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Ｘ線画像応用

(X-ray Imaging Application)

IVR支援技術

概要：
Interventional Radiology(IVR)とは，主にカテーテル治療を指し，開腹手術と比較し低侵襲な治療方法です．IVRでは，X線で体内を透視することで術具の位置を把握します．しかし，血管はX線上に写らないため，Digital Subtraction Angiography(DSA)と呼ばれる，骨などの背景情報を除去し，血管だけを強調表示する手法が利用されます．DSAを行う際には息止めが必要であり，これは患者にとって負担となります．そこで，動画像処理による息止めの必要ない血管強調手法の構築を目指しています．

自然呼吸下X線造影像からの血管成分分離と血管ロードマップの生成

河辺杜生，小倉優理
概要：
自然呼吸下で撮影された造影像に対して，ロバスト主成分分析(RPCA)を用いることで，血管成分である造影成分の分離を行っています．RPCAの課題である処理時間の短縮にも取り組んでいます．また，造影が断続的になり一部の血管しか見えない問題に対して，複数の画像を融合することによる血管ロードマップの生成を行っています．これにより，IVRでの患者の負担を軽減した術野把握を目指しています．

研究費：

  • 文部科学省 科学研究費補助金新学術領域研究 (課題番号：26120505)
  • 日本学術振興会 科学研究費補助金若手研究(B) (課題番号：16K16406)
  • 令和1年度 千葉大学国際交流公募事業 「グローバルプロミネント研究基幹・若手先導人材育成支援プログラム」 河辺杜生：フランス，Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS) 2019 (2019.6.18-21)

    • 受賞：
    第34回日本医用画像工学会大会「大会奨励賞」：小倉優理, ロバスト主成分分析を用いた血管造影像の強調, 第34回 日本医用画像工学会大会, PP6 (2015.8)

    特許：
    血管強調画像データ作成方法及び血管強調画像データ作成プログラム, 羽石秀昭, 大西峻, 小倉優理, 北上侑乃丞, 2015-151364, 2015年7月 (特開: 2017-29324, 公開日: 2017.2.9)

    外部発表リスト：
    学会発表

    1. Morio Kawabe, Yuri Kokura, Takashi Ohnishi, Kazuya Nakano, Hideyuki Kato, Yoshihiko Ooka, Tomoya Sakai, Hideaki Haneishi: Blood Vessel Enhancement in Liver Region from a Sequence of Angiograms Taken under Free Breathing, Asian Conference on Pattern Recognition (ACPR) 2019, Communications in Computer and Information Science, vol 1180, Springer, Singapore (2019.11.26-29)
    2. Morio Kawabe, Yuri Kokura, Takashi Ohnishi, Kazuya Nakano, Hideyuki Kato, Yoshihiko Ooka, Tomoya Sakai, Hideaki Haneishi: GPU-accelerated blood vessel enhancement from free-breathing angiography using robust principal component analysis, Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS) 2019, Vol. 14, Supplement No. 1, S12, Rennes, France (2019.6.18-21)
    3. 河辺杜生, 小倉優理, 大西峻, 加藤英幸, 大岡美彦, 酒井智弥, 羽石秀昭: ロバスト主成分分析を用いた造影領域強調処理の並列化による高速化, 電子情報通信学会技術報告, Vol. 118, No. 412, pp. 1-4, MI2018-59, メディカルイメージング連合フォーラム2019, 沖縄県青年会館 (2019.1.22-23)
    4. Y. Kokura, T. Ohnishi, H. Kato, Y. Ooka, T. Sakai, H. Haneishi: Generating a whole vessel image using robust principal component analysis and correction of breathing-oriented motion, International Young Researchers' Workshop on Multimodal Medical Imaging 2018, 2-C, Chiba, Japan (2018.1.17)
    5. 小倉優理, 大西峻, 加藤英幸, 大岡美彦, 酒井智弥, 羽石秀昭: ロバスト主成分分析と時相間変形を用いた血管ロードマップの生成, 日本生体医工学会関東支部若手研究者発表会2017, A-2-04, 千葉大学西千葉キャンパス (2017.11.18)
    6. 小倉優理, 大西峻, 加藤英幸, 大岡美彦, 酒井智弥, 羽石秀昭: 先験情報付加によるロバスト主成分分析に基づく造影領域強調手法の改良, 第36回 日本医用画像工学会大会, OP6-2, じゅうろくプラザ (2017.7.27-29)
    7. 小倉優理, 北上侑乃丞, 加藤英幸, 大岡美彦, 大西峻, 羽石秀昭: ロバスト主成分分析と時相間変形を用いた血管走行全体の強調, 第35回 日本医用画像工学会大会, PP2, 千葉大学 けやき会館 (2016.7.21-23)
    8. 小倉優理, 大西峻, 羽石秀昭: ロバスト主成分分析を用いた自然呼吸下造影像の血管強調, 情報フォトニクス研究会, O1-02, 千葉大学 (2016.3.7)
    9. Yuri Kokura, Yukinojo Kitakami, Takashi Ohnishi, Hideaki Haneishi: Enhanced Angiography Under Natural Respiration Using Robust Principal Component Analysis, International Meeting on “High-Dimensional Data Driven Science” (HD3-2015), No. 37, Mielparque Kyoto, Kyoto, Japan (2015.12.16)
    10. 小倉優理，北上侑乃丞，加藤英幸，大岡美彦，大西峻，羽石秀昭: ロバスト主成分分析を用いた血管造影像の強調, 第34回 日本医用画像工学会大会, PP-6, 金沢歌劇座(2015.7.30-8.1)

