Development of photon counting mammography using ultra-sensitive semiconductors
| Project/Area Number |
21K12716
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90130:Medical systems-related
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| Research Institution | Gihu University of Medical Science |
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Principal Investigator |
篠原 範充 岐阜医療科学大学, 保健科学部, 教授 (00402222)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小口 真一 岐阜医療科学大学, 保健科学部, 研究員 (40899142)
西原 利幸 岐阜医療科学大学, 保健科学部, 研究員 (50899143)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 超高感度半導体イメージセンサ / フォトンカウント / マンモグラフィ / イメージャ / Ｘ線フォトンカウント / 深層学習 / 高感度半導体 / フォトンカウンティング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、マンモグラフィに使用される検出器の感度と解像度を大幅に向上させることで、受診者に対する被曝量を大幅に低減させるとともに、画像診断の精度を格段に向上させることで乳がんの早期発見につなげることを目的にする。我々は、最先端の低ノイズ回路技術と、桁外れの高感度光検出専用フォトダイオードを組み合わせた超高速撮像、超高解像度、超高感度イメージャ（ CPD CMOS Photon Detector ）を用いて新たなイメージングを実現する医療用X線検出器の開発を行う。即ち、本研究はマンモグラフィ診断における見逃しと、被曝に関する問題点を解決する可能性がある装置を構築することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，新たな検出器の開発と解析に深層学習を利用した方法にて効率化を試みた。超高感度イメージセンサによる間接型のフォトンカウンティング技術を用いて、同一検出器でフォトンカウント画像と積分画像を取得できることが可能となり，マンモグラフィの臨床に近い条件下での比較実験により手法基盤を確立した。従来型積分画像に対してフォトンカウンティング画像はいずれの条件においてもややコントラストが高い傾向にあった．また，高管電圧では明確なコントラスト低下が観察された．ただし，高管電圧では透過フォトン数は増加するため，分離性能はコントラスト低下とノイズ低下のトレードオフとなることが明らかになった．これらの特性よりセンサからの出力をキャリブレーションすることが可能になり，ビームハードニングを含めたX線特性についても影響を最小化できる可能性が示唆された．これらの結果は，英語論文誌に投稿中である．ただし，現在のセンサは4.9mm×3.2mm（326×216）であり，大面積化のためのタイリングには、シリコン積層など高度の技術集約が必要であり，臨床応用には時間がかかる。
特許1. 篠原範充，西原利幸，小口真一：特願2023-070925：画像生成装置、画像生成方法、およびプログラム
特許2. 篠原範充，西原利幸，小口真一：特願2023-081688：画像生成装置、画像生成方法、およびプログラム
学会発表．Norimitsu Shinohara, Nishihara Toshiyuki, Oguchi Shinichi：Fundamental Study on Mammography Applications Using Ultra-Sensitive Semiconductor Image Sensors , International Conference on Radiological Physics and Technology,2023年4月，横浜．
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
