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2015 年度 実施状況報告書

逐次近似的再構成法によるX線CT画像の三次元的画質実態解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K09883
研究機関東北大学

研究代表者

森 一生  東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 大学院非常勤講師 (90375171)

研究分担者 町田 好男  東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30507083)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードエックス線・CT
研究実績の概要

本研究の目的は次の通りである: X線CTにおいて、新たな画像再構成法として逐次近似的再構成法の採用が大きなトレンドである。低被曝線量で高画質を達成するとされており、大量の肯定的評価報告がある。しかし、逐次近似的再構成法の画像は非線形性が強く、通例の画質測定では臨床実態と異なる結果しか得られない。この点において、近年はタスクベースド評価という考え方で臨床実態に近い条件での物理評価が台頭している。しかし我々はこのタスクベースドの考え方にも大きな誤りがあり、過大評価を生むと考えている。逐次近似的再構成にはそれ自身の問題点もあることを考えると、誤解のままに移行が進んでいるのであり、是正が必要である。本研究では、脱タスクベースドの考え方で非線形CT画像の画質の定量的評価法を確立し、多種の逐次近似的再構成法のエフィカシーについて確定的結論を得る。
上記目的に鑑み、計画の最初の課題は、雑音指標としてNPS(Noise Power Spectrum)、解像力指標としては超低CNR(Contrast-to-Noise Ratio)におけるMTF(Modulation Transfer Function)およびSSP(Slice Sensitivity Profile)、これらの正確な計測法の確立である。これらについては初年度で概ね達成しつつある。それぞれについて、これまでの成果は別表のように原著論文3件、総説等3件、学会発表6件、講演3件という形で公表されており、今後もいくつかの学会発表と論文化を予定している。
二年度以降においてこれら成果を発表するとともに、これらを元に、三次元的に統合された画質指標の定量化と、多様な逐次近似的再構成法についての実測を行う。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本年度は逐次近似的再構成法の画像の画質を三次元的に統合した形で定量化するための道具立てを完備するのが目標であった。これは概ね目標に近い達成度である。すなわち、
1. 超低CNRでのMTF計測手法の再確認と選択。テスト被写体としては点(PSF)、線(LSF)、直線エッジ、円形エッジのどれが適切であるか。この結論として従来は不適とされていた点(PSF)が最善と判断した。そして改良型手法で前人未踏の性能を得た。なお、他の研究者達は円形エッジを用いているが、これは超低CNRにおいて信頼できない(おそらく最悪)と結論した。予定以上と云える。
2. 超低CNRでのSSP計測法の精度とロバスト性の確認。これにはやや遅れがある。CTの機種により充分な結果を得たり得なかったりで、ロバスト性に不安があった。テスト被写体の改良をしたので、最後の確認中である。
3. NPS計測法の理論と手法改善。二次元面内のNPSと合わせ体軸方向も同時に正確に測定出来る三次元フーリエ変換法を予定通り確立した。実機特有のアーチファクトによる影響を回避する手法を得る事も目標であったが、多くの場合差分で足りることを確認した。予定通りである。
4. 二次元アキシャル面のNPSとMTF、およびSSPとz方向NPS、これら4者の総合による定量的画質指標を開発し、一部の逐次近似的再構成法に適用してコンベンショナル画像再構成法に対する本質的利益の有無について具体的に云えるのか見ることが、本年度のゴールであった。しかし上記1,2,3の研究に時間を要し、本件は理論検討までは済ませたものの、実機データを得るまでに至っていない。すなわち遅れている。

今後の研究の推進方策

まず、初年度の研究成果である超低CNRでのMTFとSSPの測定法に関する論文化を行うことが必要である。学会発表は既に行っているが、国内外の研究者達に知らしめて参考にしてもらうためには論文でなければ役に立たないからである。論文化に手を取られて全体の進捗は一時期スローダウンするかも知れないがやむを得ない。
そして、「二次元アキシャル面のNPSとMTF、およびSSPとz方向NPS、これら4者の総合による定量的画質指標を開発し、一部の逐次近似的再構成法に適用してコンベンショナル画像再構成法に対して本質的利益があるのか明らかにする」という目標は是非とも第二年度に達成したいと考える。
それに続いて、逐次近似的再構成には「逐次近似応用法」と「真正な逐次近似法」の二つの流れがあるが、そのどちらについてもそれぞれに代表的なものについて、総合的定量画質指標を得たい。

次年度使用額が生じた理由

学会出張費が予定よりも多額を要した一方、実験ツールは手作りする等で極力物品費を減らした。節約の結果、若干の額(84637円)を残した。

次年度使用額の使用計画

我々の研究において、今後はあまり物品費は発生しない。物的資材については必要なものは概ね揃えたし、実験用品も基本的に手作りとしているからである。今後は旅費が主な出費となる。データ採取のための出張、あるいは関連する研究者達との情報情報交換や我々の得た技術や知見を発表するための学会参加である。
具体的には次のように出費計画をしている。
実験用資材として若干。CT実機のデータ採取のための出張が2人×5回。今年度の成果発表のために国内学会3人×3回、海外学会2人×1回。データ採取にあたり協力者への謝金等に若干。3件前後の論文化費用に若干。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Aliased noise in X-ray CT images and band-limiting processing as a preventive measure.2015

    • 著者名/発表者名
      Sato K, Shidahara M, Goto M, Yanagawa I, Homma N, Mori I.
    • 雑誌名

      Radiol Phys Technol.

