超低被曝と高画質を両立する新方式の心臓用CTイメージング

本研究は、心臓CTイメージングの有効な撮影プロトコルと画像生成のデータ処理法(画像再構成法)を開発することを目的とする。本年度は、これを実現するために設定した小テーマの中で、1)動き補償を組み込んだ疎な投影データからの動画像再構成法の開発、2)心臓イメージングのための関心領域X線照射方式の開発、の2つの研究を行った。1)のテーマでは、前年度の研究で示した『心電同期を用いて投影データ収集を行った心臓CTにおける動画像の生成は少数方向投影データからの画像再構成に帰着する』という事実に基づき、以下の考え方に基づく新しい再構成法を開発した。提案手法では、前年度の研究で用いた対数ゆう度と(リファレンス画像やリファレンスヒストグラムなどの)事前情報の和からなる画像再構成の評価関数にオプティカルフローで表現した動きの影響を組み込み、交互最小化法により画像とオプティカルフローを同時に推定する。シミュレーション実験を行い、再構成画像の画質(動きアーティファクト・時間分解能・定量性)・被曝量低減効果・計算時間を評価した。2)のテーマでは、静止画像の撮影に対して有効性が示されている関心領域X線照射方式(X線を心臓など検査の関心領域のみに照射して画像再構成を行い被曝量を低減する新方式CT)を、少数方向投影データのみが測定される心臓イメージングの動画像撮影に拡張した。具体的には、関心領域X線照射方式により測定した心臓外部が欠損して方向数が少数に限定された不完全投影データからの画像再構成問題の解の一意性と安定性を考察して、被写体に関する上述の事前情報を用いてデータ欠損による画質劣化を抑制する再構成法を開発した。シミュレーション実験を行い、再構成画像の画質(動きアーティファクト・時間分解能・定量性)・被曝量低減効果・計算時間を評価した。

本研究は、心臓CTイメージングの有効な撮影プロトコルと画像生成のデータ処理法(画像再構成法)を開発することを目的とする。本年度は、これを実現するために設定した小テーマの中で、1)動き補償を組み込んだ疎な投影データからの動画像再構成法の開発、2)心臓イメージングのための関心領域X線照射方式の開発、の2つの研究を行った。1)のテーマでは、前年度の研究で示した『心電同期を用いて投影データ収集を行った心臓CTにおける動画像の生成は少数方向投影データからの画像再構成に帰着する』という事実に基づき、以下の考え方に基づく新しい再構成法を開発した。提案手法では、前年度の研究で用いた対数ゆう度と(リファレンス画像やリファレンスヒストグラムなどの)事前情報の和からなる画像再構成の評価関数にオプティカルフローで表現した動きの影響を組み込み、交互最小化法により画像とオプティカルフローを同時に推定する。シミュレーション実験を行い、再構成画像の画質(動きアーティファクト・時間分解能・定量性)・被曝量低減効果・計算時間を評価した。2)のテーマでは、静止画像の撮影に対して有効性が示されている関心領域X線照射方式(X線を心臓など検査の関心領域のみに照射して画像再構成を行い被曝量を低減する新方式CT)を、少数方向投影データのみが測定される心臓イメージングの動画像撮影に拡張した。具体的には、関心領域X線照射方式により測定した心臓外部が欠損して方向数が少数に限定された不完全投影データからの画像再構成問題の解の一意性と安定性を考察して、被写体に関する上述の事前情報を用いてデータ欠損による画質劣化を抑制する再構成法を開発した。シミュレーション実験を行い、再構成画像の画質(動きアーティファクト・時間分解能・定量性)・被曝量低減効果・計算時間を評価した。