高品質CT画像のための連続動的再構成法の開発

• 研究課題/領域番号: 21560449
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計測工学
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 吉永 哲哉 徳島大学, 大学院・ヘルスバイオサイエンス研究部, 教授 (40220694)
• 連携研究者: 藤本 憲市 徳島大学, 大学院・ヘルスバイオサイエンス研究部, 助教 (20300626)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2011年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2010年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2009年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 信号処理 / CT / 画像再構成 / 連続法 / 非線形力学系 / ハイブリッドシステム / 非適切問題 / 最小化問題

研究概要

医用CT装置の画像再構成法として連続動的再構成法を考案し,理論解析,数値解析,アナログ電子回路の試作,および診断用X線CT装置を用いた数値実験を行った.提案法を従来法(フィルタ補正逆投影法,期待値最大化法などの逐次法)と比較した結果,提案法はアーチファクトや雑音による再構成画像への影響が逆投影法と比較して軽減され,品質が高いことが検証された.さらに,少数方向の投影に対しても有効性が確認され,被曝線量の劇的な低減が可能であることを示しており,提案法の実機CT装置への実用化が期待される.

研究成果

• [雑誌論文] Common Lyapunov function based on Kullback-Leibler divergence for a switched nonlinear system (2011)
  • 著者名/発表者名: Omar M. Abou Al-Ola, Ken' ichi Fujimoto and Tetsuya Yoshinaga
  • 雑誌名: Mathematical Problems in Engineering 巻: Vol.2011, No.Article ID723509 号: 1
  • DOI: 10.1155/2011/723509
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implementation of continuous-time image reconstruction system in analog electronic circuit (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken' ichi Fujimoto, Omar M. Abou Al-Ola and Tetsuya Yoshinaga
  • 雑誌名: Far East Journal of Electronics and Communications 巻: Vol.6 ページ: 13-25
  • URL: http://www.pphmj.com/abstract/5870.htm
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sudden change from chaos to oscillation death in the Bonhoeffer-van der Poloscillator under weak periodic perturbation (2011)
  • 著者名/発表者名: Munehisa Sekikawa
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 84 号: 5
  • DOI: 10.1103/physreve.84.056209
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discrete-Time Dynamic Image Segmentation Based on Oscillations by Destabilizing a Fixed Point (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Fujimoto
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering 巻: 6 号: 5 ページ: 468-473
  • DOI: 10.1002/tee.20683
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling Light Adaptation in Circadian Clock : Prediction of the Response That Stabilizes Entrainment (2011)
  • 著者名/発表者名: Kunichika Tsumoto
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 6 号: 6 ページ: e20880-e20880
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0020880
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implementation of continuous-time image reconstruction system in analog electronic circuit (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Fujimoto
  • 雑誌名: Far East Journal of Electronics and Communications 巻: 6 ページ: 13-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] FPGA Implementation of Discrete-Time Neuronal Network for Dynamic Image Segmentation (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Fujimoto
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems 巻: 131(3) ページ: 604-605
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bifurcations of Oscillatory Responses Observed in Discrete-Time Coupled Neuronal System for Dynamic Image Segmentation (2011)
  • 著者名/発表者名: Mio Kobayashi
  • 雑誌名: Journal of Signal Processing 巻: 15(2) ページ: 145-153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Block continuous-time image reconstruction for computed tomography (2010)
