2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of ultra-high-resolution 3D fluorescent CT using x-ray tube for imaging molecular function and morphology simultaneously
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17H04116
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
銭谷 勉 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (50443487)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡部 浩司 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (40280820)
越野 一博 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (90393206)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 医学物理学 / 医用画像 / CT / 蛍光X線 / 分子機能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は放射性同位元素を使用せずにPETやSPECTといった核医学診断装置と同様の生体機能画像を得ることができる画像診断装置として、X線で励起した特定物質から蛍光を利用する蛍光CTを開発してきた。そのX線源として放射光実験施設の放射光を利用してきた。本研究では、X線源を管球X線に代えた実用的な蛍光CTを開発し、生体機能と形態の超高解像度３次元画像を同時に得ることを目的とする。
本年度は、まず放射線計測用モンテカルロシミュレーションソフトウェア(Geant4)の動作環境を構築し、X線励起によって発する蛍光を検出するシステムのシミュレーションプログラムを作成した。その後、偏光特性の違いから放射光より管球X線の方がノイズ成分となる散乱線の含有量が多くなることが予想され、この違いをシミュレーションによって比較評価した。その結果、放射光と比較して管球X線励起の場合2.5倍程度散乱線量が多くなることがわかった。したがって、管球X線励起蛍光CTでは散乱線補正がより重要となる。
画像再構成アルゴリズムの開発も進めた。放射光はほぼ平行光であるが、管球X線を励起光とした場合、入射X線の幾何学はコーンビーム状となる。これに対応した透過X線CT画像再構成アルゴリズムおよび蛍光CT画像再構成アルゴリズムを開発する必要があるが、本年度はこれらのプログラムの骨格を作成することができた。
また、X線画像検出器からのデータを収集するシステムを準備できた。さらに、蛍光CT画像（機能画像）と透過X線CT画像（形態画像）を重ね合わせ表示するためのソフトウェアの骨格を作成した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
シミュレーションでの検討が遅れている。放射光と管球X線では、単色X線と連続X線の違いがあり、蛍光の発光量が異なるが、蛍光CT画像の画質への影響をシミュレーションで比較評価する計画であった。また、マルチピンホールコリメータの設計のためのシミュレーションを計画していたが、これらが未完である。それ以外は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
シミュレーションを複数のコンピュータを用いて分散処理しているが、シミュレーション研究を推進するためにコンピュータの台数を増やして実施する。加えて、大学院生の作業補助時間を増やす。
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