2022 Fiscal Year Annual Research Report

フォトン・カウンティング機能を搭載した新しい組織分析型歯科用ＣＴの開発

Research Project

Project/Area Number	20H03868
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	飯久保正弘東北大学, 歯学研究科, 教授 (80302157)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	青木徹静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (10283350) 佐々木啓一東北大学, 歯学研究科, 非常勤講師 (30178644) 河合泰輔日本歯科大学, 生命歯学部, 教授 (30350143) 石幡浩志東北大学, 歯学研究科, 助教 (40261523) 小林馨鶴見大学, 歯学部, 非常勤講師 (50139614) 荒木和之昭和大学, 歯学部, 特任教授 (50184271) 藤原航三東北大学, 金属材料研究所, 教授 (70332517) 小嶋郁穂東北大学, 大学病院, 講師 (80447169)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	歯科用CT / フォトン・カウンティング
Outline of Annual Research Achievements	歯科用コーンビームCT（歯科用CT）は、Ｘ線不透過性の極めて高い根管充填材やインプラントなどの歯科材料が撮影範囲に含まれるため、アーチファクトの軽減と組織のＸ線吸収値の安定化（定量化）が課題である。近年、微弱なＸ線を感知する素子としてテルル化カドミウム（CdTe）半導体が注目されている。CdTe半導体は、Ｘ線を直接感知することができるため検出感度や画質の低下が少なく、光子（フォトン）をそのまカウントすることにより、物質の原子番号や電子密度によるエネルギースペクトルの変化を定量評価することが可能である。本研究は、CdTe半導体検出器を歯科用CTに搭載することで、歯科用CTに実用可能なフォトン・カウンティング機能を開発し、歯のエックス線に対するモノクロマティック特性に依存した多元的分析が可能であり、かつアーチファクトの極めて少ない、高い濃度分解能、空間分解能を有した歯科用CT装置の実現化を目指すものである。 2022年度は根管充填された抜去歯を顎骨ファントムに挿入し、フォトン・カウンティング機能を有するCdTe半導体検出器による歯科用CT撮影データの下限値設定を行った画像に対して、アーチファクトの程度と画質について検討を行った。その結果、下限値設定を行うことでアーチファクトの軽減が可能であるが、ノイズの大きい画像となっていた。本研究結果により、歯科用材料によって出現するアーチファクトに対して、フォトン・カウンティング機能を用いることはアーチファクト軽減アルゴリズムの作製に役立つ可能性があることが示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason 以下の2点が遅れを招いた理由である。１）CdTe半導体検出器の改良を行いながら研究を進めていく予定であったが、半導体が入手困難となり、検出器設計に大幅な遅れが生じている。２）静岡大学で申請者および分担者が資料のエックス線撮影をしながら、装置および撮影条件の改良を加えていき、適切な撮影条件を検討するはずであった。新型コロナの感染拡大により、幾度かの出張制限がおこり、一緒に実験を行うことが出来なかったため、実験の進行が大幅に遅れた。
Strategy for Future Research Activity	[1]CdTeモジュールと電気回路の改良各種撮影条件（電圧、電流、フィルタ、フレームレート）でのモジュールの受光能力やデータ処理の安定性について検討する。さらに、得られたスペクトルデータを集約する高速処理LSIのさらなる高速化を進める。 [2]多元分析画像用アルゴリズムの開発フォトンカウンティングをにより、歯科用材料のアーチファクト軽減と画像解像度を検討する。さらに、顎骨ファントムを撮影し、歯の実効原子番号及び電子密度を反映した三次元カラー画像化の作製を試みる