| 研究課題/領域番号 |
17K01140
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| 研究機関 | 首都大学東京 |
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研究代表者 |
乳井 嘉之 首都大学東京, 人間健康科学研究科, 准教授 (20279780)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 教育支援システム / デジタルトモシンセシス / 画像再構成 |
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| 研究実績の概要 |
本研究はトモシンセシスの諸特性を把握することが可能な画像再構成ツールを開発することが目的である。研究代表者がこれまで作成してきたシミュレーションツールは、数値ファントムを用いたシミュレーションにおいて、投影データは物質内の放射線の挙動を模擬したものではなく、単にX線管焦点から検出器までを直線でコーンビーム状に広げて作成した投影データを用いて行ってきた。本研究では実際の放射線あらゆる物質中での様々な放射線挙動を模擬することができるモンテカルロ計算コードPHITSを用いて投影データを作成して、トモシンセシスの画像再構成を実習することができる教育支援ツールを作成することを目的としている。このツールを適用することによってトモシンセシス装置がない教育施設においてもトモシンセシス画像再構成の教育効果の向上が期待できる。本研究の初年度はPHITS上でジオメトリの構築を行う際に必要となる装置の正確なジオメトリに関する情報を医療機器メーカーに依頼し情報収集を行った。年度当初からこの情報収集を開始したが、メーカーの情報開示の制約およびメーカーとのやり取り（研究代表者⇔営業⇔技術）に予想以上の時間を費やした。平成30年度は装置から出力されるX線スペクトルを模擬するため、X線TV装置のAl半価層の測定を行い、Al半価層のデータからシミュレーションに適用するX線スペクトルを推定した。また、別なモダリティとしてトモシンセシス撮影ができるマンモグラフ装置のシミュレーションモデルの構築も行った。現状はPHITSによるシミュレーションジオメトリがほぼ完成している状態である。しかし、シミュレーションで使用するファントムの作成および画像再構成の最適化および高速化の点で遅れが生じている。今年度の10月頃までに、この点を改善しシミュレーションツールを完成させる予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成29年度はX線TV装置の正確なジオメトリに関する情報収集に予想以上の時間を費やし、結果として医療機器メーカーからX線管内部の詳細情報は開示していただけなかった。そこで装置から出力されるX線のスペクトルを模擬するため、半導体検出器を用いて、X線TV装置のAl半価層の測定を行った。Al半価層を測定するためにX線管の管電圧を45kVから100kVの範囲において変化させて、Al半価層の測定データからXCOMP5rソフトを用いてシミュレーションに適用するX線スペクトルを推定した。平成30年度は、別なモダリティとしてトモシンセシス撮影ができるマンモグラフ装置のシミュレーションモデルの構築も行った。現状はPHITSによるシミュレーションジオメトリがほぼ完成している状態である。しかし、シミュレーションで使用するファントムの作成および画像再構成の最適化および高速化の点で遅れが生じている。今年度の10月頃までに、この点を改善しシミュレーションツールを完成させる予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は10月頃までに画像再構成の最適化および高速化に目途を付けて、シミュレーションツールの検証を行う予定である。画像再構成の高速化にはMATLABのツールキットであるGPU Coderを用いて高速な処理が可能なプログラムに変更して画像再構成を行うことを考えている。この際に最新のGPUを備えたグラフィックカードの増設が必要になることが予想される。先ずは画像再構成の高速化に重点を置き作業を進める予定である。その後、再構成プログラムの有用性を検証する。また実用化のためには、可能限り画像再構成に要する計算時間を短縮する必要があるため、コンパイラの最適化も行う必要があると考えている。この点については、画像サイズを実際のものよりも縮小しシミュレーションを行うことを考えている。サイズを変更する点においては再構成画像のサイズが変わるだけでトモシンセシスの基本原理および諸特性に影響を与える訳ではないので問題がないと現状は考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度は、画像再構成プログラムの高速化を図るためGPU搭載したグラフィックボードの増設が必要であると考えている。また、関連の学会（日本医学物理学会、日本放射線技術学会およびヨーロッパ放射線学会）への参加を予定しているため平成30年度の予算を節約し、差額分を次年度の予算に割り当てた。
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