粘弾性画像化システムによる疾患に伴う生体組織の定量的評価

• Project Area: Multidisciplinary computational anatomy and its application to highly intelligent diagnosis and therapy
• Project/Area Number: 17H05279
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 菅 幹生 千葉大学, フロンティア医工学センター, 准教授 (00294281)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: エラストグラフィ / MRI / 定量的評価 / ファントム / 標準化 / 粘弾性 / 超音波診断装置 / 年弾性 / 定量評価

Outline of Annual Research Achievements

MRIや超音波診断装置を用いて生体組織の硬さ（弾性）を測定するMR elastography (MRE)やultrasound elastography (USE)は，肝線維症の病期判定などに利用されており，今後様々な疾患に適用されることが期待される．エラストグラフィを定量的画像バイオマーカーとして利用するには，測定システムとしての定量性や再現性，空間分解能が高いことが望ましい．
臨床用MRIとMR顕微鏡を用いて膵臓のような生体深部にある小さな臓器や組織の異種スケールでの粘弾性や緩和時間などの多元情報をヒトや疾患モデル動物を対象に定量的に取得可能なシステムを構築し，疾患に伴う粘弾性変化と病理学的な変化との関係を評価可能にすることを目的とした．また，粘弾性率が既知な生体物性模擬ファントムを用いてMREとUSEを評価することで，両装置の特性を明らかにするとともに，標準化に向けた活動に取り組んだ．具体的には，昨年度に開発したMREシステムを利用して，動物の摘出臓器などを対象とした測定を実施した．複数周波数と複数位相の弾性波を利用することで，形態情報と共に定量的な粘弾性率分布とその周波数特性や緩和時間などの多元情報を取得した．また，MREとUSEの両方で利用可能な生体物性模擬ファントムを改良し，両装置による測定値を比較評価した．

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Mayo Clinic(米国)
• [Journal Article] Intra- and Inter-Operator Reproducibility of US Point Shear-Wave Elastography in various organs: Evaluation in Phantoms and Healthy Volunteers (2019)
  • Author(s): Riwa Kishimoto, Katsuhiko Kikuchi, Atsuhisa Koyama, Jeff Kershaw, Tokuhiko Omatsu, Yasuhiko Tachibana, Mikio Suga, Takayuki Obata
  • Journal Title: European Radiology Volume: _
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] マルチモーダル・マルチスケール計測医工学 (2018)
  • Author(s): 羽石秀昭，山口匡，菅幹生
  • Journal Title: 応用物理 Volume: 87(5) Pages: 350-356
  • NAID: 130007715798
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MRエラストグラフィの基礎：工学的解説 (2018)
  • Author(s): 菅幹生
  • Journal Title: 臨床画像 Volume: 34(8) Pages: 904-912
• [Journal Article] Assessment of shielding materials for the add-on PET prototype (2018)
  • Author(s): Mikio Suga, Fumihiko Nishikido, Masanori Fujiwara, Yoshihiko Kawabata, Taiga Yamaya and Takayuki Obata
  • Journal Title: Abstracts of 7th conference on PET/MR and SPECT/MR Volume: - Pages: 24-24
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 0.3T MRIを用いた複数周波数MRエラストグラフィの開発 (2018)
  • Author(s): 菅沼優里, 菅 幹生, 吉田洋樹
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告書 Volume: 117 Pages: 101-102
• [Journal Article] 適切な散乱体濃度を有するMR・超音波エラストグラフィ用ファントム作製とその粘弾性再現性の評価 (2018)
  • Author(s): 碓村将志 , 菅幹生，岸本理和 ，小畠隆行
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告書 Volume: 117 Pages: 109-110
• [Journal Article] Numerical simulations of magnetic resonance elastography using finite element analysis with a linear heterogeneous viscoelastic model (2017)
  • Author(s): Tomita Sunao、Suzuki Hayato、Kajiwara Itsuro、Nakamura Gen、Jiang Yu、Suga Mikio、Obata Takayuki、Tadano Shigeru
  • Journal Title: Journal of Visualization Volume: 21 Issue: 1 Pages: 133-145
  • DOI: 10.1007/s12650-017-0436-4
  • NAID: 120006383831
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development of a full-ring “add-on PET” prototype: A head coil with DOI-PET detectors for integrated PET/MRI (2017)
  • Author(s): Nishikido F.、Fujiwara M.、Tashima H.、Akram M.S.H.、Suga M.、Obata T.、Yamaya T.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A Volume: 863 Pages: 55-61