  • 著者名/発表者名: Omar M. Abou Al-Ola, Ken' ichi Fujimoto and Tetsuya Yoshinaga
  • 雑誌名: Far East Journal of Dynamical Systems 巻: Vol.14, No.1 ページ: 51-70
  • URL: http://www.pphmj.com/abstract/5504.htm
  • 査読あり
• [雑誌論文] Iterative Method Based on a Discretization of Continuous-Time Image Reconstruction for Computed Tomography (2010)
  • 著者名/発表者名: Chika Ueda, Omar M. Abou Al-Ola, Ken' ichi Fujimoto and Tetsuya Yoshinaga
  • 雑誌名: Journal of Signal Processing 巻: Vol.14, No.4 ページ: 293-296
  • URL: http://www.risp.jp/Product.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuous-Time Image Reconstruction Using Differential Equations for Computed Tomography (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken' ichi Fujimoto, Omar M. Abou Al-Ola and Tetsuya Yoshinaga
  • 雑誌名: Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulations 巻: Vol.15, No.6 号: 6 ページ: 1648-1654
  • DOI: 10.1016/j.cnsns.2009.06.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Period-Doubling Cascades of Canards from the Extended Bonhoeffer-van derPol Oscillator (2010)
  • 著者名/発表者名: Munehisa Sekikawa
  • 雑誌名: Physics Letters A 巻: 374(36) ページ: 3745-3751
  • 査読あり
• [雑誌論文] Block continuous-time image reconstruction for computed tomography (2010)
  • 著者名/発表者名: Omar M.Abou Al-Ola
  • 雑誌名: Far East Journal of Dynamical Systems 巻: 14(1) ページ: 51-70
  • 査読あり
• [雑誌論文] Iterative Method Based on a Discretization of Continuous-Time Image Reconstruction for Computed Tomography (2010)
  • 著者名/発表者名: Chika Ueda
  • 雑誌名: Journal of Signal Processing 巻: 14(4) ページ: 293-296
  • 査読あり
• [雑誌論文] 極めて簡素な区分定数強制発振器にみられる同期現象 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坪根正
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌(A) 巻: J93-A(5) ページ: 375-383
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuous-time image reconstruction using differential equations for computed tomography (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Fujimoto
  • 雑誌名: Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation 15(6) ページ: 1648-1654
  • 査読あり
• [雑誌論文] 離散時間カオス・ニューロン結合系のダイナミクスを利用した動的画像領域分割システム (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤本憲市
  • 雑誌名: システム/制御/情報 54(1) ページ: 9-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bifurcation phenomena of periodic points with high order of period observed in discrete-time two-coupled chaotic neurons (2009)
  • 著者名/発表者名: Mio Musashi
  • 雑誌名: Journal of Signal Processing 13(4) ページ: 311-314
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bifurcation in an iterative optimization process for intensity modulated radiation therapy (2009)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Yoshinaga
  • 雑誌名: International Journal of Bifurcation and Chaos 19(3) ページ: 1087-1095
  • 査読あり
• [雑誌論文] 領域分割とその時系列表示が可能な動的画像領域分割システム (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤本憲市
  • 雑誌名: ケミカルエンジニヤリング 54(2) ページ: 29-35
• [学会発表] Convergence of Iterative Method as Discretization of Continuous-Time Image Reconstruction System for Computed Tomography (2012)
  • 著者名/発表者名: Kiyoko Tateishi, Ken' ichi Fujimoto and Tetsuya Yoshinaga
  • 学会等名: Proc. of the 2012 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing
  • 発表場所: マリオットホテル(アメリカ合衆国ホノルル)
  • 年月日: 2012-03-04
• [学会発表] Theoretical and Experimental Study of Continuous-Time Image Reconstruction System for Computed Tomography (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuusaku Yamaguchi, Ken' ichi Fujimoto and Tetsuya Yoshinaga
