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2015 Fiscal Year Research-status Report

統計的画像処理法と圧縮センシングによるコーンビーム型X線CT画像の高画質な再構成

Research Project

Project/Area Number 15K11065
Research InstitutionKitami Institute of Technology

Principal Investigator

早川 吉彦  北見工業大学, 工学部, 准教授 (70164928)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
KeywordsX線CT画像 / 統計的画像再構成法 / 逐次近似法 / 圧縮センシング / 歯顎顔面画像診断 / 被ばく軽減
Outline of Annual Research Achievements

不完全な投影データを用いたりあるいは投影データの削減を行ったりした場合,X線CT画像再構成にどのような影響が出るか,そのとき統計的再構成法アルゴリズムを用いたとき画質が維持されるか検討した.投影データを間引いて削減したり,投影角度を制限すると,患者の被ばく線量が格段に下がったり,装置の設計,たとえばコンパクト化の実現にも影響する。
ここでは,統計的画像処理法であるART(Algebraic Reconstruction Technique)法とML-EM(maximum likelihood- expectation maximization)法についてフィルタ補正逆投影法(FBP, Filtered Back-Projection)法と比較して示した.360度ないし180度の投影データに対し,X線CT画像再構成に用いるプロジェクションデータを2分の1または4分の1に減らしたとき,再構成画像に対する影響を調べた.
顎顔面領域を描出しているMDCT(Multi- Detectors Row CT)画像に対して実行したところ,統計的再構成アルゴリズムを用いたときはFPB法よりも画質劣化が起きていなかった.同時に計算負荷も軽減された.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

統計的画像処理法であるART(Algebraic Reconstruction Technique)法とML-EM(maximum likelihood- expectation maximization)法について,不完全な投影データに対して,通常のフィルタ補正逆投影法(FBP, Filtered Back-Projection)法と比較して優位性があることが示された。
360度ないし180度の投影データに対し,X線CT画像再構成に用いるプロジェクションデータを2分の1または4分の1に減らしたとき,FBP法ではアーチファクトの多い画像になってしまったが,ART法やML-EM法では,診断的価値を落とすことがなさそうな程度の画質が維持できた。

Strategy for Future Research Activity

2年目の平成28年度から,歯科用コーンビームCT画像でMDCT画像と同様な処理をすることに取り組む。また,疎性センシング,圧縮センシングによるアルゴリズムの開発に力を入れる。
また,有用性が明らかとなったART(Algebraic Reconstruction Technique)法とML-EM(maximum likelihood- expectation maximization)法について,パラメータの最適化,実装化を図る。

Causes of Carryover

次年度使用額が40万円発生した。平成27年11月に「GPGPUマシン」の見積をとったところ予想より安かったためである。また,毎年6月下旬に開催されるCARS(Computer Assisted Radiology & Surgery)国際会議は,組織委員をしていることもあり毎年参加して学術発表を行っているが,2015年度は,校費の方から渡航費用を工面して利用して参加したため,科研費からの支出はなかった。このふたつが主な理由である。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成27(2015)年度の結果により成果が出たので,平成28(2016)年6月のCARS2016(Computer Assisted Radiology & Surgery)国際会議や同年11月のRSNA2016(Radiological Society of North America)での学術発表を計画している。前者は決定済みで,関連する話題について組織委員としてチュートリアル・レクチャーも行う。後者は申し込み中である。
2年目には,MDCT画像とコーンビームCT(CBCT)画像の処理を並行・並列して行いたいので,画像処理における演算速度の高速化のためにGPGPUマシン新規購入を予定している.次年度使用額を今年度請求額に合算して使用する。

  • Research Products

    (9 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Hamburg University of Applied Sciences(Germany)

    • Country Name
      Germany
    • Counterpart Institution
      Hamburg University of Applied Sciences
  • [Presentation] X線CT画像再構成における投影データの削減に対する統計的再構成アルゴリズムの影響2016

    • Author(s)
      孫氷玉,廣瀬明依,早川吉彦
    • Organizer
      第35回日本医用画像工学会大会(JAMIT2016)
    • Place of Presentation
      千葉大学・西千葉キャンパス・けやき会館
    • Year and Date
      2016-07-21 – 2016-07-23
  • [Presentation] Effect of projection data elimination in image reconstruction of X-ray CT using algebraic reconstruction technique2016

    • Author(s)
      Y. Hayakawa, B.- Y. Sun, M. Hirose
    • Organizer
      CARS 2016 Computer Assisted Radiology and Surgery コンピュータ支援放射線医学・外科学会議
    • Place of Presentation
      ハイデルベルグ・コンベンションセンターConvention Center Heidelberg, Germany
    • Year and Date
      2016-06-21 – 2016-06-25
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] X線CT画像再構成における投影データの削減に対する統計的再構成アルゴリズムの影響2016

    • Author(s)
      早川吉彦,孫氷玉,廣瀬明依
    • Organizer
      第57回日本歯科放射線学会・学術大会
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場・グランキューブ大阪
    • Year and Date
      2016-06-18 – 2016-06-19
  • [Presentation] スパース投影方向データを用いた逐次近似法によるコーンビーム型X線CT画像の再構成2015

    • Author(s)
      孫氷玉(Sun Bing-Yu), 廣瀬明依, 早川吉彦
    • Organizer
      情報処理北海道シンポジウム2015(情報処理学会北海道支部)
    • Place of Presentation
      北海道情報大学
    • Year and Date
      2015-10-03 – 2015-10-03
  • [Presentation] 医用画像に対するバイラテラル・フィルタ処理の応用2015

    • Author(s)
      木村尚音,上原陽介,廣瀬明依,孫氷玉,早川吉彦
    • Organizer
      平成27年度精密工学会北海道支部子学術講演会
    • Place of Presentation
      千歳科学技術大学
    • Year and Date
      2015-08-29 – 2015-08-29
  • [Presentation] Construction and Verification of Distributed Medical Database Using Resource Description Framework2015

    • Author(s)
      Y Hayakawa, M Shinoda, M Hirose, Y Chiba
    • Organizer
      The 29th International Congress of Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS2015)
    • Place of Presentation
      Hotel NH Collection Barcelona, Spain
    • Year and Date
      2015-06-24 – 2015-06-27
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 早川吉彦研究室のホームページ

    • URL

      http://dip.cs.kitami-it.ac.jp/index.html

  • [Remarks] 北見工業大学リポジトリ

    • URL

      https://kitir.lib.kitami-it.ac.jp/dspace/handle/10213/2154

URL: 

Published: 2017-01-06  

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