数値流体力学とMR血流データとを用いた高精度血管セグメンテーション法の研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15656051
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 渡部 正夫 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (30274484)
• Keywords: Level set method / Medical imaging / Computational fluid dynamics / Segmentation / Inverse problem / Magnetic Resonant Angiography / Phase contrast

Research Abstract

1.磁気共鳴位相コントラスト血管撮像法(MR-PCA)において,数値流体力学の手法を用いることにより,得られた血流流れ場を修正すると共に,より高精度の血管形状の認識・輪郭抽出を行うための手法を提唱し,高精度化をはかった.本手法を用いることにより,合成された流れ場および臨床により得られた流れ場の血流速度データを良好に修正することが可能となった.特に修正後の速度ベクトルは滑らかな分布を有しており,血管方向に配列されていること,明らかな誤ベクトルが除去されていることが確認された.
2.より高精度化をはかるため,レベルセット法を用いた三次元医療イメージの輪郭抽出において,閾値法に基づく手法を検討した.レベルセット法の中で適用例の多い再初期化法と測地的動的輪郭法とを組み合わせることにより,再初期法の堅牢性・収束性の良さと,測地的動的輪郭法の解曲面の平滑性とを併せ持つ手法を開発した.臨床医療イメージと解析的に合成されたイメージとに適用することにより,本手法の有効性を議論した.特に抽出されたレベルゼロ位置は輪郭近傍全体の平均として,格子幅の半分以下程度の精度で求められることが解析解と比較することにより示された.また,ある程度のイメージ解像度があれば,解析解と同程度の曲面の滑らかさを得ることが可能であることを示した.
3.境界条件の再検討を行った.血管壁上での速度ゼロの条件を満足させるために,レベルセット-GFM法を用いたvelocity-fix法の高精度化をはかるため,二次精度への拡張を検討した.また,圧力に関しても血管形状に沿った滑らかな分布となるように,血管壁面上での境界条件の修正を試みた.

Research Products

• [Publications] 渡部正夫, Ron Kikinis, Carl-Fredrik Westin: "MRアンギオグラフィーにおける血流流れ場シミュレーションと血管セグメンテーションとのレベルセット法による統合^*(血管壁の記述と速度境界条件との融合)"日本機械学会論文集(B編). 69・687. 2408-2415 (2003)
• [Publications] 渡部正夫, 姫野龍太郎: "レベルセット法を用いた三次元医療イメージ輪郭抽出法に関する定量的評価"日本機械学会論文集(B編). (印刷中). (2004)