| 研究課題/領域番号 |
21K18046
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 藤田医科大学 |
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研究代表者 |
高野 一輝 藤田医科大学, 医療科学部, 助教 (70806075)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | 機能的MRI / EPI / 幾何学的歪み / 深層学習 / GAN / echo planar imaging / 超解像 / 医用画像処理 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
機能的磁気共鳴画像法（fMRI）は非侵襲的に脳機能を計測できる優れた手法であるが、高速撮像法である echo planar imaging （EPI）に起因する磁場不均一による幾何学的歪みや空間解像度の低下など画質の劣化が問題となる。本研究では、EPI 画像の幾何学的歪み補正・高解像度化の２つの課題を実現するために、人工知能技術と解析的手法を用いたアプローチによる脳機能画像の高精度化を目的とした画像補正法を開発する。
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| 研究実績の概要 |
機能的磁気共鳴画像法（functional MRI：fMRI）による脳機能計測では、神経活動に伴う血行動態応答が惹起する僅かな磁化率効果を信号変化として検出するため、磁化率効果に鋭敏で高い時間分解能を有する echo planar imaging（EPI）が用いられる。EPI は、静磁場の不均一による影響を受けやすく、磁場不均一に起因する幾何学的歪みや空間解像度の低下など、画質の劣化が問題となる。これらの問題は、fMRIにおいて本来の脳活動部位と脳機能画像上の不一致を引き起こし、誤った情報を提供する可能性がある。本研究では、人工知能技術を用いたアプローチにより、EPI 画像の画質を劣化させる主な要因である幾何学的歪みと空間分解能に着目した画像補正法の開発を行った。2022年度は、2021年度に引き続きMR画像シミュレータを用いて、ランダムな静磁場不均一環境下でシミュレートしたデジタル脳ファントムの EPI 画像とその磁場均一性マップの組み合わせを生成し、画像データベースの構築を完了した。また、この画像データベースを用いて、磁場不均一マップを推定する人工知能モデルの開発を行い、その精度検証した。開発した Conditional Generative Adversarial Nets（cGAN）をベースにしたモデルでは、一定の再現度を得ることができた。教師データとして用いる磁場均一性マップの磁場不均一幅を広げることにより精度が向上することがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
磁場均一生マップを含む５万パターンの画像データベースの構築を完了し、人工知能を用いた磁場均一性マップ推定モデルを構築することができたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、SRCNNアルゴリズムを用いた超解像処理法の検討および開発した画像補正法のBOLD信号に対する影響を検証する。
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