講義科目（2）医学専攻博士課程
学群名：医療工学群
科目名：画像情報工学
英文名
Radiation Therapy Technology
科目概要
博士課程 医療工学群 ２単位 講義
開講期
2023年度 通年
科目責任者
村石 浩
担当者
村石 浩・坂口和也、渡邉祐介
授業の目的
放射線を用いて得られたさまざまな医用画像の取得原理、及び評価法に関連のある放射線物理学、放射線計測学、エレクトロニクス、画像工学、画像情報学などの基礎知識について、数式を用いた定量的なレベルにて整理・習得する。これらの知識を踏まえつつ、新しい放射線デジタル医用画像の取得法に関するトピックス（コンプトンカメラ、重粒子線CT、画像再構成理論、3次元ゲル線量計など）について、放射線検出素子のレベルから定量的に理解する。
教育内容
1)放射線医用画像の取得・評価に関連のある放射線物理学、放射線計測学、エレクトロニクス、画像工学、画像情報学の基礎的内容を数式を用いた定量的なレベルにて理解できる。
2)放射線医用画像に関する最新のトピックスについて放射線検出素子のレベルで理解を深める。
3)放射型・透過型CTの画像再構成の原理について数式のレベルで理解できる。
4)放射線治療分野における医用画像の実際について理解できる。
2)放射線医用画像に関する最新のトピックスについて放射線検出素子のレベルで理解を深める。
3)放射型・透過型CTの画像再構成の原理について数式のレベルで理解できる。
4)放射線治療分野における医用画像の実際について理解できる。
教育方法
パワーポイントと配布資料を用いて、Zoomを使用したオンライン講義形式ですすめる。
授業はじめの10分間で小テストを実施し、前回の振り返りを行う。
授業はじめの10分間で小テストを実施し、前回の振り返りを行う。
授業内容（シラバス）
回
項 目
内 容
担当者
1
画像情報工学の応用1（放射線物理）
放射線と物質（とりわけ放射線検出素子）との相互作用（ベーテ・ブロッホの式、ベーテ・ハイトラーの式、他）
村石 浩 (オンライン)
2
画像情報工学の応用2（放射線計測）
放射線検出素子の特性（結晶シンチレータ、半導体検出器、光電子増倍管）
村石 浩 (オンライン)
3
画像情報工学の応用3（エレクトロニクス）
放射線検出素子からのパルス信号のデジタル化（微分回路、積分回路、フラッシュADC）
村石 浩 (オンライン)
4
画像情報工学の応用4（プログラミング技術1）
デジタル画像処理の応用（ImageJ pluginプログラムの作成）
村石 浩 (オンライン)
5
画像情報工学の応用5（プログラミング技術2）
GNUライブラリ各種（gcc, g++, gmake）、makeファイルの作成と実行方法
村石 浩 (オンライン)
6
画像情報工学の応用6（プログラミング技術3）
Geant4プログラムの実践例、確率微分方程式による解法（拡散方程式、Fokker-Plank方程式、他）
村石 浩 (オンライン)
7
最新トピックス1
最新のコンプトンカメラ技術の基礎
村石 浩 (オンライン)
8
最新トピックス2
最新のコンプトンカメラ技術の応用例
村石 浩 (オンライン)
9
最新トピックス3
医用重粒子線CT開発の世界的動向
村石 浩 (オンライン)
10
画像情報工学と画像処理1（DFTとFBP画像再構成）
離散フーリエ変換(DFT)の行列演算と高速化、フィルタ処理、及び逆投影の計画行列作成と作用。
坂口和也 (オンライン)
11
画像情報工学と画像処理2（最適化問題・逐次近似画像再構成）
残差二乗和の最小化(正規分布ノイズ)と尤度最大化に向けたEM演算（ポアソン分布を例に）。
坂口和也 (オンライン)
12
画像情報工学と数理モデル（モデリング・パラメータ推定）
常微分方程式とその解、フィッティングによるパラメータ推定、赤池情報量基準(AIC)など。
坂口和也 (オンライン)
13
画像情報工学と放射線治療１
放射線治療計画に必要とされる医用画像情報に関して解説する。
渡邉祐介 (オンライン)
14
画像情報工学と放射線治療２
線量分布計算や照射位置照合に必要とされる医用画像情報に関して解説する。
渡邉祐介 (オンライン)
15
高精度放射線治療のための画像処理
画像誘導放射線治療や4次元治療計画に利用される非剛体画像レジストレーションなどの最新の画像処理技術について解説する。
渡邉祐介 (オンライン)
到達目標
放射線による医用画像取得の原理、及び画像評価法について、定量的に説明できる。
評価方法
「課題」「平常点」を70％、30％の割合で評価する。「平常点」とは、「発言等の積極性、理解度」「グループワークにおける貢献度」等。
準備学習
(予習･復習等)
(予習･復習等)
診療放射線技師国家試験、医学物理士試験、及び第１種放射線取扱主任者国家試験における放射線物理学、放射線計測学、医用工学、画像工学、医療情報学の内容を復習しておくこと。【授業時間外の学習時間：60時間】
その他注意等
オンライン授業はZOOMを利用する。受講方法の詳細は履修者にメールで通知する。
教科書
特に指定はしない。
参考書
・Digital Image Processing - An Algorithmic Introduction Using Java, W. Burger & M. Burge, Springer
・Geant4 Japanese Tutorial for Detector Simulation 2022
（https://wiki.kek.jp/display/geant4/Geant4+Japanese+Tutorial+for+Detector+Simulation+2022）
・Geant4 Japanese Tutorial for Detector Simulation 2022
（https://wiki.kek.jp/display/geant4/Geant4+Japanese+Tutorial+for+Detector+Simulation+2022）