TLM逆伝搬アルゴリズムによる超音波CTシステムの開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650269
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 土屋 隆生 岡山大学, 工学部, 講師 (20217334)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 若槻 尚斗 岡山大学, 工学部, 助手 (40294433) ; 加川 幸雄 岡山大学, 工学部, 教授 (10019200)
• Keywords: TLM法 / 超音波CT / 逆伝搬 / 再構成画像 / 離散ホイヘンスモデル

Research Abstract

TLM逆伝搬解析プログラムの作成を中心に行った。CTでは多くの場合断層像が得られれば十分であるため、近似的に2次元問題として取り扱った。2次元音響空間をTLMモデルにより計算機上に構築し、その中に対象とする物体を想定した。TLMによる順伝搬計算を行い、境界上で記録した時間応答を"観測データ"として逆伝搬解析プログラムへの入力とした。逆伝搬解析プログラムでは時間を逆にたどることで対象体の境界面が2次音源として再構成される。対象体の形状や音響的性質を変化させて、2,3の計算機シミュレーションを行った。まず、密度だけが周囲媒質と異なる対象体について逆伝搬による再構成を行ったところ、対象体の境界面が画像として得られ、本手法が画像再構成法として有効であることがわかった。また、音速の異なる対象体については画像に乱れが生じることがわかった。これは、順伝搬では対象体の境界で音波が屈折するのに対し、逆伝搬では対象体を想定していないため音波が直進してしまうことが原因と考えられる。受波の観測位置や観測点数などが再構成画像に与える影響を調べたところ、観測間隔が波長を超えると再構成できなくなることがわかった。
TLM逆伝搬解析プログラムの開発と並行して、超音波CTシステムを開発中である。今年度は波形データを自動的に観測するため、コンピュータ制御による2次元場計測システムを作成した。計測システムによって取得された波形データは、GPIBを介してディジタルストレージスコープから高速波形データ解析装置に転送後、逆伝搬計算などの処理を行えるようになっている。