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Development of Dual-source Cone-beam CT for High Precision Radiation Therapy

Research Project

Project/Area Number 16J08928
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Medical Physics and Radiological Technology
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

伊良皆 拓  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords医学物理学 / 放射線治療 / コーンビームCT / デュアルエナジーCT / デュアルエナジーCBCT / 動体追尾技術 / 腫瘍検出 / 三次元位置検出 / 高精度放射線治療 / メタルアーチファクト低減
Outline of Annual Research Achievements

(A)デュアルソース4D-CBCTを利用したマーカーレス動体追尾照射法の開発
照射中の標的位置を検出することに着目した.動体追尾照射をする際、照射中の三次元標的位置確認を行うためには画像を用いた三角測量にて行われるが、照射野形状やガントリ角度によっては画像上で標的が認識できない。そこで体外に置いた標的のサロゲートの動きから標的の三次元位置を推定する必要がある。本研究ではサロゲートの位置と速度の2次多項式から標的位置を解析的に求めるモデル(推定式)を構築した。提案法では、推定式を構築するために既知の標的位置とサロゲートの位置及び速度の相関を計測する必要がある。これをモデリングセッションと呼ぶ。モデリングセッションで構築された推定式を検証するセッションを検証セッションと呼ぶ。臨床データを用いた検証の結果、モデリング時間及び補正時間は10秒程度で他の推定方法と同等の誤差で標的位置を推定できることが示された。
(B)臓器位置照合(患者セットアップ)の高精度化を目指したデュアルエナジーCBCTの開発
臨床で用いられている放射線治療装置の機械的な制限の下で実現可能なデュアルエナジーCBCT撮像法を考案した。本研究では既存の撮像システムでもデュアルエナジーデータを取得する方法を提案した。それは2種類の金属を用い、1つの連続X線スペクトルを高エネルギー、低エネルギーにフィルタする方法である。金属はスズ、タングステンを採用した。提案法の検証には5×5 cm2の平面検出器及び一様な直径3 cmの円柱アクリルファントムとそのアクリルファントムにチタン棒を4本挿入したファントムを用いた。それぞれのファントムを提案法、及び管電圧80、140 kVpを用いる方法(従来法)で撮像した。その結果提案法は従来法よりもメタルアーチファクトの影響を低減することができることを定量的に示した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Optimization of training periods for the estimation model of three-dimensional target positions using an external respiratory surrogate2018

    • Author(s)
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Takamasa Mitsuyoshi, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, Ikuo Kanno.
    • Journal Title

      Radiatio Oncology

      Volume: 13:73 Pages: 1-12

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Metal artifact reduction by filter-based dual-energy cone-beam computed tomography on a bench-top micro-CBCT system: concept and demonstration2018

    • Author(s)
      Hiraku Iramina, Takumi Hamaguchi, Mitsuhiro Nakamura, Takashi Mizowaki, Ikuo Kanno.
    • Journal Title

      Journal of Radiation Research

      Volume: none Pages: 1-10

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effective atomic number measurement with energy-resolved computed tomograpy using two-dimensional "transXend" detector2018

    • Author(s)
      iraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Takashi Mizowaki, Ikuo Kanno.
    • Journal Title

      International Journal of Medical Physics, Clinical Engineering and Radiation Oncology

      Volume: 7 Pages: 61-73

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The accuracy of extracted target motion trajectories in four-dimensional cone-beam computed tomography for lung cancer patients2016

    • Author(s)
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Takamasa Mitsuyoshi, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, Masahiro Hiraoka, Ikuo Kanno
    • Journal Title

      Radiotherapy and Oncology

      Volume: 121 Issue: 1 Pages: 46-51

    • DOI

      10.1016/j.radonc.2016.07.022

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Estimating target position from orthogonal cone-beam CT projections by dual-source kV X-ray imaging system with extracorporeal infrared marker2017

    • Author(s)
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, Masahiro Hiraoka, and Ikuo Kanno
    • Organizer
      第113回医学物理学会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Three-Dimensional Target Motion Estimation From Dual-Source CBCT Projections and Extracorporeal Infrared Marker2017

    • Author(s)
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, and Ikuo Kanno
    • Organizer
      AAPM2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 放射線治療装置におけるフィルタを用いた1回転型デュアルエナジー コーンビームコンピュータ断層撮影の実現に向けた基礎検討2017

    • Author(s)
      伊良皆 拓, 濵口 拓, 神野 郁夫,中村 光宏, 溝脇 尚志
    • Organizer
      次世代放射線シンポジウム2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Optimization of training periods for estimating three-dimensional target position from abdominal motion2017

    • Author(s)
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, and Ikuo Kanno
    • Organizer
      The 8th Japan-Korea Joint Meeting on Medical Physics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 平面検出器を用いたエネルギー分解コンピュータ断層撮影による実効原子番号測定2017

    • Author(s)
      伊良皆 拓, 神野 郁夫,中村 光宏, 溝脇 尚志
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Accuracy of Target Motion Trajectory in Four-dimensional Cone-Beam Computed Tomography for Lung Cancer Patients2016

    • Author(s)
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Takamasa Mitsuyoshi, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, Masahiro Hiraoka, Ikuo Kanno
    • Organizer
      ASTRO58
    • Place of Presentation
      ボストン、アメリカ合衆国
    • Year and Date
      2016-09-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Measurement of effective atomic number of human tissue-equivalent materials by energy-resolved computed tomography2016

    • Author(s)
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Takashi Mizowaki, Ikuo Kanno
    • Organizer
      第112回日本医学物理学会学術大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター
    • Year and Date
      2016-09-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 胸部領域の四次元コーンビームCTによる標的の三次元動体解析2016

    • Author(s)
      伊良皆拓、中村光宏、光吉隆真、飯塚裕介、松尾幸憲、溝脇尚志、神野郁夫
    • Organizer
      第28回放射線夏の学校
    • Place of Presentation
      南房総リゾートイン白浜
    • Year and Date
      2016-08-02
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Target displacement evaluation for fluoroscopic and four-dimensional cone-beam computed tomography2016

    • Author(s)
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Takamasa Mitsuyoshi, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, Masahiro Hiraoka, Ikuo Kanno
    • Organizer
      ESTRO35
    • Place of Presentation
      トリノ,イタリア
    • Year and Date
      2016-04-29
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of breathing patterns on three-dimensional target position in X-ray fluoroscopic and four-dimensional cone-beam computed tomography imaging2016

    • Author(s)
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Takamasa Mitsuyoshi, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, Masahiro Hiraoka, Ikuo Kanno
    • Organizer
      第111回日本医学物理学会学術大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-04-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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