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PET画像誘導放射線治療に向けた世界初のリアルタイムイメージング手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 12J11124
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 医用システム
研究機関独立行政法人放射線医学総合研究所

研究代表者

田島 英朗  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, 研究員

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,630千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2012年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードPET / 画像再構成 / 画像誘導放射線治療 / OpenPET / リアルタイムイメージング / 腫瘍追跡
研究実績の概要

PET画像による画像誘導放射線治療の実現を目指し、今年度はヒトサイズのOpenPET開発に取り組んだ。PETの画像再構成を行うためには、検出器の応答関数をなるべく正確にモデル化する必要があるが、ヒトサイズのOpenPETでは、検出器の数が多く、観測データの次元数(検出器の組合せ数)が膨大になるため、事前計算をせず、オンザフライで計算可能なモデルが必要となった。そこで、幾何学的な情報を元にパラメータを自動決定可能な非対称な2次元ガウス関数を用いた応答関数モデルを提案し、GPU計算が可能なように実装した。その結果、特に第一世代OpenPETであるDual-ring OpenPETの開放空間において空間分解能を改善することができた。今年度新しく開発したヒトサイズOpenPETのデータ収集システムは、従来電気回路で行っていた同時計数判定をソフトウェアで行うことで、シングル計数率を元にした補正法の開発や、フレキシブルなジオメトリのPET開発を可能にしている。一方で、ソフトウェアによる同時計数は、ハードウェアによる同時計数よりも一般的に速度が遅いという問題がある。具体的には、別々の検出器から送られてくるデータを並び替えるソート処理に最も時間がかかるが、それに対して、マルチコアCPU上での並列化による高速化を行った結果、実用範囲の放射能分布の場合で、データ収集よりも短い時間で処理が完了できるようになり、リアルタイム処理が可能となった。そして、これまでに開発してきた各システムを統合することでヒトサイズOpenPETのリアルタイムイメージングシステムが構築できる。今後、より放射線治療との組合せに特化した第二世代OpenPET「Single-ring OpenPET」のヒトサイズ試作機に適用し、性能評価を進めていく予定である。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (21件) 図書 (1件) 備考 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Restoration of lost frequency in OpenPET imaging: comparison between the method of convex projections and the maximum likelihood expectation maximization method2014

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Takayuki Katsunuma, Hiroyuki Kudo, Hideo Murayama, Takashi Obi, Mikio Suga, Taiga Yamaya
    • 雑誌名

      Radiological Physics and Technology

      巻: 7 号: 2 ページ: 329-339

    • DOI

      10.1007/s12194-014-0270-5

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An OpenPET scanner with bridged detectors to compensate for incomplete data2014

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Taiga Yamaya and Paul E Kinahan
    • 雑誌名

      Physics in Medicine and Biology

      巻: 59 号: 20 ページ: 6175-6193

    • DOI

      10.1088/0031-9155/59/20/6175

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Efficient one-pair experimental system for spatial resolution demonstration of prototype PET detectors2014

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Eiji Yoshida, Yoshiyuki Hirano, Fumihiko Nishikido, Naoko Inadama, Hideo Murayama, Taiga Yamaya
    • 雑誌名

      Radiological Physics and Technology

      巻: 7 号: 2 ページ: 379-86

    • DOI

      10.1007/s12194-014-0276-z

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Time-Delay Correction Method for PET-Based Tumor Tracking2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Shinaji, Hideaki Tashima, Eiji Yoshida, Taiga Yamaya, Takashi Ohnishi, Hideaki Haneishi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Nuclear Science

      巻: 61 号: 6 ページ: 3711-3720

    • DOI

      10.1109/tns.2014.2364047

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] OpenPETを用いた腫瘍追跡のためのROI再構成による計算量削減の検討2014

    • 著者名/発表者名
      田島英朗, 吉田英治, 品地哲弥, 他
    • 雑誌名

      平成25年度次世代PET研究報告書

      巻: (印刷中) ページ: 34-35

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] TOF情報を用いたOpenPET画像再構成の検討2014

