Dual Energy CTを使用した造影剤特定及び線量計算システムの構築

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K19231
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 河原 大輔 広島大学, 病院(医), 診療放射線技師 (20630461)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 電子密度 / 単色X線CT値 / 造影剤 / モンテカルロ計算

研究実績の概要

放射線治療における既存の治療計画装置ではCT画像において白から黒までの明暗だけで表現したグレースケールから密度のみを決定しこれを利用して線量計算を行ってきた。本研究ではDual Energy CT (Computed Tomography)を使用し造影剤の撮影から造影剤の密度、組成を解析し、この情報から画像上に存在する造影剤を特定する方法を作成し放射線治療計画における正確な線量計算が行えることを目指す。さらに造影剤濃度も特定することで正確に造影剤を割り当てることを目指した。本研究ではこれまでに2種類の造影剤抽出法（①kV-X線CT値と電子密度を組み合わせた造影剤抽出法②単色X線CT値を使用した造影剤抽出法）を検討した。①では造影剤濃度2mg/ml以上では抽出可能となった。②では造影剤濃度1mg/ml以上で抽出可能となり造影剤抽出システムとしては②の手法を最終的に採用した。
造影剤抽出プログラムを使用した線量計算システムでは放射線線量計算コードであるEGSnrc/BEAMnrc及びParticle and Heavy Ion Transport code Systemを用いてモンテカルロ計算を使用したシステムとした。造影剤濃度1mg/mlにおいて造影剤を含む場合と含まれない場合の線量計算結果は線量差1%程度であり、造影剤抽出精度限界である1mg/ml以下での線量差は大きくなく、線量計算を行うための造影剤抽出精度としては充分であることを示した。
本研究の現在までの成果はDual Enegy CT画像における造影剤の電子密度値、実効原子番号値との関係として論文掲載1本、造影剤抽出法に関して論文掲載1本及び査読中1本、さらに造影剤が含まれる場合の線量に関する検討として3本論文掲載されている。

研究成果

• [雑誌論文] Accuracy of the raw-data-based effective atomic numbers and monochromatic CT numbers for contrast medium with a dual-energy CT technique (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawahara D, Ozawa S, Yokomachi K, Tanaka S, Higaki T, Fujioka C, Suzuki T, Tsuneda M, Nakashima T, Ohno Y and Nagata Y
  • 雑誌名: The British Journal of Radiology 巻: 91 ページ: 1082
  • DOI: 10.1259/bjr.20170524.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automatic contrast medium extraction system using electron density data with dual-energy CT (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawahara D, Ozawa S, Tanaka S, Yokomachi K, Higaki T, Saito A, Miki K, Fujioka C, Ohno Y, Ohno Y, Kimura T, Murakami Y, Nagata Y
  • 雑誌名: The British Journal of Radiology 巻: 90 ページ: 1090
  • DOI: 10.1259/bjr.20180396.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy spectrum and dose enhancement due to the depth of the Lipiodol position using flattened and unflattened beams (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawahara D, Ozawa S, Saito A, Kimura T, Suzuki T, Tsuneda M, Tanaka S, Hioki K, Nakashima T, Ohno Y, Murakami Y and Nagata Y
  • 雑誌名: Reports of Practical Oncology and Radiotherapy 巻: 23 ページ: 50-56
  • DOI: 10.1016/j.rpor.2017.12.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relative biological effectiveness study of Lipiodol based on microdosimetric-kinetic model (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawahara D, Nakano H, Ozawa S, Saito A, Kimura T, Suzuki T, Tsuneda M, Tanaka S, Ohno Y, Murakami Y and Nagata Y
  • 雑誌名: Physica Medica 巻: 46 ページ: 89-95
  • DOI: 10.1016/j.ejmp.2018.01.018.
  • 査読あり
• [学会発表] Contrast medium extraction system using direct-electron density- CT number method and dual CT number method with Dual energy-CT (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawahara D, Ozawa S, Tanaka S, Yokomachi K, Higaki T, Saito A, Miki K, Fujioka C, Ohno Y, Ohno Y, Kimura T, Murakami Y, Nagata Y
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Radiological Science and Technology (ICRST)
  • 国際学会
• [学会発表] Contrast medium extraction method using raw-data based electron density with Dual energy-CT (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawahara D, Ozawa S, Tanaka S, Yokomachi K, Higaki T, Saito A, Miki K, Fujioka C, Ohno Y, Ohno Y, Kimura T, Murakami Y, Nagata Y
  • 学会等名: ESTRO37
  • 国際学会
• [学会発表] Accuracy of the effective atomic numbers and theoretical monochromatic CT numbers for contrast medium with raw-data based dual-energy CT (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawahara D, Ozawa S, Tanaka S, Yokomachi K, Higaki T, Saito A, Miki K, Fujioka C, Ohno Y, Ohno Y, Kimura T, Murakami Y, Nagata Y
  • 学会等名: 第74回日本放射線技術学会総会学術大会
• [学会発表] Relative biological effectiveness and relative dose-rate effect on Lipiodol based on the microdosimetric-kinetic model (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawahara D, Nakano H, Ozawa S, Saito A, Kimura T, Suzuki T, Tsuneda M, Tanaka S, Ohno Y, Murakami Y and Nagata Y
  • 学会等名: ESTRO37