2020 Fiscal Year Research-status Report
Demonstration of translated X-ray CT using reconstruction algorithm based on mathematical optimization method
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19K15476
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
三津谷 有貴 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (70784825)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | X線CT / 圧縮センシング / 再構成アルゴリズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
直線軌道CTとは、X線源の広がり角度を利用し、直線的な線源の動きによって投影画像に角度がつくことを利用し、大型構造物など従来の回転軌道が適用できないケースでも断面像再構成を実施する手法である。本研究では、直線軌道CTにおける角度欠損を補償する方法として、圧縮センシングに基づくアルゴリズムを新しく開発している。圧縮センシングCTは、断面画像の微分画像がスパース性を有する性質を利用し、少ない投影角度および投影数からでも完全な再構成を行うアルゴリズムである。本研究では特に、直線軌道CTのために、投影軌道に応じた画像差分を取り最適な重み付けを行うDirectional Differenceという手法を新しく提案している。
当該年度は、直線軌道X線CTの数学的最適化手法を用いたアルゴリズムについて、様々な条件下での再構成精度をシミュレーションによって検証した。特に撮像時の投影回数と線源開口角度の影響を調査した。まず、直線軌道CTの投影回数と再構成の精度（元画像からの誤差）を、投影回数を変化させて測定した。その結果、投影回数が増加するにつれて再構成精度が向上することが確認できた。また次に、線源の開口角度と再構成精度の関係を調査した。その結果、開口角度を60度から100度まで大きくすることで再構成精度が向上することがわかったが、一定以上の開口角度では再構成精度が改善しないことが確認された。以上、投影回数と開口角度の影響を総合的に調査することができた。
また本年度は、検出器の実装を進行した。128チャネルのフォトダイオードアレイ型の検出器の駆動回路および測定系を開発し、実際にそれを用いた検出器の動作確認を行った。今後、シンチレータとの組み合わせによってX線検出器として、実際のCT実験に供用する予定である。
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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
当初計画として、X線開口角度や投影回数等についての再構成精度を数値計算とシミュレーションにより定量的に評価することを目的としていた。また、直線軌道投影とデータ取得体系の構築を目標としていた。
当該年度の進捗として、実際に当初計画どおり、数値計算によってX線開口角度や投影回数が再構成精度にもたらす影響を評価した。また、当該年度は、検出器アレイの動作実証およびデータ取得体系の導入・実装を完了しており、次年度以降に実証試験を行う準備が整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究方策としては、引き続き研究計画にしたがって進行する予定である。次年度は、計画にしたがってこれまでに構築した再構成アルゴリズムおよび測定系を用いて、直線軌道CTの実証試験を行う予定である。
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