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2016 年度 実績報告書

モンテカルロ法により散乱線の情報を利用するX線スペクトラルCT

研究課題

研究課題/領域番号 25350536
研究機関愛知県立大学

研究代表者

戸田 尚宏  愛知県立大学, 情報科学部, 教授 (00227597)

研究分担者 小山 修司  名古屋大学, 脳とこころの研究センター, 准教授 (20242878)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワードX線CT / 散乱線利用 / 減弱係数 / 推定量の分散 / 有効推定量 / フィッシャー情報行列
研究実績の概要

一昨年度、再構成誤差が減少する条件を明確化するために、撮像対象を均質な細シリンダとして、これにペンシルビームX線を長軸方向の一端から射入し、他端で直接線を検出する体系を考案した。この直接線検出器には、殆ど散乱線が混入しないため、従来の考え方に基づけば、減弱係数の推定精度限界の理想的な状況と言える。しかし、細シリンダの周囲からは散乱線が放射しており、その計測を付加的に行う事で、入射光子数を増加させなくても、この理想的な状況よりも、精度を上げられるのか、という点に関しては、被曝の減少という直接的な利点が生まれる可能性があるにも関わらず、本研究に至るまで議論がなされなかった。
昨年度はこの細シリンダ体系に対する理論解析を行うため、T字路型の確率モデルを定式化した。さらに、複数個(k個)の散乱線検出器を持つ体系を表現するために、T字路モデルを1つのセグメントとして、これをk個縦続接続したk連T字路モデルを構築した。T字路モデルにおいては、有限個の射入光子に対して、直進と散乱の分岐確率を減弱係数で表し、二項分布による確率関数と、有効推定量の分散、即ちクラーメルの下界を用いて精度を解析的に導出した。その結果、散乱線検出器の個数(k)の増大と共に、精度は単調に向上していく事が明らかになった。
昨年度構築したT字路モデルではこの光電吸収の効果を無視していたが、光電吸収のある場合でも、散乱線を計測する事の効果は望まれるものの、不明のままであった。そこで本年度は、1つのセグメントでの光子の相互作用として、光電吸収の効果も取り入れ、T字路モデルを拡張したπ字路モデルを定式化し、フィッシャー情報行列を用いて理論解析を行った。その結果、光電吸収のある場合でも、散乱線を測定する事の効果があり、散乱線検出器数の増加とともに単調に精度が向上する事が示された。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Pin-photodiode array for the measurement of fan-beam energy and air kerma distributions of X-ray CT scanners2016

    • 著者名/発表者名
      Tomonobu Haba, Shuji Koyama, Takahiko Aoyama, Yutaka Kinomura, Yoshihiro Ida, Masanao Kobayashi, Hiroshi Kameyama, Yoshinori Tsutsumi
    • 雑誌名

      Physica Medica

      巻: 32 ページ: 906-913

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Influence of 320-detector-row volume scanning and AAPM report 111 CT dosimetry metrics on size-specific dose estimate: a Monte Carlo study2016

    • 著者名/発表者名
      Tomonobu Haba, Shuji Koyama, Yutaka Kinomura, Yoshihiro Ida, Masanao Kobayashi
    • 雑誌名

      Australasian Physical & Engineering Sciences in Medicine

      巻: 39(3) ページ: 13-25

    • 査読あり
  • [学会発表] 散乱X線を用いる新たなモダリティに向けて2017

    • 著者名/発表者名
      戸田尚宏
    • 学会等名
      日本放射線技術学会第73回総会学術大会,シンポジウム2「医用工学と放射線技術科学との融合:期待される新技術」
    • 発表場所
      パシフィコ横浜会議センター(横浜市)
    • 年月日
      2017-04-14 – 2017-04-14
    • 招待講演
  • [学会発表] X線CTにおける散乱線利用の理論的考察-光電吸収の導入-2017

    • 著者名/発表者名
      中神徹也,戸田尚宏,山崎陽一,吉岡博貴,小山修司
    • 学会等名
      電子情報通信学会信学技報,IEICE-MBE2016-97,pp.75-78
    • 発表場所
      機械振興会館(東京都)
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-14
  • [学会発表] 散乱線測定測定を用いたX線CTの再構成精度2016

    • 著者名/発表者名
      長江大地,中神徹也,戸田尚宏
    • 学会等名
      第14回情報学ワークショップ2016,B-01X
    • 発表場所
      愛知県立大学(長久手市)
    • 年月日
      2016-11-27 – 2016-11-27
  • [学会発表] 散乱線コリメーションを用いたX線CT2016

    • 著者名/発表者名
      広羽健太,戸田尚宏,中神徹也
    • 学会等名
      第14回情報学ワークショップ2016,B-08X
    • 発表場所
      愛知県立大学(長久手市)
    • 年月日
      2016-11-27 – 2016-11-27
  • [学会発表] コリメートされた散乱線を利用するX線CT2016

    • 著者名/発表者名
      広羽健太,中神徹也,戸田尚宏
    • 学会等名
      平成28年度 日本生体医工学会東海支部学術集会プログラム抄録集,p.19(演題6 )
    • 発表場所
      スズケン本社(名古屋市)
    • 年月日
      2016-10-22 – 2016-10-22
  • [学会発表] 散乱線測定の導入によるX 線CT の再構成精度2016

    • 著者名/発表者名
      長江大地,中神徹也,戸田尚宏
    • 学会等名
      平成28年度日本生体医工学会東海支部学術集会プログラム抄録集,p.20(演題7)
    • 発表場所
      スズケン本社(名古屋市)
    • 年月日
      2016-10-22 – 2016-10-22
  • [学会発表] 散乱X線を考慮したX線CT2016

    • 著者名/発表者名
      長江大地,中神徹也,戸田尚宏
    • 学会等名
      平成28年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会,論文番号D4-1
    • 発表場所
      豊田工業高等専門学校(豊田市)
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-13
  • [学会発表] 散乱線のコリメーションによるX線CT再構成2016

    • 著者名/発表者名
      広羽健太,中神徹也,戸田尚宏
    • 学会等名
      平成28年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会,論文番号D4-2
    • 発表場所
      豊田工業高等専門学校(豊田市)
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-13

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公開日: 2018-01-16  

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