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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Development of ultra-high-resolution 3D fluorescent CT using x-ray tube for imaging molecular function and morphology simultaneously

Research Project

Project/Area Number 17H04116
Research InstitutionHirosaki University

Principal Investigator

銭谷 勉  弘前大学, 理工学研究科, 教授 (50443487)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 渡部 浩司  東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (40280820)
越野 一博  北海道情報大学, 経営情報学部, 准教授 (90393206)
樋口 隆弘  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (30739850)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords蛍光CT / 管球X線 / 小動物 / 画像再構成 / 画像解析 / 生体機能 / 散乱線 / トータルバリエーション
Outline of Annual Research Achievements

これまで我々は放射性同位元素を使用せずにPETやSPECTといった核医学診断装置と同様の生体機能画像を得ることができる画像診断装置として、X線で励起した特定物質からの蛍光を利用する蛍光CTシステムを開発してきた。そのX線源として放射光実験施設の放射光を利用してきた。本研究では、X線源を管球X線に代えた実用的な蛍光CTシステムを開発し、生体機能と形態の超高解像度3次元画像を同時に得ることを目的とする。
・前年度までの研究で、励起X線として管球X線を用いた蛍光CTシステムでは、放射光を用いた場合に比べて、散乱線の影響が大きいため画質が低下することを確認した。本年度は、管球X線を用いた場合でも散乱線補正を精度良く行うことができれば、放射光を用いた蛍光CTシステムと同程度の画質が得られることがシミュレーションによって確認できた。本研究では、モンテカルロベースの散乱線補正手法を用いた。
・再構成画像の画質改善として、圧縮センシングの手法の1つであるトータルバリエーションを用いた画像再構成法を検討した。その結果、少数方向からの投影データの画像再構成に有効であることが確認でき、蛍光CTの画質改善に貢献することが示唆された。
・蛍光CTシステムでの小動物撮像の可能性を検討するため、マウス脳血流モデルとしてヨウ素化合物を投与した生体サンプルを作成し、動物実験環境を整備した。
・画像解析ソフトウェアに血流定量機能を搭載し、機能拡張することができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

管球X線を用いることによる画質低下の影響は散乱線補正によって克服できることを確認できた。画像再構成アルゴリズムや画像解析ソフトウェアの開発も順調に進んでいる。ただし、装置の試作にはもう少し時間を要する。

Strategy for Future Research Activity

画像再構成ソフトウェアや画像解析ソフトウェアは先行して開発しており、試作機が準備でき次第性能評価実験が実施できるように、ファントム実験や動物実験の準備を併行して行う。SPECTや放射光蛍光CTを用いた実験も行い、比較評価を行う。

  • Research Products

    (10 results)

All 2020 2019

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Effect of total variation regularization in bone SPECT reconstruction from a small number of projections2020

    • Author(s)
      M. Kanazawa, T, Sasaya, S. Hosokawa, H. Watabe, T. Yuasa, Y. Takahashi, T. Zeniya
    • Journal Title

      2019 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1109/NSS/MIC42101.2019.9059901

  • [Journal Article] Imaging experiment of multi-pinhole based X-ray fluorescence computed tomography using rat head phantoms2019

    • Author(s)
      T. Sasaya, T. Oouchi, T. Yuasa, S. J. Seo, J. G. Jeon, J. K. Kim, N. Sunaguchi, K. Hyodo, T. Zeniya
    • Journal Title

      Proceedings of 2019 27th European Signal Processing Conference (EUSIPCO)

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.23919/EUSIPCO.2019.8903048

    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 管球X線を用いた蛍光CTのシミュレーションによる基礎検討2019

    • Author(s)
      高岡 翼,笹谷典太,砂口尚輝,越野一博,渡部浩司,兵藤一行,湯浅哲也,銭谷 勉
    • Journal Title

      令和元年度第6回情報処理学会東北支部研究会(弘前大学)資料

      Volume: 2019-6 Pages: 1-6

  • [Journal Article] EM-TVアルゴリズムを用いた少数投影での骨SPECT画像再構成の検討2019

    • Author(s)
      金澤道和,笹谷典太,細川翔太,渡部浩司,湯浅哲也,高橋康幸,銭谷 勉
    • Journal Title

      第38回日本医用画像工学会予稿集

      Volume: - Pages: 352-359

  • [Presentation] 管球X線を用いた蛍光CTのシミュレーションによる基礎検討2020

    • Author(s)
      高岡 翼,笹谷典太,砂口尚輝,越野一博,渡部浩司,兵藤一行,湯浅哲也,銭谷 勉
    • Organizer
      令和元年度第6回情報処理学会東北支部研究会
  • [Presentation] Effect of total variation regularization in bone SPECT reconstruction from a small number of projections2019

    • Author(s)
      M. Kanazawa, T. Sasaya, S. Hosokawa, H. Watabe, T. Yuasa, Y. Takahashi, T. Zeniya
    • Organizer
      2019 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Imaging experiment of multi-pinhole based X-ray fluorescence computed tomography2019

    • Author(s)
      T. Sasaya, T. Oouchi, T. Yuasa, S. J. Seo, J. G. Jeon, J. K. Kim, N. Sunaguchi, K. Hyodo, T. Zeniya
    • Organizer
      2019 27th European Signal Processing Conference (EUSIPCO 2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Total Variationを用いた画像再構成による少数投影骨SPECTの検討2019

    • Author(s)
      金澤道和,笹谷典太,細川翔太,渡部浩司,湯浅哲也,高橋康幸,銭谷 勉
    • Organizer
      第59回日本核医学会学術総会
  • [Presentation] Image reconstruction using total variation for bone SPECT with a small number of projections2019

    • Author(s)
      M. Kanazawa, T. Sasaya, S. Hosokawa, H. Watabe, T. Yuasa, Y. Takahashi, T. Zeniya
    • Organizer
      2019年度電気関係学会東北支部連合大会
  • [Presentation] EM-TVアルゴリズムを用いた少数投影での骨SPECT画像再構成の検討2019

    • Author(s)
      金澤道和,笹谷典太,細川翔太,渡部浩司,湯浅哲也,高橋康幸,銭谷 勉
    • Organizer
      第38回日本医用画像工学会大会

URL: 

Published: 2021-01-27  

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