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圧縮センシングを応用したMRI高速撮像の実用化に向けた課題解決に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K06379
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 計測工学
研究機関宇都宮大学

研究代表者

伊藤 聡志  宇都宮大学, 工学部, 教授 (80261816)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード磁気共鳴映像法 / 高速イメージング / 圧縮センシング / MRI / 再構成 / スパース
研究成果の概要

圧縮センシングをMRIに導入する場合は,画像をスパース化する関数やL1ノルム最小化問題を解くアルゴリズムなど選択肢が多く,再生像の品質は再構成手法に左右される.本研究では臨床での使用を考慮して空間的に大きな位相変化を含むMR画像に圧縮センシングを応用する問題を考えた.交互方向定数法を使用し,かつ画像のスパース化変換をマルチスケール化することにより,位相を含む場合にあっても良質な再構成像が得られることが示された.また,GPUを使用することにより,再構成時間を実用的に許容できる時間まで短縮できることを示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

磁気共鳴現象を利用したMRIでは,3 TeslaのMRIが登場し,高S/N比の映像が得られるようになっているが,一方で,撮像のための信号収集は依然として時間を要する問題がある.本研究は圧縮センシングの実用化に向けた課題解決を目的とし,位相を含んだ画像を再構成する方法について検討を行った.マルチスパース化変換を使用し,交互方向乗数法を利用することにより位相を含んだ画像も良好に再構成できることが示された.本研究により,圧縮センシングをMRIに導入する場合に想定される主要な課題について,その解決策が示された.これは将来の医療福祉に貢献する成果と考える.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (42件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Compressed Sensing in Magnetic Resonance Imaging using Non-randomly Under-sampled Signal in Cartesian Coordinates2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo KAZAMA, Kazuki SEKINE, Satoshi ITO
    • 雑誌名

      IEICE Transaction on Information & Systems

      巻: E102-D

    • NAID

      130007699793

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] De-Aliasing for Under-sampling in Phase Scrambling Fourier Transform Imaging using Alias-free Reconstruction and Deep Convolutional Neural Network2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, T. Saito
    • 雑誌名

      Proceedings of ISMRM 27th Annual Meeting

      巻: Supplement ページ: 4754-4754

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Super-resolution based on the Signal Extrapolation in Phase scrambling Fourier Transform Imaging using Deep Convolutional Neural Network2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ito
    • 雑誌名

      Proceedings of ISMRM 27th Annual Meeting

      巻: Supplement ページ: 4676-4676

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deep Scaled Domain Learning for Compressed MRI using Optional Scaling Transform2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, K. Sato
    • 雑誌名

      Proceedings of ISMRM 27th Annual Meeting

      巻: Supplement ページ: 4652-4652

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 位相拡散フーリエ変換映像法を利用した等間隔信号間引きを基本とするMR圧縮センシング2018

    • 著者名/発表者名
      八坂 俊吾、伊藤 聡志
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J101-D 号: 1 ページ: 27-35

    • DOI

      10.14923/transinfj.2017IGP0001

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • 年月日
      2018-01-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single Image Super-Resolution using the Similarity of Sub-Images in FREBAS Transformed Space2018

    • 著者名/発表者名
      S. Ito
    • 雑誌名

      Proceedings of Joint Annual Meeting ISMRM-ESMRMB 2018

      巻: supplement ページ: 2856-2856

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] k空間における部分的高密度収集によるMR圧縮センシングの画質改善2017

    • 著者名/発表者名
      松本知之,渋谷萌音,伊藤聡志
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J100-D 号: 7 ページ: 692-698

    • DOI

      10.14923/transinfj.2016JDP7134

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • 年月日
      2017-07-01
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] k空間における部分的高密度収集によるMR圧縮センシングの画質改善2017

    • 著者名/発表者名
      松本知之, 渋谷萌音, 伊藤聡志
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌

      巻: J100-D

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multi-scale eFREBAS変換を利用したMR画像の圧縮センシング2016

    • 著者名/発表者名
      伊東賢治, 伊藤聡志, 山田芳文
    • 雑誌名

      映像情報メディア学会誌

      巻: 70 号: 6 ページ: J118-J124

    • DOI

      10.3169/itej.70.J118

    • NAID

      130005152957

    • ISSN
      1342-6907, 1881-6908
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 交互方向乗数法とマルチスパース化変換を併用したMR位相画像の圧縮センシング2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤聡志
    • 雑誌名

