残留飛程測定による重粒子線CTの3次元構成

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13470188
• 研究機関: 茨城県立医療大学
• 研究代表者: 西村 克之 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (10129158)
• 研究分担者: 佐藤 斉 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 助手 (90285057) ; 阿部 慎司 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 助教授 (00274978) ; 稲田 哲雄 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (50114038) ; 藤崎 達也 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 助手 (00285058)
• キーワード: 重イオンCT / 空間分解能 / 均一補正 / ビーム強度補正 / 分光スペクトル / 多重散乱 / 相対電子密度

研究概要

【目的】重イオンCTのデータ収集の高速化及び高画質化を目的として、高速撮像システムの構築及び各種補正処理を行った画像の空間分解能および濃度分解能を測定しその解析を行う。
【方法及び結果】(1)構築高速撮像システムの改良:高速レンジモジュレータを構築し、これまでに構築されたシステムよりも高速に画像取り込みを行うことが出来るようになった。(2)均一性補正、ビーム強度変化補正:得られた残留飛程損失の分布は水を満たした容器のわずかな歪に影響を受けるので、この歪の影響を取り除くアルゴリズムを作成した。またビーム強度の時間変化によるばらつきを補正するアルゴリズムを作成した。(3)3次元データの取得と表示:投影像を2次元的に収集するので、ボリュームデータが得られる、これを利用して、レンコンを被写体とした3次元サーフィルレンダリング像を作成した。(4)検出器の各要素の空間分解能の測定:粒子の被写体内での多重散乱、増感紙およびII+CCDカメラ系でのボケの寄与をそれぞれ分離して測定し、トータルのボケとの比較を行った。多重散乱によるボケは位置依存性を示し、検出器から50mm離れた場所では1.12mmのボケとなりこれに対してCCDカメラ系では0.3mm、増感紙では0.23mmのボケの寄与があることが分かった。総合分解能は1.2mmと見積もることが出来る。(5)ノイズ特性と電子密度分解能評価:水に対する相対電子密度分解能は現在約0.02である。これは投影像のノイズを用いてノイズ伝搬理論から再構成画像のウィナースペクトルを求め、実測値と比較した値と良好な一致を見た。(6)クェーブレット縮退によるノイズ低減:増感紙のスペクトルとII+CCD系の感度を整合させる必要がある。重イオンによる増感紙の発光過程の基礎的データを収集するために、増感紙からの発光を光ファイバーで分光器に導き、CCDカメラでスペクトルを測定する装置を構築した。

研究成果

• [文献書誌] 安田成臣, 阿部慎司, 西村克之他: "残留飛程分布の測定による重イオン線CTのウィナースペクトルと相対電子密度分解能"Jpn J Med Phys.. 23. 209-219 (2003)
• [文献書誌] Katsuyuki Nishimura, Shinji Abe, Hitoshi Sato et al.: "Evaluation of Spatial Resolution in Heavy Ion CT System"Jpn J Med Phys.. 23(suppl.2). 162-165 (2003)
• [文献書誌] 安田成臣, 阿部慎司, 西村克之他: "残留飛程分布の測定による重イオン線CTのウィナースペクトルと相対電子密度分解能"Jpn J Med Phys.. 23(suppl.2). 166-169 (2003)
• [文献書誌] Hiroshi Muraishi, Katsuyuki Nishimura, Sinji Abe, et al.: "Simulation Study for Iterative Image Reconstruction including Multiple Coulomb Scattering Correction in Heavy Ion CT"Jpn J Med Phys.. 23(suppl.2). 266-269 (2003)
• [文献書誌] Nishimura K, Abe S, Sato H, et al.: "Development and Evaluation of Heavy Ion CT with Detection System of Screen and Image Intensified CCD"IFMBE Proceedings 4th Volume. 4(CD-ROM version). (2003)