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2018 年度 実績報告書

圧縮センシングを応用したMRI高速撮像の実用化に向けた課題解決に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K06379
研究機関宇都宮大学

研究代表者

伊藤 聡志  宇都宮大学, 工学部, 教授 (80261816)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード圧縮センシング / MRI / 再構成
研究実績の概要

[1] 位相歪み画像の画像再生問題  圧縮センシングをMRの位相画像に適用する場合に,複素変換であるeFREBAS変換を使用し,観測行列とのインコヒーレント性を高めるために複数の展開スケールを使用する方法を提案した.実験の結果,振幅と位相を逐次的に最適化する方法と比べて振幅と位相を高速かつ高い精度で求めることができ,再生像のPSNRにおいて優位性が示された.
[2] 位相拡散フーリエ法の圧縮センシング応用  位相拡散フーリエ変換映像法を使用し,等間隔間引きを基本として収集された信号から画像再生を行う方法について検討を行った.その結果,再生像の信号対雑音比はフーリエ変換映像法に圧縮センシングを応用する場合よりも高い値が得られ,位相拡散フーリエ変換映像法を使用しランダム収集を行った場合と同等の値が得られた.
[3] GPU 利用による再構成の高速化  三次元MR撮像の圧縮センシングを想定し,GPUの利用による再構成処理の高速化について検討を行った.その結果,GPUの利用により,CPUを用いた計算では807秒を要した再構成処理を53秒に短縮することができた.
[4] 臨床MRI 応用を使用した再構成実験による画質の検証  臨床で得られた複雑な空間的位相変化を持つMR像に対し圧縮センシング再構成実験を行った.再構成法に交互方向定数法を利用すると再構成に伴う誤差を軽減でき,再生像のPSNRは反復的閾値法より高い値となることが示された.また,研究室で提案する複素変換であるeFREBASをスパース化関数として使用し,かつ,マルチスケール化することによって再構成誤差を大きく軽減することができ,PSNRを大きく改善することができた.
[最終年度の成果] 画像再構成を高速化する手法として深層学習を利用した.基礎的な検討の結果,短時間で良質な画像を再構成できることを確認した.

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Compressed Sensing in Magnetic Resonance Imaging using Non-randomly Under-sampled Signal in Cartesian Coordinates2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo KAZAMA, Kazuki SEKINE, Satoshi ITO
    • 雑誌名

      IEICE Transaction on Information & Systems

      巻: E102-D ページ: accepted

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] De-Aliasing for Under-sampling in Phase Scrambling Fourier Transform Imaging using Alias-free Reconstruction and Deep Convolutional Neural Network2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, T. Saito
    • 雑誌名

      Proceedings of ISMRM 27th Annual Meeting

      巻: Supplement ページ: 4754

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Super-resolution based on the Signal Extrapolation in Phase scrambling Fourier Transform Imaging using Deep Convolutional Neural Network2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ito
    • 雑誌名

      Proceedings of ISMRM 27th Annual Meeting

      巻: Supplement ページ: 4676

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deep Scaled Domain Learning for Compressed MRI using Optional Scaling Transform2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, K. Sato
    • 雑誌名

      Proceedings of ISMRM 27th Annual Meeting

      巻: Supplement ページ: 4652

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 位相拡散フーリエ変換映像法を利用した等間隔信号間引きを基本とするMR圧縮センシング2018

    • 著者名/発表者名
      八坂 俊吾、伊藤 聡志
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J101-D ページ: 27~35

    • DOI

      10.14923/transinfj.2017IGP0001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single Image Super-Resolution using the Similarity of Sub-Images in FREBAS Transformed Space2018

    • 著者名/発表者名
      S. Ito
    • 雑誌名

      Proceedings of Joint Annual Meeting ISMRM-ESMRMB 2018

      巻: supplement ページ: 2856

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] CNNを利用したImage Domain LearningによるMR圧縮センシング再構成2019

    • 著者名/発表者名
      大内 翔平, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      生体画像と医用人工知能画像研究会 第1回若手発表会
  • [学会発表] 深層学習を利用した非ランダム信号間引きによるMRI圧縮センシング再構成2018

    • 著者名/発表者名
      風間 椋, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      2018年映像情報メディア学会冬季大会
  • [学会発表] 深層学習を利用した圧縮センシング再構成の高速化2018

    • 著者名/発表者名
      大内 翔平, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第46回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] CNNを利用したMR画像のデノイジング2018

    • 著者名/発表者名
      高野 航平, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第46回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] スパースコーディングを利用したMR画像の超解像的拡大法2018

    • 著者名/発表者名
      竹間 康浩, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第46回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] オブリークスキャン法を利用した圧縮センシングの位相画像応用2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木裕也, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第46回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] 非ランダム対称的信号間引きによる圧縮センシング再構成2018

    • 著者名/発表者名
      風間 椋, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第46回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] 深層学習を利用したMR 圧縮センシング再構成の基礎検討2018

    • 著者名/発表者名
      大内 翔平, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第37回日本医用画像工学会大会
  • [学会発表] 深層学習を利用したMR 画像の雑音除去に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      高野 航平, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第37回日本医用画像工学会大会
  • [学会発表] スパースコーディングを利用した単一画像超解像に関する基礎検討2018

    • 著者名/発表者名
      竹間 康浩, 伊藤 聡志
    • 学会等名
      第37回日本医用画像工学会大会

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公開日: 2019-12-27  

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