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スパース性の拡張によるMRI圧縮センシングの新展開

Publicly Offered Research

Project AreaInitiative for High-Dimensional Data-Driven Science through Deepening of Sparse Modeling
Project/Area Number 16H01530
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionUtsunomiya University

Principal Investigator

伊藤 聡志  宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80261816)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords圧縮センシング / MRI / カーブレット変換 / スパース / イメージング / スパースモデリング / 高速イメージング / 高速化
Outline of Annual Research Achievements

圧縮センシングを用いて信号を復元するためには制限等長性が必要とされ,MRIにおいて制限等長性を簡便に実現する方法としてフーリエ変換行列からランダムに要素を間引く方法が広く検討されている.このとき,ランダム系列の選び方によって再生像に重畳するアーティファクトの現れ方が異なり,特に信号の間引きが一次元方向に制限される二次元撮像ではその影響が大きい.
最近,深層学習を利用したMRIの圧縮センシング再構成において等間隔に信号間引きを行っても画像再生が可能であることが報告されている.我々は信号間引き系列によって再生像の画質が変動することを抑えることを目的とし,等間隔な信号間引きを基本とする画像再生法を検討してきている.コヒーレントなアーティファクトを除去するためにはスパース化関数を強化する必要がある.そのために,本研究ではスパース化関数にカーブレット変換を使用した.カーブレット変換はウェーブレット変換や離散コサイン変換などとは異なり,ラジアル方向に画像展開が行われ,フーリエ変換基底とのインコヒーレンス性が高い.そのため,折り返しアーティファクトは多方向に分解されてその成分が抑圧される傾向がある.本研究では,アーティファクトの除去性能を高めるためにカーブレット変換の基底を変更するマルチスケール・カーブレット変換を導入した.再構成シミュレーションの結果,非ランダムな間引き収集を行った場合でもマルチスケール・カーブレット変換の採用によりランダム間引きに比肩する画像を再生できる可能性を示すことができた.また,位相を含むMR画像の場合は,位相変化が大きいほど出現するアーティファクトが小さくなる傾向が示された.これは,空間上の位相変化がアーティファクトのコヒーレント性を弱めることに貢献したものと考える.

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (37 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (32 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] MR Compressed Sensing Using Equi-spaced Under-sampled Signal in Phase Scrambling Fourier Transform Imaging2018

    • Author(s)
      八坂 俊吾、伊藤 聡志
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      Volume: J101-D Issue: 1 Pages: 27-35

    • DOI

      10.14923/transinfj.2017IGP0001

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • Year and Date
      2018-01-01
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Image Quality Improvement in Magnetic Resonance Compressed Sensing Using Partial k-space Higher-Density Sampling2017

    • Author(s)
      松本知之,渋谷萌音,伊藤聡志
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      Volume: J100-D Issue: 7 Pages: 692-698

    • DOI

      10.14923/transinfj.2016JDP7134

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • Year and Date
      2017-07-01
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] k空間における部分的高密度収集によるMR圧縮センシングの画質改善2017

    • Author(s)
      松本知之, 渋谷萌音, 伊藤聡志
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌

      Volume: J100-D

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Compressed Sensing of MR Images using Multi-scale eFREBAS Transform2016

    • Author(s)
      伊東賢治, 伊藤聡志, 山田芳文
    • Journal Title

      The Journal of The Institute of Image Information and Television Engineers

      Volume: 70 Issue: 6 Pages: J118-J124

    • DOI

      10.3169/itej.70.J118

    • NAID

      130005152957

    • ISSN
      1342-6907, 1881-6908
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Compressed Sensing of Phase-Varied MR Images Using ADMM and Multi-Sparsifying Transform2016

    • Author(s)
      伊藤聡志
    • Journal Title

      Medical Imaging Technology

      Volume: 34 Issue: 4 Pages: 203-208

    • DOI

      10.11409/mit.34.203

    • NAID

      130005265966

    • ISSN
      0288-450X, 2185-3193
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] スパース化空間のサブイメージ間相関を利用したMR画像の雑音除去法2017