  • 学会等名: Proc. of the 2012 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing
  • 発表場所: マリオットホテル(アメリカ合衆国ホノルル)
  • 年月日: 2012-03-04
• [学会発表] Extended Continuous-Time Image Reconstruction for Computed Tomography (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Yoshinaga
  • 学会等名: European Congress of Radiology
  • 発表場所: オーストリア国際会議場(ウィーン)
  • 年月日: 2012-03-02
• [学会発表] Extended Continuous-Time Image Reconstruction for Computed Tomography (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuusaku Yamaguchi, Ken' ichi Fujimoto and Tetsuya Yoshinaga
  • 学会等名: EPOS in European Congress of Radiology2012
  • 発表場所: オーストリア国際会議場(オーストリア共和国ウィーン)
  • 年月日: 2012-03-01
• [学会発表] 続CT画像再構成法の拡張による効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山口雄作, 藤本憲市, 吉永哲哉
  • 学会等名: 中四国放射線医療技術フォーラム2011
  • 発表場所: 米子コンベンションセンター(米子市)
  • 年月日: 2011-11-26
• [学会発表] 先端数理に基づくCT画像再構成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉永哲哉
  • 学会等名: 医用画像情報学会
  • 発表場所: 徳島大学(徳島市)
  • 年月日: 2011-10-22
• [学会発表] 拡張連続法の離散化に基づくCT画像再構成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 立石貴代子, 藤本憲市, 吉永哲哉
  • 学会等名: 第34回日本生体医工学会中国四国支部大会プログラム講演抄録
  • 発表場所: 徳島大学(徳島市)
  • 年月日: 2011-10-22
• [学会発表] 拡張連続法を用いた少数方向投影からのCT画像再構成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山口雄作, 藤本憲市, 吉永哲哉
  • 学会等名: 第34回日本生体医工学会中国四国支部大会プログラム講演抄録
  • 発表場所: 徳島大学(徳島市)
  • 年月日: 2011-10-22
• [学会発表] Numerical Study of Continuous-Time Image Reconstruction for Computed Tomography (2011)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Yoshinaga
  • 学会等名: European Congress of Radiology
  • 発表場所: Wien, Austria
  • 年月日: 2011-03-05
• [学会発表] Numerical Study of Continuous-Time Image Reconstruction for Computed Tomography (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuusaku Yamaguchi, Omar M. Abou Al-Ola, Ken' ichi Fujimoto and Tetsuya Yoshinaga
  • 学会等名: POS in European Congress of Radiology2011
  • 発表場所: オーストリア国際会議場(オーストリア共和国ウィーン)
  • 年月日: 2011-03-04
• [学会発表] Common Lyapunov function for a switched nonlinear dynamical system (2011)
  • 著者名/発表者名: Omar M. Abou Al-Ola, Ken' ichi Fujimoto, Tetsuya Yoshinaga and Kazuyuki Aihara
  • 学会等名: Proc. of the 1st International Symposium on Innovative Mathematical Modelling
  • 発表場所: 東京大学(東京都目黒区)
  • 年月日: 2011-02-28
• [学会発表] Bifurcation analysis for designing dynamic image segmentation system (2011)
  • 著者名/発表者名: Mio Kobayashi
  • 学会等名: 1st International Symposium on Innovative Mathematical Modelling
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-02-28
• [学会発表] Common Lyapunov function for a switched nonlinear dynamical system (2011)
  • 著者名/発表者名: Omar M.Abou Al-Ola
  • 学会等名: 1st International Symposium on Innovative Mathematical Modelling
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-02-28
• [学会発表] 連続CT画像再構成法の性能評価,医用画像情報学会 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山口雄作, 藤本憲市, 吉永哲哉
  • 学会等名: 平成22年度春季(第159回)大会
  • 発表場所: 九州大学(福岡市)
  • 年月日: 2011-02-05
• [学会発表] 連続法を用いたCT画像再構成の特徴 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山口雄作, 藤本憲市, 吉永哲哉
  • 学会等名: 中四国放射線医療技術フォーラム2010
  • 発表場所: 高知市文化プラザ(高知市)
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] 連続法を用いたCT画像再構成の特徴 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山口雄作
  • 学会等名: 中四国放射線医療技術フォーラム2010
  • 発表場所: 高知市
