医用画像の物理的定量解析を実現するフォトンカウンティングイメージング検出器の開発

用于医学图像物理定量分析的光子计数成像探测器的研制

• 批准号: 20J13738
• 负责人: 紀本 夏実
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13738/
• 关键词: フォトンカウンティング; 実効原子番号

本研究の目的は，医療の一般Ｘ線撮影（レントゲン撮影）において，被写体の実効原子番号や密度などの物理学的な情報を反映した定量化画像を生成する検出器を開発することである．物理学的な情報を解析するためには，画像形成に寄与するＸ線光子一つ一つのエネルギー情報が必要である．本研究では，エネルギー弁別能を持つフォトンカウンティング型検出器に着目し，複数のエネルギー帯域における被写体を透過したＸ線の減弱量の違いに対して独自に開発した物質同定アルゴリズムを適用することで，被写体の情報を導出することを試みた．高精度な物質同定を達成するためには，Ｘ線のエネルギー情報を乱す要因である被写体固有のビームハードニング効果や検出器内の放射線物理現象に起因する応答特性の影響を補正する必要がある．これらの影響を定量的に見積り，被写体に応じて正しい補正を選択できるようにデータベースを構築し，二次元画像の生成に向けた高速演算可能なアルゴリズムへ拡張した．解析アルゴリズムの検証のために，実効原子番号が既知であるサンプルを測定し，厚みに寄らず実効原子番号画像を正しく生成できることが分かった．画像の生成の過程において，実効原子番号画像だけでなく，従来のＸ線画像も同時に生成できるようにシステムを設計した．実効原子番号画像の生成に伴う過剰なＸ線被ばくを最小化し，臨床応用が円滑に進むように研究をデザインした．従来Ｘ線画像による定性的な診断に，新しい定量的な診断価値を付加することで，飛躍的に診断能が向上することが期待できる．

The purpose of this study is to develop detectors for the generation of quantitative images by reflecting physical information about the atomic number and density of the subject in general medical X-ray imaging. Physics information analysis, image formation and X-ray photons a In this study, we try to derive the information of the written object from the X-ray attenuation of the written object in the plural range. High precision material identity is achieved by correcting the influence of X-ray radiation information on the response characteristics due to the inherent radiation phenomenon in the detector. The influence of these factors on the quality of the image is reflected in the product. The analysis of the atomic number. The process of image generation is very complicated, and the atomic number image is very complicated, and the X-ray image is very complicated. To minimize the X-ray exposure of atomic images, clinical applications, and research. X-ray imaging in the future qualitative diagnosis, new quantitative diagnosis, value increase, rapid diagnosis can be expected.

项目成果

A Novel Algorithm for Material Identification Based on a Photon Counting Technique -Toward the Development of a Quantitative Plain X-ray Diagnosis Using an Effective Atomic Number Image-

基于光子计数技术的材料识别新算法 -利用有效原子序数图像开发定量平面 X 射线诊断 -

• 发表时间: 2020
• 作者: Natsumi Kimoto;Hiroaki Hayashi;Takumi Asakawa;Takashi Asahara;Akitoshi Katsumata;Shuichiro Yamamoto;Masahiro Okada
• 通讯作者: Masahiro Okada

Photon Counting Detectors for X-ray Imaging

用于 X 射线成像的光子计数探测器

• 发表时间: 2021
• 作者: Hiroaki Hayashi;Natsumi Kimoto;Takashi Asahara;Takumi Asakawa;Cheonghae Lee;Akitoshi Katsumata
• 通讯作者: Akitoshi Katsumata

Effective atomic number image determination with an energy-resolving photon-counting detector using polychromatic X-ray attenuation by correcting for the beam hardening effect and detector response

• DOI: 10.1016/j.apradiso.2021.109617
• 发表时间: 2021-02-13
• 期刊: APPLIED RADIATION AND ISOTOPES
• 影响因子: 1.6
• 作者: Kimoto, Natsumi;Hayashi, Hiroaki;Okada, Masahiro
• 通讯作者: Okada, Masahiro