍学会(ASTRO2016)」にて、9月26日(現地時間)に発表します。

 東芝は、今後も重粒子線がん治療装置をはじめとした最先端がん治療システムの研究開発を加速し、質の高いがん治療の実現に貢献していきます。

 量研機構は、重粒子線治療の普及を視野に入れ、この技術による治療の高精度化を進めていきます。 


本技術の適用例
重粒子線呼吸同期照射(イメージ図)


肺がん            肝臓がん

 

注1
重粒子線がん治療は、光速の約70%まで加速した炭素イオンビームを体外から腫瘍に照射し、がん細胞を破壊する治療法で、患者への負担が少なく、短期間で治療できることが特長です。治療が可能な症例には制限があります。
注2
人体ファントムと模擬腫瘍を用いた実験で評価。
注3
医薬品、医療機器等の品質、有効性及び安全性の確保等に関する法律(薬機法)の認証を取得しておりません。現時点では販売・供与できません。
注4
量研機構では、現在マーカーを使用しない方法を採用していますが、呼吸同期照射のさらなる高度化のため、治療時にX線透視装置で直接腫瘍の位置を把握しながら治療ビームを照射する方法を検討していました。
注5
3次元のX線CT(Computed Tomography)画像に時間軸を加えて経時的に撮影した4次元画像。 
注6
DRR画像:Digital Reconstructed Radiograph画像。CT画像から再構成したX線シミュレーション画像のこと。

 

 

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