    • 著者名/発表者名
      田島英朗, 山谷泰賀
    • 雑誌名

      平成25年度次世代PET研究報告書

      巻: (印刷中) ページ: 40-41

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] あご検出器付ヘルメット型PET装置の提案2014

    • 著者名/発表者名
      田島英朗, 伊藤浩, 山谷泰賀
    • 雑誌名

      平成25年度次世代PET研究報告書

      巻: (印刷中) ページ: 74-75

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a single-ring OpenPET prototype2013

    • 著者名/発表者名
      E. Yoshida, H. Tashima, et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A : Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 729 ページ: 800-808

    • DOI

      10.1016/j.nima.2013.08.041

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 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

    • 著者名/発表者名
      田島英朗
    • 雑誌名

      Medical Imaging Technology

      巻: Vol. 31 ページ: 83-87

    • NAID

      130003374503

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] エミッションCTの逐次近似型画像再構成のオーバービュー-実用的側面-2013

    • 著者名/発表者名
      田島英朗
    • 雑誌名

      Medical Imaging Technology

      巻: Vol. 31 ページ: 15-20

    • NAID

      130003374488

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] A single-ring OpenPET enabling PET imaging during radiotherapy2012

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima
    • 雑誌名

      Physics in Medicine and Biology

      巻: Vol. 57 号: 14 ページ: 4705-4718

    • DOI

      10.1088/0031-9155/57/14/4705

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 全身用OpenPET画像再構成における検出器応答の非対称二次元ガウス関数によるモデリング手法の開発2015

    • 著者名/発表者名
      田島英朗, 吉田英治, 品地哲弥, 山谷泰賀
    • 学会等名
      JAMITFrontier 2015 (メディカルイメージング連合フォーラム)
    • 発表場所
      石垣島
    • 年月日
      2015-03-02 – 2015-03-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Detector Response Modeling with Asymmetric 2D Gaussian Functions for GPU-Based Image Reconstruction of the Whole-Body Dual-Ring OpenPET2014

    • 著者名/発表者名
      H. Tashima, E. Yoshida, T. Shinaji, T. Yamaya
    • 学会等名
      IEEE NSS MIC 2014
    • 発表場所
      Seattle, WA USA
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Simulation study of helmet-PET with add-on detectors for high sensitivity brain imaging2014

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Hiroshi Ito, Taiga Yamaya
    • 学会等名
      WMIC 2014
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 顎部検出器付ヘルメット型PET装置の提案2014

    • 著者名/発表者名
      田島 英朗, 伊藤 浩, 山谷 泰賀
    • 学会等名
      第33回日本医用画像工学会大会
    • 発表場所
      東京慈恵会医科大学
    • 年月日
      2014-07-24 – 2014-07-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] GPU-accelerated Real-time Imaging System for the OpenPET Toward Tumor-tracking Radiotherapy2014

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Eiji Yoshida, Tetsuya Shinaji, Haruhiko Futada, Takeshi Nagata, Hideaki Haneishi, and Taiga Yamaya
    • 学会等名
      Real-time Conference 2014
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2014-05-26 – 2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Computational Cost Reduction using Region-of-Interest Reconstruction for Real-time Tumor Tracking by the OpenPET2014

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Eiji Yoshida, Tetsuya Shinaji, Hideaki Haneishi, Hiroshi Ito, and Taiga Yamaya
    • 学会等名
      第107回医学物理学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-04-10 – 2014-04-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Imaging simulation of a helmet-PET with a jaw detector2014

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Hiroshi lto and Taiga Yamaya
    • 学会等名
      3rd NIRS-SNU Workshop on Nuclear Medicine Imaging Science and Technology
    • 発表場所
      NIRS, Chiba, Japan
    • 年月日
      2014-03-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Feasibility study of real-time tumor tracking by OpenPET during radiotherapy2013

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima
    • 学会等名
      第3回分子追跡放射線治療国際会議
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2013-02-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] モンテカルロシミュレーションによるOpenPETリアルタイム腫瘍追跡の実現可能性の検討2013

    • 著者名/発表者名
      田島英朗, 吉田英治、品地哲弥、他
    • 学会等名
      第105回日本医学物理学会学術大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A proposal of a helmet PET with jaw detectors for high-sensitive brain imaging2013

