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2012 Fiscal Year Annual Research Report

診断と治療の融合に向けた開放型リアルタイムPET装置の基礎的・実証的研究

Research Project

Project/Area Number 22240065
Research InstitutionNational Institute of Radiological Sciences

Principal Investigator

山谷 泰賀  独立行政法人放射線医学総合研究所, 分子イメージング研究センター, チームリーダー (40392245)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 工藤 博幸  筑波大学, システム情報工学研究科(系), 教授 (60221933)
菅 幹生  千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00294281)
羽石 秀昭  千葉大学, フロンティアメディカル工学研究開発センター, 教授 (20228521)
Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywords画像診断システム / PET / 画像再構成 / 放射線がん治療 / 核医学 / ポジトロンCT
Research Abstract

我々は、世界的な競争下にある次世代のPET装置開発において、開放化という全く新しい機能を備えた世界初の開放型PET装置「OpenPET」のアイディアを2008年に提案している。そして、リアルタイム、すなわち動画のように開放空間を画像化するPETシステムを研究開発し、がんを見ながら、ビームを見ながら、治療効果を見ながら照射する、安全・安心・確実な未来の放射線がん治療の実現を最終目的とした。本研究では、OpenPETが可能にする診断治療融合システムにより、放射線がん治療の精度を格段に高める革新的コンセプトを提案し、小動物サイズのOpenPET試作機を開発し、ファントムおよび小動物レベルにてコンセプトの実証実験を行った。最終年度である本年度は、下記の課題を実施し、研究を総括した。
・リアルタイム画像再構成システム:事前確率を導入したMAP推定による画像再構成法に、照射ビームのプロファイル情報を用いる照射野画像化手法を実装した。また、照射ターゲット追跡システムについては、呼吸位相を時間遅れなくモニターできるセンサーをOpenPETと併用して、腫瘍トラッキングの精度を向上させる方法を開発した。
・照射ターゲット追跡の実証実験:開発装置を用いて、PETプローブをマーカーにして、動く体内標的をリアルタイムに追跡するシステムの実証実験を行った。
・照射野画像化の実証実験:開発装置を放医研・重粒子線がん治療装置(HIMAC)の物理実験ポートに設置し、アクリルファントムに照射し、照射中および照射直後における画像化試験を行った。
・生体影響画像化の基礎実験:ラットおよびウサギを用いて重粒子線ビームを可視化する実験を行い、血流が画像に与える影響を調査した。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (44 results)

All 2013 2012 2010 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (30 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] 第二世代開放型PET「Single-Ring OpenPET」のモンテカルロシミュレーションによるDOI検出器を用いた実装の検討2013

    • Author(s)
      田島英朗
    • Journal Title

      MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY

      Volume: 31 Pages: 83-87

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 呼吸性体動に対応したPETベース腫瘍トラッキング2013

    • Author(s)
      品地哲弥
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告(IEICE Technical Report)

      Volume: 112 Pages: 129-133,

  • [Journal Article] A single-ring OpenPET enabling PET imaging during radiotherapy2012

    • Author(s)
      Hideaki Tashima
    • Journal Title

      Phys. Med. Biol.

      Volume: 57 Pages: 4705-4718

    • DOI

      10.1088/0031-9155/57/14/4705

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] GPU-Based PET image reconstruction using an accurate geometrical system model2012

    • Author(s)
      Shoko Kinouchi
    • Journal Title

      IEEE Trans.Nucl. Sci

      Volume: 59 Pages: 1977-1983

    • DOI

      10.1109/TNS.2012.2201953

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A small prototype of a single-ring OpenPET2012

    • Author(s)
      Taiga Yamaya
    • Journal Title

      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Record

      Volume: 0 Pages: M06-2

  • [Journal Article] Simulation study of real-time tumor tracking by OpenPET using the 4D XCAT phantom with a realistic 18F-FDG distribution2012

    • Author(s)
      Hideaki Tashima
    • Journal Title

      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Record

      Volume: 0 Pages: M10-21

  • [Journal Article] Development and performance evaluation of a singlering OpenPET prototype2012

    • Author(s)
      Eiji Yoshida
    • Journal Title

      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Record

      Volume: 0 Pages: M16-16

  • [Journal Article] Time delay correction method for PET-based tumor tracking2012

    • Author(s)
      Tetsuya Shinaji
    • Journal Title

      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Record

      Volume: 0 Pages: M16-29

  • [Journal Article] Total variation minimization for in-beam PET image reconstruction2012

    • Author(s)
      Shoko Kinouchi
    • Journal Title

      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Record

      Volume: 0 Pages: M17-42

  • [Journal Article] X-ray detector made of plastic scintillators and WLS fiber for real-time dose distribution monitoring in interventional radiology2012

