本の森

問題解決への兆し？

久々に行った実験で、良い結果を得ることができたので、その整理。

【実験目的】
マイクロフォーカスX線CTの焦点のブレを調べる。

【実験方法】
60分間透視撮影(レントゲン写真みたいなものをとる)を行い、撮影した画像を解析し、ブレ幅を調べる。
今回は被写体をX線管に接触するくら近づけて撮影を行った。(被写体までの距離が短いほどぶれの影響が大きくなるので)

【結果・考察】
シミュレーションによって求められて、一つの目安になっていた4pixel程度のブレを確認することができた。
このことから、針の穴ほどの大きさの電子デバイスなどの撮影を行う際は、点光源のぶれの影響を受けていることがわかった。ここから自重などによるぶれの差分をとれば、X線照射によるブレを調べることができると思う。

ターニングポイント

しばらくぶりで書く内容がたまってしまいましたが、書いていきます。

【CTの見学】
先日知り合いのお医者さんの病院にお邪魔させていただき、医療用のCTを見学させていただきました。
CT装置もさることながら、実際の撮影現場も見ることができて大変勉強になりました。
今回勉強したことの覚書。

●CT撮影にかかる時間は脳だけの場合10秒程度。細かくとるには積算回数を増やすため(たぶん)時間がかかるようになる。撮影する方向数はよくわからない。

→患者さんの被ばくをできる限り抑えたいとのこと。撮影する方向数を少なくすれば被ばく量を少なくすることができる。

●金属アーチファクトが起きている様子を見ることができた。今回は脳に埋め込まれたクリップと歯のインプラントからアーチファクトが発生していた。歯のアーチファクトは脳を見る場合は、ほとんど問題にならない。

→金属アーチファクトによってクリップの周りなどは少し変な像が移りこんでしまっていた。ただ、やみくもに補間すると補完した部分に病変部があった場合などは見えなくなってしまうので注意が必要とのこと。

●患者さんごとに管電圧管電流を変えることはしていない。

→患者さんごとに骨の厚さも違えば、インプラントなどが入っている場合があるので、X線の量や強さを変えればよりきれいな画像が得られると思う。

●撮影時は患者さんは頭も固定していた。
●造影剤を入れるときは、入れていないときと入れた後で、2回撮影を行い差分をとって血管部分の三次元画像を得る。

などなど、いろんなことを勉強させていただけました。
なかなか実際の現場を見ることはできないので良い経験ができました。

【学会発表】
今度の3月に福井県で行われる学会で今行っているX線CTの画質改善に関する研究について、発表することになりました。初学会なので頑張りたいと思います。研究テーマも3月までは今のままでやっていくということになりました。何をやっていけばいいのかもよくわからなくなってきましたが、学会で発表して何か転機となるようなことが起こればいいなと思います。

研究ネタ2

研究ネタの2つ目

【X線CTの画質改善に関する研究】

こちらは自分が所属している研究室のメインテーマでもあるので、ある程度バックグラウンドがあります。
粒子法の研究が全く進まなくなってしまったので、この研究にも手を出している状況です。

【CTの仕組み】
X線CT装置がどのようにしてX線を発生させているかといいますと、
CT装置のX線はX線管と呼ばれる部分から発生しています。
陰極(カソード)から発生した電子が高電圧下において加速して陽極(アノード)のターゲットにぶつけることでＸ線が発生しています。
発生したＸ線は被写体を透過して、被写体の背後にある検出器により検出されます。
被写体によって幾分かＸ線は吸収され、その差によって画像が出来上がります。
その画像を被写体の周囲から撮影し、その画像を再構成することによって被写体を3次元的に表現することができます。

【研究テーマについて】

私の研究では長時間Ｘ線を発生させたときにその熱により陽極のターゲットやその他の機械デバイスが熱膨張で変形してしまうということが言われていて、その変形による画像のブレを定量的に評価し、ブレを補正するということを研究の目的としています。面白そうな研究テーマだと思い、張り切ってこれまで取り組んできたわけですが、こちらの研究も最近になって行き詰ってきてしまいました。

まず、焦点のブレを定量的に評価するということに関してですが、このブレというのは、一時間の撮影を行っても1pixel〜2pixel程度。実際の画像に与える影響はほとんどないのではないかと思えてきてしまう程度なのです。
まず、CT撮影は1時間も行うことはないので、実際にはそれ以下のブレしか起きていないと考えられます。それでもやはり問題点として挙げられているので、地道に研究を進めてきましたが、数pixel程度のブレまで考えていくと、明らかに点光源のぶれ以外の影響を受けているのがわかります。そしてそのぶれを考慮すると点光源のブレというのは本当に微々たるものではないかと思ってしますのです。今頑張ってブレの要因とその確かめ方を考えている状況ですが、この研究を行うことによってもたらされる利益が、いまいちわからなくてモチベーションが上がりません。モチベーションが上がるような研究目的が見つかればいいと思います。

研究ネタについて

久々の投稿です
気づいたら大学院の一年生も残すところ数か月
就活が始まります
今年はやりたいことをいろいろやってきたけど、そろそろ研究テーマを絞っていかないといけない時期となりました。これまでの研究について少し整理。

【粒子法による構造物の生成シミュレーション】
これは構造物のとある力学状態における最適な形状をシミュレーションしようというものですが、
粒子法による構造物の解析に手間取ってなかなか進んでいない状態です。
粒子法は有限要素法や差分法のように偏微分方程式を解くための手段の一つですが、
離散化する際にメッシュ分割が必要ないというのが大きな特徴です。
例えば、有限要素法で流体解析をおこなう場合にはタイムステップが進むたびにメッシュの再分割を行わなくてはなりません。
流体を何度も部分部分に区切りなおす。といったイメージです。
それに対して粒子法は流体を有限個の粒子で表すので、メッシュの再分割が必要ありません。
小さなボールがたくさんあって、それがそれぞれ相互作用しながら独立に動いているようなイメージです。
このことから粒子法は有限要素法と比較してかなり計算負荷の少ない手法であるということができると思います。
この長所を生かして私は複雑な状況における構造物の最適化シミュレーションをおこなおうと考えました。
具体的には流れの中にある構造物の最適化シミュレーションです。
流体と弾性体などの固体の固液混相のシミュレーションは粒子法のメリットを生かすことができる部分です。
しかし、いざ研究を進めてみようと思うと、粒子法に関する情報は意外に少なく、
少ない論文や本を頼りにコーディングを進めてきましたが、
流体と剛体の混相シミュレーションくらいで自分の能力の限界を感じている状況です。

さらに、時間をかければ有限要素法でも解析することは可能であるということが最近分かってきて、
精度の面で有限要素法に劣る粒子法はアカデミックな研究には向かないのではないかと思い始めてしまいました。
粒子法に関しては、学部生の時から莫大な時間をかけて勉強してきたため、
できれば研究につなげたいと考えていましたが、そうもいかない状況になってきました。
粒子法についてはしばらく寝かせておいてほかの研究について考えた方がいいかもしれないと思う今日この頃です。