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Deep learningを組み合わせて肝転移MRI撮影・診断を包括的に改善する

研究課題

研究課題/領域番号 21K07686
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
研究機関日本医科大学

研究代表者

山根 彩  日本医科大学, 医学部, 助教 (60809656)

研究分担者 関根 鉄朗  日本医科大学, 医学部, 准教授 (00747826)
中田 亮輔  日本医科大学, 医学部, 非常勤講師 (70614759)
安井 大祐  日本医科大学, 医学部, 講師 (00755001)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードEOB MRI / 深層学習 / EOB-MRI
研究開始時の研究の概要

近年、提案されている新技術に、申請者固有技術のdeep learningを組み込んだ臓器segmentationを組み合わせ、肝転移に対するEOB-MRI撮影及び診断を包括的に改善する事を目的とする。本研究の特徴として、EOB-MRIに関連した新規技術の臨床導入を明確に意識している点を挙げる。実臨床への波及効果の視点から先行研究の意義を再定義し、有機的に結びつける事を目指す。

研究実績の概要

昨年の成果を基に、画質向上と診断能の向上に向けたさらなる取り組みを行った。
拡散強調画像のプロトコル改善において、SNRの安定性と微細病変の見落としに対処するために、2回息止めのプロトコルを運用した。しかし、症例によっては息止め位置の不安定さに起因する病変の見落としを経験したため、呼吸同期のDWIシークエンスに変更を行った。
息止めのsingle-shot T2WIは深層学習によりノイズが低減する一方、ETLが延長する事に伴うblurringが顕在化して見える様になった。診断能向上のために、同blurringの解消に取り組んだ。具体的には、3D収取で用いられているvariable flip angleを2D収集にも適用する事で、[1] T2 blurringの解消によるコントラストの改善 [2] black-blood効果に伴う脈管の信号の抑制を行う事で、脈管近傍の信号変化の描出能の改善 [3] refocus flip angleを下げる事によりエコースペースを低下させ、更なるT2 blurringの解消と撮像時間の短縮を達成した。
クラウドベースで3D U-netをベースとした深層学習パッケージのセットアップを行った。非M.D.である研究補助員のトレーニングを行い、CTを用いた確立されたsegmentation法をfusionしたMRI画像にコピーする事で、医師のeffortを最低限にしつつ、MRI-segmentationの教師データを作成するworkflowを確立した。初期検討を行った所、DICEで80%前後程度の結果を達成可能であった。今後、症例数の蓄積、正解データのブラッシュアップ、3D U-netの適応前の信号値の正規化等について、更なる検討を行う。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

深層学習再構成によりT1WIやT2WIの画質向上は得られたものの、3D収集シークエンスや拡散強調画像の画質向上が得られなかった。
新規のパッケージのインストールを行う事で解決が可能と考えられた。

今後の研究の推進方策

2024年4月より、3D収集やradial samplingのDWIにも対応可能な深層学習アルゴリズムを導入した。
dynamic MRI及び肝細胞造影相MRIの画質が著明に向上する事を初期検討で確認した。
今後、DWIプロトコルの更なる作り込みを行い、研究を遂行する。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (19件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件)

  • [雑誌論文] Early and Post-Treatment Imaging Findings in Perineural Spread: A Pathway to Diffuse Muscle Metastasis in Recurrent Bladder Carcinoma2024

    • 著者名/発表者名
      Honda Yoshimitsu、Sekine Tetsuro、Kimata Ryoji、Motoda Norio、Takahashi Keigo、Yamane Aya、Yasui Daisuke、Kodani Eigo、Ichikawa Taro、Kumita Shinichiro
    • 雑誌名

      日医大誌

      巻: 91 号: 3 ページ: 333-338

    • DOI

      10.1272/jnms.JNMS.2024_91-301

    • ISSN
      1345-4676, 1347-3409
    • 年月日
      2024-06-25
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Measurement of Turbulent Kinetic Energy in Hypertrophic Cardiomyopathy Using Triple-velocity Encoding 4D Flow MR Imaging2024

    • 著者名/発表者名
      Iwata Kotomi、Sekine Tetsuro、Matsuda Junya、Tachi Masaki、Imori Yoichi、Amano Yasuo、Ando Takahiro、Obara Makoto、Crelier Gerard、Ogawa Masashi、Takano Hitoshi、Kumita Shinichiro
    • 雑誌名

      Magnetic Resonance in Medical Sciences

      巻: 23 号: 1 ページ: 39-48

    • DOI

      10.2463/mrms.mp.2022-0051

    • ISSN
      1347-3182, 1880-2206
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison of Slow-Infusion Magnetic Resonance Angiography with Sequential K-Space Filling and Computed Tomography Angiography to Detect the Adamkiewicz Artery.2023

