2016 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
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15K11065
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
早川 吉彦 北見工業大学, 工学部, 准教授 (70164928)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | X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 |
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| 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）と比較して示した。スパースモデリングによる圧縮センシングを利用して，さらに投影データの削減の影響を検討した。そして，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10分の1まで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。圧縮センシングで投影データを10分の１まで削減できる可能性を示した。
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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
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）と比較して優位性があることが示された。圧縮センシングとの組み合わせでさらなる削減の可能性も示された。
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。また，圧縮センシングで10分の１まで削減しても画質が維持される可能性を示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
3年目の平成29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，最適な設計に力を入れる。
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。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が40万円発生した。平成28年11月に「GPGPUマシン」を購入したが，予想した見積より20万円程度安かったためである。また，ほぼ毎年参加していた北米放射線医学会（RSNA）年次大会での学術発表を行わなかったためである。演題の採択率が3割くらいであるが今回は採択されなかった。このふたつが主な理由である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
3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，特に３次元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。コストパフォーマンスも年々よくなっている。次年度使用額を今年度請求額に合算して使用する。
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