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2021 Fiscal Year Annual Research Report

元素推定と機能推定に基づく医用画像の正規化に関する研究

Research Project

Project/Area Number 19K08201
Research InstitutionThe University of Tokushima

Principal Investigator

芳賀 昭弘  徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 教授 (30448021)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 古徳 純一  帝京大学, 医療技術学部, 教授 (70450195)
中川 恵一  東京大学, 医学部附属病院, 特任教授 (80188896)
今江 禄一  東京大学, 医学部附属病院, 副診療放射線技師長 (80420222)
生島 仁史  徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 教授 (90202861)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
KeywordsCT画像 / エネルギースペクトル / 元素推定 / MRI画像 / PET画像 / 超音波画像 / 正規化
Outline of Annual Research Achievements

腫瘍悪性度の分類や予後予測に対し、医用画像解析が遺伝子情報解析に匹敵する可能性が指摘され、レディオミクスと呼ばれる新たな研究分野が形成されつつ ある。一方、その予測精度を高めるために必要となる高品質で大規模な医用画像データベースの作成において、装置間の機器的な相違や撮影条件の相違が大きな 障壁となる。本研究では、この問題の根本的な克服に向け、臨床で撮影される医用画像の多様性を利用して単一の医用画像撮影 プロトコルでは実現できない階 層の情報抽出に基づいた正規化法を研究する。 当該年度研究期間内では、人体CT画像の正規化について、CT画像の効率的な表現方法とCT画像を特徴付けるX線スペクトル解析、およびCT画像から人体の電子密度・Stopping Power Ratioを求める新たな方法について研究を行い成果を論文として公表した。CT画像の効率的な表現に関する研究で は、特殊関数である球面調和関数やルジャンドル関数を用いて表現することで、のちにX線散乱等において応用しやすい形で効率化が図れることを示した論文を発表した。また 被写体を通過するX線の情報やその情報を利用して得られるCT画像から、X線スペクトルを精度高く推定する深層学習モデルを作成した。そのX線スペクトル推定 には、従来求めることが難しかったコーンビーム型のCT装置にも利用できることを示した。MRI画像、PET画像、超音波画像の医用画像についても正規化による予後予測・病気予測等の影響について、それぞれ単独での研究を行い、 MRI及びPET画像に関しては学術論文を公表するとともに、超音波画像に関しては総説を寄稿した。

  • Research Products

    (23 results)

All 2021

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 7 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Prediction of out-of-field recurrence after chemoradiotherapy for cervical cancer using a combination model of clinical parameters and magnetic resonance imaging radiomics: a multi-institutional study of the Japanese Radiation Oncology Study Group2021

    • Author(s)
      Ikushima Hitoshi、Haga Akihiro、Ando Ken、Kato Shingo、Kaneyasu Yuko、Uno Takashi、Okonogi Noriyuki、Yoshida Kenji、Ariga Takuro、Isohashi Fumiaki、Harima Yoko、Kanemoto Ayae、Ii Noriko、Wakatsuki Masaru、Ohno Tatsuya
    • Journal Title

      Journal of Radiation Research

      Volume: 63 Pages: 98~106

    • DOI

      10.1093/jrr/rrab104

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Influence of distant scatterer on air kerma measurement in the evaluation of diagnostic X-rays using Monte Carlo simulation2021

    • Author(s)
      Tominaga Masahide、Nagayasu Yukari、Sasaki Motoharu、Furuta Takuya、Hayashi Hiroaki、Oita Masataka、Nishiyama Yuichi、Haga Akihiro
    • Journal Title

      Radiological Physics and Technology

      Volume: 14 Pages: 381~389

    • DOI

      10.1007/s12194-021-00641-3

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Physical density estimations of single- and dual-energy CT using material-based forward projection algorithm: a simulation study2021

    • Author(s)
      Li Kai-Wen、Fujiwara Daiyu、Haga Akihiro、Liu Huisheng、Geng Li-Sheng
    • Journal Title

      The British Journal of Radiology

      Volume: 94 Pages: 1~11

    • DOI

      10.1259/bjr.20201236

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Automatic contour segmentation of cervical cancer using artificial intelligence2021

    • Author(s)
      Kano Yosuke、Ikushima Hitoshi、Sasaki Motoharu、Haga Akihiro
    • Journal Title

      Journal of Radiation Research

      Volume: 62 Pages: 934~944

    • DOI

      10.1093/jrr/rrab070

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] kV-kV and kV-MV DECT based estimation of proton stopping power ratio ? a simulation study2021

    • Author(s)
      Li Kai-Wen、Fujiwara Daiyu、Haga Akihiro、Liu Huisheng、Geng Li-Sheng
    • Journal Title

      Physica Medica

      Volume: 89 Pages: 182~192

    • DOI

      10.1016/j.ejmp.2021.07.038

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Estimation of X-ray Energy Spectrum of Cone-Beam Computed Tomography Scanner Using Percentage Depth Dose Measurements and Machine Learning Approach2021

    • Author(s)
      Hasegawa Yu、Haga Akihiro、Sakata Dousatsu、Kanazawa Yuki、Tominaga Masahide、Sasaki Motoharu、Imae Toshikazu、Nakagawa Keiichi
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 90 Pages: 074801~074801

    • DOI

      10.7566/JPSJ.90.074801

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Computed tomography image representation using the Legendre polynomial and spherical harmonics functions2021

    • Author(s)
      Shimomura Taisei、Haga Akihiro
    • Journal Title

      Radiological Physics and Technology

      Volume: 14 Pages: 113~121

    • DOI

      10.1007/s12194-020-00604-0

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Derivation of Water Exchange Constants between Components using Quantitative Parameter Mapping (QPM)2021

