| 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 – 2021-03-31
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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、投影データは透過物質中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。本研究では実際の物質内での放射線の挙動を模擬することができるモンテカルロ計算コードの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無い教育施設においてもトモシンセシスの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て情報収集を行った。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に予想以上に時間を費やしてしまった。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の半価層のデータから適用する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が撮影できるデジタルマンモグラフィ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のための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計算時間の高速化の点で遅れが生じている。また前年度は実験装置が故障し、数ヶ月間使用できない時期があった。このため補助事業期間の延長申請を行い令和２年度まで研究の延長を容認して頂いた。
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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てしまい、結果として医療機器メーカーから必要となるX線管内部の詳細な構造および組成について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45[kV]から100[kV]の範囲において変化させて、シミュレーションに適用するX線スペクトルをフリーのソフト（XCOMP5rおよびMoXS3）を用いて推定を行った。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ィ装置のシミュレーションモデルの構築にも着手した。現状はPHITSによるシミュレーションのための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計算時間の高速化の点で遅れが生じている。また前年度は実験装置が故障し、数ヶ月間使用できない時期があった。このため補助事業期間の延長申請を行い令和２年度まで研究の延長を容認して頂いた。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨今、新型コロナウィルスの対応で研究に着手できる時間が大幅に減っているが、秋口までに画像再構成の最適化および計算時間の高速化を改善し、引き続きシミュレーションモデルの検証を行う予定である。モンテカルロシミュレーションで計算される投影データは、相対誤差の程度によって大幅に計算時間が異なる。計算結果の誤差の許容範囲をどこまで容認できるかを検討し、できるだけ早い段階で計算を打ち切る必要がある。この点については今後の計画に大幅に影響を与えるため誤差の許容範囲について早々に検討していく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
実験装置の不具合および家庭の諸事情により、補助事業期間の延長申請を行った。このため今年度に必要となる物品費および学会参加のために差額分を令和2年度の予算に割り当てた。
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