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Feature trackingへの応用を目指したtagging MRIの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H04501
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
研究機関京都大学

研究代表者

松田 哲也  京都大学, 情報学研究科, 教授 (00209561)

研究分担者 今井 宏彦  京都大学, 情報学研究科, 助教 (40506466)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2022年度)
配分額 *注記
11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワードMRI / feature tracking / cine MRI / タギングMRI
研究開始時の研究の概要

本研究では、近年、心機能の評価指標として臨床的に期待されている心筋のストレイン解析を心臓MRIで高精度に実現するための新たな方法の開発を目的とする。MRIではcine MRIを対象としたfeature tracking法による解析が期待されているが、本法は心内/外膜面の輪郭の変位を解析対象としており、輪郭上の各点の絶対的な変位に基づくストレス値とは言えない。そこで、feature tracking法にも適用できるようなタグパターンをデザインすることにより、心筋局所の絶対変位計測が可能なtagging MRIの特長も兼ね備えたfeature tracking法によるストレイン解析法を実現する。

研究実績の概要

研究開発は、1)feature trackingに適したtag patternの選定、2)2次元tag patternのMRI撮像パルスシーケンスへの実装、3)feature trackingに適用することにより得られたストレイン値の検証、という3つの研究項目に分けて実施しており、研究2年目の本年度は、当初の計画の通り研究項目1)、2)を研究代表者、研究分担者が担当して研究を進めた。
tag patternの選定では、初年度に明らかとなった歪みの要因のうち、tagの複雑さについては、tagが複雑であるほど解析精度は向上するが歪みが生じ易くなるため、7T小動物用MRIシステムを用いた撮像実験を早期に進めることを優先してtagの明暗部のうち明部が多い単純なパターンを用いることとした。また、tag patternを90°だけ回転させると、MRIの画像データ収集において直交している周波数エンコード方向および位相エンコード方向に対する関係が変化するが、この回転によって検出精度に大きな影響があることが計算機シミュレーションによって明らかとなった。
最終的には4行4列の16画素うち明部が13画素、暗部が3画素の基本patternを用いることとし、MRIの画像データ収集方向に対するTag patternの配置によって歪みの程度が変化するという計算機シミュレーションで得られた結果を7T小動物用MRIシステムを用いた実際のMRI画像でも確認した。研究代表者の翌年度における研究環境が未定であったため、極めて高頻度に撮像実験を重ね、さまざまなtag patternとその配置に関する検討を行った。また、当初の計画では最終年度の令和4年度を予定していた研究項目3)のストレイン値の検証についても、運動ファントムを対象とする撮像実験を研究計画に先行して着手したが、運動下での撮像までには至らなかった。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] Creation of a video library for education and virtual simulation of anatomical lung resection Article2022

    • 著者名/発表者名
      Junko Tokuno, Toyofumi Fengshi Chen-Yoshikawa, Megumi Nakao, Masashi Iwakura, Tamaki Motoki, Tetsuya Matsuda, Hiroshi Date
    • 雑誌名

      Interactive CardioVascular and Thoracic Surgery

      巻: ePub 号: 5 ページ: 808-813

    • DOI

      10.1093/icvts/ivab379

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deformation analysis of surface and bronchial structures in intraoperative pneumothorax using deformable mesh registration2021

    • 著者名/発表者名
      Nakao Megumi、Kobayashi Kotaro、Tokuno Junko、Chen-Yoshikawa Toyofumi、Date Hiroshi、Matsuda Tetsuya
    • 雑誌名

      Medical Image Analysis

      巻: 73 ページ: 102181-102181

    • DOI

      10.1016/j.media.2021.102181

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fluid Dynamics Analyses of the Intrahepatic Portal Vein Tributaries Using 7-Tesla MRI2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Oshima, Satoshi Ogiso, Hirohiko Imai, Masanori Nakamura, Satoshi Wakama, Katsuhiro Tomofuji, Takashi Ito, Ken Fukumitsu, Takamichi Ishii, Tetsuya Matsuda, Kojiro Taura
    • 雑誌名

      HPB

      巻: 23 号: 11 ページ: 1692-1699

    • DOI

      10.1016/j.hpb.2021.04.005

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Statistical deformation reconstruction using multi-organ shape features for pancreatic cancer localization2021

    • 著者名/発表者名
      Nakao Megumi、Nakamura Mitsuhiro、Mizowaki Takashi、Matsuda Tetsuya
    • 雑誌名

      Medical Image Analysis

      巻: 67 ページ: 101829-101829

    • DOI

      10.1016/j.media.2020.101829

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Photoacoustic in vivo 3D imaging of tumor using a highly tumor-targeting probe under high-threshold conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Yamada Hisatsugu、Matsumoto Natsuki、Komaki Takanori、Konishi Hiroaki、Kimura Yu、Son Aoi、Imai Hirohiko、Matsuda Tetsuya、Aoyama Yasuhiro、Kondo Teruyuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 19363-19363

    • DOI

      10.1038/s41598-020-76281-1

    • NAID

      120006937531

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Regularized Three-Dimensional Generative Adversarial Nets for Unsupervised Metal Artifact Reduction in Head and Neck CT Images2020

    • 著者名/発表者名
      M. Nakao, K. Imanishi, N. Ueda, Y. Imai, T. Kirita, T. Matsuda
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 8 ページ: 109453-109453

    • DOI

      10.1109/access.2020.3002090

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Shape Reconstruction for Abdominal Organs based on a Graph Convolutional Network2021

    • 著者名/発表者名
      Zijie Wang, Megumi Nakao, Mitsuhiro Nakamura, Tetsuya Matsuda
    • 学会等名
      43rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of Image Quality of Cone-beam CT Images by Three-dimensional Generative Adversarial Network2021

    • 著者名/発表者名
      Takumi Hase, Megumi Nakao, Keiho Imanishi, Mitsuhiro Nakamura , Tetsuya Matsuda
    • 学会等名
      43rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enumerated sparse extraction of important surgical planning features for mandibular reconstruction2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Nagai, Megumi Nakao, Nobuhiro Ueda, Yuichiro Imai, Tadaaki Kirita, Tetsuya Matsuda
    • 学会等名
      42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deep Learning Based Lung Region Segmentation with Data Preprocessing by Generative Adversarial Nets2020

    • 著者名/発表者名
      Jumpei Nitta, Megumi Nakao, Keiho Imanishi, Tetsuya Matsuda
    • 学会等名
      42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X-ray2Shape: Reconstruction of 3D Liver Shape from a Single 2D Projection Image2020

    • 著者名/発表者名
      Fei Tong, Megumi Nakao, Shuqiong Wu, Mitsuhiro Nakamura, Tetsuya Matsuda
    • 学会等名
      42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Model-based registration for pneumothorax deformation analysis using intraoperative cone-beam CT images2020

    • 著者名/発表者名
      Hinako Maekawa, Megumi Nakao, Katsutaka Mineura, Toyofumi F. Chen-Yoshikawa, Tetsuya Matsuda
    • 学会等名
      42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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