研究者データベース

田中 創大(タナカ ソウダイ)
工学研究院 応用量子科学部門 量子生命工学
助教

基本情報

所属

  • 工学研究院 応用量子科学部門 量子生命工学

職名

  • 助教

学位

  • 博士(工学)(東京大学)

論文上での記載著者名

  • Sodai Tanaka

J-Global ID

研究キーワード

  • 陽子線飛程計算精度   Dual-Energy CT   陽子線CT   陽子線治療   Computed Tomography   放射線治療   医学物理   

研究分野

  • ライフサイエンス / 放射線科学
  • エネルギー / 量子ビーム科学
  • ライフサイエンス / 放射線科学

職歴

  • 2019年04月 - 現在 北海道大学 大学院工学研究院 助教
  • 2018年04月 - 2019年03月 北海道大学病院 放射線治療科 特任助教
  • 2016年08月 - 2016年12月 ドイツがん研究センター Guest Researcher

学歴

  • 2015年04月 - 2018年03月   東京大学   工学系研究科   原子力国際専攻 博士課程
  • 2013年04月 - 2015年03月   東京大学   工学系研究科   原子力国際専攻 修士課程
  •         - 2013年03月   東京大学   工学部   システム創成学科

所属学協会

  • 医学物理若手の会   日本放射線腫瘍学会   日本医学物理学会   

研究活動情報

論文

  • Naoki Miyamoto, Kouhei Yokokawa, Seishin Takao, Taeko Matsuura, Sodai Tanaka, Shinichi Shimizu, Hiroki Shirato, Kikuo Umegaki
    Journal of applied clinical medical physics 2020年02月18日 [査読有り][通常論文]
     
    Spot-scanning particle therapy possesses advantages, such as high conformity to the target and efficient energy utilization compared with those of the passive scattering irradiation technique. However, this irradiation technique is sensitive to target motion. In the current clinical situation, some motion management techniques, such as respiratory-gated irradiation, which uses an external or internal surrogate, have been clinically applied. In surrogate-based gating, the size of the gating window is fixed during the treatment in the current treatment system. In this study, we propose a dynamic gating window technique, which optimizes the size of gating window for each spot by considering a possible dosimetric error. The effectiveness of the dynamic gating window technique was evaluated by simulating irradiation using a moving target in a water phantom. In dosimetric characteristics comparison, the dynamic gating window technique exhibited better performance in all evaluation volumes with different effective depths compared with that of the fixed gate approach. The variation of dosimetric characteristics according to the target depth was small in dynamic gate compared to fixed gate. These results suggest that the dynamic gating window technique can maintain an acceptable dose distribution regardless of the target depth. The overall gating efficiency of the dynamic gate was approximately equal or greater than that of the fixed gating window. In dynamic gate, as the target depth becomes shallower, the gating efficiency will be reduced, although dosimetric characteristics will be maintained regardless of the target depth. The results of this study suggest that the proposed gating technique may potentially improve the dose distribution. However, additional evaluations should be undertaken in the future to determine clinical applicability by assuming the specifications of the treatment system and clinical situation.
  • Ochi Yusuke, Saito Akito, Kawahara Daisuke, Suzuki Tatsuhiko, Tsuneda Masato, Tanaka Sodai, Nishio Teiji, Ozawa Shuichi, Murakami Yuji, Nagata Yasushi
    PHYSICA MEDICA-EUROPEAN JOURNAL OF MEDICAL PHYSICS 58 59 - 65 2019年02月 [査読有り][通常論文]
  • Kawahara D, Ozawa S, Tanaka S, Yokomachi K, Higaki T, Saito A, Miki K, Fujioka C, Ohno Y, Ohno Y, Kimura T, Murakami Y, Nagata Y
    The British journal of radiology 91 1090 20180396  2018年10月 [査読有り][通常論文]
  • Tsuneda M, Nishio T, Saito A, Tanaka S, Suzuki T, Kawahara D, Matsushita K, Nishio A, Ozawa S, Karasawa K, Nagata Y
    Medical physics 2018年04月 [査読有り][通常論文]
  • Kawahara D, Ozawa S, Saito A, Kimura T, Suzuki T, Tsuneda M, Tanaka S, Nakashima T, Ohno Y, Murakami Y, Nagata Y
    Journal of applied clinical medical physics 19 2 211 - 217 2018年03月 [査読有り][通常論文]
  • Kawahara D, Ozawa S, Yokomachi K, Tanaka S, Higaki T, Fujioka C, Suzuki T, Tsuneda M, Nakashima T, Ohno Y, Nagata Y
    The British journal of radiology 91 1082 20170524  2018年02月 [査読有り][通常論文]
  • Tanaka S, Nishio T, Tsuneda M, Matsushita K, Kabuki S, Uesaka M
    Physics in medicine and biology 63 3 035030  2018年02月 [査読有り][通常論文]
  • Kawahara D, Nakano H, Ozawa S, Saito A, Kimura T, Suzuki T, Tsuneda M, Tanaka S, Ohno Y, Murakami Y, Nagata Y
    Physica medica : PM : an international journal devoted to the applications of physics to medicine and biology : official journal of the Italian Association of Biomedical Physics (AIFB) 46 89 - 95 2018年02月 [査読有り][通常論文]
  • Kawahara D, Ozawa S, Saito A, Kimura T, Suzuki T, Tsuneda M, Tanaka S, Hioki K, Nakashima T, Ohno Y, Murakami Y, Nagata Y
    Reports of practical oncology and radiotherapy : journal of Greatpoland Cancer Center in Poznan and Polish Society of Radiation Oncology 23 1 50 - 56 2018年01月 [査読有り][通常論文]
  • Daisuke Kawahara, Shuichi Ozawa, Takeo Nakashima, Tatsuhiko Suzuki, Masato Tsuneda, Sodai Tanaka, Yoshimi Ohno, Yuji Murakami, Yasushi Nagata
    PHYSICA MEDICA-EUROPEAN JOURNAL OF MEDICAL PHYSICS 32 12 1628 - 1633 2016年12月 [査読有り][通常論文]
     
