重粒子線CTに関する基礎的研究

重离子束CT基础研究

• 批准号: 11877155
• 负责人: 阿部 慎司
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Ibaraki Prefectural University of Health Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11877155/
• 关键词: 重粒子線CT; ベーテ・ブロッホの式; 残留飛程分布; 投影断面定理; 電子密度空間分布; 重粒子線治療; II付きビデオカメラ; 蛍光板; 蛍光版

1.研究目的X線に比べ優れた線量分布及び生物学的効果を持つ重粒子線による癌の放射線治療の重要性が益々大きくなっている。現在重粒子線と性質の異なるX線を用いたCT画像により重粒子線治療計画が行われているが、より精度を高めるためには重粒子線そのものを用いて生体内の特性を計測する必要がある。そこで、重粒子線治療の精度向上を目的として、重粒子線治療の計画線量分布を得るための重粒子線CTの基礎的研究を行う。2.研究方法2.1解像力特性評価用ファントムの作成空間分解能評価用ファントム(壁厚2mm、外径6,8,10mmのPMMAパイプを水中に置いたもの)と密度分解能評価用ファントム(密度の異なる6種類の材質からなる円柱を水中に置いたもの)を作成した。2.2残留飛程分布の測定と再構成ステージコントローラを用いてファントムを回転させ、レンジシフタの厚さを変化させて得られたファントムの投影像より任意の回転角における残留飛程分布求め、CT画像の再構成を行った。3.研究結果Shepp-Loganフィルタを用いた逆投影法により再構成を行った。その結果、空間分解能評価用ファントムの再厚構成画像では壁厚2mmのアクリルパイプ全ての断面像がはっきりと描出された。また、密度分解能評価用ファントムの再構成画像では密度1.00g/cm^3である水の中に置かれた密度差0.15g/cm^3以上のNylon、PMMA、POM Duraconの3本が描出された。4.考察(結論)空間分解能評価ファントムと密度分解能評価ファントムを作成し、近似的の電子密度の空間分布に関する重粒子線CT画像を再構成することができた。その結果、このシステムの空間分解能は約2mm、また密度分解能はおよそ0.1g/cm^3程度であることが明らかとなった。このことから重粒子線治療計画線量分布を検証する一手段として重粒子線CTが有用な方法となりうると考えられる。今後の課題として、短時間で残留飛程分布が得られる自動化された撮像システムを構築するとともに高感度でかつノイズの少ない検出系の選択や被写体の被曝線量と画質特性の評価が挙げられる。

1. Objective X-ray radiation is more important than X-ray radiation dose distribution and biological effects in cancer radiation therapy. Now it is necessary to measure the characteristics of heavy particle rays in vivo by using CT images and planning heavy particle ray therapy with high accuracy. The goal of improving the accuracy of heavy particle ray therapy is to obtain the distribution of the planned dose of heavy particle ray therapy and to conduct basic research on heavy particle ray CT. 2. Research Method 2.1 The evaluation of resolving force characteristics was carried out by using the spatial resolution evaluation method (PMMA with wall thickness of 2mm and outer diameter of 6,8,10mm) and the density resolution evaluation method (PMMA with density of 6 kinds of materials). 2.2 Determination of residual flight path distribution and reconstruction of CT images are used to reconstruct CT images. 3. The results of this study are as follows: Shepp-Logan reconstruction method As a result, the spatial resolution can be evaluated by using the re-thickness composition image with a wall thickness of 2mm and the cross-section image with a wall thickness of 2mm The density of Nylon, PMMA and POM Duracon with density difference of more than 0.15g/cm^3 were found in the middle of the water. 4. Investigation (Conclusion) Spatial resolution energy evaluation, density resolution energy evaluation, reconstruction of heavy particle CT images related to the spatial distribution of approximate electron density. As a result, the spatial resolution energy of the system is about 2mm, and the density resolution energy is about 0.1 g/cm^3. A method to verify the distribution of the treatment plan of heavy particle CT is useful. The future problems include: how to obtain automatic and short-time residual flight path distribution, how to construct high-sensitivity image detection system, how to select and evaluate the image quality characteristics of the subject.

项目成果

Shinji Abe, et al.: "Spatial and Density Resolutions in Heavy Ion CT Based on Reconstruction from Residual Range Distribution"Radiotherapy and Oncology. 58[Suppl.1]. S116 (2001)

Shinji Abe 等人：“基于残差分布重建的重离子 CT 空间和密度分辨率”放射治疗和肿瘤学。

Shinji Abe,et al.: "Sensitometric Properties in Heavy Ion Radiography"Jpn J Med Phys. 19(Suppl.61). 137-140 (1999)

Shinji Abe 等人：“重离子放射线照相中的感光特性”Jpn J Med Phys。