    • 著者名/発表者名
      Shohei Mizushima, Takahiko Mine, Masashi Abe, Tetsuro Sekine, Masahiro Fujii, Hiromitsu Hayashi, Shinpei Ikeda, Seigoh Happoh, Yukiko Takashi, Shin-Ichiro Kumita
    • 雑誌名

      Annals of vascular surgery

      巻: Online ahead of print. ページ: 369-377

    • DOI

      10.1016/j.avsg.2023.02.027

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reproducibility of Standardized Uptake Values Including Volume Metrics Between TOF-PET-MR and TOF-PET-CT2022

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Aruki、Sekine Tetsuro、ter Voert Edwin E. G. W.、Zeimpekis Konstantinos G.、Delso Gaspar、de Galiza Barbosa Felipe、Warnock Geoffrey、Kumita Shin-ichiro、Veit Haibach Patrick、Huellner Martin
    • 雑誌名

      Frontiers in Medicine

      巻: online

    • DOI

      10.3389/fmed.2022.796085

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 4D Flow MR Imaging of the Left Atrium: What is Non-physiological Blood Flow in the Cardiac System?2022

    • 著者名/発表者名
      Sekine Tetsuro、Nakaza Masatoki、Matsumoto Mitsuo、Ando Takahiro、Inoue Tatsuya、Sakamoto Shun-Ichiro、Maruyama Mitsunori、Obara Makoto、Leonowicz Olgierd、Usuda Jitsuo、Kumita Shinichiro
    • 雑誌名

      Magnetic Resonance in Medical Sciences

      巻: 21 号: 2 ページ: 293-308

    • DOI

      10.2463/mrms.rev.2021-0137

    • NAID

      130008166270

    • ISSN
      1347-3182, 1880-2206
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Utility of 4D Flow MRI in Thoracic Aortic Diseases: A Literature Review of Clinical Applications and Current Evidence2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Kenichiro、Sekine Tetsuro、Ando Takahiro、Ishii Yosuke、Kumita Shinichiro
    • 雑誌名

      Magnetic Resonance in Medical Sciences

      巻: 21 号: 2 ページ: 327-339

    • DOI

      10.2463/mrms.rev.2021-0046

    • NAID

      130008166280

    • ISSN
      1347-3182, 1880-2206
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Dual-VENC 4D Flow MRI Can Detect Abnormal Blood Flow in the Left Atrium That Potentially Causes Thrombosis Formation after Left Upper Lobectomy2022

    • 著者名/発表者名
      Nakaza Masatoki、Matsumoto Mitsuo、Sekine Tetsuro、Inoue Tatsuya、Ando Takahiro、Ogawa Masashi、Obara Makoto、Leonowicz Olgierd、Kumita Shinichiro、Usuda Jitsuo
    • 雑誌名

      Magnetic Resonance in Medical Sciences

      巻: 21 号: 3 ページ: 433-443

    • DOI

      10.2463/mrms.mp.2020-0170

    • NAID

      130008009703

    • ISSN
      1347-3182, 1880-2206
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] "Computed Tomography Perihematomal Rims": A Perihematomal Low-Density Area Is a Part of an Acute Brain Hemorrhage2021

    • 著者名/発表者名
      Sato Takahiro、Nishiyama Yasuhiro、Suda Satoshi、Shimoyama Takashi、Takahashi Shiro、Sakamoto Yuki、Aoki Junya、Suzuki Kentaro、Sekine Tetsuro、Kumita Shin-ichiro、Kimura Kazumi
    • 雑誌名

      Internal Medicine

      巻: 60 号: 15 ページ: 2395-2403

    • DOI

      10.2169/internalmedicine.6653-20

    • NAID

      130008070629

    • ISSN
      0918-2918, 1349-7235
    • 年月日
      2021-08-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Factors Associated with Prolonged Retroperitoneal Laparoscopic Radical Nephrectomy Performed by Non-expert Surgeons2021

    • 著者名/発表者名
      Yanagi Masato、Kimura Go、Sekine Tetsuro、Takeda Hayato、Akatsuka Jun、Endo Yuki、Hayashi Tatsuro、Hamasaki Tsutomu、Kondo Yukihiro
    • 雑誌名

      日医大誌

      巻: 88 号: 2 ページ: 109-112

    • DOI

      10.1272/jnms.JNMS.2021_88-302

    • NAID

      130008037232

    • ISSN
      1345-4676, 1347-3409
    • 年月日
      2021-04-24
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Editorial Comment: Toward Implementation of 4D Flow MRI in Clinical Workflow2021

    • 著者名/発表者名
      Sekine Tetsuro
    • 雑誌名

      American Journal of Roentgenology

      巻: 217 号: 6 ページ: 1333-1333

    • DOI

      10.2214/ajr.21.26333

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Careful consideration should be paid in the new imaging modality evaluation2021

    • 著者名/発表者名
      Sekine Tetsuro、Nakaza Masatoki、Kumita Shinichiro
    • 雑誌名

      Journal of Thoracic Disease

      巻: 13 号: 1 ページ: 422-424

    • DOI

      10.21037/jtd-20-3229

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] RNF213 c.14576G>A Is Associated with Intracranial Internal Carotid Artery Saccular Aneurysms.2021

    • 著者名/発表者名
      Murai Y(1), Ishisaka E(1), Watanabe A(2)(3), Sekine T(4), Shirokane K(1), Matano F(1), Nakae R(5), Tamaki T(6), Koketsu K(1), Morita A(1).
    • 雑誌名

      Genes (Basel).

