2000 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ波による乳がん病巣部の可視化に関する基礎的検討
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11680843
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
竹中 隆 長崎大学, 工学部, 教授 (40117156)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 俊幸 長崎大学, 生産科学研究科, 助教授 (50202172)
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| Keywords | マイクロ波トモグラフィ / 乳がん / 逆問題 / ランダム媒質 |
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| Research Abstract |
本研究は,マイクロ波を用いて乳房内部の形態を可視化する安全で苦痛を与えない乳がん検診用断層イメージーング法(CT)の開発のための基礎的検討を目的としている.本年度は平成11年度の成果をもとに,腫瘍を有する乳房内部を可視化するための像再構成アルゴリズムを開発し,その有効性に関して基礎的検討を行った.本年度の成果をまとめると以下のようになる.
1.損失媒質内に存在する2次元不均質損失物体にマイクロ波領域のパルス波を照射し,観測点における電磁界の時間応答データからその物体の電気定数(誘電率,導電率,透磁率)の空間分布を再構成する像再構成アルゴリズムを開発した.このアルゴリズムはFDTD(Finite-Difference Time-Domain)法を時間の順方向および逆方向に繰り返し適用するのでFBTS(Forward-Backward Time-Stepping)アルゴリズムと名づけた.
2.エッジ保存正則化をFBTSアルゴリズムに組み込むことにより,反復の収束性および安定性が改善された.また,周波数ホッピング法を併用することにより,比較的大きな散乱体に対しても像再構成が可能であることを示した.
3.FBTSアルゴリズムを皮膚,正常組織および腫瘍からなる単純な2次元乳房モデルに適用し,数値シミュレーションを行った.その数値結果から,直径30mmから8mm程度までの腫瘍に対して,その大きさおよび位置を明瞭に画像として捉えうることが明らかになった.また,大きさの異なる腫瘍が複数個ある場合も容易にそれらを検出できることが示された.
今後は,FBTSアルゴリズムの耐ノイズ性や安定性をさらに詳しく検討するとともに,実際の3次元形状の乳房の腫瘍を可視化するためにアルゴリズムの拡張を行う予定である.
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[Publications] T.Takenaka,H.Jia,and T.Tanaka: "An optimization approach with edge-preserving regularization to the time-domain inverse scattering problem for an anisotropic cylindrical object"Proc.Int.Symp.on Antennas and Propagat.. 931-934 (2000)
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[Publications] 吉田寛美,田中俊幸,竹中隆: "エッジ保存正則化を考慮に入れた1次元時間領域逆散乱問題の最適化解法"電子情報通信学会論文誌. J83-C・11. 997-1004 (2000)
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[Publications] T.Takenaka,H.Jia,T.Tanaka: "An FDTD approach to the time-domain inverse scattering problem for a lossy cylindrical object"Proc.Asia Pacific Microwave Conference. 365-368 (2000)
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[Publications] T.Takenaka,H.Jia,and T.Tanaka: "Microwave imaging of electrical property distributions by a forward-backward time-stepping method"J.Electromagn.Waves Appl.. 14・12. 1611-1628 (2000)
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[Publications] 竹中隆,賈洪廷,田中俊幸: "乳がん検出用マイクロ波CTに関する基礎的検討"医用電子と生体工学(JJME). 第38巻秋季特別号. 55 (2000)
