多重方向・多重解像度フィルタを用いた3次元医用画像の局所構造識別と定量化

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11680389
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 佐藤 嘉伸 大阪大学, 医学系研究科, 助教授 (70243219)
• 研究分担者: 田村 進一 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (30029540)
• キーワード: 医用画像 / 3次元解析 / 多重解像度解析 / 定量化 / 画像計測 / 血管 / 軟骨 / 精度検証

研究概要

●厚み計測精度の理論的分析のと実験的検証に関して
3次元MR画像から、関節軟骨や大脳皮質などの薄面構造の厚み計測を行なうことにより、重要な診断情報を獲得することができる。昨年度までに、撮像パラメータおよび後処理パラメータが与えられ、厚み計測精度の特性を、理論シミュレーション手法を用いて導き、特に、非立方体(非等方)ボクセルによる撮影を行なった場合に、薄面構造の向きに精度がどのように影響するかを解析した。
本年度は、さらに、昨年度までに行ったMR画像からの厚み計測の精度における本質的理論限界の検証実験を行った。理論分析を実証するために、複数の厚みを持つファントムを作成し、これを様々な角度において、MR撮影し、理論値と実測値の対比を行った。実験の結果、実測値は理論値に、極めて近いものであり、理論分析の妥当性を確認することができた。これにより理論分析に基づいて、所望の精度を達成するための最適プロトコルの設計が可能になった。
●医学応用に関して
・線状構造の計測:胸部CT画像から,バイオメカニクス解析を用いた結節周辺の既存構造集束理論に基づき,血管の方向分布から肺癌の良性/悪性鑑別する手法を提案したが、本年度においては、提案手法において、画像再構成アルゴリズムの違いや線状構造抽出時の閾値等のパラメータの変化が与える結果への影響を明らかにし、提案手法のロバスト性と適用限界を示した。
・面状構造の計測:股関節MR画像から,全自動で股軟骨のセグメンテーションと定量化を行う方法を確立した。本年度においては、13症例に対して、提案手法を適用し、すべての症例において、提案した全自動法が、適切な結果を生成していることが示された。

研究成果

• [文献書誌] Sato, Yoshinobu: "Visualization and Quantification of Medical Volume Datal Based on 3D Local Intensity Structures"電子情報通信学会技術報告. PRMU2001-5MI2001-17. (2001)
• [文献書誌] Sato Y, Nakanishi K, Tanaka H, Sugano N, NiShii T, Nakamura H, Ochi T, Tamura S: "A fully automated method for segmentation and thickness determination of hip joint cartilage from 3D MR data, Computer Assisted Radiology and Surgery"14th International Symposium and Exhibition(CARS2001). Berlin. (2001)
• [文献書誌] Sato Y, Nakanishi K, Tanaka H, Nishii T, Sugano N, Nakamura H, Ochi T, Tamura: "Limits to the Accuracy of 3D Thickness Measurement in Magnetic Resonance Images"Lecture Notes in Computer Science, (Proc.Forth International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention (MICCAI2001), Utrecht, The Netherlands). 2208. 803-810 (2001)
• [文献書誌] 四方秀則, 北岡裕子, 佐藤嘉伸, 上甲剛, 中村仁信, 田村進一: "肺内線状構造の空間分布評価に基づく肺結節の診断支援"電子情報通信学会論文誌D-II. Vol.J84-D-II, No.11. 2456-2467 (2001)
• [文献書誌] Nakanishi K, Tanaka H, Sugano N, Sato Y, Ueguchi T, Kubota T, Tamura S, Nakamura H: "MR-based three-dimensional presentation of cartilage thickness in the femoral head"European Radiology. 11(11). 2178-2183 (2001)