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敵対的生成ネットワーク（GAN）による癌撲滅のための生体内温度計測の新展開

使用生成对抗网络（GAN）消除癌症体内温度测量的新进展

基本信息

批准号：
22K14199
负责人：
井関祐也
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Hachinohe National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14199/
关键词：
ハイパーサーミア生体伝熱温度計測ディープラーニング

项目摘要

ハイパーサーミアは癌が熱に弱く42±0.5℃で一定時間加温されると死滅する臨床事実に基づいている。効果的なハイパーサーミアの実施のためには、生体内の温度分布を計測しながらの治療が求められるが、画期的手法が構築されていない。このような背景から、本研究課題ではディープラーニングの一種である敵対的生成ネットワーク（GAN：Generative Adversarial Networks）を応用し、超音波画像から生体内温度分布を非侵襲に計測するシステムを創出することを目指す。具体的には、臨床応用されている様々な加温装置を用いた温熱治療実験を通し、本システムの有用性を示す。つまり、（１）各加温装置の温度分布特性をPennesの生体伝熱方程式に基づき数値モデル化する。（２）敵対的生成ネットワークによって各加温装置の温度分布を計測し評価を行う。（３）生体熱輸送を模擬したファントムによる温度計測実験を実施し臨床応用への道筋を示す。初年度にあたる令和4年度には、実験装置の試作および生体伝熱現象モデルの構築を行った。具体的には、生体模擬寒天ファントムを用い、血液灌流が無い状態における生体伝熱モデルと実験値との比較を行った。この結果、両者が良好に一致することがわかり、実験装置および生体伝熱モデルの妥当性を確認した。さらに、実験を通して取集した超音波画像を敵対的生成ネットワークに取り込み、学習することで、温度分布計測が可能であることを確認した。また、血液灌流がある状態における実験を実施すべく、血液灌流ファントムの試作および性能評価実験を開始した。

The temperature is 42±0.5℃ and the temperature is 10 ℃. The method of measuring the temperature distribution in the organism and the method of calculating the temperature distribution in the organism are constructed. Background: This research topic is about the application of GAN (Generative Adversarial Networks) to non-invasive measurement of temperature distribution in living organisms. The specific clinical application of the warming device in the use of hyperthermia and the usefulness of the system (1) Temperature distribution characteristics of each heating device are determined by Pennes 'equation of heat transfer. (2) The temperature distribution of each heating device is measured and evaluated. (3) The simulation of biological heat transport and temperature measurement are carried out in clinical practice. In the first year and the fourth year, the test operation of the equipment and the construction of the biological heat phenomenon were carried out. Specific biological simulation of cold weather, blood perfusion and no state, biological heat and temperature comparison The results are consistent and the appropriateness of the device and the organism is confirmed. For example, if you want to know more about ultrasonic imaging, you can check the temperature distribution. The status of hemoperfusion and the performance evaluation of hemoperfusion were started.