頭頚部悪性腫瘍の新規DWI撮像法，画質改善用AIと病期診断用CAD開発と臨床応用

• Project/Area Number: 23K07074
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: Fujita Health University
• Principal Investigator: 池田 裕隆 藤田医科大学, 医学部, 講師 (70750959)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 楯谷 一郎 藤田医科大学, 医学部, 教授 (20526363) ; 吉岡 哲志 藤田医科大学, 医学部, 准教授 (20648539) ; 大野 良治 藤田医科大学, 医学部, 教授 (30324924) ; 村山 和宏 藤田医科大学, 医学部, 准教授 (40622931) ; 植田 高弘 藤田医科大学, 医学部, 講師 (60897370) ; 永田 紘之 藤田医科大学, 医学部, 講師 (70795608) ; 外山 宏 藤田医科大学, 医学部, 教授 (90247643) ; 花松 智武 藤田医科大学, 医学部, 助教 (90837569)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2025: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: MRI / DWI / FASE

Outline of Research at the Start

頭頚部悪性腫瘍診断におけるDWIの画質改善を目的とした新規撮像法とAI併用画像再構成法を開発し、診断精度向上を図るとともに，病期診断能向上に有用な定量的画像指標を探索するために，Radiomicsの手法とDeep Learningの手法を応用した新たな頭頸部悪性腫瘍の病期診断を目的にしたAI搭載コンピュータ支援診断システムを開発する。

Outline of Annual Research Achievements

当施設に設置されているキャノンメディカルシステムズ社製のMRI装置Vantage Centurianを用い、DWI用ファントムの撮像で定量評価を行い，画質評価及び見かけの拡散係数（ADC）の精度を統計学的に比較検討し、至適撮像法を定めた。次いで当大学病院にて頭頚部腫瘍患者41名のMRI撮像に際し，従来のEPI法に加えてFASE法でも撮像し、両者の画像にAIを用いた再構成処理を適応させ、画質評価を統計学的に行った。
ファントム撮像でのFASE法およびAI処理を用いたDWI撮像ではADC値の比較において従来のEPIと同程度の相関を得て(スピアマンの順位相関係数：0.92≦ρ≦0.99, p<0.0001)、至適撮像条件を決定した。頭頸部腫瘍患者のFASE法を用いたDWI画像ではEPI法と同程度のADC値を描出できることが確認された上で（テューキーのHSD検定：p<0.05）、EPI法に比して画像の歪みが有意に小さく抑えられ（スチューデントのt検定：p<0.001）、さらにAIによる再構成処理を行うことで信号対雑音比（Signal to Noise Ragtio; SNR）が有意に改善することが示された（スチューデントのt検定：p<0.05）。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ファントムを用いた拡散強調画像の撮像により至適撮像条件が整い、それを用いた実際の頭頸部腫瘍患者のMRI撮像も行うことができた。従来のEPI法との比較も概ね良好な結果となっており、当初の計画に近い形で研究が遂行できていると思われる。

Strategy for Future Research Activity

頭頸部腫瘍患者の撮像を続ける一方で、既に撮像された患者のMRIデータに関しては統計解析を追加し、論文作成を行う。

Research Products

• [Journal Article] Diffusion weighted imaging with reverse encoding distortion correction: Improvement of image quality and distortion for accurate ADC evaluation in in vitro and in vivo studies (2024)
  • Author(s): Minami Furuta, Hirotaka Ikeda, Satomu Hanamatsu, Kaori Yamamoto, Maiko Shinohara, Masato Ikedo, Masao Yui, Hiroyuki Nagata, Masahiko Nomura, Takahiro Ueda, Yoshiyuki Ozawa, Hiroshi Toyama, Yoshiharu Ohno
  • Journal Title: European Journal of Radiology Volume: 171 Pages: 111289-111289
  • DOI: 10.1016/j.ejrad.2024.111289
  • Peer Reviewed