    Purpose: Nowadays, patient positioning and target localization can be verified by using kilovolt cone beam computed tomography (kV-CBCT). There have been various studies on the absorbed doses and image qualities of different kV-CBCT systems. However, the Varian TrueBeam CBCT (TB CBCT) system has not been investigated so far. We assess the image quality and absorbed dose of TB CBCT through comparison with those of on-board imager (OBI) CBCT. Methods: The image quality was evaluated using two phantoms. A CATPHAN phantom measured the image quality parameters of the American Association of Physicists in Medicine Task Group 142 (AAPM TG-142) report. These factors are the pixel value stability and accuracy, noise, high-contrast resolution, low-contrast resolution, and image uniformity. A H2SO4 phantom was used to evaluate the image uniformity over a larger region than the CATPHAN phantom. In evaluating the absorbed dose, the radial dose profile and the patient organ doses at the prostate and rectum levels were evaluated. Results: The image quality parameters of AAPM TG-142 using TB CBCT are equal to or greater than those of OBI CBCT. In particular, the contrast-to-noise ratio with TB CBCT is 2.5 times higher than that with OBI CBCT. For the test of a large field uniformity, the maximum difference in the Hounsfield unit (HU) values between the centre and peripheral regions is within 30 HU with TB CBCT and 283 HU with OBI CBCT. The maximum absorbed dose with TB CBCT is decreased by 60%. Conclusions: We find that the image quality improved and the absorbed dose decreased with TB CBCT in comparison to those with OBI CBCT. Its image uniformity is also superior over a larger scanning range. (C) 2016 Associazione Italiana di Fisica Medica. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Sodai Tanaka, Teiji Nishio, Keiichiro Matsushita, Masato Tsuneda, Shigeto Kabuki, Mitsuru Uesaka
    PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY 61 11 4156 - 4167 2016年06月 [査読有り][通常論文]
     
