スキャニングビーム陽子線CT画像取得法の研究開発

扫描束质子束CT图像采集方法的研发

• 批准号: 19K17126
• 负责人: 田中 創大
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology (2021-2022)Hokkaido University (2019-2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K17126/
• 关键词: 粒子線CT画像; 陽子線透過画像; 陽子線CT画像; スキャニングビーム; モンテカルロシミュレーション; 陽子線治療; 陽子線CT

本研究の目的はスポットスキャニングビームによる高精度の陽子線イメージング手法を開発し、臨床に必要な精度の陽子線CT画像取得法を確立することである。2022年度は2021年度に引き続き、モンテカルロシミュレーションコードであるParticle and Heavy Ion Transport code System (PHITS)を用いて画像改善手法の開発と検証を行うとともに、量子科学技術研究開発機構の新治療棟において実験によるスキャニングビームを用いた粒子線イメージングの実証実験を行った。なお、実験環境の理由から陽子線でなく炭素線を用いた実験を実施した。これにより本研究は陽子線だけでなく炭素線まで拡張することができた。シミュレーション及び実験によって得られた投影データに対して、本研究独自の手法である、スポットごとのデータを用いた粒子線軌跡補正を行うことで画像劣化要因である粒子線線量データの側方散乱成分を除去し、ある一定の画質向上を実現した。ただし、その対象は単純な構造の被写体にとどまり、より複雑な構造の被写体に対する補正に関しては、アルゴリズムの向上が必要であると考えられた。また、実験において取得する粒子線画像の精度向上のため、より再現性の高い一様照射野をスキャニングビームによって実現するためのパラメータセッティング（スポット間隔、ビーム強度）とそれに対する応答についての検討を行い、粒子線画像取得のためのビームパラメータ決定の手法を確立した。

The purpose of this study is to determine the accuracy of the high-precision sub-line CT portrait. In 2022, in the year 2021, Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS) was used to improve the quality of the image, and the quantum science and technology research institute is responsible for the improvement of the quality of the image. For reasons of environmental protection and environmental protection, we need to use different levels of carbon to make use of the environmental protection system. In this study, the sub-line is divided into two parts: the carbon line and the carbon line. In this study, the technique was used alone, and the image was deteriorated due to the amount of particles, the scattered components of the image, and so on. In this study, the technique was used in this study. It is necessary to make a copy of the written character, and to make a copy of the written character. In order to improve the accuracy of the particle line image, the accuracy of the particle line image is improved, and the accuracy of the particle line image is improved. The accuracy of the particle line image is improved. The particle line portrait determines the accuracy of the particle line portrait.

项目成果

Gated Proton Imaging using Fiducial Marker and X-ray Fluoroscopy

使用基准标记和 X 射线荧光透视进行门控质子成像

• 发表时间: 2020
• 作者: S. TANAKA;N. MIYAMOTO;Y. SHIMADA;T. YOSHIMURA;S. TAKAO;Y. MATSUO;S. Shimizu;T. MATSUURA
• 通讯作者: T. MATSUURA

Development of Gated Proton Imaging System for Moving Target

移动目标门控质子成像系统的研制

• 发表时间: 2019
• 作者: S. Tanaka;N. Miyamoto;T. Nishio;T. Yoshimura;S. Takao;Y. Matsuo;S. Shimizu;H. Shirato;T. Matsuura
• 通讯作者: T. Matsuura

Study on Proton CT Imaging using Clinical Proton Beam

临床质子束质子CT成像研究

• 发表时间: 2019
• 作者: Sodai Tanaka;Teiji Nishio;Tomohiro Tahara;Masato Tsuneda;Takamitsu Masuda;Hiroki Shirato
• 通讯作者: Hiroki Shirato

First experimental results of gated proton imaging using x-ray fluoroscopy to detect a fiducial marker

使用 X 射线透视检测基准标记的门控质子成像的第一个实验结果

• DOI: 10.1088/1361-6560/ac212b
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physics in Medicine & Biology
• 影响因子: 3.5
• 作者: Tanaka Sodai;Miyamoto Naoki;Matsuo Yuto;Yoshimura Takaaki;Takao Seishin;Matsuura Taeko
• 通讯作者: Matsuura Taeko

Calibrated uncertainty estimation for interpretable proton computed tomography image correction using Bayesian deep learning

• DOI: 10.1088/1361-6560/abe956
• 发表时间: 2021-02
• 期刊: Physics in Medicine & Biology
• 影响因子: 3.5
• 作者: Y. Nomura;Sodai Tanaka;Jeff Wang;H. Shirato;S. Shimizu;L. Xing