      巻: 8 ページ: 178-192

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] プロペラMR画像の1次元NPS計測2015

    • 著者名/発表者名
      一関雄輝,宮本宏太,齋藤俊輝,森一生,町田好男
    • 雑誌名

      医用画像工学会誌

      巻: 33 ページ: 217-222

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noise Power Spectrum in PROPELLER MR Imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ichinoseki, Tatsuo Nagasaka, Kota Miyamoto, Hajime Tamura, Issei Mori, Yoshio Machida
    • 雑誌名

      Magn Reson Med Sci

      巻: 14 ページ: 235-242

    • DOI

      10.2463/mrms.2014-0071

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 新しい逐次近似再構成法における体軸方向解像力の検討2015

    • 著者名/発表者名
      後藤光範,田浦将明,富永千晶, 森一生
    • 雑誌名

      Proceedings of JSCT

      巻: 3 ページ: 72-75

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 円形エッジ法によるMTF計測:低コントラスト条件での回転中心近傍配置の問題について2015

    • 著者名/発表者名
      富永千晶,安海弘樹,後藤光範,田浦将明,本間経康,森一生
    • 雑誌名

      Proceedings of JSCT

      巻: 3 ページ: 64-66

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CTにおける画質の物理指標について2015

    • 著者名/発表者名
      森一生
    • 雑誌名

      インナービジョン

      巻: 30 ページ: 2-4

  • [学会発表] A Method to Measure Slice Sensitivity Profile of Recent Non-linear CT Images at Low Contrast-to-Noise2015

    • 著者名/発表者名
      M. Goto, C. Tominaga, M. Taura, H. Azumi1, N. Homma, I. Mori
    • 学会等名
      Radiological Society of North America, 101st Scientific Assembly and Annual Meeting
    • 発表場所
      米国、シカゴ
    • 年月日
      2015-11-29 – 2015-12-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of z-directional noise power spectrum for CT images2015

    • 著者名/発表者名
      M. Goto, C. Tominaga, M. Taura, H. Azumi, N. Homma, I. Mori
    • 学会等名
      Radiological Society of North America, 101st Scientific Assembly and Annual Meeting
    • 発表場所
      米国、シカゴ
    • 年月日
      2015-11-29 – 2015-12-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Longitudinal resolution of CT images reconstructed by IR-type methods2015

    • 著者名/発表者名
      M. Goto, M. Taura, C. Tominaga, H. Azumi, N. Homma, I. Mori
    • 学会等名
      Radiological Society of North America, 101st Scientific Assembly and Annual Meeting
    • 発表場所
      米国、シカゴ
    • 年月日
      2015-11-29 – 2015-12-04
    • 国際学会
  • [学会発表] 近年の 逐次近似的再構成法による CT 画像と評価2015

    • 著者名/発表者名
      森 一生
    • 学会等名
      第110回日本医学物理学会学術大会
    • 発表場所
      札幌 北海道大学医学部学友会館フラテ
    • 年月日
      2015-09-20 – 2015-09-20
    • 招待講演
  • [学会発表] MRIにおける1次元NPSの実用化に向けた計測精度の検討2015

    • 著者名/発表者名
      一関雄輝、宮本宏太、永坂竜男、森一生、町田好男
    • 学会等名
      第43回日本磁気共鳴医学会大会
    • 発表場所
      東京 東京ドームホテル
    • 年月日
      2015-09-10 – 2015-09-12
  • [学会発表] CTにおける 画質の物理指標について2015

    • 著者名/発表者名
      森 一生
    • 学会等名
      第19回CTサミット
    • 発表場所
      東京 日本教育会館一ツ橋ホール
    • 年月日
      2015-07-25 – 2015-07-25
    • 招待講演
  • [学会発表] 新しい逐次近似再構成法における体軸方向解像力の検討2015

    • 著者名/発表者名
      後藤光範,田浦将明,富永千晶,森一生
    • 学会等名
      日本CT技術学会 第3回学術大会
    • 発表場所
      東京 北里大学白金キャンパス コンベンションホール
    • 年月日
      2015-06-27 – 2015-06-27
  • [学会発表] 円形エッジ法によるMTF計測 -低コントラスト条件での回転中心近傍配置の問題について-2015

    • 著者名/発表者名
      富永千晶,安海弘樹,後藤光範,田浦将明,本間経康,森一生
    • 学会等名
      日本CT技術学会 第3回学術大会
    • 発表場所
      東京 北里大学白金キャンパス コンベンションホール
    • 年月日
      2015-06-27 – 2015-06-27
  • [学会発表] 現代的なX線CTの先駈けとその開発2015

    • 著者名/発表者名
      森 一生
    • 学会等名
      日本歯科放射線学会 第56回学術大会
    • 発表場所
      仙台 戦災復興記念館
    • 年月日
      2015-06-05 – 2015-06-07
    • 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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