逐次近似再構成CT画像における高精度な空間分解能測定法の開発
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20K08046
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
大久保 真樹 新潟大学, 医歯学系, 教授 (10203738)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
成田 啓廣 新潟大学, 医歯学系, 助教 (10770208)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
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| Keywords | X線CT装置 / スライス感度分布（SSP） / 逐次近似再構成 / 空間分解能 / 変調伝達関数（MTF） / 点広がり関数（PSF） / CT（computed tomography） |
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| Outline of Research at the Start |
申請者らはこれまでに空間分解能に基づいたCT画像のコンピュータシミュレーションの理論・技術の開発を進め、バーチャル3D肺がん像を考案した。それらの研究成果は肺がんCT検診の普及につながることが示され、継続的な発展が期待されている。しかし、近年従来のCT画像に代わって新しい逐次近似再構成CT画像“IR画像”が広く普及してきており、申請者らの研究でも対応が必要となった。IR画像の空間分解能はコントラスト雑音比の低い画像から算出する必要があるため解析が難しく、現状では信頼性の高い測定法は確立されていない。本研究では、コントラスト雑音比の低い画像からでも精度の高い空間分解能測定が可能な手法を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は、X線CTにおける逐次近似再構成（iterative reconstruction：IR）法による画像（IR画像）の、体軸方向におけるスライス感度分布（slice sensitivity profile：SSP）および変調伝達関数（modulation transfer function：MTF）の測定法に関する検討を行った。
米国医学物理学会（The American Association of Physicists in Medicine：AAPM）は、IR画像の標準的なSSP測定法として、低コントラスト円柱ファントムの端面（エッジ）を利用する方法“傾斜エッジ法”を提案している。この方法では、CT画像のスライス間隔よりも細かい間隔で体軸方向のエッジプロファイルをサンプリング（オーバーサンプリング）するために、エッジ面をスライス面に対し約5°傾斜させて撮影を行う。しかし、その角度の妥当性、および設置角度の誤差による測定精度の低下については検討されていない。
そこで、傾斜エッジ法におけるエッジ面の傾斜角度についての検討を行った。その結果、エッジ面の角度の増加に伴いSSPの測定精度が低下することがわかった。この原因として、角度の増加により面内空間分解能の影響を受けるためと推測された。傾斜エッジ法を用いる場合、エッジ面の傾斜角度を約5°以下に設定する必要があることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和3年度までにCT画像（IR画像）の空間分解能を測定するための球体および円柱エッジ面を利用できるファントムの作成、および基礎実験を完了させた。球体ファントムを用いて精度の高いSSP測定を可能とする方法を開発した。また、円柱エッジ面を利用すれば、circular edge法による面内空間分解能（line spread function：LSF）の測定が可能である。作成したファントムを利用することにより、CT画像の3次元的な空間分解能の測定が可能となった。
さらにこのファントム（円柱エッジ面）を用いて、令和4年度にはAAPMが提案するSSP測定法である傾斜エッジ法についての検討を行い、精度の高いSSP測定のための傾斜角度の設定に関する有用な知見が得られた。
以上の理由から、現在までの進捗状況は概ね順調であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度の検討において、傾斜エッジ法によるSSP測定に用いた円柱ファントムは、直径が30 mmで、背景領域とのコントラストが200 HUの一種類のみであった。SSP測定精度をより向上させるためには直径の大きな円柱を用いる必要がある。さらに、IR画像の空間分解能はコントラスト雑音比に依存することから、より濃度の低い円柱を用いた場合におけるSSP測定精度についても検討する必要がある。種々の大きさやコントラストの円柱ファントムを作成し、傾斜エッジ法によるSSP測定に適用する。
申請者らが考案したSSP測定法においても同様な検討が必要である。考案法は球体ファントムを用いるものであるが、これまでは直径が10 mmでコントラストが150 HUの球体のみを用いていた。SSP測定精度をより向上させるためには、異なる大きさの球体を複数用いる必要がある。さらに、より濃度の低い球体を用いた場合におけるSSP測定精度についても検討が必要となる。
以上の検討によってIR画像におけるSSP測定法の確立を図り、研究の完了を目指す。
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Report
(3 results)
Research Products
(17 results)