    • Author(s)
      Fumihiko Nishikido
    • Journal Title

      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Record

      Volume: 0 Pages: M22-2

  • [Presentation] 第二世代OpenPET小型試作機のイメージング性能評価2013

    • Author(s)
      山谷泰賀
    • Organizer
      2013年応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      厚木
    • Year and Date
      20130327-20130330
  • [Presentation] OpenPET prototypes for a proof of 3D in-situ imaging of a irradiation field in carbon ion therapy2013

    • Author(s)
      Taiga Yamaya
    • Organizer
      Third International Conference on Real-time Tumor-tracking Radiation Therapy with 4D Molecular Imaging Technique
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      20130208-20130208
  • [Presentation] Feasibility study of real-time tumore tracking by OpenPET during radioitherapy2013

    • Author(s)
      Hideaki Tashima
    • Organizer
      Third International Conference on Real-time Tumor-tracking Radiation Therapy with 4D Molecular Imaging Technique
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      20130208-20130208
  • [Presentation] Development of a novel open-type pet system for 3D dose verification in carbon ion therapy2012

    • Author(s)
      Taiga Yamaya
    • Organizer
      Mini-Micro-Nano Dosimetry & International Prostate Cancer Treatment,
    • Place of Presentation
      Wollongong、オーストラリア
    • Year and Date
      20121206-20121209
    • Invited
  • [Presentation] Monte Carlo Estimation of Effects of Secondary Particles on in-Beam OpenPET Imaging2012

    • Author(s)
      Yoshiyuki Hirano
    • Organizer
      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • Place of Presentation
      Anaheim、米国
    • Year and Date
      20121028-20121103
  • [Presentation] A Small Prototype of a Single-Ring OpenPET2012

    • Author(s)
      Taiga Yamaya
    • Organizer
      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • Place of Presentation
      Anaheim、米国
    • Year and Date
      20121028-20121103
  • [Presentation] Simulation Study of Real-Time Tumor Tracking by OpenPET Using the 4D XCAT Phantom with a Realistic 18F-FDG Distribution2012

    • Author(s)
      Hideaki Tashima
    • Organizer
      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • Place of Presentation
      Anaheim、米国
    • Year and Date
      20121028-20121103
  • [Presentation] Development and Performance Evaluation of a Single-Ring OpenPET Prototype2012

    • Author(s)
      Eiji Yoshida
    • Organizer
      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • Place of Presentation
      Anaheim、米国
    • Year and Date
      20121028-20121103
  • [Presentation] Time Delay Correction Method for PET-Based Tumor Tracking2012

    • Author(s)
      Tetsuya Shinaji
    • Organizer
      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • Place of Presentation
      Anaheim、米国
    • Year and Date
      20121028-20121103
  • [Presentation] Influence of Misalignment of a Scintillator Array and a Multi-Anode PMT for 4-Layer DOI PET Detector2012

    • Author(s)
      Munetaka Nitta
    • Organizer
      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • Place of Presentation
      Anaheim、米国
    • Year and Date
      20121028-20121103
  • [Presentation] Development of a Four-Layer DOI Detector Composed of Zr-Doped GSO Scintillators and a High Sensitive Multi-Anode PMT2012

    • Author(s)
      Munetaka Nitta
    • Organizer
      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • Place of Presentation
      Anaheim、米国
    • Year and Date
      20121028-20121103
  • [Presentation] Total Variation Minimization for in-Beam PET Image Reconstruction2012

    • Author(s)
      Shoko Kinouchi
    • Organizer
      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • Place of Presentation
      Anaheim、米国
    • Year and Date
      20121028-20121103
  • [Presentation] Optimization of the in-Beam OpenPET Detector for Carbon Beam Irradiation2012

    • Author(s)
      Fumihiko Nishikido
    • Organizer
      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • Place of Presentation
      Anaheim、米国
    • Year and Date
      20121028-20121103
  • [Presentation] Theoretical and Numerical Analysis of the Single-Ring OpenPET Geometry for in-Beam PET2012

    • Author(s)
      Hideaki Tashima
    • Organizer
      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • Place of Presentation
      Anaheim、米国
    • Year and Date
      20121028-20121103
  • [Presentation] 18F-FDGの薬剤分布を持つ4D XCATファントムを用いたOpenPETによるリアルタイム腫瘍追跡の検討2012

    • Author(s)
      田島英朗
    • Organizer
      52回日本核医学会学術総会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      20121011-20121013
  • [Presentation] 第二世代開放型PET「Single-Ring OpenPET」の小型試作機開発2012