      巻: 23 号: 10 ページ: 1468-1468

    • DOI

      10.3390/genes12101468

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Four-dimensional flow analysis reveals mechanism and impact of turbulent flow in the dissected aorta2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Kenichiro、Sekine Tetsuro、Miyagi Yasuo、Shirai Sayaka、Otsuka Toshiaki、Kumita Shinichiro、Ishii Yosuke
    • 雑誌名

      European Journal of Cardio-Thoracic Surgery

      巻: 60 号: 5 ページ: 1064-1072

    • DOI

      10.1093/ejcts/ezab201

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Harmonized pretreatment quantitative volume-based FDG-PET/CT parameters for prognosis of stage I-III breast cancer: Multicenter study2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kitajima, Yasuo Miyoshi , Tetsuro Sekine, Hiroyuki Takei, Kimiteru Ito, Akihiko Suto, Hayato Kaida, Kazunari Ishii, Hiromitsu Daisaki, Koichiro Yamakado
    • 雑誌名

      Oncotarget

      巻: 12 号: 2 ページ: 95-105

    • DOI

      10.18632/oncotarget.27851

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lesion Trapping with High-Flow Bypass for Ruptured Internal Carotid Artery Blood Blister?Like Aneurysm Has Little Impact on the Anterior Choroidal Artery Flow: Case Series and Literature Review2021

    • 著者名/発表者名
      Murai Yasuo、Matano Fumihiro、Shirokane Kazutaka、Tateyama Kojiro、Koketsu Kenta、Nakae Ryuta、Sekine Tetsuro、Mizunari Takayuki、Morita Akio
    • 雑誌名

      World Neurosurgery

      巻: 153 ページ: e226-e236

    • DOI

      10.1016/j.wneu.2021.06.084

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Rapidly progressive brain atrophy in septic ICU patients: a retrospective descriptive study using semiautomatic CT volumetry2021

    • 著者名/発表者名
      Nakae Ryuta、Sekine Tetsuro、Tagami Takashi、Murai Yasuo、Kodani Eigo、Warnock Geoffrey、Sato Hidetaka、Morita Akio、Yokota Hiroyuki、Yokobori Shoji
    • 雑誌名

      Critical Care

      巻: 25 号: 1

    • DOI

      10.1186/s13054-021-03828-7

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Cross-Comparison of 4-Dimensional Flow Magnetic Resonance Imaging and Intraoperative Middle Cerebral Artery Pressure Measurements Before and After Superficial Temporal Artery-Middle Cerebral Artery Bypass Surgery2021

    • 著者名/発表者名
      Sekine Tetsuro、Murai Yasuo、Orita Erika、Ando Takahiro、Takagi Ryo、Amano Yasuo、Matano Fumihiro、Iwata Kotomi、Ogawa Masashi、Obara Makoto、Kumita Shinichiro
    • 雑誌名

      Neurosurgery

      巻: 89 号: 5 ページ: 909-916

    • DOI

      10.1093/neuros/nyab305

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Multi-Atlas MRI-Based Striatum Segmentation for 123I-FP-CIT SPECT (DAT-SPECT) Compared With the Bolt Method and SPECT-Atlas-Based Segmentation Method Toward the Accurate Diagnosis of Parkinson's Disease/Syndrome2021

    • 著者名/発表者名
      Sohara Koji、Sekine Tetsuro、Tateno Amane、Mizumura Sunao、Suda Masaya、Sakayori Takeshi、Okubo Yoshiro、Kumita Shin-ichiro
    • 雑誌名

      Frontiers in Medicine

      巻: 8

    • DOI

      10.3389/fmed.2021.662233

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Ring finger protein 213 c.14576G>A mutation is not involved in internal carotid artery and middle cerebral artery dysplasia.2021

    • 著者名/発表者名
      Murai Y(1), Ishisaka E(2), Watanabe A(3)(4), Sekine T(5), Shirokane K(2), Matano F(2), Nakae R(6), Tamaki T(7), Koketsu K(2), Morita A(2).
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 11 号: 1 ページ: 22163-22163

    • DOI

      10.1038/s41598-021-01623-6

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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