最適核種による高精度重粒子線CT画像取得法の研究

利用最优核素的高精度重离子束CT图像采集方法研究

• 批准号: 22K15870
• 负责人: 田中 創大
• 金额: $ 3万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15870/
• 关键词: 重粒子線CT画像; 炭素線CT; ネオン線CT; 粒子線治療; 粒子線CT; 飛程計算精度

本研究の目的は、重粒子線イメージングシステムを構築し、高画質化のために使用する核種を最適化し、臨床利用のための目標である空間分解能1 mm、画素値分解能1%の重粒子線CT画像取得であった。2022年度は、厚みをもったシンチレータとカメラを用いた重粒子線イメージング手法を確立し、炭素線及びネオン線を用いた実験を実施した。既に開発された陽子線イメージングの検出システムを踏襲する形で本検出システムは構築されたが、重粒子線特有の核破砕反応で生じる二次粒子による画像劣化は見られず、シンチレーションの光量と重粒子線の飛程の変換テーブルを用いることによって、二次元投影データとして重粒子線の飛程分布をカメラで取得することに成功した。得られた投影データから炭素線CT画像およびネオン線CT画像の取得に成功した。当初の予想通り、核種が重くなればなるほど、空間分解能が良い粒子線CT画像が取得できた。空間分解能の定量値については、今後Modulation Transfer Functionを計算することで得る予定である。しかし、ネオン線については、量子科学技術研究開発機構における加速器の性能から最大飛程が15 cm程度であり、人体の透過画像を取得するためには飛程が足りず、現実的にそのような加速器が実現可能かどうかと得られるネオン線CT画像の画質と有用性を検討していく。炭素線については、初期結果として頭頸部ファントムのCT画像取得に成功し、2 mm程度の骨構造を含めて構造を画像化することに成功した。

The purpose of this study is to optimize the use of radionuclides in high quality imaging and clinical applications. The spatial resolution energy is 1 mm and the pixel resolution energy is 1%. In 2022, the company started to implement the policy of "heavy particle line" and "heavy particle line". In addition, the image degradation of the heavy particle line flight path was successfully achieved by using the two-dimensional projection method to construct the flight path distribution of the heavy particle line. The carbon ray CT image and the carbon ray CT image were successfully obtained. At the beginning, I realized that the nuclides were heavy and the spatial decomposition energy was good. The particle CT image was obtained. Spatial decomposition energy is calculated quantitatively, and Modulation Transfer Function is calculated in the future. The performance of the accelerator in the quantum science and technology research and development organization varies from the maximum flight range of 15 cm to the acquisition of the transmission image of the human body. CT imaging of the head and neck was successful in the initial stage of carbon ray imaging, and the bone structure was successfully imaged to the extent of 2 mm.