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2018 年度 実施状況報告書

圧縮センシングと深層学習の融合による新たなMRI画像再構成法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K19917
研究機関京都大学

研究代表者

藤本 晃司  京都大学, 医学研究科, 特定助教 (10580110)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
キーワード圧縮センシング / 深層学習 / MRI / compressed sensing / deep learning
研究実績の概要

本研究で用いるMRI撮影用のパルスシーケンス(撮像プログラム、plug-and-play MRF)を本施設のMRI装置で用いるための交渉を、開発元のニューヨーク大学の研究者と行い、研究者を招聘して当施設のMRI装置での動作確認・検証を行った。
当初はフィールドプローブを購入予定としていたが、当初想定していたよりも多くの個数が必要と考えられたため、必要な部品を購入して製作することにした。
フィールドプローブを用いた局所磁場強度の時間変動データ取得はまだ出来ていないが、実際にplug-and-play MRFを用いて行ったラディアルスキャンで得られた計測データを用いて様々な時間遅れに相当するシミュレーションを行うことで、位置補正に必要なデータを生成した。また、上記データを用いてゼロ次項に関する位置補正を行った結果、画像のアーチファクトが減少することを確認した。
また、上記plug-and-play MRFで得られたk-space dataに対してグリッディング (gridding)を行い画像再構成を行うプログラムを国際共同研究により開発した。これに加えて、MRIスキャナで得られたk-space dataを半自動的に再構成するための様々なスクリプトを開発し、稼働確認を行った結果、これまでに80症例以上の実データが蓄積されている。
U-Netに関しては、GPUを搭載したlinuxワークステーションによる計算機グリッドを構築し、MRI画像を入力および出力とするU-Netの稼働実証実験を行った。Ixiなど、公開されているMRI画像データを用いた検証で、実際に残差が減少してゆくことが確認できている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初購入予定としていたField probeは、必要な部品を購入して製作することにしたため、
Field probeを用いたデータ取得はまだ出来ていないが、次年度に行う予定であったU-Netの実装を前倒しで行うことができているため、全体としてはおおむね順調に進展していると判断される。

今後の研究の推進方策

これまでに構築した深層学習用ネットワークに、当施設で実際に取得したk-space dataあるいはMRI画像を入力し、動作検証・性能改善を行ってゆく。
その他、当初の計画どおりの内容で研究をすすめてゆく予定である。

次年度使用額が生じた理由

当初はField probeを購入予定としていたが、当初想定していたよりも多くの個数が必要と考えられたため、必要な部品を購入して製作することにした結果、予算に残額が生じた。次年度以降にも追加で部品を購入し、アレイ型のfield probe製作を行うこととしたい。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 9件)

  • [国際共同研究] New York University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      New York University
  • [雑誌論文] Frequency and risk factors of thoracic metastases and optimisation of the use of cross-sectional chest imaging in follow-up patients with cervical cancer2019

    • 著者名/発表者名
      Nakao KK, Kido A, Imai T, Abiko K, Fujimoto K, Horie A, Minamiguchi S, Tanaka S, Mandai M, Togashi K
    • 雑誌名

      Clinical Radiology

      巻: 74 ページ: 326.e1-326.e8

    • DOI

      10.1016/j.mri.2018.05.007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3Dグラディエント撮像の技術と今後の展望2018

    • 著者名/発表者名
      藤本晃司
    • 雑誌名

      インナービジョン

      巻: 33 ページ: 11-13

  • [雑誌論文] Complementary regional heterogeneity information from COPD patients obtained using oxygen-enhanced MRI and chest CT2018

    • 著者名/発表者名
      Fuseya Y, Muro S, Sato S, Tanabe N, Sato A, Tanimura K, Hasegawa K, Uemasu K, Kubo T, Kido A, Fujimoto K, Fushimi Y, Kusahara H, Sakashita N, Ohno Y, Togashi K, Mishima M, Hirai T.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 30 ページ: e0203273

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0203273. eCollection 2018.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Accuracy and precision of quantitative DCE-MRI parameters: How should one estimate contrast concentration?2018

    • 著者名/発表者名
      Wake N, Chandarana H, Rusinek H, Fujimoto K, Moy L, Sodickson DK, Kim SG.
    • 雑誌名

      Magnetic Resonance Imaging

      巻: 52 ページ: 16-23

    • DOI

      10.1016/j.mri.2018.05.007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Automatic inference model construction for computer-aided diagnosis of lung nodule: Explanation adequacy, inference accuracy, and experts' knowledge.2018