    • Author(s)
      山谷泰賀
    • Organizer
      第52回日本核医学会学術総会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      20121011-20121013
  • [Presentation] 第二世代OpenPET の小型試作機開発2012

    • Author(s)
      山谷泰賀
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会講演予稿集
    • Place of Presentation
      松山
    • Year and Date
      20120912-20120912
  • [Presentation] OpenPETにおける腫瘍トラッキング2012

    • Author(s)
      品地哲弥
    • Organizer
      第31回日本医用画像工学会大会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      20120804-20120804
  • [Presentation] 第二世代開放型PET「Single-Ring OpenPET」の提案とブロック検出器による実装の検討2012

    • Author(s)
      田島英朗
    • Organizer
      第31回日本医用画像工学会大会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      20120804-20120804
  • [Presentation] OpenPETによる粒子線照射野画像化のためのTotal variation最小化画像再構成法の検討2012

    • Author(s)
      木内尚子
    • Organizer
      第31回日本医用画像工学会大会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      20120804-20120804
  • [Presentation] Washout effect in rats during in-beam imaging by the small OpenPET prototype2012

    • Author(s)
      Taiga Yamaya
    • Organizer
      SNM2012 Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Miami、米国
    • Year and Date
      20120612-20120612
  • [Presentation] Simulation study of real-time tumor tracking by OpenPET using 4D XCAT phantom with 18F-FDG distribution2012

    • Author(s)
      Hideaki Tashima
    • Organizer
      SNM2012 Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Miami、米国
    • Year and Date
      20120612-20120612
  • [Presentation] In-beam imaging tests of the small Openpet prototype with radioactive beam irradiation2012

    • Author(s)
      Taiga Yamaya
    • Organizer
      World Congress on Medical Physics and Miomedical Engineering 2012
    • Place of Presentation
      Beijing、中国
    • Year and Date
      20120529-20120529
  • [Presentation] Washout Measurement in Rats During In-Beam Imaging By the Small OpenPET Prototype2012

    • Author(s)
      Taiga Yamaya
    • Organizer
      PTCOG 51 Scientific Meetings
    • Place of Presentation
      Seoul、韓国
    • Year and Date
      20120517-20120519
  • [Presentation] Evaluation of the OpenPET detector for in-beam imaging using Zr doped GSO crystals under carbon beam2012

    • Author(s)
      Fumihiko Nishikido
    • Organizer
      PTCOG 51 Scientific Meetings
    • Place of Presentation
      Seoul、韓国
    • Year and Date
      20120517-20120519
  • [Presentation] OpenPET:小型試作機によるC-10ビーム照射野イメージング性能の実証2012

    • Author(s)
      山谷泰賀
    • Organizer
      第103回日本医学物理学会学術大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20120412-20120415
  • [Presentation] GSOZを用いたPET検出器の炭素線照射下における最適化と特性評価2012

    • Author(s)
      錦戸文彦
    • Organizer
      第103回日本医学物理学会学術大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20120412-20120415
  • [Presentation] OpenPET:第二世代開放型PET「Single-Ring OpenPET」の提案2012

    • Author(s)
      田島英朗
    • Organizer
      第103回日本医学物理学会学術大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20120412-20120415
  • [Presentation] 第二世代開放型PET「Single-ring OpenPET」のための検出器配置方法の検討2012

    • Author(s)
      木内尚子
    • Organizer
      第103回日本医学物理学会学術大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20120412-20120415
  • [Presentation] GSOZと高感度PMTを用いたOpenPET用DOI検出器の試作2012

    • Author(s)
      新田宗孝
    • Organizer
      第103回日本医学物理学会学術大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20120412-20120415
  • [Remarks] 研究紹介

    • URL

      http://www.nirs.go.jp/research/division/mic/group/t_imaging-butsuri.html

  • [Remarks] 研究成果

    • URL

      http://www.nirs.go.jp/usr/medical-imaging/ja/study/main.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 楕円軌道回転機構及びPET装置2012

    • Inventor(s)
      山谷泰賀, 田島英朗, 東又厚
    • Industrial Property Rights Holder
      放射線医学総合研究所、三樹工業株式会社
    • Industrial Property Number
      特願2012-103961
    • Filing Date
      2012-04-27
  • [Patent(Industrial Property Rights)] オープンPET/MRI複合機2010

    • Inventor(s)
      山谷泰賀, 村山秀雄, 小畠隆行, 青木伊知男
    • Industrial Property Rights Holder
      放射線医学総合研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特許第5224421号
    • Filing Date
      2010-09-16
    • Acquisition Date
      2013-03-22

URL: 

Published: 2014-07-24  

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