  • DOI: 10.1016/j.nima.2017.05.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MRI compatibility study of an integrated PET/RF-coil prototype system at 3 T (2017)
  • Author(s): Akram Md Shahadat Hossain、Obata Takayuki、Suga Mikio、Nishikido Fumihiko、Yoshida Eiji、Saito Kazuyuki、Yamaya Taiga
  • Journal Title: Journal of Magnetic Resonance Volume: 283 Pages: 62-70
  • DOI: 10.1016/j.jmr.2017.08.010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a Tissue-Mimicking Visco-elastic Phantom for Quantitative Assessment of MRE (2017)
  • Author(s): Koki Ishii, Mikio Suga, Riwa Kishimoto, Eika Hotta, Takayuki Obata
  • Journal Title: Proc. of First international MRE workshop Volume: 1 Pages: 49-49
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development and performance evaluation of the second prototype of a RF-coil integrated PET insert for existing 3T MRI systems (2017)
  • Author(s): Md Shahadat Hossain Akram, Fumihiko Nishikido, Takayuki Obata, Mikio Suga, Eiji Yoshida, Hedeaki Tashima, Keiji Shimizu, Masanori Fujiwara, Akram Mohammadi, Taiga Yamaya
  • Journal Title: Proc. of International Society for Magnetic Resonance in Medicine Volume: 1 Pages: 762-762
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MRE用生体模擬ファントムの周波数特性評価 (2017)
  • Author(s): 石井孝樹, 菅幹生, 岸本理和，發田英華，小畠隆行
  • Journal Title: 日本磁気共鳴医学会雑誌 Volume: 37(sup.) Pages: 193-193
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 適切な散乱体濃度を有するMRおよび超音波エラストグラフィ用ファントムの開発 (2017)
  • Author(s): 碓村将志, 菅幹生，石井孝樹，岸本理和，發田英華，小畠隆行
  • Journal Title: 日本磁気共鳴医学会雑誌 Volume: 37(sup.) Pages: 193-193
• [Journal Article] 複数周波数MRエラストグラフィにおける高速撮像法の検討 (2017)
  • Author(s): 大橋幸司, 菅幹生, 石井孝樹, 岸本理和, Stephan Kannengiesser, 小畠隆行
  • Journal Title: 日本磁気共鳴医学会雑誌 Volume: 37(sup.) Pages: 194-194
• [Journal Article] 低磁場MRIを用いたMRエラストグラフィにおける弾性率推定の評価と安全性の検証 (2017)
  • Author(s): 吉田洋樹，菅幹生
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告書 Volume: 117 Pages: 1-2
• [Presentation] Ultrasound-based shear-wave speed measurement on a highly viscous embedded phantom (2019)
  • Author(s): Masashi Usumura, Mikio Suga, Riwa Kishimoto, Takayuki Obata
  • Organizer: International workshop on advanced imaging technology & International Forum on Medical Imaging in Asia
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 複数周波数MRエラストグラフィにおける撮像時間短縮のための撮像パラメータの検討 (2019)
  • Author(s): 大橋幸司, 菅幹生, 石井孝樹, 岸本理和, Stephan Kannengiesser, 小畠隆行
  • Organizer: 電子情報通信学会医用画像研究会
• [Presentation] Assessment of shielding materials for the add-on PET prototype (2018)
  • Author(s): Mikio Suga, Fumihiko Nishikido, Masanori Fujiwara, Yoshihiko Kawabata, Taiga Yamaya and Takayuki Obata
  • Organizer: 7th conference on PET/MR and SPECT/MR
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Sensitivity improvement in 44Sc whole gamma imaging: simulation study (2018)
  • Author(s): Y. Okumura, E. Yoshida, H. Tashima, M. Suga, 1, N. Kawachi, K. Parodi, T. Yamaya
  • Organizer: IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Quantitative Evaluation of Diseased Tissue by Viscoelastic Imaging Systems -Progress Overview FY2017-FY2018- (2018)
  • Author(s): Mikio Suga
  • Organizer: The Fifth International Symposium on the Project Multidisciplinary Computational Anatomy
