Fundamental Technologies for Integration of Function and Pathology in Multidisciplinary Computational Anatomy

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Multidisciplinary computational anatomy and its application to highly intelligent diagnosis and therapy
• Project/Area Number: 26108004
• 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: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: SATO Yoshinobu 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70243219)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大竹 義人 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (80349563) ; SOUFI MAZEN 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (80823525) ; 堀 雅敏 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (00346206) ; 高尾 正樹 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (30528253) ; 山崎 隆治 埼玉工業大学, 工学部, 准教授 (40432546) ; 小路 直 東海大学, 医学部, 准教授 (50514890) ; 菅野 伸彦 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座教授 (70273620) ; 横田 太 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助教 (60759900) ; 多田 幸生 神戸大学, システム情報学研究科, 教授 (70135812)
• Research Collaborator: Armand Mehran ; Westin Carl-Fredrik ; Zheng Guoyan ; Zoroofi Reza A. ; Prince Jerry L.
• Project Period (FY): 2014-07-10 – 2019-03-31
• Keywords: マルチスケール / マルチモダリティ / 臓器機能 / 生体シミュレーション / 診断支援 / 筋骨格 / 筋線維走行 / 肝線維化

Outline of Final Research Achievements

In this research, the integration of functional and pathological aspects is especially focused on. Because the multiscale and temporal aspects are closely related to function and pathology. This research is also related to these aspects. We addressed three approaches on functional and pathological integration into computational anatomy models as follows.
(1) High fidelity anatomy modelling for functional simulations: We develop methodologies for high fidelity modelling from the cadaveric data and its reconstruction from clinical images. We demonstrated its usefulness especially for musculoskeletal anatomy. (2) Functioning anatomy modelling: Focusing on the musculoskeletal anatomy, dynamic anatomy is investigated while the musculoskeletal system is functioning. (3) Multimodal anatomy modelling: Anatomy-based functional and pathological predictive models are constructed, in which different modalities of functional and pathological data are associated.

Free Research Field

人間医工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

学術的意義は、人体のマクロ・ミクロ解剖、機能、病理を統合する多元計算解剖モデルを開発し、CTやMRIなど主としてマクロ解剖を含む臨床画像からこれらミクロ解剖、機能、病理情報を予測することを可能にした点にある。社会的意義は、医療において、高度知能化医療診断・治療への応用に向けての基盤技術を提供したことである。