計算ホモロジーの医療画像診断への応用

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23740084
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 数学一般(含確率論・統計数学)
• 研究機関: 旭川医科大学 (2012-2013); 千歳科学技術大学 (2011)
• 研究代表者: 寺本 敬 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (40382543)
• 連携研究者: 神谷 武志 琉球大学, 医学部付属病院, 医員 (70640647)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 計算トポロジー / 数値解析 / 骨梁構造

研究概要

大規模臨床医療データの 3D 構造解析において、位相不変量が定量的な評価指標として有効であることを、計算ホモロジー理論に基づいたソフトウェアを実装して示しました。ウサギ腱移植モデルのマイクロ CT データから、骨梁構造の連結性を 3 次元ベッチ数として抽出し、靭帯再建手術時における移植腱周囲の骨孔拡大に対する治療薬の効果を、多変量解析を用いて確かめました。最新の理論であるパーシステントホモロジー群を用いた構造解析にも取り組みました。

研究成果

• [雑誌論文] Robust pulse generators in an excitable medium with jump-type heterogeneity (2014)
  • 著者名/発表者名: M.Yadome, Y.Nishiura, T. Teramoto
  • 雑誌名: SIAM Journal of Applied Dynamical Systems 巻: 巻13(受理済)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of two interfaces in a hybrid system with jump-type heterogeneity (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Nishi, Y.Nishiura, T. Teramoto
  • 雑誌名: Japan Journal of Applied and Industrial Mathematics 巻: 巻30 ページ: 351-395
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterogeneity-induced spot dynamics for a three-component reaction-diffusion system (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Nishiura, T. Teramoto, X.Yuan
  • 雑誌名: Communications on Pure and Applied Analysis 巻: 巻11 ページ: 307-338
  • 査読あり
• [学会発表] 腱移植モデルにおけるアレンドロネートの効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 神谷, 新城, 金谷, 伊東, 寺本
  • 学会等名: 第28回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 20131000
• [学会発表] 計算トポロジーによる骨微細構造の定量評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺本, 櫻井, 神谷, 新城, 金谷
  • 学会等名: 第33回日本骨形態計測学会
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 20130700
• [学会発表] Heterogeneity-induced pulse generators in a generalized FitzHugh-Nagumo system (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Teramoto
  • 学会等名: IMA Workshop Joint US-Japan Workshop for Young Researchers on Interactions among Localized Patterns in Dissipative Systems
  • 発表場所: Minneapolis,USA
  • 年月日: 20130600
  • 招待講演
• [学会発表] 腱移植モデルの医療CT 画像への計算トポロジー (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺本, 櫻井, 神谷, 新城, 山口
  • 学会等名: 2012 年度応用数学合同研究集会
  • 発表場所: 大津
  • 年月日: 20121200
• [学会発表] 腱移植モデルにおけるマイクロCT 画像のトポロジー解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺本, 櫻井, 神谷, 新城, 山口
  • 学会等名: 第31回日本医用画像工学会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20120800
• [学会発表] Deformation-induced spot dynamics for a three component system (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Teramoto
  • 学会等名: 7^<th> International Congress on Industrial and Applied Mathematics
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 20110700
• [備考] RIMS 国際研究集会 FFED 2011
  • URL: http://www.asahikawa-med.ac.jp/dept/ge/math/archive0108/index.html