2020 Fiscal Year Research-status Report
粒子線がん治療計画のためのデュアルエネルギーを用いたCT値－阻止能比変換法の開発
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19K08168
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
齋藤 正敏 新潟大学, 医歯学系, 教授 (40241583)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | dual-energy CT / stopping power ratio |
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| Outline of Annual Research Achievements |
粒子線を利用するがん治療は、光子線（X線）治療よりもがん病巣部に集中して放射線を照射できる治療法として期待されている。しかし、従来のCT画像（シングルエネルギーCTで撮影）に基づく『CT値－阻止能比変換』の不確かさのため、特に高い精度を必要とするリスク臓器近傍の線量計算に支障をきたしていた。本研究の目的は、粒子線がん治療計画における線量計算の高精度化を可能とするデュアルエネルギーを用いた新しい『CT値－阻止能比変換』の開発である。本目的達成のため研究期間内に、臨床用デュアルエネルギーCT装置を用いた撮影を通して本手法の阻止能比（粒子の体内飛程）の計算精度を調べるとともに、本手法に最適な撮影条件や画像ノイズ低減アルゴリズムを検証する。研究初年度、臨床用デュアルエネルギー CT装置を用いてファントムの撮影を実施し、『デュアルエネルギーCT値－阻止能比変換』の計算精度を調べ、本手法の基本原理の妥当性を実証した。しかしながら、得られた阻止能比画像のノイズレベルを調べた結果、高エネルギーあるいは低エネルギーのシングルエネルギーCT画像のノイズに対して2倍以上に増加することが分かり、何らかのノイズ低減処理が必要であることが分かった。本年度の研究計画は、『デュアルエネルギーCT値－阻止能比変換』に適した画像ノイズ低減アルゴリズムを検証することである。研究計画に基づき、阻止能比イメージングのための『デュアルエネルギーCT値－阻止能比変換』を臨床用dual-source CT装置を使って管電圧条件90-150 kV/Snで行った。得られた阻止能比画像に対して、MATLABのエッジ保存ノイズ低減アルゴリズム「Guided Filtering関数」を適用した。解析の結果、写体内の微細構造の描写能を損なうことなく画像ノイズを1/3以下にまで低減可能であることが確かめられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画していた“ノイズ低減アルゴリズムによる画像処理の結果が、阻止能比計算に与える影響の検証”を実施し、本新規手法の基本性能への影響がないことについてある程度定量的に検証できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度まで結果を踏まえて、本手法の実用化を見据えた下記項目について研究を遂行する。
①撮影条件の最適化
より正確な阻止能比計算を実行可能とするデュアルエネルギーCT装置の撮影条件（管電圧，付加フィルタなど）を最適化する。
②総括
３年間の研究結果に基づき、『デュアルエネルギーCT値－阻止能比変換法』の精度およびその臨床上の適用性について総括する。
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| Causes of Carryover |
○理由
研究成果公表のための論文投稿に関わる費用の請求が遅れているため。
○使用計画
投稿費用の請求があり次第、使用する予定である。
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