高精度放射線治療のためのCT画像ベース胸部動態シミュレーション

基于CT图像的高精度放疗胸部动态模拟

• 批准号: 12J04051
• 负责人: 伊藤 広貴
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J04051/
• 关键词: 4DCT; 呼吸性移動; 粒子法シミュレーション; 肺; 横隔膜; 胸郭; イメージワーピング; 放射線治療

横隔膜の運動モデルをCT画像に基づく患者固有の形状と解剖学的知見に基づく横隔膜の運動メカニズムに即して構築した.横隔膜の筋繊維の収縮をモデル化し,腱中心部との差異も物性値の違いにより表現した.横隔膜の運動は胸郭運動と相互作用し,解剖学的知見から横隔膜下端を固定し境界条件に反映させている.提案した胸郭の運動モデルや横隔膜の動きを反映させた,肺を含む胸部全体の動態をシミュレーションした.まず,胸郭の動きと横隔膜の動きを与え,その動きから肺の最外面の運動を見積もる.この動きは肺変形シミュレーションの境界条件となる.さらに,体幹部領域の運動はそれ以外の胸部の動きから外挿する.次に,シミュレーション結果を用いて時系列CT画像(Quasi-4DCT)を構成し,実際の4DCTと比較することによってシミュレーションの妥当性を検証する.同じ位相のQuasi-4DCTと4DCT画像の差分画像を生成することにより時系列の評価を行った.時系列差分画像から,体表面,胸壁,横隔膜,背側以外の肺内部の位置は概ね良く一致した.さらに,合計3人の患者の呼気と吸気時CT画像を用いて詳細に検証した.この結果,心臓に近い領域,背側の領域,気管支上のシミュレーションの動きと実際の動きは合っていないことが確認された.一方,肺変形の運動に大きく寄与する横隔膜と胸郭の運動はよく肺変形シミュレーションに反映できていることを確認し,提案手法の有効性を確認した.以上の通り,Quasi-4DCTを用いた4次元放射線治療へ向け,基盤となるシステムの構築とシミュレーション結果の検証を行った.

CT imaging of diaphragm motion is based on anatomical knowledge of the patient's inherent shape, and the diaphragm motion is based on anatomical knowledge. Diaphragm tendon contraction and contraction, tendon central part of the difference in physical properties and performance. The movement of diaphragm and the interaction of chest movement are reflected in anatomical knowledge and fixed boundary conditions at the lower end of diaphragm. The motion of the diaphragm is reflected in the motion of the chest. The movement of the chest and diaphragm is the accumulation of the movement of the outermost part of the lungs. The boundary conditions of the system are as follows: In the evening, the movement of the body trunk area is not only the movement of the chest, but also the movement of the outside. Second, the results of the system were analyzed by using a time-series CT image (Quasi-4DCT) to construct and compare the results of the system with those of the actual 4DCT. Quasi-4DCT and 4DCT images of the same phase and differential images are generated. Time series differential portraits, body surface, chest wall, diaphragm, dorsal outside the lung interior position is consistent. A total of 3 patients had respiratory and respiratory CT images. As a result, the center area, the back area, the tube branch and the middle area of the center area are identified. The movement of the diaphragm and the chest is reflected in the movement of the lung. In the above connection,Quasi-4DCT is used in the fourth dimensional radiation therapy direction, and the basic structure of the system is constructed.

项目成果

A Quasi-4DCT Imaging Method Based on a Physics-based Respiratory Simulation

基于物理呼吸模拟的准4DCT成像方法

• 发表时间: 2012
• 作者: H. Ito;S. Koshizuka;A. Haga; K. Nakagawa
• 通讯作者: K. Nakagawa

解剖学的知見に基づく胸郭運動を考慮した横隔膜の運動シミュレーション

基于解剖学知识考虑胸部运动的膈肌运动模拟

• 发表时间: 2012
• 作者: T. Niita;S. Torii;K. Kasahara;H. Muarakami;S. Ozawa;Y. Ueyama;Y. Akaike;T. Tamura;K;Yoshida;Y. Katayose;Y. Shimizu;H. Fuke;大倉孝之
• 通讯作者: 大倉孝之

呼気及び吸気時のCT画像に基づく非線形弾性構成則による肺変形シミュレーション

基于呼气和吸气时 CT 图像的非线性弹性本构定律模拟肺变形

• 发表时间: 2012
• 作者: 山下 寛;宿南 知佐;開 祐司;伊藤広貴;伊藤広貴
• 通讯作者: 伊藤広貴

乳がん検査のための乳房変形のMPS弾性体解析

乳腺癌检查中乳房变形的MPS弹性体分析

• 发表时间: 2012
• 作者: T. Niita;S. Torii;K. Kasahara;H. Muarakami;S. Ozawa;Y. Ueyama;Y. Akaike;T. Tamura;K;Yoshida;Y. Katayose;Y. Shimizu;H. Fuke;大倉孝之;仁井田多絵;志野亮作
• 通讯作者: 志野亮作