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逆解析手法を用いた反射型光CTシステムの開発

利用逆分析法开发反射式光学CT系统

基本信息

批准号：
15700350
负责人：
天谷賢治
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15700350/
关键词：
光CT 逆解析先験情報光拡散方程式医用工学有限要素法近赤外線

项目摘要

本研究では、近赤外光を生体に照射して,生体組織や血液の酸素濃度分布を描き出そうという光CTにおいて生体組織の光学的先験情報を利用した,高精度な反射型光CTアルゴリズムの開発した。本年度は生体内における光伝播解析の精度を向上させること,光CT逆問題における逆解析手法の精度および効率を向上させることを目的とし,光伝播解析手法および逆解析手法を提案した.解析においては病患部と健全部における光の吸収率には大きな差があるという情報をを有効に活用する方法を提案した.すなわち病患部があるかないかという2値の組み合わせ問題を考えるとこにより解の範囲をしぼり、そこから光の吸収率分布を同定する手法を提案した。さらにこの組み合わせ問題を解く際に分布の各成分を独立に量子化することを特徴とした高速最適化手法を開発した。このアルゴリズムを従来手法と比較する数値シミュレーションを行った結果解析速度が大幅に向上することが確認された。前年度開発した酸素濃度分布の変化量について逆問題を設定し,対数変換した強度の変化量についての観測方程式を解く手法と組み合わせたアルゴリズムにより解析シミュレーションを行った結果、本手法を適用することで,同定の効率および精度が向上することを確認した.生体内光伝播解析および光CT逆問題の解析例を示し,本手法の有効性を確認した.・計測値を有効に活用するため,光伝播解析を高精度で行うための有限要素アルゴリズムを改良した。本プログラムの有効性を検証するために実際の計測値と解析値を比較する検証実験を試みた。・光吸収率の分布を同定する逆解析プログラムを開発した。生体の光吸収率を同定する際に,吸収率に関して生体組織が取り得る値という先験情報を利用できるようにした。提案した手法の有効性を確認するため,簡略化した頭部モデルの一部で解析を行い,先験情報の利用も含めて本手法の有効性を確認した。・病患部と健全部における光の吸収率には大きな差があるが、この情報を有効に同定に活用できていない。病患部があるかないかという2値の組み合わせ問題を考えるとこにより解の範囲をしぼり、そこから光の吸収率分布を同定する手法を提案した。また簡単な解析例において本手法の有効性を示した。以上の結果を学会発表した。

In this study, the distribution of acid concentration in biological tissue and blood was described by near infrared light irradiation, and the optical information of biological tissue was used to develop high-precision reflective optical CT. This year, the accuracy of optical transmission analysis in vivo has been improved, and the accuracy of inverse analysis method for optical CT inverse problem has been improved. The method of analyzing the absorption rate of the patient A method for determining the absorption rate of light is proposed. A new method of high speed optimization is developed for solving the problem of combining the components independently. The result of this analysis is that In the past year, the concentration of acid in the distribution of the amount of change in the inverse problem, the number of changes in the intensity of the change in the measurement equation, the method of combination, the analysis of the system, the results of the method, the application of the method, the same rate of accuracy, the upward confirmation. An example of the analysis of optical propagation in vivo and the inverse problem of optical CT is given to confirm the effectiveness of this method. The measurement value has been improved by the use of optical transmission analysis with high precision and limited elements. This paper presents the experimental results of the measurement and analysis of the experimental results. The distribution of absorbance is constant, and the inverse analysis of absorbance is developed. When the light absorption rate of the organism is constant, the absorption rate is related to the acquisition of information from the organism. To simplify the analysis of a part of the method, the author first uses the method to confirm its effectiveness. The absorption rate of light in the patient's body is different from that in the patient's body, and the information in the patient's body is used in the same way. The patient department is divided into two groups. The problem is solved in two groups. The absorption rate distribution of light is determined. This method is effective in analyzing simple examples. The above results were reported by the Institute.