Monte Carlo simulation-based feasibility study of novel digital mammography system for removing scatter radiation

• Project/Area Number: 19K17238
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Yoon Yongsu 九州大学, 医学研究院, 助教 (00816861)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 散乱線 / モンテカルロシミュレーション / マンモグラフィ / フラットパネルディテクタ / グリット / グリッド / 放射線検出器

Outline of Research at the Start

日本の女性が羅患するがんの第一位である乳がんに対して、マンモグラフィ検診は早期に乳がんを見つける可能性があり、しこりなどの自覚症状がないときでも微細な石灰化など病変を検出することが出来る。半面、マンモグラフィ検診の偽陽性や過剰診断などの課題も存在し、これを解決するためにはより高い画質の画像取得が求められる。現在の診断用X線検出器は急速にディジタル化が進み、その中で広く普及されているフラットパネルディテクタ（FPD）は、マンモグラフィでは一般撮影系で用いられるものと原理の違いは大きくない。したがって、われわれが考案した新しい構造をマンモグラフィ検出器に導入することで乳がんの早期発見が可能になる。

Outline of Annual Research Achievements

2019年度の研究で製作した新しいマンモグラフィ用検出器構造に、臨床で広く使用されている既存平行グリッドを製作し、グリッドなし、平行グリッドありの時の散乱戦除去率を計算した。それに加えて、先行研究で確認された散乱線除去率を高めるためのフラットパネルディテクタのコンセプトをマンモグラフィ用のディテクタに適応させその有用性を検討した。モンテカルロシミュレーション上で通常の間接型フラットパネルディテクタ（No-grid system）、５：１のグリッド比をもつマンモグラフィ用散乱線除去グリッド（Parallel grid system）、そしてTFT層の真上のSubstrate layerに鉛箔を入れた新しいマンモグラフィ用検出器構造（Novel system）を設計した。三つの構造の性能を評価するために、アクリルファントム（2、4、6cm）の上に鉛の円盤を載せ28kVpの入射エネルギーで散乱線除去率を計算した。その結果、女性の平均乳房厚である４cmではNo-grid systemでは約32％、Parallel grid systemでは10％、Novel systemでは7％の散乱線含有率を示し、他のアクリル厚（2、6cm）でもNo-grid system、Parallel grid system、Novel systemの散乱線除去率の傾向は同等な性能を示した。したがって、新しく提案された構造の散乱線除去率が優れたことが確認された。

Research Products

• [Presentation] Monte Carlo Simulation-Based Feasibility Study of Novel Digital Mammograpy System to Reduce Scattered Radiation (2020)
  • Author(s): Yongsu Yoon
  • Organizer: 2020 Annual Meeting of AAPM (American Association of Physicists in Medicine)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Preliminary study of novel flat panel detector system to reduce scatter radiation in digital mammography (2019)
  • Author(s): Yongsu Yoon, Young Hoon Roh, Kihyun Kim, Jungmin Kim, and Junji Morishita
  • Organizer: IEEE Nuclear Science Symposium (NSS) and Medical Imaging Conference (MIC)
  • Int'l Joint Research