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] 連続法によるCT再構成画像の性質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山口雄作, 藤本憲市, 吉永哲哉
  • 学会等名: 第33回日本生体医工学会中国四国支部大会プログラム講演抄録
  • 発表場所: 岡山大学(岡山市)
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 連続法によるCT再構成画像の性質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山口雄作
  • 学会等名: 第33回日本生体医工学会中国四国支部大会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 連続時間CT画像再構成法の電子回路実装 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤本憲市, 吉永哲哉
  • 学会等名: 第25回生体・生理工学シンポジウム論文集
  • 発表場所: 岡山大学(岡山市)
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] 連続時間CT画像再構成法の電子回路実装 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤本憲市
  • 学会等名: 第25回生体・生理工学シンポジウム
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Stability of a Switched System for Continuous-time Tomographic Image Reconstruction (2010)
  • 著者名/発表者名: Omar M. Abou Al-Ola, Ken' ichi Fujimoto and Tetsuya Yoshinaga
  • 学会等名: Proc. of 2010 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: 国際文化センター(ポーランド共和国クラクフ)
  • 年月日: 2010-09-05
• [学会発表] Stability of a Switched System for Continuous time Tomographic Image Reconstruction (2010)
  • 著者名/発表者名: Omar M.Abou Al-Ola
  • 学会等名: 2010 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: Krakow, Poland
  • 年月日: 2010-09-05
• [学会発表] Extraction of image regions using oscillatory responses in chaotic neuronal network (2010)
  • 著者名/発表者名: Mio Musashi
  • 学会等名: 2010 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: Krakow, Poland
  • 年月日: 2010-09-05
• [学会発表] 微小周期外乱下における二対の安定および不安定なあひる解の形状の酷似について (2010)
  • 著者名/発表者名: 関川宗久
  • 学会等名: 電子情報通信学会非線形問題研究会
  • 発表場所: 鳴門市
  • 年月日: 2010-07-26
• [学会発表] 離散時間ニューロンの3個結合系にみられる振動応答の分岐 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤原政良
  • 学会等名: 電子情報通信学会非線形問題研究会
  • 発表場所: 鳴門市
  • 年月日: 2010-07-26
• [学会発表] 連続CT画像再構成法の離散化に基づく反復法の性質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 上田知佳
  • 学会等名: 電子情報通信学会非線形問題研究会
  • 発表場所: 鳴門市
  • 年月日: 2010-07-26
• [学会発表] Iterative method based on a discretization of continuous-time image reconstruction for computed tomography (2010)
  • 著者名/発表者名: Chika Ueda, Omar M. Abou Al-Ola, Ken' ichi Fujimoto and Tetsuya Yoshinaga
  • 学会等名: Proc. of the 2010 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing
  • 発表場所: マリオットホテル(アメリカ合衆国ホノルル)
  • 年月日: 2010-03-03
• [学会発表] Properties of a switched system for continuous-time tomographic image reconstruction (2010)
  • 著者名/発表者名: Omar M. Abou Al-Ola, Ken' ichi Fujimoto and Tetsuya Yoshinaga
  • 学会等名: Proc. of the 2010 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing
  • 発表場所: マリオットホテル(アメリカ合衆国ホノルル)
  • 年月日: 2010-03-03
• [学会発表] Iterative method based on a discretization of continuous-time image reconstruction for computed tomography (2010)
  • 著者名/発表者名: Chika Ueda
  • 学会等名: 2010 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2010-03-03
• [学会発表] Properties of a switched system for continuous-time tomographic image reconstruction (2010)
  • 著者名/発表者名: Omar M.Abou Al-Ola
  • 学会等名: 2010 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2010-03-03
• [学会発表] Analysis of four-phase oscillatory periodic points for discrete-time dynamic image segmentation (2010)
  • 著者名/発表者名: Mio Musashi
  • 学会等名: 2010 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2010-03-03
• [学会発表] Dynamic image segmentation system with multi-scaling system for gray scale image (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Fujimoto
