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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Development of general biophysical model for standardization of diagnostic imaging and construction of qualitative real-time pathological diagnosis

Publicly Offered Research

Project AreaMultidisciplinary computational anatomy and its application to highly intelligent diagnosis and therapy
Project/Area Number 17H05280
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

山口 匡  千葉大学, フロンティア医工学センター, 教授 (40334172)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Keywords超音波 / マルチスケール / マルチモダリティ / 病理診断 / 音響特性 / 非侵襲
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、申請者らが開発した技術を用いて取得する多種の「生体組織の物理特性」データについて、計算機モデルを介して「病理学的知見」と結びつけることにより、統合的な生体物性モデルを作成し、臨床応用において「非侵襲な病理診断」を実現することを究極的な目標とした。
期間内においては主に肝臓について「細胞小器官レベルでのミクロ特性」と「複数小葉単位でのマクロ特性」についてマルチスケールで階層的に結び付けることにより、「三次元多層生体音響特性モデル」を構築することを行った。その発展として、病理診断スケールの音響特性を考慮した音波伝搬の計算機シミュレーションを具現化し、肝臓内の微小組織が生体組織の硬さ診断のスタンダードであるシアウェーブエラストグラフィに与える影響などについて検証を行った。
また、特に平成30年度においては、同領域の複数の研究者との連携研究に応用され、他種の生体組織におけるミクロスケールでの音響特性解析と病理像との融合について大きく進展した。加えて、細胞単体の音響特性を高精度に三次元評価するための基礎技術を提案し、計算機シミュレーションでの検証を踏まえて実測に応用するに至った。
上記の成果について、3編を学術論文化するとともに、多数の国際会議および国内学会で発表し、複数の発表が受賞している。なお、エコー信号解析による定量診断技術のいくつかについては、臨床データでの検討も進んでおり、実臨床での早期の展開が期待できる状況にある。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (56 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (50 results) (of which Int'l Joint Research: 23 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Reverside Research/Columbia Univeristy(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Reverside Research/Columbia Univeristy
  • [Int'l Joint Research] CNRS/Aix-Marseille University/Sorbonne University(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      CNRS/Aix-Marseille University/Sorbonne University
  • [Int'l Joint Research] University of Waterloo(カナダ)

    • Country Name
      CANADA
    • Counterpart Institution
      University of Waterloo
  • [Journal Article] Comprehensive backscattering characteristics analysis for quantitative ultrasound with an annular array: Basic study on homogeneous scattering phantom2019

    • Author(s)
      Takeru Mizoguchi, Kazuki Tamura, Jonathan Mamou, Jeffrey A. Ketterling, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 58 Pages: accepted

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Verification of Echo Amplitude Envelope Analysis Method in Skin Tissues for Quantitative Follow-up of Healing Ulcers2018

    • Author(s)
      Masaaki Omura, Kenji Yoshida, Shinsuke Akita, Tadashi Yamaguchi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57 Pages: 07LF15

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/JJAP.57.07LF15

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Proposal of compound amplitude envelope statistical analysis model considering low scatterer concentration2018

    • Author(s)
      Kazuki Tamura, Kenji Yoshida, Hitoshi Maruyama, Hiroyuki Hachiya, Tadashi Yamaguchi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57 Pages: 07LD19

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/JJAP.57.07LD19

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 平面波イメージングにおける散乱特性解析の有効性の基礎検証2019

    • Author(s)
      大村眞朗,石井琢郎,Yu Alfred,吉田憲司,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会2019年春季研究発表会
  • [Presentation] アニュラアレイを用いた複合的な散乱特性解析に関する基礎検討2019

    • Author(s)
      溝口岳,田村和輝,Mamou Jonathan,Ketterling Jeffrey,吉田憲司,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会2019年春季研究発表会
  • [Presentation] 超高周波チャープ信号による音響特性解析における最適化条件の検討2019

    • Author(s)
      伊藤一陽,田村和輝,Mamou Jonathan,吉田憲司,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会2019年春季研究発表会
  • [Presentation] 超音波診断装置を用いたベシクル凝集体の破壊に関する基礎検討2019

