超高解像度局所分子機能定量SPECT画質改善のための画像再構成アルゴリズムの開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26350558
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 銭谷 勉 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (50443487)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 医療 / 生体機能 / 放射線 / 画像 / アルゴリズム

Outline of Annual Research Achievements

従来、SPECT撮像において、ヒトのような大きな被写体の局所領域をピンホールコリメータなどで拡大撮像した場合、データ欠損（トランケーション）が生じるため、正しい画像が得られなかった。これまでの研究で、トランケーションを許す画像再構成法が開発され、また、ピンホールコリメータの感度不足はマルチピンホールコリメータによって改善された。本研究では、局所拡大SPECT撮像の実用化を目指して、定量性、解像度、視野、画像歪を改善する。これまでの研究で、開発したSPECT用検出器が高精細光電子増倍管とフルデジタル回路から構成されていることで、ノイズが抑制され、高い固有空間分解能が実現できていることを確認できた。また、画像歪もほとんどないことが確認できた。さらに、局所領域再構成画像の定量性確保を目指して、被写体でのガンマ線の吸収の影響を補正する処理を局所画像再構成アルゴリズムに組み込んだ結果、ガンマ線の吸収の影響があった頭部程度の大きさの被写体に対しても、補正効果が確認でき、吸収補正が定量画像を得るためには有効であることがわかった。本年度は、ガンマ線の吸収と並んで定量性に影響を与える散乱線の影響を補正する処理を局所拡大ピンホール画像再構成アルゴリズムに組み込んだ。評価実験の結果、散乱線成分が抑制され、吸収補正と散乱線補正によって高解像度かつ定量性の高い再構成画像を得ることができた。本画像再構成アルゴリズム開発によって撮像システムの実用化が進んだ。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成27年度に画像再構成アルゴリズムへの散乱線補正処理の組み込みを計画していたが、の散乱線補正手法のプログラム作成に予想以上に時間がかかってしまった。また、研究代表者の所属機関が変更になったことで、研究環境および実験環境の整備にも時間がかかってしまった。その結果、散乱線補正処理の組み込みが平成２８年度までかかってしまい、本来の平成28年度の計画がまだ実施できていない。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、当初本年度（平成28年度）に計画していたコリメータ開口補正処理を局所拡大ピンホール画像再構成アルゴリズムに組み込む予定であるが、コリメータ開口補正は時間がかかる処理である。さらに、次年度も最新の高性能コンピュータを導入し、研究を効率よく進める。

Causes of Carryover

研究が１年遅れ、本年度の計画を次年度に実施することになったため、本年度の使用予定額が次年度使用額として残っている。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度使用額は約960千円である。最新高性能コンピュータ350,000円、実験に必要な放射性薬剤100,000円、実験用動物10,000円を購入する。これに学会発表や打合せのための旅費400,000円、その他100,000円に使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Dual-energy fluorescent x-ray computed tomography system with a pinhole design: use of K-edge discontinuity for scatter correction (2017)
  • Author(s): Sasaya T, Sunaguchi N, Thet-Thet-Lwin, Hyodo K, Zeniya T, Takeda T, Yuasa T
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: - Pages: -
  • DOI: doi:10.1038/srep44143
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of high-resolution brain SPECT system using full-digital gamma camera with multiple position-sensitive PMTs (2016)
  • Author(s): Zeniya T, Gaku K, Hori Y, Koshino K, Sato T, Kanaya S, Iida H
  • Journal Title: 2015 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record Volume: - Pages: -
• [Journal Article] The need for quantitative SPECT in clinical brain examinations (2016)
  • Author(s): Iida H, Zeniya T, Yamauchi M, Koshino K, Temma T, Iguchi S, Yamazaki M, Enmi J, Kondo N, Motomura N, Nakagawara J
  • Journal Title: Perspectives on Nuclear Medicine for Molecular Diagnosis and Integrated Therapy Volume: - Pages: 17-38
  • DOI: DOI: 10.1007/978-4-431-55894-1_2
  • Open Access
• [Presentation] Non-invasive measurement of delayed nerve damage in a hypoxic-ischemic encephalopathy rat model using 15O-labeled gas positron emission tomography and magnetic resonance imaging (2016)
  • Author(s): Yamazaki M, Tsuji M, Moriguchi T, Temma T, Koshino K, Zeniya T, Iida H
  • Organizer: World Molecular Imaging Congress 2016
  • Place of Presentation: New York, USA
  • Year and Date: 2016-09-07 – 2016-09-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Reduction of camera-specific variability in [123I]FP-CIT SPECT by image reconstruction optimized for multi-site settings: Experimental validation and the value of using [123]I-specific collimator (2016)
  • Author(s): Iida H, Zeniya T, Motomura N, Nakagawara J
  • Organizer: Society of Nuclear Medicine and Molecular Imaging 2016 Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2016-06-11 – 2016-06-15
  • Int'l Joint Research