放射光シートビームを用いた蛍光X線CT再構成の基礎的検討

同步辐射片束荧光X射线CT重建的基础研究

基本信息

批准号：
09780789
负责人：
湯浅哲也
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

診断の精度を上げるためには,器官や組織の形態に関する情報のみでなく,その機能情報を取得することが必要である.現在,機能イメージング法として実用化されているものに,SPECT(Single Photon Emission CT)やPET(Psitron Emission Tomography)などがあるが,これらの空間分解能はそれぞれ約8mm,4mmと臓器のサイズに対して必ずしも十分ではない.これに対して,我々が開発を進めている蛍光X線CTは少なくとも1mmの高空間分解能を達成できることを物理ファントムと摘出された生体組織を用いた基礎実験で確認してきた.科研費受領期間中は,より良好な再構成画像を得るための再構成アルゴリズムの開発と再構成に要する計算コストを削減するための高速計算手続きに関する研究に重点をおいた.前者においては,測定過程を厳密に解析したのち,測定方程式を離散化することで代数計算に持ち込み,特異値分解により解を得るというアルゴリズムを導出した.後者については,上で得られた行列計算に現れる重み行列が大規模疎行列であることに着目して,不必要な計算機メモリと演算回数を削減するデータ構造を案出した.これにより,直接代数計算を行う方法の約50倍の速さで計算することが可能となった.さらに,高エネ研で取得された実データに対してこれらの方法を適用してその有効性を確認した.今後は入射ビームを絞ることにより,さらなる高空間分解能(100μm)画像化システムの開発を目指す.

为了提高诊断的准确性，不仅需要获得器官和组织的形态信息，还需要获得其功能信息。目前实用化的功能成像方法之一是SPECT（单光子发射CT）和PET(正电子发射然而，这些空间分辨率分别约为8毫米和4毫米，对于器官的尺寸来说不一定足够。相比之下，我们目前正在开发的荧光X射线CT具有至少1毫米的高分辨率可以实现空间分辨率的物理幻影和孤立的生物体。这一点已经通过使用组织的基础实验得到证实，在获得科学研究资助期间，我们进行了重建算法的开发以获得更好的重建图像以及高速计算程序以减少计算量的研究。前者，经过严格分析测量过程，测量方程为我们推导了一种利用离散化进行代数计算并通过奇异值分解获得解的算法。对于后者，我们重点关注的是上面获得的矩阵计算中出现的权重矩阵是一个大规模的稀疏矩阵。设计了一种数据结构，可以减少不必要的计算机内存和操作数量。计算速度比直接代数计算的方法快约 50 倍。此外，这些方法已应用于高能研究所获得的实际数据，以确认其有效性。未来，我们的目标是开发一种成像系统。通过聚焦入射光束，具有更高的空间分辨率（100 μm）。