      Medical Imaging Technology

      巻: 34 号: 4 ページ: 203-208

    • DOI

      10.11409/mit.34.203

    • NAID

      130005265966

    • ISSN
      0288-450X, 2185-3193
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] CNNを利用したImage Domain LearningによるMR圧縮センシング再構成2019

    • 著者名/発表者名
      大内 翔平, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      生体画像と医用人工知能画像研究会 第1回若手発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習を利用した非ランダム信号間引きによるMRI圧縮センシング再構成2018

    • 著者名/発表者名
      風間 椋, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      2018年映像情報メディア学会冬季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習を利用した圧縮センシング再構成の高速化2018

    • 著者名/発表者名
      大内 翔平, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第46回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] CNNを利用したMR画像のデノイジング2018

    • 著者名/発表者名
      高野 航平, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第46回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] スパースコーディングを利用したMR画像の超解像的拡大法2018

    • 著者名/発表者名
      竹間 康浩, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第46回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] オブリークスキャン法を利用した圧縮センシングの位相画像応用2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木裕也, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第46回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 非ランダム対称的信号間引きによる圧縮センシング再構成2018

    • 著者名/発表者名
      風間 椋, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第46回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習を利用したMR 圧縮センシング再構成の基礎検討2018

    • 著者名/発表者名
      大内 翔平, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第37回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習を利用したMR 画像の雑音除去に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      高野 航平, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第37回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] スパースコーディングを利用した単一画像超解像に関する基礎検討2018

    • 著者名/発表者名
      竹間 康浩, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第37回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Oblique k-space Sampling for High Resolution Compressed Sensing MRI2018

    • 著者名/発表者名
      Yuya SASAKI, Satoshi ITO
    • 学会等名
      ISMRM Japanese Chapter The 2nd Annual Scientific Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 圧縮センシングのMRI応用におけるオブリークスキャン法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木 裕也, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      電子情報通信学会 医用画像研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] スパース化空間のサブイメージ間相関を利用したMR画像の雑音除去法2017

    • 著者名/発表者名
      奥木 稜平,伊藤 聡志
    • 学会等名
      2017年電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      名城大
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Study on Multi-frame Sparsifying Transform Function in Compressed Sensing Reconstruction of MR Phase-varied Images2017

    • 著者名/発表者名
      M. Shibuya, S. Ito
    • 学会等名
      International Forum on Medical Imaging in Asia 2017
    • 発表場所
      てんぶす那覇
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Compressed Sensing Reconstruction of MR Phase-varied Images using Multi-scale Complex Sparsifying Transform2017

    • 著者名/発表者名
      S. Ito
    • 学会等名
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association 9th Annual Summit and Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improving Spatial Resolution in 2D MR Compressed Sensing using Oblique Scanning,2017

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, Y. Sasaki
    • 学会等名
      34th Annual Scientific Meeting of Europian Society for Magnetic Resonance in Medicine and Biology (ESMRMB)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Compressed Sensing based on Non-randomly Under-sampled Signal using Multi-scale Curvelet Transform2017

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, R. Kazama
    • 学会等名
      34th Annual Scientific Meeting of Europian Society for Magnetic Resonance in Medicine and Biology (ESMRMB)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 位相拡散フーリエ変換映像法による等間隔間引き信号を利用したMR圧縮センシング2017

    • 著者名/発表者名
      八坂俊吾, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第36回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] オブリークスキャン法を利用したMR圧縮センシング再生像の画質改善2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木裕也, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第36回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 信号の等間隔間引き収集を基本とするMR圧縮センシングの検討2017

    • 著者名/発表者名
      風間 椋, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第36回日本医用画像工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 等間隔の信号間引きを基本とするMR圧縮センシングの検討2017

    • 著者名/発表者名
      風間 椋, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 2D-MR圧縮センシングにおけるオブリークスキャン法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木裕也, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 深層学習を用いたMR画像のノイズ除去に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤 聡志
    • 学会等名
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 位相拡散フーリエ法と2D-CAIPIRINHA収集によるMRエイリアスレス再構成2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤 牧, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] パラレルイメージングと圧縮センシングを併用したMR高速撮像法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      加藤 慶大, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 非ランダム信号間引きを用いたパラレルイメージングと圧縮センシングの併用に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      市村 亮祐, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Compressed Sensing with Unique Encoding2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi ITO
    • 学会等名
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MR圧縮センシングにおける画像再構成アルゴリズムの検討2017

