数値流体解析法による灌流画像の腫瘍血管新生4次元動態解析と治療法選択への応用

臨床においる血管新生の解析は進歩しているが、現時点では多くの矛盾点・問題点を有している。本研究は流体系・複雑系について、コンピューターを用いた離散(デジタル)的解析法を利用し、医療分野における4次元画像診断に応用する。すなわち、応用物理学・応用数学の手法を取りいれ、血管新生複雑系の動的環境を解析し、各種の病態診断へと応用する手法を確立することを目的として研究を開始し前年度は腫瘍血管の造影剤血行動態解析のためのモデル化と、解析のための基本プログラムを作成した。本年度は前年度に作成したプログラムを調整した自動解析プログラムの作成と血行動態空間マッピングのための視覚化プログラムの作成を実施した。1)前年度に作成したプログラムでは腫瘍の造影効果の開始点を視覚的に人間が判断し入力していたが、完全自動化のためには造影効果の開始点を自動認識する必要がある。この点を改良しコンピューターが以後の造影効果の変化から開始点を自動認識する手法を導入しこれをプログラムに組み込んだ。2)以前のプログラムにおいては、解析した造影曲線と実際の曲線とに時に解離が生じていたためこの解析エラーを補正するために上記の造影効果の開始点を微調整する必要があった。この問題を解決するために上記1の造影効果開始点の自動認識の導入に加えて、遺伝的アルゴリズムによって解析フィティングをより精度の高い・エラーのない手法を導入することによって自動解析による解析結果のエラーを最小限とすることが可能となった。3)現在は関心領域を用手にて設定していたプログラムを医療用ワークステーションへと組み込みピクセル単位での計測を可能にするため、位置のずれを補正するプログラム・解析の高速化を行い画像として出力するための可視化プログラムの作成を行っている。

臨床においる血管新生の解析は進歩しているが、現時点では多くの矛盾点・問題点を有している。本研究は流体系・複雑系について、コンピューターを用いた離散(デジタル)的解析法を利用し、医療分野における4次元画像診断に応用する。すなわち、応用物理学・応用数学の手法を取りいれ、血管新生複雑系の動的環境を解析し、各種の病態診断へと応用する手法を確立することを目的として研究を開始し前年度は腫瘍血管の造影剤血行動態解析のためのモデル化と、解析のための基本プログラムを作成した。本年度は前年度に作成したプログラムを調整した自動解析プログラムの作成と血行動態空間マッピングのための視覚化プログラムの作成を実施した。1)前年度に作成したプログラムでは腫瘍の造影効果の開始点を視覚的に人間が判断し入力していたが、完全自動化のためには造影効果の開始点を自動認識する必要がある。この点を改良しコンピューターが以後の造影効果の変化から開始点を自動認識する手法を導入しこれをプログラムに組み込んだ。2)以前のプログラムにおいては、解析した造影曲線と実際の曲線とに時に解離が生じていたためこの解析エラーを補正するために上記の造影効果の開始点を微調整する必要があった。この問題を解決するために上記1の造影効果開始点の自動認識の導入に加えて、遺伝的アルゴリズムによって解析フィティングをより精度の高い・エラーのない手法を導入することによって自動解析による解析結果のエラーを最小限とすることが可能となった。3)現在は関心領域を用手にて設定していたプログラムを医療用ワークステーションへと組み込みピクセル単位での計測を可能にするため、位置のずれを補正するプログラム・解析の高速化を行い画像として出力するための可視化プログラムの作成を行っている。