圧縮センシングの脳・頸部MRIへの応用

• 研究課題/領域番号: 18K07711
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分52040:放射線科学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 伏見 育崇 京都大学, 医学研究科, 講師 (90639014)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 圧縮センシング / MRI / 脳 / MRA / 造影剤 / 頸動脈 / 脳血管 / アーティファクト

研究成果の概要

圧縮センシングはスパース性（解にゼロが多い）のあるデータに対して、少ない情報収集（サンプリング）から解を求める新たな数学的手法である。MRIの画像はスパース性があると考えられ、少ないサンプリング数（撮影時間）であっても最適解を求められると予想されたため、本計画研究では、圧縮センシングMRIを臨床応用し、正解画像に限りなく同等かどうか、臨床診断に耐えうるか、を評価する目的で、広範囲撮影、アーチファクト抑制、血管壁評価、造影剤減量に主眼を置いて検討し、圧縮センシングMRIの臨床撮影における有用性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

圧縮センシングMRIの臨床応用により、本来なら撮影時間のかかる広範囲撮影を比較的短時間で撮影することが可能になり、繰り返し画像再構成によるアーチファクト抑制も簡便に行うことが可能となった。圧縮センシングMRIの臨床応用の妥当性を証明できた。MRIの画質安定に貢献したことは学術的に意義があると考えられる。血管壁評価においては、血管壁と内腔のコントラストの向上、造影剤減量したMR撮影を可能にすることで造影剤コストや患者負担の軽減に繋がる可能性があり、社会的に意義があると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Quantitative and qualitative evaluation of sequential PET/MRI using a newly developed mobile PET system for brain imaging. (2021)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M, Fushimi Y, Okada T, Hinoda T, Nakamoto R, Arakawa Y, Sawamoto N, Togashi K, Nakamoto Y.
  • 雑誌名: Jpn J Radiol. 巻: 印刷中 号: 7 ページ: 669-680
  • DOI: 10.1007/s11604-021-01105-9
  • NAID: 210000186070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuromelanin-Sensitive Magnetic Resonance Imaging Using DANTE Pulse. (2021)
  • 著者名/発表者名: Oshima S, Fushimi Y, Okada T, Nakajima S, Yokota Y, Shima A, Grinstead J, Ahn S, Sawamoto N, Takahashi R, Nakamoto Y.
  • 雑誌名: Mov Disord. 巻: 36 号: 4 ページ: 874-882
  • DOI: 10.1002/mds.28417
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Deep Learning-based Noise Reduction for Fast Volume Diffusion Tensor Imaging: Assessing the Noise Reduction Effect and Reliability of Diffusion Metrics (2021)
  • 著者名/発表者名: Sagawa Hajime、Fushimi Yasutaka、Nakajima Satoshi、Fujimoto Koji、Miyake Kanae Kawai、Numamoto Hitomi、Koizumi Koji、Nambu Masahito、Kataoka Hiroharu、Nakamoto Yuji、Saga Tsuneo
  • 雑誌名: Magnetic Resonance in Medical Sciences 巻: 20 号: 4 ページ: 450-456
  • DOI: 10.2463/mrms.tn.2020-0061
  • NAID: 130008123654
  • ISSN: 1347-3182, 1880-2206
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two-Minute Quantitative Susceptibility Mapping From Three-Dimensional Echo-Planar Imaging: Accuracy, Reliability, and Detection Performance in Patients With Cerebral Microbleeds. (2021)
  • 著者名/発表者名: Wicaksono KP, Fushimi Y, Nakajima S, Yokota Y, Oshima S, Otani S, Sakurama A, Shima A, Sawamoto N, Okada T, Nakamoto Y.
