データ同化による4次元患者動体予測システムの開発

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K08703
• 研究機関: 帝京大学
• 研究代表者: 古徳 純一 帝京大学, 医療技術学部, 教授 (70450195)
• 研究分担者: 芳賀 昭弘 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学系), 教授 (30448021)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: リアルタイム線量計算 / 線量可視化

研究実績の概要

データ同化を利用した4次元体内予測モデルの作成のため，平成29年度は，1)最新の体内情報を取得するための可視化技術の開発と，2)放射線診療中でのリアルタイム線量計算の技術，3）診療中の線量を可視化するシステムのプロトタイプ開発，4）医用画像のみから自動的に病態を鑑別する技術の開発を行った．
1)については，最新の体内情報を反映しているコーンビームCT画像のスパースコーディングを用いた超解像技術について，Journal of Radiation Research誌から論文を出版した．
2)については，グラフィックプロセッシングユニット（GPU）を使った驚異的に高速なモンテカルロ計算可能な線量計算システムを開発し，ほぼリアルタイムで線量計算可能なプロトタイプシステムの作成について第114回医学物理学会で発表を行い，Journal of Radiation Research誌から論文を出版した．
3)については，バーチャルリアリティの技術を診療中の空間線量および患者線量可視化のために適用し，自在に空間を動き回りながら体験できるようにした．この発表は，アメリカ放射線医学会で発表し，現在論文を投稿中である．
4)については，テクスチャ特徴量とトポロジカルデータ解析を用いて，MRIで取得した肝臓の画像が，何の病態を表しているのかを自動的に判別する技術を開発し，第115回医学物理学会で発表した．本発表は，大会長賞を受賞した．これらの研究成果を学会発表12件うち招待講演5件，国際学会3件発表，論文7本，図書2件として発表した．

