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X線CTのための人体数値ファントムの作成

  • 医学部/医学系研究科
  • 医療技術学専攻
  • 医用量子科学講座

教授 池田 充[いけだ みつる]

http://radtech.met.nagoya-u.ac.jp/medicalimage/

シーズの概要

実際のX線CT撮影装置による人体の再構成画像を、(エネルギ別)X線減弱係数から構成される数値ファントムから、相当する仮想的なX線CT撮影装置を使用して正確に再構成画像シミュレーションする技術を確立する。この確立した技術を使用して、標準的な正常人体に相当する(エネルギ別)X線減弱係数から構成される数値ファントムを、マクロ解剖学的知識を使用して試行錯誤的に作成し、かつ、同数値ファントムからのシミュレーションによるX線CT画像の正確な再現を試みる。次いで、疾患に相当する同様な数値ファントムを、マクロ病理学的知識を使用して試行錯誤的に作成し、疾患のX線CT画像のシミュレーションによる再現を試みる。ここで、正常人体や疾患モデルに対応する数値ファントムの作成は、ボクセルの大きさを肉眼レベルの解剖やマクロ病理に相当するものから開始して、次第に微小なものにしていく。このような過程を通じて、疾患のCT画像に関する、従来のCT画像と病理画像との対比に基づく手法では不明であった新しい知見を得るとともに、X線CT画像における信号と雑音の関係について新しい知見を得て、X線CT撮影時における合理的な被ばく線量低減を図るものである。

この研究の新規性・独創性

本研究によって作成を目指す、標準正常人体や疾患モデルに対応する(エネルギ別)X線減弱係数から構成される数値ファントムはこれまでにはないものであり、同ファントムから仮想的なX線CT撮影装置を使用したシミュレーションによる正常を含む人体の正確な再構成画像の作成ははじめての試みである。(エネルギ別)X線減弱係数から構成される数値ファントムの作成とそれを使用した正確なX線CT画像のシミュレーションが可能になれば、1) X線CT診断学の進歩、2) X線CT画像からのコンピュータ画像診断支援システム開発への寄与、3) X線CT画像における信号と雑音の関係の解明に対する寄与、4) モンテカルロシミュレーションによるX線CT撮影時における被ばく線量の正確な評価、5) X線CT撮影時における雑音を考慮した合理的な被ばく線量の低減等に多いに寄与することが期待される。

産学連携を目指した応用研究

本研究は、商用のX線CT撮影装置を製作している医療機器メーカーとの協力が必要であり、商用機からのサイノグラムデータの提供を希望する。ここで、商用機に相当する仮想的なX線CT撮影装置を使用したシミュレーションによるCT画像再構成のための再構成関数については、一般的なものを使用する。本研究の成果を応用することによって、1) 合理的かつ効率的な被ばく線量の低減方法の開発、2) dual energy imagingの適応、3)有効な雑音低減方法の開発等が期待される。さらに、本研究の発展として、MR Imaging用の数値ファントムの作成への応用も可能である。

一言アピール

本研究で作成を目指す、シミュレーションによって商用機によるX線CT画像の正確な再現ができる標準正常人体や疾患モデルに対応する(エネルギ別)X線減弱係数から構成される数値ファントムは、基礎技術から臨床応用まで幅広く使用できる極めて有用性の高いものである。

キーワード

数値ファントム、被ばく線量、CT画像シミュレーション、雑音評価、雑音低減

保有技術

  • 仮想的X線撮影装置による数値ファントムからのサイノグラムの作成シミュレーション
  • 仮想的X線撮影装置によるサイノグラムからのX線CT画像の作成シミュレーション

主な論文

  • 画像診断のためのROC解析概論, 現代図書, 池田充, 2005年
  • A new evaluation method for image noise reduction and usefulness of the spatially adaptive wavelet thresholding method for CT images, Australasian Physical and Engineering Sciences in Medicine, 35: 475-483, 2012.