ディープラーニングを用いた新MRIシークエンス開発～小児の肝機能画像評価の実現

• Project/Area Number: 21K15798
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 青木 英和 東北大学, 医学系研究科, 助教 (50844429)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 肝障害 / MRI

Outline of Research at the Start

造影MRIを用いた肝機能評価が近年報告されている。小児でも、非アルコール性脂肪肝や心疾患術後の肝不全など、肝機能の評価が必要な場合があり、小児への応用も期待されている撮像法である。しかし、良質な画像を得るためには息止めでの撮像を要するため、息止めができない小児での評価が課題となっている。そこで本研究では、呼吸の影響を克服した撮像方法を開発する。1つは、撮像断面や撮像中心点の調節により、呼吸による肝臓の撮像範囲外への移動の影響を軽減する手法、もう1つは機械学習を用いて画像のぶれを補正する新たな撮像方法の開発である。非侵襲的かつ定量的な肝機能評価が小児でも可能になれば、臨床的意義は高い。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、非アルコール性脂肪肝や心疾患術後の肝不全などの肝障害を有する小児における、肝機能の評価方法の開発である。良質な画像を得るためには息止めでの撮像を要するため、息止めができない小児での評価が課題となっている。呼吸の影響を克服した撮像方法の開発が目的であり、1つは、撮像断面や撮像中心点の調節により、呼吸による肝臓の撮像範囲外への移動の影響を軽減する手法、もう1つは機械学習を用いて画像のぶれを補正する新たな撮像方法の開発である。
本研究を進めるにあたり、対象となる症例を蓄積する上で、小児科医、小児外科医との協力が必須であるが、その連携、情報共有が不十分であった。胆道閉鎖症術後の肝機能障害を小児症例に関しては、ある程度の症例数を小児外科医が有しており、今後、主治医地の情報共有を進めていく予定である。一方、フォンタン術後の肝機能障害症例に関しては、小児循環器科医が臨床で大きくかかわっており、これまで本研究に関する情報共有ができていなかったため、今後、情報共有をするとともに、研究を進める予定である。また、放射線技師との適切な撮像方法の打ち合わせも必須であり、冠状断撮像、中心部測定・位置合わせを用いることで、対象臓器（肝像）の、撮像範囲からの面外・面内移動に関する克服ができると考えている。
ディープラーニングを用いた撮像方法の開発については、心血管放射線科医である大田の協力をあおぎ、撮像パラメータの微調整に関しては、キャノンメディカルシステムズの研究協力部門の葛西に、協力をあおぐ予定である。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

症例の蓄積は、ある程度できており、どう解析するか、小児外科、小児科医との連携が必要である。解析方法について共同研究者のものとミーティングを行ったので、解析をすすめ、論文化する予定である。

Strategy for Future Research Activity

胆道閉鎖症術後の肝機能障害を小児症例に関しては、ある程度の症例数を小児外科医が有しており、今後、主治医地の情報共有を進めていく予定である。
また、放射線技師とも情報共有をし、適切な撮像方法の設定を検討していく予定である。
ディープラーニングを用いた撮像方法の開発についても、心血管放射線科医である大田と、キャノンメディカルシステムズの研究協力部門の葛西に、協力をあおぐ予定である。