脳形態画像に基づく3次元血流場推定ネットワークの開発

基于脑形态学图像的3D血流场估计网络的开发

• 批准号: 22K12795
• 负责人: 安西 眸
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12795/
• 关键词: 深層学習; データ拡張; 脳動脈; 血流解析; 数値流体解析; 医療用画像; 血流

本研究では深層学習技術により脳形態画像から生体内の流れ場を瞬時に推定する手法の検証を目的とする．そのため，2022年度は深層学習ネットワークを学習するための擬似データ作成技術の開発およびデータ作成を行った．3次元的な構造物に対し，形状特徴を保った擬似データを生成する既存技術として，統計形状モデルが存在する．しかしながら血管のような連続的で複雑な構造を持った物体に対して，構造を保ったままデータ生成を行うことは難しかった．そこで，血管構造の中心線化を行い低次元データとしてデータ拡張を行った．1つ目のアプローチとして連続構造を保つために中心線に相対座標系を導入し，大動脈・頸動脈系の統計形状モデルを作成した．これにより，医療画像における患者の位置や体位，体形に依存する血管の位置ずれの影響を抑制することを可能とした．さらに，血管部位ごとの変形に容易に対応できるため，より多様な形状を生成可能とした．相対座標系によるアプローチは国際学会2件，国内学会1件の発表を行っており，国内外から高い評価を得ている．2つ目のアプローチとして，中心点座標の連続性と分布の正規性に着目したデータ拡張技術であるMVND法の開発を行った．本手法では多数の中心線座標点の共分散から多変量正規分布を生成し，正規分布からサンプリングすることで多数の擬似データを生成する．正規分布に沿ってサンプリングを行うため，多くのデータは平均値の周りに集中し、平均値から離れた極端な値は稀で生成される傾向を再現可能とした．そのため，擬似的なコホートとして血管形状データを作成することが可能となり，深層学習に必要な大量のデータを容易に取得することを可能とした．本アプローチは2件の国際学会，2件の国際ワークショップで発表を行っており，現在論文として取りまとめている．

The purpose of this study is to use deep learning technology to create morphological portraits, flow fields in the body, instantaneous estimation, techniques, and verification.そのため, in 2022, はdeep learning ネットワークを学するためのsimilar データ making technology の开発およびデータ making を行った． The structure of the 3-dimensional structure is a に対し, the shape is a special をprotection ったsimilar to the データを generation するexisting technology として, the statistical shape モデルがexistent する． The structure of the blood vessels and the structure of the blood vessels対して, structuring を宝ったままデータgenerating を行うことは difficult しかった．そこで, the central line of the blood vessel structure is transformed into a low-dimensional vascular structure. 1. The structure of the main body of the object is imported and the coordinate system of the central line is imported, and the statistical shape of the aorta and carotid artery system is created.これにより, medical portrait におけるPatient's position やposture, body shape にdependence するblood vessel のposition ずれのinfluence をinhibition することをpossible とした. It's easy to change the shape of blood vessels, and it's possible to create multiple shapes in the blood vessel area. There are 2 items for the International Society of Corresponding Coordinate System, 1 item for the Domestic Society, and 1 item for the Domestic and Foreign High School. 2. The center point coordinates are connected and the distribution is regular. This technique is to create a multi-dimensional normal distribution by co-dispersion of many center line coordinate points, and a pseudo-like generation of a regular distribution by a large number of center line coordinate points. The normal distribution is along the lines of the line, and the average distribution is the average value of the week. Concentration, average value, separation, extreme value, thinness, generation, tendency, reproduction possibility, and possibility of reproduction.そのため, the simulated なコホートとして blood vessel shape データを can be made することがとNo, deep learning is necessary, a large amount of knowledge is easy, and it is possible, and it is possible. This アプローチは 2 pieces of international society, 2 pieces of の国际 ワークショップで発 table を行っており, now the paper としてtakes りまとめている.

项目成果

Explore the Shaping Effects of Arteriovenous Fistula on Haemodynamics in Patients Receiving Haemodialysis

探讨动静脉内瘘对血液透析患者血流动力学的塑造作用

• 发表时间: 2022
• 作者: Mingzi Zhang;Makoto Ohta;Itsu Sen;Yujie Li;Hitomi Anzai;Takeda Kazuki
• 通讯作者: Takeda Kazuki

Observation of Endothelial Cell Response to Various Stenting Deployment in an In-Vitro Flow System

观察体外流动系统中内皮细胞对各种支架置入的反应

• 发表时间: 2022
• 作者: Hanif Saifurrahman;Zi Wang;Yukiko Kojima;Makoto Ohta;Hitomi Anzai
• 通讯作者: Hitomi Anzai

Flow chamber for evaluation of Endothelial cell adhesion on stent struts

用于评估支架支柱上内皮细胞粘附的流动室

• 发表时间: 2022
• 作者: M. Ohta;Z. Wang;Y. Kojima;N. K. Putra;N. Ohtsu;H. Saifurrahman;H. Anzai
• 通讯作者: H. Anzai

Angioscopy Visibilities for Stenotic Arteries using Computational Fluid Dynamics

使用计算流体动力学对狭窄动脉进行血管镜检查

• 发表时间: 2022
• 作者: Daisuke Goanno;Kohei Mitsuzuka;Yujie Li;Mingzi Zhang;Kazunori Horie;Kazuki Takeda;Yutaro Kohata;Hitomi Anzai and Makoto Ohta
• 通讯作者: Hitomi Anzai and Makoto Ohta

Geometrical Analysis of Standard Cerebrovascular Coordinates

标准脑血管坐标的几何分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Hitomi Anzai;Ko Kitamura;Naoko Mori;Shunji Mugikura;Makoto Ohta
• 通讯作者: Makoto Ohta