    • Author(s)
      潮崎育美,吉田憲司,中田大貴,齋藤勝也,章逸汀,豊田太郎,林秀樹,神山直久,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会2019年春季研究発表会
  • [Presentation] びまん性疾患の肝臓における微視的な音響インピーダンス評価2019

    • Author(s)
      橋本諒哉,伊藤一陽,丸山紀史,吉田憲司,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会2019年春季研究発表会
  • [Presentation] 数十 MHz 帯域における複数の散乱体構造推定モデルの安定性の検証2019

    • Author(s)
      伊藤和也,田村和輝,溝口岳,山田敦子,Franceschini Emilie,Mamou Jonathan,吉田憲司,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会2019年春季研究発表会
  • [Presentation] 複数の振幅包絡特性解析モデルを用いた肝臓エコー信号の評価2019

    • Author(s)
      佐藤悠佑,田村和輝,丸山紀史,吉田憲司,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会2019年春季研究発表会
  • [Presentation] シアウェーブエラストグラフィの安定性に関するFDTD シミュレーションによる基礎検討2019

    • Author(s)
      伊藤大貴,田村和輝,山田敦子,大栗拓真,吉田憲司,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会2019年春季研究発表会
  • [Presentation] 動的造影超音波法におけるクラッタ信号と流速解析精度の関係性2019

    • Author(s)
      齋藤勝也,吉田憲司,大村眞朗,田村和輝,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会2019年春季研究発表会
  • [Presentation] 音響・散乱特性解析による皮膚の組織構造評価2019

    • Author(s)
      大村眞朗,吉田憲司,秋田新介,真鍋一郎,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会2019年春季研究発表会
  • [Presentation] 脂肪肝の後方散乱係数解析における微小組織構造と音響特性の影響の検証2019

    • Author(s)
      山田敦子,田村和輝,Emilie Franceschini,吉田憲司,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会2019年春季研究発表会
  • [Presentation] 肝臓内の脂肪酸組成に着目したびまん性肝疾患の音響的評価2019

    • Author(s)
      伊藤一陽,丸山紀史,橋本諒哉,吉田憲司,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会2019年春季研究発表会
  • [Presentation] アクティブ造影超音波法による模擬リンパ管の検出2019

    • Author(s)
      齋藤勝也,吉田憲司,大村眞朗,田村和輝,山口匡
    • Organizer
      電子情報通信学会超音波研究会
  • [Presentation] 動的造影超音波法における造影剤移動速度の実測と理論計算の比較2019

    • Author(s)
      吉田憲司,齋藤勝也,大村眞朗,山口匡
    • Organizer
      電子情報通信学会超音波研究会
  • [Presentation] Backscatter coefficient analysis of fatty liver considering of micro tissue structure2018

    • Author(s)
      Atsuko Yamada, Kazuki Tamura, Emilie Franceschini, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      The 39th Symposium on UltraSonic Electronics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comprehensive backscattering characteristics analysis for quantitative ultrasound with annular array2018

    • Author(s)
      Takeru Mizoguchi, Kazuki Tamura, Jonathan Mamou, Jeffrey A. Ketterling, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      The 39th Symposium on UltraSonic Electronics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Verification of effects caused by echo separation method in speed of sound analysis at ultra-high frequency2018

    • Author(s)
      Toshiki Matsuzaki, Atsuko Yamada, Kazuki Tamura, Kazuyo Ito, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      The 39th Symposium on UltraSonic Electronics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Three dimensional acoustic impedance analysis for a cultured cell by 250 MHz ultrasound2018

    • Author(s)
      Tamaki Honda, Kenji Yoshida, Kazuyo Ito, Michiko Sugawara, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      The 39th Symposium on UltraSonic Electronics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Speed of Sound Analysis from Micro and Macro Size by Multi-Frequency Ultrasound Microscopic Measurement2018

    • Author(s)
      Takuya Ogawa, Kazuyo Ito, Kazuki Tamura, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      The 39th Symposium on UltraSonic Electronics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multi-frequency Tissue Characterization of Skin Tissues for Quantitative Ultrasound Diagnosis of Lymphedema2018

    • Author(s)
      Masaaki Omura, Kenji Yoshida, Tamaki Honda, Sinsuke Akita, Ichiro Manabe, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      The 39th Symposium on UltraSonic Electronics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Verification of error factors and accuracy improvement in speed of sound analysis at ultra-high frequency2018