    • Author(s)
      Naoki Maeda, Yuki Kanazawa, Masafumi Harada, Yo Taniguchi, Yuki Matsumoto, Hiroaki Hayashi, Kosuke Ito, Yoshitaka Bito and Akihiro Haga
    • Organizer
      ISMRM 29th Annual Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Myelin imaging derived quantitative parameter mapping compared to myelin water fraction2021

    • Author(s)
      Yuki Kanazawa, Masafumi Harada, Yo Taniguchi, Syun Kitano, Nagomi Fukuda, Yuki Matsumoto, Hiroaki Hayashi, Kosuke Ito, Yoshitaka Bito and Akihiro Haga
    • Organizer
      ISMRM 29th Annual Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Prediction of survival in cervical cancer patients treated with chemoradiotherapy by imaging analysis using artificial intelligence -A multi-institutional survey study of Japanese Radiation Oncology Study Group (JROSG)2021

    • Author(s)
      Hitoshi Ikushima, Akihiro Haga, Ando Ken, Kato Shingo, Kaneyasu Yuko, Uno Takashi, Okonogi Noriyuki, Yoshida Kenji, Ariga Takuro, Isohashi Fumiaki, Harima Yoko, Kanemoto Ayae, Ii Noriko, Wakatsuki Masaru and Ohno Tatsuya
    • Organizer
      The 62nd annual meeting of the Japan Society of gynecologic oncology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 片側頸部を標的とした強度変調放射線治療における線量評価:線量集中性と対側頸部・顎 骨への吸収線量について2021

    • Author(s)
      工藤 隆治, 工藤 景子, 生島 仁史, 芳賀 昭弘, 高橋 章, 宮本 洋二
    • Organizer
      第19 回中国四国口腔癌研究会学術集会
  • [Presentation] CT-based AI radiomics model for predicting complete response and progression free survival of chemoradiothearapy in ESCC2021

    • Author(s)
      Akinari Kasai, Jinsei Miyoshi, Akihiro Haga, Takashi Kawanaka, Koichi Okamoto, Naoki Muguruma, Yasushi Sato and Tetsuji Takayama
    • Organizer
      第80回日本癌学会学術総会
  • [Presentation] 深層学習を用いた子宮頸がん肉眼的腫瘍体積自動抽出2021

    • Author(s)
      生島 仁史, 加納 洋介, 佐々木 幹治, 芳賀 昭弘
    • Organizer
      第63回日本婦人科腫瘍学会
  • [Presentation] レディオミクス(Radiomics)と生成モデル(Generative model)のアプローチ2021

    • Author(s)
      芳賀 昭弘
    • Organizer
      第32回臨床MR脳機能研究会
  • [Presentation] Estimation of CT X-ray spectrum from reconstructed images using a deep neural network2021

    • Author(s)
      Higuchi Takayuki, Akihiro Haga and Yuki Kanazawa
    • Organizer
      第121回日本医学物理学会
  • [Presentation] Multi-material decomposition based on neural network2021

    • Author(s)
      Fujiwara Daiyu and Akihiro Haga
    • Organizer
      第121回日本医学物理学会
  • [Presentation] X-ray scattering estimation with spherical harmonics in cone-beam computed tomography2021

    • Author(s)
      Shimomura Taisei, Inoue Yuki and Akihiro Haga
    • Organizer
      第121回日本医学物理学会
  • [Presentation] AI機械学習を用いたRadiogenomics解析による食道癌化学放射線療法感受性・p53変異予測モデルの構築2021

    • Author(s)
      三好 人正, 芳賀 昭弘, 高山 哲治
    • Organizer
      第107回日本消化器病学会総会
  • [Presentation] 人工知能を用いた子宮頸がんの自動輪郭抽出2021

    • Author(s)
      加納 洋介, 生島 仁史, 芳賀 昭弘, 佐々木 幹治
    • Organizer
      第34回高精度放射線外部照射部会学術大会
  • [Presentation] T2値およびT2*値導出に係るMyelin Water Fraction(MWF)値の影響2021

    • Author(s)
      北野 舜, 金澤 裕樹, 松元 友暉, 福田 和海, 佐々木 健太, 芳賀 昭弘, 原田 雅史
    • Organizer
      第77回日本放射線技術学会総会学術大会
  • [Presentation] 可変フリップアングル法を用いたT1値算出における線形近似と非線形近似の比較2021

    • Author(s)
      福田 和海, 金澤 裕樹, 松元 友暉, 北野 舜, 佐々木 健太, 芳賀 昭弘, 原田 雅史
    • Organizer
      第77回日本放射線技術学会総会学術大会
  • [Book] レディオミクス入門2021

    • Author(s)
      有村 秀孝、角谷 倫之、足立 孝則、阿部 幸太、家子 義朗、井上 達也、内山 良一、宇都宮 悟、柿野 諒、梶川 智博、亀澤 秀美、河原 大輔、久保田 浩行、古徳 純一、崔 云昊、坂井 まどか、田中 祥平、中島 祐二朗、中村 光宏、仲本 宗泰、二宮 健太、芳賀 昭弘、馬込 大貴、廣瀬 貴章、吉留 郷志、和田 菜摘美
    • Total Pages
      338
    • Publisher
      オーム社
    • ISBN
      978-4274226380
  • [Book] 情報科学入門 統計・データサイエンス・AI2021

    • Author(s)
      石田 基広, 大薮 進喜, 上田 哲史, 掛井 秀一, 金西 計英, 谷岡 広樹, 中山 慎一, 芳賀 昭弘
    • Total Pages
      300
    • Publisher
      技術評論社

URL: 

Published: 2022-12-28  

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