    • Author(s)
      奥木 稜平,伊藤 聡志
    • Organizer
      2017年電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      名城大
    • Year and Date
      2017-03-22
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Study on Multi-frame Sparsifying Transform Function in Compressed Sensing Reconstruction of MR Phase-varied Images2017

    • Author(s)
      M. Shibuya, S. Ito
    • Organizer
      International Forum on Medical Imaging in Asia 2017
    • Place of Presentation
      てんぶす那覇
    • Year and Date
      2017-01-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Compressed Sensing Reconstruction of MR Phase-varied Images using Multi-scale Complex Sparsifying Transform2017

    • Author(s)
      S. Ito
    • Organizer
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association 9th Annual Summit and Conference 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Improving Spatial Resolution in 2D MR Compressed Sensing using Oblique Scanning2017

    • Author(s)
      S. Ito, Y. Sasaki
    • Organizer
      34th Annual Scientific Meeting of Europian Society for Magnetic Resonance in Medicine and Biology (ESMRMB)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Compressed Sensing based on Non-randomly Under-sampled Signal using Multi-scale Curvelet Transform2017

    • Author(s)
      S. Ito, R. Kazama
    • Organizer
      34th Annual Scientific Meeting of Europian Society for Magnetic Resonance in Medicine and Biology (ESMRMB)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 位相拡散フーリエ変換映像法による等間隔間引き信号を利用したMR圧縮センシング2017

    • Author(s)
      八坂俊吾, 伊藤 聡志
    • Organizer
      第36回日本医用画像工学会大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] オブリークスキャン法を利用したMR圧縮センシング再生像の画質改善2017

    • Author(s)
      佐々木裕也, 伊藤 聡志
    • Organizer
      第36回日本医用画像工学会大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 信号の等間隔間引き収集を基本とするMR圧縮センシングの検討2017

    • Author(s)
      風間 椋, 伊藤 聡志
    • Organizer
      第36回日本医用画像工学会大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 等間隔の信号間引きを基本とするMR圧縮センシングの検討2017

    • Author(s)
      風間 椋, 伊藤 聡志
    • Organizer
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 2D-MR圧縮センシングにおけるオブリークスキャン法の検討2017

    • Author(s)
      佐々木裕也, 伊藤 聡志
    • Organizer
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
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  • [Presentation] 深層学習を用いたMR画像のノイズ除去に関する検討2017

    • Author(s)
      伊藤 聡志
    • Organizer
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 位相拡散フーリエ法と2D-CAIPIRINHA収集によるMRエイリアスレス再構成2017

    • Author(s)
      齋藤 牧, 伊藤 聡志
    • Organizer
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] パラレルイメージングと圧縮センシングを併用したMR高速撮像法の検討2017

    • Author(s)
      加藤 慶大, 伊藤 聡志
    • Organizer
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 非ランダム信号間引きを用いたパラレルイメージングと圧縮センシングの併用に関する研究2017

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      市村 亮祐, 伊藤 聡志
    • Organizer
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Compressed Sensing with Unique Encoding2017

    • Author(s)
      Satoshi ITO
    • Organizer
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
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      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] MR圧縮センシングにおける画像再構成アルゴリズムの検討2017

    • Author(s)
      松本 知之, 伊藤 聡志
    • Organizer
      2017年映像情報メディア学会冬季大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Oblique k-space Sampling for High Resolution Compressed Sensing MRI2017

    • Author(s)
      Yuya SASAKI, Satoshi ITO
    • Organizer
      ISMRM Japanese Chapter The 2nd Annual Scientific Meeting
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 圧縮センシングのMRI応用におけるオブリークスキャン法の検討2017

    • Author(s)
      佐々木 裕也, 伊藤 聡志
    • Organizer
      電子情報通信学会 医用画像研究会
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  • [Presentation] オブリークスキャンを利用したMRI圧縮センシングの高分解能化 に関する検討2016

