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トポロジーに着目した心臓病理検体からの先天性心疾患計算解剖モデルの構築

Publicly Offered Research

Project AreaMultidisciplinary computational anatomy and its application to highly intelligent diagnosis and therapy
Project/Area Number 15H01133
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionUniversity of Hyogo (2016)
National Cardiovascular Center Research Institute (2015)

Principal Investigator

原口 亮  兵庫県立大学, 応用情報科学研究科, 准教授 (00393215)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords生体医工学 / 心臓 / 医用画像 / 先天性心疾患
Outline of Annual Research Achievements

平成28年度は,(1)先天性心疾患(CHD)を含む心臓病理解剖検体をMRI撮像して得られたボリュームデータ全例のセグメンテーション,(2)医学教育のためのiPadビューワの開発,(3)ボリュームデータからのグラフ構造抽出手法の開発,(4)先天性心疾患オントロジーの開発を行った.
(1)CHDの病態理解には血流の把握が重要であることから,心筋部分の抽出に加えて血液のとおりみちである内腔部分もセグメンテーションの対象とすることとした.理化学研究所で開発されたソフトウェアVoTracerを用いて全7症例を実施した.例えばフォンタン術症例においては,下大静脈が右房・右室を介さず直接肺動脈に接続されている様子が明らかとなった.
(2)医学教育用iPadビューワを開発した.開発フレームワークにはUnreal Engineを用いた.タッチ操作による一般的な閲覧機能に加えて,心内腔を見やすくする表現手法や心エコー画像と対比させやすい断面表示など心血管の観察に有用な機能を実装した.
(3)CHDの形態特徴を表現するには,ボクセルの集合よりもノードとエッジの集合で構成されるグラフ構造の方が適切であると考えた.そこでボリュームデータからグラフ構造を抽出する手法を新たに開発した.ボリュームデータに対してユーザがノード位置を複数指定すると,スーパーボクセル化処理とグラフ探索によりノード間の最適経路を算出する.本手法を実装したアプリケーションを開発し良好な結果を得た.
(4)グラフ構造と病態とを自動的に対応づけるために,CHDオントロジーの構築を開始した.既存の正常人体オントロジーFoundation Model of Anatomyをベースとして,オントロジー構築支援ツールProtegeを用いて開発している.
以上,年度当初の研究計画を達成するとともに,追加で(4)オントロジー構築を開始した.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] Construction of Computational Cardiac Model with Congenital Heart Diseases based on Isolated Human Hearts - Progress Overview FY2016 -2017

    • Author(s)
      Ryo Haraguchi, Yoshiaki Morita, Taka-aki Matsuyama, Hatsue Ishibashi-Ueda, Hirofumi Seo
    • Organizer
      The 3rd International Symposium on Multidisciplinary Computational Anatomy
    • Place of Presentation
      奈良県文化会館(奈良県奈良市)
    • Year and Date
      2017-03-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cardiac Computational Modeling Project using Human Specimens with Congenital Heart Disease2017

    • Author(s)
      Ryo Haraguchi, Taka-aki Matsuyama, Yoshiaki Morita, Hatsue Ishibashi-Ueda, Hirofumi Seo
    • Organizer
      International Forum on Medical Imaging in Asia
    • Place of Presentation
      てんぶす那覇(沖縄県那覇市)
    • Year and Date
      2017-01-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Preliminary Study on Mathematical Representation and Interactive Modeling of Cardiovascular Structure: Conception and Application2016

    • Author(s)
      Ryo Haraguchi
    • Organizer
      International and Interdisciplinary Symposium 2016 "Towards a New Era of Cardiovascular Research"
    • Place of Presentation
      東京医科歯科大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2016-07-11
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evaluation of Three-dimensional Magnetic Resonance Imaging of Autopsied Human Heart Specimens for Computational Modeling for Congenital Heart Diseases2016

    • Author(s)
      Wataru Ueki, Yoshiaki Morita, Masaru Shiotani, Takuji Nanno, Taka-aki Matsuyama, Ryo Haraguchi, Mutsumi Adachi, Yoshitaka Onishi, Toshiya Sano
    • Organizer
      第72回日本放射線技術学会総会学術大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-04-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation of three-dimensional magnetic resonance imaging of autopsied human heart specimens for computational modeling for congenital heart diseases2016

    • Author(s)
      Wataru Ueki, Yoshiaki Morita, Masaru Shiotani, Takuji Nanno, Taka-Matsuyama, Ryo Haraguchi, Mutsumi Adachi , Yoshitaka Onishi, Toshiya Sano
    • Organizer
      日本放射線技術学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-04-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Computational Cardiac Modeling Project using Human Specimens2016

    • Author(s)
      Ryo Haraguchi, Wataru Ueki, Yoshiaki Morita, Taka-aki Matsuyama, Hatsue Ishibashi-Ueda, Haruka Nakada, Hirofumi Seo
    • Organizer
      生体医用画像研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2016-03-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Construction of Computational Cardiac Model with Congenital Heart Diseases based on Isolated Human Hearts2016

    • Author(s)
      Ryo Haraguchi, Wataru Ueki, Yoshiaki Morita, Taka-aki Matsuyama, Hatsue Ishibashi-Ueda, Haruka Nakada
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Multidisciplinary Computational Anatomy
    • Place of Presentation
      Nagoya University
    • Year and Date
      2016-02-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒト心臓刺激伝導系組織の連続切片による立体画像再構築2016

    • Author(s)
      松山 高明,原口 亮,植田 初江,田中 秀央
    • Organizer
      第57回日本組織細胞化学会 総会・学術集会
    • Place of Presentation
      杏林大学(東京都三鷹市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ボリュームデータからのグラフ構造抽出のための探索アルゴリズムの初期検討2016

    • Author(s)
      原口 亮
    • Organizer
      電子情報通信学会医用画像研究会
    • Place of Presentation
      鳥取大学(鳥取県鳥取市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 先天性心疾患(心血管形状)の3次元モデリングについて2015

    • Author(s)
      原口 亮
    • Organizer
      北大阪先天性心疾患フォーラム
    • Place of Presentation
      大阪医科大学
    • Year and Date
      2015-06-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 研究紹介:3DCG心臓Viewer「MacroView」

    • URL

      http://bselab.jpn.org/lab/blog/2017/04/12/macroview/

    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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