    A proton computed tomography (pCT) imaging system was constructed for evaluation of the error of an x-ray CT (xCT)-to-WEL (water-equivalent length) conversion in treatment planning for proton therapy. In this system, the scintillation light integrated along the beam direction is obtained by photography using the CCD camera, which enables fast and easy data acquisition. The light intensity is converted to the range of the proton beam using a light-to-range conversion table made beforehand, and a pCT image is reconstructed. An experiment for demonstration of the pCT system was performed using a 70 MeV proton beam provided by the AVF930 cyclotron at the National Institute of Radiological Sciences. Three-dimensional pCT images were reconstructed from the experimental data. A thin structure of approximately 1 mm was clearly observed, with spatial resolution of pCT images at the same level as that of xCT images. The pCT images of various substances were reconstructed to evaluate the pixel value of pCT images. The image quality was investigated with regard to deterioration including multiple Coulomb scattering.
  • T. Fujiwara, S. Tanaka, Y. Mitsuya, H. Takahashi, K. Tagi, J. Kusano, E. Tanabe, M. Yamamoto, N. Nakamura, K. Dobashi, H. Tomita, M. Uesaka
    JOURNAL OF INSTRUMENTATION 8 C12020  2013年12月 [査読有り][通常論文]
     
    We recently developed glass gas electron multipliers (G-GEMs) with an entirely new process using photo-etchable glass. The photo-etchable glass used for the substrate is called PEG3 (Hoya Corporation). Taking advantage of low outgassing material, we have envisioned a medical application of G-GEMs. A two-dimensional position-sensitive dosimetry system based on a scintillating gas detector is being developed for real-time dose distribution monitoring in X-ray radiation therapy. The dosimetry system consists of a chamber filled with an Ar/CF4 scintillating gas mixture, inside of which G-GEM structures are mounted. Photons produced by the excited Ar/CF4 gas molecules during the gas multiplication in the GEM holes are detected by a mirror-lens-CCD-camera system. We found that the intensity distribution of the measured light spot is proportional to the 2D dose distribution. In this work, we report on the first results from a scintillating G-GEM detector for a position-sensitive X-ray beam dosimeter.

講演・口頭発表等

  • シンチレータとCCDカメラを用いた線量積算型陽子線CT画像取得法の研究  [通常講演]
    田中創大, 西尾禎治, 恒田雅人, 高部美帆, 増田孝充, 株木重人, 久米恭, 長谷川崇, 上坂充
    日本放射線腫瘍学会第30回学術大会 2017年11月 ポスター発表
  • Improvement of proton CT imaging system using BGO scintillator and CCD camera  [通常講演]
    S. Tanaka, T. Nishio, K. Matsushita, M. Tsuneda, S. Kabuki, M. Uesaka
    European Congress of Radiology 2017 2017年03月 ポスター発表
  • Development of proton CT imaging system using thick scintillator and CCD camera  [通常講演]
    S. Tanaka, T. Nishio, K. Matsushita, M. Tsuneda, S. Kabuki, M. Uesaka
    58th Annual Meeting of the American Association of Physicists in Medicine 2016年07月 口頭発表(一般)
  • Development of proton CT imaging system  [通常講演]
    S. Tanaka, T. Nishio, K. Matsushita, M. Tsuneda, S. Kabuki, M. Uesaka
    European Congress of Radiology 2016 2016年03月 ポスター発表
  • 陽子線CT画像取得法の確立  [通常講演]
    田中創大, 西尾禎治, 松下慶一郎, 恒田雅人, 株木重人, 上坂充
    日本放射線腫瘍学会第29回高精度放射線外部照射部会学術大会 2016年02月 ポスター発表
  • 陽子線CT画像取得法の研究  [通常講演]
    田中創大
    Geant4研究会医学応用研究会 2015年12月 口頭発表(一般)
  • Improvement of proton CT imaging system  [通常講演]
    S. Tanaka, T. Nishio, K. Matsushita, M. Tsuneda, S. Kabuki, A. Sugiura, M. Uesaka
    第110回日本医学物理学会学術大会 2015年09月 口頭発表(一般)
  • Study on proton CT for evaluation of water equivalent length factor  [通常講演]
    S. Tanaka, T. Nishio, K. Matsushita, M. Tsuneda, Y. Aono, S. Kabuki, A. Sugiura, M. Uesaka
    15th International Congress of Radiation Research 2015年05月 ポスター発表
  • 陽子線治療における体内中飛程計算精度向上のための陽子線CT画像取得法の研究  [通常講演]
    田中創大, 西尾禎治, 松下慶一郎, 中村哲志, 恒田雅人, 青野裕樹, 余語克紀, 株木重人, 上坂充
    日本放射線腫瘍学会第27回学術大会 2014年12月 口頭発表(一般)
  • Development of proton CT imaging system for evaluation of proton range calculation accuracy  [通常講演]
    S. Tanaka, T. Nishio, K. Matsushita, M. Tsuneda, Y. Aono, S. Kabuki, A. Sugiura, M. Uesaka
    Fourth Joint Meeting of the Nuclear Physics Divisions of the American Physical Society and The Physical Society of Japan 2014年10月 口頭発表(一般)
  • 陽子線CT画像取得法の研究  [通常講演]
    田中創大, 西尾禎治, 松下慶一郎, 中村哲志, 恒田雅人, 青野裕樹, 余語克紀, 株木重人, 上坂充
    第107回日本医学物理学会学術大会 2014年04月 口頭発表(一般)
  • シンチレーションガスとGlassGEMを用いたX線がん治療機用リアルタイムビームモニタリングシステムの開発  [通常講演]
    田中創大, 田儀和浩, 藤原健, 高橋浩之, 上坂充, 草野譲一, 中村直樹, 山本昌志, 菅原浩一, 田辺英二
    日本原子力学会2013年春の年会 2013年03月 口頭発表(一般)
  • シンチレーションガスとGlassGEMを用いたX線がん治療用リアルタイムビームモニタリングシステムの開発  [通常講演]
    田中創大, 田儀和浩, 藤原健, 高橋浩之, 上坂充, 草野譲一, 中村直樹, 山本昌志, 菅原浩一, 田辺英二
    日本原子力学会関東・甲信支部第6回学生研究発表会 2013年03月 口頭発表(一般)