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      佐々木 裕也,伊藤 聡志
    • Organizer
      2016年映像情報メディア学会冬季大会
    • Place of Presentation
      東京理科大
    • Year and Date
      2016-12-21
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  • [Presentation] 部分空間高密度サンプリングを使用したMR圧縮センシング2016

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      松本 知之,渋谷 萌音, 伊藤 聡志
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      第44回日本磁気共鳴医学会大会
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      大宮ソニックシティ
    • Year and Date
      2016-09-09
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  • [Presentation] 信号の非ランダムサンプリングを利用した圧縮センシング画像再構成2016

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      伊藤 聡志,関根 和樹
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      第44回日本磁気共鳴医学会大会
    • Place of Presentation
      大宮ソニックシティ
    • Year and Date
      2016-09-09
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  • [Presentation] GPGPUを利用したMR位相画像の圧縮センシング再構成の高速化2016

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      市村 亮祐,伊藤 聡志
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      第44回日本磁気共鳴医学会大会
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      大宮ソニックシティ
    • Year and Date
      2016-09-09
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  • [Presentation] FCSAを用いたMR画像の雑音除去法2016

    • Author(s)
      奥木 稜平,伊藤 聡志
    • Organizer
      第44回日本磁気共鳴医学会大会
    • Place of Presentation
      大宮ソニックシティ
    • Year and Date
      2016-09-09
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  • [Presentation] 信号収集領域の制限による信号収集の高密度化を利用した3次元MR撮像の圧縮センシング2016

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      松本 知之,伊藤 聡志
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      第44回日本磁気共鳴医学会大会
    • Place of Presentation
      大宮ソニックシティ
    • Year and Date
      2016-09-09
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  • [Presentation] MR血管画像に対するマルチスケール・スパース化変換圧縮センシングの基礎検討2016

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      生井 勇己,伊藤 聡志
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      第44回日本磁気共鳴医学会大会
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      大宮ソニックシティ
    • Year and Date
      2016-09-09
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      渋谷 萌音,伊藤 聡志
    • Organizer
      第44回日本磁気共鳴医学会大会
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      大宮ソニックシティ
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      2016-09-09
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  • [Presentation] マルチスケールeFREBAS変換を用いた3次元MR位相画像の圧縮センシング2016

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      渋谷 萌音,伊藤 聡志
    • Organizer
      映像情報メディア学会研究会
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      はこだて未来大
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      2016-08-26
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  • [Presentation] Reconstruction of Complex Images using Under-sampled Signal at Equal Interval in Phase Scrambling Fourier Transform Imaging2016

    • Author(s)
      S. Ito, S. Yasaka, Y. Yamada
    • Organizer
      International Society of Magnetic Resonance in Medicine 24th Scientific Meeting
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      2016-05-09
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  • [Presentation] 信号取得領域制限による信号収集の高密度化を利用したMR圧縮センシング2016

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      松本 知之,渋谷 萌音, 伊藤 聡志
    • Organizer
      第35回日本医用画像工学会大会
    • Place of Presentation
      千葉大
    • Year and Date
      2016-05-09
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  • [Presentation] 信号の非ランダム間引き収集によるMR圧縮センシングの検討2016

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      関根 和樹,八坂俊吾, 伊藤 聡志
    • Organizer
      第35回日本医用画像工学会大会
    • Place of Presentation
      千葉大
    • Year and Date
      2016-05-09
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  • [Presentation] 信号取得領域制限による信号収集の高密度化を利用した3次元MR撮像の圧縮センシング2016

    • Author(s)
      松本 知之,伊藤 聡志
    • Organizer
      第35回日本医用画像工学会大会
    • Place of Presentation
      千葉大
    • Year and Date
      2016-05-09
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 圧縮センシングのMRI応用におけるMulti-GPUを利用した三次元画像再構成の高速化2016

    • Author(s)
      小野寺 有太,市村 亮祐,伊藤 聡志
    • Organizer
      第35回日本医用画像工学会大会
    • Place of Presentation
      千葉大
    • Year and Date
      2016-05-09
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      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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