2020 Fiscal Year Research-status Report
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17K01140
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
乳井 嘉之 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 准教授 (20279780)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 教育支援システム / デジタルトモシンセシス / 画像再構成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的はトモシンセシスの諸特性を把握することが可能な画像再構成ツールを開発することである。これまで作成してきたシミュレーションツールは、数値ファントムを用いたシミュレーションにおいて、投影データは透過物質中の放射線の挙動を模擬したものではなく、単にX線管焦点から検出器までを直線でコーンビーム状に広げて作成した投影データを用いて行ってきた。本研究では実際の物質内での放射線の挙動を模擬することができるモンテカルロ計算コードのPHITSを用いて投影データを作成して、トモシンセシスの画像再構成を実習することができる教育支援ツールを作成することを目的としている。このツールを適用することによってトモシンセシス装置が無い教育施設においてもトモシンセシスの画像再構成の教育効果の向上が期待できる。本研究の初年度はPHITS上でジオメトリの構築を行う際に必要となる装置の正確なジオメトリに関する情報を医療機器メーカーに依頼して情報収集を行った。年度当初からこの情報収集を開始したが、メーカーの情報開示の制約およびメーカーとのやり取りに予想以上に時間を費やしてしまった。平成30年度は装置から出力されるX線スペクトルを模擬するため、X線TV装置のAl半価層の測定を行い、Alの半価層のデータから適用するX線スペクトルを推定した。また、トモシンセシスが撮影できるデジタルマンモグラフィ装置のシミュレーションモデルの構築も行った。シミュレーションのためのジオメトリはほぼ完成している状態であるが、令和元年度には実験装置が故障してしまい数ヶ月間使用できない時期があった。このため補助事業期間の延長申請を行い令和２年度まで研究の延長を行った。また前年度はコロナ禍の影響で研究を予定で通りに遂行することができず再々延長申請を行い令和３年度まで研究の延長を容認して頂いた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初年度はX線TV装置の正確なジオメトリに関する情報収集に予想以上の時間を費やしてしまい、結果として医療機器メーカーから必要となるX線管内部の詳細な構造および組成について開示していただけなかった。そこで装置から出力されるX線スペクトルを模擬するため、半導体検出器を用いて、X線TV装置のAl半価層の測定を行った。Al半価層を測定するためにX線管の管電圧を45[kV]から100[kV]の範囲において変化させて、シミュレーションに適用するX線スペクトルをフリーのソフトを用いて推定を行った。平成30年度は別なモダリティとしてトモシンセシス撮影ができるマンモグラフィ装置のシミュレーションモデルの構築にも着手した。現状はPHITSによるシミュレーションのためのジオメトリがほぼ完成している状態である。しかし、シミュレーションで使用するファントムの作成および画像再構成の最適化および計算時間の高速化の点で遅れが生じている。令和元年度は実験装置が故障し、数ヶ月間使用できない時期があった。このため補助事業期間の延長申請を行い令和２年度まで研究の延長を行った。また前年度はコロナ禍の影響で研究を予定で通りに遂行することができず再々延長申請を行い令和３年度まで研究の延長を容認して頂いた。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度から今年度にかけて新型コロナウィルスの対応で生活環境に変化が生じ、研究に着手できる時間が大幅に減ってしまった。今後は早急に画像再構成の最適化および計算時間の高速化を改善し、シミュレーションモデルの検証を行う予定である。シミュレーションで計算される投影データは、相対誤差の程度によって大幅に計算時間が異なるため、計算結果の誤差の許容範囲をどこまで容認できるかを検討して計算の高速化をはかる。年内には研究成果を総括して、まとめに入る予定である。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスによる不測の事態により、生活環境が一変してしまい研究を予定通りに遂行することができなかった。そのため残金を次年度の予算に繰り越した。この繰り越し金で研究データを保存するためのメディアおよび外部記憶装置を購入する予定である。
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