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生体組織構造変化の計算モデルの高度化と超音波画像による病変定量診断手法への展開

Publicly Offered Research

Project AreaComputational anatomy for computer-aided diagnosis and therapy :Frontiers of medical image sciences
Project/Area Number 24103705
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 InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

蜂屋 弘之  東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (90156349)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywords計算解剖学 / 医用超音波 / 定量診断 / 組織鑑別診断 / びまん性肝疾患 / レイリー分布 / 肝炎
Research Abstract

本研究では,「超音波定量診断学」及び「計算解剖学」の構築のため,病変により変化する生体組織音響構造のモデルと超音波画像の計算機シミュレーション手法の高度化,さらに得られた画像変化の知見から,臨床的な病変超音波画像の理解と定量診断手法の確立を行うことを目的としている。そのため,1. 病変組織の音響構造のモデル化と超音波画像の計算機シミュレーション手法の高度化,2. 臨床超音波画像と計算モデル画像の比較による超音波画像の理解,3. 超音波画像の理解に基づく定量診断手法の検討,を行った。
まず,病変により変化する生体組織音響構造の計算モデルの高度化と臨床画像との系統的な比較による超音波画像理解を試みた。解剖学的知識と病変組織音響特性の測定結果を組み合わせ,肝臓組織を対象に,超音波散乱体配置を正常組織構造から病変組織へと再配置し,病変が進行していく様子を段階的に表現した。このモデルで,正常組織での,スペックルパターンと呼ばれる斑紋状の特徴的な超音波画像が,病変の進行とともに変化し,臨床画像の特徴をよく表現することができた。これらの画像と臨床画像を用いた検討から,
肝炎や肝硬変などのような線維化が肝臓全体に進行するびまん性肝疾患では,正常組織,線維組織などに対応した複数のレイリー分布を組み合わせたマルチレイリーモデルで,超音波反射信号の振幅分布を極めてよく表現できることが明らかとなった。
次に,臨床画像から生体組織の音響構造変化を定量的に求める逆問題について検討し,病変の定量診断手法の検討を行った。マルチレイリーモデルを用いることで,臨床超音波画像から線維化した部分の量を定量的に求めることが可能になり,軽度の病変でも安定に評価できることが,組織構造変化のシミュレーションモデルと臨床画像によって確認することができた。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (37 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (31 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Effect of the beam width on quantitative estimation of liver fibrosis using ultrasonic images2014

    • Author(s)
      Shohei Mori, Shinnosuke Hirata, Hiroyuki Hachiya
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 53

    • NAID

      210000144274

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      2013 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Liver tissue characterization for each pixel in ultrasound image using multi-Rayleigh model2014

    • Author(s)
      Tatsuya Higuchi, Shinnosuke Hirata, Tadashi Yamaguchi, Hiroyuki Hachiya
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 53

    • NAID

      210000144278

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantitative Evaluation of Liver Fibrosis Using Multi-Rayleigh Model with Hypoechoic Component2013

    • Author(s)
      Tatsuya Higuchi, Shinnosuke Hirata, Tadashi Yamaguchi, Hiroyuki Hachiya
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 52 Issue: 7S Pages: 07HF19-07HF19

    • DOI

      10.7567/jjap.52.07hf19

    • NAID

      210000142540

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantitative Evaluation of Liver Fibrosis Using Multi-Rayleigh Model with Low Intensity Component2013

    • Author(s)
      Tatsuya Higuchi
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: Vol. 52

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      2012 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Experimental Evaluation of Quantitative Diagnosis Technique for Hepatic Fibrosis Using Ultrasonic Phantom2012

    • Author(s)
      Atsushi Koriyama, Wataru Yasuhara, Hiroyuki Hachiya
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: Vol. 51, No. 7 Issue: 7S Pages: 07GF09-07GF09

    • DOI

      10.1143/jjap.51.07gf09

    • NAID

      210000140981

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  • [Journal Article] Transmission electron microscopy study on the effects of the ultrasound contrast agent Levovist on hepatic cells2012

    • Author(s)
      Etsuo Takada
    • Journal Title

      J. Med. Ultrasonics

      Volume: Vol. 39 Issue: 3 Pages: 107-113

    • DOI

      10.1007/s10396-012-0349-8

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      Xiaoying Yang, Shinnosuke Hirata, Hiroyuki Hachiya
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      日本大学(東京都)
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      日本音響学会2014年春季研究発表会
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      樋口達矢, 平田慎之介, 山口匡, 蜂屋弘之
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      日本音響学会2014年春季研究発表会
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      日本大学(東京都)
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      官暮京, 平田慎之介, 蜂屋弘之
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      日本音響学会2014年春季研究発表会
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      日本大学(東京都)
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  • [Presentation] マルチレイリーモデルを用いた肝病変における線維組織画像化の検討2013

    • Author(s)
      樋口達矢
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      日本音響学会2013年春季研究発表会
    • Place of Presentation
      東京工科大学(東京都)
    • Year and Date
      2013-03-13
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      佐々木日史
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      日本音響学会2013年春季研究発表会
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      東京工科大学(東京都)
    • Year and Date
      2013-03-13
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  • [Presentation] 病理組織像から生成した超音波画像を用いた線維量抽出手法の検討2013

    • Author(s)
      粟井康裕
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      日本音響学会2013年春季研究発表会
    • Place of Presentation
      東京工科大学(東京都)
    • Year and Date
      2013-03-13
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ファントムを用いた初期肝病変の安定な検出手法の検討2013

