動脈採血の省略を伴う陽電子断層像パラメトリック機能画像の高信頼度・高速生成手法

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13670977
• 研究機関: (財)東京都老人総合研究所
• 研究代表者: 木村 裕一 (財)東京都老人総合研究所, ポジトロン医学研究部門, 主任研究員 (60205002)
• 研究分担者: 織田 圭一 (財)東京都老人総合研究所, ポジトロン医学研究部門, 研究助手 (70224235) ; 石井 賢二 (財)東京都老人総合研究所, ポジトロン医学研究部門, 研究助手 (10231135) ; 眞溪 歩 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究所, 助教授 (50273842)
• キーワード: PET / 動脈採血 / コンパートメントモデル / 動態解析 / クラスタリング / 独立成分分析 / ガウス混合モデル / 核医学

研究概要

本年度は、クラスタリング動態解析法に基づいた、18F-FDGによる糖代謝機能に関するパラメトリックイメージの作成手法の確定と、独立成分分析法に基づいた、動脈採血省略手法の構築を行った。
クラスタリング動態解析法については、ガウス混合モデルに基づく統計的クラスタリング手法を用いて、2次元空間に張られた、PETデータの特徴量空間内において、同一形状を有する画素をクラスタリングした結果、グルコースの脳細胞への取り込み機能、及び、糖のリン酸化代謝過程を表す、各機能画像の作成を、30分程度の計算時間で作成することができた。又その結果は、従来の関心領域に基づいた結果と良好に一致したことから、推定値の信頼性についても、妥当であると考えられる。得られたパラメトリックイメージは、各種病態毎に、医学的に妥当な特徴を有していることから、その医学的な応用の可能性が、強く示唆された。
動脈採血省略については、脳における、血管及び脳実質の空間的な分布特性が、統計的に異なっていることを、統計的性質の差異に基づいた信号分離手法である、独立成分分析を利用して分離抽出を試みた。PETデータの諸特性を鑑みた前処理を追加することによって、実測によって得られた血液中の放射能時間変化と同様の波形を、推定することができた。又、推定波形を用いたPETデータの推定結果は、血液波形の実測値を用いての結果と、同一の結果となった。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kimura, et al.: "Fast formation of statistically reliable FDG parametric images based on clustering and principal component"Physics in Medicine & Biology. 47. 455-468 (2001)
• [文献書誌] 熨斗康弘, 木村裕一, 石井賢二 他: "陽電子断層像パラメトリック画像の高信頼度・高速生成手法-統計的クラスタリングによる糖代謝パラメトリック画像-"信学技報 医用画像処理. MI2001-96. 101-106 (2001)
• [文献書誌] 長縄美香, 眞溪歩, 木村裕一: "独立成分分析の意図的破綻による陽電子断層像からの血漿-放射能曲線抽出"第16回生体・生理工学シンポジウム論文集. 407-410 (2000)
• [文献書誌] Y Kimura, K Oda, K Ishii, et al.: "Formation Of Parametric Images In Positron Emission Tomography Using A Clustering-based Kinetic Analysis With Statistical Clustering"Proc. on IEEE EMBS01. No.543. (2001)
• [文献書誌] M Naganawa, A Matani, Y Kimuri: "Extraction of Vessel-related Information From PET Images Without Continuous Blood Sampling Using Modified Independent Component Analysis"Proc. on IEEE EMBS01. No.584. (2001)