    呼吸同期DSA像の生成を目的とした自動呼吸位相マッチング

    市川和輝
    概要：
    本研究では，カテーテル留置直後に自然呼吸状態で取得した造影像と，術中の透視像のマッチングを，機械学習を用いることでリアルタイムかつ自動で行います．抽出した画像対からDSAを常時行うことで，呼吸の影響が考慮された呼吸同期DSA像を患者の息止めなしに提示するシステムの構築を目的としています．
    呼吸同期DSA…

    不定撮影軌道下でのX線トモシンセシス

    加藤拓哉，佐藤康平
    概要：
    近年，X線CTよりも低被曝な断層撮影法としてトモシンセシスが注目されています．しかしながら，CT装置と同様に従来のトモシンセシス撮影装置は大がかりであり，画像取得時のX線源の可動範囲には大きな制限があります．本研究では可搬性の高さとX線源の可動範囲の広さから，回診用のポータブル型X線撮影装置に着目しました．ここで，撮影時におけるX線源と検出器の位置関係が測定できない点と，自由なX線源位置での撮影では従来の画像再構成手法を直接適用できない点が問題となります．そこで，本研究ではX線源付近にキャリブレーションオブジェクトを配置し，画像処理ベースで撮影時の位置関係計測を行います．また，位置関係の自由度を考慮した画像再構成を行い，トモシンセシスシステムの実現を目指しています．
    1-001
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    学会発表

    1. 佐藤康平，大西峻，羽石秀昭:自由な撮影ジオメトリで得た画像群からのX線トモシンセシス, 第34回 日本医用画像工学会大会, PP-2, 金沢歌劇座(2015.7.30-8.1)
    2. K.Sato, T.Ohnishi, M.Sekine, H.Haneishi: Asymmetric and multi-layered object for geometry calibration between X-ray source and detector for portable X-ray imaging system, CARS(Computer Assisted Radiology and Surgery)2016 30th International Congress and Exhibition, Vol. 11, Supplement No. 1, S-209, Heidelberg, Germany (2016.6.21-25)
    3. 佐藤康平, 大西峻, 関根雅, 羽石秀昭: ポータブルX線撮影装置を用いたX線源と検出器間の位置関係計測とトモシンセシス画像再構成, 第35回 日本医用画像工学会大会, OP2-10, 千葉大学 けやき会館 (2016.7.21-23)
    4. K.Sato, T.Ohnishi, M.Sekine, H.Haneishi: Tomosynthesis from Images at Free Acquisition Orbit Using a Portable X-ray Detector, the International Forum on Medical Imaging in Asia (IFMIA), P2-5, Okinawa, Japan (2017.1.19-20)

    カテーテル留置直後の血管造影像と術中透視像の呼吸位相マッチングによる呼吸同期ロードマップの生成

    高野裕也
    概要：カテーテルを用いた手技はX線透視像等の画像誘導下で治療位置に誘導されますが，透視像上では血管走行が確認できないため，血管造影やDigital Subtraction Angiography(DSA)と呼ばれる，骨などの背景情報を取り除き，血管像だけを表示する手法が利用されます．しかし，DSAでは息止めにおける任意呼吸位相の血管走行しか観察できないため，呼吸に伴う移動や変形を考慮できません．そこで本研究では，カテーテル留置直後に取得した自然呼吸下の造影像と術中の透視像を用いることで，常時血管走行が確認可能な血管ロードマップの構築を目的としています．
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    共同研究者：キヤノン

    外部発表リスト：

    学会発表

    1. 高野裕也，菅沼昭平，大西峻，加藤英幸，大岡美彦，羽石秀昭：呼吸位相の合った造影・非造影透視像の組み合わせによる自然呼吸下血管カテーテル誘導，P2-11，情報フォトニクス研究会，電気通信大学（2014.3.4）
    2. 高野裕也，菅沼昭平，大西峻，加藤英幸，大岡美彦，羽石秀昭：術直前の血管造影を用いた呼吸性同期ロードマップの生成，O-14，日本医工学治療学会第30回学術大会，ウインクあいち（2014.3.22)
    3. Y. Takano, S. Suganuma, T. Ohnishi, H. Kato, Y. Ooka, H. Haneishi：Catheter Roadmap display under natural respiration by use of diaphragm region, S-50, CARS(Computer Assisted Radiology and Surgery)2014 28th International Congress and Exhibition, Vol.9, Supplement No.1, Fukuoka Convention Center, Fukuoka, Japan, June 25-28, 2014

    CT血管像の3次元呼吸性変形処理

    菅沼昭平
    概要：近年，Interventional Radiology(IVR)が注目されています．IVRでは血管に挿入されたカテーテルなどの位置を把握するためにX線透視が用いられますが，血管のような軟部組織は単純なX線透視では確認できず，目標部位までの誘導に時間がかかります．そのため，臨床では血管を強調する造影透視像や術前に取得したCT像が使用されます．また，術前計画でCT像上に配置したマーカをX線透視像上に投影することでX線透視像とCT像の対応付けが行われています．しかし，CT像は息止めで撮影されるため，術中の自然呼吸によって血管が変形すると対応関係が崩れます．そこで本研究では，術直前に自然呼吸下で取得した造影透視像と術前に取得したCT像を用いて，呼吸に同期したCT像に変形します．
    1-001
    共同研究者：キヤノン

    外部発表リスト：

    学会発表