    • Author(s)
      郡山惇之
    • Organizer
      日本音響学会2013年春季研究発表会
    • Place of Presentation
      東京工科大学(東京都)
    • Year and Date
      2013-03-13
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Bモード画像の振幅分布モデルと同時生起行列の比較検討2013

    • Author(s)
      田中由紀
    • Organizer
      日本音響学会2013年春季研究発表会
    • Place of Presentation
      東京工科大学(東京都)
    • Year and Date
      2013-03-13
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Imaging method of tissue characteristics based on multi-Rayleigh model for fibrotic liver2013

    • Author(s)
      Tatsuya Higuchi, Shinnosuke Hirata, Tadashi Yamaguchi, Hiroyuki Hachiya
    • Organizer
      The 34th Symposium on Ultrasonic Electronics
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府)
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  • [Presentation] Effect of the ultrasonic beam width for quantitative evaluation of liver fibrosis using ultrasonic images2013

    • Author(s)
      Shohei Mori, Shinnosuke Hirata, Hiroyuki Hachiya
    • Organizer
      The 34th Symposium on Ultrasonic Electronics
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantitative evaluation method of liver fibrosis using multi-Rayleigh model with three echo envelope components2013

    • Author(s)
      Tatsuya Higuchi, Shinnosuke Hirata, Tadashi Yamaguchi, Hiroyuki Hachiya
    • Organizer
      2013 IEEE International Ultrasonics Symposium
    • Place of Presentation
      Prague (Czech Republic)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 超音波画像を用いた肝線維化の定量推定におけるビーム幅の影響評価シミュレーション2013

    • Author(s)
      森翔平, 平田慎之介, 蜂屋弘之
    • Organizer
      電子情報通信学会超音波研究会
    • Place of Presentation
      金沢工業大学(石川県)
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  • [Presentation] マルチレイリーモデルに基づく病変肝の組織性状確率画像の生成2013

    • Author(s)
      樋口達矢, 平田慎之介, 山口匡, 蜂屋弘之
    • Organizer
      日本音響学会2013年秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      豊橋技術科学大学(愛知県)
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  • [Presentation] 肝病変超音波画像を用いた線維組織量評価にビーム幅が与える影響の検討2013

    • Author(s)
      森翔平, 平田慎之介, 蜂屋弘之
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      日本音響学会2013年秋季研究発表会
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      豊橋技術科学大学(愛知県)
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  • [Presentation] 超音波医用画像を用いた定量診断2013

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      蜂屋弘之
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府)
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    • Invited
  • [Presentation] マルチレイリーモデルによる肝炎繊維組織画像化手法の検討2013

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      樋口達矢, 平田慎之介, 山口匡, 蜂屋弘之
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    • Place of Presentation
      大阪国際会議場(大阪府)
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    • Author(s)
      Tatsuya Higuchi
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      The 33rd Symposium on Ultrasonic Electronics
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      千葉大学(千葉県)
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      2012-11-13
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  • [Presentation] Accuracy evaluation of quantitative estimation for hepatic fibrosis using phantom data2012

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      Atsushi Koriyama
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      The 33rd Symposium on Ultrasonic Electronics
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      2012-11-13
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  • [Presentation] Quantitative diagnosis for liver fibrosis using co-occurrence matrix of echo signal2012

    • Author(s)
      Yuki Tanaka
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      千葉大学(千葉県)
    • Year and Date
      2012-11-13
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  • [Presentation] Estimation of QUS parameters in diffused liver disease2012

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      Wenli Wu
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      The 33rd Symposium on Ultrasonic Electronics
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      千葉大学(千葉県)
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  • [Presentation] マルチレイリーモデルを用いた肝病変定量診断手法の検討2012

    • Author(s)
      樋口達矢
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      日本音響学会 アコースティックイメージング研究会
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      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2012-10-24
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      田中由紀
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      信州大学(長野県)
    • Year and Date
      2012-09-19
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      樋口達矢
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      日本音響学会 2012年秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      信州大学(長野県)
    • Year and Date
      2012-09-19
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  • [Presentation] 実データを用いた肝炎線維量の安定な推定手法の検討2012

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      郡山惇之
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      日本音響学会 2012年秋季研究発表会
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      信州大学(長野県)
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      2012-09-19
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      佐々木日史
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      信州大学(長野県)
    • Year and Date
      2012-09-19
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  • [Presentation] Bモード画像の同時生起行列に基づく肝病変定量診断手法の精度検討2012

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      田中由紀
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      日本超音波医学会基礎技術研究会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
    • Year and Date
      2012-08-03
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  • [Presentation] ファントムを用いた肝病変振幅分布推定手法の実験的検討2012

    • Author(s)
      郡山惇之
    • Organizer
      日本超音波医学会第85回学術集会
    • Place of Presentation
      グランドプリンスホテル新高輪 国際館パミール(東京都)
    • Year and Date
      2012-05-25
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  • [Presentation] 血管を考慮した振幅分布モデルに基づく肝炎線維化評価指標の検討2012

    • Author(s)
      樋口達矢
    • Organizer
      日本超音波医学会第85回学術集会
    • Place of Presentation
      グランドプリンスホテル新高輪 国際館パミール(東京都)
    • Year and Date
      2012-05-25
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  • [Presentation] Measurement of acoustic properties of tissues using ultrasonic tissue imaging system2012

    • Author(s)
      Hiroyuki Hachiya
    • Organizer
      Acoustics 2012
    • Place of Presentation
      Hong Kong (People’s Republic of China)
    • Year and Date
      2012-05-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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