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MRI を用いた人体内部の磁場再構成および電気特性再構成への応用

MRI在人体内磁场重建和电特性重建的应用

基本信息

批准号：
22KJ0778
负责人：
江田尚弘
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0778/
关键词：
電気特性画像化 MRI 非計測磁場

项目摘要

MRI を用いて人体内部に生じた磁場を計測し, 物理法則に基づく方程式を解くことで人体内部における電気特性を画像化する, Magnetic Resonance Electrical Properties Tomography (MREPT) において MRI で計測可能である磁場情報は B1 磁場と呼ばれる磁場ベクトルの一成分のみである. 一方で, 人体内部には MRI で計測不可能な磁場成分も発生しており, これを考慮して電気特性を推定することができれば推定精度が向上することが期待される. 本研究では, 磁場が満たす物理法則を用いることで計測された B1 磁場から現状の計測方法において計測不可能な磁場を計算によって復元する手法を開発し, 復元された磁場を電気特性画像化に応用する.本年度では, まず磁場推定アルゴリズムの理論を構築した. 具体的には, 磁場ベクトルが満たすべき Gauss の法則と計測された B1 磁場成分に関する拘束条件の二つの条件を満たすようなベクトル場を求めることで, 非計測磁場成分を含む磁場ベクトル全体を再構成する手法を開発した. その後, 有限要素法を用いた数値シミュレーションによって提案した手法によって推定された磁場を評価した. また, 推定した磁場を応用することによって, 計測不可能な磁場を無視する従来の電気特性画像化手法と比較して電気特性画像の精度が向上することが確認された. 最後に, 生体組織を模した電気特性を持つように作成した生体ファントムに対して実際に MRI を用いて撮像を行い, 得られたデータに対して開発した手法を適用した. 得られた結果から実際の撮像データに対しても電気特性画像化について改善があることを確認した.

Magnetic Resonance Electrical Properties Tomography (MREPT) is a method for measuring magnetic fields generated inside the human body. The basic equations are solved. The electrical properties inside the human body are imaged. Magnetic Resonance Electrical Properties Tomography (MREPT) is a method for measuring magnetic field information. On the one hand, MRI measurement of magnetic field components inside the human body is not possible, so it is expected that the estimation accuracy will be improved by considering the electrical characteristics. This research develops a method to measure the current state of the B1 magnetic field using the laws of physics of the magnetic field, and to recover the calculation of the impossible magnetic field, and to use the recovered magnetic field to visualize the electrical characteristics. This year, the theory of magnetic field estimation was constructed. Specifically, the method of reconstructing the whole magnetic field without measuring the magnetic field component is developed. The finite element method is used to estimate the magnetic field. The accuracy of the electrical characteristic image is higher than that of the estimated magnetic field. Finally, the electrical characteristics of the biological model were determined by MRI. The results show that the current imaging data is correct and the electrical characteristics are improved.