  • 雑誌名: Invest Radiol. 巻: 56 号: 2 ページ: 69-77
  • DOI: 10.1097/rli.0000000000000708
  • NAID: 120006958079
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of cerebral arteriovenous shunts: a comparison of parallel imaging time-of-flight magnetic resonance angiography (TOF-MRA) and compressed sensing TOF-MRA to digital subtraction angiography (2020)
  • 著者名/発表者名: Sakata Akihiko、Fushimi Yasutaka、Okada Tomohisa、Nakajima Satoshi、Hinoda Takuya、Speier Peter、Schmidt Michaela、Forman Christoph、Yoshida Kazumichi、Kataoka Hiroharu、Miyamoto Susumu、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: Neuroradiology 巻: - 号: 6 ページ: 879-887
  • DOI: 10.1007/s00234-020-02581-y
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cerebral Infarction With Increased Uptake on 123I-FP-CIT SPECT (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Satoshi、Fushimi Yasutaka、Kawashima Hirotsugu、Murai Toshiya、Nakamoto Yuji
  • 雑誌名: Clinical Nuclear Medicine 巻: 46 号: 4 ページ: e193-e194
  • DOI: 10.1097/rlu.0000000000003366
  • 査読あり
• [雑誌論文] Signal Intensity and Volume of Pituitary and Thyroid Glands in Preterm and Term Infants (2020)
  • 著者名/発表者名: Otani Sayo、Fushimi Yasutaka、Iwanaga Kogoro、Tomotaki Seiichi、Yokota Yusuke、Oshima Sonoko、Sakurama Azusa、Wicaksono Krishna Pandu、Hinoda Takuya、Sakata Akihiko、Nakajima Satoshi、Okada Tomohisa、Takita Junko、Kawai Masahiko、Togashi Kaori
  • 雑誌名: Journal of Magnetic Resonance Imaging 巻: 53 号: 4 ページ: 1151-1161
  • DOI: 10.1002/jmri.27395
  • NAID: 120007026445
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Brain MRI with Quantitative Susceptibility Mapping: Relationship to CT Attenuation Values (2020)
  • 著者名/発表者名: Oshima S, Fushimi Y, Okada T, Takakura K, Liu C, Yokota Y, Arakawa Y, Sawamoto N, Miyamoto S, Togashi K
  • 雑誌名: Radiology 巻: 294 号: 3 ページ: 600-609
  • DOI: 10.1148/radiol.2019182934
  • NAID: 120007026444
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Acceleration of 2D-MR fingerprinting by reducing the number of echoes with increased in-plane resolution: a volunteer study (2020)
  • 著者名/発表者名: Yokota Y, Okada T, Fushimi Y, Yamamoto A, Nakajima S, Fujimoto K, Oshima S, Koerzdoerfer G, Nittka M, Pfeuffer J, Togashi K
  • 雑誌名: MAGMA 巻: － 号: 6 ページ: 783-791
  • DOI: 10.1007/s10334-020-00842-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Editorial for “Quantitative Susceptibility Mapping for Characterization of Intraplaque Hemorrhage and Calcification in Carotid Atherosclerotic Disease” (2020)
  • 著者名/発表者名: Fushimi Yasutaka, Nakajima Satoshi
  • 雑誌名: Journal of Magnetic Resonance Imaging 巻: ー 号: 2 ページ: 542-543
  • DOI: 10.1002/jmri.27089
  • NAID: 120006878495
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of image quality of pituitary dynamic contrast‐enhanced MRI using time‐resolved angiography with interleaved stochastic trajectories (TWIST) and iterative reconstruction TWIST (IT‐TWIST) (2020)
  • 著者名/発表者名: Yokota Y, Fushimi Y, Okada T, Fujimoto K, Oshima S, Nakajima S, Fujii T, Tanji M, Inagaki N, Miyamoto S, Togashi K
  • 雑誌名: Journal of Magnetic Resonance Imaging 巻: 51 号: 5 ページ: 1497-1506
  • DOI: 10.1002/jmri.26962
  • NAID: 120006840153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of the Bleeding Point in Hemorrhagic Moyamoya Disease Using Fusion Images of Susceptibility-Weighted Imaging and Time-of-Flight MRA (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyakoshi A.、Funaki T.、Fushimi Y.、Kikuchi T.、Kataoka H.、Yoshida K.、Mineharu Y.、Takahashi J.C.、Miyamoto S.
  • 雑誌名: American Journal of Neuroradiology 巻: 40 ページ: 1674-1680
  • DOI: 10.3174/ajnr.a6207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Restoration of periventricular vasculature after direct bypass for moyamoya disease: intra-individual comparison (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyakoshi Akinori、Funaki Takeshi、Takahashi Jun C、Takagi Yasushi、Kikuchi Takayuki、Yoshida Kazumichi、Kataoka Hiroharu、Mineharu Yohei、Okawa Masakazu、Yamao Yukihiro、Fushimi Yasutaka、Okada Tomohisa、Togashi Kaori、Miyamoto Susumu
  • 雑誌名: Acta Neurochirurgica 巻: Epub aheda of print 号: 5 ページ: 947-954
  • DOI: 10.1007/s00701-019-03866-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of carotid vessel wall and atherosclerotic plaque: T1-SPACE vs. compressed sensing T1-SPACE. (2018)
  • 著者名/発表者名: Okuchi S, Fushimi Y, Okada T, Yamamoto A, Okada T, Kikuchi T, Yoshida K, Miyamoto S, Togashi K
  • 雑誌名: Eur Radiol 巻: ePub 号: 8 ページ: 4114-4122
  • DOI: 10.1007/s00330-018-5862-8
  • 査読あり
• [学会発表] Compress sensing TOF-MRAを用いた頭頚部AV shuntの評価。 (2021)
  • 著者名/発表者名: 坂田昭彦、伏見育崇、中島諭、日野田卓也、大嶋園子、大谷紗代、櫻間梓、Krishna Pandu Wicaksono、田川弘、汪洋、中本裕士。
  • 学会等名: 第50回日本神経放射線学会
• [学会発表] Reliability Study of Quantitative Susceptibility Mapping from Three-Dimensional Echo-Planar Imaging with 2 Minutes Scan Time. (2020)
  • 著者名/発表者名: Krishna Pandu Wicaksono, Yasutaka Fushimi, Tomohisa Okada, Satoshi Nakajima, Sonoko Oshima, Yusuke Yokota, Azusa Sakurama, Sayo Otani, and Kaori Togashi.
