Research

Visualization and Analysis of Motion of Thoracoabdominal Organs: 呼吸にともなう胸腹部の運動をＭＲＩやＣＴを利用して推定する研究や，それらのデータに対する統計解析やモデル化，疾患との関連付け，放射線治療，ＰＥＴ画像の画質改善等に応用する研究を行っています．

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Nuclear Medicine: ＰＥＴやＳＰＥＣＴはがんの早期発見などの優れた機能をもちますが，いっそうの高分解能化や高画質化が望まれています．これらの課題にソフトウェアの観点で取り組んでいます．

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Knee Joint Image Analysis: 膝関節疾患の診断や治療のために，ＣＴ，Ｘ線透視装置，ＭＲＩ等の画像診断装置を用いて，屈曲にともなう関節骨部の動きや軟骨の性状などを正確に把握する研究を行っています．

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Imaging and Analysis of Blood Flow in Heart and Aorta: 光学カメラやＭＲＩを用いて血流をミクロにあるいはマクロに画像として観察し，定量的に解析する方法について研究しています．

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Image-guided Radiation Therapy: がんの放射線治療において，患者の位置決めの自動化や，呼吸によって動いてしまう腫瘍を追跡する技術が求められており，これらを研究開発しています．

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Novel X-ray Imaging System: 可搬型のステレオＸ線撮影システムの開発を行っています．このシステムは限られたスペース内での外科手術のほか，災害発生の際，被災地での緊急の治療などにも威力を発揮します．

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Image-guided Radiation Therapy

メンバー：天野聖也（M1) 概要：放射線治療はがん治療手段の一つで，がん細胞に対し放射線を照射することによって治療を行います．しかし，放射線が正常細胞に照射されてしまうと，正常細胞を破壊してしまう恐れがあります．そのため，がん細胞のみに正確に照射することが望ましいと考えられます．そこで，さらに放射線治療の質を向上させるための課題として腫瘍の呼吸性移動が挙げられます．他研究としてマーカを体内に埋め込み追跡するという手法が提案されておりますが，生体に悪影響を及ぼす可能性があります．そのため，我々は腫瘍の呼吸性移動を考慮した治療ビームの照射を実現するためにFPD画像を用いた腫瘍自体のトラッキングを行います． 共同研究者：放射線医学総合研究所 研究費：財団法人JKA　平成23年度研究補助「放射線治療システムの研究開発補助事業」 受賞 6th Japan-Korea Joint Meeting on Medical PhysicsにてBest Poster Award 外部発表リスト： 学会発表 Seiya Amano,Shinichiro Mori,Hideaki Haneishi:Optimization of the marker-less fluoroscopic tumor tracking parameters for lung therapy,the 6th JKMP and the 11th AOCMP,Japanese Jounal of Medical Physics pp.278,Fukuoka,Japan （2011.9.29-10.1）  

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Imaging and Analysis of Blood Flow in Heart and Aorta

