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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Improvement of MRI-based brain connectome with high-speed and high-precision denoising techniques

Research Project

Project/Area Number 15K09920
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

大石 直也  京都大学, 健康長寿社会の総合医療開発ユニット, 特定講師 (40526878)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 杉原 玄一  京都大学, 医学研究科, 助教 (70402261)
藤原 宏志  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (00362583)
鈴木 崇士  京都大学, 健康長寿社会の総合医療開発ユニット, 特定助教 (10572224)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
KeywordsMRI / 脳 / コネクトーム / ノイズ除去 / non-local means / GPGPU / 深層学習
Outline of Annual Research Achievements

脳MRIコネクトームは、脳のネットワーク状態を網羅的に評価でき、精神疾患のような複雑な病態の解明や診断精度の向上が期待される新技術である。しかし、MRIの撮像に伴うノイズはコネクトーム解析上、大きな問題である。これまで申請者らは、ノイズ除去性能が高い一方、計算コストが高く医用応用が困難であったNon-local means法をGeneral Purpose GPU(GPGPU)技術で超高速化させることに成功し、形態MRIへの有用性を明らかにしてきた。本研究の目的は、この技術をさらに発展させ、基礎・臨床両面における脳MRIコネクトーム高精度化の可能性を明らかにすることにある。
平成29年度では、昨年度に引き続き3T-MRIでのヒト健常者および統合失調症患者での形態MRIや拡散テンソル画像(DTI)、安静時機能的MRI(rs-fMRI)のデータ取得を行うとともに、7T-MRI装置でのヒト健常者での形態MRI等のデータ取得を行った。また、最新GPUを導入するとともに、コネクトーム用GPGPUノイズ除去ソフトウェアのバージョンアップを行った結果、更なる高速化を図ることができた。小動物MRIを用いた研究で、本ノイズ除去法を用いることで統計解析上の空間分解能を向上させ、心的外傷後ストレス障害(PTSD)モデルマウスにおける脳萎縮を詳細に評価し、論文発表した(Yoshii, Oishi, et al. Sci Rep. 2017)。また、レム睡眠行動障害(RBD)患者における微細な運動障害に関連した脳内機能的ネットワークの変容をコネクトーム技術を用いて評価し、学会発表した(Yamada, Oishi et al. XXIII World Congress of Neurology; World Sleep 2017; 47th ANNUAL MEETING NEUROSCIENCE 2017)。

  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] 18F-FPYBF-2, a new F-18 labelled amyloid imaging PET tracer: biodistribution and radiation dosimetry assessment of first-in-man 18F-FPYBF-2 PET imaging2018

    • Author(s)
      Nishii Ryuichi、Higashi Tatsuya、Kagawa Shinya、Okuyama Chio、Kishibe Yoshihiko、Takahashi Masaaki、Okina Tomoko、Suzuki Norio、Hasegawa Hiroshi、Nagahama Yasuhiro、Ishizu Koichi、Oishi Naoya、Kimura Hiroyuki、Watanabe Hiroyuki、Ono Masahiro、Saji Hideo、Yamauchi Hiroshi
    • Journal Title

      Annals of Nuclear Medicine

      Volume: 32 Pages: 256~263

    • DOI

      10.1007/s12149-018-1240-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 18F-FPYBF-2, a new F-18-labelled amyloid imaging PET tracer: first experience in 61 volunteers and 55 patients with dementia2018

    • Author(s)
      Higashi Tatsuya、Nishii Ryuichi、Kagawa Shinya、Kishibe Yoshihiko、Takahashi Masaaki、Okina Tomoko、Suzuki Norio、Hasegawa Hiroshi、Nagahama Yasuhiro、Ishizu Koichi、Oishi Naoya、Kimura Hiroyuki、Watanabe Hiroyuki、Ono Masahiro、Saji Hideo、Yamauchi Hiroshi
    • Journal Title

      Annals of Nuclear Medicine

      Volume: 32 Pages: 206~216

    • DOI

      10.1007/s12149-018-1236-1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Alteration of Venous Drainage Route in Idiopathic Normal Pressure Hydrocephalus and Normal Aging2017

    • Author(s)
      Satow Takeshi、Aso Toshihiko、Nishida Sei、Komuro Taro、Ueno Tsukasa、Oishi Naoya、Nakagami Yukako、Odagiri Masashi、Kikuchi Takayuki、Yoshida Kazumichi、Ueda Keita、Kunieda Takeharu、Murai Toshiya、Miyamoto Susumu、Fukuyama Hidenao
    • Journal Title

      Frontiers in Aging Neuroscience

      Volume: 9 Pages: 387

    • DOI

      10.3389/fnagi.2017.00387

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Brain atrophy in the visual cortex and thalamus induced by severe stress in animal model2017

    • Author(s)
      Yoshii Takanobu、Oishi Naoya、Ikoma Kazuya、Nishimura Isao、Sakai Yuki、Matsuda Kenichi、Yamada Shunji、Tanaka Masaki、Kawata Mitsuhiro、Narumoto Jin、Fukui Kenji
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Pages: 12731

    • DOI

      10.1038/s41598-017-12917-z

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Direct Numerical Computation of the Stationary Radiative Transport Equation on Modern Parallel Architectures2017

    • Author(s)
      Fujiwara Hiroshi、Oishi Naoya
    • Journal Title

      Proceedings of the The 16th International Symposium on Distributed Computing and Applications to Business, Engineering and Sciences

      Volume: 1 Pages: 29-32

    • DOI

      10.1109/DCABES.2017.62

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Deep structural learning for classification of Alzheimer's disease2017

    • Author(s)
      Naoya Oishi, Hidenao Fukuyama
    • Organizer
      XXIII World Congress of Neurology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] モチベーションの脳機能イメージング2017

    • Author(s)
      大石直也
    • Organizer
      日本社会心理学会第58回大会
    • Invited
  • [Presentation] Deep structural learning for diagnosis of Alzheimer's disease2017

    • Author(s)
      Naoya Oishi, Hidenao Fukuyama
    • Organizer
      第36回日本認知症学会学術集会
  • [Presentation] グリア細胞のイメージング -過去から未来-2017

    • Author(s)
      福山秀直、大石直也
    • Organizer
      次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Nigrostriatal degeneration and altered cortico-striatal functional connectivity in REM sleep behavior disorder (RBD) with subtle motor dysfunction2017

    • Author(s)
      Gohei Yamada, Yoshino Ueki, Takuya Oguri, Naoya Oishi, Ayako Fukui, Meiho Nakayama, Noriyuki Matsukawa
    • Organizer
      XXIII World Congress of Neurology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Striatal dysfunction and diminished functional connectivity in idiopathic REM sleep behavior disorder with subtle motor alteration2017

    • Author(s)
      Gohei Yamada, Yoshino Ueki, Takuya Oguri, Naoya Oishi, Ayako Fukui, Meiho Nakayama, Noriyuki Matsukawa
    • Organizer
      World Sleep 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Altered cortico-striatal functional connectivity in REM sleep behavior disorder with subtle motor dysfunction2017

    • Author(s)
      Gohei Yamada, Yoshino Ueki, Takuya Oguri, Naoya Oishi, Ayako Fukui, Meiho Nakayama, Noriyuki Matsukawa
    • Organizer
      47th ANNUAL MEETING NEUROSCIENCE 2017
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-12-17  

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