  • 学会等名: Third International Conference on Bio-inspired Systems and Signal Processing
  • 発表場所: Valencia, Spain
  • 年月日: 2010-01-20
• [学会発表] 連続CT画像再構成法の離散化に基づく逐次法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 上田知佳, 藤本憲市, 吉永哲哉
  • 学会等名: 第32回日本生体医工学会中国四国支部大会プログラム講演抄録
  • 発表場所: 広島国際大学(広島市)
  • 年月日: 2009-11-28
• [学会発表] 連続CT画像再構成法の離散化に基づく逐次法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 上田知佳
  • 学会等名: 日本生体医工学会中国四国支部大会
  • 発表場所: 広島市
  • 年月日: 2009-11-28
• [学会発表] Dynamics of Continuous-Time Image Reconstruction System for Computed Tomography (2009)
  • 著者名/発表者名: Omar M. Abou Al-Ola, Ken' ichi Fujimoto and Tetsuya Yoshinaga
  • 学会等名: Proc. of 2009 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: シャトレーゼガトーキングダムサッポロホテル(札幌市)
  • 年月日: 2009-10-18
• [学会発表] Dynamics of Continuous-Time Image Reconstruction System for Computed Tomography (2009)
  • 著者名/発表者名: Omar M.Abou Al-Ola
  • 学会等名: 2009 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2009-10-18
• [学会発表] Dynamic Image Segmentation System for Ultrasonic B-Mode Image Based on its Multi-Scaled Feature Maps (2009)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Fujimoto
  • 学会等名: 2009 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2009-10-18
• [学会発表] カオス・ニューロン結合系のFPGA実装に関する試み (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤本憲市
  • 学会等名: 電気関係学会四国支部連合大会
  • 発表場所: 松山市
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] Property of Equilibrium Existed in Continuous-Time Image Reconstruction System With Subsets for Medical Tomographic Image (2009)
  • 著者名/発表者名: Omar M. Abou Al-Ola, Ken' ichi Fujimoto and Tetsuya Yoshinaga
  • 学会等名: Proc. of the Electronics, Information and Systems Conference Electronics, Information and Systems Society, I. E. E. of Japan
  • 発表場所: 徳島大学(徳島市)
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] 電子回路を用いた連続CT画像再構成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤本憲市, アボウアルオラM.オマル, 吉永哲哉
  • 学会等名: 平成21年電気学会電子・情報・システム部門大会講演論文集
  • 発表場所: 徳島大学(徳島市)
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] Property of Equilibrium Existed in Continuous-Time Image Reconstruction System With Subsets for Medical Tomographic Image (2009)
  • 著者名/発表者名: Omar M.Abou Al-Ola
  • 学会等名: 平成21年電気学会電子・情報・システム部門大会
  • 発表場所: 徳島市
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] 電子回路を用いた連続CT画像再構成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉永哲哉
  • 学会等名: 平成21年電気学会電子・情報・システム部門大会
  • 発表場所: 徳島市
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] 離散時間カオス・ニューラルネットワークにみられる振動応答の引力圏 (2009)
  • 著者名/発表者名: 武藏美緒
  • 学会等名: 平成21年電気学会電子・情報・システム部門大会
  • 発表場所: 徳島市
  • 年月日: 2009-09-03
• [図書] Continuous-Time Image Reconstruction for Computed Tomography in Computed Tomography : New Research(J. H. Park Ed. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken' ichi Fujimoto and Tetsuya Yoshinaga
  • 出版者: Nova Science Publishers
• [図書] Discrete Time Systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Fujimoto
  • 総ページ数: 20
  • 出版者: InTech
• [図書] Discrete-Time Dynamic Image-Segmentation System In'Discrete Time Systems' (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Fujimoto
  • 総ページ数: 20
  • 出版者: InTech
• [備考]
  • URL: http://weblog.medsci.tokushima-u.ac.jp/miee/
• [産業財産権] CT装置, CT装置における画像再構成方法,及び電子回路部品 (2008)
  • 発明者名: 吉永哲哉,藤本憲市
  • 権利者名: 徳島大学
  • 産業財産権番号: 2008-317758
  • 出願年月日: 2008-12-13