Development of precision three-dimensional image recognition using a novel microwave breast diagnostic imaging system
| Project/Area Number |
20K16444
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 50020:Tumor diagnostics and therapeutics-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
笹田 伸介 広島大学, 病院(医), 助教 (30711329)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | 乳癌 / 画像診断 / マイクロ波 / 3次元画像 / アーチファクト / 画像検査 / マイクロ波イメージング |
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| Outline of Research at the Start |
マンモグラフィ乳癌検診の欠点である、放射線被曝、乳房圧迫に伴う疼痛、高濃度乳腺を原因とする診断精度の低下に対応すべく、申請者らは、非侵襲的なマイクロ波乳房画像診断装置を開発し、人体での安全性を確認した。人を対象とした臨床研究データを収集する過程において、乳房形態および乳腺腫瘍の多様性に伴うアーチファクトの課題があることが判明した。本研究では、これまでの成果を発展させ、既存の画像検査（MRI、乳房PET画像）から構築した3D画像を融合することにより、乳房形態および乳腺腫瘍の3次元形態認識機能を向上させる解析アルゴリズムの作成を目的とする。さらに臨床に適した画像診断システムの開発へと発展させたい。
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| Outline of Annual Research Achievements |
標準的な乳癌検診に使用されるマンモグラフィ検査の欠点を克服すべく、マイクロ波を用いた非侵襲的な新規乳癌検診画像システムの開発を進めている。これまでに非臨床データを蓄積して開発した乳房検査装置を用いて臨床データを蓄積・解析している。人体の多様性に基づくアーチファクトの原因を探索し、アーチファクト除去解析アルゴリズムを作成することにより、検査装置の診断精度の向上と改良を計画している。
レーダー方式によるデータ解析では、これまで開発した体表面反射抑制のための2段階アンテナ回転方式クラッター抑圧技術に加えて、体動障害信号除去のためのmotion artifact removal(MAR)法を開発した。Cross-correlation法により空間的回転を加えた信号データの内積と相互相関を計算・融合補正することにより、ランダムアーチファクトを除去し、感度を向上することに成功した。最終的に、感度劣化の原因はアンテナ筐体と乳房界面の接触問題にあると判断した。
一方、複素誘電率再構成法を用いたトモグラフィ方式によるデータ解析は、レーダー方式と比較し、検出感度に勝る可能性が示唆されたが、まだ十分な精度には達していない。未知数データ処理により表面は抑圧について検証を進めている。
さらに、人工知能を活用してディープラーニングによる逆散乱解析を行い、アーチファクト除去と腫瘍認識能を向上できるか検討を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
複素誘電率再構成、人工知能を用いたデータ解析を進めていたが、観測データの抽出方法に問題があったことが判明し、再解析を行っている。再解析および確認に時間を要しており、解析段階はやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
Cross-correlation法によるアーチファクト除去アルゴリズムの論文発表を進める。
複素誘電率再構成、人工知能を用いたデータ解析を進め、腫瘍認識能の向上につながるか検討する。
アンテナ指向性の調整によるマイクロ波散乱の抑制について、引き続き検討を進めるとともに、不規則形状の乳房界面の接触を改善するフレキシブルアンテナ筐体の開発を行う。
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
