Improvement of image quality using estimated filters and physical filters in image-guided radiation therapy

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25461907
• Research Institution: Japanese Foundation for Cancer Research
• Principal Investigator: 作美 明 公益財団法人がん研究会, 有明病院 放射線治療部, その他 (30360556)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 芳賀 昭弘 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (30448021) ; 白石 憲史郎 帝京大学, 医学部, 准教授 (40447404) ; 山下 英臣 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (70447407) ; 中川 恵一 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (80188896) ; 井垣 浩 国立研究開発法人国立がん研究センター, 中央病院, 医長 (90361344)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: コーンビームCT画質改善 / 画像誘導放射線治療 / 実線量分布 / 治療中の腫瘍移動、変化 / 逐次放射線治療

Outline of Annual Research Achievements

治療加速器に取り付けられたコーンビームCT（以下CBCT）は、患者の治療時の臓器の位置を取得させ、患者本人が移動することなく位置照合し放射線治療することが可能となり、強度変調放射線治療（以下IMRT）などの高精度治療が可能となった。ただし画質が計画用CTと比べ悪く、また画素の出力値が同じ密度の物、例えば水でも患者間でばらつきがでてしまい、得られたCBCT画像からの最構成線量に誤差がつきまとっていた。本研究では、CBCTのノイズを計算フィルター、及び物理フィルターを用いて通常のファンビームCT並に改善することを目標とする。昨年度に得られた結果、物理的コリメータを用いた散乱実験、モンテカルロ計算から得られた代表的な電流値・測定時間での散乱カーネル、及び飽和などの検出ロス成分を補正する逆シグモイド関数フィルターを用い、逐次近似アルゴリズムに組み込むことにより、画質改善が得られた。
CBCT画像から逐次的に散乱成分、検出ロス成分を改善する方法は、以下の通りである。（１）得られた透視画像からまず初期のCBCTをFBPアルゴリズムにて求め、基礎の画像を得る。（２）基礎の画像に近い像を既に計算した散乱ファクターデータテーブルより近似的に取得し、散乱カーネル成分を得る。（３）再サイノグラムから散乱成分を引き、再構成し、再々サイノグラム取得、差異データを取得、差分が小さくなるまで繰り返す
これらのデータと逐次近似再構成を行うことによって画質改善が得られ、線量再構成や逐次放射線治療に応用できうる可能性ができた。

Research Products

• [Journal Article] Comparison of gadolinium-enhanced magnetic resonance imaging with pathological findings in brain metastases after gamma knife radiosurgery; case series with autopsy cases (2017)
  • Author(s): M. Sakuramachi, H. Igaki, M. Ikemura, H. Yamashita, K. Okuma, N. Sekiya, Y. Hayakawa, A. Sakumi, W. Takahashi, H. Hasegawa, M. Fukayama, K. Nakagawa
  • Journal Title: Oncology Letters Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] External effective radiation dose to workers in the restricted area of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant during the third year after the Great East Japan Earthquake. (2016)
  • Author(s): Sakumi A, Miyagawa R, Tamari Y, Nawa K, Sakura O, Nakagawa K.
  • Journal Title: Journal of Radiation Research Volume: 57 Pages: 178-81
  • DOI: 10.1093/jrr/rrv073.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A report that Fukushima residents are concerned about radiation from Land, Food and Radon (2016)
  • Author(s): Tamari Y, Kuroda Y, Miyagawa R, Nawa K, Sakumi A, Sakata N, Mizushima N, Sakura O, Iwamitsu Y, Takemura K, Nakagawa K.
  • Journal Title: Journal of Radiation Research Volume: 57 Pages: 418-421
  • DOI: 10.1093/jrr/rrw017.
  • Peer Reviewed / Open Access