Development of dual-energy CT analysis for reuse of medical information supporting the Next-Generation Medical Infrastructure Act in Japan

• Project/Area Number: 23K14922
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 近藤 雅敏 九州大学, 医学研究院, 教授 (10568968)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2027: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2026: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
• Keywords: Dual-energy CT / ヨード密度 / 逆計算 / 逆推定 / Reuse of information

Outline of Research at the Start

次世代医療基盤法が整備され、医療情報の利活用が進むことが期待されている。こうした状況の中、Dual-energy CTに関する研究は専用データと専用ワークステーションを用いたDual-energy解析により発展している。そこで、解析画像の一部（2組の仮想単色X線画像）からDual-energy解析できる画像処理ソフトを開発する。実現できれば、Dual-energy CTにおける医療情報の利活用を実現する道が開ける。最終的には、医学研究の推進による医療の質の向上に貢献したい。

Outline of Annual Research Achievements

当該研究の成果を報告した際、同領域の研究者より用語として「逆推定」ではなく、「逆計算」が妥当との指摘を受けた。このため、今後は従来の「逆推定」を「逆計算」と言い換えることにする。
昨年度の成果であった「仮想単色X線画像の組み合わせによりヨード密度の逆計算精度は異なり、最適な仮想単色X線画像の組み合わせも撮影方式により異なることが明らかとなった」ことは、日本放射線技術学会・第80回日本放射線技術学会総会学術大会にて口述発表した。その後要因を調査したところ、仮想単色X線画像における水密度は対象のヨード密度に依存して補正されている可能性が示唆された。この点を次年度の日本放射線技術学会総会学術大会にて報告予定である。
また昨年度の成果として、対象のヨード密度により逆計算に最適な仮想単色X線画像の組み合わせが異なることも判明している。人体の複雑な組成の影響から、臨床画像は対象のヨード密度が場所によって逐一変化する。この点を考慮した最適な仮想単色X線画像の組み合わせを探究するため、零平均正規化相互相関係数を用いた手法を確立した。
これまで明らかとなった点を論文にまとめ、近く投稿予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年の課題を解決し、新たな知見を得た。臨床研究のための初期準備が整った。次年度は早急に倫理審査の承認を得て、臨床研究に着手したい。

Strategy for Future Research Activity

仮想単色X線画像の計算過程は、これまで深く探究されていなかった。我々は、仮想単色X線画像における水密度が対象のヨード密度に依存して補正されている可能性を明らかにした。この点をさらに探究し、仮想単色X線画像の計算過程を明らかにしたい。
また、臨床研究を通じて基準物質の密度を逆計算するための仮想単色X線画像の組み合わせを明らかにしたい。

Research Products

• [Presentation] デュアルエナジーCTの仮想単色X線画像による実効原子番号の逆推定 (2024)
  • Author(s): 近藤雅敏、林真優、本松晃、葛貫千絵、舩津亮平、白坂崇、加藤豊幸
  • Organizer: 第80回日本放射線技術学会総会学術
• [Presentation] Recalculation of Iodine Density from Dual-keV Images in Dual-energy CT (2024)
  • Author(s): Masatoshi Kondo, Akira Motomatsu, Ryoji Mikayama, Tsukasa Kojima, Ryohei Funatsu, Takashi Shirasaka, Toyoyuki Kato
  • Organizer: AOCMP SEACOMP 2024
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] デュアルエナジーCTにおける仮想単色X線画像からのヨード密度値の逆推定 (2024)
  • Author(s): 近藤雅敏、本松晃、葛貫千絵、林真優、舩津亮平、白坂崇、加藤豊幸
  • Organizer: 医用画像情報学会令和5年度春期（第198回）大会プログラム
• [Presentation] 実効原子番号の算出と基準物質密度画像のノイズ低減との関係 (2023)
  • Author(s): 近藤雅敏、本松晃、葛貫千絵、林真優、舩津亮平、白坂崇、加藤豊幸
  • Organizer: 第18回 九州放射線医療技術学術大会
• [Presentation] デュアルエナジーCTの仮想単色X線画像によるヨード密度値の逆推定 (2023)
  • Author(s): 近藤雅敏、本松晃、葛貫千絵、林真優、舩津亮平、白坂崇、加藤豊幸
  • Organizer: 第51回日本放射線技術学会秋季学術大会