高速・高分解能磁性ナノ粒子イメージングシステムの開発

• 研究課題/領域番号: 15H03038
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医用システム
• 研究機関: 明治大学
• 研究代表者: 石原 康利 明治大学, 理工学部, 専任教授 (00377219)
• 研究協力者: 高木 智幸 ; 初田 朋希 ; 荒山 昌豊 ; 松久 瑛洋 ; 漆畑 智士 ; 葛原 彩音 ; 藤田 浩充
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2016年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2015年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
• キーワード: 画像診断装置 / 磁性ナノ粒子 / イメージング / MPI / 磁性ナノ粒子イメージング / 画像再構成 / 特異値分解 / 医用工学 / 計測工学 / 画像工学 / 画像診断システム / 計測 / 医用システム

研究成果の概要

Magnetic Particle Imaging（MPI）によるがんや循環器疾患の早期診断が期待されている。しかし、MPIでは高い画像分解能を得るために急峻な傾斜磁場分布が必要となる。本研究では、高速に収集された画像データに対して画像分解能に優れた新たな画像再構成アルゴリズムを提案した。画像再構成法の有効性を数値解析によって評価し、従来の方法に比べて優れた画質が得られることを示した。また、2次元MPIシステムを構築し、提案した画像再構成法の妥当性を実験的に明らかにした。さらに、交番磁場を用いることなく磁性ナノ粒子を加振して磁化信号を検出する新たな信号収集法を提案し、その実現可能性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Basic study of image reconstruction method using neural networks with additional learning for magnetic particle imaging (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Hatsuda, T. Takagi, A. Matsuhisa, M. Arayama, H. Tsuchiya, S. Takahashi, Y. Ishihara
  • 雑誌名: International Journal on Magnetic Particle Imaging 巻: 2
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 特異値分解による直交基底を用いた磁性ナノ粒子イメージングにおける逆問題再構成手法の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高木智幸、土屋寛貴、初田朋希、石原康利
  • 雑誌名: 生体医工学 巻: 53 号: 5 ページ: 276-282
  • DOI: 10.11239/jsmbe.53.276
  • NAID: 130005128622
  • ISSN: 1347-443X, 1881-4379
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Improvement of Detection Sensitivity for MPI System Based on Vibrating Particles (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Urushibata, T. Takagi, T. Hatsuda, A. Matsuhisa, M. Arayama, Y. Ishihara
  • 学会等名: International Workshop on Magnetic Particle Imaging 2017
  • 発表場所: Prague
  • 年月日: 2017-03-23
  • 国際学会
• [学会発表] ニューラルネットワークを用いた磁性ナノ粒子イメージングの高分解能化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤田浩充、石原康利
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム
• [学会発表] 磁性ナノ粒子イメージングにおける磁性ナノ粒子の能動振動を用いた SN 比の改善 (2017)
  • 著者名/発表者名: 漆畑智士、石原康利
  • 学会等名: 日本設計工学会
• [学会発表] Evaluation of Magnetic Field Strength for FFP Line Scanning Driven by Low Electric Currents (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Kuzuhara, T. Hatsuda, T. Takagi, S. Takahashi, M. Arayama, Y. Ishihara
  • 学会等名: International Workshop on Magnetic Particle Imaging 2016
  • 発表場所: Prague
  • 国際学会
• [学会発表] 特異値分解を用いた磁性ナノ粒子イメージングのノイズ耐性改善 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高木智幸、土屋寛貴、初田朋希、石原康利
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム2016
  • 発表場所: 旭川
  • 年月日: 2016-09-17
• [学会発表] A basic study of an image reconstruction method using neural networks with additional learning for magnetic particle imaging (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Hatsuda, T. Takagi, A. Matsuhisa, M. Arayama, H. Tsuchiya, Y. Ishihara
  • 学会等名: International Workshop on Magnetic Particle Imaging 2016
  • 発表場所: Lubeck
  • 年月日: 2016-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetic signal separation using independent component analysis (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Arayama, T. Takagi, T. Hatsuda, A. Matsuhisa, Y. Ishihara
  • 学会等名: International Workshop on Magnetic Particle Imaging 2016
  • 発表場所: Lubeck
  • 年月日: 2016-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetic signal detection method based on active vibration of magnetic nanoparticles (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Matsuhisa, T. Hatsuda, T. Takagi, M. Arayama, Y. Ishihara
  • 学会等名: International Workshop on Magnetic Particle Imaging 2016
  • 発表場所: Lubeck
  • 年月日: 2016-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] 磁性ナノ粒子イメージングにおける特異値直交基底を用いた画像再構成法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高木智幸、土屋寛貴、初田朋希、石原康利
  • 学会等名: 日本生体医工学会関東支部若手研究者発表会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-11-05
• [学会発表] 磁性ナノ粒子イメージングにおけるニューラルネットワークを用いた画像再構成法に関する基礎検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 初田朋希、土屋寛貴、高木智幸、石原康利
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム2015
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] 特異値分解による直交基底を用いた磁性ナノ粒子イメージングにおける逆問題再構成手法の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高木智幸、土屋寛貴、初田朋希、石原康利
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム2015
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2015-09-25
• [備考] 計測工学研究室（石原研） 明治大学理工学部
  • URL: http://www.isc.meiji.ac.jp/~insteng/