放射光シートビームを用いた蛍光X線CT再構成の基礎的検討

• 研究課題/領域番号: 09780789
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 湯浅 哲也 山形大学, 工学部, 助手 (30240146)
• 研究期間 (年度): 1997 – 1998
• 研究課題ステータス: 完了 (1998年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1998年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 1997年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 放射光 / X線 / コンピューテッド・トモグラフィ(CT) / 蛍光 / 再構成アルゴリズム / 蛍光X線 / CT

研究概要

診断の精度を上げるためには,器官や組織の形態に関する情報のみでなく,その機能情報を取得することが必要である.現在,機能イメージング法として実用化されているものに,SPECT(Single Photon Emission CT)やPET(Psitron Emission Tomography)などがあるが,これらの空間分解能はそれぞれ約8mm,4mmと臓器のサイズに対して必ずしも十分ではない.これに対して,我々が開発を進めている蛍光X線CTは少なくとも1mmの高空間分解能を達成できることを物理ファントムと摘出された生体組織を用いた基礎実験で確認してきた.科研費受領期間中は,より良好な再構成画像を得るための再構成アルゴリズムの開発と再構成に要する計算コストを削減するための高速計算手続きに関する研究に重点をおいた.前者においては,測定過程を厳密に解析したのち,測定方程式を離散化することで代数計算に持ち込み,特異値分解により解を得るというアルゴリズムを導出した.後者については,上で得られた行列計算に現れる重み行列が大規模疎行列であることに着目して,不必要な計算機メモリと演算回数を削減するデータ構造を案出した.これにより,直接代数計算を行う方法の約50倍の速さで計算することが可能となった.さらに,高エネ研で取得された実データに対してこれらの方法を適用してその有効性を確認した.今後は入射ビームを絞ることにより,さらなる高空間分解能(100μm)画像化システムの開発を目指す.

研究成果

• [文献書誌] T.Yuasa,M.Akiba,T.Takeda,T.Akatsuka,et al.: "Incoherent Scatter Computed Tomography with Monochromatic Synchrotron X-Ray: Feasibility of Multi-CT Imaging System for Fluorescent and Incoherent Scatter X-Rays." IEEE Trans.Nuclear Science. 44・5. 1760-1769 (1997)
• [文献書誌] T.Yuasa,M.Akiba,T.Takeda,T.Akatsuka,et al.: "Reconstruction Method for Fluorescent X-Ray Computed Tomography by Least Squares Method Using Singular Value Decomposition" IEEE Trans.Nuclear Science. 44・1. 54-62 (1997)
• [文献書誌] 秋葉正博,武田徹,湯浅哲也,赤塚孝雄,他: "放射光を用いた極微量標的物質描画のための蛍光X線CT" 医用電子と生体工学. 35・3. 303-312 (1997)
• [文献書誌] 前田紀和,武田徹,湯浅哲也,赤塚孝雄,他: "放射光励起蛍光X線断層像法の検討とその一画像再構成法" 医用電子と生体工学. 33・2. 158-166 (1997)
• [文献書誌] 武田徹,湯浅哲也,赤塚孝雄,兵藤一行,他: "種々の原理に基づく単色X線CT" BME. 11・7. 23-28 (1997)
• [文献書誌] T.Takeda,T.Yuasa,T.Akatsuka,et al.: "Fluorescent X-Ray Computed Tomography to Visualize Specific Material Distribution" Proc.of SPIE. 3149. 160-172 (1997)
• [文献書誌] T.Yuasa, T.Takeda, T.Akatsuka, et al.: "Medical Applications of Synchrotron Rediation" Springer-Verlag, 4 (1998)
• [文献書誌] T.Takeda, T.Yuasa, T.Akatsuka, et al.: "Medical Applications of Synchrotron Radiation" Springer-Verlag, 8 (1998)
• [文献書誌] T.Yuasa, M.Akiba, T.Takeda, T.Akatsuka, et al.: "Reconstruation Method for Fluorescent X-Ray Computed Tomography by Least Squares Method Using Singular Valus Decomposition" IEEE Transactions on Nuclear Science. Vol.44. 54-62 (1997)
• [文献書誌] T.Yuasa, M.Akiba, T.Takeda, T.Akatsuka, et al.: "Incoherent Scatter Computed Tomography with Monochromatic Synchrotrou X-Ray : Feasibility of Multi-CT Imaging Systam" IEEE Transactions on Nuclear Science. Vol.44. 1760-1769 (1997)
• [文献書誌] T.Yuasa, T.Takeda, T.Akatsuka, et al.: "Reconstruction Algorithm of Fluorescent X-Ray CT and Its Application to the Actual Data by Synchrotron Radiation" Proc.of International Workshop on Medical Applications using Synchrotron Radiation. (Springer-Verlagから出版予定).
• [文献書誌] T.Yuasa, T.Takeda, T.Akatsuka, et al.: "Fast Algorithm for Fluorescent X-Ray CT Reconstruotion" Proc.of International Conference IEEE/EMBS. 863-866 (1997)
• [文献書誌] 秋葉, 湯浅, 武田, 赤塚 他: "放射光を用いた極微量標的物質描画のための蛍光X線CT" 医用電子と生体工学. Vol.35. 303-312 (1997)
• [文献書誌] M.Kazama, T.Yuasa, T.Takeda, T.Akatsuka, et al.: "Performance Study of Menochromatic Synchrotron X-Ray Computed Tomography Using a Linear Array Detector" Medical Imaging Technology. Vol.15. 615-624 (1997)