2021 Fiscal Year Annual Research Report
X線コンピュータ断層撮影の低被ばく化を目指した低雑音電流敏感型前置増幅器の開発
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20K21161
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
神野 郁夫 京都大学, 工学研究科, 教授 (50234167)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | X線コンピュータ断層撮影 / 電流敏感型前置増幅器 / 低雑音 / 電荷敏感型前置増幅器 / 低被ばく |
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| Outline of Annual Research Achievements |
X線コンピュータ断層撮影(CT)は骨と重なるがん組織の観察が容易にできる診断法である．しかし，CTには被ばく量が高い，という問題がある．この問題の根 本は，X線を電流測定することにある．すなわち，電流測定には電流敏感型前置増幅器(電流プリアンプ)を用いるが，この電子回路はX線によって検出器に誘起さ れた電流を単に電流-電圧変換する回路である．このため，X線が検出器に入射しない場合にも発生する暗電流，すなわち雑音電流をも電圧変換する．CT測定とし て有意な測定を行うためには，暗電流の影響が無視できる程度の高い電流信号をもたらすX線が必要であり，このために被ばく量が高くなる．
本研究では，低雑音の電流プリアンプを開発することを目的とし，将来の低被ばくCTの実現を目指す．このため，低雑音特性を有する電荷敏感型前置増幅器 (電荷プリアンプ)を応用する．一般的な電荷プリアンプは，オペアンプと並列に帰還容量および帰還抵抗が接続されている．この帰還抵抗を除去するとX線に よって誘起された電圧が正確に蓄積される．この電圧の時間変化を測定することで，X線によって誘起された電流測定が可能となる．
令和3年度には，X線をVIECおよび従来型電流プリアンプのIPA-6で測定し，CT測定を行った．得られたCT画像の画質を信号対雑音比で比較した．また，VIECおよびIPA-6のダイナミックレンジの比較も行った．
従来型電流プリアンプIPA-6とVIECとで得られたCT画像を比較したところ，VIECでは1/300のX線量でIPA-6と同じ画質の画像が得られた．すなわち，従来のX線CTの1/300の低線量CTが可能となる．
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