SPECT画像血流情報を用いた生体内温度分布の高精度3次元逆推定

利用 SPECT 图像血流信息高精度三维逆估计体内温度分布

• 批准号: 08671008
• 负责人: 松田 甚一
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08671008/
• 关键词: ハイパーサーミア; 体内温度分布推定; コンピュータ・シミュレーション; X線CT画像; SPECT画像; 温度分布シミュレータ; 有限要素法; 血流量

本研究では,コンピュータ・シミュレーション手法を用いて,臨床加温時の体内温度分布を非侵襲的にしかも高精度で3次元的に推定する方法の開発を目指した.以下に主な成果を示す.1.SPECT画像の血流情報を利用した3次元温度分布の推定アルゴリズムの開発まず,臨床的に撮像した複数枚のSPECT画像の2次元相対血流量分布を利用して,3次元温度分布を推定するアルゴリズムを開発した.そして,コンピュータ・シミュレーション手法を用いてファントムの3次元温度分布解析を行い,本アルゴリズムによれば,誤差約0.2℃以内で温度分布推定できる可能性のあることを確認した.2.高速3次元温度分布シミュレータの開発上述の体内温度分布推定アルゴリズムに基づき,現有の高速ワークステーション(IBM375システム)を用いて高速3次元温度分布推定用シミュレータを開発した.このシミュレータの温度分布計算部には,3次元有限要素法プログラム(MARC/MENTAT)を利用し,これに今回開発した血流量による冷却項を考慮したサブプログラムをリンクすることにより,3次元温度分布解析を可能とした.また,温度分布解析用のモデル作成部には,本補助金により導入した入出力端末カラーステーション(画像入出力装置,高性能パソコン)を用いて高速化した.3.本システムの臨床的評価新潟大学脳研究所脳神経科グループの協力を得て,脳腫瘍治療時の温度分布解析を行った.その結果,推定温度と実測温度との詳細な比較までには至らなかったが,本手法による誤差1℃以内での体内温度分布推定の可能性が確認でき,本シミュレータの臨床応用への見通しをつけることができた.以上のことから,本研究目的をほぼ達成することができ,安全かつ効果的なハイパーサーミアの実施に対して大きく寄与できたものと考えている.

This study aims to develop a method for noninvasive and highly accurate estimation of temperature distribution in vivo during clinical warming. The main results are as follows: 1. Development of estimation of three-dimensional temperature distribution using SPECT image blood flow information, and development of estimation of three-dimensional temperature distribution using two-dimensional phase blood flow distribution using SPECT images in clinical imaging. 3-D temperature distribution analysis of high speed 3-D temperature distribution of high speed 3-D The present high speed temperature system (IBM375 system) is used to estimate the high speed 3-D temperature distribution. The temperature distribution calculation part of the three-dimensional finite element method (MARC/MENTAT) is used to take into account the cooling term of the current open blood flow. In addition, the temperature distribution analysis part is responsible for speeding up the application of this grant in the introduction of input force terminal system (image input force device, high performance system). 3. Clinical evaluation of this grant is based on the cooperation of the Department of Neurology, Niigata University, and the analysis of temperature distribution during tumor treatment. As a result, the estimated temperature and the measured temperature are compared in detail, and the possibility of estimating the temperature distribution in vivo within 1℃ of the error of this method is confirmed. The purpose of this study is to achieve the goal of safety and effectiveness.

项目成果

松田甚一,加藤和夫,田中隆一,高橋英明: "SPECT画像の血流情報を用いた体内温度分布推定" 日本ハイパーサーミア学会誌. (投稿予定).

Jinichi Matsuda、Kazuo Kato、Ryuichi Tanaka、Hideaki Takahashi：“利用 SPECT 图像的血流信息估计内部温度分布”，日本热疗学会杂志（待提交）。