2016 Fiscal Year Research-status Report
FDG-PETに基づく組織や臓器の構造的・空間的表現とがん診断支援への応用
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16K00411
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| Research Institution | Kobe City College of Technology |
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Principal Investigator |
戸崎 哲也 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (70321461)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | FDG-PET / ４次元超曲面曲率 / 異常陰影 / ３次元表示 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，FDG-PET像から4次元超曲面曲率を算出し．得られた３種類の曲率に基づいて本来なら組織の機能をイメージングしたFDG-PETに対して構造的な表現を可能にすることを目標としている．本年度の目的は，FDG-PET の持つ機能性から構造的情報を視覚化する手法を検討し，さらには異常を疑う陰影を絞り込む手法についても検討することに主眼を置いた．FDG-PETに対して４次元超曲面曲率を算出し，得られた曲率の絶対値の大きい順にk1，k2，k3とした場合，k1やk2ではリンパや腸管といった構造的に線状の陰影を有する陰影を描出することが可能となった．また，k3に基づくことで，限局的にFDGが集積している箇所の陰影を描出することが可能であることを確認した．また，これらの曲率に基づいてFDG-PETの高濃度領域を単純な閾値で抽出することが可能となり，異常を疑う陰影の抽出とその３次元的表示を可能にした．さらには，医師により悪性であると判断された領域を指標に，形態的視点及び機能的特徴に基づいた視点から，他のよく似た陰影を絞り出す方法についても検討を行った．その結果，形態的に似た形状の陰影を別の領域から推定を行うことが可能となった．得られた成果は，The 13th IASTED International Conference on Biomedical Engineeringで発表を行った．
また，実験的なアプローチとして，本手法をVisible Korean Data Setの大腿部解剖画像に対して適応して大腿部の筋繊維抽出が可能かどうか検討を行なった．単純閾値と比較して，繊維構造を抽出することが可能となり，大腿部の筋肉活動の解析への可能性を示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
28年度では，１）FDG-PETの持つ曲率情報を算出することで，筒状，線状，孤立状等の構造情報を画像化する，２）構造情報に基づいて抽出した高濃度領域を体内から３次元的に任意の角度から観察し，その空間的特徴を視覚的に把握する，３）偽陽性陰影の絞り込みとそれら陰影の悪性度を統計的・多次元的に定量評価を行う，ことを目的として研究を進めた．
１），２）に関しては４次元超曲面曲率を算出し，その絶対値の大きい順にk1，k2，k3として，それらの値に基づいて悪性を疑う陰影が含まれる高SUV領域を抽出する手法をある程度確立させた．具体的には，k1, k2の値に基づいた閾値で高SUV領域を抽出した場合，リンパ，腸管や尿管といった管状の陰影が描出可能となり，またk3に基づいた高SUV領域の抽出により，球状の限局した陰影を描出することが可能となった．すなわち，本来は機能画像であるFDG-PETから形態的特徴を描出することができた．３）に関しては，機能的特徴としてSUVの平均値，最大値，分散，形態的特徴として球形度，第３曲率（k3）に基づいて定量評価を行なうことを検討した．これの目的は，医師の診断が付いた病変の特徴と似た陰影を絞り込むことである．機能的特徴に基づいた場合，おそらく転移と思われる陰影の拾い出しができた．また，形態的特徴に基づいた場合，扱った症例は直腸がんであったにも関わらず，頸部の異常陰影を拾いだすことが可能となった．これらを信頼のあるデータとするためには今後数多くのデータが必要となり，また有効な特徴が何であるかを試行錯誤的に検討を行なっている状況である．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度では，予定通り悪性病変の特徴に基づいた異常陰影の絞り込みを行う予定である．さらには，抽出された高 SUV 領域を体内の任意の位置から観察できるような表示法を検討する．これは，注目する領域がその周辺組織とどのような位置関係にあるかを感覚的に提示できる可能性を持っていると考える．機能画像である PET像から形態的な情報を3 次元的に表示することは例がなく，新規性が高いと考える.
さらに，対象モダリティとして現在進めているFDG-PETに加えて，Visible Korean Data Setの解剖画像も検討に加える．大腿部筋肉の動きを把握するには，筋肉内の繊維組織の動きを推定することが有効とされている．そこで，4次元超曲面の３つ曲率を利用して繊維組織を良好に抽出することを目指す．
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| Causes of Carryover |
予算執行はほぼ申請どおりの内容で行なったが，振込手数料等の関係で若干の残が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度では，文房具等の消耗品購入に充てる予定である．
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