医用重粒子線CTにおける最尤推定型画像再構成アルゴリズムの開発

医用重离子束CT最大似然估计型图像重建算法的研制

• 批准号: 16700391
• 负责人: 村石 浩
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kitasato University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16700391/
• 关键词: 断層撮像装置; 放射線治療; 画像再構成アルゴリズム

本申請では、がんの新しい治療法として最近注目を集めている重粒子線がん治療の治療計画の更なる向上を目的として、現在開発が進められている医用重粒子線CTの画質向上のための新しい画像再構成アルゴリズムに関して2年間に渡り検討を行ってきた。本年度は、昨年度に引き続き、X(γ)線断層撮像装置の分野で先駆的に開発が行われている最尤推定型画像再構成法、とりわけEMアルゴリズム(以下X-ML-EMと呼ぶ)を重粒子線CTに応用するための検討を継続的に行ってきた。とりわけ、被写体内における核破砕反応による減弱(診断領域で約10%のオーダー)に対しては、透過型X-ML-EM法を直接応用できる可能性があり、その際に必要となる被写体内における重粒子線の減弱データについて、最新の加速器実験から導出された破砕反応断面積が組み込まれた最新のGeant4によるモンテカルロシミュレーションを用いて検討を行ってきた。今後、本手法を、我々が現在開発中である医用重粒子CTにより得られた実際の実験データに適用し、その効果について考察する予定である。一方で、重粒子線CTの画質向上の更なるアプローチとして、核医学の分野において開発されたFrequency-Distance Relation(FDR)法を重粒子線CTに適用するためのアルゴリズムの定式化を行った。本手法は、重粒子線が被写体内で多重クーロン散乱により進行方向が曲げられてしまう結果生じる空間分解能の低下を、最尤推定型画像再構成アルゴリズム等にかける前処理として、周波数空間においてその補正を行う方法である。この手法を、実際の実験データに適用した結果、再構成画像の空間分解能が向上することを見出すことに成功した(Japanese Journal of Medical Physicsに現在投稿中)。しかし、現状では、その向上の効果はわずかであり、理由としては、実際の実験に用いたファントムの厚さが10cmと小さいかったため、多重散乱による横方向の広がりの効果が実測データに十分現れていなかったことが挙げられる。従って、臨床応用を想定した場合に、より大きなサイズのファントムを用いた更なる追実験が急務であると結論された(平成18年度科学研究費若手研究(B)に申請中)。

This application is based on a new treatment method and a recent focus on the development of a new treatment plan for heavy particle CT. This year, compared with the previous year, the development of X-ray fault imaging equipment has been carried out in the first place, especially the reconstruction method of image, EM loss (hereinafter X-ML-EM call), and the development of particle CT application.とりわけ、被写体内における核破砕反応による减弱(About 10% of the diagnostic field) For this reason, the possibility of direct application of transmission X-ML-EM method is discussed, and it is necessary to reduce the attenuation of heavy particle rays in the written body. The latest accelerator technology is derived, and the reflection area of the broken part is determined. In the future, this method will be developed for medical heavy particle CT, and the actual application and results will be determined. In one aspect, the image quality of heavy particle CT is improved. In the field of nuclear medicine, the Frequency-Distance Relation(FDR) method is applied to heavy particle CT. The method comprises the following steps of: pre-processing, correcting, and performing the method for generating the spatial decomposition energy, especially for generating the stereotyped image, and reconstructing the multiple-layer scattering in the writing body of the heavy particle line. The method, the actual implementation of the application, the results, the reconstruction of the image of the spatial decomposition can be improved, and the success of the report (Japanese Journal of Medical Physics). The results of the survey are as follows: 1. The results of the survey are as follows: In the case of clinical application, it is necessary to investigate the urgent matter and conclude the application (application for scientific research fee (B) in Heisei 18).

项目成果

ウェーブレット縮退を用いた高速重イオン線CTにおけるノイズ低減

利用小波简并性降低高速重离子束 CT 的噪声

• 发表时间: 2004
• 期刊: 医学物理 24・3
• 作者: 横山 健一;村石 浩 他
• 通讯作者: 村石 浩 他

Application of FDR to a sinogram measured by a Heavy Ion CT system based on the measurement of residual range distribution

基于残差分布测量的FDR在重离子CT系统正弦图中的应用

• 发表时间: 2005
• 期刊: Japanese Journal of Medical Physics 25・3
• 作者: H.Muraishi et al.

FDR法による重粒子線CTの分解能補正

FDR法重离子束CT分辨率校正

• 发表时间: 2004
• 期刊: 医学物理 24・2
• 作者: N.Yasuda;H.Muraishi et al.;村石 浩 他
• 通讯作者: 村石 浩 他