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2019 年度 実績報告書

複数の生体組織音響特性の融合による慢性肝疾患の高精度超音波定量診断の実現

研究課題

研究課題/領域番号 17H02108
研究機関東京工業大学

研究代表者

蜂屋 弘之  東京工業大学, 工学院, 教授 (90156349)

研究分担者 平田 慎之介  東京工業大学, 工学院, 助教 (80550970)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード超音波医学 / 定量診断 / shear wave / エラストグラフィー / 組織鑑別診断 / レイリー分布 / 肝炎 / びまん性肝疾患
研究実績の概要

慢性肝疾患は我が国の医療分野における主要な対象である。本研究では,これまでの成果を基盤に,疾患の進行により変化する複数の生体組織音響特性を融合することにより,生検を超える安定度と臨床的に十分なロバスト性を持つ非侵襲な慢性肝疾患の定量診断手法を実現することを目的としている。
2019年度は,これまで開発してきた,超音波断層画像から線維組織を抽出する手法の最適化を行い,抽出できる病変情報の特徴について検討した。検討した手法は,肝炎や肝硬変などのような線維化が肝臓全体に進行するびまん性肝疾患において,臨床データの超音波反射信号が,「正常組織+線維組織」の組み合わせによって表現できることに基づいている。この反射信号の振幅確率密度関数を,複数のレイリー分布を組み合わせによりモデル化すると,線維化の進行度を評価できる。複数のレイリー分布の推定には,反射信号のモーメントを入力として用いるが,この入力モーメントにより,初期病変の推定精度をどこまで向上できるかは不明確であった。まず,この入力モーメントの次数を非整数次までに拡張し,シミュレーション画像を用いて,次数と推定精度の関係を評価したところ,非整数次の複素数モーメントを入力にすることにより線維化指標の推定精度が変化することが示された。そこで,モーメント次数を変化させながら,推定精度が高くなる最適な入力モーメント次数を,さまざまな条件下で探索した。最後に,この最適入力モーメントで,さまざまな線維化条件で,定量診断の推定がどの程度の精度で実現できるかを評価したところ,初期病変において,線維量の推定精度を高くすることは困難であるが,線維組織の音響特性の変化に対応する組織の病変による物理的変化については高精度で推定できることが示され,初期病変の定量化が可能であることが示された。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Ultrasound-based lipid content quantification using double-Nakagami distribution model in rat liver steatosis2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tamura, Jonathan Mamou, Kenji Yoshida, Hiroyuki Hachiya, Tadashi Yamaguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 ページ: -

    • DOI

      -

  • [雑誌論文] Accuracy evaluation of quantitative diagnosis method of liver fibrosis based on multi-Rayleigh model using optimal combination of input moments2020

    • 著者名/発表者名
      Chuang Zhang, Shinnosuke Hirata, and Hiroyuki Hachiya
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 ページ: -

    • DOI

      -

  • [雑誌論文] 複素数空間での振幅確率密度関数モーメントを用いた肝線維化パラメータの高精度化2019

    • 著者名/発表者名
      張 闖・平田慎之介・蜂屋弘之
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 119(87) ページ: 25-30

  • [学会発表] 分解能の影響を考慮した二成分マルチレイリーモデルによる肝線維化パラメータ推定の検討2020

    • 著者名/発表者名
      張闖, 平田慎之介, 蜂屋弘之
    • 学会等名
      日本音響学会2020年春季研究発表会
  • [学会発表] Quantitative ultrasound fat detection using a weight filter and a double Nakagami distribution model2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tamura, Jonathan Mamou, Kenji Yoshida, Hiroyuki Hachiya, Tadashi Yamaguchi
    • 学会等名
      2019 IEEE International Ultrasonics Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative ultrasound based on echo amplitude statistics2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hachiya
    • 学会等名
      International Symposium on Medical Ultrasonics in Chiba
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 二成分マルチレイリーモデルによる肝線維化定量評価における最適入力パラメータの検討2019

    • 著者名/発表者名
      張闖, 平田慎之介, 蜂屋弘之
    • 学会等名
      日本超音波医学会第92回学術集会
  • [学会発表] 粘弾性ファントム中に種々の加振方法により発生させたShear Waveの観測2019

    • 著者名/発表者名
      蜂屋 弘之, 林 良優, 戸田 優作, 平田 慎之介, 飯島 尋子, 碓村 将志, 菅 幹生
    • 学会等名
      日本超音波医学会第31回関東甲信越地方会学術集会
  • [学会発表] 最適入力パラメータを用いた二成分マルチレイリーモデルによる肝線維化パラメータの推定2019

    • 著者名/発表者名
      Chuang Zhang, 平田 慎之介, 蜂屋 弘之
    • 学会等名
      日本超音波医学会第31回関東甲信越地方会学術集会
  • [学会発表] 複素数空間での振幅確率密度関数モーメントを用いた肝線維化パラメータの推定精度評価2019

    • 著者名/発表者名
      張闖, 平田慎之介, 蜂屋弘之
    • 学会等名
      日本音響学会2019年秋季研究発表会
  • [学会発表] Quantitative evaluation of liver fibrosis using optimal input parameters for multi-Rayleigh model with two components2019

    • 著者名/発表者名
      Chuang Zhang,Shinnosuke Hirata,Hiroyuki Hachiya
    • 学会等名
      The 40th Symposium on Ultrasonic Electronics (USE2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel method of lipid content quantification using double-Nakagami distribution model in rat liver steatosis2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tamura,Jonathan Mamou,Kenji Yoshida,Hiroyuki Hachiya,Tadashi Yamaguchi
    • 学会等名
      The 40th Symposium on Ultrasonic Electronics (USE2019)
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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