多波長X線画像計測に関するナノメートル電磁波の生体分光および散乱特性の研究

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X線画像診断では、X線透過波強度による画像情報に関するX線分光・散乱特性を明らかにすることにより、詳細な生体情報が得られる。X線画像診断による新しい生理現象の解明方法の確立、および散乱雑音特性の検討により画像診断の精度向上を目的として、これまで殆んど検討されていないX線の生体組織における分光特性、散乱・透過特性の波長依存性、角度分布特性について検討を行った。透過X線より散乱効果をフィルタ分離し、吸収効果の情報を求めるための導波路型グリッドアレイを提案し、その特性を理論的に検討した。1.生体組織の統計電磁界理論およびコンピュータシミュレーションによる検討(宮崎、後藤、高橋)ランダムな生体組織中における、X線ビームの透過、散乱、吸収特性を統計散乱理論で解析した。X線の多重散乱、散乱角度特性を検討し、有限差分時間領域(FDTD)法と、妥当性を比較検討した。さらに、広領域における散乱拡散理論を検討し、FDTD法で解析するための、グリッドコンピュータによる並列計算を示した。2.多波長X線画像の信号、雑音特性の検討(宮崎、黄)生体組織中のX線の多重散乱による軸方向画像信号、散乱雑音特性、側面横方向の散乱特性を明らかにするため、X線多波長の依存性について電磁界統計理論およびコンピュータシミュレーションにより検討した。3.多波長X線分光特性および散乱特性の実験的検討軟X線発生装置およびX線CCDカメラを用いたX線画像計測システムを構築し、骨による透過・散乱波の実験的検討を行い、理論と比較した。4.導波路型空間グリッドフィルタの設計理論および多波長X線画像診断システムの検討(宮崎、後藤、高橋、黄)吸収効果を含む透過波を散乱波と分離し、高精度のX線画像診断を可能とするX線吸収性金属クラッド構成の導波路型グリッド空間フィルタを電磁界の導波路モード理論により、最適設計を求めた。X線画像診断において、受光X線画像の信号処理を向上するため、散乱波の空間フィルタ特性を基礎とした、画像処理システムの改善を検討した。本研究により、生体媒質中のX線の透過散乱特性を用いた、より精度のよいX線画像診断を発展させるために必要な散乱、波長分光特性が示され、生体画像システムの最適設計の基礎が与えられた。