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 – 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: ¥1,300,000 (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，2022年度に関しては，前年度に取り組んだ経時的な変位・変形を捉えるための手法に関する検討を続けるとともに，計算時間を考慮した変位・変形予測手法の検討を開始した．
前年度に取り組んだ肝臓ならびに肺を含む矢状断MR画像において視認できる血管像に着目した血管位置自動追尾手法の精度向上に向け，血管抽出に用いるパラメータ推定法を改良することで，加温時にも耐えうる精度での追尾が可能であることを確認した．また変位・変形予測手法に関しては，複数の呼吸周期における注目血管の変位量の類似性ならびに注目血管の移動量の類似性を捉えることにより，現時点から数秒後に撮像したMR画像における注目血管の位置を予測する手法を開発した．開発した手法を取得したMR画像に適用したところ，撮像に使用した撮像条件におけるMR画像1枚分の撮像時間より短い計算時間において，現時点から2撮像分後のMR画像において非接触型温熱治療の一種である超音波集束治療の加温範囲よりも小さい誤差で予測できることを確認した．
さらに肝臓全体を予測するための数理モデルの検討，並びにより適切なMR画像の取得方法についての検討を開始した．
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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
2022年度は前年度に開発した血管位置追尾手法の精度向上に取り組むとともに，現時点から先の変位・変形量を予測するための手法の開発を実施し，その数理モデル開発の検討を開始できていることから，順調に進んでいると考えている．また3次元方向への変位・変形予測等，開発する中での課題も確認できており，その解決も含めて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 |
2023年度は，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， 3次元方向＋時間的に変化する臓器の動態予測を実現するための手法の改良に取り組む．また様々な呼吸状態のMR画像へ適用しその精度を検証するとともに，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
(2 results)
Research Products
(2 results)