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 新しいコンセプトの装置「Whole Gamma Imaging」における陽電子・ガンマ線同時放出核種イメージングのための検出器応答関数の提案 (2018)
  • Author(s): 田島 英朗，吉田 英治，奥村 勇介，菅 幹生，河地 有木，鎌田 圭，Katia Parodi，山谷 泰賀
  • Organizer: 第37回日本医用画像工学会大会
• [Presentation] MRおよび超音波エラストグラフィ両用ファントムの開発‐散乱体としての酸化アルミニウムの有用性の検討‐ (2018)
  • Author(s): 碓村将志 , 菅幹生，岸本理和 ，石井孝樹，溝口岳，山口匡，發田英華，小畠隆行
  • Organizer: 日本磁気共鳴医学会
• [Presentation] 高粘性内包型ファントムを用いたMR Elastographyの空間分解能評価 (2018)
  • Author(s): 石井孝樹 , 菅幹生 , 岸本理和，發田英華，小畠隆行
  • Organizer: 日本磁気共鳴医学会
• [Presentation] 超音波およびMRエラストグラフィ両用ファントムの開発における縦波音速の調整 (2018)
  • Author(s): 碓村将志, 菅幹生, 岸本理和, 石井孝樹, 山口匡, 田村和輝, 溝口岳, 發田英華, 小畠隆行
  • Organizer: 日本超音波医学会第30回関東甲信越地方会学術集会
• [Presentation] 異なる粘性を有する超音波およびMRエラストグラフィ両用ファントムを用いた剪断波速度の周波数依存性の検討 (2018)
  • Author(s): 碓村将志, 菅幹生, 岸本理和, 發田英華, 小畠隆行
  • Organizer: 日本超音波医学会第30回関東甲信越地方会学術集会
• [Presentation] 生体模擬ファントムの粘弾性がせん断波の伝搬に与える影響の検討 (2018)
  • Author(s): 戸田雄一, 碓村将志, 平田慎之介, 飯島尋子, 菅幹生, 蜂屋弘之
  • Organizer: 日本超音波医学会第30回関東甲信越地方会学術集会
• [Presentation] 超音波およびMRエラストグラフィ両用ファントムの開発における音響特性の検討 (2018)
  • Author(s): 碓村将志, 菅幹生, 岸本理和, 石井 孝樹, 溝口 岳, 田村 和輝, 山口 匡, 發田英華, 小畠隆行
  • Organizer: 第4回アコースティックイメージング研究会
• [Presentation] 0.3T MRIを用いた複数周波数MRエラストグラフィの開発 (2018)
  • Author(s): 菅沼優里, 菅 幹生, 吉田洋樹
  • Organizer: 電子情報通信学会医用画像研究会
• [Presentation] 適切な散乱体濃度を有するMR・超音波エラストグラフィ用ファントム作製とその粘弾性再現性の評価 (2018)
  • Author(s): 碓村将志 , 菅幹生，岸本理和 ，小畠隆行
  • Organizer: 電子情報通信学会医用画像研究会
• [Presentation] Development and performance evaluation of the second prototype of a RF-coil integrated PET insert for existing 3T MRI systems (2017)
  • Author(s): Md Shahadat Hossain Akram, Fumihiko Nishikido, Takayuki Obata, Mikio Suga, Eiji Yoshida, Hedeaki Tashima, Keiji Shimizu, Masanori Fujiwara, Akram Mohammadi, Taiga Yamaya
  • Organizer: International Society for Magnetic Resonance in Medicine
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of a Tissue-Mimicking Visco-elastic Phantom for Quantitative Assessment of MRE (2017)
  • Author(s): Koki Ishii, Mikio Suga, Riwa Kishimoto, Eika Hotta, Takayuki Obata
  • Organizer: First international MRE workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] MRE用生体模擬ファントムの周波数特性評価 (2017)
  • Author(s): 石井孝樹, 菅幹生, 岸本理和，發田英華，小畠隆行
  • Organizer: 第45回日本磁気共鳴医学会大会
• [Presentation] 適切な散乱体濃度を有するMRおよび超音波エラストグラフィ用ファントムの開発 (2017)
  • Author(s): 碓村将志, 菅幹生，石井孝樹，岸本理和，發田英華，小畠隆行
  • Organizer: 第45回日本磁気共鳴医学会大会
• [Presentation] 複数周波数MRエラストグラフィにおける高速撮像法の検討 (2017)
  • Author(s): 大橋幸司, 菅幹生, 石井孝樹, 岸本理和, Stephan Kannengiesser, 小畠隆行
  • Organizer: 第45回日本磁気共鳴医学会大会
• [Presentation] 低磁場MRIを用いたMRエラストグラフィにおける弾性率推定の評価と安全性の検証 (2017)
  • Author(s): 吉田洋樹，菅幹生
  • Organizer: 電子情報通信学会医用画像研究会
• [Book] 多元計算解剖学の基礎と臨床への応用（担当：多元計算解剖学の基礎と臨床への応用， pp.192-199） (2018)
  • Author(s): 菅幹生(編著：橋爪誠)
  • Total Pages: 304
  • Publisher: 誠文堂新光社
  • ISBN: 9784416518243
• [Book] インナービジョン 第32巻第9号(担当：QIBAにおけるエラストグラフィ標準化への取り組み，pp.35-37) (2017)
  • Author(s): 菅幹生
  • Publisher: インナービジョン
  • ISBN: 9784902131475
• [Remarks] 千葉大学フロンティア医工学センター
  • URL: http://www.cfme.chiba-u.jp/
• [Remarks] Japan Quantitative Imaging Biomarker Alliance
  • URL: http://www.radiology.jp/j-qiba/
• [Remarks] 千葉大学フロンティア医工学センター
  • URL: https://www.cfme.chiba-u.jp/