Basic research to develop the next-generation mammography using photon-counting technology.
| Project/Area Number |
22K07810
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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 | Fujita Health University |
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Principal Investigator |
小林 茂樹 藤田医科大学, 保健学研究科, 教授 (80215326)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
喜島 祐子 藤田医科大学, 医学部, 教授 (60381175)
塚本 徹哉 藤田医科大学, 医学部, 教授 (00236861)
林 裕晃 金沢大学, 保健学系, 准教授 (30422794)
小林 正尚 藤田医科大学, 保健学研究科, 准教授 (80720979)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2023: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | エネルギー帯域 / ビームハードニング補正 / 物質弁別画像 / 石灰化強調プログラム / MTF / エネルギー積算画像 / Photon Counting / Mammography / Breast Cancer |
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| Outline of Research at the Start |
今回の研究で用いる撮像装置は非破壊検査用途や医療用途で広く応用が期待されている比較的新しい技術である。この技術により連続Ｘ線スペクトルの情報を活用すると、低い線量でX線撮影画像の濃淡（コントラスト）情報が得られるだけでなく、元素レベルでの高精度物質同定（実行原子番号算出）が可能である。本技術を用いて、現在までの乳房X線撮影装置では検出が難しいとされる、相対的に乳腺組織の占める割合が多いDense Breast（高濃度乳房）における乳がん病変の検出が可能な新しい乳房X線撮影装置の開発を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
倫理審査委員会承認に基づく本研究は、目標の220例に対し現在150例の撮像データ収集を完了している。研究計画書に基づく5点の評価項目における各進捗状況を以下に示す。(1) 乳房内における乳腺/脂肪比の高精度測定：乳腺/脂肪比の高精度測定のためには、物質弁別における適切なエネルギー帯域の設定が必要である。エネルギー帯域の閾値検討をポアソンノイズを付加したシミュレーションにて行い、適切なビームハードニング補正下に閾値29-45keVに設定することで物質の種類、厚さ、管電圧に依存することなく実行原子番号を±0.5以内の精度で推定可能であることが判明した。(2) Dense Breastにおける腫瘍検出能の評価：本検出器で得られるエネルギー積算画像（先行研究による各エネルギー帯域μ1-3画像に対する重み付け処理後）と物質弁別画像（先行研究より得た相対実行原子番号表示：μ2/μ1）における乳癌腫瘤検出能は浸潤癌および非浸潤癌のいずれも臨床用マンモグラフィより高くなることが判明した。(3) 微小石灰化検出能の評価：モルフォロジー処理の一種であるトップハット変換を用いた石灰化強調プログラムを作成し、摘出乳房組織における石灰化検出能が臨床用マンモグラフィと比較して同等以上であることを確認した。さらに検出器画像では石灰化内部の微細な信号変化が確認でき、均一な高輝度で描出された臨床用マンモグラフィより詳細な情報が得られることが判明した。(4) 画素サイズの変更による画質の評価：従来の検出器画素サイズ200μmに対してサブピクセル法を用い画素サイズを100μmに変更した。この再構成画素サイズ100μmのMTF値は撮像方向および直行方向いずれも200μmより高値となり、画質を十分担保出来ていることが検証出来た。(5) トモシンセシス画像の作成に関する検討：画像作成法について検討中である。
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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
本研究に用いる検出器は、ラインスキャン方式を用いており、各モジュールの検出器特性差により画像に縞状ののノイズが発生し、検出器特性の評価および検出器応答不均一に基づくノイズ除去が重要な課題となっており、現在様々な方向から検討中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、物質弁別画像として用いている画像は、3つのエネルギーBINのうち、BIN1,2（低、中エネルギー帯域）の比を用いた相対実行原子番号表示に留まっている。高精度の実行原子番号表示のためのシミュレーションによる実験を行い検証中である。今後は実機（検出器）画像を用いた実行原子番号画像を得るための検討を予定している。
検出器特性によるノイズを低減した画像処理法を開発し、これによるエネルギー積算画像、高精度実行原子番号画像を作成し、さらにはトモセンシス画像を得るプログラムを開発する予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
