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放射線治療の高精度化に向けた革新的デュアルソースコーンビームCTの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16J08928
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 医学物理学・放射線技術学
研究機関京都大学

研究代表者

伊良皆 拓  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード医学物理学 / 放射線治療 / コーンビームCT / デュアルエナジーCT / デュアルエナジーCBCT / 動体追尾技術 / 腫瘍検出 / 三次元位置検出 / 高精度放射線治療 / メタルアーチファクト低減
研究実績の概要

(A)デュアルソース4D-CBCTを利用したマーカーレス動体追尾照射法の開発
照射中の標的位置を検出することに着目した.動体追尾照射をする際、照射中の三次元標的位置確認を行うためには画像を用いた三角測量にて行われるが、照射野形状やガントリ角度によっては画像上で標的が認識できない。そこで体外に置いた標的のサロゲートの動きから標的の三次元位置を推定する必要がある。本研究ではサロゲートの位置と速度の2次多項式から標的位置を解析的に求めるモデル(推定式)を構築した。提案法では、推定式を構築するために既知の標的位置とサロゲートの位置及び速度の相関を計測する必要がある。これをモデリングセッションと呼ぶ。モデリングセッションで構築された推定式を検証するセッションを検証セッションと呼ぶ。臨床データを用いた検証の結果、モデリング時間及び補正時間は10秒程度で他の推定方法と同等の誤差で標的位置を推定できることが示された。
(B)臓器位置照合(患者セットアップ)の高精度化を目指したデュアルエナジーCBCTの開発
臨床で用いられている放射線治療装置の機械的な制限の下で実現可能なデュアルエナジーCBCT撮像法を考案した。本研究では既存の撮像システムでもデュアルエナジーデータを取得する方法を提案した。それは2種類の金属を用い、1つの連続X線スペクトルを高エネルギー、低エネルギーにフィルタする方法である。金属はスズ、タングステンを採用した。提案法の検証には5×5 cm2の平面検出器及び一様な直径3 cmの円柱アクリルファントムとそのアクリルファントムにチタン棒を4本挿入したファントムを用いた。それぞれのファントムを提案法、及び管電圧80、140 kVpを用いる方法(従来法)で撮像した。その結果提案法は従来法よりもメタルアーチファクトの影響を低減することができることを定量的に示した。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Optimization of training periods for the estimation model of three-dimensional target positions using an external respiratory surrogate2018

    • 著者名/発表者名
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Takamasa Mitsuyoshi, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, Ikuo Kanno.
    • 雑誌名

      Radiatio Oncology

      巻: 13:73 ページ: 1-12

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Metal artifact reduction by filter-based dual-energy cone-beam computed tomography on a bench-top micro-CBCT system: concept and demonstration2018

    • 著者名/発表者名
      Hiraku Iramina, Takumi Hamaguchi, Mitsuhiro Nakamura, Takashi Mizowaki, Ikuo Kanno.
    • 雑誌名

      Journal of Radiation Research

      巻: none ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effective atomic number measurement with energy-resolved computed tomograpy using two-dimensional "transXend" detector2018

    • 著者名/発表者名
      iraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Takashi Mizowaki, Ikuo Kanno.
    • 雑誌名

      International Journal of Medical Physics, Clinical Engineering and Radiation Oncology

      巻: 7 ページ: 61-73

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The accuracy of extracted target motion trajectories in four-dimensional cone-beam computed tomography for lung cancer patients2016

    • 著者名/発表者名
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Takamasa Mitsuyoshi, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, Masahiro Hiraoka, Ikuo Kanno
    • 雑誌名

      Radiotherapy and Oncology

      巻: 121 号: 1 ページ: 46-51

    • DOI

      10.1016/j.radonc.2016.07.022

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Estimating target position from orthogonal cone-beam CT projections by dual-source kV X-ray imaging system with extracorporeal infrared marker2017

    • 著者名/発表者名
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, Masahiro Hiraoka, and Ikuo Kanno
    • 学会等名
      第113回医学物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Three-Dimensional Target Motion Estimation From Dual-Source CBCT Projections and Extracorporeal Infrared Marker2017

    • 著者名/発表者名
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, and Ikuo Kanno
    • 学会等名
      AAPM2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 放射線治療装置におけるフィルタを用いた1回転型デュアルエナジー コーンビームコンピュータ断層撮影の実現に向けた基礎検討2017

    • 著者名/発表者名
      伊良皆 拓, 濵口 拓, 神野 郁夫,中村 光宏, 溝脇 尚志
    • 学会等名
      次世代放射線シンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Optimization of training periods for estimating three-dimensional target position from abdominal motion2017

    • 著者名/発表者名
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, and Ikuo Kanno
    • 学会等名
      The 8th Japan-Korea Joint Meeting on Medical Physics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 平面検出器を用いたエネルギー分解コンピュータ断層撮影による実効原子番号測定2017

    • 著者名/発表者名
      伊良皆 拓, 神野 郁夫,中村 光宏, 溝脇 尚志
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Accuracy of Target Motion Trajectory in Four-dimensional Cone-Beam Computed Tomography for Lung Cancer Patients2016

    • 著者名/発表者名
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Takamasa Mitsuyoshi, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, Masahiro Hiraoka, Ikuo Kanno
    • 学会等名
      ASTRO58
    • 発表場所
      ボストン、アメリカ合衆国
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of effective atomic number of human tissue-equivalent materials by energy-resolved computed tomography2016

    • 著者名/発表者名
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Takashi Mizowaki, Ikuo Kanno
    • 学会等名
      第112回日本医学物理学会学術大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-09-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 胸部領域の四次元コーンビームCTによる標的の三次元動体解析2016

    • 著者名/発表者名
      伊良皆拓、中村光宏、光吉隆真、飯塚裕介、松尾幸憲、溝脇尚志、神野郁夫
    • 学会等名
      第28回放射線夏の学校
    • 発表場所
      南房総リゾートイン白浜
    • 年月日
      2016-08-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Target displacement evaluation for fluoroscopic and four-dimensional cone-beam computed tomography2016

    • 著者名/発表者名
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Takamasa Mitsuyoshi, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, Masahiro Hiraoka, Ikuo Kanno
    • 学会等名
      ESTRO35
    • 発表場所
      トリノ,イタリア
    • 年月日
      2016-04-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of breathing patterns on three-dimensional target position in X-ray fluoroscopic and four-dimensional cone-beam computed tomography imaging2016

    • 著者名/発表者名
      Hiraku Iramina, Mitsuhiro Nakamura, Yusuke Iizuka, Takamasa Mitsuyoshi, Yukinori Matsuo, Takashi Mizowaki, Masahiro Hiraoka, Ikuo Kanno
    • 学会等名
      第111回日本医学物理学会学術大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-04-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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