    • Author(s)
      Toshiki Matsuzaki, Atsuko Yamada, Kazuki Tamura, Kazuyo Ito, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      IEEE International Ultrasonics Symposium 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Acoustic impedance analysis for internal structure of cultured cells by 250 MHz ultrasound2018

    • Author(s)
      Tamaki Honda, Kenji Yoshida , Kazuyo Ito, Hitoshi Maruyama, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      IEEE International Ultrasonics Symposium 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Acoustic characterization of microbubbles with indocyanine green derivatives for dual contrast imaging using ultrasound and near infrared fluorescence2018

    • Author(s)
      Kenji Yoshida, Katsuya Saito, Taro Toyota, Tadashi Yamaguchi,
    • Organizer
      IEEE International Ultrasonics Symposium 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Envelope statistics and backscattered power-spectrum analysis of rat livers with high-frequency annular array2018

    • Author(s)
      Takeru Mizoguchi, Kazuki Tamura, Kenji Yoshida, Jeffrey Ketterling, Jonathan Mamou, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      IEEE International Ultrasonics Symposium 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of double Nakagami distribution model for quantitative evaluation of early-stage fatty-liver disease2018

    • Author(s)
      Kazuki Tamura, Jonathan Mamou, Kenji Yoshida, Hiroyuki Hachiya, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      IEEE International Ultrasonics Symposium 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Verification of frequency dependence and accuracy in backscatter coefficient analysis of fatty liver2018

    • Author(s)
      Atsuko Yamada, Kazuki Tamura, Emilie Franceschini, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi,
    • Organizer
      IEEE International Ultrasonics Symposium 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Enhancement of bandwidth and SNR with ultra-high-frequency ultrasound using chirps for acoustic microscopy2018

    • Author(s)
      Kazuyo Ito, Jonathan Mamou, Kazuki Tamura, Daniel Rohrbach, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      IEEE International Ultrasonics Symposium 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Speed of sound analysis from micro to macro size by wide area ultrasound microscopic measurement2018

    • Author(s)
      Takuya Ogawa, Kazuki Tamura, Kazuyo Ito, Masaaki Omura, Toshiki Matsuzaki, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi,
    • Organizer
      IEEE International Ultrasonics Symposium 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multi-scale Speed-of-sound Analysis in Wide Area2018

    • Author(s)
      Takuya Ogawa, Kazuki Tamura, Kazuyo Ito, Kenji Yoshida, Tadahsi Yamaguchi
    • Organizer
      11th International Conference on Ultrasonic Biomedical Microscanning
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Chirp-encoded Excitation for Acoustic Microscopy at Ultra High-frequency2018

    • Author(s)
      Kazuyo Ito, Kazuki Tamura, Daniel Rochrbach, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi, Jonathan Mamou,
    • Organizer
      11th International Conference on Ultrasonic Biomedical Microscanning
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Structure Factor Model-based Approach for Analyzing Two-dimensional Impedance Map2018

    • Author(s)
      Kazuki Tamura, Jonathan Mamou, Tadashi Yamaguchi,Emilie Franceschini
    • Organizer
      11th International Conference on Ultrasonic Biomedical Microscanning
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Disease-related Fatty Acid Species Identification in Liver with Ultra-High Frequency Ultrasound2018

    • Author(s)
      Kazuyo Ito, Kenji Yoshida, Hitoshi Maruyama, Jonathan Mamou, Tadashi Yamaguchi,
    • Organizer
      Ultrasonics2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Echo envelope analysis by double Nakagami distribution model for mixed low concentration scatterer media2018

    • Author(s)
      Kazuki Tamura, Kenji Yoshida, Jonathan Mamou, Hitoshi Maruyama, HiroyukiHachiya, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      Ultrasonics2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comprehensive backscattering characteristics analysis of rat livers with high-frequency ultrasound with annular array probe2018

    • Author(s)
      Takeru Mizoguchi, Kazuki Tamura, Jonathan Mamou, Jeffery Ketterling, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      2018 International Symposium on Info Comm and Medical Technology in Bio-Medical and Healthcare Application
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Application of Ultrafast Plane Wave Imaging for High Temporal and Precision Analysis of Ultrasound Scattering Properties2018