その他活動・業績

  • 西尾 禎治, 松下 慶一郎, 関根 雅晃, 中村 哲志, 田中 創大, 宮武 彩 日本放射線技術學會雜誌 69 (11) 1297 -1305 2013年11月20日 [査読無し][通常論文]

受賞

  • 2018年03月 東京大学 工学系研究科長賞
     
    受賞者: 田中 創大
  • 2013年03月 日本機械学会 畠山賞
     
    受賞者: 田中 創大

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 陽子線CT搭載型ヘリウム・陽子線混合治療装置と免疫賦活照射法の研究開発
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2019年04月 -2024年03月 
    代表者 : 白土 博樹, 宮本 直樹, 平田 雄一, 田中 創大, 高尾 聖心, 梅垣 菊男, 茶本 健司, 清水 伸一, Nam JinMin, 小野寺 康仁, 松浦 妙子
  • スキャニングビーム陽子線CT画像取得法の研究開発
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 若手研究
    研究期間 : 2019年04月 -2022年03月 
    代表者 : 田中 創大
  • 陽子線CT画像取得法の研究
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    研究期間 : 2017年04月 -2019年03月 
    代表者 : 田中 創大
     
    現在、陽子線治療の治療計画では患者のX線CT画像を基に陽子線の線量計算が行われているが、陽子線飛程計算の不確定性は3%と報告されている。治療で用いる30 cmの飛程の陽子線の場合で9 mmにも及び、ブラックピークの活用による線量集中性が良さである陽子線治療の大きな問題点となっている。その解決手法の1つとして陽子線CT画像の利用があげられ、陽子線と物質の相互作用量をそのままイメージングすることで、前述の3%の不確定性を大きく減少させることができる。陽子線CT画像取得法が確立していない現状に対して、本研究では臨床利用可能な陽子線CT画像取得法の研究開発を行った。検出システムは主に厚いシンチレータとCCDカメラから構成される。陽子線イメージングでは被写体透過前後のエネルギーの差を投影データとして取得するが、本システムでは厚いシンチレータで陽子線を全て停止させ、その発光のビーム方向積算値をCCDカメラで取得することで2次元陽子線エネルギー分布を取得した。また被写体を回転させることにより360度方向からのデータを取得し、再構成することで陽子線CT画像を得た。この手法はシンプルな検出システムでかつ短時間で測定できることが長所である。 シンチレータの種類や実験パラメータなどのハード面と画像処理・再構成手法のソフト面の両面での改善を行い、臨床に用いられている陽子線ビームを用いて検出システムの実証実験を実施することができた。その結果、実験的に本システムで取得できる陽子線CT画像の精度は臨床利用レベルにまで到達した。

大学運営

その他

  • 2016年06月 - 2016年06月  Proton CT could ease treatment planning 
    Medical Physics Web http://medicalphysicsweb.org/cws/article/research/65359


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