ベイズ統計的手法による放射線逆問題解法の研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08878064
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 岩崎 信 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10005465)
• キーワード: 逆問題解法 / 逐次ベイズ推定法 / スペクトル解析 / CT / ベイズ逆投影法 / PET / 事後確率集積法 / 散乱補正

研究概要

1.代表者が考案した逐次ベイズ統計的推論手法をPIXE実験でのX線スペクトルデータに適用し、試料中の含有元素濃度値を通常のPIXE実験の収集レートに匹敵する速度で示せた。
2.透過型CTについて「ベイズ逆投影」画像再構成法を引き続き実施した。初年度のものに比べより複雑なファントムに対して(最大ピクセル数64x64)減弱係数画像再構成が高速でできることを確認した。また定量性が良好でありア-ティファクトが少ないことを確認した。プラズマ装置ではプラズマプロファイル測定の為にCT技術が用いらるが、東北大へリアック装置での設計検討のためベイズ逆投影の適用を試み、少数投影データからの再構成の特徴が機能する可能性が指摘できた。
医療用PET(陽電子消滅型CT)については、ベイズ推定法を基本とした同時計数イベント毎処理形式の「事後確率集積」画像再構成法を提案した。従来よりPET問題で重要な懸案であった散乱補正に関して考察し、ベイズ推定の尤度評価に散乱効果を取り入れることを提案した。その結果、自然な形で散乱効果が評価できることを、水ファントムの模擬解析より示した。
3.「放射線逆問題とその周辺」と題する研究会を、1997年11月13日〜14日に東大工学系研究科システム量子工学専攻にて開催した。参加人数は延べ20数人であった。東京医科歯科大学の田中博教授の特別講演「逆問題の情報論」と8件の一般講演がなされ、活発な討論がなされた。報告論文は要旨集として編集・印刷・配布された。
4.他に、ベイズ推定法をシステムの異常検出や同定に適用した。統計的異常検出ではSPRTが確実性と早期性において代表的なものであるが、簡単なモデル計算の結果、逐次ベイズ推定法がSPRTに匹敵する性能を備えていることが分かった。

研究成果

• [文献書誌] 岩崎信: "ベイズ推定法による放射線逆問題の解法-CT画像再構成問題を中心にして-" 放射線(応用物理学会論文誌). 22(4). 49-61 (1996)
• [文献書誌] S.Iwasaki., et al.: "Towards Intelligent Spectrum Analyzing System for Industry-oriented PIXE" Proceedings of the Fourteenth International Conference on Application of Accelerators in Research and Industry,Nov.6-9,1996,Denton,Texas. AIPConference Proceedings 392. 547-550 (1997)
• [文献書誌] S.Iwasaki, et al.: "A Proposed Algorithm for Adaptive Computer Tomography" Applied Radiation and Isotopes. 48(10-12). 1451-1458 (1997)
• [文献書誌] S.Iwasaki: "A New Approach for Unfolding Problems Based only on the Bayes' Theorem" Proceedings of the Ninth International Symposium on REACTOR DOSIMETRY,September 2-6,1996,Prague,Czech Republic,World Scientific Publishing,Singapore. 245-252 (1997)
• [文献書誌] S.Iwasaki, et al.: "Real-time Analysis of Radiation Spectrum by Iterative Bayesiian Estimation - Application to Elemental Analysis by X-ray Spectra -" RADIATION DETECTORS AND THEIR USES,Proceedings of the 11th Workshop on,Feb.,5-7,1997,KET,Tsukuba,Ibaraki,Japan. KEK Proc.97-8July 1977H/R. 264-274 (1997)