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

点击翻译按钮获取中文摘要

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．