成果報告書詳細
管理番号20150000000595
タイトル平成26年度成果報告書 「医療情報の高度利用による医療システムの研究開発(がん診断・治療ナビゲーションシステムの研究開発)」(国立大学法人北海道大学、株式会社ジェイマックシステム、国立大学法人京都大学、三菱重工業株式会社、学校法人慶應義塾大学医学部、学校法人日本大学、サクラファインテックジャパン株式会社、株式会社ニチレイバイオサイエンス、キヤノン株式会社、独立行政法人国立がん研究センター)
公開日2015/7/17
報告書年度2014 - 2014
委託先名国立大学法人北海道大学 株式会社ジェイマックシステム 国立大学法人京都大学 三菱重工業株式会社 学校法人慶應義塾大学医学部 学校法人日本大学 サクラファインテックジャパン株式会社 株式会社ニチレイバイオサイエンス キヤノン株式会社 独立行政法人国立がん研究センター
プロジェクト番号P14007
部署名ロボット・機械システム部
和文要約研究開発項目1 がん診療ナビゲーションシステムの研究開発   
診断、治療と大きく分けられるがん診療について、がん治療におけるナビゲーションシステムの開発に焦点を絞り、また、種々の”がん”の中から中咽頭がん、肝がん、前立腺がんの3つを対象として開発を進めることとした。それぞれのがんの治療方針決定に関して、臨床医からの聞き取りにより、ガイドライン等を基本としていること、その中で方針決定因子として、TNM分類が因子となるパターンとTNM分類以外の要素が因子となるパターンに分離されることを確認した。これらを踏まえて、今回、がんの治療方針決定過程の可視化のためのDecision Treeの検討を進め、患者利用を想定したシステムフローの作成を開始した。一方、Decision Treeについては、過去の診療実績データの分析より、前述したガイドライン等からの抽出以外のケースが無いかの検討を加え、最終的には、両者を結合したDecision Tree提示の可能性を確認し、β版開発に向けた基盤を確立した。

研究開発項目2 ミクロとマクロの病理画像の位置同期システムの研究開発    
病理診断の各工程を分析し、マクロからミクロまでの一貫した位置同期を実現する為のシステム要素技術群の検討を進め、各工程毎にシステム開発に向けた課題を明確化した。較正基準に関しては、試作した色基準と光源との関係を検討し、色再現性への光源特性の影響を確認した。また、研究開発項目1、3-(a)、3-(b)との連携研究を肝臓、前立腺を例に進め、病理診断システムと其々との間のITインターフェース構想案をまとめた。
研究開発項目3 病理画像と生体画像との統合による放射線治療計画システムの研究開発
3-(a)病理情報活用治療計画支援システムの開発
 病理診断の悪性度情報及び位置情報を活用することで高悪性度領域への線量増加と正常組織への線量低減を可能とする病理情報活用治療計画支援システムの開発のため、支援システムの基本仕様、機能仕様の策定及びROI(関心領域:Region Of Interest)情報のDICOM-RT形式への必要追加項目整理を実施した。

3-(b)「高精細な病理と生体統合による放射線治療計画システムの研究開発(体内の動きや標本の縮小を補正した位置同期システムの研究開発)」                                     
 肝がんの病理標本と生体画像との位置整合性の一致を目的とした画像ナビゲーションシステムの研究開発を行った。
照射範囲設定において患部の悪性度に基づいた新たな治療計画作成を可能とするため、病理情報とCT等の生体画像との融合技術治療期間中の患部形状の変化に対応するため、患部形状変化を抽出可能な画像処理技術を開発し、治療プロセスに対応づけて記録する仕組みの実現を目的に研究開発を行い、本年度は以下の事業成果を得た。
病理情報と生体画像との位置同期された融合表示の放射線治療における詳細利用案作成。病理情報と生体画像との位置同期表示する画像融合技術の基本表示の確立と、マクロ病理画像の読み込み、及び表示機能を試作。患部形状変化を抽出し、放射線治療の治療計画での利用案作成。患部形状変化を抽出するための基本機能の決定、試作。
英文要約1 Development of a navigation system for cancer medical treatment.
We set up three kinds of cancer (oropharynx cancer, liver cancer, and prostatic cancer) as an object disease of the 1st step of development of the navigation system in cancer medical treatment.
We performed the listening comprehension from a clinician about the treatment policy determination of the above-mentioned cancers. As a result, fundamentally, it turned out that the clinical guideline is to be used at the determination of the treatment policy. We classified the process of policy decision into two patterns; (1) TNM classification serves as a factor, and (2) the pattern in which elements other than TNM classification serve as a factor.
Based on these, we started Creation of Decision Tree for visualization of the treatment policy decision process of cancer, and started creation of system flow-chart for patient use.
On the other hand, we investigated the ways other than extraction from the guideline which we mentioned above by analyzing the past healthcare record data about decision tree for oropharynx cancer and liver cancer.
And eventually, we investigated the possibility of the decision tree which combined guideline-oriented method and record-oriented method. We found a solution for the combination and established the base towards development of alpha and beta version of a new navigation system for cancer medical treatment.

2 Development of the position synchronization system of the macroscopic and microscopic image information of pathological diagnosis :
We have analyzed all processes of the pathological diagnosis, and researched elemental technologies for realizing consistent position synchronization of image information from macro to micro, and clarified issues of each process so as to expedite the system development. Regarding calibration references for the system, we have studied relations between a color reference prototype and existing light sources, and confirmed the influence of light source on color reproduction.
Also, we have examined collaborative themes with the other subprojects such as1,3 - (a) and 3 - (b) based on liver and prostate, and created an IT interface design plan between the pathological diagnosis system and the other systems.

3 Research and development of radiation therapy treatment planning system with integration of pathological images and live body images
3-(a)Development of pathological information guided radiation treatment planning system
We set prostate cancer as an object disease of 1st step of this theme to make the patient individually optimal radiation treatment plan using biopsy and pathology data synchronized position information. We designed the basic and function detail specifications that function groups (pathology images display, position information input, prostate volume partitioning) will plug into the jPRAPs(Japan Plug-in based Radiotherapy Planning system). We have organized RT structure items of DICOM-RT format to handle the ROI(Region Of Interest) based on pathological information in jPRAPs. Also, we have examined IT interface to collaborate with the other subtheme.

3-(b)Development of radiation treatment planning system with accurate integration of pathology and living body information.We have worked in research and development of the image navigation system which aligns pathological samples with live body image of liver cancer. The purpose of this R&D is realizing of followings.
1 Integration technology of pathological information with live body images for realizing of treatment planning based on the malignancy grading
2 Image extraction technology of deformation on affected area and recording mechanism of deformation with relation to treatment process for adapting to deformation on affected area during the treatment
In this year, we have achieved followings.
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