A novel radiotherapy treatment planning based on dual-energy virtual monochromatic CT

基于双能虚拟单色CT的新型放射治疗计划

• 批准号: 19K17234
• 负责人: 山田 幸子
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Osaka University
• 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-19K17234/
• 关键词: dual-energy CT; 放射線治療計画; 画質評価; 仮想非造影; 撮影技術; 線量分布; CT; dual-energy; 放射線治療; CT値; 視覚心理学; 電子密度; 医学物理学; 線量分布計算; 仮想非造影画像; ヨード造影剤

放射線治療計画において、CT画像は標的体積の決定と線量分布計算という２つの目的に使用される。標的体積を精度よく決定するためには病変と周囲の組織コントラストが高い方が有利であり、ヨード造影剤の投与が必要となることがある。一方、線量分布計算は、CT値が組織性状をよく反映していることが前提であり、造影剤等によるCT値の修飾がない方がよい。よって、放射線治療計画を精度よく行うためには、線量分布計算のための非造影CTと、標的体積の決定のための造影CTが必要となり、2回の撮影による放射線被ばくが生じる。そこで本研究では、1回の撮影データから非造影画像および造影画像を生成し、前者を線量分布計算、後者を標的容積の決定に使用する新しい放射線治療計画法を提案する。具体的には、dual-source dual-energy CTを使用し、造影下にて1回の撮影を2種類の管電圧で同時に行い、得られる2種類の画像(撮影線質が異なる)から線形代数的演算によって造影画像(標的体積決定用)と非造影画像(線量分布計算用)を算出する。総撮影線量は通常の撮影1回分以下とし、ノイズを逐次近似的画像再構成により抑制するが、この処理が画質の視覚的印象を変化させるため、視覚的印象の観点から画質の定量を行い、従来の画像と同等の出力を目指す。以上のことを実現できるファントム実験系まで構築し、線量分布等の評価ができる段階まできているが、新型コロナウイルス感染症の影響により、当該研究に使用するCT装置が感染診療専用となり、2021年度から実験を必要とする研究が実施できていない。そのため、理論面での考察を進めつつ、すでに撮影済みのファントム画像を用いて視覚的印象の観点からの画質の定量に取り組み、学会発表および招待講演等にてその成果を発表した。学会発表では優秀演題として受賞するなどの高い評価を得ている。

在放射疗法计划中，CT图像用于两个目的：确定目标体积和计算剂量分布。为了准确确定目标体积，病变和周围组织之间的高对比度是有利的，并且可能需要给予碘对比度。另一方面，剂量分布计算假定CT值很好地反映了组织的性能，并且最好不要使用对比剂或类似物来修改CT值。因此，为了准确执行放射疗法计划，需要非对比度CT计算剂量分布和对比度CT来确定目标体积，从而导致两个图像引起的辐射暴露。因此，在这项研究中，我们提出了一种新的放射治疗计划方法，该方法从单个成像数据中产生非对比度和对比度图像，并使用前者来计算剂量分布和后者来确定目标体积。具体而言，双源双能CT用于与两种类型的管电压进行对比，同时拍摄一张图像，并使用线性代数计算的对比度（用于确定目标体积）和非对照图像（用于计算剂量分布）的非对照映像（用于计算剂量分布），从两种类型的图像中获得的两种图像获得的图像获得了不同的图像。总成像剂量小于一个正常射击，并且通过连续近似图像重建来抑制噪声，但是由于此过程改变了图像质量的视觉印象，因此从视觉印象的角度量化了图像质量，并且输出的旨在可比较的输出与传统图像。可以实现上述可以实现的幻影实验系统已经构建并已达到可以评估剂量分布等的阶段，但是由于Covid-19的影响，研究中使用的CT设备将专门用于感染治疗，并且需要实验的研究并未进行自2021年以来进行实验，因此，我们继续使用图像的图像来量化图像。已经被拍照，并在会议演讲和邀请的讲座上介绍了结果。他受到了高度赞扬，包括在会议演讲中获得出色的演讲。

项目成果

画像再構成法の違いがもたらすCT画像の質感差：構造類似性指標による視覚的画質定量のロバストネス評価

不同图像重建方法带来的CT图像纹理差异：利用结构相似指数量化视觉图像质量的鲁棒性评价

• 发表时间: 2022
• 作者: Ueguchi T;Nishiyama D;Shimada Y;Haji T;Yamada S;山田幸子
• 通讯作者: 山田幸子

Reconstruction algorithm-dependent texture differences in CT images: The robustness of structural similarity (SSIM) index as a perceptual image quality metric

CT 图像中依赖于重建算法的纹理差异：结构相似性 (SSIM) 指数的鲁棒性作为感知图像质量指标

• 发表时间: 2022
• 作者: Yamada S;Ueguchi T
• 通讯作者: Ueguchi T

Dual Energy CTを用いた組織内ハイドロゲルスペーサ弁別の可能性

使用双能 CT 区分组织中水凝胶垫片的可能性

• 发表时间: 2019
• 作者: 西田拓哉;岡村啓太;遠地志太;山田幸子;橋渡貴司;井ノ上信一
• 通讯作者: 井ノ上信一

拡散MRIにおける不十分なSNR条件下でのADCの過小評価：シミュレーションによる包括的理解

扩散MRI中低信噪比条件下ADC的低估：通过模拟全面理解

• 发表时间: 2022
• 作者: Ueguchi T;Nishiyama D;Shimada Y;Haji T;Yamada S;山田幸子;山田幸子，西山大輔，島田育廣，土師知己，上口貴志
• 通讯作者: 山田幸子，西山大輔，島田育廣，土師知己，上口貴志

前立腺IMRT照射時における直腸形状の定量解析

前列腺 IMRT 照射期间直肠形状的定量分析

• 发表时间: 2020
• 作者: Yamada S;Ueguchi T;吉原 奈菜華，深尾真理，橋渡貴司，山田幸子，有村武浩，井ノ上信一，隅田伊織
• 通讯作者: 吉原 奈菜華，深尾真理，橋渡貴司，山田幸子，有村武浩，井ノ上信一，隅田伊織