  • 学会等名: ISMRM 28th 2020 ISMRM & SMRT Virtual Conference & Exhibition.
  • 国際学会
• [学会発表] Application of Deep Learning Reconstruction to Compressed-sensing Thin-slice Fat-suppressed T2-weighted Imaging of the Orbit. (2020)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Nakajima, Yasutaka Fushimi, Yusuke Yokota, Sonoko Oshima, Sayo Otani, Azusa Sakurama, Krishna Pandu Wicaksono, Yuichiro Sano, Ryo Matsuda, Masahito Nambu, Koji Fujimoto, Hitomi Numamoto, Kanae Kawai Miyake, Tsuneo Saga, and Kaori Togashi.
  • 学会等名: ISMRM 28th 2020 ISMRM & SMRT Virtual Conference & Exhibition.
  • 国際学会
• [学会発表] Quiet Diffusion-weighted Imaging in Pediatric Patients with Moyamoya Disease. (2020)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Nakajima, Yasutaka Fushimi, Tomohisa Okada, Gosuke Okubo, Yusuke Yokota, Sonoko Oshima, Sayo Otani, Azusa Sakurama, Krishna Pandu Wicaksono, and Kaori Togashi.
  • 学会等名: ISMRM 28th 2020 ISMRM & SMRT Virtual Conference & Exhibition.
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of the Substantia Nigra and Locus Coeruleus by Neuromelanin-Sensitive MR Imaging with Deep Learning Based Noise Reduction (2020)
  • 著者名/発表者名: Sonoko Oshima, Yasutaka Fushimi, Satoshi Nakajima, Yusuke Yokota, Sayo Otani, Azusa Sakurama, Krishna Pandu Wicaksono, Yuichiro Sano, Ryo Matsuda, Masahito Nambu, Koji Fujimoto, Hitomi Numamoto, Kanae Kawai Miyake, Tsuneo Saga, and Kaori Togashi.
  • 学会等名: ISMRM 28th 2020 ISMRM & SMRT Virtual Conference & Exhibition.
  • 国際学会
• [学会発表] Clinical Application of Six-fold Accelerated Submillimeter Whole Brain 3D T2-weighted Imaging with Deep Learning Reconstruction. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sayo Otani, Yasutaka Fushimi, Satoshi Nakajima, Yusuke Yokota, Sonoko Oshima, Azusa Sakurama, Krishna Pandu Wicaksono, Yuichiro Sano, Ryo Matusda, Masahito Nambu, Koji Fujimoto, Hitomi Numamoto, Kanae Kawai Miyake, Tsuneo Saga, and Kaori Togashi.
  • 学会等名: ISMRM 28th 2020 ISMRM & SMRT Virtual Conference & Exhibition.
  • 国際学会
• [学会発表] The Signal Intensity of Anterior and Posterior Lobe of Pituitary and Thyroid Gland in Preterm and Term Infants. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sayo Otani, Yasutaka Fushimi, Satoshi Nakajima, Yusuke Yokota, Sonoko Oshima, Azusa Sakurama, Krishna Pandu Wicaksono, Tomohisa Okada, and Kaori Togashi.
  • 学会等名: ISMRM 28th 2020 ISMRM & SMRT Virtual Conference & Exhibition.
  • 国際学会
• [学会発表] Comparison between MPRAGE GRAPPA 2×1 with MPRAGE Wave-CAIPI 3×3. (2020)
  • 著者名/発表者名: Azusa Sakurama, Yasutaka Fushimi, Satoshi Nakajima, Yusuke Yokota, Sonoko Oshima, Sayo Otani, Krishna Pandu Wicaksono, Tomohisa Okada, Wei Liu, and Kaori Togashi.
  • 学会等名: ISMRM 28th 2020 ISMRM & SMRT Virtual Conference & Exhibition.
