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AIイメージングを基盤とした次世代型MRI超高速撮像の実現と臨床応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K17250
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分52040:放射線科学関連
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

梅原 健輔  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, QST病院, 主任研究員 (90825077)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード超解像 / 敵対的生成ネットワーク / MRI / 高速撮像 / AIイメージング / 圧縮センシング / GAN / compressed sensing / ノイズ除去 / 画像変換 / 医用画像処理 / 放射線技術学 / 医学物理学 / 機械学習 / 深層学習
研究開始時の研究の概要

MRIは優れた組織コントラスト分解能を有し,高度化する医療において重要な役割を担っているモダリティであるが,依然として撮像に長時間要するという課題がある.MRI検査の効率化や被検者の心理的・身体的負担を軽減するためにも,MRI撮像のさらなる高速化が求められている.
一方,近年,深層学習による高精細な画像生成が可能な「AIイメージング」が注目されており,研究代表者はこれまで,医用画像に対するAIイメージング研究を展開してきた.
本研究では,次世代型のMRI超高速撮像を実現するために,AIイメージングを基盤とした種々の要素技術を開発し,前向き観察研究によって実臨床に則した応用可能性を検証する.

研究成果の概要

敵対的生成ネットワークを用いた超解像技術を応用した提案手法により,既存のMRI装置で短時間撮像された低画質・低解像度な画像から高画質・高解像度な画像へと再構成することで,画質を担保した上でMRIの撮像時間の短縮が可能であることを示した.加えて,現在の臨床機に実装されている普及型の高速撮像法である圧縮センシング法との比較検討により,提案手法の有用性が示唆された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

画質改善を目的とした従来のAIイメージング研究は,畳み込みニューラルネットワークを応用した研究が多くを占めていた.本研究課題では,敵対的生成ネットワークに焦点を当て,適切なモデル選択と学習により,畳み込みニューラルネットワークを超える画質改善が可能であることを示した.本研究成果により,既存装置を用いたAI画像処理による新たなMRI高速撮像実現の可能性が示唆された.

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Generative adversarial network-based post-processed image super-resolution technology for accelerating brain MRI: comparison with compressed sensing2022

    • 著者名/発表者名
      Ueki Wataru、Nishii Tatsuya、Umehara Kensuke、Ota Junko、Higuchi Satoshi、Ohta Yasutoshi、Nagai Yasuhiro、Murakawa Keizo、Ishida Takayuki、Fukuda Tetsuya
    • 雑誌名

      Acta Radiologica

      巻: 64 号: 1 ページ: 336-345

    • DOI

      10.1177/02841851221076330

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 1. 深層学習を用いた超解像技術と医用画像への応用2020

    • 著者名/発表者名
      梅原健輔
    • 雑誌名

      日本放射線技術学会雑誌

      巻: 76 号: 5 ページ: 524-533

    • DOI

      10.6009/jjrt.2020_JSRT_76.5.524

    • NAID

      130007844465

    • ISSN
      0369-4305, 1881-4883
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] AI イメージングによる超高速撮像 MRI: 最新技術レビューとProof of Concept2020

    • 著者名/発表者名
      梅原健輔
    • 雑誌名

      月刊インナービジョン

      巻: 35(2) ページ: 43-43

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] AI イメージングによる超高速撮像 MRI: 最新技術レビューとProof of Concept2020

    • 著者名/発表者名
      梅原健輔
    • 雑誌名

      Rad Fan

      巻: 18(2) ページ: 47-49

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Accelerating Brain MRI Using Generative Adversarial Network Based Image Super-Resolution Technology: Comparison with Compressed Sensing2020

    • 著者名/発表者名
      Wataru Ueki, Tatsuya Nishii, Kensuke Umehara, Junko Ota, Yuki Kittaka, Satoshi Higuchi, Yasutoshi Ohta, Yasuhiro Nagai, Keizo Murakawa, Takayuki Ishida, Tetsuya Fukuda
    • 学会等名
      RSNA 2020 106th Scientific Assembly and Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] AIイメージングは新たなモダリティになり得るか:現状と将来展望2020

    • 著者名/発表者名
      梅原健輔
    • 学会等名
      第76回日本放射線技術学会総会学術大会(JRC2020web)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 放射線医学におけるAIイメージング2020

    • 著者名/発表者名
      梅原健輔
    • 学会等名
      日本光学会 第4回AI Optics研究会~AIとイメージング~
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Artificial Intelligence-Driven Imaging for Ultra-Fast MRI: Cutting-Edge Technology and Clinical Application2019

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Umehara, Tatsuya Nishii, Junko Ota, Naoki Ishimaru, Wataru Ueki, Hisateru Ohba, Takayuki Obata, Tetsuya Fukuda, Takayuki Ishida
    • 学会等名
      RSNA2019 105th Scientific Assembly and Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 敵対的生成ネットワークを用いたAIイメージングによるMRI高速撮像の基礎的検討2019

    • 著者名/発表者名
      梅原健輔, 西井達矢, 大田淳子, 植木渉, 大場久照, 小畠隆行, 福田哲也, 石田隆行
    • 学会等名
      第47回日本放射線技術学会秋季学術大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Image super-resolution using generative adversarial networks for accelerating MRI: Image quality analysis of the volunteer MRI2019

    • 著者名/発表者名
      Wataru Ueki, Tatsuya Nishii, Hirotsugu Ida, Masaru Shiotani, Tatsuhiro Yamamoto, Yasutoshi Ohta, Kensuke Umehara, Junko Ota, Yasuhiro Nagai, Takayuki Ishida, Tetsuya Fukuda
    • 学会等名
      第47回日本磁気共鳴医学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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