2013 Fiscal Year Annual Research Report
超音波組織変化モデルを用いた慢性肝疾患の非侵襲的線維化 診断手法の実用化
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25282153
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
蜂屋 弘之 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (90156349)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平田 慎之介 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (80550970)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 医用超音波 / 定量診断 / 組織鑑別診断 / びまん性肝疾患 / 振幅確率密度関数 / レイリー分布 / 肝炎 |
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| Research Abstract |
年間数万人が死亡する肝疾患は我が国の医療分野における主要な対象である。本研究の目的は，慢性肝疾患により変化する超音波生体組織変化モデルを用いて，臨床的に十分なロバスト性を持つ慢性肝疾患の非侵襲的線維化診断手法の実用システムの構築である。そのため，1. 病変組織の組織構造変化と超音波エコー信号のモデル化 ，2. 組織変化モデルを用いた臨床超音波画像の理解，3. 超音波組織変化モデルに基づく慢性肝疾患の線維化定量診断手法の検討，を行っている。
平成25年度は，まず，病変による生体組織変化と超音波エコー信号のモデル化を検討した。超音波画像は，散乱体が均質に分散し，散乱点密度が高い臓器の場合，スペックルパターンと呼ばれる斑紋状の特徴的な画像となるが，病変の進行とともにこのパターンが変化する。レイリー分布によりこのような画像の振幅確率密度を表現できることが知られているが，われわれは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，複数のレイリー分布を組み合わせるマルチレイリーモデルを用いることで，臨床データの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を示してきた。これらの検討をもとに，新たに拡張したマルチレイリーモデルによる手法を提案した。これは慢性肝疾患による組織変化を「正常組織＋線維組織＋血管などの低エコー部分」によりモデル化するもので，臨床画像の振幅分布が，モデル化によって極めてよく近似できることを示した。
次に，このモデルを用いることで，超音波画像を線維確率画像に変換する手法を提案した。本手法は，線維化のない肝臓からの信号では，ほとんど反応しない頑健性がある上に，わずかな線維化でも敏感に検出できる手法である。本手法を用いれば，初期病変でも安定に線維化の程度を定量化できることを，モデル画像と臨床画像を用いて示した。
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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
病変により変化する臨床画像の特性検討を系統的に行い，画像の振幅分布特性の特徴の変化について検討することが，25年度の目標であったが，肝臓組織が病変により変化していくときの画像の特徴を明確に表現できるモデルを作り出すことができ，目標を十分達成することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度は組織変化モデルを用いた臨床超音波画像の理解を深め，定量診断手法の高度化を行う。病変の組織構造の変化を表す画像と臨床画像の比較を系統的に行い，マルチレイリーモデルの特徴量の変化について詳細な検討を行う。また，生体組織が病変により変化していく様子をシミュレーションする計算モデルを利用して，慢性肝疾患の組織構造の変化と画像中に含まれる情報の比較を系統的に行う。この検討結果を，逆問題としての定量診断手法確立のための基礎データとする。
この検討結果を基に，超音波画像の理解に基づく定量診断手法の確立を目指す。すでに，超音波画像から，臨床画像から生体組織の音響構造変化に対応する確率値を定量的に求める逆問題について提案したが，この定量診断手法の性能を定量的に評価し，臨床的に安定な診断手法の確立を行う。
特定の病変については，臨床画像から定量的な情報を求める方法について，すでに検討を進めている。この結果では，正常，軽度，重度の臨床超音波画像から線維化部分を抽出結果が，生検による組織検査の結果と良く一致することが示されている。このような処理を，軽度の病変でも安定に行うための手法について考察を進める。昨年度提案した線維確率画像に加え，これまでにいくつかの手法を提案しているので，高度化した計算機シミュレーションにより得られた進行するさまざまな病変の各段階での超音波画像から頑健な処理手法を検討する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
購入予定製品が，バージョンアップのため仕様変更となり，購入を再検討したため。
類似製品が登場しているので，比較検討の上決定する。
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