  • 国際学会
• [学会発表] Toward the hemodynamic analysis of Moyamoya disease using ultra-fast DCE-MRI by GRASP. (2020)
  • 著者名/発表者名: Koji Fujimoto, Yasutaka Fushimi, Takeshi Funaki, Satoshi Nakajima, Yusuke Yokota, Sonoko Oshima, Sayo Otani, Azusa Sakurama, Krishna Wicaksono Pandu, Tomohisa Okada, and Kaori Togashi.
  • 学会等名: ISMRM 28th 2020 ISMRM & SMRT Virtual Conference & Exhibition.
  • 国際学会
• [学会発表] 3D EPIとGRE撮影から作成した定量的磁化率マッピングに関する基礎的検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 伏見育崇、Krishna Pandu Wicaksono、岡田知久、中島諭、日野田卓也、大嶋園子、大谷紗代、櫻間梓、汪洋、田川弘、中本裕士
  • 学会等名: 第48回日本磁気共鳴医学会大会
• [学会発表] Quantitative susceptibility mapping: clinical application for pediatric diseases. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sonoko Oshima, Yasutaka Fushimi, Tomohisa Okada, Akira Yamamoto, Satoshi Nakajima, Yusuke Yokota, Sayo Otani, Azusa Ota, Krishna Pandu Wicaksono, and Kaori Togashi
  • 学会等名: RSNA 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Compressed Sensing MR Angiography from Simulation Research to Clinical Practices. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sayo Otani, Yasutaka Fushimi, Koji Fujimoto, Takayuki Yamamoto, Azusa Ota, Krishna Pandu Wicaksono, Sonoko Oshima, Yusuke Yokota, Satoshi Nakajima, Akihiko Sakata, Akira Yamamoto, Peter Speier, Christoph Forman, Michaela Schmidt, Tomohisa Okada, and Kaori Togashi.
  • 学会等名: RSNA 2019
  • 国際学会
• [学会発表] The Effect of delay alternating with nutation for tailored excitation (DANTE) pulse on cerebrospinal fluid, brain parenchyma, arteries and veins. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasutaka Fushimi, Satoshi Nakajima, Sonoko Oshima, Yusuke Yokota, Sayo Otani, Azusa Ota, John Grinstead, Sinyeob Ahn, Tomohisa Okada, and Kaori Togashi.
  • 学会等名: 13th Annual Meeting of the American Society of Functional Neuroradiology
  • 国際学会
• [学会発表] Grading of Glioma: Comparison between18F-FMISO-PET, Apparent Diffusion Coefficient and Gadolinium Enhancement. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasutaka Fushimi, Yoshiki Arakawa, Yoichi Shimizu, Kohei Sano, Tomohisa Okada, Sonoko Oshima, Takuya Hinoda, Satoshi Nakajima, Takayoshi Ishimori, Yuji Nakamoto and Kaori Togashi
  • 学会等名: SNMMI 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 3D T1-weighted Images with Scan Time of Less than 2 Minutes by Using Wave-CAIPI (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasutaka Fushimi, Tomohisa Okada, Sonoko Oshima, Yusuke Yokota, Hikaru Fukutomi, Gosuke Okubo, Satoshi Nakajima, Akira Yamamoto, Wei Liu, Sinyeob Ahn, Thomas Beck, and Kaori Togashi.
  • 学会等名: ISMRM 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Comparison study of QSM calculated from different image sequences. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasutaka Fushimi, Tomohisa Okada, Sonoko Oshima, Yusuke Yokota, Hikaru Fukutomi, Gosuke Okubo, Satoshi Nakajima, Akira Yamamoto, Sunil Patil, Pascal Sati, and Kaori Togashi.
  • 学会等名: ISMRM 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Correlation between CT and QSM in the brain. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sonoko Oshima, Yasutaka Fushimi, Tomohisa Okada, Akira Yamamoto, Satoshi Nakajima, Gosuke Okubo, Hikaru Fukutomi, Yusuke Yokota, and Kaori Togashi. Co
  • 学会等名: ISMRM 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Visualization of the Substantia Nigra Pars Compacta: comparison between DANTE T1-SPACE and T1-SPACE. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sonoko Oshima, Yasutaka Fushimi, Tomohisa Okada, Akira Yamamoto, Satoshi Nakajima, Gosuke Okubo, Hikaru Fukutomi, Yusuke Yokota, John Grinstead, Sinyeob Ahn, and Kaori Togashi.
  • 学会等名: ISMRM 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of image quality of pituitary dynamic contrast-enhanced MRI using TWIST and IT-TWIST. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Yokota, Yasutaka Fushimi, Tomohisa Okada, Hikaru Fukutomi, Akira Yamamoto, Satoshi Nakajima, Gosuke Okubo, Sonoko Oshima, Koji Fujimoto, and Kaori Togashi.
  • 学会等名: ISMRM 2019
  • 国際学会