医療診断用超音波回折トモグラフィーの実現とその画質向上

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04650363
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 山田 晃 東京農工大学, 工学部, 助教授 (20159213)
• Keywords: 超音波CT / 回折トモグラフィー / 音響画像 / 逆散乱 / 超音波医療診断 / 乳がん検診

Research Abstract

本研究では,超音波回折トモグラフィーの実現と画質向上に向けて,その画質劣化要因に対する次のような対応策を提案しその評価試験を行った.[1]入力データに含まれる誤差軽減対策 (1-1)デジタル同期検波方式による散乱波複素振幅の高精度測定:基本波とエッジ波の干渉の少ない区間内の散乱波の複素振幅を耐雑音性能を維示しながら精度よく測定するための方式を提案しその有効性を検証した。 [2]再構成計算過程の誤差軽減対策 (2-1)平滑化フィルタ処理:画像計算過程における入力誤差の増大を抑えるために,高域の空間周波数成分を抑圧するためのフィルタ処理法を提示しその有効性を検証した. [3]散乱モデル誤差の緩和対策 (3-1)周囲媒質音速の最適化:弱散乱近似誤差と測定誤差の両者の誤差の影響並びに,実用を前提とした場合の誤差の許容値を示した.この結果を受けて,弱散乱誤差と入力測定誤差の両者の兼ね合いから,周囲媒質音速を最適な値に調整する方法を検討した.(3-2)バックグランド音速情報の利用:物体のバックグランドの音速情報が既知の場合を想定して,ボルン近似やリトフ近似による弱散乱条件を緩和する方法を検討した.その結果,医用目的における10%程度の音速変化に対処可能な見通しを得た.(3-3)二次元モデル誤差:物体寸法が波長に比べて大きい場合にはモデル誤差は比較的小さくなることや,与えられた物体寸法に対して最適な音速値が存在することを示した. [4]性能評価試験 生体を模擬した多重円筒モデル試料を用いて,模擬病変部の識別性能や音速値の定量評価性能を中心に再現される画像性能をシミュレーションと実験によって検証した.今後は乳がん検診への応用を想定したより実際的な評価実験や,二次元モデルの制約を根本的に解消するための三次元の画像再構成法の検討などが必要である.

Research Products

• [Publications] A.Yamada and K.Kurahashi: "Experimental Image Quality Estimation of Ultrasonic Diffraction Tomography" Jpn.J.A.Phys.32. 2507-2509 (1993)
• [Publications] 山田晃,倉橋一夫: "超音波回折トモグラフィーの画像誤差軽減法の検討" 電子情報通信学会論文誌. J76-A. 1270-1278 (1993)
• [Publications] Akira Yamada: "Quality Improvement of Ultrasonic Diffraction Tomography Based on the Knowledge of the Background Velocity" Jpn.J.A.Phys.(to be published). (1994)