研究成果

• [雑誌論文] Cone Beam Computed Tomography Image Quality Improvement Using a Deep Convolutional Neural Network (2018)
  • 著者名/発表者名: Kida Satoshi、Nakamoto Takahiro、Nakano Masahiro、Nawa Kanabu、Haga Akihiro、Kotoku Jun'ichi、Yamashita Hideomi、Nakagawa Keiichi
  • 雑誌名: Cureus 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.7759/cureus.2548
  • 査読あり
• [雑誌論文] Image quality improvement in cone-beam CT using the super-resolution technique (2018)
  • 著者名/発表者名: Asuka Oyama Shinobu Kumagai Norikazu Arai Takeshi Takata Yusuke Saikawa Kenshiro Shiraishi Takenori Kobayashi Jun’ichi Kotoku
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: - ページ: -
  • DOI: DOI10.1093/jrr/rry019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multicenter, multivendor phantom study to validate proton density fat fraction and T2* values calculated using vendor-provided 6-point DIXON methods (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Tatsuya、Fukuzawa Kei、Yamazaki Hidekazu、Konno Takashi、Miyati Tosiaki、Kotoku Jun'ichi、Oba Hiroshi、Kondo Hiroshi、Toyoda Keiko、Saitoh Satoshi
  • 雑誌名: Clinical Imaging 巻: 51 ページ: 38～42
  • DOI: 10.1016/j.clinimag.2018.01.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cone-beam CT reconstruction for non-periodic organ motion using time-ordered chain graph model (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakano Masahiro、Haga Akihiro、Kotoku Jun’ichi、Magome Taiki、Masutani Yoshitaka、Hanaoka Shouhei、Kida Satoshi、Nakagawa Keiichi
  • 雑誌名: Radiation Oncology 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s13014-017-0879-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast skin dose estimation system for interventional radiology (2017)
  • 著者名/発表者名: Takata Takeshi、Kotoku Jun’ichi、Maejima Hideyuki、Kumagai Shinobu、Arai Norikazu、Kobayashi Takenori、Shiraishi Kenshiro、Yamamoto Masayoshi、Kondo Hiroshi、Furui Shigeru
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 59 ページ: 233～239
  • DOI: 10.1093/jrr/rrx062
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Influence of Gd-EOB-DTPA on proton density fat fraction using the six-echo Dixon method in 3 Tesla magnetic resonance imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Tatsuya、Fukuzawa Kei、Kondo Hiroshi、Onodera Hiroshi、Toyotaka Shuji、Tojo Rie、Yano Shimpei、Tano Masakatsu、Miyati Tosiaki、Kotoku Jun’ichi、Okamoto Takahide、Toyoda Keiko、Oba Hiroshi
  • 雑誌名: Radiological Physics and Technology 巻: 10 ページ: 483～488
  • DOI: 10.1007/s12194-017-0420-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of six-point modified dixon and magnetic resonance spectroscopy for fat quantification: a fat?water?iron phantom study (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukuzawa Kei、Hayashi Tatsuya、Takahashi Junji、Yoshihara Chiharu、Tano Masakatsu、Kotoku Jun’ichi、Saitoh Satoshi
  • 雑誌名: Radiological Physics and Technology 巻: 10 ページ: 349～358
  • DOI: 10.1007/s12194-017-0410-9
  • 査読あり
• [学会発表] 医用画像における人工知能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 古徳純一
  • 学会等名: 第30回横浜南部地区放射線技師会総会
  • 招待講演
• [学会発表] がんと闘うための機械学習とレディオミクスのはなし (2018)
  • 著者名/発表者名: 古徳純一
  • 学会等名: 平成29年度 第1回先端医用量子線技術科学コース講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 医用画像における人工知能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 古徳純一
  • 学会等名: 医療情報研究会 第7回勉強会
  • 招待講演
• [学会発表] 放射線医学分野での機械学習 (2018)
  • 著者名/発表者名: 古徳純一
  • 学会等名: ソフトウェアジャパン2018
  • 招待講演
• [学会発表] たたみ込みニューラルネットワークを用いた胸部X線画像の自動スクリーニング (2018)
  • 著者名/発表者名: 古徳純一
  • 学会等名: 第1回人工知能応用医用画像研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Image Classification using persistent homology(1) (2018)
  • 著者名/発表者名: Jun’ichi Kotoku, Asuka Oyama, Yasuaki Hiraoka, Ippei Obayashi, Kenshiro Shiraishi, Hiroshi Kondo, Shigeru Furui, Yusuke Saikawa, Shinobu Kumagai, Takenori Kobayashi
  • 学会等名: 第115回医学物理学会学術大会
• [学会発表] Image Classification using persistent homology(2) (2018)
  • 著者名/発表者名: Asuka Oyama, Yasuaki Hiraoka, Ippei Obayashi, Kenshiro Shiraishi, Hiroshi Kondo, Shigeru Furui, Yusuke Saikawa, Shinobu Kumagai, Takenori Kobayashi and Jun’ichi Kotoku
  • 学会等名: 第115回医学物理学会学術大会
• [学会発表] Hands-on virtual reality dose visualization and air dose estimation in interventional radiology (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Takata, Jun’ichi Kotoku, Takenori Kobayashi, Kenshiro Shiraishi, Hiroshi Kondo, Masayoshi Yamamoto, Oba Hiroshi, and Shigeru Furui
  • 学会等名: 第115回医学物理学会学術大会
• [学会発表] Differentiation of hepatocellular carcinoma and benign liver nodules by using texture analysis on non-enhanced T2-weighted MR images (2018)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Saikawa, Kenshiro Shiraishi, Hiroshi Kondo, Hiroshi Oba, Shigeru Furui, Asuka Oyama, Shinobu Kumagai, Takenori Kobayashi and Jun'ichi Kotoku
  • 学会等名: 第115回医学物理学会学術大会
• [学会発表] Visualize Skin Dose and Air Dose in Virtual Reality (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Takata, Jun’ichi Kotoku, Takenori Kobayashi, Kenshiro Shiraishi, Masayoshi Yamamoto, Hiroshi Kondo, Hiroshi Oba, and Shigeru Furui
  • 学会等名: RSNA2017
  • 国際学会
• [学会発表] A fast skin dose estimation system in interventional radiology (2017)
  • 著者名/発表者名: Jun’ichi Kotoku, Hideyuki Maejima, Shinobu Kumagai, Norikazu Arai, Takenori Kobayashi, Masayoshi Yamamoto, Hiroshi Kondo, and Shigeru Furui
  • 学会等名: 第114回医学物理学会学術大会
  • 国際学会
• [学会発表] Automatic chest X-ray screening with convolutional neural networks (2017)
  • 著者名/発表者名: Jun’ichi Kotoku, Takuya Hirose, Shinou Kumagai, Akari Matsushima, Kenshiro Shiraishi, Norikazu Arai, Akihiro Haga and Takenori Kobayashi
  • 学会等名: AAPM2017
  • 国際学会
• [図書] 放射線計測学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 古徳 純一、保田 浩志、大谷 浩樹
  • 総ページ数: 193
  • 出版者: 通商産業研究社
  • ISBN: 4860451058
• [図書] Juliaデータサイエンス (2017)
  • 著者名/発表者名: Anshul、石井一夫，古徳純一
  • 総ページ数: 268, 7 図版13
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
  • ISBN: 486043501X
• [備考] 帝京大学医学物理グループホームページ
  • URL: http://square.umin.ac.jp/teikyo-mp/index.html