2014 Fiscal Year Research-status Report
重粒子線治療患者位置決めにおける分割領域の位置ずれ定量化及び可視化に関する研究
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25461904
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
田代 睦 群馬大学, 未来先端研究機構, 准教授 (60447274)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 粒子線治療 / 放射線治療 / 患者位置決め |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、重粒子線治療における位置決め作業の高速化・高機能化を目指し、治療計画用CT画像から生成される疑似X線画像(DRR)と照射時に撮影されるX線画像との自動位置決めソフトウェアを開発すること、さらに、画像を領域分割して行うことにより、体内各部の領域毎の位置ずれ量を定量化、可視化する機能を開発し、位置決めにおける患者位置修正を補助できるシステムを研究・開発することを目的としている。当年度は前年度に開発した自動位置決めソフトウェアについて、検証作業を容易にするためのユーザーインターフェースの改良と、ファントム等実データによる検証を行った。
ソフトウェアは、これまで個々の機能を別に持たせていたが、なるべく統合して共通性を持たせた。例えば、単一体積に対する2D-3Dマッチングと、領域分割マッチングについて、設定ファイルや、結果画像確認のためのGUIを共通化した。また、2D-3Dマッチングと領域分割マッチングでは最適化の方法が異なるが、いずれも結果的に3D-CT画像体積に対して6パラメータの最適化を行うこととなるため、位置決め用として2つの異なる方法で最適化が可能となった。
既存のCT値校正用ファントムの円筒形アクリル容器を用いて、低密度発泡剤内部にアクリル構造物を配置するファントムを製作し、2D-3Dマッチングの検証を行った。その結果、構造物の配置により、得られるDRR画像のエッジの鮮明度が悪いほどマッチング結果のずれが大きくなることが示された。精度としては最悪でもおおよそ並進1mm、回転1度程度以内であった。実利用では、撮影部位により精度が異なってくると思われるが、可能な限り骨構造で画像上エッジが鮮明になる部分を多く含むように、マッチング領域を選ぶ必要があることが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画では、前年度の開発を継続し、X線画像とDRR画像を比較して、最も一致する位置ずれ量を算出する自動位置決めソフトウェアを開発すること、および、分割した領域について、領域毎に位置合わせを行い、それぞれについて位置ずれ量を算出できるようにすることである。自動位置決めソフトウェアに関しては、2D-3Dマッチング法および分割領域マッチング法によるそれぞれのソフトウェアの製作と、それらをなるべく共通化するインターフェースを整備した段階である。また、専用ファントムを製作し、実利用を想定する2D-3Dマッチング法についての検証を行ってきた。分割領域マッチングについては評価を行える段階までソフトウェアが製作された状況である。
以上のことから、研究はおおむね順調に進展していると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
自動位置決めソフトウェアに関しては、動作するものが開発された状況である。精度についてはファントム画像にておおよそ必要とされるものになっている。今後、研究をより効率的に進められるよう、ユーザーインターフェースの更なる改良や、最適化で用いられる評価関数の追加など、最適化そのものの効率化や高精度化を目指す予定である。
分割領域マッチング法に関しては、上記ソフトと同様にユーザーインターフェースの向上、ファントム等実画像による検証を行い、問題点を明らかにしてソフトウェアの修正や改良を行う予定である。さらに、複数の分割領域に対するずれ量の定量化ソフトウェアの機能拡張や、分割領域のずれ量の定量化からその可視化の方法に関して検討を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
解析用の計算機やソフトウェアの購入および国内外の学会参加が予定通り行えなかったため、使用額に差が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今後、多くのデータを処理するための計算機および周辺機器、ソフトウェア、結果を報告するための国内外学会の参加費、論文投稿にかかる費用に使用する予定である。
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[Presentation] Technical approach to individualized respiratory-gated carbon-ion therapy for mobile organs2014
Author(s)
Mutsumi Tashiro, Takayoshi Ishii, Jun-ichi Koya, Ryosuke Okada, Yuji Kurosawa, Keisuke Arai, Satoshi Abe, Yoshiaki Ohashi, Hirofumi Shimada, Ken Yusa, Tatsuaki Kanai, Satoru Yamada, Hidemasa Kawamura, Takeshi Ebara, Tatsuya Ohno, Takashi Nakano
Organizer
JRC2014
Place of Presentation
神奈川県横浜市
Year and Date
2014-04-13
Invited
