2016 Fiscal Year Research-status Report
四次元コンピュータトモグラフィーにおける不完全データに対する重みつき再構成手法
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15K06097
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
富岡 智 北海道大学, 工学研究院, 教授 (40237110)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮本 直樹 北海道大学, 大学病院, 助教 (00552879)
西山 修輔 北海道大学, 工学研究院, 助教 (30333628)
梅垣 菊男 北海道大学, 工学研究院, 教授 (40643193)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | コンピュータトモグラフィー / 重みつき再構成アルゴリズム / 信頼性 / 不完全投影データ / 時間変動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，X線等による放射線治療中に時間とともに変形あるいは移動する患部の三次元的な状態を，被曝量を極端に増やさず，リアルタイムでのモニタリングを可能とするための間欠投影法を用いて得られた投影データから，コンピュータトモグラフィー(CT)の再構成アルゴリズムの開発を目指している。この間欠投影法では，最新の投影データは特定方向からの投影データしかなく，他の角度の投影データは過去の投影データであるため，披測定対象が時間的に変化する場合は，古いデータは最新の披測定対象から得られるであろう投影データとは異なっている。この古いデータを通常の再構成アルゴリズムに適用すると過去から現在までの披測定対象を時間的に平均化されたぼけた再構成像になってしまう。このぼけを改善するために，昨年度までに，各投影データの信頼性に応じた重みを考慮できる重みつき再構成法を検討し，その有効性をシミュレーションにより示した。
本年度は，さらに，再構成像の質を向上させるために投影シーケンスの検討を行った。投影方向を時刻とともに少しずつ方位角を増やす(進める)連続投影シーケンスと，投影方向を直近に得ていない範囲から選択する不連続投影シーケンスの比較を行った。この不連続投影シーケンスの方位角は，高速フーリエ変換で用いられるビットリバーサル法により決定した。これらの比較から，不連続投影シーケンスは再構成像の質の向上に有効であることが解った。また，重みを決定するための関数形の評価も行ったが，こちらについては，関数形の違いは，再構成像の質には大きな影響を与えないことが解った。また，呼吸等による体内組織の移動のモデリングを行った。さらに雑音の大きな光学CTの実験結果の再構成についても重みつきCTを適用しその有効性を示すことができた。
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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
GPU(Graphic Processor Unit)を用いた高速計算法の開発が遅れているが，代わりに来年度末までの予定であった投影シーケンスの検討はほぼ完了し，さらに，周期的に変動する測定対象に対する重みの与えかたの検討に入っている。さらに，雑音が大きな光学CTの実験について，重みつき再構成法を適用し，有効性を確認できており，臨床データに対して提案している再構成法を適用可能な状態に近づいている。以上より，おおむね順調と判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
体表面モニター等から得られる補助情報との併用により，周期的に変動する披測定対象に対する再構成において重みつき再構成の重みの与えかたを新た検討し，予測を用いた再構成についてシミュレーションにより実現性を探る。さらに可能であれば臨床データを用いた再構成を行い提案しているアルゴリズムの有効性を実証する。またGPUによる高速化を引き続き検討する。
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| Causes of Carryover |
使用総額はほぼ予定通りである。差が出た理由は，論文投稿料として準備していた予算が，本年度中に執行できなかったためである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
主に成果発表のための旅費，ならびに，論文投稿にかかる英文校正・投稿料等に使用する。
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Research Products
(8 results)
