2017 Fiscal Year Research-status Report
低線量Ｘ線動画イメージングによる肺機能診断法の開発
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16K10271
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
田中 利恵 金沢大学, 保健学系, 准教授 (40361985)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笠原 寿郎 金沢大学, 医学系, 准教授 (30272967)
松本 勲 金沢大学, 医学系, 准教授 (80361989)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 画像 / X線 / 放射線 / 情報工学 / 生理学 / 医学物理学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
呼吸過程を撮影した胸部X線動画像には，肺換気および血流動態がX線透過性（=画素値）の変化としてあらわれている．この変化は，単位容積あたりの肺血管・気管支密度および血液量の変化に起因する．すなわち，X線透過性（=画素値）変化の理解は，肺の動的変化の理解だけでなく，肺機能の理解にまでおよぶ重要な評価項目である．本研究では，肺の動的変化として，肺野内局所のテクスチャ変化，移動ベクトル，画素値の変化率に注目した．これらの動的変化から肺機能評価を可能にする画像解析技術を開発するために，今年度は計画した3番目の課題「定量化した肺の動的変化の理解」に取り組んだ．
対象は，本学附属病院の呼吸器内科/外科を受診した患者である．本学附属病院で稼動しているX線動画撮影システム（試作機，コニカミノルタ）を用いて，呼吸過程を10~14秒間撮影し，合計150~210枚のX線動画像を得た．総被ばく線量は，ルーチンの胸部単純X線撮影2回分（正面＋側面）以下である．2015年12月～2017年10月までに肺癌，間質性肺炎，肺線維症，喘息，COPDなどの約125症例のX線動画像を取得し，そのうち間質性肺炎群を解析対象とした．臨床画像での検証を補う目的で，豚を対象とした動物実験も行った．取得した胸部X線動画像から骨陰影を抑制したX線動画像を作成した．CTを参照しながら呼吸器内科医がトレースした間質性肺炎所見のある領域で，肺野内テクスチャ変化，移動ベクトル，画素値の変化量や変化率，標準偏差等を解析し，正常組織の計測結果と比較した．さらに，他の検査結果（肺シンチグラフィ，CT，肺機能検査）や臨床所見をもとにと計測した動的変化について考察した．正常組織との比較においては，画素値の変化量が有意に低下することを確認したが，その他の計測項目については一定の傾向は認められなかった．症例数を増やして検討する必要がある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
肺の動的変化を理解するための画像解析プログラム開発・改良と，新規症例データの収集を並行して行うことで，研究を効率的に推進した．計画していた課題を予定どおり実施できたものの，症例数の少なさから統計的な検討には至らなかったものの，人工的に病変を作成した豚の異常モデルを検証対象に加えることで，臨床試験における検証を補うことができた．動物実験で得られた知見を国内外の学会で発表した．
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| Strategy for Future Research Activity |
H29年度の上記成果にもとづき，H30年度は（3）定量化した肺の動的変化の理解：他の検査結果（肺シンチグラフィ，CT，肺機能検査）や臨床所見との比較により定量化した肺の動的変化の臨床的意義の解明を継続して行いつつ，（4）診断ロジックの確立：定量化した肺の動的変化について正常肺のパターン化と異常肺の特徴の解明，に取り組む．さらに，これらの研究開発と同時並行で新規症例を収集し，症例数の増加を図る．4次元CTをもとにモデル化された仮想人体（Computational phantom）を対象に，シミュレーション研究を追加で行う予定である．
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| Causes of Carryover |
理由：H28年度中頃に急遽，校舎の改修工事が決まり研究室の引っ越しを余儀なくされた．H29年度は仮の部屋でコンピュータの配置ならびに配線等について原状回復できたものの，H30年度9月に改修後の校舎への移動が決まっている．研究室で移動によるコンピュータ不具合発生が予想され，新規購入を控えたため．
使用計画：H30年度9月に改修後の校舎へ移動が完了した後に，新規コンピュータの購入ならびに配線を行う．作業の効率化を目的に，当初予定していた備品ならびにセキュリティ強化のための消耗品の充足を行う．
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