    • Author(s)
      Masaaki Omura, Takuro Ishii, Alfred Yu, Kenji Yoshida, Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      2018 International Symposium on Info Comm and Medical Technology in Bio-Medical and Healthcare Application
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multi-scale Quantitative Ultrasound Considering Acoustic Characteristics of Tissues2018

    • Author(s)
      Tadashi Yamaguchi
    • Organizer
      LITMUS Scientific Day
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of General Biophysical Model for Realization of Ultrasonic Qualitative Real-time Pathological Diagnosis2018

    • Author(s)
      Tadashi Yamaguchi, Kenji Yoshida, Hideki Hayashi, Hitoshi Maruyama, Kazuyo Ito, Kazuki Tamura, Masaaki Omura
    • Organizer
      The 5th International Symposium on Multi-disciplinary Computational Anatomy
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超音波によるマルチスケールでの生体組織性状評価2018

    • Author(s)
      山口匡
    • Organizer
      第86回 形の科学シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 超音波イメージングによる組織性状診断の最先端と未来 - 定量化に対する提言 -2018

    • Author(s)
      山口匡
    • Organizer
      第11回 びまん性肝疾患の画像研究会
    • Invited
  • [Presentation] Acoustic impedance evaluation of excised mouse livers of diffused diseases2018

    • Author(s)
      伊藤一陽,橋本諒哉,吉田憲司,丸山紀史,山口匡
    • Organizer
      第12回バイオ超音波顕微鏡研究会
  • [Presentation] 高周波超音波による生体組織の音響特性解析およびマルチスケール定量診断への応用:2018

    • Author(s)
      山口匡
    • Organizer
      日本超音波医学会第91回学術集会
  • [Presentation] 近赤外蛍光および超音波イメージングで機能する蛍光マイクロバブルの造影効果の検証2018

    • Author(s)
      吉田憲司,斎藤勝也,江畠将彦,豊田太郎,林秀樹,山口匡
    • Organizer
      日本超音波医学会第91回学術集会
  • [Presentation] 自己回帰モデルを用いた皮下組織の音響インピーダンス解析2018

    • Author(s)
      吉田憲司,本田瑶季,大村眞朗,秋田新介,真鍋一郎,山口匡
    • Organizer
      日本超音波医学会第91回学術集会
  • [Presentation] 高周波超音波に対応した振幅包絡特性解析法の提案2018

    • Author(s)
      田村和輝,吉田憲司,蜂屋弘之,山口匡
    • Organizer
      日本超音波医学会第91回学術集会
  • [Presentation] 脂肪酸の音響特性解析による肝臓内の組織構造評価2018

    • Author(s)
      伊藤一陽,本田瑶季,吉田憲司,丸山紀史,山口匡
    • Organizer
      日本超音波医学会第91回学術集会
  • [Presentation] 微小組織の音響特性と構造を考慮した後方散乱係数解析法の検討2018

    • Author(s)
      山田敦子,田村和輝,Emilie Franceschini,吉田憲司,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会アコースティックイメージング研究会
  • [Presentation] 造影超音波を用いたリンパ管検出法の基礎検討2018

    • Author(s)
      齋藤勝也,吉田憲司,大村眞朗,伊藤和也,山口匡
    • Organizer
      日本音響学会アコースティックイメージング研究会
  • [Presentation] 超高周波での生体音速解析における試料表面形状の影響の検討2018

    • Author(s)
      松崎俊季,山田敦子,田村和輝,伊藤一陽,吉田憲司,山口匡
    • Organizer
      日本超音波医学会基礎技術研究会
  • [Presentation] 生体エコーの振幅崩落特性解析におけるアニュラアレイプローブの適用2018

    • Author(s)
      溝口岳,田村和輝,吉田憲司,山口 匡
    • Organizer
      日本超音波医学会基礎技術研究会
  • [Presentation] 近赤外蛍光マイクロバブルの共振特性の実験的評価2018

    • Author(s)
      吉田憲司,齋藤勝也,豊田太郎,林秀樹,山口匡
    • Organizer
      電子情報通信学会超音波研究会

URL: 

Published: 2019-12-27  

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