磁気共鳴画像による腹腔臓器４次元変位・変形予測手法の開発と温熱治療への応用
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21K12705
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90130:Medical systems-related
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
國領 大介 神戸大学, システム情報学研究科, 准教授 (20508543)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | MRI / 変位・変形解析 / 変位・変形量推定 / 変位・変形予測 / 4次元 / 温熱治療 |
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| Outline of Research at the Start |
呼吸性移動の大きい肝臓などの腹腔臓器に対し非接触型温熱治療を実現するには，臓器の動きを予測する必要がある．本研究では磁気共鳴画像化法（MRI）により取得した画像データを用いて，臓器の変位・変形を捉えるための数理モデルを提案するとともに，推定精度・計算時間を考慮した数理最適化・シミュレーション技術を用いた4次元変位・変形予測手法を開発する．さらに，開発手法を非接触型温熱治療の加温位置推定・追尾へ応用するための検討を行う．
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気共鳴画像化法（Magnetic Resonance Imaging, MRI）により取得した腹腔臓器のMR計測データより構築した変位・変形を捉えるための数理モデルと精度・計算速度を考慮した数理最適化・シミュレーション技術と融合した腹腔臓器の4次元変位・変形を推定・予測手法の開発，ならびに非接触型温熱治療の加温位置推定・追尾の実現に向け，2023年度に関しては，前年度までに取り組み開発してきた対象臓器の特徴点を捉えた経時的な変位・変形を捉えるための手法の検討を続けるとともに，計算時間を考慮しながら肝臓全体の変位・変形を追尾・予測するための手法開発に取り組んだ．
前年度まで取り組んできた注目血管の変位量に加え，肝臓全体の変位・変形を追尾・予測するために，動画や連続したフレーム画像におけるピクセルごとの移動ベクトルを推定するオプティカルフローを用いた臓器全体の変位変形追尾・予測手法を開発した．開発した手法の精度を前年度までに開発した注目血管を用いた追尾・予測手法と比較したところ，非特徴点においても同等の精度での変位・変形の追尾を行うことが可能であることが確認できた．計算時間に関しても温熱治療中の加温位置ならびに周囲領域の追尾に使用可能であることが示唆された．さらに変位・変形の追尾に有用なMR撮像法の検討を継続するとともに，更なる精度検証と実環境での検討を開始した．またMRIと計算機シミュレーションを融合した組織状態変化に関する検討も開始した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2023年度は対象臓器全体の変位・変形量を予測するための手法の開発を実施し，温熱治療でも使用可能な精度ならびに計算時間を達成できたことから，順調に進んでいると考えている．一方，更なる精度向上や計算機シミュレーションとの組合せ並びに実環境での検討などの課題も確認しており，その解決も含め翌年度における研究開発を実施する．
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度では，これまでに実施し開発してきた手法の改良を進めるとともに，実験環境を整え，より実用面を考慮した状況下において，開発手法が臓器の動態予測に適用できるかどうかの精度検証並びに手法の改良に取り組む．また計算機シミュレーションを含め，温熱治療への適用に向けた検討を実施する．
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
