生体計測用回転走査型チャープレータ方式マイクロ波CTの開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09558116
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 宮川 道夫 新潟大学, 工学部, 教授 (50239357)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金井 靖 新潟工科大学, 工学部, 助教授 (00251786)
• Keywords: トモグラフィ / マイクロ波 / 回転走査 / 生体計測 / 温度変化量

Research Abstract

高速撮像部については、回転走査よる高速化を基本とし、分解能等の測定能力を極力犠牲にせずに撮像を高速化する手法を開発した。まず、21素子からなる受信アンテナは、当初予定していた開口面アンテナ素子のアレイ化ではなく取得した構成部品を用いてダイポールアンテナを素子とするアレイアンテナを自作することにより実現した。CT画像の画質が素子アンテナの利得や反射特性より、利得パターンの単純性と密接な関係を持つことが、シュミレーションや実験の結果から判明したことによる。また、高速化という利点と引き替えに払わなければならない回転走査方式の対価である空間分解能の低下に関しては、RF電力増幅器の出力を10倍に高め、送受信アンテナ間の距離を大きくとることによって送受信アンテナ間中央部に該当する撮像領域での空間分解能の不均一性を小さく押さえる方式とした。ただし、この方策は10年度、アンテナ素子数を43としたときに完全な効果を発揮するものである。
マイクロ波CTのボケ発生要因は、対象物に対する測定波長の長さ、電磁波の散乱・回転、および測定法にある。ボケを点広がり関数(PSF)で表現する事とし、このPSFの推定法を検討した。マイクロ波CTの計測状態から実測は困難である。またマクスウエルの方程式の解析解を求める方法で投影データを計算、この結果からPSFを推定する方法を検討した。CWを仮定した場合、解は求められ、PSFは推定できた。しかしチャープパルスマイクロ波を用いた本システムではこの手法で解を求めることは不可能である。そこで、FD-TD法によりチャープパルスを照射した場合の投影データを求める手法を開発、その結果からPSF推定を試みた。推定結果は満足するものであったが、PSF自体が位置と方向に依存するため、そのデコンボリューションによる画質改善には数学的に新たな工夫が必要とされることを再確認した。

Research Products

• [Publications] 宮川道夫: "チャープレーダ方式マイクロ波CTにおける高速撮像法の検討" 医用電子と生体工学. 32・2. 138-146 (1997)
• [Publications] M.Miyakawa: "An attempt of high-speed imaging of the chirp rader-type microwave computed tomography" Proc.1997 IEEE MTT-S International Syposium. 1. 115-118 (1997)
• [Publications] 甲斐久美子: "回転走査マイクロ波CTの開発" 医用電子と生体工学. 35・S-2. 94 (1997)
• [Publications] 高林雅志: "マイクロ波CTにおける同時多点計測" 医用電子と生体工学. 35・S-2. 95 (1997)
• [Publications] 古谷真敏: "FD-TD法によるチャープレーダ方式マイクロ波CTの測定電磁界解析" 1997年電子情報通信学会方法システムソサエティ大会講演論文集. D-7-14. 52 (1997)
• [Publications] 宮川道夫: "生体情報の可視化技術" 正対応法の可視化技術編集委員会, 235 (1997)