確率論的アプローチによる新規脳PET画像解析法の認知症診断への臨床応用

利用概率方法诊断痴​​呆症的新型脑部 PET 图像分析方法的临床应用

• 批准号: 15K19766
• 负责人: 荒井 晃
• 金额: $ 2.25万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-01 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15K19766/
• 关键词: PET; 部分容積効果補正; 認知症; アルツハイマー病; FDG; アミロイド

本研究では、アルツハイマー病等を含む認知症の診断への応用を目指し、脳PET画像の新しい解析法の開発を進めてきた。研究代表者の身分変更に伴い1年間余での中途終了となったため、予定していた実臨床における診断能の評価や成果発表等を行う事はできなかったが、臨床応用可能なPET画像補正処理システム（VANUC法）を構築することに成功した。分解能の低いPET画像では画像上で近くにある異なる組織の集積が混じり合う部分容積効果が生じてしまう。その影響を補正する様々な手法が開発されてきたが、近くに不均一な集積が存在すると、その影響を効果的に取り除くことが難しい。そこで集積の不均一性を前提とした全く新しいアルゴリズムを考案し、数値計算ソフトウェアを用いて臨床画像にも応用可能な部分容積効果補正プログラムを作成した。既知の濃度の放射能を充填した模型（ファントム）を実際のPET装置で撮像し、その画像を用いて画像補正処理に必要なパラメータの設定を行った。コンピュータ上で再現したシミュレーションPET画像に対してVANUC法による補正を行ったところ、意図するような画像補正が可能であり、補正の妥当性を確認した。さらに、不均一な集積分布を再現したシミュレーションでは、modified Muller-Gartner法等の既存の手法に比べて集積の不均一性により受ける影響が少ない事が示唆された。東北大学の倫理委員会の承認下で、実際のヒトの脳FDG PET画像を用いて、VANUC法の検証を行った。その結果、元のPET画像の画質に依存してアーチファクトを生じ得る事が明らかになったが、プログラムの改良と必要なパラメータ設定により解決した。また、処理フローの見直しにより、処理時間を全体で1時間未満に短縮し、臨床にも応用可能なシステムを構築することに成功した。

This study aims to develop a new method for the diagnosis of cognitive disorders, including PET imaging. The identity of the study representative was changed in the middle of the year, and the diagnosis was evaluated and the results were reported. The clinical application was possible. The PET image correction process (VANUC method) was successfully constructed. The decomposition energy of PET images is low, and the images are close to each other. The accumulation of different tissues is mixed. The partial capacity is generated. The method of correcting the influence is to open up, close up, collect, and eliminate the influence. All of these are based on the premise that the heterogeneity of aggregation is completely new, and the calculation of numerical values is useful in clinical imaging, and the correction of partial capacity is possible. A model filled with radioactive energy of a known concentration can be imaged in an actual PET device, and the image can be used to perform image correction processing with necessary parameter settings. To confirm the appropriateness of PET image correction However, the non-uniformity of aggregation distribution is less affected by existing methods such as modified Muller-Gartner method. The Ethics Committee of Tohoku University has approved the application of FDG PET imaging and VANUC method. As a result, PET image quality depends on the quality of the image. In addition, we have achieved success in improving the processing efficiency, shortening the processing time in less than one minute, and building a clinically feasible system.

项目成果

A novel partial volume effect correction method which allows for heterogeneous tissue activity: An attempt to evaluate activity in the white matter.

一种新颖的部分体积效应校正方法，允许异质组织活动：尝试评估白质的活动。

• 发表时间: 2016
• 作者: Akira Arai;Yuriko Kagaya;Kentaro Takanami;Kei Takase.
• 通讯作者: Kei Takase.

A novel partial volume effect correction method which allows for heterogeneous distribution: The potential advantages in the white matter activity estimation on FDG-PET.

一种允许异质分布的新型部分体积效应校正方法：FDG-PET 上白质活动估计的潜在优势。

• 发表时间: 2016
• 作者: Dousatsu Sakata;Akihiro Haga;Satoshi Kida;and Yoshitaka Masutani;Keita Iida and Yoshitaka Kimura;Akira Arai
• 通讯作者: Akira Arai