    • 著者名/発表者名
      松本 知之, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      2017年映像情報メディア学会冬季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] オブリークスキャンを利用したMRI圧縮センシングの高分解能化 に関する検討2016

    • 著者名/発表者名
      佐々木 裕也,伊藤 聡志
    • 学会等名
      2016年映像情報メディア学会冬季大会
    • 発表場所
      東京理科大
    • 年月日
      2016-12-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 部分空間高密度サンプリングを使用したMR圧縮センシング2016

    • 著者名/発表者名
      松本 知之,渋谷 萌音, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第44回日本磁気共鳴医学会大会
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ
    • 年月日
      2016-09-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 信号の非ランダムサンプリングを利用した圧縮センシング画像再構成2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤 聡志,関根 和樹
    • 学会等名
      第44回日本磁気共鳴医学会大会
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ
    • 年月日
      2016-09-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] GPGPUを利用したMR位相画像の圧縮センシング再構成の高速化2016

    • 著者名/発表者名
      市村 亮祐,伊藤 聡志
    • 学会等名
      第44回日本磁気共鳴医学会大会
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ
    • 年月日
      2016-09-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] FCSAを用いたMR画像の雑音除去法2016

    • 著者名/発表者名
      奥木 稜平,伊藤 聡志
    • 学会等名
      第44回日本磁気共鳴医学会大会
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ
    • 年月日
      2016-09-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 信号収集領域の制限による信号収集の高密度化を利用した3次元MR撮像の圧縮センシング2016

    • 著者名/発表者名
      松本 知之,伊藤 聡志
    • 学会等名
      第44回日本磁気共鳴医学会大会
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ
    • 年月日
      2016-09-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチスケール・スパース化変換を利用した3次元MR位相画像の圧縮センシング2016

    • 著者名/発表者名
      渋谷 萌音,伊藤 聡志
    • 学会等名
      第44回日本磁気共鳴医学会大会
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ
    • 年月日
      2016-09-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] MR血管画像に対するマルチスケール・スパース化変換圧縮センシングの基礎検討2016

    • 著者名/発表者名
      生井 勇己,伊藤 聡志
    • 学会等名
      第44回日本磁気共鳴医学会大会
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ
    • 年月日
      2016-09-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチスケールeFREBAS変換を用いた3次元MR位相画像の圧縮センシング2016

    • 著者名/発表者名
      渋谷 萌音,伊藤 聡志
    • 学会等名
      映像情報メディア学会研究会
    • 発表場所
      はこだて未来大
    • 年月日
      2016-08-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 信号取得領域制限による信号収集の高密度化を利用したMR圧縮センシング2016

    • 著者名/発表者名
      松本 知之,渋谷 萌音, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第35回日本医用画像工学会大会
    • 発表場所
      千葉大
    • 年月日
      2016-07-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 信号の非ランダム間引き収集によるMR圧縮センシングの検討2016

    • 著者名/発表者名
      関根 和樹,八坂俊吾, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第35回日本医用画像工学会大会
    • 発表場所
      千葉大
    • 年月日
      2016-07-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 信号取得領域制限による信号収集の高密度化を利用した3次元MR撮像の圧縮センシング2016

    • 著者名/発表者名
      松本 知之,伊藤 聡志
    • 学会等名
      第35回日本医用画像工学会大会
    • 発表場所
      千葉大
    • 年月日
      2016-07-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Reconstruction of Complex Images using Under-sampled Signal at Equal Interval in Phase Scrambling Fourier Transform Imaging2016

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, S. Yasaka, Y. Yamada
    • 学会等名
      International Society of Magnetic Resonance in Medicine 24th Scientific Meeting
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-05-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 圧縮センシングのMRI応用におけるMulti-GPUを利用した三次元画像再構成の高速化2016

    • 著者名/発表者名
      小野寺 有太,市村 亮祐,伊藤 聡志
    • 学会等名
      第35回日本医用画像工学会大会
    • 発表場所
      千葉大
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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