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Hiroshi Ito, Taiga Yamaya, et al.
    • 学会等名
      SNMMI 2013
    • 発表場所
      Vancouver, BC, Canada
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Simulation Study of the OpenPET Scanner with Bridge Detectors toCompensate for Incomplete Data2013

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima, Taiga Yamaya, and Paul E. Kinahan
    • 学会等名
      Fully Three-Dimensional Image Reconstruction in Radiology and Nuclear Medicine
    • 発表場所
      Lake Tahoe, California, United States
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ブリッジ検出器によるDual-Ring OpenPETの画質改善効果の検討2013

    • 著者名/発表者名
      田島英朗, 山谷泰賀, Paul E. Kinahan
    • 学会等名
      第32回日本医用画像工学会大会
    • 発表場所
      日本科学未来館/産業技術総合研究所臨海副都心センター
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A Proposed Helmet-PET with a Jaw Detector Enabling High-Sensitivity Brain Imaging2013

    • 著者名/発表者名
      H. Tashima, H. Ito, T. Yamaya
    • 学会等名
      IEEE NSS/MIC/RTSD 2013
    • 発表場所
      COEX, Seoul, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Monte Carlo Simulation of Region-of-Interest Reconstruction for Real-Time Thmor Tracking by OpenPET2013

    • 著者名/発表者名
      H. Tashima, E. Yoshida, T. Shinaji, et al.
    • 学会等名
      IEEE NSS/MIC/RTSD 2013
    • 発表場所
      COEX, Seoul. Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Impact of TOF Information in OpenPET Imaging2013

    • 著者名/発表者名
      H. Tashima, T. Yamaya
    • 学会等名
      IEEE NSS/MIC/RTSD 2013
    • 発表場所
      COEX, Seoul, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Real-time OpenPET imaging system toward PET-guided tumor tracking radiation therapy2013

    • 著者名/発表者名
      H. Tashima, Eiji Yoshida, Tetsuya Shinaji, et al.
    • 学会等名
      NIRS Workshop on PET Imaging Physics and Applications (PIPA2013)
    • 発表場所
      PACIFICO Yokohama (Conference Center), Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical and Numerical Analysis of the Single-Ring OpenPET Geometry for in-Beam PET2012

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima
    • 学会等名
      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • 発表場所
      Anaheim (アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2012-11-03
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] One-Pair Measurement System for Efficient Imaging Performance Evaluation of Prototype DOI-PET Detectors2012

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima
    • 学会等名
      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • 発表場所
      Anaheim (アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2012-11-03
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Simulation Study of Real-Time Tumor Tracking by OpenPET Using the 4D XCAT Phantom with a Realistic ^<18>F-FDG Distribution2012

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tashima
    • 学会等名
      2012 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • 発表場所
      Anaheim (アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2012-11-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ^<18>F-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

    • 著者名/発表者名
      田島英朗
    • 学会等名
      第52回日本核医学会学術総会
    • 発表場所
      ロイトン札幌(北海道)
    • 年月日
      2012-10-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 第二世代開放型PET 「Single-Ring OpenPET」の提案とブロック検出器2012

    • 著者名/発表者名
      田島英朗
    • 学会等名
      第31回日本医用画像工学会大会
    • 発表場所
      札幌厚生病院(北海道)
    • 年月日
      2012-08-04
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] 医学物理学教科書シリーズ: 核医学物理学2015

    • 著者名/発表者名
      村山秀雄編著、村山秀雄 、長谷川智之、関千江、生駒洋子、木原朝彦、渡部浩司、山本誠一、吉田英治、田島英朗、山谷泰賀、河内有木、羽石秀昭、赤羽恵一
    • 総ページ数
      315
    • 出版者
      株式会社国際文献社
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 生体イメージング技術開発研究チーム / 先端生体計測研究プログラム

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 第107回日本医学物理学会学術大会にて大会長賞を受賞

    • URL

      http://www.nirs.go.jp/research/division/mic/newsrelease/140516/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考]

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] ヘルメット型PET装置2013

    • 発明者名
      田島英朗, 山谷泰賀
    • 権利者名
      放射線医学総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013-10-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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