| Project/Area Number |
22K04133
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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 21030:Measurement engineering-related
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
湯浅 哲也 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (30240146)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | CT画像再構成 / 反射型 / THz波 / SS-OCT / OCT |
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| Outline of Research at the Start |
THz-SS-OCTを用いて，内部構造を正確に反映した屈折率分布を再構成する反射型CTイメージング方法を考案する．データ収集方法はX線CTと同じであるが，屈折率が 1 よりも顕著に大きい対象を計測する場合，光線が直進することを前提としたX線CTアルゴリズムは適用できない．そのため，光線経路を推定するアルゴリズムを再構成プロセスに組み込む必要がある．本研究では，光線伝搬経路と屈折率分布を交互に繰返し推定するCT再構成アルゴリズムを確立することを目指す．シミュレーションによりアルゴリズムの妥当性を確認したのち，実際の反射型CTにより取得された実データに適用しその有効性を確認する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、（１）撮像系の調整、（２）イメージング実験、および（３）データ処理に関する研究を実施した。
（１）撮像系の調整に関しては、干渉信号の信号品質を向上させるために、ビーム軸のずれや多重反射などを防止するための基礎的な調整作業を丹念に行った。とくに、ビーム断面強度をガウス分布に近づけるように調整を繰り返した。また、ビームウエストは想定する被写体の直径（数10 mm）と同じ距離の間、ほぼ一定となるようにレンズ系を挿入した。調整の結果、若干の撮像系内における多重反射に起因する擬似ピークが存在するものの、Visibility 0.98を達成し、これまでにない高い信号品質を実現できた。
（２）イメージング実験では、上記撮像系の信号アーム上に直径約 20 mm の発泡スチロールの円筒を被写体として挿入して計測を実施した。被写体は、CT再構成用の投影を取得するために、平行-回転移動可能なステッピングモーター上に設置した。ステッピングモーターの移動と検出データ取得のタイミングは、PCを使って制御した。
（３）データ処理では、できるだけ解像度を高く、またできるだけ擬似ピークを抑制するために種々のフィルターを適用することで、当初の目的であった信号（投影データとなるピークシフト）を検出できるようになった。さらに、イメージング実験で取得された信号から投影データを作成した後、再構成アルゴリズムを適用して断層画像をCT再構成することを実現した。
現在、CT再構成画像の画質を向上させるためのデータ処理法を考案中である。これまでの成果を秋の応用物理学会にて発表することを目標に鋭意研究を遂行している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画であった、THz波反射型CTの実現可能性を実験的に示すことができたため。具体的には、THz波OCTにより反射信号のピークシフトを実際の実験系で観測できるかが、本テーマの鍵であった。昨年までの我々が構築したシステムの解像度は、ピークシフトを捉えるには至っていなかった。本年度は、撮像系の配置を徹底的に見直し、信号品質を究極まで向上させピークシフトの検出に成功した。さらに、この撮像系にCT計測が可能な試料台を導入し、PCによる制御系を構築した。これらによってCT再構成に必要な投影を取得できるようになった。得られた信号に対してCT再構成アルゴリズムを適用して断層像を作成することに成功した。再構成画像の画質についてはまだ改善の余地が多く残されているが、当初の目標であった断層像を得ることに成功したことは、THz波反射型CTという新しい概念を実証したことにほかならない。以上に鑑み、当初計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画は、CT再構成画像の画質向上のために解決すべき課題がまだ散見されるものの、ひととおり完遂することができた。とくに、THｚ波反射型CTという新しい概念に立脚するシステムの実現可能性を実験により実証することができた。
今年度は、再構成画像の画質を向上させることに注力する。撮像系の性能はすでに理論値に近づいているので、これ以上の大幅な精度向上は見込めない。したがって、本年度は主にデータ処理に焦点をあて、研究を推進する予定である。具体的には、投影データとなるピークシフトをより精度高く検出するための信号処理、および本撮像系からの信号の特性に着目したCT再構成アルゴリズムの考案である。
さらに、実験により得られた再構成画像と被写体サンプルの屈折率を比較することで本計測法の定量的な確からしさを検証する。
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