メンバー：島村孔明（M2） 概要：微小循環とは100μm以下の血管径をもつ微小な血管系を言います．臨床においてはショック症状などに対し薬物治療が行われ，この治療効果を確認するため微小循環のモニタリングが望まれています．我々は先行研究(Ince,2005)のSidestream Dark Field (SDF)撮影法を参考に撮影装置を試作しました．この装置を用いてヒトの舌下やブタ小腸の微小循環を撮影し，血流が観測できることを確認しました．また，分光特性の異なるLEDを用いて異なる照明下での画像収集が可能となり，この分光特性の違いを用いて酸素飽和度の推定を目指しています． 大動脈内血流解析のフローチャート 大動脈内血流解析の物理パラメータ算出結果 共同研究者：東京女子医大病院杉本先生，本学機械コース劉先生，坪田先生 研究費:　JSPS日独二国間セミナー（2011年） 外部発表リスト 学会発表 島村孔明，坪田健一，劉浩，杉本晃一，羽石秀昭：MR画像に基づく腹部大動脈の血流動態解析，第29回日本医用画像工学会，pp. OP1-1, 東海大学伊勢原キャンパス (2010.7.30-31) 光学カメラによる微小循環のイメージング メンバー：李震光（研），金子沙織（M1）　卒業生：米山裕貴，伊東佳祐 概要：心臓や大動脈の血流情報を，MRIを用いて画像化し，更に画像データから血流の物理的なパラメータを算出し血管壁に与える影響などを解析しています．血流の物理的なパラメータは循環器系疾患の発生や成長に，何らかの影響を与えていると推測されています．現在，解析する被験者数の増加や新たなモダリティを加えることにより，更に詳細な解析を行うことを目指しています．またそれにより，循環器系疾患の原因究明を目指しています．   4_2_004.wmv 研究費：文部科学省科学研究補助金(課題番号22500402) 受賞 2011年日本写真学会年次大会　最優秀賞受賞 外部発表リスト： 　学会発表 米山裕貴，羽石秀昭，織田成人：舌下微小循環撮影装置の試作，電子情報通信学会，pp. 83-86,那覇市ぶんかテンブス館 （2010.1.28-29） 金子沙織，李震光，加藤辰一朗，織田成人，羽石秀昭:舌下微小循環のイメージング，日本医工学治療学会第27回学術大会，pp. 138，岡山コンベンションセンター (2011.4.22-24) 金子沙織，李震光，加藤辰一朗，織田成人，川平洋，羽石秀昭:舌下微小循環イメージングの基礎検討 Ⅱ，2011年度日本写真学会年次大会，pp. 138-139，千葉大学 (2011.5.26-27) 李震光，金子沙織，加藤辰一朗，織田成人，川平洋，羽石秀昭：LEDを用いた微小循環撮影装置の試作,生体医工学シンポジウム2011，長野 (2011.9.16-17) 消化器系外科手術を支援する照明システム メンバー：村井希名（M1） 概要：目視下では判定が困難な，小腸など消化器系の臓器の血行状態による微小な色の変化を強調する光源の設計を行っています．光源設計は，近年急速に普及し，コンパクトで耐久性の面でも優れているLEDを組み合わせその強度を調整することにより行います．いくつかの血行状態におけるブタ小腸のマルチバンド画像から小腸の分光反射率を取得し，その結果をもとに光源設計を行います．外科手術では目視下における的確な術中診断が重要となるため，この光源により，医師の術中診断を支援し素早い診断ができると考えられます． 共同研究者：フロンティア川平先生 研究費:　 立石科学技術振興財団研究助成「最適設計LED照明による血行の明瞭化と定量化」（2010年） 外部発表リスト： 学会発表 村井希名，川平洋，羽石秀昭:最適LED光源設計による血行の明瞭化のための基礎検討， 2011年度日本写真学会年次大会， pp. 136-137，千葉大学 （2011.5.26-27） 村井希名， 川平洋， 羽石秀昭：血行の明瞭化のためのLED光源設計， 第30回 日本医用画像工学大会， …

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Knee Joint Image Analysis

メンバー：大西峻（D2），卒業生：藤田，河野 概要：適切な膝関節疾患の診断や治療を行うためには膝関節骨部の3次元的な動きを把握する必要があります．この目的のために，連続撮影可能な透視装置が用いられますが，奥行き情報が欠落しているため正確な3次元位置を把握することは困難です．そこで，我々は2方向X線透視像と3次元CT像を用いた膝関節骨部の3次元動態解析法の開発を行ってきました．これにより，膝関節の3次元的な動きをより正確に評価できるようになりました．現在はこの解析法を応用し，リハビリ用サポーターの効果測定法の構築を行っています． 3_1_002.wmv 共同研究者：フロンティア鈴木先生，アルケア 研究費： 平成２１年度　独立行政法人科学技術振興機構　重点地域研究開発促進プログラム　（地域ニーズ即応型）「変形性膝関節の治療支援やそのリハビリ装具の品質向上を目的とする膝関節3D動作測定解析・評価システムの開発」　2009－2010年度 文部科学省科学研究費補助金　奨励研究「膝関節骨部の動的特性の測定評価法の確立」2010-2011年度　（大西） 財団法人カシオ科学振興財団第23回助成　課題：ＣＴ・ＭＲＩ・Ｘ線透視像を統合的に利用した膝関節骨部および軟骨部の動態解析 2007年財団法人医科学応用研究財団第２７回調査研究助成金　課題：ＱＯＬ／ＡＤＬ向上のためのテーラーメイド人工関節置換術の高精度ナビゲーション法 受賞 International Forum on Medical Imaging in Asia 2009 (Taipei) ポスターセッションⅢにてBest Poster Award Radiological Physics and Technology誌論文賞　平成22年度土井賞(診断分野), 3: 151-158 (2010) 外部発表リスト 原著論文 Takashi Ohnishi, Masahiko Suzuki, Atsushi Nawata, Shinji Naomoto, Tetsuji Iwasaki and Hideaki Haneishi: Three-dimensional motion study of femur, tibia, and patella at the knee …

