| 研究課題/領域番号 |
16K15348
|
|---|
| 研究機関 | 首都大学東京 |
|---|
研究代表者 |
明上山 温 首都大学東京, 人間健康科学研究科, 准教授 (90347279)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| キーワード | 制動X線 / 高エネルギー電子線 / 電子線制御 / 電磁石 / 画像再構成 |
|---|
| 研究実績の概要 |
平成29年度は高エネルギー電子線の磁界による挙動の精密なシミュレーションの開発および磁界発生装置の製作と加速器ヘッドへの設置を行った。
平成29年度に購入したGPUシミュレーション用のコンピュータを用い、Los Alamos National Laboratoryの磁界シミュレーションソフトウェアであるPoisson Super fishを用いて電磁石と磁界との精密なシミュレーションを可能とし、電磁石の設計を見直した結果、従来よりも1/3の重量で同様の磁界を発生させる装置を設計した。この設計をもとに電磁石を購入し、以前より小型の電子線偏向システムを作成した。このシステムに新たに購入したプログラムで電圧制御可能な電源装置を2台組み合わせたことにより、即座に任意の位置に電子線を照射可能とした。このシステムを用いて4 MeVから15 MeVまで電子線のエネルギーを変化させ観測したところ、どのエネルギーでも照射野内の任意の位置に電子を偏向させることが可能であることを確認した。この電子線を銅ターゲットに当て、制動X線を発生させて画像生成に用いる構造したことにより、コンパクトでありながら照射野内で任意に光子の分布を変化させることが可能となった。このシステムを用いてファントムを撮像し画質を確認した結果、1/5の線量で同画質の画像が得られることを確認した。さらに電子線を収束させるために四重極電磁石を作成し、最小で直径約 1 mm の照射が可能であることを確認した。これをターゲットに照射することで、より照射野内で光子の分布を細かく制御できることを確認した。
これら成果の一部は国内、国際会議で発表された。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成29年度に購入したGPUシミュレーション用のコンピュータを用い、Los Alamos National Laboratoryの磁界シミュレーションソフトウェアであるPoisson Super fishを用いて電磁石と磁界との精密なシミュレーションを可能とし、電磁石の設計を見直し、従来よりも1/3の重量で同様の磁界を発生させる装置を設計することが可能となった。また、新たに購入したプログラムで電圧制御可能な電源装置により、当初の想定よりも高速な0.01秒での電圧制御が可能となったため、即座に任意の位置に電子線を照射可能とした。このシステムを用いてファントムを撮像し画質を確認した結果、1/5の線量で同画質の画像が得られることを確認した。さらに電子線を収束させるために四重極電磁石を作成し、最小で直径約 1 mm の照射が可能であることを確認した。これをターゲットに照射することで、より照射野内で光子の分布を細かく制御できることを確認した。
今年度は本研究で開発したシステムの大幅な改良が行われたことで、高精度化できたことは研究の進捗として特筆すべきことである。
よって、本研究はおおむね順調に進展している。
|
| 今後の研究の推進方策 |
今後は長時間電磁石に電流を流したときの電磁石本体の発熱量が無視できなく、磁場強度をリアルタイムに変化させるとさらに発熱量は増加することが予想される。本年度と同様、様々なサイズの電磁石に対応する冷却機構が必要となっており、昨年度導入した3Dプリンターにより水冷機構を構築したが、より冷却機能が必要となったため、これを構築する必要がある。次年度ではより最適な冷却機構を考案する必要がある。また、患者被曝線量をできる限り抑えるために、散乱線モデルを用いた画像補正についても考案する。このとき、高速な処理のためにGPUを用いた画像生成法を新しく考案する。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度は国際会議が日本で開催されたため、旅費を大幅に削減でき、それを電磁石等の物品費に充てたが、残余が生じたため。
来年度の国際会議はヨーロッパでの開催が予定されているため、これの旅費に充当する予定である。
|