    • 著者名/発表者名
      Kawagishi M, Kubo T, Sakamoto R, Yakami M, Fujimoto K, Aoyama G, Emoto Y, Sekiguchi H, Sakai K, Iizuka Y, Nishio M, Yamamoto H, Togashi K.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 16 ページ: e0207661

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0207661

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 神経放射線領域における圧縮センシング MRI の臨床応用2018

    • 著者名/発表者名
      伏見育崇,藤 本 晃 司,岡 田 知 久,山 本 憲,富樫かおり
    • 雑誌名

      日本磁気共鳴医学会雑誌

      巻: 38 ページ: 87-92

    • DOI

      10.2463/jjmrm.2018-1656

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Does the Diffusion Tensor Model Predict the Neurite Distribution of Cerebral Cortical Gray Matter? ? Cortical DTI-NODDI2018

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Fukutomi, Matthew F. Glasser, Katsutoshi Murata, Thai Akasaka, Koji Fujimoto, Takayuki Yamamoto, Joonas A. Autio, Tomohisa Okada, Kaori Togashi, Hui Zhang, David C. Van Essen, Takuya Hayashi
    • 雑誌名

      biorxiv

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1101/441659

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Age-related changes in the brain tissue T1, T2 values quantified by 2D MRF in normal healthy volunteers measured at 7T MRI2018

    • 著者名/発表者名
      Koji Fujimoto1, Martijn A. Cloos2, Dinh Ha Duy Thuy1, Atsushi Shima3, Nobukatsu Sawamoto4, Ryosuke Takahashi3, Tadashi Isa1,5, Tomohisa Okada1
    • 学会等名
      第46回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] In Vivo Evaluation of MR Fingerprinting at 7T2018

    • 著者名/発表者名
      Thai Akasaka1, Koji Fujimoto2, Martijn Cloos3, Tomohisa Okada2, Kaori Togashi2
    • 学会等名
      ISMRM 2018 Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Test-retest reproducibility of quantitative proton MRS using short-TE STEAM and semi-LASER sequences in young adult volunteer brains at 7T2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Okada1, Hideto Kuribayashi2, Lana G Kaiser 2, Yuta Urushibata 2, Nouha Salibi3, Ravi Teja Seethamraju3, Sinyeob Ahn3, Tadashi Isa1, Koji Fujimoto 1
    • 学会等名
      ISMRM 2018 Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Cortical T2* and QSM maps at 7T: test-retest reproducibility, similarity and differences2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Okada1, Yuta Urushibata2, Tobias Kober3,4,5, Benjamin Schmitt6, Koji Fujimoto1
    • 学会等名
      ISMRM 2018 Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Cortical T1 mapping with 3D MR Fingerprinting at 7T using a single transmit channel2018

    • 著者名/発表者名
      Koji Fiujimoto1, Martijn A. Cloos2, Yuta Urushibata3, Tomohisa Okada1
    • 学会等名
      ISMRM 2018 Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Age-related neurochemical changes in normal human brain: a proton MR spectroscopy study at 7T2018

    • 著者名/発表者名
      Toru Ishii, Koji Fujimoto, Hideto Kuribayashi, Yuta Urushibata, Nouha Salibi, Ravi Seethamraju, Ahn Sinyeob, Tadashi Isa, Tomohisa Okada
    • 学会等名
      ISMRM 2018 Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Test-retest reproducibility of cortical thickness, B1+, and R1 in healthy young adults measured at 7T2018

    • 著者名/発表者名
      Koji Fujimoto1, Yuta Urushibata2, Hideto Kuribayashi2, Tobias Kober3,4,5, Tadashi Isa1, Tomohisa Okada1
    • 学会等名
      ISMRM 2018 Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Age-related changes in cortical thickness and R1 values measured at 7T2018

    • 著者名/発表者名
      Koji Fujimoto1, Yuta Urushibata2, Hideto Kuribayashi2, Tobias Kober3,4,5, Tadashi Isa1, Tomohisa Okada1
    • 学会等名
      ISMRM 2018 Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic segmentation of uterus with malignant tumor on MRI using U-net2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Kurata, Mizuho Nishio, Koji Fujimoto, Masahiro Yakami, Aki Kido, Hiroyoshi Isoda, Kaori Togashi
    • 学会等名
      CARS, 2018-Computer Assisted Radiology and Surgery Proceedings of the 32nd International Congress and Exhibition
    • 国際学会
  • [学会発表] Age-related changes in thickness, R1 and R2* values of the cortex at 7T2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Okada1, Koji Fujimoto1, Yuta Urushibata2, Hideto Kuribayashi2, Tobias Kober3,4,5, Tadashi Isa1
    • 学会等名
      i2i workshop
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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