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Novel X-ray Imaging System

メンバー：松尾諒恭（Ｍ１） 概要：従来のX線撮影システムでは困難であった，2方向の撮影ができ自由な移動が可能な装置の研究開発をしています．複数方向の撮影で得られた画像から対応点を選択することで，対象物の3次元位置情報が取得できますが，その際，撮影時のX線源と検出器の位置関係を把握（キャリブレーション）する必要があります．本装置では線源側に金属球マーカーを配置し，リアルタイムにキャリブレーションを行うことで手術室での空間効率のよい利用など，新しい利用価値をもつものと考えられます． 共同研究者：キヤノン 外部発表リスト： 学会発表 松尾諒恭，羽石秀昭:FPDを用いたポータブル2方向X線撮影装置のキャリブレーション ，2011年度日本写真学会年次大会，pp. 60-61，千葉大学 （2011.5.26-27） 松尾諒恭，奥村健一郎，羽石秀昭：自由な線源ー検出器ジオメトリのX線ステレオイメージング，第30回 日本医用画像工学会大会，OP3-5，国際医療福祉大学 （2011.8.05-06）  

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Nuclear Medicine

PET検出器のシミュレータ開発 メンバー：緒方佑真（M2），卒業生：山田暁，佐藤允信 放射線医学総合研究所を中心に我々の研究プロジェクトでは、高感度と高分解能の両方を合わせ持つクリスタルキューブと名付けられたPET (positron emission tomography) 検出器の開発が進められています．クリスタルキューブは下図示すように立方体のシンチレーション結晶を使用し、結晶内部には反射材を挿入せず、表面の６面全てに半導体受光素子を配置し、受光素子の領域外を反射材で覆う構造をしています。これによりシンチレーション光を3次元的に受光することが可能になります． クリスタルキューブを開発する際に結晶内の光学特性の設計がきわめて重要です． 本研究では、計測されたクラック面の光学特性データに基づき自由に配置可能であり、高速に演算可能なモンテカルロシミュレーションを実装しました． 研究費：JST 先端計測分析技術・機器開発 受賞： 外部発表リスト： 学会発表 Yuma Ogata, Takahiro Moriya, Naoko Inadama, Fumihiko Nishikido, Eiji Yoshida, Hideo Murayama, Taiga Yamaya, Hideaki Haneishi: GPU-based Light Propagation Simulation for the PET Detector X’tal Cube,The 6th JKMP and the 11th AOCMP, Japanese Journal of Medical Physics, pp. 316, Fukuoka, Japan …

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Visualization and Analysis of Motion of Thorac abdominal Organs

Visualization and Analysis of Motion of Thorac abdominal Organs 現在：Windra Swastika（研）　卒業生：桝田喜正（期間），西川朋輝（期間） 呼吸に由来する肺や肝臓など体幹部の臓器の動きを画像化し，さらに画像データから詳細な動きの解析を行っています．画像はMRIを用いています．さまざまな断面において複数回の呼吸周期にわたって撮影された時系列２次元MRI画像群から，各断面で適切な１周期分の時系列画像を選択し，これらを合成することで３次元のMRI時系列画像を合成します．得られる画像を4次元画像（空間３次元＋時間１次元）と呼んでいます．これら動きの可視化や定量化は，診断や治療評価に用いることができると考えられます． 胸腹部4DMRIの画像例 抽出された横隔膜の運動 共同研究者：本学呼吸器外科，呼吸器内科，附属病院放射線部 研究費 JSTシーズ発掘型 千葉大学COEスタートアッププログラム 受賞 Medical Imaging Technology誌論文賞 (2009) 外部発表リスト 原著論文 桝田喜正，藤淵俊王，羽石秀昭: 交差プロファイル法による胸部4D-MRI の構築，Medical Imaging Technology, Vol.27, No.2，pp. 112-122 (2009)　論文賞受賞 桝田喜正，西川朋輝，和田啓伸，吉田成利，吉野一郎，木川隆司，伊東久夫，羽石秀昭：交差プロファイル法による4次元MR画像を用いた横隔膜機能画像の生成，Med Imag Tech 28(3): 181-188 (2010)

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